西昆侖麻扎巖體年代及巖石地球化學特征

湯鴻偉

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西昆侖麻扎巖體年代及巖石地球化學特征

湯鴻偉

（四川省核工業地質局二八二大隊，四川 德陽 618000 ）

通過對麻扎巖體巖石化學及地球化學特征研究表明，該巖體屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類，成因類型為S型。該巖體屬輕稀土富集型，重稀土虧損型；相對富集Rb、K、LREE等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti和HREE等高場強元素；源區物質以殼源物質為主。鋯石U-Pb年齡為204.23±0.51Ma，形成時代為晚三疊世。結合鋯石定年結果及巖體產出的區域地質背景，認為晚三疊世西昆侖地區已進入碰撞造山過程的后碰撞階段，麻扎巖體是在巖石圈伸展環境下形成的產物。

麻扎巖體；年代學；巖石地球化學；西昆侖

西昆侖造山帶位于青藏高原西北緣，是古亞洲構造域和特提斯構造域結合部位[1,2]，從元古宙到新生代經歷了多期復雜的構造演化過程，一直以來是研究青藏高原周緣造山帶及青藏高原早期演化的重點地區。西昆侖西段位于帕米爾高原的東部，是印度洋向北擴張擠壓應力最為集聚的地帶之一。顯生宙以來，該區經歷了強烈擠壓，地層缺失嚴重、構造復雜，對其構造單元劃分、歸屬及構造演化目前尚無統一的觀點[3,4]。大約在早奧陶世晚期(485Ma)塔里木地塊開始與西昆侖地塊發生碰撞，形成了鳥依塔克-庫地北蛇綠巖帶，并使西昆侖地塊快速隆升[5]。在泥盆紀-早二疊世(388~292Ma)階段，西昆侖西段處于大洋演化的洋殼俯沖階段[6,7]。在240Ma時甜水海地體與南昆侖地體發生碰撞，228Ma處于造山后的伸展背景[8]；對西昆侖地層研究認為碰撞事件發生在晚二疊世-中三疊世，晚三疊世已進入后碰撞階段[3]。234~210Ma屬于古特提斯碰撞造山作用之后的后碰撞伸展構造環境[9]，對西昆侖造山帶同位素年齡數據統計與分析，推測224.7~211.39Ma西昆侖還存在島弧構造環境[10]。對麻扎-康西瓦斷裂西段變質事件的研究，認為碰撞造山作用發生在中-晚三疊世[11]。

通過本文本對麻扎巖體巖石學和巖石地球化學的研究，討論晚三疊世花崗巖形成的地球動力學背景，為系統研究與西昆侖造山作用有關的構造巖漿事件提供了重要資料。

1 區域地質背景、巖體地質及巖石學特征

西昆侖位于青藏高原西北緣，是探測和揭示青藏高原北部造山過程的理想地帶[12]。從北到南主要可以劃分為北昆侖地體、南昆侖地體和甜水海地塊，相互以庫地-其曼于特蛇綠構造混雜帶和麻扎-康西瓦蛇綠構造混雜帶為界[13,14]。西昆侖造山帶顯生宙以來總體上經歷了原特提斯和古特提斯兩個演化階段[14,15]，與之伴隨有大量與俯沖消減、拼合碰撞和伸展拉張相關的火山巖和侵入巖，為揭示西昆侖造山帶構造演化歷史提供了重要的地質信息。

圖1 研究區地質簡圖

麻扎-康西瓦結合帶處于西昆侖和喀喇昆侖中段，秦祁昆造山系與巴顏喀喇北羌塘三江造山系之間，麻扎-康西瓦結合帶是西昆侖一條重要的構造，以其為界將青藏高原北部劃分為兩個Ⅰ級構造單元，即北部的古亞洲構造域和南部的昆南-羌北縫合系。

研究區位于麻扎構造混雜巖帶以南，巖體主要分布于麻扎一帶，在平面上呈不規則狀，北西-南東向展布，與構造線方向一致。該巖體為復式巖體，主要由中粗粒花崗閃長巖、粗粒黑云母二長花崗巖和粗粒斑狀黑云母二長花崗巖三個侵入體組成。該巖體與志留系溫泉溝群呈侵入接觸，侵入界線清楚，圍巖發生明顯角巖化蝕變，局部與溫泉溝群D組下段斷層接觸（圖1），其巖石學特征如下：

1）中粗粒花崗閃長巖：灰-灰白色，中粗粒花崗結構、半自形粒狀結構，塊狀構造；礦物：中性斜長石（約40%~45%），半自形粒狀，聚片雙晶發育；鉀長石（約15%~20%），局部包裹斜長石、角閃石，格子雙晶發育；角閃石（約15%~20%），解理明顯，具泥石化、碳酸鹽化、云母化；石英（約10%~15%），呈它形；黑云母（約10%），有綠泥石化，局部有角閃石蝕變殘余。

2）粗粒黑云母二長花崗巖：灰色，具粗粒花崗結構，塊狀構造；礦物；中酸性斜長石含量約36%，鉀長石含量約34%，石英含量約22%，黑云母含量約8%。巖石中含有棕色黑云母和中性斜長石，局部中性斜長石具有卡納連晶，鉀長石有微斜長石和文象長石和微斜條紋長石，含有微斜長石巨晶，鉀長石之間含有榍石，黑云母具有綠泥石化、綠簾石化和黝簾石化，中性斜長石具有水云母化，局部可見黑云母包裹磷灰石；副礦物主要為磷灰石、榍石。

3）粗粒斑狀黑云母二長花崗巖：灰色，具斑狀結構，塊狀構造，主要由似斑晶和基質組成；礦物：鉀長石含量約35%，中酸性斜長石含量約32%，石英含量約25%、黑云母含量約8%，巖石中斑晶成分有中酸性斜長石和鉀長石，含有斜長石的卡納連晶和棕色黑云母，具有碎裂縫，局部斜長石錯段被硅質充填，黑云母具有波狀消光。

圖2 K2O-SiO2圖

圖3 A/NK-A/CKN判別圖

2 巖石化學特征

巖石主量元素含量見表1。花崗閃長巖SiO2含量58.99%~65.81%，黑云母二長花崗巖SiO2含量68.52%~72.42%。花崗閃長巖中Na2O含量2.563%~3.089%；里特曼指數σ﹦0.67~1.04，小于3.3，為鈣堿性系列；巖石固結指數SI﹦13.1~23.2，分異指數DI=50.56~70.98，說明其分異程度較差，AR在1.53~1.98之間；標準礦物分子出現剛玉，且剛玉含量均在0.06%~1.48%，A/CNK值在0.948~1.083。黑云母二長花崗巖Na2O含量2.01%~2.12%，小于K2O含量；里特曼指數σ﹦1.2~1.28，小于3.3，為鈣堿性巖；巖石固結指數SI﹦3.99~11.06，變化較大，分異指數DI=75.55~85.76，說明其分異程度中等，AR在1.92~2.2之間；標準礦物分子出現剛玉，且剛玉含量在4%~6.56%，A/CNK值在1.117~1.497。在SiO2-K2O圖中（圖2），各巖體樣品均落于高鉀鈣堿性巖系列；在A/NK-A/CNK判別圖中（圖3）4個樣品投影于過鋁質內，2個樣品投影于準鋁質區，巖石屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類。

表1 主量元素分析結果（wt%）

3 巖石地球化學特征

1）微量元素特征（表2），以原始地幔標準化微量元素比值蛛網圖（Sun and McDonough，1989）（圖4）曲線鋸齒狀，左高右低，向右傾斜，可以看出，大離子親石元素Rb、K元素具有明顯的富集特征，Ba元素相對虧損，高場元素Nb、Ta、P、Ti元素明顯虧損，Sr元素明顯虧損。

2）稀土元素特征（表3），花崗閃長巖巖石稀土總量∑REE=110.50~139.88PPm，輕稀土含量LREE=（97.67~122.66）×10-6，重稀土含量HREE=（11.94~18.67）×10-6，稀土元素中∑LREE/∑HREE=6.40~10.27，屬輕稀土富集、重稀土虧損型。（La/Yb）N=7.267~15.35，大于1，巖石稀土分餾明顯，δEu=0.77~1.07。

表2 微量元素分析結果（×10-6）

黑云母二長花崗巖巖石的稀土總量∑REE=147.33~164.17PPm，輕稀土含量LREE=（138.59~152.19）×10-6，重稀土含量HREE=（8.74~11.98）×10-6，稀土元素中∑LREE/∑HREE=12.70~15.86，屬輕稀土富集、重稀土虧損型。（La/Yb）N=21.81~45.85，大于1，巖石中輕、重稀土分餾明顯。

巖體巖石樣δEu=0.41-1.07，其中僅1個樣品δEu=1.07＞1，其余樣品δEu均小于1，銪具負異常，為銪虧損型，在稀土元素配分圖中（圖5），巖石屬輕稀土富集型，曲線呈右傾，Eu處“V”字型谷，輕、重稀土分餾程度差異較為明顯，各曲線近相互平行，其特征說明同源巖漿的特征，巖漿演化過程中經歷了斜長石的分離結晶作用。

圖4 微量元素比值蛛網圖

圖5 稀土元素配分模式圖

4 討論

表3 稀土元素分析結果（×10-6） 樣品號LaCePrNdSmEuGdTbDyHoEr D5130.25252.6024.98927.8115.2331.7714.6460.4523.1030.3881.636 D5126.78751.7564.96729.5066.5821.6196.0130.6785.1970.6882.885 D5223.14341.6263.98322.9664.571.3784.1810.453.4930.4752.033 D5326.20150.474.73728.0195.6461.5965.5530.625.030.6932.99 YM45-234.1263.427.7727.085.520.674.220.522.040.290.89 YM45-339.170.38.3285.530.964.650.613.060.491.47 樣品號TmYbLuYΣREELREEHREELREE/LaN/YbNδEuδCe D510.151.410.14814.68134.6122.6611.9410.2715.351.070.95 D510.282.650.28225.28139.88121.2218.676.497.260.771.02 D520.191.820.18817.8110.597.6712.837.619.120.950.97 D530.292.770.29323.3134.91116.6718.246.46.780.861.03 YM45-20.10.530.110.13147.33138.598.7415.8645.850.410.92 YM45-30.211.290.20.21164.17152.1911.9812.721.810.570.91

4.1 年代學特征

花崗閃長巖樣品（樣品號D7154-AGE1），獲得鋯石U-Pb測年年齡為204.23±0.51Ma。其同位素分析結果見表4，測試點206Pb/238U表面加權年齡平均值為204.23±0.51Ma（圖6）。樣品鋯石的大小一般在0.05~0.25mm之間，自形程度較好，鋯石呈無色至淺灰色，自形短柱為主，部分呈粒狀、長條狀，CL圖像中柱狀者多具清晰的震蕩環帶，部分具邊-核內部結構（圖7）。鋯石中的Th/U比值可以指示鋯石的成因，巖漿鋯石的Th/U比一般大于0.5，而變質老鋯石的Th/U比值一般小于0.1，花崗閃長巖樣品鋯石中的Th/U=0.23-0.84，除2個測試點外，其余測試點均＞0.5，表明所選鋯石為巖漿成因鋯石，U-Pb定年結果可代表巖漿結晶年齡。綜上所述，麻扎巖體成巖時代為晚三疊世。

圖6 花崗閃長巖U-Pb同位素諧和圖

圖7 花崗閃長巖鋯石陰極發光圖像

4.2 巖石成因類型

前述巖石學及地球化學特征表明，麻扎巖體屬高鉀鈣堿性系列，過鋁質花崗巖類，具S型花崗巖特征；A/CNK=0.948~1.497，具S型、I型花崗巖的雙重特點；黑云母二長花崗巖標準礦物中出現剛玉，且含量4%~6.56%，花崗閃長巖標準礦物剛玉含量0.06%~1.48%，且僅一件樣品出現透輝石，具S型花崗巖特征；巖石中δEu=0.41~1.07，在A-C-F判別圖中樣品主要投影于S型花崗巖范圍內，綜上該巖體花崗巖成因類型為S型；巖漿源區主要為殼源物質。

表4 花崗閃長巖鋯石 LA-ICP-MS U-Pb 分析結果

4.3 構造環境及地質意義

前人研究顯示麻扎-康西瓦結合帶所代表的大洋在震旦紀就已經存在，中奧陶世開始俯沖消減，早志留世兩側陸塊碰撞造山，早石炭世沿該帶古特提斯洋開始擴張形成，中二疊世進入消減階段，早三疊世開始碰撞造山[16]。在賽力亞克達坂群中采集到了早三疊世孢粉化石組合，從而將麻扎-康西瓦結合帶演化結束的時間均確定在了早三疊世[16]。在240Ma時甜水海地體與南昆侖地體發生碰撞，含石榴子石片麻狀花崗巖是甜水海地體與西昆侖南帶晚古生代島弧沿麻扎-康西瓦縫合帶碰撞峰期的產物，228Ma塊狀含角閃石花崗巖可能形成于造山后的伸展背景[8]。對中三疊世安尼西期和晚三疊世卡尼期花崗巖及暗色微粒包體研究表明，西昆侖地體和甜水海地體之間的古特提斯洋盆最終閉合發生在中三疊世安尼西期(~243Ma)，而到了晚三疊世卡尼期(~234~227Ma)已進入碰撞后階段[17]。對慕士塔格巖體研究認為古特提斯主碰撞作用發生在中三疊世晚期之前，之后開始進入古特提斯后碰撞階段[18]。地層方面，西昆侖地區整體明顯缺失晚二疊世-中三疊世沉積記錄，且晚二疊世之前以海相沉積為主，而中三疊世之后全部轉變為陸相沉積，可能標志其主碰撞作用的結束，表明主碰撞造山向后碰撞作用轉換期應在中三疊世和晚三疊世之間[9]。樣品化學分析結果在Rb-(Y+Nb)構造環境判別圖中（圖8），所有樣品均位于后碰撞花崗巖范圍。

圖8 Rb-（Y+Nb）判別圖

綜上所述研究區晚三疊紀應為古特提斯后碰撞造山階段伸展構造環境[8]。在西昆侖造山帶巖漿演化史中，海西晚期-燕山期早期是巖漿活動的高峰期，但在230~250Ma之間缺乏巖漿活動的年代學證據[9]，可能與碰撞造山過程中強烈的擠壓應力下不利于巖漿上侵有關[18]，而當構造應力轉化為后碰撞伸展時形成了有利于巖石熔融和巖漿活動的減壓環境[18]，導致了強烈的巖漿活動事件的發生，隨著造山帶伸展崩塌產生大量熱，造成地殼物質部分熔融，形成巖漿上升侵位，隨著巖石圈的不斷伸展減薄，大規模巖漿上侵從而形成了麻扎巖體。

5 結論

1）鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結果表明，研究區花崗閃長巖成巖年齡為204.23±0.51Ma，時代為晚三疊世。

2）麻扎巖體巖石屬過鋁高鉀鈣堿性花崗巖類，巖石成因類型為S型；屬輕稀土富集型，重稀土虧損型；相對富集Rb、K、LREE等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti和HREE等高場強元素；源區物質以殼源物質為主。

3）結合鋯石定年結果及巖體產出的區域地質背景，認為晚三疊世西昆侖地區已進入碰撞造山過程的后碰撞階段，麻扎巖體是在巖石圈伸展環境下形成的產物。

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Geochronology and Petrogeochemistry of the Mazha Pluton in the West Kunlun

TANG Hong-wei

(No. 282 Geological Party, Sichuan Bureau of Uranium Geology, Deyang, Sichuan 618000)

The Mazha pluton belongs to rich-K, peraluminous calc-alkaline S-type granitoid. The pluton is characterized by enrichment in LREE, Rb, K and depletion in Nb, Ta, P, Ti and HREE. The zircon U-Pb ages for biotite from the biotite granite are 204.23±0.51Ma which, in combination with regional geological setting, indicates that the Mazha pluton was the product of extensional environment of lithosphere in post-collision stage in Late Triassic.

western Kunlun; Mazha pluton;geochronology; petrogeochemistry

P588.1； P584

A

1006-0995（2017）02-0187-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.003

2016-11-14

中國地質調查局1∶5萬區域地質調查項目(1212011220629)資助

湯鴻偉(1984- )，男，四川安岳人，碩士，工程師，從事地質調查與礦產勘查工作