甘肃祁连西段乌苏台劳干达乌地球化学特征对地质结构环境分析

罗应晗，潘中奎，马凌阳

（甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

1 概述

甘肃省祁连山是我国重要的造山带，伴随有大量的构造热液活动，特别是祁连造山带多次抬升接受剥蚀，原有地层收到区域动力变质和热接触变质双重作用，原有的沉积构造和结构遭到破坏，对区域构造作用的显示已经十分微弱。通过对该区域出露的花岗岩体的研究，有助于我们对祁连造山带的板块运动性质和期次进一步认识。因此，本文针对祁连西段乌苏台劳干达乌花岗岩体进行地球化学分析，结合锆石U-Pb测年结果，讨论祁连西段早古生代花岗质岩浆作用与构造演化关系[1]。

2 地质概况

研究区位于秦祁昆巨型造山带中段-甘肃祁连山西段中南祁连结合部，总体构造呈北东-南西向展布。研究区内乌苏台劳干达乌花岗岩体侵入于长城纪熬油沟组的变质岩中。出露主要岩性为。本次研究主要针对黑云母花岗岩和黑云母二长花岗岩开展工作，如图1所示。

图1 区域地质简图

3 岩石学特征

斑状黑云母花岗岩：似斑状结构，基质具细粒花岗结构，块状构造。岩石的组成矿物包括斑晶和基质两部分，斑晶含量25%主要为钾长石、斜长石少见。钾长石的晶相为正长石和条纹长石的半自动晶粒，条纹长石具有条纹结构，表面见少量的高岭土化；钾长石内包裹较多的黑云母、石英和斜长石的较小的颗粒。岩石受到不同程度的次生蚀变，较致密坚硬。

黑云母二长花岗岩：似斑状结构，中细粒花岗结构，块结构。成岩矿物包括斜长石，石英，黑云母，钾长石，角闪石以及伴随的矿物磷灰石，锆石，金属矿物等。岩石的色率在14%左右，同时形成明显的斑状结构[2,3]。

4 地球化学特征

4.1 分析方法

岩石样品，整块岩石，稀土元素和痕量的命名委托甘肃省中央实验室进行；除FeO和LOI，标准湿化学分析以及痕量元素和稀土外，主要元素均通过XRF分析。使用XIISeries ICP-MS Measure进行分析; U-Pb锆石由苏州大学工程技术研究中心国家实验室进行，并用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICPMS）进行分析。

4.2 主量元素特征

岩体所采样品中SiO2含量变化范围在67.83%~73.30%之间，它是一种酸性侵入岩。 其化学成分与中国基本火成岩的平均化学成分相同（黎彤、饶纪龙等，1962）中黑云母花岗岩相比，具有较高的TiO2、MnO、和较低的P2O5的特征。

4.3 稀土元素特征

乌苏台老干达黑黑云母花岗岩中稀土元素的分析结果见表3，球粒陨石的标准化结果见表4，并结合了地幔中稀土元素的原始标准化分布模式图（图2），稀土元素丰度总体较高，∑ REE=176.22-276.05ppm。LREE/HREE=9.22~15.51，CeN/YbN=10.04~21.71＞1，LaN/YbN=14.01~32.26＞1，反映岩石具轻稀土富集，重稀土亏损的特征；LaN/SmN=4.96~5.95＞1，反映轻稀土分馏程度较好；GdN/YbN=1.55~5.30，重稀土分馏不明显；五个样品δCe=0.91~0.95＜1，具弱负铈异常，一个样品δCe=1.01＞1，具弱正铈异常；δEu=0.28~0.56＜1，负铕异常明显。在标准的球粒陨石分布图中，每个样品的稀土分布曲线的形状基本相同，并且整个分布曲线略微指向右，显示出轻稀土元素的明显分馏，重稀土分馏不明显特征。

图2 乌苏台劳干达乌黑云母花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式图

4.4 微量元素特征

乌苏台老干达黑云母花岗岩的微量元素分析结果示于表5，球粒陨石标准化的结果与原始标准化地幔微量元素蜘蛛图（图3）一起示于表6。黑色黑云母花岗岩样品中的痕量元素分布模式基本相同，整体显示显示出强不相容元素的富集，曲线显示出正确的特征。诸如Th，K，Nd，Zr，Sm等富集元素，诸如Nb，Sr，P，Ti等贫化元素。根据岩石参数（Rb/Yb）N1，它是不相容富集的强元素元素富含交代地幔源和残余熔体，具有很强的分层性和结晶性；Th*＞1，钍富集，新期中酸性火山岩，还原条件，蚀变交代作用弱； K*＞1，钾富集，花岗质岩石，具岛弧性质的火山岩，与消减作用有联系； Nb*＜1， 铌亏损，花岗质岩石，地壳物质、地盾；Sr*＜1。

图3 乌苏台劳干达乌黑云母花岗岩微量元素蛛网图（与Sun原始地幔比值）

锶亏损，强蚀变，抗交代蚀变能力弱的岩石，斜长石分离结晶的残余熔体； P*＜1，磷亏损，亏损型地幔，地壳岩石，花岗质岩石，磷灰石分离的残余熔体； Zr*＞1，锆富集或未分馏，地壳岩石，花岗质岩石； Ti*＞1，钛富集，地幔的富钛性质，富钛矿物的堆积岩。综合判断，乌苏台劳干达乌黑云母花岗岩，岩浆成份中兼具地壳和地幔成份，为壳幔混合型。

4.5 形成年龄

岩石中的锆石为黄色粉红色无色透明。这些是特有的半自动子列，列按钮和特有的半截断的晶体。晶体长度为0.120.35mm，宽度为0.05mm～0.10mm，柱的长宽比为2：1～6：1，阴极发光图像显示出典型的岩浆节律带，浅暗条纹结构等，还可见较为清晰的核幔结构，核部CL图像颜色较暗，幔部有较清晰的震荡环带，属于岩浆结晶的产物。测点多位于明显的岩浆环带上，测年结果代表了岩浆锆石的年龄，所测锆石的206Pb/238U表面年龄范围在455±15.4Ma～463±14.6Ma，所有的数据点集中分布在协和曲线附近。其206Pb/238U年龄的加权平均值为456.1±3.9 Ma，根据最新国际地质年代表划分方案（Gradstain et al.，2004），时代属于晚奥陶世[4,5]。

5 结论

（1）根据地球化学分析乌苏台劳干达乌黑云母花岗岩体形成于同碰撞环境，兼具I型科迪勒拉型花岗岩和S型花岗岩特征。

（2）岩体形成年龄为456.1±3.9 Ma，时代属于晚奥陶世。而研究区在该阶段从中奥陶世开始，洋壳板块已开始向陆壳板块之下俯冲，形成沟弧盆体系，随后即进入了多“岛”洋的汇聚闭合期，祁连山西段众多的微陆块、岛弧、碳酸盐岩台地及活动带依次拼贴于华北板块之上，构成华北板块南缘的增生体。始于寒武纪初的陆壳裂解－闭合事件一直持续到晚志留纪，该期裂解事件使祁连山西段形成又一个多“岛”洋格局，这些“岛”除众多的裂解陆块外，还存在大量的岛弧、碳酸盐台地和洋岛，各岛弧间全被活动类型的火山－沉积建造所充填。故说明乌苏台劳干达乌黑云母花岗岩体形成构造环境为同碰撞区-火山弧。