中祁連東段老鴉峽輝長巖地球化學(xué)及鋯石U-Pb定年研究

丁玉進(jìn)，廖紅為，李社宏，張新遠(yuǎn)，馬 文，粟陽揚(yáng)

(1. 青海省地質(zhì)調(diào)查院 青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012； 2. 桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006)

0 前 言

青藏高原東北部的祁連造山帶通常被劃分為北中南3個(gè)構(gòu)造帶，東部拉脊山是中祁連和南祁連的結(jié)合帶[1]。沿拉脊山有大量蛇綠巖和中酸性侵入巖體分布，其巖石地球化學(xué)、年齡和動(dòng)力學(xué)背景已經(jīng)有較深入的研究[2-3]。在近年來的1∶5萬地質(zhì)大調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在拉脊山東段北側(cè)的中祁連東部有一些零散分布的小規(guī)模巖漿侵入體，以中酸性為主，見圖1。在民和老鴉峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)出露面積0.35 km2左右的輝長巖侵入體[4]，該侵入體獨(dú)立出現(xiàn)，與拉脊山山蛇綠巖帶基性巖完全不同。本文主要對其巖石地球化學(xué)進(jìn)行研究和SHRIMP鋯石U-Pb測年研究。

1 地質(zhì)背景

老鴉峽輝長巖體主要分布于測區(qū)朗加以東、五灣村以西一帶，呈規(guī)模較小的巖株?duì)町a(chǎn)出，平面上呈不規(guī)則塊狀，出露面積0.35 km2左右。該巖體南側(cè)與長城紀(jì)湟源巖群劉家臺巖組大理巖巖段呈侵入接觸，北側(cè)與古近紀(jì)—中新世泥巖段呈斷層接觸，西側(cè)被全新世沖洪積侵蝕，其余部分均被第四系黃土所覆蓋。巖體主要由灰綠—深灰綠色中細(xì)粒輝長巖、淺灰綠—深灰色細(xì)粒蝕變輝長巖組成。

1 西寧組泥巖；2 薊縣組石英砂巖；3 長城紀(jì)大理巖；4 花崗巖；5 輝長巖；6 蛇綠巖套；7 斷層；8 研究區(qū)

圖1老鴉峽地質(zhì)

兩者均為塊狀構(gòu)造，中—細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)?；揖G—深灰綠色中細(xì)粒輝長巖斜長石(60%～65%)呈板狀、柱狀，具聚片雙晶，不均勻的被鈉黝簾石化，推測為中—基性斜長石；輝石(30%～35%)呈細(xì)粒狀，局部呈集合體狀，全部被纖閃石化；黑云母(4%～8%)呈板狀，呈褐色多色性，較均勻分布在巖石中，不透明礦物微粒狀，零星分布在巖石中。斜長石被不均勻地鈉黝簾石化。淺灰綠—深灰色細(xì)粒蝕變輝長巖斜長石(75%～80%)板狀、柱狀，聚片雙晶發(fā)育，具不甚清楚的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。輝石(15%～20%)呈短柱狀、粒狀，是單斜輝石，局部被簾石化、黑云母化，在巖石中分布較均勻，黑云母(5%)板狀、片狀，具褐色多色性，均勻分布在巖石中，不具方向性排列。石英(1%)他形粒狀，充填在其他礦物空隙之間，不透明礦物量少，分布零星。輝石局部被簾石化，斜長石聚片雙晶發(fā)育，具環(huán)帶結(jié)構(gòu)。由于后期地質(zhì)構(gòu)造作用影響，巖體中發(fā)育強(qiáng)劈理化變形，內(nèi)部次級小斷裂發(fā)育；巖石普遍具綠泥石化、綠簾石化、粘土化、碎裂巖化蝕變現(xiàn)象。

2 樣品采集與測試

本次采集樣品主要來自老鴉峽輝長巖實(shí)測剖面。采集具有代表性的新鮮巖石，裸露巖石表層風(fēng)化殼進(jìn)行剝離，樣品統(tǒng)一處理后，巖石主量和微量元素化學(xué)分析送武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心測試，同位素測年送國土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試。其中巖石化學(xué)成分測試采用：主量元素采用X-射線熒光光譜法(XRF)進(jìn)行分析，分析精度小于5%；微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法，用HNO3和HF酸溶樣后制備測試溶液，分析精度優(yōu)于10%，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程見文獻(xiàn)[5]，測試數(shù)據(jù)見表1。采集10 kg的輝長巖YD15樣品，采用LA-MC-ICP-MS法鋯石微區(qū)U-Pb年齡測定，檢測依據(jù)為DZ/T1084.3-1997，樣品測試溫度為22℃，濕度為28%，測試結(jié)果見表2。

表1 輝長巖元素組成

主量元素單位%，微量元素單位10-6。

3 地球化學(xué)

3.1 主量元素

老鴉峽輝長巖SiO2含量47.33%～52.10%之間，平均含量為49.86%，變化不大，屬基性巖范疇；Fe2O3含量小于FeO；MgO含量為6.41%～9.84%，CaO含量介于8.42%～14.06%之間；Na2O含量介于1.3%～2.17%，大部分大于2%；Al2O3含量介于13.01%～16.74%，顯示富鋁特點(diǎn)；TiO2含量為0.60%～1.44%，平均值低于火山弧拉斑玄武巖。在硅堿圖解中(圖2)，樣品投點(diǎn)均落在亞堿性系列區(qū)域邊部；在AFM圖解中(圖3)，樣品投點(diǎn)落于鈣堿性系列區(qū)域邊部。由此可見，老鴉峽輝長巖主要具有鈣堿性系列巖石特征，同時(shí)也有接近堿性系列巖石的特征。

表2 輝長巖(DY15)鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年數(shù)據(jù)

圖2 硅堿圖

圖3 輝長巖FAM圖

3.2 微量元素

晚奧陶世老鴉峽輝長巖微量元素特征見表1。輝長巖各類巖石中微量元素組合一致，僅在含量上有一定差異。巖石各元素豐度值與維氏基性巖平均值相比，其中Sc、Rb元素豐度值大于維氏值，Cr、Co元素平均值大于維氏值，Cu、Nb、Ta、Th、U、Ba、Sr、Zr、Hf、Ni、W、Mo等元素普遍低于維氏值。

在以原始地幔為標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素比值蛛網(wǎng)圖中(圖4)，大離子親石元素(LILE：Sr、Rb、Ba等)富集，高場強(qiáng)元素(HFSE：Nb、Ta、Zr、Hf等)虧損，尤其Nb、Ta、Ti虧損，顯示與俯沖相關(guān)的島弧環(huán)境關(guān)系密切[6]。

圖4 輝長巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

3.3 稀土元素

輝長巖稀土元素總量較高(ΣREE=129.62×10-6～185.82×10-6)，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損(LREE=113.64×10-6～164.25×10-6；HREE=15.09×10-6～22.01×10-6)，輕、重稀土元素分餾明顯(LREE/HREE=7.04～7.77；LaN/YbN=6.54～8.48)。輕稀土元素內(nèi)部分餾明顯(LaN/SmN=2.38～3.04)，而重稀土元素內(nèi)部分餾較差(GdN/YbN=1.62～2.01)。巖石中δEu=0.70～1.05，平均含量0.85，均小于1，顯示銪的負(fù)異常；δCe=0.91～0.97，均小于1，顯示鈰的弱異常。在以球粒隕石為標(biāo)準(zhǔn)化的配分模式圖中(圖5)，樣品曲線呈右傾的分布型式，所有樣品具較弱的負(fù)銪異常特征。

圖5 輝長巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土分配模式圖

4 鋯石定年

本次工作在深灰綠色細(xì)粒輝長巖(DY15)中獲得一套同位素U-Pb測年樣(圖6)。對樣品中的鋯石顆粒共分析測試了25個(gè)點(diǎn)(表2)，且Th/U比值均大于0.4，為巖漿鋯石；其中全部25個(gè)測點(diǎn)的206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好，在鋯石U-Pb諧和圖解(圖7)中，所有25個(gè)測點(diǎn)構(gòu)成非常集中的主鋯石群，206Pb/238U和207Pb/235U諧和性較好，其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為447.6±2.2 Ma，NSWD=0.025，年齡顯示為晚奧陶世。

5 結(jié) 論

1)拉脊山北側(cè)的老鴉峽輝長巖株具有SiO2含量47.33%～52.10%之間，Al2O3含量介于13.01%～16.74%，TiO2含量為0.60%～1.44%，巖石具有鈣堿性巖石特征。大離子親石元素(LILE：Sr、Rb、Ba等)富集，高場強(qiáng)元素(HFSE：Nb、Ta、Zr、Hf等)虧損。巖石輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，輕重稀土分餾明顯特征。

圖6 輝長巖CL圖像與U-Pb定年測點(diǎn)位置

圖7 輝長巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb年齡諧和圖、加權(quán)平均年齡圖

2)輝長巖鋯石U-Pb測年獲得447.6±2.2 Ma，NSWD=0.025，年齡顯示為加里東中期晚奧陶世。