青海烏拉斯太地區萬寶溝群火山巖地球化學特征及構造環境分析

王成國，杜顯彪，徐國良

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青海烏拉斯太地區萬寶溝群火山巖地球化學特征及構造環境分析

王成國1，杜顯彪2，徐國良1

(1.山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南250014； 2.山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州272100)

分布于東昆侖南部烏拉斯太地區的萬寶溝群是一套灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖的巖石組合，綜合室內巖石學、地球化學、同位素年齡研究，將該巖群劃為中--新元古代萬寶溝群。區內萬寶溝群出露以基性變火山巖夾大理巖的巖性組合為特征，原巖恢復為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造。其主量元素特征表明萬寶溝群火山巖具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內鈣堿性玄武巖演化的趨勢；稀土元素特征顯現出與島弧拉斑玄武巖略相似；微量元素特征具有板內玄武巖拉斑--堿性過渡類型特征，與過渡型拉斑質玄武巖更為接近。萬寶溝群變火山巖的成巖環境為洋中脊環境--島弧環境--板內環境。

萬寶溝群；巖石化學；變質作用；構造環境；與拉斯太地區；青海

引文格式：王成國，杜顯彪，徐國良.青海烏拉斯太地區萬寶溝群火山巖地球化學特征及構造環境分析[J].山東國土資源，2015，31(7)：11-18.WANG Chengguo,DU Xianbiao XU Guoliang.Analysis on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Volcanic Rocks of Wanbaogou Group in Wulasitai Area in South of Dongkunlun[J].Shandong Land and Resources,2015，31(7)：11-18.

0　引言

1981年青海第一區調隊將分布于萬保溝一帶的一套淺變質碎屑巖、火山巖、碳酸鹽巖創名為“萬寶溝群”，時代歸中、新元古代。并據巖性組合分為4個巖組，即下碎屑巖組、火山巖組、碳酸鹽巖組、上碎屑巖組。1997年青海省進行巖石地層的清查,定義萬寶溝群“指分布于東昆侖山南坡一套由淺變質碎屑巖、火山巖和淺變質碳酸鹽巖組成的地層序列。下部以碎屑巖、火山巖為主夾碳酸鹽巖；中部以火山巖為主夾碎屑巖；上部以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖。頂底界線不明[1]”。

2009--2013年，山東省魯南地質工程勘察院在青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調工作中確定該區萬寶溝群地層巖性組合為(枕狀)玄武巖夾大理巖、凝灰巖、硅質巖，其中碳酸鹽巖與(枕狀)玄武巖呈明顯的整合接觸。并在玄武巖中獲U-Pb法同位素年齡值867Ma。該文對分布于東昆侖南部烏拉斯太地區中--新元古代地層萬寶溝巖群火山巖從巖石學、巖石化學、構造環境等方面進行了分析，探討了烏拉斯太地區中--新元古代地層萬寶溝巖群形成的地質構造環境及成巖時代，該成果將對該地區區域地質、東昆侖洋盆的形成與演化、地層時代等方面的研究提供了一定的線索和依據。

1　地質特征

該區萬寶溝群主要沿昆中主斷裂南側分布，呈現一種不連續條帶狀，展布于哈圖溝中段--烏拉斯太溝中段--特里喝姿溝中段--波羅斯太溝上段等地，呈NW--SE向，局部被新成巖體推擠至南北兩側，多被巖體侵蝕，局部與周圍巖層呈斷層接觸，受緯向構造控制(圖1)。此外博魯古斯坦河西幅南部，零星見于晚奧陶世深灰色細粒二長石英閃長巖中，呈殘留體出露,出露總面積約65.26km2。

1--第四系;2--羊曲組;3-八寶山組;4-洪水川組;5-萬寶溝群;6-狼牙山組;7-小廟組;8-白沙河組;9-晚三疊世細粒花崗閃長巖;10-晚二疊世中細粒英云閃長巖;11-早二疊世細粒英云閃長巖;12-早二疊世細粒石英閃長巖;13-早二疊世細粒閃長巖;14-早石炭世中粗粒堿長花崗巖;15-早石炭世中粗粒正長花崗巖;16-早石炭世斑狀二長花崗巖;17-早志留世中細粒二長花崗巖;18-早志留世中細粒花崗閃長巖;19-晚奧陶世細粒石英閃長巖;20-晚奧陶世細粒閃長巖;21-中淺層次韌性剪切帶;22-中深層次韌性剪切帶圖1　東昆侖南烏拉斯太地區地質略圖

2　主要巖類巖石學特征

根據青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調*山東省魯南地質工程勘察院，青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調，2013.資料中--新元古代萬寶溝群以區域低溫動力變質作用形成巖石為主，巖石組合為灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖。

2.1變輝石玄武巖

似斑狀結構，基質為細粒輝長輝綠結構，塊狀構造。組成巖石的礦物為斜長石、輝石、角閃石及少許金屬礦物等，粒徑一般1.0mm以下，部分輝石呈彈體分布于斜長石形成的近三角形格架中，構成細粒輝長灰綠結構。斜長石：呈他形—半自形板狀、板柱狀，含量60%～70%。輝石：主要為普通輝石，他形—半自形柱狀，含量10%～15%。角閃石：呈他形柱狀，含量15%～20%。黑云母：細小片狀，或雛晶狀，含量<5%。金屬礦物，他形細粒，含量<1%。

2.2變玄武巖

細粒他形—半自形結構，片理化構造。組成巖石的礦物為斜長石45%～55%、角閃石35%～40%、綠泥石10%～15%和少許金屬礦物等。粒徑一般1.0mm以下，不等粒。主要礦物均呈定向—半定向排列，構成晶紋明顯的片理化構造。斜長石：他形—半自形板狀、板柱狀，大小不等，可見聚片雙晶及卡鈉復合雙晶，具程度不同的粘土礦化、絹云母化、綠泥石化等而略顯渾濁。角閃石：他形—半自形柱狀，大小不等，分布于斜長石晶粒間，綠色—黃綠色，多色性明顯，具較為強烈的綠泥石化。綠泥石：鱗片狀，多為蝕變而成，綠色，具異常光性。金屬礦物：他形細粒，含量甚少。

2.3條紋狀透閃石大理巖

細粒變晶結構，條紋狀構造。礦物成分主要為方解石，另見少部分氧化鐵質、透閃石等，粒徑一般0.5mm以下，不等粒。方解石：他形粒狀變晶，大小不等，淺褐灰色，具明顯的閃突起，高級白干涉色，含量≥90%。透閃石：褪色柱狀變晶，無色或淺褐色，正中突起，干涉色在二級以內，含量<5%。氧化鐵質：細粒狀變晶，含量≤5%。石英：他形粒狀變晶無色透明，波狀消光，含量2%～3%。金屬礦物：他形細粒，含量1%～2%。

3　巖石化學特征

3.1主量元素特征

萬寶溝群變玄武巖的巖石化學分析結果和特征參數值分別見表1、表2，其成分特征分述如下：

表1　萬寶溝群變質巖巖石化學成分(10-2)

表2　萬寶溝群變質巖主要參數特征(10-2)

從表1中可見，巖石的SiO2含量在44.19%～53.20%之間；Al2O3為10.64%～17.91%之間；普遍TiO2含量在0.82%～1.95%之間，絕大部分樣品TiO2>1，大部分樣品K2O

圖2　萬寶溝群鎂鐵質變質巖FAM圖解(據T.N.Irvine等，1971)

從表2中可見尼格里參數：氧化鋁數t=-15.10～-8.01<0，均屬于鋁正常類型；石英數qz=-37.26～4.70，5個樣品屬SiO2不飽和類型，1個樣品屬SiO2飽和類型。K=18.43～31.50，暗色組分平均值fm=39.22～65.29。由此可見，巖石以富鎂鐵質、硅不飽和為特征。

圖3　萬寶溝群鎂鐵質變質巖FeO*-MgO-Al2O3圖解(據T.H.Pearce，1977)

該變質巖在FAM圖解(圖2)中，3個樣品投入拉斑玄武巖區，3個樣品投入鈣堿性玄武巖區；在FeO*-MgO-Al2O3圖解(圖3)上，3個樣品落入大洋島嶼區，1個樣品落入大陸板塊內部，另2個樣品落入造山帶內；在TiO2-10MnO-10P2O5(圖4)中，2個樣品投入島弧拉斑玄武巖內，2個樣品投入大洋島嶼堿玄武巖內,1個樣品落在鈣堿性玄武巖與島弧拉斑玄武巖之間，1個樣品落入洋中脊與島弧拉斑玄武巖之間。綜合這3種圖解，萬寶溝群變質巖似乎具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內鈣堿性玄武巖演化的趨勢。

3.2微量元素特征

中--新元古代萬寶溝群火山巖微量元素含量見表3，標準比值見表4，其中部分樣品Rb,Th,Sm含量偏高，部分樣品Ba,Sm含量偏高，Nb,Zr,Ti含量較低。從圖5中可看出，中--新元古代萬寶溝群火山巖微量元素均高于原始地幔。蛛網圖中Rb,Th,Ba明顯富集，Nb,Zr,Ti虧損，顯示出幔源型特點[2]。

3.3稀土元素特征

萬保溝組變質巖稀土元素分析結果見表5，其稀土元素特征見表6。其中3個樣稀土總量較低在40.55～58.66，另外3個樣品稀土總量在116.10～230.26。輕重稀土比LREE/HREE在2.18～6.51之間，(La/Yb)N=1.42～7.35，顯示(La/Yb)N>1，為富輕稀土型，輕重稀土間分餾較弱(La/Sm)N=1.09～2.73)，δEu在0.81～1.22之間(δEu≈1)，3個樣品顯示出較弱的正銪異常，3個樣品顯示出較弱的負銪異常，球粒隕石標準化的稀土配分模式圖呈近水平(圖6)，總體特征與大洋中脊玄武巖稀土元素的配分模式相近。

表3　萬寶溝群火山巖微量元素分析結果(10-6)

表4　萬寶溝群火山巖微量元素標準比值(/N-MORB)

表5　萬寶溝群變質巖稀土元素分析結果(10-2)

表6　萬寶溝群變質巖稀土元素主要特征

圖4　萬寶溝群鎂鐵質變質巖TiO2-10MnO-10P2O5圖解(據E.D.Mullen,1983)

圖5　萬寶溝群火山巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖(原始地幔標準值據Sun和Mcdonough，1989[3])

圖6　萬寶溝群變質巖石稀土配分曲線(球粒隕石標準值據Taylor和Mclennan，1985[4])

3.4變質作用特征及原巖建造分析

巖石中主要變質礦物以大理巖中新生礦物方解石和透閃石為主,變玄武巖局部可見新成礦物黑云母。由此可見:萬寶溝群區域變質巖石變質程度較低，以大理巖、變火山巖為主，可統劃歸為絹云母—綠泥石帶，屬低綠片巖相。其主要變質礦物組合如下：

碳酸鹽巖：Cal+Qz,Cal+Tr。

變火山巖：Pl+Px+Hb+Ch,Pl+Qz+Hb+Ch,Pl+Qz+Hb。

參考中--新元古代冰溝群變質特征，中--新元古代萬寶溝群變質巖形成的溫壓條件應為：P=0.2～1.0GPa，T=350～500℃。

區內萬寶溝群出露以基性變火山巖夾大理巖的巖性組合特征，原巖恢復為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造。

3.5變質時期及變質演化分析

中--新元古代萬寶溝群變質巖石組合屬變火山巖夾大理巖建造。巖石總體有變形強度高，但變質程度低的特征。如火山巖較好地保留了原始噴發沉積時的特征。巖石強烈的片理化，片理面與原始層理呈高角度斜交，巖石被強烈拉伸變形，形成板理、千枚理[5]。

根據巖石組合、變形特征分析，該巖組至少經歷了3期變質作用演化：

第1期：晉寧期區域低溫動力變質作用的發生期，形成低綠片巖相板巖—千枚巖級輕變質巖石，主要體現在巖石礦物的重結晶，變形特征不明顯。

第2期：主期變質作用則與加里東期中淺部層次糜棱巖化動力變質作用有關，巖石被強烈片理化，新成片理面S1及拉伸線理L1與巖石層理S0呈高角度斜交，碎屑巖中礫石被嚴重壓扁拉長，局部具典型的韌性剪切特征。

第3期：則與華里西期以后時期中的表部層次動力變質作用有關，主要形跡為脆性斷裂，變質不明顯。新生的S3破劈理、折劈理、羽狀張性解理構造疊加在了早期的層理或片理面S2之上。

4　構造環境分析

區內中--新元古代火山巖從地質特征看，由于后期置入性片理發育，原始沉積層理不可辨識，而局部露頭可見枕狀構造，可粗略判斷該處原始火山沉積方向，并推斷萬寶溝群火山巖應為洋中脊海相火山巖沉積[6]。其主量元素特征表明該火山巖具從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內鈣堿性玄武巖演化的趨勢；稀土元素特征顯現出與島弧拉斑玄武巖略相似；微量元素特征具有板內玄武巖拉斑-堿性過渡類型相似，與過渡型拉斑質玄武巖更為接近。利用礦物微量元素實際含量在Zr/Y-Zr判別圖中(圖7)，樣品大部分集中落于島弧玄武巖，只有1個樣品落入板內玄武巖；在Hf/3-Th-Ta構造判別圖解中(圖8)，樣品大部落于島弧拉斑玄武巖區、非正常的MORB、板內玄武巖及其分異產物區。稀土元素與微量元素特征基本與主量元素判別一致。

WPB—板內玄武巖;IAB—島弧玄武巖;MORB—洋中脊玄武巖圖7　萬寶溝群火山巖Zr/Y-Zr圖解(據Pearce&Norry，1979)

N-MORB—正常的MORB;E-MORB—非正常的MORB;WPAB—板內堿性玄武巖及其分異產物;CAB—島弧拉斑玄武巖及其分異產物圖8　萬寶溝群火山巖Hf/3-Th-Ta圖解(據Wood，1980)

綜合上述分析，萬寶溝群火山巖具有從洋中脊拉斑玄武巖→島弧拉斑玄武巖→板內鈣堿性玄武巖演化的趨勢。綜合判斷萬寶溝群玄武巖類變質巖的環境應為洋中脊環境--島弧環境--板內環境。

5　區域對比及時代討論

該區的萬寶溝群出露的火山巖主要為基性火山巖玄武巖，并遭受到不同程度的變質。與正層型剖面相比較，正層型下部為淺變質碎屑巖、中部為火山巖夾碎屑巖及碳酸鹽巖、上部以結晶灰巖為主夾淺變質碎屑巖及火山巖。該區可與萬寶溝群正層型中部相對應。

從該區出露的萬寶溝群來看，萬寶溝群的火山巖夾碳酸鹽巖主要沿昆中主斷裂南側展布。該區萬寶溝群波洛斯太地區出露最為齊全，厚度較大，但由于受志留紀花崗巖體侵蝕下段出露并不完整；特里喝姿地區由于石炭紀花崗巖體的侵入擠壓，萬寶溝群被推擠至巖體兩側并以殘留塊呈現。可可喝特里及哈圖等地區萬寶溝群主要為火山巖夾碳酸鹽巖，上部巨厚層火山巖缺失(圖9)。

圖9　萬寶溝群、祁漫塔格群巖性橫向對比圖

從哈圖溝中游西側取玄武巖樣品采用鋯石U-Pb法同位素獲年齡(867±23)Ma*山東省魯南地質工程勘察院，青海省都蘭縣烏拉斯太一帶J47E024003等七幅礦調，2013。，該年齡為結晶年齡，為新元古代(表7、圖10)。此外東昆侖西段中基性火山巖Rb-Sr全巖等時年齡(1134±350)Ma，開木棋河中基性火山巖K-Ar全巖等時年齡(1056.96±52)Ma。綜合各同位素年齡值，將萬寶溝群置于中--新元古代。

表7　中--新元古代萬寶溝群鋯石U-Pb年齡測定結果參數特征

注：表1-表7數據引自報告《青海省都蘭縣烏拉斯太地區一帶J47E024003等七幅礦調》，2013年。

圖10　萬寶溝群鋯石U-Pb同位素測年諧和曲線

6　結論

東昆侖南部烏拉斯太地區萬寶溝群火山巖是一套灰綠色變玄武巖夾灰--灰白色白云石大理巖的巖石組合。主量元素分析顯示，萬寶溝群玄武巖類變質巖的環境應為洋中脊環境--島弧環境--板內環境。微量元素分析顯示萬寶溝群變火山巖具幔源的來源特征；稀土元素分析顯示萬寶溝群變火山巖特征與大洋中脊玄武巖稀土元素的配分模式相近，綜合判斷萬寶溝群玄武巖類變質巖的環境應為洋中脊環境--島弧環境--板內環境。萬寶溝群原巖恢復為火山巖夾碳酸鹽巖的沉積建造，至少經歷了3期變質作用演化。同位素測年顯示萬寶溝群成巖于中--新元古代。

[1]郭憲璞,王乃文，丁孝忠，等.東昆侖格爾木南部納赤臺群和萬寶溝群基質系統與外來系統地球化學差異[J].地質通報,2004,(12):1188-1195.

[2]張洪美,李海平,馮喬，等.柴達木盆地東南緣晚三疊世火山巖地球化學特征及構造環境分析[J].西北地質,2010,(4):15-22.

[3]Sun S S and Mcdonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and process[A].Geological Society Special Publication,1989,(42):313-345.

[4]Sylvester P J. Post-collisional strongly peraluminous granites[J].Lithos,1998,(45):29-44.

[5]孫延貴,張國偉,鄭健康,等.柴達木地塊東南緣巖漿弧(帶)形成的動力學背景[J].華南地質與礦產,2001,(4):16-21.

[6]王世進，萬渝生，宋世勇，等.山東省前寒武紀地層形成時代——同位素地質測年的證據[J].山東國土資源，2011，27(11)：1-6.

Analysis on Geochemical Characteristics and Tectonic Environment of Volcanic Rocks of Wanbaogou Group in Wulasitai Area in South of Dongkunlun

WANG Chengguo1, DU Xianbiao2, XU Guoliang1

(1. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Jinan 250014, China; 2. Lunan Geo-engineering Exploration Isntitute, Shandong Yanzhou 272100, China)

Wanbaogou group in Wulasitai area in south of Dongkunlun is a set of gray green metabasalt clip ash—gray dolomite marble rock combination. Combining with petrology, geochemistry and isotope age study, the rock group is classified into Mesoproterozoic-Neoproterozoic Wanbaogou group. The layers in Wanbaogou group is a combination of basic meta-volcanics with marble lithologic assemblage, and original rock recovery is a sedimentary formation of volcanic rock with carbonate rock. The characteristics of major elements show that the volcanic rocks of Wanbaogou group has the evolution trend of mid ocean ridge tholeiite→ island arc tholeiite →intraplate calc alkaline basalt. Characteristics of rare earth elements are similar to island arc tholeiite slightly. Characteristics of trace elements are intraplate basalt→alkaline transition type. It is closer with transitional tholeiitic basalt. The diagenesis environment of volcanic rocks in Wanbaogou group is mid ocean ridge environment → island arc environment→intraplate environment.

Wanbaogou group; petrochemistry; metamorphism; tectonic environment; south of Dongkunlun

2015-02-05；

2015-03-15；編輯：王敏

王成國(1970--)，男，山東濟南人，工程師，主要從事地質礦產調查工作；E-mail：534015734@qq.com

P588.14

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