青海大煤溝西古元花崗閃長巖鋯石U-Pb定年、地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

歐陽光文，劉建棟，李五福，白旭東

(1. 青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，青海 西寧 810012； 2. 青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012)

全吉地塊[1]位于青藏高原東北部。達(dá)肯大坂巖群則是全吉地塊元古代基底的重要組成部分之一[2]。原指分布在柴達(dá)木盆地北緣的一套中、高級變質(zhì)巖系。本文報道了筆者在該區(qū)開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中，首次在大煤溝西填繪出古元古代早期糜棱巖化花崗閃長巖，通過對其地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)特征及同位素年代學(xué)的研究，探討該巖體的形成時代及構(gòu)造環(huán)境。為區(qū)域構(gòu)造演化提供新的資料。

1 巖體地質(zhì)與和巖相學(xué)特征

巖體位于青海省大柴旦行委東南約30 km處，構(gòu)造位置處于全吉巖漿帶，呈北西—南東向線性展布，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本協(xié)調(diào)，出露面積約3.8 km2。該巖體與早—中三疊世隆務(wù)河組為構(gòu)造接觸(圖1)，受后期構(gòu)造運(yùn)動影響，巖石具較強(qiáng)糜棱巖化。

糜棱巖化花崗閃長巖：巖石為灰綠色，糜棱巖化結(jié)構(gòu)、變余粒狀結(jié)構(gòu)，定向構(gòu)造(圖2)。巖石由碎斑和碎基兩部分構(gòu)成。受剪切應(yīng)力影響，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造多已改變(圖3)。碎斑以斜長石為主、鉀長石次之、石英少許。其中斜長石呈不規(guī)則—半自形粒狀晶，表面污濁，具顯著的絹云母化，聚片雙晶隱約可見，且雙晶帶細(xì)而密，為更長石，偶見環(huán)帶構(gòu)造陰影。鉀長石呈它形粒狀，為條紋長石，常常呈破裂狀或破碎狀，裂隙中充填方解石等。石英碎斑少許，多以破碎。碎基由大量石英、黑云母及少量斜長石、鉀長石和不透明礦物等構(gòu)成。它們多沿碎斑斑邊呈流動狀定向分布，形成平行流動構(gòu)造。

圖1 古元古代花崗閃長巖地質(zhì)

圖2 古元古代糜棱巖化花崗閃長巖

圖3 糜棱巖化花崗閃長巖鏡下照片

2 巖石地球化學(xué)特征

2.1 主量元素

古元古代侵入巖主量元素含量分析結(jié)果見表1。巖石SiO2含量為63.35%～67.56%，平均為65.13%；TiO2含量為0.42%～0.52%，平均為0.48%；Al2O3含量為14.37%～16.50%，平均為15.39%；Na2O含量為3.96%～4.50%，平均4.23%；K2O含量為1.24%～2.72%，平均為2.05%。巖石中Na2O>K2O，K2O/Na2O為0.29～0.49，總體顯示為富Na巖石。A/CNK值為0.89～0.99，平均為0.95。里特曼指數(shù)σ為1.22～2.19，屬鈣堿性巖石。

巖石在SiO2-(NaO2+K2O)圖解中均落入花崗閃長巖區(qū)域(圖4)，與巖石定名結(jié)果一致；AFM圖解中落入鈣堿性區(qū)域(圖5)；在SiO2-K2O圖解中落入鈣堿—高鉀鈣堿性系列(圖6)；在A/CNK-A/NK圖解中落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域(圖7)。因此，古元古代花崗閃長巖屬準(zhǔn)鋁質(zhì)鈣堿性系列。

表1 古元古代花崗閃長巖主量元素含量及相關(guān)特征參數(shù) %

圖4 古元古代侵入巖SiO2-(NaO2+K2O)圖解

2.2 稀土元素

古元古代花崗閃長巖稀土元素含量及相關(guān)特征參數(shù)見表2。巖石稀土元素總量較低，為ΣREE=100.47～217.23×10-6，平均為140.41×10-6，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損(ΣLREE=94.35～205.26×10-6，平均為131.41×10-6；ΣHREE=6.12～11.97×10-6，平均為8.99×10-6)，輕、重稀土元素分餾較為明顯(LREE/HREE=10.64～17.15，平均為14.40；LaN/YbN=11.43～25.52，平均20.31)。輕稀土元素內(nèi)部分餾相對明顯(LaN/SmN=4.03～6.09，平均為5.03)，而重稀土元素內(nèi)部分餾較差(DdN/YbN=1.73～3.00，平均為2.37)。巖石中δEu=0.96～1.31，平均1.03，顯示銪弱虧損或弱富集。Sm/Nd為0.16～0.18，巖石具殼幔混合特征。

TH 拉斑玄武巖系列； CA 鈣堿性系列圖5 古元古代侵入巖AFM圖解

圖6 古元古代侵入巖SiO2-K2O圖解

圖7 古元古代侵入巖A/CNK-A/NK圖解

表2 古元古代花崗閃長巖稀土元素含量及相關(guān)特征參數(shù) (ωB/×10-6)

稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖8，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Taylor,1985)顯示了輕稀土元素內(nèi)部分餾相對明顯、重稀土元素分餾較弱的不明顯右傾特征。

圖8 古元古代侵入巖稀土元素配分模式

2.3 微量元素

表3 古元古代侵入巖微量元素含量及相關(guān)特征參數(shù) (ωB/×10-6)

古元古代花崗閃長巖微量元素含量分析結(jié)果見表3。巖石大離子親石元素(LIL)中，Ba的含量較高，為610.70～130.10×10-6，Rb的含量較低，為46.80～55.04×10-6，Sr的含量較高，為292.24～1 006.00×10-6，Th的含量較低，為3.05～10.40×10-6。高場強(qiáng)元素(HFS)中Nb、Ta、Hf的含量普遍較低，分別為6.97～8.14×10-6、0.60～0.90×10-6和3.54～11.16×10-6，Zr的含量較高，為108.90～220.70×10-6。在經(jīng)ORG花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化值的微量元素比值蛛網(wǎng)圖(圖9)上，古元古代侵入巖表現(xiàn)出明顯的Rb、Ba富集，K、Th含量較高，Ta、Ce、Hf、Zr等含量較低，Sm、Y、Yb明顯虧損的特點，這與火山弧花崗巖微量元素分布形式較為一致。

圖9 古元古代侵入巖微量元素比值蛛網(wǎng)圖

3 鋯石U-Pb年齡測定

本次工作對糜棱巖化花崗閃長巖進(jìn)行了精確的U-Pb同位素測年[3]，由國土資源部天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所測試，鋯石U-Pb同位素組成分析儀器為LA-MC-ICPMS，檢測依據(jù)為DZ/T1084.3-1997，樣品測試溫度為22℃，濕度為28%。

樣品(DJD4157)中選取的測年鋯石CL圖像如圖10。鋯石多為淺黃色一無色透明的短柱狀、中長柱狀晶體，少部分為半截狀，粒度多為50～200 μm，大多數(shù)鋯石長寬比介于1.5∶1～2∶1之間，個別鋯石長寬比為3∶1。大多數(shù)鋯石陰極發(fā)光圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)，屬于典型的巖漿結(jié)晶產(chǎn)物。鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，部分鋯石顆粒具有窄的淺色邊和港灣狀的溶蝕邊，但大多數(shù)鋯石顯示出清晰的巖漿環(huán)帶特征，淺色邊可能為后期的變質(zhì)增生邊。

本次測年在花崗閃長巖樣品中共測試了29顆鋯石，并獲得有效點29個。從樣品測試得到的同位素比值和年齡數(shù)據(jù)可見表(表4)。該樣品29個測點多位于明顯的巖漿環(huán)帶上，顯示了巖漿成因的鋯石特征。其29個測點多數(shù)集中在一個小的范圍內(nèi)，且206Pb/238U 和207Pb/235U 的諧和性較好，表明了鋯石結(jié)晶以后它的U-Pb體系一直保持封閉狀態(tài)。其諧和年齡為2 448.1±9.2 Ma(MSWD=1.00)，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為2 442.6±8.8 Ma(MSWD=0.97)(圖11)，代表了該巖體的結(jié)晶年齡，即該期侵入巖形成的地質(zhì)時期為古元古代。依據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征、巖石組分、同位素測年及巖體空間接觸關(guān)系，將該巖體形成時代厘定為古元古代。

圖10 糜棱巖化花崗閃長巖鋯石的CL特征和206Pb/238U同位素年齡

表4糜棱巖化花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Th-Pb同位素測試結(jié)果

圖11 糜棱巖化花崗閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖、加權(quán)平均年齡圖

4 構(gòu)造環(huán)境分析

在花崗巖Rb-(Yb+Ta)圖解(圖12)、Rb-(Y+Nb)圖解(圖略)上，樣品均投在火山弧花崗巖區(qū)域；在Ta-Yb圖解(圖13)上，樣品投在火山弧花崗巖區(qū)并靠近同碰撞花崗巖區(qū)域；在Nb-Y圖解(圖14)上，樣品均投在火山弧花崗巖區(qū)和同碰撞花崗巖區(qū)；在R1-R2圖解(圖15)上，兩個樣品投在板塊碰撞前花崗巖區(qū)，一個樣品投在板塊碰撞后隆起期花崗巖區(qū)，同碰撞型花崗巖區(qū)；在花崗巖TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2圖解、(TFeO+MgO)-CaO圖解、TFeO-MgO圖解中，古元古代花崗閃長巖均投在IAG+CAG+CCG區(qū)域(圖略)[4]。

syn-CLOG 同碰撞花崗巖； WPG 板內(nèi)花崗巖；VAG 火山弧花崗巖； ORG 洋脊花崗巖

syn-CLOG 同碰撞花崗巖； WPG 板內(nèi)花崗巖；VAG 火山弧花崗巖； ORG 洋脊花崗巖

syn-CLOG 同碰撞花崗巖； WPG 板內(nèi)花崗巖；VAG 火山弧花崗巖； ORG 洋脊花崗巖

①地幔分異的；②板塊碰撞前花崗巖；③板塊碰撞后花崗巖；④造山晚期花崗巖；⑤非造山區(qū)花崗巖；⑥同碰撞期的花崗巖；⑦造山期后的花崗巖

5 結(jié) 論

1)古元古代花崗閃長巖巖石屬準(zhǔn)鋁質(zhì)鈣堿性系列。顯示了輕稀土元素內(nèi)部分餾相對明顯、重稀土元素分餾較弱的不明顯右傾特征。Rb、Ba富集，K、Th含量較高，Ta、Ce、Hf、Zr等含量較低，Sm、Y、Yb明顯虧損的特點，這與火山弧花崗巖微量元素分布形式較為一致。

2)采用LA-MC-ICPMS鋯石U-Pb定年方法，在古元古代達(dá)肯達(dá)坂巖群片麻巖中新發(fā)現(xiàn)一套花崗閃長巖，獲得加權(quán)平均年齡為2 442.6±8.8 Ma，確定該套花崗閃長巖時代為古元古代。

3)綜合判斷認(rèn)為，該期侵入體為新太古代—早古元古代陸殼快速增生時期，俯沖作用形成的具有島弧性質(zhì)的深成侵入體。