青海大煤沟西古元花岗闪长岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及地质意义

2018-11-02欧阳光文刘建栋李五福白旭东

中国锰业 2018年5期

欧阳光文，刘建栋，李五福，白旭东

(1. 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，青海西宁 810012； 2. 青海省地质调查院，青海西宁 810012)

全吉地块[1]位于青藏高原东北部。达肯大坂岩群则是全吉地块元古代基底的重要组成部分之一[2]。原指分布在柴达木盆地北缘的一套中、高级变质岩系。本文报道了笔者在该区开展1∶5万区域地质调查过程中，首次在大煤沟西填绘出古元古代早期糜棱岩化花岗闪长岩，通过对其地质学、岩石学、岩石地球化学特征及同位素年代学的研究，探讨该岩体的形成时代及构造环境。为区域构造演化提供新的资料。

1 岩体地质与和岩相学特征

岩体位于青海省大柴旦行委东南约30 km处，构造位置处于全吉岩浆带，呈北西—南东向线性展布，与区域构造线方向基本协调，出露面积约3.8 km2。该岩体与早—中三叠世隆务河组为构造接触(图1)，受后期构造运动影响，岩石具较强糜棱岩化。

糜棱岩化花岗闪长岩：岩石为灰绿色，糜棱岩化结构、变余粒状结构，定向构造(图2)。岩石由碎斑和碎基两部分构成。受剪切应力影响，原岩结构构造多已改变(图3)。碎斑以斜长石为主、钾长石次之、石英少许。其中斜长石呈不规则—半自形粒状晶，表面污浊，具显著的绢云母化，聚片双晶隐约可见，且双晶带细而密，为更长石，偶见环带构造阴影。钾长石呈它形粒状，为条纹长石，常常呈破裂状或破碎状，裂隙中充填方解石等。石英碎斑少许，多以破碎。碎基由大量石英、黑云母及少量斜长石、钾长石和不透明矿物等构成。它们多沿碎斑斑边呈流动状定向分布，形成平行流动构造。

图1 古元古代花岗闪长岩地质

图2 古元古代糜棱岩化花岗闪长岩

图3 糜棱岩化花岗闪长岩镜下照片

2 岩石地球化学特征

2.1 主量元素

古元古代侵入岩主量元素含量分析结果见表1。岩石SiO2含量为63.35%～67.56%，平均为65.13%；TiO2含量为0.42%～0.52%，平均为0.48%；Al2O3含量为14.37%～16.50%，平均为15.39%；Na2O含量为3.96%～4.50%，平均4.23%；K2O含量为1.24%～2.72%，平均为2.05%。岩石中Na2O>K2O，K2O/Na2O为0.29～0.49，总体显示为富Na岩石。A/CNK值为0.89～0.99，平均为0.95。里特曼指数σ为1.22～2.19，属钙碱性岩石。

岩石在SiO2-(NaO2+K2O)图解中均落入花岗闪长岩区域(图4)，与岩石定名结果一致；AFM图解中落入钙碱性区域(图5)；在SiO2-K2O图解中落入钙碱—高钾钙碱性系列(图6)；在A/CNK-A/NK图解中落入准铝质区域(图7)。因此，古元古代花岗闪长岩属准铝质钙碱性系列。

表1 古元古代花岗闪长岩主量元素含量及相关特征参数 %

图4 古元古代侵入岩SiO2-(NaO2+K2O)图解

2.2 稀土元素

古元古代花岗闪长岩稀土元素含量及相关特征参数见表2。岩石稀土元素总量较低，为ΣREE=100.47～217.23×10-6，平均为140.41×10-6，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损(ΣLREE=94.35～205.26×10-6，平均为131.41×10-6；ΣHREE=6.12～11.97×10-6，平均为8.99×10-6)，轻、重稀土元素分馏较为明显(LREE/HREE=10.64～17.15，平均为14.40；LaN/YbN=11.43～25.52，平均20.31)。轻稀土元素内部分馏相对明显(LaN/SmN=4.03～6.09，平均为5.03)，而重稀土元素内部分馏较差(DdN/YbN=1.73～3.00，平均为2.37)。岩石中δEu=0.96～1.31，平均1.03，显示铕弱亏损或弱富集。Sm/Nd为0.16～0.18，岩石具壳幔混合特征。

TH 拉斑玄武岩系列； CA 钙碱性系列图5 古元古代侵入岩AFM图解

图6 古元古代侵入岩SiO2-K2O图解

图7 古元古代侵入岩A/CNK-A/NK图解

表2 古元古代花岗闪长岩稀土元素含量及相关特征参数 (ωB/×10-6)

稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图8，球粒陨石标准化值据Taylor,1985)显示了轻稀土元素内部分馏相对明显、重稀土元素分馏较弱的不明显右倾特征。

图8 古元古代侵入岩稀土元素配分模式

2.3 微量元素

表3 古元古代侵入岩微量元素含量及相关特征参数 (ωB/×10-6)

古元古代花岗闪长岩微量元素含量分析结果见表3。岩石大离子亲石元素(LIL)中，Ba的含量较高，为610.70～130.10×10-6，Rb的含量较低，为46.80～55.04×10-6，Sr的含量较高，为292.24～1 006.00×10-6，Th的含量较低，为3.05～10.40×10-6。高场强元素(HFS)中Nb、Ta、Hf的含量普遍较低，分别为6.97～8.14×10-6、0.60～0.90×10-6和3.54～11.16×10-6，Zr的含量较高，为108.90～220.70×10-6。在经ORG花岗岩标准化值的微量元素比值蛛网图(图9)上，古元古代侵入岩表现出明显的Rb、Ba富集，K、Th含量较高，Ta、Ce、Hf、Zr等含量较低，Sm、Y、Yb明显亏损的特点，这与火山弧花岗岩微量元素分布形式较为一致。

图9 古元古代侵入岩微量元素比值蛛网图

3 锆石U-Pb年龄测定

本次工作对糜棱岩化花岗闪长岩进行了精确的U-Pb同位素测年[3]，由国土资源部天津地质矿产研究所测试，锆石U-Pb同位素组成分析仪器为LA-MC-ICPMS，检测依据为DZ/T1084.3-1997，样品测试温度为22℃，湿度为28%。

样品(DJD4157)中选取的测年锆石CL图像如图10。锆石多为浅黄色一无色透明的短柱状、中长柱状晶体，少部分为半截状，粒度多为50～200 μm，大多数锆石长宽比介于1.5∶1～2∶1之间，个别锆石长宽比为3∶1。大多数锆石阴极发光图像表现出典型的岩浆韵律环带和明暗相间的条带结构，属于典型的岩浆结晶产物。锆石内部结构比较简单，部分锆石颗粒具有窄的浅色边和港湾状的溶蚀边，但大多数锆石显示出清晰的岩浆环带特征，浅色边可能为后期的变质增生边。

本次测年在花岗闪长岩样品中共测试了29颗锆石，并获得有效点29个。从样品测试得到的同位素比值和年龄数据可见表(表4)。该样品29个测点多位于明显的岩浆环带上，显示了岩浆成因的锆石特征。其29个测点多数集中在一个小的范围内，且206Pb/238U 和207Pb/235U 的谐和性较好，表明了锆石结晶以后它的U-Pb体系一直保持封闭状态。其谐和年龄为2 448.1±9.2 Ma(MSWD=1.00)，206Pb/238U加权平均年龄为2 442.6±8.8 Ma(MSWD=0.97)(图11)，代表了该岩体的结晶年龄，即该期侵入岩形成的地质时期为古元古代。依据区域地质特征、岩石组分、同位素测年及岩体空间接触关系，将该岩体形成时代厘定为古元古代。

图10 糜棱岩化花岗闪长岩锆石的CL特征和206Pb/238U同位素年龄

表4糜棱岩化花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测试结果

图11 糜棱岩化花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图、加权平均年龄图

4 构造环境分析

在花岗岩Rb-(Yb+Ta)图解(图12)、Rb-(Y+Nb)图解(图略)上，样品均投在火山弧花岗岩区域；在Ta-Yb图解(图13)上，样品投在火山弧花岗岩区并靠近同碰撞花岗岩区域；在Nb-Y图解(图14)上，样品均投在火山弧花岗岩区和同碰撞花岗岩区；在R1-R2图解(图15)上，两个样品投在板块碰撞前花岗岩区，一个样品投在板块碰撞后隆起期花岗岩区，同碰撞型花岗岩区；在花岗岩TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2图解、(TFeO+MgO)-CaO图解、TFeO-MgO图解中，古元古代花岗闪长岩均投在IAG+CAG+CCG区域(图略)[4]。