南祁連地區(qū)花崗閃長巖體鋯石U-Pb測年及其形成構(gòu)造環(huán)境探討

張百超，呂洋，李建華，陳旭，程雙，劉大業(yè)

吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長春 130021

0 引言

祁連造山帶屬秦祁昆造山帶的一部分，西段被阿爾金斷裂所截，東段與西秦嶺相連，北接阿拉善地塊，南與柴達(dá)木地塊相接，由于受加里東構(gòu)造運動的影響，形成了性質(zhì)不同的各類地質(zhì)體，自北向南為北祁連造山帶，中祁連地塊、南祁連地塊和柴北緣高壓—超高壓變質(zhì)帶[1-5]。

工作區(qū)屬秦祁昆巖區(qū)南祁連南亞帶，巖漿活動較弱，出露面積僅占工作區(qū)總面積的1.2%。巖石活動延續(xù)時間較短，始于新元古代，止于晚奧陶世，均為小型巖體，呈北西向帶狀展布。巖石類型較復(fù)雜，鎂鐵質(zhì)巖—中—酸性侵入巖均有出露，以酸性侵入巖為主，本文對其中花崗閃長巖的巖石學(xué)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)等地質(zhì)特征及其形成時代、構(gòu)造背景進(jìn)行了初步分析研究。

1 地質(zhì)特征

巖體出露于測區(qū)西部地日溫幅西南日托卡和奧恰幅仲實公貢瑪一帶，由3個侵入體組成，出露面積8.85 km2，平面呈長條狀，呈北西向展布，巖株狀產(chǎn)出(圖1)。在日托卡DPⅡ號剖面中見到似斑狀中粗?；◢忛W長巖侵入奧陶紀(jì)巴龍貢嘎爾組變質(zhì)砂巖中，同時被同期中細(xì)粒電氣石二長花崗巖侵入，在二長花崗巖中見有似斑狀中粗?；◢忛W長巖捕擄體。

圖1 南祁連地區(qū)侵入巖分布圖Fig.1 Distribution map of intrusive rocks in South Qilian area1.新生界；2.三疊系；3.二疊系；4.志留系；5.奧陶系；6.新元古界；7.二長花崗巖；8.似斑狀花崗閃長巖；9.閃長巖；10.輝長巖；11.實測地質(zhì)界線；12.角度不整合界線；13.實測逆斷層；14.實測平移斷層

2 巖石學(xué)特征

巖石類型為似斑狀中粗粒花崗閃長巖，巖石風(fēng)化面呈土黃色，新鮮面呈灰白色，主要由似斑晶和基質(zhì)兩部分構(gòu)成，其中似斑晶約占10%～15%，由斜長石組成，呈半自形板狀，粒度約在5 mm不等，見有聚片雙晶及輕微的絹云母化現(xiàn)象；基質(zhì)約占80%～85%，主要由石英、斜長石、堿性長石、角閃石及黑云母等組成細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，粒度約在0.5～2.0 mm不等，其中石英質(zhì)量分?jǐn)?shù)>20%，呈不規(guī)則狀、他形粒狀充填。堿性長石約占20%～25%，呈不規(guī)則狀、粒狀。斜長石約占30%～35%，呈半自形板狀，見有輕微的絹云母化現(xiàn)象。角閃石約占5%～6%，呈柱粒狀、粒狀，粒度約在0.5～2.0 mm不等，見有退變成黑云母現(xiàn)象。黑云母約占3%～4%，呈片狀，見有綠泥石化現(xiàn)象。副礦物組合類型為磁鐵礦-鈦鐵礦-磷灰石-鋯石型。

3 巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

3.1 巖石化學(xué)特征

巖石化學(xué)數(shù)據(jù)及有關(guān)參數(shù)(表 1)同中國花崗閃長巖平均氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比，巖石中Al2O3(值為13.14%～13.79%)、Fe2O3、Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于平均值，K2O、FeO、MnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于平均值，其它氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本相當(dāng)。參數(shù)值中A/CNK值為0.91～0.94，屬偏鋁質(zhì)巖石； 堿總量(NK值)較高，DI值反映巖漿結(jié)晶分異程度較低；里特曼指數(shù)σ值為2～2.05，屬鈣堿性系列。

表1 南祁連花崗閃長巖體巖石化學(xué)分析結(jié)果及特征參數(shù)表

在Q′-ANOP巖石分類命名圖解中(圖2)，樣品落于花崗閃長巖區(qū)，與定名吻合。

圖2 Q′-ANOR巖石分類命名圖解Fig.2 Nomenclature diagram of Q′-ANOR rocks classification1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

巖石系列屬亞堿性系列(圖3)中鈣堿性巖石系列(圖4)。結(jié)合巖石化學(xué)，該巖石屬偏鋁質(zhì)鈣堿性巖系。

圖3 巖石SiO2-ALK圖解Fig.3 SiO2-ALK diagram of rock1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖4 巖石AFM圖解Fig.4 AFM diagram of rock1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

3.2 巖石地球化學(xué)特征

稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及有關(guān)參數(shù)(表2)，稀土總量為(397.29～479.89)×10-6，為富集型，L/H值為10.87～12.66，輕稀土富集，重稀土虧損。(La/Sm)N值為4.66～5.28，輕稀土分餾程度較高。(Gd/Yb)N值較低,重稀土分餾弱。δEu值為0.38～0.44，銪虧損,暗示該期花崗巖經(jīng)歷了分異演化。δCe略虧損。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)模式曲線(圖5)為右傾斜的下滑型(輕稀土富集型), 銪具負(fù)異常。微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及有關(guān)參數(shù)特征(表3)，微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與同中國花崗閃長巖元素豐度相比，僅是Sr、Cr低于平均值，其它元素均高于平均值。其K/Rb值為195.12～232.12，Rb/Sr值為0.76～0.90，均屬同熔型花崗巖。在微量元素蛛網(wǎng)圖(湯氏圖)中(圖6)，曲線起伏較大。顯示為Rb、Nb、Sr虧損，而Th、Ce的富集，表明形成該巖體的巖漿經(jīng)歷了較強(qiáng)的分異演化。

圖5 巖石稀土配分曲線圖Fig.5 Rare earth partition curves of rocks1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖6 巖石微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 Spider web of trace elements of rocks1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

表2 南祁連花崗閃長巖體稀土元素分析結(jié)果及特征參數(shù)表

表3 南祁連花崗閃長巖體微量元素分析結(jié)果及特征參數(shù)表

4 測年結(jié)果

本次工作在測區(qū)南西側(cè)日托卡一帶取似斑狀花崗閃長巖做鋯石U-Pb(LA-ICP-MS)測年，鋯石多為無色透明—半透明，呈長柱狀，震蕩環(huán)帶清楚(圖7)顯示其成因為巖漿鋯石。

圖7 花崗閃長巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.7 Zircon cathodoluminescence imae of granodio-rite

進(jìn)行了21個測點分析(表4)獲得(458±1)Ma侵位年齡(圖8)；鋯石可以確定該巖體侵位時代為晚奧陶世(1)吉林省地質(zhì)調(diào)查院,青海省天峻縣陽康曲地區(qū)J47E013009等四幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告[R].長春：吉林省地質(zhì)調(diào)查院，2016.。

圖8 花崗閃長巖鋯石U-Pb表面年齡諧和圖Fig.8 Zircon U-Pb surface age harmonization of granodiorite

表4 花崗閃長巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果

5 構(gòu)造環(huán)境分析

該期花崗閃長巖δ值為2～2.05，A/CNK值為0.91～0.94，屬偏鋁質(zhì)鈣堿性巖系。巖石Rb/Sr和K/Rb值反映其屬同熔型花崗巖。在A-C-F圖解(圖9)中，投點位于S型花崗巖區(qū)。按照巴爾巴林(Barbarin，1999)的劃分觀點，相當(dāng)于富鉀鈣堿性花崗巖類(高鉀低鈣-KCG型)。

圖9 巖石A-C-F圖解Fig.9 A-C-F diagram of rock1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

利用花崗巖類主元素化學(xué)和礦物學(xué)特征判別其構(gòu)造環(huán)境，在K2O-SiO2(圖10)、Al2O3-SiO2(圖11)、FeOT(FeOT+MgO)-SiO2(圖12) 、FeOT-MgO(圖13)、(FeOT+MgO)-CaO(圖14)五組圖解中，由于樣品SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)<70%，因此在Al2O3-SiO2圖解中無投影點，其它四組圖解根據(jù)多數(shù)原則，其多落于POG區(qū)，屬后造山花崗巖類,與巴爾巴林劃分的KCG型一致。在Rb-(Y+Nb)圖解中(圖15)位于火山弧花崗巖和板內(nèi)花崗巖接觸部位，在2009年11月中國地質(zhì)調(diào)查局下發(fā)的成礦地質(zhì)背景研究工作技術(shù)要求中該區(qū)被歸為后碰撞，結(jié)合該期侵入巖主要元素判別圖解，其應(yīng)為后碰撞花崗巖。

圖10 花崗巖K2O-SiO2圖解Fig.10 Diagram of K2O-SiO2 in granite1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖11 花崗巖Al2O3-SiO2圖解Fig.11 Diagram of Al2O3-SiO2 in granite1.二長花崗巖

圖12 花崗巖FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2 圖解Fig.12 Diagram of FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2 in granite1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖13 奧陶世花崗巖FeOT-MgO圖解Fig.13 Diagrams of FeOT-MgO in Ordovician granite1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖14 花崗巖(FeOT+MgO)-CaO圖解Fig.14 Diagram of (FeOT+MgO)-CaO in granite1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

圖15 花崗巖Rb-(Y+Nb)圖解Fig.15 Granite Rb-(Y+Nb) diagram1.花崗閃長巖；2.二長花崗巖

綜上所述，該期侵入巖是構(gòu)造體制由擠壓向拉伸轉(zhuǎn)換的張馳階段巖漿侵位，屬同造山花崗巖。

6 結(jié)論

(1)南祁連地區(qū)日托卡一帶花崗閃長巖鋯石U-Pb定年結(jié)果為(458±1)Ma，代表巖石形成時代為晚奧陶世；

(2)巖石偏鋁質(zhì)鈣堿性巖系列巖石，輕稀土富集，重稀土虧損；微量元素Rb、Nb、Sr虧損，Th、Ce富集，經(jīng)歷了較強(qiáng)的分異演化；

(3)該期巖漿活動是構(gòu)造體制由擠壓向拉伸轉(zhuǎn)換階段導(dǎo)致的巖漿侵位，形成侵入巖屬同造山花崗巖。