青海南山地区兴凯期变质侵入岩(体)的发现及其地质特征

李生虎，田 淇，石玉莲，郝亚青，田 滔

(青海省第五地质矿产勘查院，青海 西宁 810099)

青海南山地区兴凯期变质侵入岩(体)的发现及其地质特征

李生虎，田 淇，石玉莲，郝亚青，田 滔

(青海省第五地质矿产勘查院，青海 西宁 810099)

青海南山首次发现的兴凯期变质侵入岩(体)，侵入于古元古代化隆岩群中，铀—铅同位素年龄值为(742±34)Ma(MSWD=8.2)，时代为新元古代。岩浆成因属地壳物质重熔型，是同碰撞构造环境下形成的。该变质侵入岩的发现，代表了该区有兴凯期构造热事件的产物。对于南祁连华南纪基底的深入研究及进一步恢复和确定拉鸡山造山带发展演化史具有重要意义。

青海南山地区；兴凯期；变质侵入体；U-Pb同位素测年

青海南山片麻状花岗闪长岩位于青海南山地区，属于宗务隆山—兴海坳拉槽的东段、泽库弧后前陆盆地北[1]。该区对兴凯期旋回的研究较为薄弱，近年来越来越多的迹象表明南祁连存在新元古代造山旋回，且该区自显生宙以来可能经历了加里东期和海西—印支期两个重要的造山旋回，使得兴凯期造山记录不完整。该岩体在青海南山以推覆体的形式产出，可能是拉脊山造山带南缘向南俯冲的产物[2]。通过对变质侵人岩(体)的地质特征、岩石学特征、地球化学特征及同位素特征的研究，表明其为南祁连地区兴凯期碰撞造山作用的产物。探讨其成因及形成的构造环境，对于深化南祁连地区兴凯期碰撞造山历史的认识具有重要的意义。

1 变质侵入岩基本地质特征及岩石学特征

1.1 基本地质特征

兴凯期变质侵入体位于倒淌河以西，青海南山南坡，呈岩株状，出露面积为1.4 km2，平面形态呈北西向不规则带状，后期多被区内近东西向或北西西向的断裂构造错断。围岩为古元古代化隆岩群变粒岩，侵入界线不甚清晰，界面呈波状弯曲，外倾，倾角中等，岩体的岩石组构特征与围岩具有明显的差异，围岩中有大量早期穿插的石英脉，因塑性变形，形成大量的脉皱及石香肠，岩体中不发育脉石英，无揉皱变形，但岩体中发育的片麻理与围岩中的片麻理的方向是一致的，为围岩与岩体同时变质时形成的，岩体的变质变形较弱。早期穿插的岩枝基本被强变质变形，原岩特征不明显。

1.2 岩石学特征

岩石由26%石英、47%斜长石、16%钾长石、9%黑云母和2%金属矿物组成，呈鳞片柱粒状变晶结构，为片状构造。岩石中的斜长石呈自形—半自形板状，斜长石后期被绢云母和粘土矿物交代，部分长石的细碎组分后期被帘石交代，帘石以细粒状集合体的形式产出。可见斜长石明显的晶形及其聚片双晶特征。钾长石呈他形粒状分布，后期具粘土化。石英与钾长石呈他形粒状镶嵌结构。黑云母呈它形不规则鳞片状，以集合体的形式分布于矿物颗粒之间，大部分黑云母后期被绿泥石交代，局部可见交代残留的微晶黑云母。

2 变质侵入岩的地球化学特征

2.1 岩石化学特征

岩石中SiO2为高含量69.48%，属酸性岩；Al2O3含量13.68%，略偏高；Na2O含量较高为3.93%，K2O为中低含量为2.35%(D0930GS1号样品的化学特征见表1)。岩石具中K2O，富FeO、Fe2O3、MgO、CaO的特点。岩石特征参数：里特曼指数σ=2.71(1.8<σ<3.3)，碱度指数为1.52，铝过饱和指数为1.08，岩石属中钾的钙碱性岩[3]。岩石固结指数SI=4.76，分异指数为DI=78.21，说明岩石成岩时分异程度较高，但固结较差，证明岩石的酸性程度较高。岩石化学特征见表1。

表1 变质侵入岩元素地球化学特征

参数值特征σSIDIARR1R2A/CNKA/NKTFeO/(TFeO+MgO)2.7l4.7678.213.8625265501.081.520.79

稀土元素及含量/×10-6LaCeThPrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY54.94107.610.4212.0041.486.881.146.180.875.121.042.900.472.990.4627.73

参数值特征∑REELREEHREELREE/HREE(La/Yb)NLa/SmSm/NdδEuδCe244.08224.0520.0311.1818.367.980.170.540.97

微量元素组合及含量/×10-6RbSrZrNbHfTaAuSbCuPbZnAgWSnMoBi89.3238.6320.8119.049.690.810.65×10-30.089.7118.7385.6454.000.361.840.190.03

2.2 稀土元素特征

稀土总量∑REE=244.08×10-6，轻稀土含量LREE=224.05×10-6，大于重稀土含量HREE=20.03×10-6， LREE/HREE=11.18，Sm/Nd比值为0.17，小于0.333；岩石属轻稀土富集型。(La/Yb)N值为18.36，远大于1，轻稀土分馏程度好，重稀土分馏程度一般，在球粒陨石标准化的REE图解中[4]，显示轻稀土呈明显的右倾斜，重稀土部分呈较平滑曲线；Eu处“V”字型谷较为明显。δEu=0.54，Eu中等亏损；δCe=0.97，铈呈较弱的亏损(表1、图1)。其特征表明变质侵入岩为上地壳物质的重熔[4]。

图1 变质侵入岩稀土元素配分

2.3 微量元素特征

在洋中脊花岗岩(ORG)标准配分图中[5-6]，强不相容元素K、Rb、Ba、Th等强烈富集；Nb、Zr、Ce、Hf等中等不相容元素富集一般，Ta元素呈明显的亏损；弱不相容元素Y弱亏损(表1、图2)。其特征同岛弧岩浆一致[4]。反映其与大陆碰撞、地壳增厚密切相关。

图2 变质侵入岩微量元素蛛网图

3 变质侵入岩时代确定

在青海南山变质侵入体中采用锆石铀一铅(U-Ph)法进行了同位素年龄测定(图3)。锆石是由河北省廊坊区域地质调查大队选矿室从大约20 kg的新鲜花岗闪长岩中分离得到。首先对样品进行人工粉碎、淘洗，再用电磁选分离，选取40颗无磁性或弱磁性的锆石单颗粒，在双目实体镜下挑选24颗(图4)无包体、具环带构造、自形程度好的锆石作为测定对象，对选出的锆石用环氧树脂固定，抛光至锆石颗粒一半出露，然后进行LA-ICP-MS原位微量元素和同位素分析。武汉上普分析科技有限责任公司完成仪器用安捷伦电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7700)激光能量80 mJ，频率5 Hz，激光束直径32 μm。相干193 nm准分子激光剥蚀系统(GeoLasPro)。微量元素和U-Pb同位素的测定在一个点上同时完成，微量元素校正标准样品为NIST610，同位素比值校正标准样品为91500，同位素比值监控标准样品为GJ-1。数据处理软件为ICPMSDATACAL9.9，实验室清洁程度<1 000级，分析流程为NIST610/2个91500/2个GJ-1/5个样品(U-Pb年龄)/2个91500……/2个GJ-1/2个91500/ NIST610。该侵入体中获得的铀—铅法(U-Pb)同位素年龄值为742±34 Ma(PM14U-Pb1，MSWD=8.2，24点)。其中PM14U-Pb1-6、11、17、20号4个样品测试的208Pb/232Th 年龄在1 258～2 020 Ma，年龄偏大，与新元古代花岗岩锆石年龄不符，该年龄样应属早期侵入岩的俘虏锆石年龄。变质侵入岩体的侵位时代为新元古代。

图3 变质侵入岩锆石U-Pb同位素年龄测定结果

图4 变质侵入岩中锆石阴极发光(CL)成像

4 花岗岩成因及构造环境分析

4.1 花岗岩成因

变质侵入岩(体)岩石花岗岩成因属岩浆来自地壳上部的部分熔融[4]，其特征为：岩石色率浅，斜长石为更长石；特征矿物为白云母、黑云母；副矿物以磁铁矿、锆石、磷灰石为主。岩石中普遍发育鳞片粒状变晶结构，定向构造。岩石中Al2O3含量高达13.68%， K2O含量在2.35%，铝过饱和指数为1.08，岩石属中钾的钙碱性岩石； TFeO/(TFeOt+MgO)=0.79，小于0.8。

4.2 构造环境分析

前人在中祁连—南祁连造山带基底岩系中不断解体和发现了较多的片麻状岩体，空间上已形成一定规模，并且多为兴凯期同碰撞环境下岩浆作用产物。R1-R2构造判别图解(图5)中显示同碰撞的构造环境特征，在微量元素ORG标准配分图(图2)中变质侵入岩也显示同碰撞期的构造环境特征；在TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2图解(图6)中显示为后造山的环境。综合判定，该变质侵入岩体应形成于同碰撞的构造环境[6-7]。

图5 变质侵入岩R1-R2构造环境判别

POG 后造山花岗岩类；IAG 岛弧花岗岩类；CAG 大陆弧花岗岩类；RRG 与裂谷有关的花岗岩类；CCG 大陆碰撞花岗岩类；CEUG 与大陆的造山台升有关的花岗岩类

图6 变质侵入岩TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2

5 结 论

1) 岩石中Al2O3含量高达13.68%， K2O含量在2.35%，铝过饱和指数为1.08，TFeO/(TFeO+ MgO)=0.79，小于0.8。属典型的中钾钙碱性花岗岩岩类。在花岗岩主元素R1-R2构造判别图解中显示同碰撞花岗岩，在微量元素ORG标准配分图也显示同碰撞期的构造环境特征。表明新元古代变质侵入体是兴凯期大陆碰撞造山地质记录的一部分。

2) 利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年，青海南山变质侵入岩体的形成时间约为742±34 Ma(PM14U-Pb1，MSWD=8.2)，说明该岩体的形成时代为新元古代。

3) 在青海南山推覆体中发现的新元古代侵入岩体，说明祁连造山带发育有兴凯期(泛非运动)岩浆作用的产物。对于演化南祁连地区兴凯期碰撞造山提供了确切的时代依据，深化兴凯期造山历史的认识具有重要意义。

[1] 张雪亭, 杨生德, 王秉璋, 等. 青海省板块构造研究[M]. 北京: 地质出版社, 2007.

[2] 王二七, 张旗. 青海拉脊山: 一个多阶段抬升的构造窗[J]. 地质科学, 35(4): 493-500.

[3] 邱家骧, 林景仟. 岩石化学[M]. 北京: 地质出版社, 1993.

[4] 肖庆辉, 邓晋福, 马大铨, 等. 花岗岩研究思维与方法[M]. 北京: 地质出版社, 2002.

[5] 袁道阳, 张培震, 雷中生, 等. 青海拉脊山断裂带新活动特征的初步研究[J]. 中国地震, 21(1): 93-102.

[6] 邓绍颖, 刘争妍. 数字地质填图在地质矿产调查中的应用[J]. 中国锰业, 2016,34(4): 15-17.

[7] 张旗, 潘国强, 李承东, 等. 花岗岩构造环境问题: 关于花岗岩研究的思考之三[J]. 岩石学报, 2007, 23(7): 829-844.

Discovery of Xingkai Metamorphic Intrusive Rock in Nanshan Area, Qinghai Province and Its Geological Significance

LI Shenghu, TIAN Qi, SHI Yulian, HAO Yaqing, TIAN Tao

(No.5GeologicalandMineralSurveyInstituteofQinghaiProvince,Xining,Qinghai810099,China)

Metamorphic intrusive rocks of Xingkai period was discovered for the first time in Nanshan area of Qinghai province when the invasion happened in Paleoproterozoic Longhua rock group. The uranium-lead isotopic age is (742±34)Ma (MSWD=8.2), and the age is Neoproterozoic era. Magma genesis belongs to crust material remelting type, which is formed under the same collision tectonic environment. The discovery of this metamorphic intrusive rock represents the area product of Xingkai tectonic thermal events in the area. It is of great significance for the further study of the basement of southern Qilian mountain in Southern China, including the further development and evolution history of Lajishan orogenic belt.

Nanshan area of Qinghai province; Xingkai period; Metamorphic intrusive body; U-Pb isotope dating

2017-02-16

中国地质调查局项目(12120113033020)

李生虎(1986-)，男，青海湟源人，工程师，研究方向：区域地质调查及矿产勘查，手机：13709739026，E-mail：447284039@qq.com.

P588.3

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.005