東昆侖五龍溝地區(qū)早泥盆世雙峰式侵入巖年代學(xué)、地球化學(xué)及其地質(zhì)意義*

張亮 李碧樂 劉磊 王盤喜 李良

1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，鄭州 450006 2.國家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，鄭州 450006 3.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061 4.云南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，昆明 650500

東昆侖造山帶位于青藏高原的東北部，是中央造山帶的重要組成部分(許志琴等，2006；楊經(jīng)綏等，2010)。自中元古代以來，該區(qū)經(jīng)歷了多期洋-陸轉(zhuǎn)換、弧-弧和弧-陸碰撞過程(施彬和劉力，2014)，巖漿巖廣泛發(fā)育，尤其以加里東期和海西-印支期為主要巖漿作用時期，形成了顯著的構(gòu)造-巖漿巖帶(豐成友等，2010)。關(guān)于加里東期構(gòu)造-巖漿作用研究，前人已開展了大量研究工作，并取得了豐碩的研究成果。莫宣學(xué)等(2007)通過與北祁連造山帶進(jìn)行對比，劃分了東昆侖造山帶加里東期造山旋回的四個階段，分別為洋盆打開與擴(kuò)張(579～518Ma)、俯沖造山(508～450Ma)、碰撞和后碰撞(413～380Ma)、D3后造山崩塌隆升，建立起了東昆侖加里東期運(yùn)動的構(gòu)造框架。在早寒武世時原特提斯洋已處于打開和擴(kuò)張階段(Yangetal.，1996；陸松年，2002)，東昆侖地區(qū)加里東期原特提斯洋殼的俯沖消減多限定在早寒武世末-早志留世初期(李懷坤等，2006；陳能松等，2008；任軍虎等，2010；張亞峰等，2010；崔美慧等2011；劉戰(zhàn)慶等，2011；劉彬等，2013a, b；Liuetal.，2017)。對于東昆侖地區(qū)原特提斯洋的洋盆打開、擴(kuò)張、消減，前人研究資料相對較多，但對其最終閉合、碰撞及后碰撞等事件的年代學(xué)和巖石地球化學(xué)方面的證據(jù)相對較少，前人通過對該區(qū)A型花崗巖研究，認(rèn)為其多發(fā)生于晚志留世-中泥盆世(趙振明等，2008；劉彬等，2012；王冠等，2014；王藝龍等，2018)，而加里東期雙峰式侵入巖并沒有引起關(guān)注。筆者在東昆侖五龍溝地區(qū)工作期間發(fā)現(xiàn)了晚志留世雙峰式侵入巖體，并對其開展相應(yīng)研究。通過對該區(qū)雙峰式侵入巖體的年代學(xué)、地球化學(xué)、構(gòu)造背景等研究，可為東昆侖加里東晚期-海西早期的構(gòu)造巖漿演化提供重要資料。同時，東昆侖地區(qū)新近發(fā)現(xiàn)的夏日哈木、石頭坑德、冰溝南等銅鎳硫化物礦床的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)成礦巖體均形成于晚志留世-早泥盆世(王冠等，2014；張照偉等，2018；段雪鵬等，2019；潘彤和張勇，2020)，本研究亦可為該區(qū)巖漿銅鎳硫化物礦床成礦作用和構(gòu)造背景研究提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

東昆侖五龍溝地區(qū)位于青海省柴達(dá)木盆地南緣，東昆侖中段北緣，大地構(gòu)造位置處于昆中斷裂和昆北斷裂夾持的構(gòu)造巖漿巖帶上(圖1a, b)，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化歷史復(fù)雜，經(jīng)歷了極其復(fù)雜的洋-陸俯沖碰撞、逆沖推覆造山演化過程，區(qū)內(nèi)構(gòu)造線總體呈NWW向展布。區(qū)內(nèi)地層從元古代-中生代均有發(fā)育，其中以古元古代金水口群角閃巖相-麻粒巖相深變質(zhì)巖系(黑云斜長片麻巖、黑云石英片巖、石英片巖等)最為發(fā)育。區(qū)域上巖漿活動強(qiáng)烈，分布廣泛，具有期次多、類型全等特點(diǎn)，巖體分布受區(qū)域構(gòu)造演化控制明顯(陸露，2011)，主要展布方向呈NW向展布，與區(qū)內(nèi)構(gòu)造線方向一致，加里東期、華力西期、印支期-燕山期為區(qū)內(nèi)的主要巖漿活動期(郝娜娜等，2014)。

圖1 東昆侖大地構(gòu)造位置圖(a)和東昆侖地區(qū)巖漿構(gòu)造圖(b，據(jù)Dong et al.，2018; Xin et al.，2018修編)

東昆侖五龍溝地區(qū)堿長花崗巖巖體出露面積大于100km2，形態(tài)近似圓狀，長軸方向近NW向，長約13km，寬約8km(圖2)。巖體中心與邊部的礦物組成、礦物粒度變化不大，巖性比較均一，野外觀察巖石新鮮面為肉紅色，巖體侵位到金水口群變質(zhì)巖中，與圍巖界限明顯。輝長巖和橄欖輝長巖產(chǎn)于同一巖體，整個基性巖體出露面積約5km2，侵位到金水口群白沙河巖組及萬保溝組大理巖凝灰?guī)r中，長軸方向近EW向，長約3.8～4.6km，寬約0.6～1.2km(圖2)。輝長巖、橄欖輝長巖與該區(qū)超基性巖組成輝長巖-橄欖輝長巖-輝石巖-橄輝巖-橄欖巖雜巖體，巖體整體往南-南東傾覆。平面上，巖株中部為中-粗粒、堆晶結(jié)構(gòu)的橄欖巖相，在橄欖巖相外圍為中-細(xì)粒的橄輝巖相，再外圍為中-細(xì)粒輝石巖相，最外圍為中-細(xì)粒輝長巖相，其巖相整體變化特征由中部向外，巖性由超基性向基性過渡，粒度由中-粗粒到中-細(xì)粒變化。雜巖體由北向南出露主要巖性依次為淺色輝長巖-輝石巖-橄輝巖-橄欖巖，巖體南端基性程度較高，輝石巖、橄輝巖、橄欖巖等蛇紋石化明顯，并具有堆晶結(jié)構(gòu)，局部可見少量閃長巖、輝長巖及片麻巖捕虜體(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇八地質(zhì)隊，2015(1)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇八地質(zhì)隊.2015.青海省都蘭縣石頭坑德銅鎳礦普查報告)。堿長花崗巖巖體與輝長巖、橄欖輝長巖雜巖體直線距離最近約8km，野外未發(fā)現(xiàn)堿長花崗巖和輝長巖、橄欖輝長巖露頭的接觸界線。

本次研究選取了東昆侖五龍溝地區(qū)的堿長花崗巖(W1-W5取樣位置：36°05′N、95°54′E；W6-W7取樣位置：36°03′N、95°55′E)和石頭坑德地區(qū)輝長巖(取樣位置N35°56′、E96°09′)、橄欖輝長巖(取樣位置35°56′N、96°11′E)(圖2)為研究對象進(jìn)行采樣，樣品均采自新鮮的巖石露頭(圖3a-c)。

圖2 五龍溝-石頭坑德地區(qū)地質(zhì)簡圖，示取樣位置(據(jù)青海省地質(zhì)調(diào)查局，2014(2)青海省地質(zhì)調(diào)查局.2014.1:250000地質(zhì)圖修編)

圖3 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖野外(a-c)及顯微照片(d-f)

輝長巖呈淺灰色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由基性斜長石(d=0.35～2.65mm，含量38%～42%)、單斜輝石(d=0.22～1.85mm，含量15%～25%)、斜方輝石(d=0.25～1.28mm，含量20%～32%)組成，此外含少量黑云母(d=0.15～0.86mm，含量約5%)、石英等(0.06～0.55mm，含量<5%)，副礦物偶見磷灰石和不透明鐵質(zhì)礦物。鏡下觀察巖石具輝長結(jié)構(gòu)，斜長石呈自形-半自形板條狀，聚片雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育，主要為拉長石；單斜輝石斜方輝石呈半自形-他形粒狀，單斜輝石可見文象結(jié)構(gòu)，斜方輝石多被包裹或鑲嵌在自形的斜長石中。

橄欖輝長巖呈暗灰色，自形中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由基性斜長石(d=0.55～2.15mm，含量20%～30%)、單斜輝石(d=0.37～1.85 mm，含量20%～30%)、斜方輝石(d=0.45～2.05mm，含量20%～35%)、橄欖石(d=0.25～1.28mm，含量15%～20%)組成，副礦物偶見磷灰石和不透明鐵質(zhì)礦物。斜長石呈自形-半自形板條狀，聚片雙晶和卡鈉復(fù)合雙晶發(fā)育，主要為拉長石；單斜輝石斜方輝石呈半自形-他形粒狀，單斜輝石部分發(fā)生蛇紋石化，斜方輝石多被包裹或鑲嵌在自形的斜長石中，部分發(fā)生蛇紋石化；橄欖石呈他形粒狀，邊界見蛇紋石化的輝石組成的反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。

堿長花崗巖呈肉紅色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由石英(d=0.35～2.85mm，含量40%～45%)、堿性長石(d=0.58～3.86mm，含量45%～52%)組成，此外含少量斜長石(d=0.55～1.52mm，含約5%)、黑云母(d=0.15～0.75mm，含量<3%)，副礦物主要為微量磷灰石、鋯石、榍石及不透明金屬礦物。石英呈他形粒狀，可見波狀消光現(xiàn)象；堿性長石他形板狀，條紋結(jié)構(gòu)發(fā)育，主客晶分別為堿性長石和鈉長石。

2 分析方法

本次研究對東昆侖五龍溝地區(qū)新鮮的、有代表性的輝長巖、橄欖輝長巖、堿長花崗巖分別進(jìn)行了全巖主微量元素測試、鋯石U-Pb定年、全巖Sr-Nd 同位素測試；對堿長花崗巖和輝長巖進(jìn)行了鋯石Hf同位素測試。測試分析在北京燕都中實(shí)測試技術(shù)有限公司完成。

鋯石U-Pb定年選擇有代表性的樣品按照標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行鋯石分選，將選出的鋯石放在雙目鏡下挑純，選出晶形和透明度較好的鋯石置于環(huán)氧樹脂中制靶，并進(jìn)行透反射和陰極發(fā)光照相。測試?yán)肔A-ICP-MS分析完成，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP213，ICP-MS為布魯克M90，束斑直徑根據(jù)實(shí)際情況選擇25μm。同位素定年采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500和Plesovice作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正；鋯石微量元素含量利用SRM610作為多外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計算。

全巖主微量元素測試選取無蝕變及脈體穿插的新鮮樣品粉碎至200目以備測試。主量元素測試使用XRF(Zetium，PANalytical)進(jìn)行，測試數(shù)據(jù)誤差小于1%；微量元素測試使用ICP-MS(M90，analytikjena)進(jìn)行，測試數(shù)據(jù)誤差小于5%，部分揮發(fā)性元素及極低含量元素的分析誤差小于10%。

全巖Sr-Nd 同位素測試使用Thermo Fisher Scientific公司多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀Neptune Plus MC-ICP-MS分別測定87Sr/86Sr值和143Nd/144Nd值，用88Sr/86Sr值(8.373209)和143Nd/144Nd值(0.7218)對測定的87Sr/86Sr值和143Nd/144Nd值進(jìn)行校正，87Sr/86Sr值和143Nd/144Nd值的不確定度為2σ。

鋯石原位Lu-Hf同位素測試采用美國熱電Neptune-plus MC-ICP-MS與NewWave UP213激光燒蝕進(jìn)樣系統(tǒng)完成測試。鋯石剝蝕使用頻率為8Hz，能量為16 J/cm2的激光剝蝕31s，剝蝕出直徑約30μm的剝蝕坑。每個測試點(diǎn)的173Yb/172Yb平均值用于計算Yb的分餾系數(shù)，然后再扣除176Yb對176Hf的同質(zhì)異位素干擾。173Yb/172Yb的同位素比值為1.35274。

3 測試結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb定年

本次研究分別對輝長巖、橄欖輝長巖、堿長花崗巖進(jìn)行了鋯石U-Pb定年以厘定其成巖時代，測試結(jié)果見表1。

表1 青海東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖鋯石LA-ICP-MS定年分析結(jié)果

鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，輝長巖的鋯石大體可以分為兩類，一類為具有較均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、可見條帶狀吸收的鋯石(圖4a；點(diǎn)1至點(diǎn)18)，形態(tài)以長條狀為主，顯示了基性巖漿鋯石的特征；粒度多為100～120μm，Th/U值范圍介于0.08～0.54之間，絕大多數(shù)大于0.1，顯示其為巖漿成因特征。18粒鋯石的206Pb/238U年齡為406±8～413±6Ma，所有數(shù)據(jù)均落在諧和線上(圖5a)，對應(yīng)的加權(quán)平均年齡為409.3±2.7Ma(MSWD=0.1，圖5b)，屬于早泥盆世，代表了輝長巖的結(jié)晶年齡。另一類為具有明顯的環(huán)帶、形態(tài)不規(guī)則、內(nèi)部結(jié)構(gòu)多樣的鋯石(圖4a；點(diǎn)19至點(diǎn)27)，206Pb/238U年齡為428±6～435±6 Ma(圖5a)，應(yīng)為輝長巖侵位過程中捕獲的鋯石。結(jié)合區(qū)內(nèi)加里東期巖漿侵入活動頻繁，已存在形成于425Ma輝長巖(張照偉等，2018)以及本次研究巖體中存在閃長巖、輝長巖捕擄體的事實(shí)，認(rèn)為該捕獲鋯石可能來自形成晚奧陶世至中-晚志留世的輝長巖。

圖4 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖鋯石陰極發(fā)光照片

圖5 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖鋯石U-Pb年齡諧和圖與加權(quán)平均年齡圖

與輝長巖類似，橄欖輝長巖的鋯石CL圖像也顯示其存在兩種類型的鋯石。一類為渾圓狀、具有較完整的晶形、較均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的鋯石(圖4b；點(diǎn)1至點(diǎn)13)，表現(xiàn)出了基性巖巖漿鋯石的特征；該類鋯石的粒度為80～100μm，Th/U值介于0.14～1.22，為巖漿成因鋯石。13粒鋯石的206Pb/238U年齡為408±5～411±5Ma，所有數(shù)據(jù)均落在諧和線上(圖5c)，對應(yīng)的加權(quán)平均年齡為410.3±2.7Ma(MSWD=0.1，圖5d)，屬于早泥盆世，代表了橄欖輝長巖的結(jié)晶年齡。另一類鋯石形態(tài)不規(guī)則、部分具有明顯環(huán)帶(圖4b；點(diǎn)14至點(diǎn)20)，206Pb/238U年齡為429±4Ma～435±6Ma(中-晚志留世；與輝長巖的捕獲鋯石年齡一致)以及445±5Ma(晚奧陶世)，也應(yīng)為橄欖輝長巖侵位過程中捕獲的鋯石(圖5c)。

鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示，堿長花崗巖的鋯石粒度為120～180μm，鋯石內(nèi)部可見清晰的比較窄的振蕩環(huán)帶，部分為斷頭晶(圖4c)，表現(xiàn)出堿性花崗巖鋯石的特征；Th/U值范圍介于0.47～0.96，為巖漿成因的鋯石。23粒鋯石的206Pb/238U年齡為406±5Ma～415±5Ma，所有數(shù)據(jù)均落在諧和線上，對應(yīng)的加權(quán)平均年齡為410.5±1.8Ma(MSWD=0.3，圖5e)，屬于早泥盆世，代表了堿長花崗巖的侵位年齡。

綜上可知，東昆侖五龍溝地區(qū)在早泥盆世(約409～411Ma)發(fā)生了大規(guī)模的巖漿侵入事件。

3.2 巖石地球化學(xué)

3.2.1 主量元素特征

堿長花崗巖、輝長巖及橄欖輝長巖的元素地球化學(xué)分析結(jié)果見表2。其中，堿長花崗巖具有高SiO2(74.74%～77.14%)、高K2O(4.32%～4.97%)、貧MgO(0.08%～0.11%)、CaO(0.18%～0.40%)的特征，Na2O=3.57%～4.19%，Na2O+K2O=8.32%～8.76%，F(xiàn)eOT/MgO=13.82～27.13，在SiO2-K2O圖解位于高鉀鈣堿性區(qū)域(圖6a)。輝長巖SiO2=52.19%～52.55%，Al2O3=8.8%～9.21%，MgO=19.60%～19.81%，Na2O+K2O=1.49%～1.60%，屬于鈣堿性系列，TAS圖解中位于閃長巖和輝長巖交界處，鏡下觀察其主要由基性斜長石、單斜輝石、斜方輝石組成，并具有輝長結(jié)構(gòu)(圖3e)，顯示出輝長巖的特點(diǎn)，因此將其定名為輝長巖。橄欖輝長巖SiO2=42.26%～47.43%，Al2O3=11.65%～12.18%，MgO=25.16%～27.91%，Na2O+K2O=1.11%～1.68%，SiO2-K2O圖解位于低鉀拉斑質(zhì)系列區(qū)域，并且輝長巖和橄欖輝長巖均落入亞堿性區(qū)域(圖6b)。在AFM圖解中(圖7)，基性巖樣品均落入鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)堆晶巖區(qū)域，反映了該雜巖體形成過程中經(jīng)歷了堆晶作用。TAS圖解中(圖6b)，該組巖石樣品分別落在花崗巖、輝長巖(閃長巖)以及橄欖輝長巖區(qū)內(nèi)，SiO2分布區(qū)間主要集中在74.74%～77.14%和42.26%～52.55%兩個區(qū)間內(nèi)，在55%～70%之間出現(xiàn)明顯的間斷，且該組巖石為同一時期同一地區(qū)產(chǎn)出的，具有明顯的雙峰式侵入巖特征。

表2 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖主量(wt%)和微量(×10-6)元素分析結(jié)果

圖6 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖SiO2-K2O圖解(a，據(jù)Peccerillo and Taylor，1976)和TAS圖解(b，據(jù)Irvine and Baragar，1971)

圖7 東昆侖五龍溝地區(qū)基性巖AFM圖解(據(jù)Irvine and Baragar，1971)

3.2.2 稀土、微量元素特征

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線中(圖8a)，堿長花崗巖、輝長巖和橄欖輝長巖均顯示為輕稀土元素相對富集、重稀土元素相對虧損的配分模式。堿長花崗巖具有A型花崗巖典型的略右傾的“海鷗”型稀土配分模式，稀土元素總量相對較高，∑REE=146.0×10-6～543.4×10-6，平均306.8×10-6，輕重稀土元素分異較明顯(La/Yb)N=1.14～7.82，具有明顯的Eu負(fù)異常(δEu=0.002～0.005)，Ba、Sr，Eu虧損可能與源區(qū)中斜長石的殘留有關(guān)；輝長巖稀土元素總量∑REE=15.75×106～25.02×106，平均60.83×106，輕重稀土元素分異較明顯(La/Yb)N=2.79～8.92，無明顯的Eu異常；橄欖輝長巖稀土元素總量∑REE=15.68×106～33.99×106，平均23.37×106，(La/Yb)N=3.37～4.75，無明顯的Eu異常。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖8b)，堿長花崗巖相對富集Rb、Th、U、K、Pb、Nd等元素，相對虧損Ba、Nb、Ta、Sr、P、Eu、Ti等元素；輝長巖和橄欖輝長巖相對富集Rb、U、K、Pb、Nd等，相對虧損Ba、Nb、Ta、P等(圖8b)，呈現(xiàn)出Th>Ta，La>Ta的特征。

圖8 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解(a，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton，1984)及原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素配分圖解(b，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)

3.3 全巖Sr-Nd同位素

本次研究對上述3類巖石進(jìn)行了全巖Sr-Nd同位素分析，測試結(jié)果列于表3。結(jié)果表明，堿長花崗巖樣品εNd(t)值介于-3.33～-3.65之間，對應(yīng)的兩階段Nd模式年齡為tDM2=1277～1303Ma；輝長巖和橄欖輝長巖87Sr/86Sr初始值介于0.708928～0.710040之間，εNd(t)值介于-3.38～-6.21之間，在ISr-εNd(t)判別圖解中落入EMII富集地幔區(qū)域(圖9)，與同時期的躍進(jìn)山輝長巖、夏日哈木輝長巖、夏日哈木I號巖體橄欖巖-輝石巖-二輝巖-輝長巖等的演化趨勢一致(劉彬等，2012；姜常義等，2015；張照偉等，2018)。同時，輝長巖和橄欖輝長巖的兩階段Nd模式年齡tDM2=1282～1511Ma，均大于其結(jié)晶年齡，表明巖漿演化過程中受到過古老地殼物質(zhì)的混染(吳福元等，2007)。

表3 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果

3.4 Hf同位素

本次研究對輝長巖和堿長花崗巖進(jìn)行了鋯石Lu-Hf同位素分析，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，輝長巖176Yb/177Hf比值為0.007276～0.047558，176Lu/177Hf比值為0.000211～0.001332，176Hf/177Hf比值為0.282406～0.282583，εHf(t)=-4.04～+2.83(大部分為負(fù)值)，對應(yīng)的一階段模式年齡為tDM(Hf)=927～1352Ma，兩階段模式年齡tDM2(Hf)=1236～1914Ma，均遠(yuǎn)大于其結(jié)晶年齡，表明其來自富集地?；蚴苓^地殼物質(zhì)的混染；堿長花崗巖176Yb/177Hf比值為0.047410～0.123908，176Lu/177Hf比值為0.001159～0.002945，176Hf/177Hf比值為0.282530～0.282608，εHf(t)=-0.03～2.45，對應(yīng)的兩階段Hf模式年齡tDM2(Hf)=1245～1396Ma。

表4 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果

4 討論

4.1 巖石成因

4.1.1 基性巖成因

輝長巖與橄欖輝長巖樣品的Mg#=82～84，相容元素Cr 和Ni 的含量較高，說明巖漿經(jīng)歷了橄欖石、輝石堆晶作用，這與野外巖相學(xué)觀察一致。輝長巖和橄欖輝長巖具有較高的ISr值(0.708928～0.710040)和Rb/Sr值(0.07～0.41)，相對富集Rb、Nd、U、K等元素，同時鋯石εHf(t)值主要集中在-4.04～+2.83(大部分為負(fù)值)，均顯示出富集地幔特征，在ISr-εNd(t)判別圖解(圖9)中樣品點(diǎn)落于EMII型富集地幔區(qū)域。輝長巖與橄欖輝長巖具有低的Ce/Y比值(0.98～1.58，平均值1.20)，指示其可能來自尖晶石-石榴子石相穩(wěn)定區(qū)域(Mckenzie and Bickle，1988)，巖石低的(Tb/Yb)N值(1.03～1.43，平均1.21)，則可以進(jìn)一步證實(shí)巖石來自尖晶石二輝橄欖巖部分熔融(Wangetal.，2002)，在圖10a中，輝長巖與橄欖輝長巖數(shù)據(jù)大部分位于尖晶石+石榴子石二輝橄欖巖相區(qū)域(更靠近尖晶石二輝橄欖巖相)，部分熔融程度大概在3%～20%，說明基性巖漿來自尖晶石二輝橄欖巖相，巖漿源區(qū)深度大于80km(Ellam，1992)。

圖9 東昆侖五龍溝地區(qū)基性巖ISr-εNd(t)判別圖解(據(jù)Zindler and Hart，1986)

圖10 東昆侖五龍溝地區(qū)基性巖Sm/Yb-La/Sm(a，據(jù)Dilek and Furnes，2011)、(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM(b，據(jù)Neal et al.，2002)、Th/Yb-Ta/Yb(c，據(jù)Pearce，2008)和Nb/Zr-Th/Zr(d，據(jù)Woodhead et al.，2001)圖解

幔源巖漿在侵入到地殼的過程中，通常會與圍巖發(fā)生不同程度的同化混染作用，在野外觀察中發(fā)現(xiàn)基性巖雜巖體中橄欖巖、橄輝巖、輝長巖等基性巖體中局部有少量閃長巖、灰白色輝長巖及片麻巖捕虜體，鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，輝長巖與橄欖輝長巖中也均捕獲了晚奧陶世至中-晚志留世(428～445Ma)形成的鋯石，這都是該區(qū)存在同化混染的直接證據(jù)，此外，巖石微量元素呈現(xiàn)出Th>Ta，La>Ta和Nb、Ta 虧損的特征，也暗示巖漿演化過程中存在一定程度的陸殼混染的影響(錢青和王焰，1999)。(La/Nb)PM-(Th/Ta)PM圖解(圖10b)顯示參與混染的地殼物質(zhì)主要來自于上地殼，這也與輝長巖、橄欖輝長巖Nb、Ta 虧損并捕獲片麻巖捕虜體特征相一致。通常認(rèn)為高La/Sm 值(>4.5)表明地殼物質(zhì)的混染較強(qiáng)，La/Sm<2則極少受到地殼物質(zhì)混染(Lassiter and DePaolo，1997)，五龍溝地區(qū)基性巖La/Sm 為3.29～4.53(平均值3.77)，指示遭受混染程度并不是特別強(qiáng)烈。需要指出的是該區(qū)基性巖石強(qiáng)烈虧損Nb、Ta，不排除這種虧損特征與同化混染作用有關(guān)，但由于同化混染作用存在不均勻性，與Nb、Ta虧損在輝長巖和橄欖輝長巖中的普遍性并不協(xié)調(diào)，所以這種虧損也反映了巖漿固有的特征。

研究表明，巖漿演化和侵位過程中，同化混染和結(jié)晶分異往往同時出現(xiàn)，即AFC過程(DePaolo，1981；Halamaetal.，2004；Miretal.，2011)，在主量元素哈克圖解上(圖11)，MgO 與SiO2、Al2O3、CaO、Na2O + K2O呈一定的負(fù)相關(guān)性，與FeOT呈正相關(guān)性，表明巖漿運(yùn)移過程中經(jīng)歷了橄欖石、輝石的分離結(jié)晶作用，MgO與Ni呈現(xiàn)良好的正相關(guān)性，反映了巖漿發(fā)生了橄欖石的堆晶作用；未顯示明顯的Eu負(fù)異常，說明斜長石的分離結(jié)晶作用不明顯。

圖11 東昆侖五龍溝地區(qū)基性巖主量元素哈克圖解

輝長巖和橄欖輝長巖富集輕稀土元素，輕、重稀土元素之間分餾明顯，富集Rb、Th、Pb、K等大離子親石元素，相對虧損Nb、Ta、Zr等高場強(qiáng)元素，這些特征顯示了島弧環(huán)境巖漿巖的地球化學(xué)特征(Henderson，1984)。此外，Th、Nb、Zr、Yb等元素具有相近的分配系數(shù)，分離結(jié)晶作用不會影響巖漿中相關(guān)元素的分配系數(shù)，因此，這些元素對的比值也可以指示源區(qū)的特征：輝長巖與橄欖輝長巖樣品具有較高的Th/Yb比(0.95～3.41)，在Nb/Yb-Th/Yb圖解中(圖10c)樣品點(diǎn)均明顯偏離MORB-OIB演化線，顯示了與島弧環(huán)境有關(guān)的信息，同時，在Nb/Zr-Th/Zr圖解中(圖10d)樣品大部分落入俯沖交代流體區(qū)域，說明巖漿源區(qū)受到俯沖組分的影響(Pearce and Peate，1995)。結(jié)合其Sr-Nd同位素屬富集型地幔范疇特點(diǎn)，判斷巖漿源區(qū)應(yīng)該是位于消減板片之上的地幔楔，并且在巖漿生成之前該地幔楔受到了俯沖帶流體作用的影響，流體來源可能為加里東期原特提斯洋俯沖洋殼的脫出流體。

綜上，筆者認(rèn)為基性巖石起源于富集地幔部分熔融，并且源區(qū)繼承了早期大洋俯沖階段流體交代積累影響，在上升侵位的過程中受到了地殼物質(zhì)的同化混染并發(fā)生了分離結(jié)晶最終固結(jié)成巖。

4.1.2 堿長花崗巖成因

五龍溝地區(qū)堿長花崗巖具有高Si、K，貧Al、Mg、Ca，貧Sr、Eu、Ba、Ti、P等特點(diǎn)，F(xiàn)eOT/MgO=13.82～27.13，顯示出典型的A型花崗巖特征(張旗等，2012)。A型花崗巖的成因前人總結(jié)主要有以下3種觀點(diǎn)(Frost and Frost，2011；劉彬等，2013a)：①長英質(zhì)地殼的部分熔融；②玄武質(zhì)巖漿分異；③玄武質(zhì)巖漿同化地殼物質(zhì)并發(fā)生分異。通常，由陸殼沉積物熔融形成的花崗巖K2O/Na2O>1，而由幔源巖漿分異或地殼中以火成巖為源區(qū)重熔形成的花崗巖K2O/Na2O<1(路鳳香和桑隆康，2002)。五龍溝地區(qū)堿長花崗巖具有高SiO2(74.74%～77.14%)，K2O/Na2O>1的特征，在野外觀察中也未發(fā)現(xiàn)巖體發(fā)育基性巖包體，表明其不是幔源巖漿分異或幔源巖漿與地殼熔體混合成因。Kingetal.(1997)對澳大利亞Lachlen褶皺帶的A 型花崗巖進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其Zr含量為301×10-6，并認(rèn)為一些高分異鋁質(zhì)A型花崗巖Zr含量甚至低于200×10-6，五龍溝地區(qū)堿長花崗巖樣品Zr含量為121×10-6～437×10-6，平均225×10-6，并且?guī)r石具有高度的負(fù)Eu異常(δEu=0.002～0.005)，強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、P和Ti等特點(diǎn)，顯示巖漿經(jīng)歷了強(qiáng)烈的分異演化。堿長花崗巖鋁指數(shù)(A/CNK)為0.97～1.04(平均為1.01)，顯示準(zhǔn)鋁-弱過鋁質(zhì)花崗巖特征，基本可以排除富鋁的泥質(zhì)巖石重熔的可能?；◢弾rRb/Sr比值在15.58～55.84之間，顯示出明顯的殼源特征(殼源巖漿比相對幔源巖漿更高，幔源巖漿Rb/Sr比通常小于0.05，幔殼混合源介于0.05～0.5之間，殼源巖漿大于0.5；Taylor and McLennan，1985)，此外，元素Ba相對于Rb和Th明顯虧損，Nd/Th值在0.73～2.54之間，接近殼源巖石3(Beaetal.，2001)，Nb/Ta值10.04～14，平均11.96，明顯不同于幔源巖漿值17.5，而更接近陸殼巖石值11(Taylor and McLennan，1985；Hofmann，1988；Green，1995)，Sr-Nd同位素測試結(jié)果巖石具有負(fù)的εNd(t)值(-3.33～-3.65，圖12a)，這些特征均表明五龍溝地區(qū)花崗巖巖漿來源為殼源巖漿，這也與區(qū)域上同時期冰溝A型花崗巖(劉彬等，2013a)具有相似的Sr-Nd同位素特征和來源。

圖12 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖εNd(t)圖解(a)和鋯石Hf同位素組成圖解(b)

綜上所述，筆者認(rèn)為五龍溝堿長花崗巖巖漿起源于低壓、高溫條件下的中元古代長英質(zhì)地殼部分熔融，熱源為基性巖漿底侵供熱。

按照巖漿源區(qū)，通常認(rèn)為雙峰式火成巖成因有兩種(范超鵬，2016):一種為酸性巖和基性巖來自異源母巖漿，二者在空間上的疊加可能僅與一次熱事件有關(guān)(Sigurdsson，1977)，兩個巖石單元一般具有不同的巖漿來源和巖石地球化學(xué)特征，微量元素、Sr、Nd和Hf同位素特征差異很大(Davies and MacDonald，l987)，宏觀上酸性巖體積要大于基性巖體積；另一種為酸性巖和基性巖來自同源母巖漿，基性巖漿經(jīng)過后期的分離結(jié)晶作用形成SiO2間斷的兩種巖漿，但二者具有相似的微量元素特征，母巖漿在后期的巖漿演化過程中，基本上沒有或者很少受到地殼的混染作用，宏觀上基性單元的巖石量要遠(yuǎn)大于酸性巖。東昆侖五龍溝地區(qū)堿長花崗巖顯示出殼源特征，基性巖端元則來自于富集地幔并受到地殼的混染，表明該套雙峰式侵入巖基性端元與酸性端元來自不同源區(qū)，這也與野外觀察到酸性巖體出露大于基性巖體地質(zhì)特征相一致。

4.2 構(gòu)造環(huán)境探討

東昆侖地區(qū)為中央造山帶的重要組成部分(許志琴等，2006；楊經(jīng)綏等，2010)，研究顯示，新元古代-早古生代原特提斯洋俯沖消減和石炭紀(jì)晚期-三疊紀(jì)古特提斯洋俯沖消減是該區(qū)最重要的兩次造山運(yùn)動，這兩次運(yùn)動奠定了東昆侖地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局(王藝龍等，2018)。因此研究該區(qū)古生代構(gòu)造史對于研究原特提斯洋在我國西部的構(gòu)造演化都具有重要意義。

研究表明，寒武紀(jì)時期，東昆侖地區(qū)沿中元古代閉合洋盆再次發(fā)生裂解，原特提斯洋開始形成，清水泉蛇綠巖殘片中輝長巖的鋯石TIMS U-Pb年齡為518～522Ma(Yangetal., 1996；陸松年，2002)，證明了早寒武紀(jì)時期昆中洋盆的存在，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育沙松烏拉組變質(zhì)砂巖、大理巖等(施彬和劉力，2014)。中寒武世時原特提斯洋開始進(jìn)入俯沖階段(莫宣學(xué)等，2007；張亞峰等，2010)，隨著洋殼持續(xù)的俯沖，區(qū)域上形成了大量與洋殼俯沖有關(guān)的弧巖漿巖體(主要以閃長巖為主，少量輝長巖)，如都蘭可可沙地區(qū)石英閃長巖(515±4Ma；張亞峰等，2010)和鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)雜巖(509±7Ma；馮建赟等，2010)、旺尕秀輝長雜巖(468±2Ma；朱小輝等，2010)、鴨子泉閃長巖(480±3Ma；崔美慧等，2011)、烏蘭烏珠爾黑云母花崗(457.5±2.3Ma；韓志輝等，2021)、阿確墩石英閃長巖(448.8±3.9Ma；李婷等，2018)、清水泉變質(zhì)火山巖(448±4Ma；Chenetal.，2002)、胡曉欽鎂鐵質(zhì)巖(438±2Ma；劉彬等，2013b)等。此外，該區(qū)一些變質(zhì)事件的發(fā)生也指明洋殼俯沖過程的存在，如昆中縫合帶清水泉麻粒巖(507Ma)為大洋巖石圈俯沖過程中發(fā)生高溫中壓麻粒巖相變質(zhì)作用形成(李懷坤等，2006)；諾木洪南部金水口群夕線黑云二長片麻巖則為昆北帶在460Ma時發(fā)生島弧型低壓角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用形成(張建新等，2003)。昆中縫合帶內(nèi)具有島弧玄武巖特征的胡曉欽鎂鐵質(zhì)巖石(438±2Ma，劉彬等，2013b)和清水泉基性巖脈(436.4±1.2Ma，任軍虎等，2009)基本代表該區(qū)洋殼俯沖最晚的巖漿記錄。436～431Ma 陸殼型榴輝巖的出現(xiàn)，則代表昆中洋盆已關(guān)閉(孟繁聰?shù)龋?015；潘彤和張勇，2020)，張照偉等(2018)獲得夏日哈木Ⅲ號榴輝巖436Ma遞進(jìn)變質(zhì)年齡和409Ma 退變質(zhì)年齡，前者反映碰撞擠壓環(huán)境，后者反映伸展環(huán)境，這也從側(cè)面限定了昆中洋盆的關(guān)閉時間。

祁漫塔格地區(qū)出現(xiàn)的與陸陸碰撞有關(guān)的環(huán)斑花崗巖和二長花崗巖年齡分別為428.5±2.2Ma和430.8±1.7Ma(曹世泰等，2011)，而430Ma±該區(qū)開始出現(xiàn)A型花崗巖，A型花崗巖出現(xiàn)時間與昆中428Ma的高壓榴輝巖相(Mengetal.，2013)和427Ma的中壓角閃巖變質(zhì)巖相(陳能松等，2008)基本一致(劉彬等，2013a)，這說明428Ma開始該區(qū)碰撞強(qiáng)烈的陸陸時期結(jié)束，東昆侖地區(qū)開始進(jìn)入后碰撞伸展，并延續(xù)至晚泥盆世。在這一時期，該區(qū)巖漿巖主要以A型花崗巖、過鋁質(zhì)-強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖、富鎂閃長巖和輝長巖等為主，并且區(qū)域上雙峰式侵入巖廣泛發(fā)育，如白干湖A型花崗巖(430～429Ma；高永寶等，2014)、烏蘭烏珠爾二長花崗巖(422.5±1.6Ma；韓志輝等，2021)、夏日哈木輝長蘇長巖(423±1Ma；王冠等，2014)、紅旗溝A型正長花崗巖(420±3Ma；王藝龍等，2018)、鴨子溝二長閃長巖(415.5±2.6Ma；王盤喜等，2020)、冰溝正長花崗(391±3Ma；劉彬等，2012)、祁漫塔格喀雅克登塔格區(qū)花崗閃長巖(380.52±0.92Ma；郝娜娜等，2014)等，形成時代上與牦牛山組伸展型磨拉石建造的形成時限423～406Ma基本一致(張耀玲等，2010)，上述特點(diǎn)均代表了典型的后碰撞伸展構(gòu)造背景。

五龍溝地區(qū)輝長巖和橄欖輝長巖巖石地球化學(xué)顯示為鈣堿性系列-低鉀拉斑質(zhì)系列，虧損Nb、Ta，上述特點(diǎn)均與碰撞后伸展階段環(huán)境下的基性巖特點(diǎn)相一致(錢青和王焰，1999)。已有的研究證明，在后碰撞伸展環(huán)境下所形成的巖漿巖具有島弧或活動陸緣巖漿巖的地球化學(xué)特征，輝長巖和橄欖輝長巖微量元素方面富集Rb、U、Pb、Nd、K等，虧損 Nb、Ta，顯示出島弧巖漿巖的特點(diǎn)，在Hf/3-Th-Ta圖解中(圖13a)，落入陸緣弧鈣堿性玄武巖區(qū)域，顯示出俯沖流體的交代作用(Pearce and Peate，1995)，并顯示出火山弧玄武巖的特點(diǎn)(圖13b)，同時在圖解區(qū)域中明顯區(qū)別于N型大洋中脊玄武巖，反映出后碰撞伸展階段剛剛開始。堿長花崗巖在構(gòu)造判別圖解中落入后碰撞區(qū)域(圖13c, d)，巖石類型顯示為A型花崗巖特征；Nb-Y-3×Ga圖解進(jìn)一步確定巖體位于A2型花崗巖區(qū)域(圖14b)，酸性巖與基性巖構(gòu)成EMII型富集地幔+A2型花崗巖組合，表明在410Ma左右，該區(qū)已經(jīng)進(jìn)入碰撞后伸展的階段。

圖13 東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖基性巖Hf/3-Th-Ta(a，據(jù)Wood, 1980)、Nb×2-Zr/4-Y(b，據(jù)Meschede，1986)、Rb-Y+Nb(c，據(jù)Pearce et al.，1984)和R1-R2(d，據(jù)Batchelor and Bowden，1985)構(gòu)造判別圖解

圖14 東昆侖五龍溝地區(qū)堿長花崗巖Zr-104×Ga/Al(a，據(jù)Whalen et al.，1987)圖解和Nb-Y-3×Ga(b，據(jù)Eby, 1992)圖解

綜合前人研究結(jié)果和本次研究，筆者認(rèn)為五龍溝地區(qū)的雙峰式侵入巖的形成機(jī)制為：加里東期，原特提斯洋在俯沖過程中發(fā)生脫水并交代上覆地幔楔，形成了局部具有俯沖組分特征的富集地幔端元；加里東晚期-海西早期該區(qū)俯沖作用結(jié)束，在后碰撞伸展作用下發(fā)生拆沉作用，引發(fā)具有俯沖組分特征的富集型巖石圈地幔部分熔融上涌形成基性巖漿，基性巖漿上涌過程中一方面部分基性巖漿發(fā)生結(jié)晶分異和同化混染作用侵位至地殼形成輝長巖與橄欖輝長巖，另一方面提供熱源引起長英質(zhì)地殼部分熔融，產(chǎn)生A型花崗巖巖漿，形成堿長花崗巖，最終形成了宏觀上東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖。

5 結(jié)論

(1)東昆侖五龍溝地區(qū)雙峰式侵入巖形成于早泥盆世，橄欖輝長巖年齡為410.3±2.7Ma，輝長巖年齡為409.3±2.7Ma，堿長花崗巖年齡為410.5±1.8Ma。

(2)五龍溝雙峰式侵入巖來源于不同的巖漿源區(qū)，基性端元來自于EMII型富集地幔，巖漿上升過程中遭受了地殼混染，并經(jīng)歷了橄欖石、輝石的分離結(jié)晶；酸性端元為低壓高溫條件下長英質(zhì)地殼的部分熔融，成分上為A2型花崗巖。

(3)五龍溝雙峰式侵入巖產(chǎn)出于后碰撞伸展構(gòu)造體制，表明在早泥盆世原特提斯洋俯沖活動已經(jīng)結(jié)束，東昆侖地區(qū)處于后碰撞伸展構(gòu)造環(huán)境。

致謝衷心感謝四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局108地質(zhì)隊工作人員對野外地質(zhì)采樣工作的幫助；衷心感謝吉林大學(xué)錢燁老師對論文成文的指導(dǎo)與幫助；衷心感謝兩位評審專家及本刊編輯給予本文的建議和具體修改意見。