東昆侖五龍溝地區早泥盆世雙峰式侵入巖年代學、地球化學及其地質意義*

張亮 李碧樂 劉磊 王盤喜 李良

1.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，鄭州 450006 2.國家非金屬礦資源綜合利用工程技術研究中心，鄭州 450006 3.吉林大學地球科學學院，長春 130061 4.云南大學地球科學學院，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；楊經綏等，2010)。自中元古代以來，該區經歷了多期洋-陸轉換、弧-弧和弧-陸碰撞過程(施彬和劉力，2014)，巖漿巖廣泛發育，尤其以加里東期和海西-印支期為主要巖漿作用時期，形成了顯著的構造-巖漿巖帶(豐成友等，2010)。關于加里東期構造-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。莫宣學等(2007)通過與北祁連造山帶進行對比，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動的構造框架。在早寒武世時原特提斯洋已處于打開和擴張階段(Yangetal.，1996；陸松年，2002)，東昆侖地區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；劉戰慶等，2011；劉彬等，2013a, b；Liuetal.，2017)。對于東昆侖地區原特提斯洋的洋盆打開、擴張、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和巖石地球化學方面的證據相對較少，前人通過對該區A型花崗巖研究，認為其多發生于晚志留世-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注。筆者在東昆侖五龍溝地區工作期間發現了晚志留世雙峰式侵入巖體，并對其開展相應研究。通過對該區雙峰式侵入巖體的年代學、地球化學、構造背景等研究，可為東昆侖加里東晚期-海西早期的構造巖漿演化提供重要資料。同時，東昆侖地區新近發現的夏日哈木、石頭坑德、冰溝南等銅鎳硫化物礦床的鎂鐵質-超鎂鐵質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)，本研究亦可為該區巖漿銅鎳硫化物礦床成礦作用和構造背景研究提供理論依據。

1 地質背景及巖石學特征

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

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

東昆侖五龍溝地區堿長花崗巖巖體出露面積大于100km2，形態近似圓狀，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巖中，與圍巖界限明顯。輝長巖和橄欖輝長巖產于同一巖體，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巖中，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、堆晶結構的橄欖巖相，在橄欖巖相外圍為中-細粒的橄輝巖相，再外圍為中-細粒輝石巖相，最外圍為中-細粒輝長巖相，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，并具有堆晶結構，局部可見少量閃長巖、輝長巖及片麻巖捕虜體(四川省地質礦產勘查開發局一〇八地質隊，2015(1)四川省地質礦產勘查開發局一〇八地質隊.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，野外未發現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-石頭坑德地區地質簡圖，示取樣位置(據青海省地質調查局，2014(2)青海省地質調查局.2014.1:250000地質圖修編)

圖3 東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖野外(a-c)及顯微照片(d-f)

輝長巖呈淺灰色，中細粒結構，塊狀構造。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礦物。鏡下觀察巖石具輝長結構，斜長石呈自形-半自形板條狀，聚片雙晶和卡鈉復合雙晶發育，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構，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，自形中細粒結構，塊狀構造。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礦物。斜長石呈自形-半自形板條狀，聚片雙晶和卡鈉復合雙晶發育，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邊結構。

堿長花崗巖呈肉紅色，中細粒結構，塊狀構造。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，可見波狀消光現象；堿性長石他形板狀，條紋結構發育，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新鮮的、有代表性的輝長巖、橄欖輝長巖、堿長花崗巖分別進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行了鋯石Hf同位素測試。測試分析在北京燕都中實測試技術有限公司完成。

鋯石U-Pb定年選擇有代表性的樣品按照標準程序進行鋯石分選，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氧樹脂中制靶，并進行透反射和陰極發光照相。測試利用LA-ICP-MS分析完成，激光剝蝕系統為New Wave UP213，ICP-MS為布魯克M90，束斑直徑根據實際情況選擇25μm。同位素定年采用鋯石標準91500和Plesovice作為外標進行同位素分餾校正；鋯石微量元素含量利用SRM610作為多外標、Si作內標的方法進行定量計算。

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)進行，測試數據誤差小于1%；微量元素測試使用ICP-MS(M90，analytikjena)進行，測試數據誤差小于5%，部分揮發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激光燒蝕進樣系統完成測試。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。每個測試點的173Yb/172Yb平均值用于計算Yb的分餾系數，然后再扣除176Yb對176Hf的同質異位素干擾。173Yb/172Yb的同位素比值為1.35274。

3 測試結果

3.1 鋯石U-Pb定年

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

表1 青海東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖鋯石LA-ICP-MS定年分析結果

鋯石陰極發光(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部結構、可見條帶狀吸收的鋯石(圖4a；點1至點18)，形態以長條狀為主，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，所有數據均落在諧和線上(圖5a)，對應的加權平均年齡為409.3±2.7Ma(MSWD=0.1，圖5b)，屬于早泥盆世，代表了輝長巖的結晶年齡。另一類為具有明顯的環帶、形態不規則、內部結構多樣的鋯石(圖4a；點19至點27)，206Pb/238U年齡為428±6～435±6 Ma(圖5a)，應為輝長巖侵位過程中捕獲的鋯石。結合區內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，認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 東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖鋯石陰極發光照片

圖5 東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖鋯石U-Pb年齡諧和圖與加權平均年齡圖

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、較均勻的內部結構的鋯石(圖4b；點1至點13)，表現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，所有數據均落在諧和線上(圖5c)，對應的加權平均年齡為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晶年齡。另一類鋯石形態不規則、部分具有明顯環帶(圖4b；點14至點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)，也應為橄欖輝長巖侵位過程中捕獲的鋯石(圖5c)。

鋯石陰極發光(CL)圖像顯示，堿長花崗巖的鋯石粒度為120～180μm，鋯石內部可見清晰的比較窄的振蕩環帶，部分為斷頭晶(圖4c)，表現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，所有數據均落在諧和線上，對應的加權平均年齡為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，東昆侖五龍溝地區在早泥盆世(約409～411Ma)發生了大規模的巖漿侵入事件。

3.2 巖石地球化學

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分析結果見表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%，FeOT/MgO=13.82～27.13，在SiO2-K2O圖解位于高鉀鈣堿性區域(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，并具有輝長結構(圖3e)，顯示出輝長巖的特點，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系列區域，并且輝長巖和橄欖輝長巖均落入亞堿性區域(圖6b)。在AFM圖解中(圖7)，基性巖樣品均落入鎂鐵質-超鎂鐵質堆晶巖區域，反映了該雜巖體形成過程中經歷了堆晶作用。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)以及橄欖輝長巖區內，SiO2分布區間主要集中在74.74%～77.14%和42.26%～52.55%兩個區間內，在55%～70%之間出現明顯的間斷，且該組巖石為同一時期同一地區產出的，具有明顯的雙峰式侵入巖特征。

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

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

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

3.2.2 稀土、微量元素特征

在球粒隕石標準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負異常(δEu=0.002～0.005)，Ba、Sr，Eu虧損可能與源區中斜長石的殘留有關；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。在原始地幔標準化微量元素蛛網圖中(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)，呈現出Th>Ta，La>Ta的特征。

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

3.3 全巖Sr-Nd同位素

本次研究對上述3類巖石進行了全巖Sr-Nd同位素分析，測試結果列于表3。結果表明，堿長花崗巖樣品εNd(t)值介于-3.33～-3.65之間，對應的兩階段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富集地幔區域(圖9)，與同時期的躍進山輝長巖、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，均大于其結晶年齡，表明巖漿演化過程中受到過古老地殼物質的混染(吳福元等，2007)。

表3 東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖Sr-Nd同位素分析結果

3.4 Hf同位素

本次研究對輝長巖和堿長花崗巖進行了鋯石Lu-Hf同位素分析，結果見表4。結果表明，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(大部分為負值)，對應的一階段模式年齡為tDM(Hf)=927～1352Ma，兩階段模式年齡tDM2(Hf)=1236～1914Ma，均遠大于其結晶年齡，表明其來自富集地幔或受過地殼物質的混染；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，對應的兩階段Hf模式年齡tDM2(Hf)=1245～1396Ma。

表4 東昆侖五龍溝地區雙峰式侵入巖鋯石Hf同位素分析結果

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，說明巖漿經歷了橄欖石、輝石堆晶作用，這與野外巖相學觀察一致。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)中樣品點落于EMII型富集地幔區域。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-石榴子石相穩定區域(Mckenzie and Bickle，1988)，巖石低的(Tb/Yb)N值(1.03～1.43，平均1.21)，則可以進一步證實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據大部分位于尖晶石+石榴子石二輝橄欖巖相區域(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，巖漿源區深度大于80km(Ellam，1992)。

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

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

幔源巖漿在侵入到地殼的過程中，通常會與圍巖發生不同程度的同化混染作用，在野外觀察中發現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，這都是該區存在同化混染的直接證據，此外，巖石微量元素呈現出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。通常認為高La/Sm 值(>4.5)表明地殼物質的混染較強，La/Sm<2則極少受到地殼物質混染(Lassiter and DePaolo，1997)，五龍溝地區基性巖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烈。需要指出的是該區基性巖石強烈虧損Nb、Ta，不排除這種虧損特征與同化混染作用有關，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調，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，同化混染和結晶分異往往同時出現，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呈一定的負相關性，與FeOT呈正相關性，表明巖漿運移過程中經歷了橄欖石、輝石的分離結晶作用，MgO與Ni呈現良好的正相關性，反映了巖漿發生了橄欖石的堆晶作用；未顯示明顯的Eu負異常，說明斜長石的分離結晶作用不明顯。

圖11 東昆侖五龍溝地區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等高場強元素，這些特征顯示了島弧環境巖漿巖的地球化學特征(Henderson，1984)。此外，Th、Nb、Zr、Yb等元素具有相近的分配系數，分離結晶作用不會影響巖漿中相關元素的分配系數，因此，這些元素對的比值也可以指示源區的特征：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)樣品點均明顯偏離MORB-OIB演化線，顯示了與島弧環境有關的信息，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域，說明巖漿源區受到俯沖組分的影響(Pearce and Peate，1995)。結合其Sr-Nd同位素屬富集型地幔范疇特點，判斷巖漿源區應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，筆者認為基性巖石起源于富集地幔部分熔融，并且源區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的同化混染并發生了分離結晶最終固結成巖。

4.1.2 堿長花崗巖成因

五龍溝地區堿長花崗巖具有高Si、K，貧Al、Mg、Ca，貧Sr、Eu、Ba、Ti、P等特點，FeOT/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主要有以下3種觀點(Frost and Frost，2011；劉彬等，2013a)：①長英質地殼的部分熔融；②玄武質巖漿分異；③玄武質巖漿同化地殼物質并發生分異。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重熔形成的花崗巖K2O/Na2O<1(路鳳香和桑隆康，2002)。五龍溝地區堿長花崗巖具有高SiO2(74.74%～77.14%)，K2O/Na2O>1的特征，在野外觀察中也未發現巖體發育基性巖包體，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 型花崗巖進行研究發現其Zr含量為301×10-6，并認為一些高分異鋁質A型花崗巖Zr含量甚至低于200×10-6，五龍溝地區堿長花崗巖樣品Zr含量為121×10-6～437×10-6，平均225×10-6，并且巖石具有高度的負Eu異常(δEu=0.002～0.005)，強烈虧損Ba、Sr、P和Ti等特點，顯示巖漿經歷了強烈的分異演化。堿長花崗巖鋁指數(A/CNK)為0.97～1.04(平均為1.01)，顯示準鋁-弱過鋁質花崗巖特征，基本可以排除富鋁的泥質巖石重熔的可能。花崗巖Rb/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同位素測試結果巖石具有負的εNd(t)值(-3.33～-3.65，圖12a)，這些特征均表明五龍溝地區花崗巖巖漿來源為殼源巖漿，這也與區域上同時期冰溝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地殼部分熔融，熱源為基性巖漿底侵供熱。

按照巖漿源區，通常認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(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，基性巖漿經過后期的分離結晶作用形成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大于酸性巖。東昆侖五龍溝地區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，這也與野外觀察到酸性巖體出露大于基性巖體地質特征相一致。

4.2 構造環境探討

東昆侖地區為中央造山帶的重要組成部分(許志琴等，2006；楊經綏等，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晚期-三疊紀古特提斯洋俯沖消減是該區最重要的兩次造山運動，這兩次運動奠定了東昆侖地區現今構造格局(王藝龍等，2018)。因此研究該區古生代構造史對于研究原特提斯洋在我國西部的構造演化都具有重要意義。

研究表明，寒武紀時期，東昆侖地區沿中元古代閉合洋盆再次發生裂解，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)，證明了早寒武紀時期昆中洋盆的存在，研究區內主要發育沙松烏拉組變質砂巖、大理巖等(施彬和劉力，2014)。中寒武世時原特提斯洋開始進入俯沖階段(莫宣學等，2007；張亞峰等，2010)，隨著洋殼持續的俯沖，區域上形成了大量與洋殼俯沖有關的弧巖漿巖體(主要以閃長巖為主，少量輝長巖)，如都蘭可可沙地區石英閃長巖(515±4Ma；張亞峰等，2010)和鎂鐵質-超鎂鐵質雜巖(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)、清水泉變質火山巖(448±4Ma；Chenetal.，2002)、胡曉欽鎂鐵質巖(438±2Ma；劉彬等，2013b)等。此外，該區一些變質事件的發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生高溫中壓麻粒巖相變質作用形成(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時發生島弧型低壓角閃巖相-麻粒巖相變質作用形成(張建新等，2003)。昆中縫合帶內具有島弧玄武巖特征的胡曉欽鎂鐵質巖石(438±2Ma，劉彬等，2013b)和清水泉基性巖脈(436.4±1.2Ma，任軍虎等，2009)基本代表該區洋殼俯沖最晚的巖漿記錄。436～431Ma 陸殼型榴輝巖的出現，則代表昆中洋盆已關閉(孟繁聰等，2015；潘彤和張勇，2020)，張照偉等(2018)獲得夏日哈木Ⅲ號榴輝巖436Ma遞進變質年齡和409Ma 退變質年齡，前者反映碰撞擠壓環境，后者反映伸展環境，這也從側面限定了昆中洋盆的關閉時間。

祁漫塔格地區出現的與陸陸碰撞有關的環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±該區開始出現A型花崗巖，A型花崗巖出現時間與昆中428Ma的高壓榴輝巖相(Mengetal.，2013)和427Ma的中壓角閃巖變質巖相(陳能松等，2008)基本一致(劉彬等，2013a)，這說明428Ma開始該區碰撞強烈的陸陸時期結束，東昆侖地區開始進入后碰撞伸展，并延續至晚泥盆世。在這一時期，該區巖漿巖主要以A型花崗巖、過鋁質-強過鋁質花崗巖、富鎂閃長巖和輝長巖等為主，并且區域上雙峰式侵入巖廣泛發育，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)，上述特點均代表了典型的后碰撞伸展構造背景。

五龍溝地區輝長巖和橄欖輝長巖巖石地球化學顯示為鈣堿性系列-低鉀拉斑質系列，虧損Nb、Ta，上述特點均與碰撞后伸展階段環境下的基性巖特點相一致(錢青和王焰，1999)。已有的研究證明，在后碰撞伸展環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，在Hf/3-Th-Ta圖解中(圖13a)，落入陸緣弧鈣堿性玄武巖區域，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(圖13b)，同時在圖解區域中明顯區別于N型大洋中脊玄武巖，反映出后碰撞伸展階段剛剛開始。堿長花崗巖在構造判別圖解中落入后碰撞區域(圖13c, d)，巖石類型顯示為A型花崗巖特征；Nb-Y-3×Ga圖解進一步確定巖體位于A2型花崗巖區域(圖14b)，酸性巖與基性巖構成EMII型富集地幔+A2型花崗巖組合，表明在410Ma左右，該區已經進入碰撞后伸展的階段。

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

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

綜合前人研究結果和本次研究，筆者認為五龍溝地區的雙峰式侵入巖的形成機制為：加里東期，原特提斯洋在俯沖過程中發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-海西早期該區俯沖作用結束，在后碰撞伸展作用下發生拆沉作用，引發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生結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地殼部分熔融，產生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雙峰式侵入巖。

5 結論

(1)東昆侖五龍溝地區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，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，并經歷了橄欖石、輝石的分離結晶；酸性端元為低壓高溫條件下長英質地殼的部分熔融，成分上為A2型花崗巖。

(3)五龍溝雙峰式侵入巖產出于后碰撞伸展構造體制，表明在早泥盆世原特提斯洋俯沖活動已經結束，東昆侖地區處于后碰撞伸展構造環境。

致謝衷心感謝四川省地質礦產勘查開發局108地質隊工作人員對野外地質采樣工作的幫助；衷心感謝吉林大學錢燁老師對論文成文的指導與幫助；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。