西秦岭泽库毛海-夏德日花岗岩年代学、地球化学及构造环境分析

2021-03-11左海洋赵亮亮彭师华王雷杨光赵永辉王彦新

矿产勘查 2021年11期

左海洋，赵亮亮, ，彭师华, ，王雷, ，杨光,，赵永辉,，王彦新,

（1.内蒙古有色地质矿业（集团）地博矿业有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010010；2.四川鑫和矿业有限责任公司，四川成都 610000；3.宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西宝鸡 721006）

0 引言

毛海-夏德日花岗岩体位于西秦岭西段，处于西秦岭造山带与北秦岭-祁连造山带的交接部位，为一个具有复杂洋陆演化历史的复合型造山带，具有软碰撞和多旋回的特点，地质构造演化背景复杂（寇晓虎等，2007）。大量基础研究工作表明西秦岭中生代花岗岩以印支早期245～234 Ma和印支晚期225～205 Ma岩浆侵位活动为主（张宏飞等，2006；尤继元，2010；黄雄飞等，2013）。本文基于中国地质调查局1∶5万区矿调项目在分析前人对西秦岭造山带花岗岩体研究资料的基础上，采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年和地球化学分析方法对泽库毛海-夏德日花岗岩体的侵位时代，岩石地球化学特征，岩石成因类型及构造环境做了分析研究，目的为西秦岭印支期岩浆构造演化研究提供基础地质资料。

1 区域地质背景及岩石学特征

研究区大地构造位置处于青藏北特提斯华力西-印支造山系（Ⅱ）布尔达板-青海南山华力西、印支造山带同德-泽库弧后盆地（张雪亭等，2007）（图1a）。出露地层为早—中三叠统古浪堤组（T2g）砂岩、砂砾岩夹板岩组合，为一浅海陆棚相-半深海相复理石碎屑岩沉积建造；局部出露新近纪咸水沟组（N1x）陆相碎屑岩沉积；第四系在研究区广泛分布，沉积了冲洪积、河湖相堆积等。区域褶皱发育，断裂构造以近东西向逆断层为主。研究区印支期岩浆活动强烈，岩体呈椭圆状侵位于中三叠统古浪堤组中，出露面积约161 km2；岩性为花岗闪长岩、二长花岗岩（图2），主要岩石学特征如下。

图2 毛海-夏德日岩体野外照片-花岗闪长岩（a）二长花岗岩（b）

花岗闪长岩：灰白色，中—中粗粒花岗结构，块状构造。矿物成分：斜长石属中—更长石，半自形板状，部分具卡纳和钠长双晶，环带构造，含量约45%；石英呈他形粒状，部分波状消光，含量约30%；钾长石呈他形柱状，部分具卡氏双晶和格子双晶，局部见斑晶中有斜长石嵌晶及暗色矿物，含量约10%；黑云母呈片状，含量约13%；角闪石呈柱状，部分具角闪石式解理，多已次闪石化。岩石中多发育镁铁质包体。

二长花岗岩：肉红色，似斑状结构，基质具中细粒花岗结构，块状构造。似斑晶由微斜条纹长石组成，含量约5%，大小5 mm×6 mm～9 mm×15 mm。基质由斜长石、斜条纹长石、石英、黑云母、副矿物组成。斜长石多呈半自形板状或宽板状，含量约32%；钾长石含量约24%；石英呈不规则粒状，发育波状消光，含量约30%；部分黑云母被绿泥石或绿泥石白云母集合体交代，含量约9%；磷灰石、锆石少量。

2 分析方法

2.1 同位素测年

样品在研究区二长花岗岩中采集（图1b），定年样品由天津地质矿产研究所完成。首先利用标准矿物分离技术进行了分选，粉碎，清洗后，经过电磁选和重液分选在双目镜下挑出锆石颗粒，将分选出来的锆石经无色透明的环氧树脂固定，固化，然后打磨抛光，用于可见光显微照相、阴极发光（CL）照相和LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素年龄测定，制靶、照相。

分析仪器采用同位素实验室激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICPMS）来测定（李怀坤等，2009）。采用TheromFisher公司制造的Neptune质谱仪，激光剥蚀系统为ESI公司生产的UP193-ArF准分子激光器，利用193 nmFX激光器对锆石进行剥蚀，靶圈为50 um；采用Adersen方法对普通铅进行校正。原始数据数据处理、年龄计算和绘图使用ICPMSDataCal程序（Liu et al.,2010）和ISOPLOT程序（Ludwig，2003）。

2.2 岩石化学分析

样品加工与测试均在四川省冶金地质岩矿测试中心完成，测试选取地表新鲜的基岩样品。主量元素通过X荧光光谱仪测定，其中FeO检测精密度RSD＜10%，其余主量元素H2O检测精密度RSD＜2%～7%；微量元素由等离子质谱仪测定，检测精度RSD＜7%；稀土元素采用等离子光谱法。

3 岩体年代学特征

通过观察发现二长花岗岩内锆石形态变化较大，晶体形态为短柱状至长柱状，透明度较高，阴极发光图像中可见明显的振荡环带（图3），具典型的岩浆锆石特征（李远友等，2017）；另外部分锆石阴极发光图像较暗，表明锆石中U、Th等放射性元素含量较高；所测锆石Th/U值介于0.1999～0.5325之间，大于0.10，具明显的正相关性，表明为岩浆成因锆石（吴元保等，2004）。

图3 二长花岗岩锆石阴极发光（CL）图像

本次对挑选的24颗锆石进行了U-Pb同位素定年，分析结果见表1。通过数据拟合分析，24颗岩浆锆石206Pb/238U加权平均年龄为（236.30±0.96）Ma，代表毛海-夏德日岩体的形成年龄为晚三叠世（图4）；而与研究区相邻的泽库县尼玛隆-甘千花岗岩体锆石U-Pb同位素测年年龄为（225.9±1）Ma（赵亮亮等，2019）；泽库县尼马龙卡花岗岩体U-Pb同位素测年年龄为（229.8±1.1）Ma（严琼等，2018），成岩年龄与研究区相差不大，确定这一区域的岩体均形成于晚三叠世。

图4 毛海-夏德日二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和图（a）和206Pb/238U年龄加权平均值（b）

表1 二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果

4 岩石地球化学特征

由表2可知，毛海-夏德日岩体SiO2含量为62.96%～73.03%，为酸性岩；Al2O3含量为13.21%～17.67%，含量相对偏低，Na2O+K2O 在6.03%～9.72%之间，K2O 含量在2.76%～6.01%之间，K2O/Na2O 比值在0.78～1.62之间，富碱富钾；在AR-SiO2图解中（图5a）落在了钙碱性系列花岗岩范围内，在SiO2-K2O图解（图5b）中落在了高钾钙碱性系列至钾玄岩系列花岗岩范围内；A/CNK值介于0.83～0.99之间，为准铝质花岗岩；岩体固结指数SI值在4.93～16.14之间，平均值为11.69。

图5 毛海-夏德日岩体AR-SiO2（a，据邱家骧和林景仟，1991）和SiO2-K2O（b，据Rickwood,1989）图解

表2 毛海-夏德日岩体主量元素分析结果/%

岩石微量元素含量见表3，以原始地幔为标准的蛛网图（图6a），发现该岩体富集大离子亲石元素，具右倾特点；K负异常可能与花岗岩源区富钾矿物的残留有关，另外具有较为微弱的Ba、Nb、P、Ti负异常，可能与斜长石、磷灰石、钛铁矿等矿物微弱的分离结晶作用有关；Nb、Ti等元素的负异常形成与花岗岩形成源区有岛弧岩浆参与相关（赵亮亮等，2019）。

稀土总量∑REE介于73.7×10-6～196×10-6之间，平均值为148.02×10-6（表3）；在稀土元素配分曲线中具有明显右倾的特点（图6b）；LREE/HREE=7.83～14.1，平均值为11.5；根据标准化曲线上Sm和Gd丰度值利用内插法求得δEu=0.73～0.93，平均值为0.80，表明花岗岩经历长石等矿物的分离结晶程度较弱；（La/Sm）N值介于3.14～4.33，平均值为3.88；（Gd/Yb）N值介于1.8～3.61之间，平均值为2.47；表明该岩体相对富集轻稀土而亏损重稀土。

表3 毛海-夏德日岩体微量、稀土元素分析结果/10-6

续表3

图6 微量元素原始地幔蛛网图（a）和稀土元素球粒陨石配分型式图（b）（据Taylor,1985）

5 讨论

5.1 岩石成因类型

岩石学特征上花岗闪长岩、二长花岗岩暗色矿物以黑云母为主而没有见白云母，斜长石具绿帘石化，不透明矿物见磁铁矿、钛铁矿，副矿物榍石常见；岩石地球化学特征上SiO2含量为62.96%～73.03%，N2O含量大于3.26%，K2O/N2O值大多小于1%；A/CNK小于0.96，Rb/Sr值为0.21～0.92，符合I型花岗岩基本特征（王德滋等，1993；路凤香等，2002），因此认为毛海-夏德日花岗岩体属I型花岗岩类。

5.2 构造环境分析

大部分研究表明阿尼玛卿-勉略残余海盆在晚古生代末期开始向北俯冲消减，在西秦岭南段的迭部-松潘一带还有残留海存在（潘桂棠等，1997；Meng et al.,2005）；随着阿尼玛卿造山带的冲断荷载，巴颜喀拉前陆盆地形成，最后导致在结合带北侧乃至东昆仑导致晚三叠世陆相后碰撞型火山盆地的形成及后碰撞型花岗岩的侵位。在三叠世早期，可可西里-松潘甘孜残留海（洋）的向北消减，在东昆仑-西秦岭主动大陆边缘形成一套由早中三叠下达武钙碱性火山弧、兴海-泽库前陆盆地匹配的俯冲体系，岛弧火山岩发育，根据花岗岩的地球化学特征，花岗岩具有岛弧岩浆的特点。而在研究区毛海-夏德日岩体Nb-Y 判别图解中，几乎所有的数据落在了火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩范围内（Pearce et al.,1984），但在Rb-Y+Nb判别图中，所有的数据落在了同碰撞花岗岩范围内（图7），表明该岩体花岗岩的形成于同碰撞构造环境密切相关，且继承了早期岛弧火山岩的部分地球化学特征。