青海沱沱河地区晚三叠世高分异I型花岗岩的发现及其地质意义

姜亚国 宇峰 杨永锋 唐静

[摘要]青海沱沱河地区扎那日根由早期花岗斑岩及晚期二长花岗岩组成，本文以花岗斑岩为研究对象，开展了岩石学及地球化学特征分析。花岗斑岩呈斑状构造，块状构造，斑晶为石英、斜长石、钾长石、黑云母，基质为显微文象结构及球粒结构。岩体具有高硅、富钾低钠和低磷含量特征，铝饱和指数A/CNK为1.11～1.18，富集Th、Rb和K，亏损Sr、P、Ti，相对于Th和K亏损Ba。Nb，Ta具有弱的负异常，属弱过铝质的高分异I型花岗岩类。根据1∶25万直根尕卡幅报告，扎那日根岩体取得的年龄数据为216Ma、217Ma（单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值），即晚三叠世。推断该岩体形成于后碰撞伸展阶段，由底侵岩浆在上升到过程中可能混染了部分陆壳物质，侵入到地壳浅处发生结晶分异作用。

[关键词]花岗斑岩 岩石学 分异I型花岗岩 U-Pb测年 岩石成因

[中图分类号]P54 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-18-5

羌塘东部地区1：25万区域地质调查中，在治多县扎那日根一带发现了扎那日根岩体，认为扎那日根岩体具有I-S 过渡型的特点， 其岩浆含有幔源成分（李莉，2007）。笔者在青海沱沱河地区1：5万4幅区域地质调查中，经详细调查治多县扎那日根岩体，发现岩体由早期花岗斑岩及晚期二长花岗岩、石英闪长岩组成。本文针对扎那日根岩体中花岗斑岩开展岩石学、地球化学等方面的研究，旨在为揭示该时期岩浆活动及成矿背景提供新的参考。

1区域地质

岩体地质构造位置处于华南板块（Ⅱ）北羌塘—昌都陆块（Ⅱ5）开心岭—杂多岛弧带（Ⅱ5-5）内（图1）。该区构造演化受特提斯不同构造阶段的动力学体制制约，历经了洋陆转换、盆山转换、陆内调整及高原隆升等阶段，造就了现今构造格局及地质地貌景观。

从区域上来看，在开心岭—杂多岛弧带内，早古生代变质岩构成了残余古岛弧带的基底，泥盆系为台型碎屑岩、碳酸盐岩沉积，石炭系为拉张型盆地中的复理石砂板岩夹基性火山岩，二叠纪为开心岭—杂多岛弧—盆地系发育的主体，弧火山岩可见由下往上为玄武岩、安山岩玄武岩、滩礁相灰岩、含煤碎屑岩的层序序列，类似于台湾到菲律宾之间的巴坦群岛的岩石组合序列的特点。中上三叠统为碎屑岩夹碰撞型中基性、中酸性和酸性弧火山岩，缺乏下三叠统，侏罗系—白垩系为海陆交互相至陆相红色碎屑岩，其下缺乏下侏罗统，第三系为陆相红色碎屑岩，分布局限。

该区岩浆岩以中酸性岩体为主，岩性主要为花岗岩。

2岩体地质和岩相学

该岩体位于图幅东南部扎那日根一带，为一复式岩体，由早期的花岗斑岩和晚期的二长花岗岩组成，其中花岗斑岩为岩体的主体（图1），岩体中被后期的二长花岗岩侵入。扎那日根岩体面积约36km2，地貌上形成高耸陡峻的山脉，最高点海拔5550m，其上有常年积雪形成的冰川。该岩体被下侏罗统那底岗日组不整合沉积覆盖，且在二者接触带上为一套砾岩，具底砾岩性质。

花岗斑岩呈肉红色，块状构造，斑状结构，斑晶含量约35%，主要为石英（15%-18%）、斜长石（10%-12%）、钾长石（5%-8%）、黑云母（1%-2%）；石英为它形圆状，见港湾状熔蚀边圈，0.2～4.5mm均可见，但以1～2mm为主；长石以斜长石为主，钾长石次之，均为半自形板状，从0.2～4.5mm均可见，以0.5～1.5mm为主，表面污浊，斜长石呈浅褐灰色并见绢云母化，钾长石呈黑灰色，伴有泥化；黑云母多为1～2mm，见2～3mm，见其挠曲变形，且全部褪色折出金属矿物，局部可见聚斑及联斑，且发育环边文象结构。基质为显微文象结构、球粒结构，约占65%，主要由钾长石及少部分斜长石，石英组成。

3岩石地球化学特征

3.1主量元素

3.2全岩地球化学

表1列出扎那日根岩代表性岩石样品的化学成分、CIPW标准矿物及主要的岩石化学参数。扎那日根花岗斑岩样品中SiO2含量变化在75.6～77.2%，平均为76.2%，TiO2的变化范围不大，为0.13%～0.17%，Al2O3在12.48%～12.90%，平均为12.66%；Na2O和K2O含量分别为3.25%～3.95%，4.03%～4.59%，K2O+Na2O含量为7.66～8.01%；K2O/Na2O均大于1，说明本区花岗岩主要富碱、相对富钾特点。里特曼指数σ变化范围为1.73～1.95，指示其为钙碱性岩石。铝饱和指数A/CNK的值为1.11～1.18，表明花岗岩为弱过铝质系列。分异指数DI=91.79～93.79，反应岩体经历了高程度分异演化作用。

在原始地幔标准化微量元素蛛网图上（图2a），扎那日根花岗斑岩岩体富集大离子亲石元素（如Th，Rb）和K，明显亏损高场强元素（如Sr、P、Ti），相对于Th和K亏损Ba（图2a）。Nb，Ta具有弱的负异常，可能指示岩浆来源于地壳重熔（李锦轶，2007），或源区有金红石、钛铁矿等残留，或与富Nb、Ta矿物结晶分异有关（Green and Pearson，1986）；Sr亏损常与岩浆中斜长石结晶分异有关，或反映岩浆源区残留有斜长石；P、Ti亏损指示磷灰石、钛铁矿的结晶分异（张旗等，2008： 李永军等，2012）。

扎那日根花岗斑岩稀土总量ΣREE=（85.12～127.05）×10-6，较低的稀土元素总量与地壳重熔型花岗岩（S型）的较高稀土元素含量明显不同（邱家骧，1991）。由稀土配分曲线（图2b）和（La/Yb）N的变化范围18.71～39.47可知，该岩体轻稀土富集，呈明显的右倾型，其中轻稀土分异明显，而重稀土分异不明显，球粒陨石标准化模式显示弱的负Eu异常特征图（图2b），δCe为0.98～1.08，平均1.02。总体反映了造山带中钙碱性花岗岩的普遍特征。

4讨论

4.1岩石类型

岩体的岩相学特征即造岩矿物中有角闪石和黑云母的存在显示了I型花岗岩的特点（高秉璋等，1991）。岩石高SiO2，富Na2O+K2O，铝饱和指数A/CNK的值为1.11～1.18，属I型花岗岩（高秉璋等，1991）。岩体中铁、镁、钙、钛含量低，贫磷，P2O5含量均在0.04%以下。在QAP三角图解中样品点均投影在I型花岗岩区（图略）。微量元素组成上，该岩体富集大离子亲石元素（如Th，Rb）和K，明显亏损高场强元素（如Sr、P、Ti），相对于Th和K亏损Ba（图2a）。Nb，Ta具有弱的负异常，岩体的Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素含量及Ga/Al比值均较典型A型花岗岩（Whalen et al.，1987）偏低（李小伟，2010），在图3中均投影在高分异的I或S型。稀土元素配分图上呈明显的左陡右缓的右倾斜形，明显不同于典型的S型花岗岩常表现出的“海鸥型”稀土配分型式。壳幔物质在源区混合形成原始岩浆，随后这一壳幔混源岩浆又经高程度分异演化的二阶段成岩过程（邱检生，2008），结合岩石分异演化程度高的特点（DI=91.79～93.79），表明扎那日根花岗斑岩应属高分异的I型花岗岩。

4.2构造环境

岩体所处的大地构造位置及区域大地构造演化可分为五个阶段，即洋陆转换阶段、盆山转换阶段、陆内调整阶段、初始隆升阶段和快速隆升阶段。研究认为该区域在晚三叠世中期，金沙江弧后洋壳盆地闭合，弧后地区的弧陆碰撞（Hsu K，et al.，1995），使区域上发生盆山转换。由于碰撞造山后的相对松弛，发生了上叠盆地中的火山活动。至此，南羌塘、北羌塘—昌都地块与华南—扬子板块基本上拼合为一体，仅甘孜—理塘洋壳盆地仍然存在，而南部的怒江洋壳盆地也发生消减和俯冲（潘桂堂，1997）。而根据1∶25万直根尕卡幅报告，扎那日根岩体被下侏罗统那底岗日组不整合，取得的年龄数据为216Ma、217Ma（单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值），时代为晚三叠世。说明该岩体形成于后碰撞阶段（张芳荣，2009）。在Rb/30-Hf-3Ta判别图解（图4a）上落入碰撞后花岗岩区域，在Rb-（Y+Nb）判别图（图4b）中，样品落入后碰撞花岗岩区域；在R1-R2图解（图4c）中，样品落入造山期后花岗岩区域。所以认为该高分异I型花岗岩体形成构造背景为后碰撞伸展构造环境（刘宝山，2007）（邱检生，2005）。因此前面所述的岩体具有富集大离子亲石元素，亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti）应是从源区继承而来，不应该被视为产于俯冲环境的标志，因为典型地壳熔体高场强元素含量很低（Ryerson et al.，1987），I型花岗岩类（准铝质岩浆）则是由于壳源熔体混入了更高比例的幔源物质引起的（朱第成，2009），花岗岩由从下地壳向中、上地壳迁移的趋势（李竞妍，2014）。

5结论

治多县扎那日根花岗斑岩呈斑状构造，块状构造，斑晶为石英、斜长石、钾长石、黑云母，基质为显微文象结构及球粒结构。岩体具有高硅、富钾低钠和低磷含量特征，铝饱和指数A/CNK为1.11～1.18，富集Th、Rb和K，亏损Sr、P、Ti，相对于Th和K亏损Ba（图2a）。Nb，Ta具有弱的负异常，属弱过铝质的高分异I型花岗岩类。

根据1∶25万直根尕卡幅报告，扎那日根岩体取得的年龄数据为216Ma、217Ma（单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值），即晚三叠世。推断该岩体形成于后碰撞伸展阶段，由底侵岩浆在上升到过程中可能混染了部分陆壳物质，侵入到地壳浅处发生结晶分异作用。

致谢：陕西区域地质矿产研究院黄岗、温志刚、杨文等同志参加野外部分工作；审稿专家对本文提出了许多宝贵的修改意见。