東昆侖中西段分水嶺北地區(qū)早三疊世中酸性侵入巖地質(zhì)特征及成因探討

葛躍進(jìn)，呂青，史國萍

(1.山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276006；2.山東省國土測繪院，山東 濟(jì)南 250102)

0 引言

東昆侖中西段分水嶺地區(qū)位于秦祁昆造山系—東昆侖弧盆系—北昆侖巖漿弧和南昆侖結(jié)合帶—東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶和瑪多—瑪沁增生楔[1]，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜(圖1)。

圖1 研究區(qū)所屬大地構(gòu)造位置示意圖[1]

秦祁昆造山系，也有學(xué)者稱中央造山帶[2-3]或中央造山系[4]。主體是由原特提斯[5]多島洋滋生而來的造山系[6]。總體表現(xiàn)為：早古生代構(gòu)造期，受原特提斯大洋巖石圈向北俯沖以及古亞洲洋向南俯沖雙重制約，呈近EW向展布的北昆侖巖漿弧[7]為前峰弧，南昆侖中—晚元古代萬寶溝群[8]，早古生代納赤臺(tái)群[9]及晚古生代布青山群實(shí)質(zhì)上是洋殼俯沖消減過程中的增生雜巖。在前峰弧的北側(cè)祁漫塔格，阿爾金、柴北緣、祁連山等地存在一系列多島弧、弧后海底擴(kuò)張、洋盆錯(cuò)列相間的時(shí)空構(gòu)造格局，經(jīng)歷了弧后盆地萎縮、俯沖消亡和弧—弧碰撞、弧—陸碰撞的構(gòu)造演化過程。研究區(qū)位于青海省東昆侖山脈中西段，位于塔鶴托坂日山脈與雪山峰山脈之間。近幾年來，隨著東昆侖區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作的開展，對東昆侖中酸性侵入巖的形成時(shí)代、巖石成因、形成環(huán)境等方面進(jìn)行了較多研究[10-19]，但對東昆侖中西段早三疊世中酸性侵入巖報(bào)道較少，限制了東昆侖造山帶印支期巖漿作用的研究。該文旨在對分水嶺北地區(qū)的中酸性花崗閃長巖的巖石學(xué)特征、巖石地球化學(xué)及巖石成因等問題進(jìn)行研究，從而對東昆侖中西段巖漿侵入活動(dòng)方面提供信息與依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

早三疊世中酸性侵入巖出露規(guī)模大，其主要出露在研究區(qū)最北部，約占研究區(qū)北昆侖構(gòu)造巖漿巖亞帶侵入巖的2/3，巖石組合為淺灰白色中粗粒花崗閃長巖—似斑狀花崗閃長巖—閃長巖組合。分布形態(tài)呈不規(guī)則條帶狀，長軸方向?yàn)榻麼W向(圖2)，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。其向南延伸至昆中斷裂，向北延伸至圖幅外，東部可見與其他巖體呈侵入接觸關(guān)系，局部可見其侵入于古元古代金水口巖群之中(圖3)。

1—第四系；2—漸新世雅西措組；3—早—中侏羅世大煤溝組；4—晚三疊世八寶山組；5—奧陶紀(jì)—志留紀(jì)灘間山群；6—中新元古代萬保溝群；7—古元古代金水口巖群；8—中三疊世二長花崗巖；9—早三疊世英云閃長巖；10—早三疊世花崗閃長巖；11—早三疊世閃長巖；12—早三疊世斑狀花崗閃長巖；13—晚二疊世二長花崗巖；14—早泥盆世斑狀正長花崗巖；15—早泥盆世斑狀花崗閃長巖；16—早泥盆世二長花崗巖；17—中志留世斑狀花崗閃長巖；18—早志留世二長花崗巖；19—早志留世斑狀花崗巖；20—漿混巖；21—構(gòu)造混雜巖巖塊；22—構(gòu)造混雜巖基質(zhì)；23—地質(zhì)界線；24—角度不整合界線；25—脈動(dòng)界線；26—涌動(dòng)界線；27—超動(dòng)界線；28—實(shí)測逆斷層；29—實(shí)測性質(zhì)不明斷層；30—推測性質(zhì)不明斷層圖2 東昆侖中西段分水嶺北地區(qū)地質(zhì)簡圖

該次工作中可見淺灰白色中粗粒花崗閃長巖、似斑狀花崗閃長巖、閃長巖三者為涌動(dòng)接觸關(guān)系，另外在似斑狀花崗閃長巖與中粗粒花崗閃長巖接觸端可見到漿混巖(圖4)，進(jìn)一步證明其為同一時(shí)代同一期次巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。由于目前東昆侖其他地區(qū)對花崗閃長巖研究較多，而研究區(qū)早三疊世中酸性侵入巖主要代表巖性為中粗粒花崗閃長巖，具有研究的代表性和區(qū)域?qū)Ρ刃裕虼嗽摯沃饕獙χ写至；◢忛W長巖巖石學(xué)特征以及成因構(gòu)造等進(jìn)行詳細(xì)闡述。

γδT1 —早三疊世花崗閃長巖;Pt1J—古元古代金水口巖群圖3 花崗閃長巖與金水口巖群侵入界線

γδ—花崗閃長巖;δ—閃長巖圖4 漿混巖

2 巖石學(xué)特征

淺灰白色中粗粒花崗閃長巖(野外及鏡下特征如圖5、圖6)，巖石呈淺灰白色，中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分：斜長石45%～50%，鉀長石15%左右，石英20%～25%左右，黑云母10%左右，角閃石不足5%，此外還含有少量褐簾石、磷灰石以及金屬礦物，各礦物粒徑大多在2.00～7.50mm間。巖石礦物成分特征如下：

圖5 中粗粒花崗閃長巖野外巖石特征

Qtz—石英；Pl—斜長石；Kfe—鉀長石；Bt—黑云母；Hbl—普通角閃石圖6 中粗粒花崗閃長巖鏡下特征

長石：他形—半自形板狀，大小不等，晶粒間局部緊密接觸，成分見有斜長石和部分鉀長石。其中，斜長石可見聚片雙晶、肖鈉雙晶和環(huán)帶狀構(gòu)造，常被鉀長石交代，波狀消光。具程度不同的絹云母化、粘土礦化等蝕變而顯渾濁。

鉀長石：主要為條紋長石，極個(gè)別可見不甚明顯的條紋結(jié)構(gòu)，波狀消光，個(gè)別顆粒內(nèi)部見有斜長石交代殘留，具輕微粘土礦物化等蝕變而略顯渾濁。

石英：無色透明，他形粒狀，大小不等，多呈幾粒—數(shù)粒聚集狀不均勻分布于長石間隙中，波狀消光。

黑云母：褐黃色，片狀，大小不等，聚集狀不均勻分布于淺色粒狀礦物晶粒間，極少許呈嵌晶分布于長石、石英內(nèi)部，多色性明顯，解理發(fā)育，具綠泥石化、綠簾石化等蝕變。角閃石，綠色—黃綠色，他形—半自形柱狀，分布于淺色粒狀礦物晶粒間，零星可見，多色性明顯，正中偏高突起。

Ir-Irvine分界線，上方為堿性，下方為亞堿性；1—橄欖輝長巖；2a—堿性輝長巖；2b—亞堿性輝長巖；3—輝長閃長巖；4—閃長巖；5—花崗閃長巖；6—花崗巖；7—硅英巖；8—二長輝長巖；9—二長閃長巖；10—二長巖；11—石英二長巖；12—正長巖；13—副長石輝長巖；14—副長石二長閃長巖；15—副長石二長正長巖；16—副長正長巖；17—副長深成巖；18—霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖圖7 中粗粒花崗閃長巖Na2O+K2O-SiO2圖解

3 巖石地球化學(xué)特征

該次研究采集樣品來源于實(shí)測地質(zhì)剖面。巖性為淺灰白色中粗粒花崗閃長巖，巖石新鮮無蝕變。共采集巖石地球化學(xué)樣品2件，編號(hào)為DP06GS.XT.WL2-1，DP06GS.XT.WL9-1。巖石化學(xué)分析由山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測試中心完成，采用XRF方法測定，分析誤差優(yōu)于5%，常量元素用3080E型X熒光光譜儀測定，微量、稀土元素使用X-series型等離子體質(zhì)譜儀測定。

3.1 主量元素特征

巖石主量元素(表1)w(SiO2)含量變化于67.24%～67.89%，平均含量為67.56%，為酸性巖；w(Al2O3)平均含量為14.89%，鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.24～1.28，具過鋁質(zhì)花崗巖巖石特征；w(CaO)=3.70%～4.18%，w(Na2O)=3.19%～3.49%，w(K2O)=2.43%～2.60%，K2O/Na2O=0.74～0.76，可見K2O含量較低；堿度指數(shù)AR=1.90～1.91，里特曼指數(shù)σ=1.27～1.53，顯示為鈣堿性系列巖石。在淺灰白色中粗粒花崗閃長巖巖石分類命名Na2O+K2O-SiO2圖解中，樣品落在花崗閃長巖區(qū)域中(圖7)，與巖石室內(nèi)鑒定結(jié)果一致；在淺灰白色中粗粒花崗閃長巖SiO2-K2O圖解中，樣品均落入鈣堿性區(qū)域中(圖8)；在淺灰白色中粗粒花崗閃長巖A/NK-A/CNK圖解中，樣品均落在過鋁質(zhì)花崗巖區(qū)域中(圖9)。

注：Σ—總量；δ—里特曼指數(shù)；A/CNK—鋁指數(shù)；OX—氧化率；AR—堿度指數(shù)；MF—鐵鎂指數(shù)；FL—長英指數(shù)。

樣品測試單位：山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測試中心。

圖8 淺灰白色中粗粒花崗閃長巖SiO2-K2O圖解(據(jù)Wright，1969)

圖9 淺灰白色中粗粒花崗閃長巖A/NK-A/CNK圖解(據(jù)Maniar and Piccoli，1989)

3.2 稀土、微量元素

淺灰白色中粗粒花崗閃長巖微量(表2)、稀土(表3)分析數(shù)據(jù)顯示，稀土含量低，∑REE=(106.85～114.55)×10-6，LREE含量變化于(93.44～99.45)×10-6，重稀土HREE=(13.41～15.10)×10-6，LREE/HREE=6.59～6.97，輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，輕重稀土分餾較明顯。δEu=0.79～0.96，其中1個(gè)樣品銪呈較明顯的負(fù)異常，顯示了斜長石在分餾結(jié)晶作用中從長英質(zhì)巖石中分離出來；另1個(gè)樣品銪異常不明顯。δCe=0.93～0.96，異常不明顯。在其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土配分圖(圖10a)上，樣品呈銪較弱負(fù)異常的右傾型曲線特征，輕稀土曲線相對陡傾，重稀土相對平坦，重稀土分餾較強(qiáng)。

表2 早三疊世淺灰白色中粗粒花崗閃長巖微量元素含量

樣品測試單位：山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測試中心。

表3 早三疊世淺灰白色中粗粒花崗閃長巖稀土元素含量及特征參數(shù)

樣品測試單位：山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實(shí)驗(yàn)測試中心。

(a—球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值，據(jù)Taylor and Mclennan，1985)和(b—標(biāo)準(zhǔn)化值，據(jù) Sun and McDonough，1989)圖10 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖解(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)(b)

在其微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖10b)中可以看出，巖體富集Rb,Ba,Th,U等大離子親石元素;相對虧損Ta,Nb等高場強(qiáng)元素;強(qiáng)烈虧損P,Ti元素。

4 成因類型及構(gòu)造環(huán)境探討

根據(jù)其巖石地球化學(xué)特征，巖石主量元素?cái)?shù)據(jù)顯示為富硅、富鉀、富鋁過鋁質(zhì)鈣堿性系列巖石特征，鋁飽和指數(shù)A/CNK值為1.24～1.28>1.1，與S型花崗巖特征一致。Fe2O3/FeO比值為0.48～0.50>0.4，K2O/Na2O值為0.74～0.76<1，黑云母、角閃石和磷灰石可見，與I型花崗巖特征一致。花崗閃長巖在原始地慢標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，巖石Nb,Ti明顯虧損；Mckenzie[20]認(rèn)為是巖漿受到地殼物質(zhì)的混染或者巖漿源區(qū)殘留富含Nb和Ti等礦物造成的，Sun and McDough[21]則認(rèn)為是顯示了俯沖帶巖漿侵入過程中幔源巖石的特征。巖石Zr/Hf比值為28.57～31.60，平均30.09，介于地殼和地幔巖石比值(22～36.3)[22]，表明地殼的作用相對較大。根據(jù)野外巖體內(nèi)部存在不規(guī)則狀似定向的漿混巖，該文認(rèn)為早三疊世中酸性侵入巖具有一定殼幔混合作用成因特征。

巖石富集Rb,Ba,Th,U等大離子親石元素;相對虧損Ta,Nb等高場強(qiáng)元素;強(qiáng)烈虧損P,Ti元素，具巖漿弧花崗巖特征。在Rb-Yb+Nb判別圖解(圖11)中，樣品落入VAG(火山弧花崗巖)區(qū)域內(nèi)；在Ta-Yb圖解(圖12)中具有相似的特征。

syn-CLOG：同碰撞花崗巖；WPG：板內(nèi)花崗巖;VAG：火山弧花崗巖；ORG：洋脊花崗巖圖11 淺灰白色中粗粒花崗閃長巖構(gòu)造環(huán)境Rb—Yb+Nb判別圖解

syn-CLOG：同碰撞花崗巖；WPG：板內(nèi)花崗巖;VAG：火山弧花崗巖；ORG：洋脊花崗巖圖12 淺灰白色中粗粒花崗閃長巖構(gòu)造環(huán)境Ta-Yb判別圖解

研究表明，東昆侖早古生代形成的昆中洋盆閉合之后，東昆侖地區(qū)成為復(fù)雜的活動(dòng)大陸邊緣，受到來自巴顏喀拉—阿尼瑪卿洋俯沖的影響，從石炭紀(jì)開始陸續(xù)有與洋殼俯沖作用有關(guān)的巖漿侵入，這一過程一直持續(xù)到二疊紀(jì)末—三疊紀(jì)初[23]。晚二疊世—中三疊世構(gòu)造巖漿階段為洋陸俯沖的構(gòu)造環(huán)境[24]。東昆侖大陸板塊大規(guī)模俯沖階段在260～230Ma之間[25]。綜上，該早三疊世中酸性侵入巖可能為俯沖作用下火山弧環(huán)境中的產(chǎn)物。

5 結(jié)論

(1)東昆侖中西段分水嶺地區(qū)早三疊世中酸性侵入巖常量元素屬過鋁質(zhì)花崗巖、鈣堿性系列巖漿巖，在化學(xué)成分上主要巖性為花崗閃長巖。

(2)該地區(qū)巖石微量元素顯示具有巖漿弧花崗巖特點(diǎn)；輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，輕重稀土分餾較明顯。微量元素明顯富集Rb,Ba,Th,U等大離子親石元素;相對虧損Ta,Nb等高場強(qiáng)元素;強(qiáng)烈虧損P,Ti元素。

(3)該地區(qū)早三疊世中酸性侵入巖可能為俯沖作用下火山弧環(huán)境中的產(chǎn)物。