东昆仑祁漫塔格拉陵灶火中游基性变质岩年代学、地质及地球化学特征
2021-09-02王盘喜王振宁冯乃琦
王盘喜,郭 峰,王振宁,冯乃琦
1. 中国地质科学院 郑州矿产综合利用研究所,郑州 450006;2. 国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心,郑州 450006;3. 西北地质科技创新中心,西安 710054
祁漫塔格位于东昆仑造山带的西端,已发现大批与中酸性岩体密切相关的金属矿床,前人对区内岩浆岩年代学和地球化学的研究多集中于中酸性岩体(李侃等, 2015; 高永宝等, 2014; 赵一鸣等, 2013; 姚磊等, 2016; 赵洪菊等, 2017),而对基性—超基性岩的研究比较薄弱(祁生胜等, 2013; 奥琮等, 2015),在一定程度上制约了对祁漫塔格地区岩浆活动规律和岩浆型矿床成矿作用的系统认识。基性—超基性岩不仅包含着丰富的幔源信息,而且可以作为衡量重要构造转换时间的标尺(Hoek and Seitz, 1995),对探讨构造演化和岩浆矿床的形成具有重要的意义。夏日哈木超大型岩浆熔离型铜镍硫化物矿床的发现(丰成友等, 2016), 暗示区内具有形成与基性—超基性岩体有关的岩浆矿床的巨大潜力。本次选择拉陵灶火中游地区侵位于古元古代金水口岩群片麻岩岩组中的基性变质岩体作为研究对象,开展岩相学、年代学和岩石地球化学研究,探讨其形成时代、源区性质、成岩构造环境等,旨在为东昆仑区域构造演化和成矿地质背景研究提供基础资料。
1 地质背景
东昆仑造山带位于青藏高原北部,南邻巴颜喀拉造山带,北邻柴达木盆地,其西端被阿尔金大型
走滑断裂所截。以由北向南发育的昆北、昆中、昆南和阿尼玛卿南缘四条区域性大断裂为界,将东昆仑划分为昆北弧后裂陷带、昆中基底隆起花岗岩带、昆南复合拼贴带、阿尼玛卿蛇绿混杂岩带和北巴颜喀拉造山带①孙丰月,李碧乐,丁清峰,等. 2009. 东昆仑成矿带重大找矿疑难问题研究[R]. 中国地质调查局地质调查项目成果报告.(图1a)。祁漫塔格地区位于东昆仑造山带西部,是东昆仑造山带的重要组成部分。区内出露地层主要有古元古界金水口群白沙河岩组中深变质岩系,中元古界长城系小庙组、蓟县系狼牙山组变质岩及碳酸盐岩;奥陶系祁漫塔格群碎屑岩—火山岩—碳酸盐岩建造;上泥盆统牦牛山组海陆交互相粗碎屑岩—中酸性火山岩—细碎屑岩建造,显示向上变细变薄的伸展背景磨拉石沉积特征;石炭系大干沟组生物碎屑灰岩、复成分砾岩夹硅质岩建造,缔敖苏组近源滨浅海相碎屑岩—碳酸盐岩建造;上三叠统鄂拉山组陆相火山碎屑岩夹火山熔岩及不稳定碎屑岩建造;第四系以冲、洪积等松散堆积为主(王冠等,2013)。区内构造活动强烈,主构造线为北西向或近东西向,褶皱以轴向北西西向的复式背斜和向斜构造为主,断裂以北西西向、北西向和近东西向为主体。区内岩浆岩活动强烈,岩石类型从基性—超基性、中酸性均有出露,蛇绿岩在多处出露,以中酸性岩石分布最为广泛,时代包括加里东期、华力西期、印支期和燕山期,以华力西期和印支期为主。岩体多呈岩株状、岩基状,在空间上呈不规则状、透镜状、长条状沿北西—南东向区域性断裂分布,构成醒目的北西向侵入岩浆构造带(Chen et al., 2018)。
图1 区域大地构造位置图①孙丰月,李碧乐,丁清峰,等. 2009. 东昆仑成矿带重大找矿疑难问题研究[R]. 中国地质调查局地质调查项目成果报告. (a) 和拉陵灶火地区地质简图(b, 据王冠等, 2013; Chen et al., 2018修改)Fig. 1 Regional tectonic map (a) and geological sketch map of the Lalingzaohuo area(b)
拉陵灶火中游地区位于祁漫塔格东部,大地构造位置属于昆北弧后裂陷带。区内出露的地层为古元古界金水口岩群白沙河岩组片麻岩岩段(Pt1bgn)、大理岩岩段(Pt1bmb)和片岩岩段(Pt1bsch);第四纪晚更新世洪冲积物(Qp3pal)和全新世冲积物(Qhal)。白沙河岩组是区内最古老的变质结晶基底,多被后期花岗岩体所侵蚀,经过了多期次的变质变形作用改造,原始面理及层序已被完全置换,有层无序,属中高级变质岩系。片麻岩岩组以片麻岩为主,夹片岩和大理岩,局部见基性岩变质形成的斜长角闪岩;大理岩岩组为大理岩夹少量变粒岩;片岩岩组主要为黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云片岩、二云片岩夹石榴角闪石英片岩、变粒岩及大理岩。岩浆岩出露面积广,从基性到酸性均有不同程度的分布,受断裂控制明显。主要为早侏罗世正长花岗岩(ξγJ1),晚三叠世正长花岗岩(ξγT3)、斑状二长花岗岩(πηγT3)、花岗闪长岩(γδT3),中三叠世花岗闪长岩(γδT2)和石英闪长岩(δοT2),早泥盆世正长花岗岩(ξγD1)和二长花岗岩(ηγD1),中泥盆世辉长岩(νD2)、角闪石岩(ψoD2)和辉石岩(ψιD2)。脉岩主要为闪长岩脉(δ)和辉绿玢岩脉(βμ),多呈北西向展布,少数呈北东向,脉宽0.5~5 m,长约5~20 m不等。中东部可见少量沿山顶分布的志留纪榴闪岩(ehS)顶盖体。北西西向、近东西向、北东向等脆性断裂十分发育,走向上延伸规模较大,主要以断面北倾的逆断层为主,倾角较陡,断层面弯曲,北东向断裂形成时间最晚;中东部发育一条北西—南东向韧性剪切带,多被后期岩浆侵入、新生代地层掩盖;褶皱构造主要为发育在韧性剪切带内部规模较小褶皱。区内分布有与中酸性岩体有关的拉陵灶火中游接触交代型中型铁矿,与辉石岩有关的夏日哈木岩浆熔离型特大型铜镍矿(图1b)。
2 样品采集及分析测试方法
本次研究样品采自拉陵灶火中游地区基性变质岩体(图1),B1—B3采自北部岩体,B4—B6采自中间岩体,B7和B8采自南部岩体。对所有样品进行了全岩化学分析,并对B1样品进行了锆石U-Pb年龄测试,对部分样品进行了光薄片鉴定。全岩化学分析及锆石U-Pb年龄分析测试在核工业北京地质研究院实验室完成,薄片鉴定由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。
主量元素采用电子天平、AL104、AB104L和AxiosmAX X射线荧光光谱仪分析测试,分析精度优于1%;微量元素采用ELEMENT XR 等离子体质谱仪分析测试,分析精度优于5%~10%。
锆石U-Pb测年制靶采用破碎后岩石样品,通过重液和磁选分选出锆石晶体,将双目镜下人工挑纯后锆石固定在环氧树脂上,抛光打磨至露出锆石核心,完成制靶过程。利用锆石透、反射光、阴极发光图像确定分析点位置。锆石U、Th和Pb同位素分析在CEMECA IMS 1280-HR二次离子质谱仪(SIMS)上进行。以Plesovice锆石为标样,实验流程和数据处理详见Li等(2013)。数据结果处理采用ISOPLOT处理。
3 岩石学特征
拉陵灶火中游地区野外可见中三叠世石英闪长岩侵位于基性变质岩体中,另外在石英闪长岩中可见基性变质岩捕掳体(图2a);基性变质岩原岩侵位到了片麻岩之中(图2b,c)。对采集的样品进行显微镜下观察,结果显示,岩石均发生了变质作用,B1~B3、B6和B7为斜长角闪岩,B4为含透辉斜长角闪岩,B5为变质辉绿岩,B8为角闪岩(图2d-f)。
图2 拉陵灶火中游基性变质岩岩相学特征(宏观及镜下照片)Fig. 2 Macroscopic and thin section microphotographs of metamorphosed basic rocks in the middle reaches of Lalingzaohuo
斜长角闪岩石呈灰色、灰绿色,粒状、柱状变晶结构,块状构造。主要矿物成分:角闪石±65%~±70%,斜长石±30%~±35%,部分样品中有少量黑云母。角闪石呈半自形柱状,粒径0.02~2 mm不等,杂乱分布,具黝帘石化、褐铁矿化;斜长石呈它形粒状,粒径0.05~0.3 mm不等,镶嵌状分布,个别样品中部分斜长石呈近半自形板状,粒径为0.1~1.25 mm不等,具黝帘石化、粘土化、褐铁矿化;黑云母呈鳞片状,片径0.05~0.15 mm,零散分布,具轻微褐铁矿化。副矿物为黄铜矿、钛铁矿、褐铁矿、黄铁矿、磷灰石和榍石,次生矿物为黝帘石、褐铁矿和粘土。推测原岩为辉长岩或辉绿岩。
含透辉斜长角闪岩呈深灰绿色,粒状、柱状变晶结构,块状构造、局部定向构造。主要矿物成分:角闪石60%~65%,斜长石±25%,透辉石10%~15%。角闪石呈半自形柱状,粒径0.02~ 0.2 mm、0.2~2.5 mm不等,杂乱分布,部分长轴定向排列,具褐铁矿化;斜长石呈它形粒状,粒径0.05~0.5 mm不等,镶嵌状分布,具粘土化、褐铁矿化。透辉石呈半自形柱状,粒径2~4 mm、0.2~ 2 mm,杂乱分布,部分相对聚集呈带状分布,发育裂纹,局部被次闪石交代。岩石内部偶见被硅质充填的微裂隙。副矿物为不透明矿物;次生矿物为粘土、褐铁矿、硅质、次闪石。推测由辉长岩变质。
变质辉绿岩呈灰绿色,变余辉绿结构、交代结构,块状构造。主要矿物成分:斜长石±55%,角闪石±40%,黑云母±5%。斜长石呈半自形板状,粒径0.1~0.9 mm不等,杂乱或搭成格架状分布,具粘土化、褐铁矿化;角闪石呈半自形柱状、针柱状,部分为后期次闪石,粒径0.01~0.4 mm不等,杂乱分布,具褐铁矿化,少量被黑云母交代;黑云母呈鳞片状,片径0.01~0.06 mm不等,零散分布,具轻微褐铁矿化。岩石内可见被碳酸盐充填的裂隙。副矿物为不透明矿物、磷灰石;次生矿物为粘土、褐铁矿、碳酸盐。
角闪岩呈灰绿色,粒状、柱状变晶结构,定向构造,块状构造。主要矿物成分:角闪石90%~95%,斜长石5%~10%。角闪石呈半自形柱状,粒径0.2~2 mm、0.02~0.2 mm不等,长轴定向排列,少量杂乱分布,具褐铁矿化,部分具帘石化;斜长石呈它形粒状,粒径0.02~0.5 mm不等,填隙状分布,后期具较强硅化。岩石内部可见被碳酸盐矿物充填的裂隙。副矿物为不透明矿物、磷灰石和榍石;次生矿物为硅质、碳酸盐、褐铁矿。
4 岩石地球化学特征
拉陵灶火中游基性变质岩体全岩地球化学分析结果见表1。
表1 拉陵灶火中游基性变质岩主量(%)和微量元素(×10-6)含量Table 1 Major (%) and trace element contents (×10-6) of metamorphosed basic rocks in the middle reaches of Lalingzaohuo
4.1 主量元素
拉陵灶火中游基性变质岩的SiO2含量为44.04%~54.39%,平均为48.00%,与基性岩相当,除B6样品SiO2含量略高于基性岩外,其它均在基性岩范围,略高于53%的样品可能与岩石蚀变及变质中形成的硅质微裂隙有关;Al2O3含量为15.28%~19.61%,平均为17.07%,均值介于岛弧拉斑玄武岩(16%; Jakes and White, 1972)和大陆溢流玄武岩(17.08%; Wilson, 1989)之间,远高于太平洋、大西洋和印度洋洋中脊拉斑玄武岩(分别为14.86%、15.6%和15.15%; Melon et al., 1976);K2O含量为0.41%~2.74%,平均为1.31%,Na2O含量为1.54%~3.79%,平均为2.72 %,钠较钾富,全碱Na2O+K2O含量为1.97%~6.53%,平均4.04%;CaO含量变化范围较大,为5.89%~13.25%,平均为10.37%;MgO含量为5.01%~9.58%,平均为6.91%;TFe2O3含量为7.71%~13.46%,平均为10.56%;TiO2含量为0.56%~1.49%,平均为1.06%,TiO2含量接近岛弧拉斑玄武岩(0.8%;Jakes and White, 1972)和大陆溢流玄武岩(1.0%;Wilson, 1989),远低于洋岛拉斑玄武岩(2.63%;Pearce, 1982)。
4.2 稀土元素
拉陵灶火中游基性变质岩的稀土元素含量总体较低,变化范围大,ΣREE为28.01×10-6~193.60×10-6,平均为83.60×10-6,其中ΣLREE为28.01×10-6~193.60×10-6,平均为 83.60×10-6, ΣHREE为8.59×10-6~21.60×10-6,平均为15.22×10-6,具有轻稀土富集特征。ΣLREE/ΣHREE值为1.88~8.35,平均为3.91,LaN/YbN值为0.93~9.07,平均为3.24,显示轻、重稀土发生了轻微分异。δEu为0.89~1.55,平均为1.14,多数样品呈轻微正异常。δCe为0.84~0.98,平均为0.92,Ce呈轻微负异常,可能反映了岩浆演化过程中氧化还原条件较为稳定。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上(图3a),呈稍右倾的较平滑曲线,显示轻稀土略富集特征,与典型的E-MORB曲线(Sun and McDough, 1989)相似。
图3 拉陵灶火中游基性变质岩的稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(标准化值据 Sun and McDnough, 1989) Fig. 3 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergrams (b) for metamorphosed basic rocks in the middle reaches of Lalingzaohuo
4.3 微量元素
拉陵灶火中游基性变质岩的原始地幔标准化微量元素蛛网图(图3b)显示,相对于原始地幔,岩石明显富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr、U及Pb;显著亏损高场强元素Nb、Ta、Zr,略微亏损P和Ti;P的亏损可能受到了磷灰石分离结晶作用的影响;轻稀土元素La、Ce、Pr略微亏损,Nd、Sm和Eu富集;活泼的不相容元素Th在部分样品富集,部分样品中亏损。
5 锆石U-Pb年龄
斜长角闪岩样品中的42颗锆石为无色长柱状或粒状,阴极发光性较弱,柱状锆石晶体长轴在50~140 μm之间,长宽比值介于1.2~4.0之间,粒状锆石晶体较小,一般小于50 μm。大部分锆石具核—边结构,发育弱的振荡环带结构,少量锆石发光性均一,不存在分带特征(图4)。变质岩中可能存在各种类型的锆石,既有变质作用中形成的锆石,又有变质作用前岩浆作用形成岩浆锆石,还有可能有岩浆作用前已存在的残留古老岩石(陈道公和倪涛, 2004)。锆石同位素分析测试结果见表2,不同成因锆石有不同的Th/U比值: 岩浆锆石Th/U比值较大(一般>0.4);变质锆石的Th/U比值小(一般<0.1)(吴元保和郑永飞, 2004),拉陵灶火中游地区斜长角闪岩锆石的Th/U值为0.02~1.13,平均值为0.47,有7颗锆石的Th/U值小于0.1,其余锆石的Th/U值均大于0.1,多数为岩浆成因,少部分为变质成因锆石,说明其原岩为岩浆岩。
表2 拉陵灶火中游斜长角闪岩锆石U-Pb分析结果Table 2 U-Pb isotopic data of zircons for amphibolite in the middle reaches of Lalingzaohuo
测试的42个锆石206Pb/238U表面年龄数据比较宽泛,介于362.5~989.5 Ma之间。本次测试的年龄数据大致可分为4组,第一组为884.5~989.5 Ma;第二组为490.3~535.8 Ma;第三组为432.4~479.4 Ma;第四组为362.5~412.4 Ma(图5)。第一组锆石Th/U比值为0.20~0.87,显示为岩浆成因,CL图像多具有核—边结构,核部具有明显的震荡环带,边部环带较为模糊,也指示为岩浆成因,但遭受了微弱的固态重结晶,例如4、5、12、21、23、28、32、38号样品,该组锆石加权平均年龄为928±25 Ma(MSWD=1.8)(图4;图6a,b),可能代表斜长角闪岩原岩形成过程中捕获锆石的年龄。第二组锆石大部分Th/U比值为0.29~1.10,CL图像具核—边结构,核部具有震荡环带,例如1、2、17、20、24、34、37号样品,显示为岩浆成因,其他锆石的内部结构表现为变质锆石的特征,例如16、25、27、40号样品,该组锆石加权平均年龄为514± 11 Ma(MSWD=1.2)(图4;图6c,d),也代表捕获锆石的年龄。第三组锆石大部分Th/U比值为0.46~1.13,显示为岩浆成因,CL图像大部分发育震荡环带,例如3、7、9、10、13、15、19、30、42号样品,仅26号样品Th/U比值为0.03,CL图像较为均一,为变质成因锆石,该组锆石加权平均年龄为451±11 Ma(MSWD=2.1),可能代表斜长角闪岩原岩的结晶年龄(图4;图6e,f)。第四组锆石Th/U比值多数为0.02~0.44,CL图像较为均一,例如8、11、14、22、29、31、33、36、39号样品,为典型的变质成因锆石,该组锆石加权平均年龄为392±12 Ma(MSWD=2.2),可能代表斜长角闪岩峰变质年龄(图4;图6g,h)。
图5 拉陵灶火中游斜长角闪岩锆石U-Pb年龄谐和图和直方图Fig. 5 Concordia plots and histograms of zircons for amphibolite in the middle reaches of Lalingzaohuo
图6 拉陵灶火中游斜长角闪岩四组锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均年龄图Fig. 6 Concordia plots and weighted mean ages of four groups of zircons for amphibolite in the middle reaches of Lalingzaohuo
6 讨论
6.1 原岩性质
应用化学成分恢复变质岩原岩类型已经被广泛应用,利用几种图解联合判别原岩性质可以获得较好的效果(王仁民等, 1987)。在判断变质岩原岩性质的(al+fm)-(c+alk)-Si图解中,样品均落入了火山岩区域内及其边界上(图7a),在TiO2-SiO2图解中,样品全部落入了火成岩区域内(图7b),说明原岩为火成岩类。
图7 拉陵灶火中游样品的(al+fm)-(c+alk)-Si图解(a)和TiO2-SiO2图解(b)(底图转引自王仁民等, 1987)Fig. 7 (al+fm)-(c+alk) vs. Si diagram (a) and TiO2 vs. SiO2 diagram(b) of samples in the middle reaches of Lalingzaohuo
拉陵灶火中游基性变质岩的烧失量为0.98%~2.96%,平均1.59%,除B5样品变质辉绿岩烧失量大于2% (为2.96%)之外,其它样品烧失量均小于2%。结合岩矿鉴定结果,岩石发生了黝帘石化、粘土化、褐铁矿化、次闪石化、帘石化和硅化等蚀变,TAS图解已不适用于该岩石投点。因此采用SiO2-Nb/Y和Ce/Yb-Th/Yb图解进行判别,在SiO2-Nb/Y图解中(图8a),除1件斜长角闪岩(B6)样品落入安山岩区域外,其它样品均落入亚碱性玄武岩区域,在Ta/Yb-Th/Yb图解(图8b)中,4件样品落入拉斑系列区域,2件样品(B4、B6)落入钙碱性系列区域,2件样品(B5、B7)落入钙碱性系列与钾玄质系列邻区靠钾玄质系列一侧。因此,拉陵灶火中游基性变质岩体原岩应属于亚碱性系列岩石,既有拉斑系列,又有钙碱性系列和钾玄质系列岩石。
图8 拉陵灶火中游基性变质岩SiO2-Nb/Y(a, 底图据Winchester and Floyd, 1977)和Ce/Yb-Th/Yb(b, 底图据Pearce, 1982)图解Fig. 8 SiO2 vs. Nb/Y (a) and Ce/Yb vs. Th/Yb (b) diagrams of the metamorphosed basic rocks in the middle reaches of Lalingzaohuo
6.2 源区性质
区内基性变质岩体的MgO含量为5.01%~9.58%,平均为6.91%;Cr含量为63.7×10-6~459×10-6,平均为329×10-6;Ni含量除变质辉绿岩较低外(8.43×10-6),其它岩石为59.8×10-6~161×10-6,平均为110×10-6;V含量为207×10-6~327×10-6,平均252×10-6;较高的Cr、V和Ni值显示幔源岩浆的成分特征。MgO含量远低于原生岩浆参考值,Cr含量高于原生岩
浆参考值,Ni含量基本位于原生岩浆的低值区间(MgO含量10%~12%, Cr含量250×10-6,Ni含量 90×10-6~670×10-6; Wendlandt et al., 1995),Mg#值为35.81~54.04,平均为44.14,亦低于原生岩浆参考值(Mg#为68~75;Frey et al., 1978),说明区内基性变质岩发生了一定程度的橄榄石、单斜辉石等镁铁质矿物的分离结晶。岩石稀土元素配分曲线呈稍右倾的较平滑曲线,轻重稀土分异不明显,多数样品呈轻微的Eu正异常,表明岩浆分离结晶的程度并不强,可以近似认为基性变质岩体是岩浆源区部分熔融的产物。
玄武岩TiO2含量的差别可由地幔橄榄岩熔融程度不同而导致,源于软流圈的玄武质岩浆相对高TiO2(OIB的TiO2平均为2.86%),源于岩石圈地幔的则相对较低Ti(李印等, 2010;陈进全等, 2012),区内基性变质岩体的TiO2含量为0.56%~1.49%,平均1.06 %,远低于软流圈玄武质岩浆TiO2的平均值,而辉绿岩中Ti元素随着风化程度加深有富集趋势(袁兆宪等, 2013),指示基性变质岩体源于岩石圈地幔。样品的Sr含量为189×10-6~905×10-6,平均为408×10-6,显著高于地幔值(17.8×10-6;Taylor and McLennan, 1985),指示岩浆源区并不是单一来自地幔,可能受到围岩混染或者俯冲板片流体交代作用的影响, 而使其 Sr含量增高(Hawkesworth et al., 1993)。
拉陵灶火中游基性变质岩体的Zr/Nb、La/Nb、Ba/Nb、Th/Nb、Th/La及Ba/La特征比值与壳幔单元的对比值可知(表3),Zr/Nb和Th/La值接近富集地幔端元,La/Nb和Th/Nb值接近地壳端元,Ba/Nb和Ba/La值高于地壳端元值,显示出壳幔源混合的特征。地壳混染通常会导致岩浆的SiO2、K2O和Rb含量的增高,而区内基性变质岩具有较低的SiO2、K2O和Rb含量,说明岩浆在形成过程中未经历明显的地壳混染。岩石具有显著的 Nb、Ta、Zr负异常, 暗示岩浆源区受到俯冲板片影响。大离子亲石元素在流体中具有比高场强元素更高的活动性,俯冲板片脱水形成的流体往往富含大离子亲石元素而亏损高场强元素(Defant and Kepezhinskas, 2001),区内基性变质岩明显富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr等,具有低钾和显著亏损高场强元素Nb、Ta、Zr等的特征,反映俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔可能是区内变质基性岩的岩浆源区。
表3 拉陵灶火中游基性变质岩体微量元素比值与壳、幔端员值的对比Table 3 Trace element ratios of the metamorphosed basic rocks in the middle reaches of Lalingzaohuo, and comparison with those of crust and different mantle end-members
综上所述,拉陵灶火中游基性变质岩是俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔部分熔融的产物。
6.3 成岩构造环境
岛弧玄武岩以富集大离子亲石元素(LILE)Sr、Rb、Ba等,亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti等为特征。拉陵灶火中游基性变质岩体富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr,亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,具有岛弧玄武岩特征。其中,富集的大离子亲石元素主要来自俯冲流体,亏损高场强元素Nb、Ta,因为这些元素保留在俯冲板片的残留矿物中,如金红石、钛铁矿等(欧阳京等, 2010)。拉陵灶火中游基性变质岩体中出现轻微的Ce负异常,可能与岩浆源区存在消减沉积物组分有关。
典型的岛弧玄武岩还具有以下地球化学特征:Nb≤12×10-6、Ta≤0.7×10-6;Nb/La≤1、Hf/Ta≥5、La/Ta>15、Ti/Y<350、Ti/V≤30、Hf/Th<8、Th/Yb >0.1、Th/Nb>0.07、Zr/Y<3和Ta/Yb≤0.1(Condie, 1989)。拉陵灶火中游基性变质岩体Nb含量为2.15× 10-6~8.61×10-6,平均4.80×10-6;Ta含量为0.11×10-6~0.56×10-6, 平均0.29×10-6;Nb/La值0.16~0.96,平均0.57;Hf/Ta值除变质辉绿岩大于5外(9.77),其它样品为1.26~4.57,平均2.76,均小于5;La/Ta值16.50~113.43,平均41.33;Ti/Y值除角闪石岩略大于350外(376),其它样品为180~301,平均242,均小于350;Ti/V值15.06~32.96,平均25.30,仅两件样品略大于30(分别为32.96 和32.35);Hf/Th值 为0.19~4.23,平 均1.19;Th/Yb值0.07~3.57,平均0.83;Th/Nb值0.05~1.72,平均0.45;Zr/Y值 为0.26~4.01,平 均1.05;Ta/Yb值为0.062~0.164,平均0.096。以上元素及特征比值除个别样品的Hf/Ta、Ti/Y、Ti/V、Th/Yb 、Th/Nb、Zr/Y和Ta/Yb值与典型的岛弧玄武岩不一致但比较接近外,多数样品与典型的岛弧玄武岩特征值一致,所有样品的Nb、Ta、Nb/La、La/Ta和Hf/Th值均符合典型的岛弧玄武岩地球化学特征。另外,非常低的Nb/Y(<0.15)和Zr/TiO2×0.0001(<0.01)比值(Lentz, 1998),Ba/La值>30 (Ajaji et al., 1998),也显示典型的岛弧环境。拉陵灶火中游基性变质岩体的Nb/Y值为0.11~0.30,平均 0.18;Zr/TiO2×0.0001的 值 为0.001~0.008,平 均0.002;Ba/La的值为8.72~145.39,平均43.64;特征值与典型的岛弧特征值接近。
综上所述,拉陵灶火中游基性变质岩原岩应形成于岛弧环境。
6.4 年龄及地质意义
斜长角闪岩的第一组锆石为岩浆成因,后期发生了重结晶作用,加权平均年龄为928±25 Ma,这与东昆仑祁漫塔格尕林格一带新元古代早期的花岗片麻岩相对应(938±5 Ma; 孟繁聪等, 2013),显示斜长角闪岩原岩形成过程中捕获了新元古代的岩浆锆石。斜长角闪岩第二组锆石既有岩浆成因也有变质成因,加权平均年龄为514±11 Ma;分别与东昆仑辉长岩、片麻状花岗岩岩浆锆石年龄(~520 Ma; 陈能松等, 2008)和东昆仑中部缝合带清水泉麻粒岩变质锆石年龄接近(507.7±8.3 Ma; 李怀坤等, 2006),证明在东昆仑拉陵灶火中游地区在早寒武世末期有一次玄武质岩浆—变质事件,斜长角闪岩的原岩在形成过程中捕获了其中的岩浆和变质锆石,前人的研究也表明,随着洋盆的向北俯冲,昆中和昆北地区出现了一系列与俯冲有关的岩浆与变质事件记录(刘彬等, 2013)。斜长角闪岩第三组锆石为岩浆成因,加权平均年龄为451±11 Ma;对应于东昆仑清水泉辉长岩体锆石年龄(452.1±5 Ma; 桑继镇等, 2016)和祁漫塔格群玄武岩形成时代(约为450~440 Ma; 高晓峰等, 2011),显示拉陵灶火中游地区斜长角闪岩的原岩结晶年龄为中晚奥陶世。斜长角闪岩第四组锆石为变质成因,加权平均年龄为392± 12 Ma,这与拉陵灶火二长花岗岩(396.2±2 Ma; 陈静等, 2013)、夏日哈木正长花岗岩(391.1±1.4 Ma; 王冠等, 2013)、小盆地基性岩墙群(396.5±3.1 Ma; 祁生胜等, 2013)的形成年龄接近,暗示斜长角闪岩变质作用为早中泥盆世岩浆作用导致的构造—热事件的响应。
7 结论
(1)拉陵灶火中游基性变质岩体岩石类型为斜长角闪岩、变质辉绿岩和角闪岩,岩石发生了黝帘石化、粘土化和褐铁矿化,部分岩石帘石化和硅化。岩石主要由角闪石和斜长石组成,部分岩石有少量黑云母。副矿物主要为黄铜矿、钛铁矿、褐铁矿、黄铁矿、磷灰石和榍石,次生矿物为黝帘石、褐铁矿、粘土、硅质、次闪石和碳酸盐。
(2)拉陵灶火中游基性变质岩体原岩应属于亚碱性系列岩石,既有拉斑系列,又有钙碱性系列和钾玄质系列岩石。岩石具有稀土元素含量低,呈轻微Ce负异常,多数样品呈轻微的Eu正异常,轻、重稀土发生了轻微分异,轻稀土略富集特征,配分模式图呈稍右倾的较平滑曲线。岩石明显富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr、U及Pb;显著亏损高场强元素Nb、Ta、Zr,略微亏损P和Ti。
(3)拉陵灶火中游地区斜长角闪岩记录了新元古代早期(928±25 Ma)、早寒武世末期(514± 11 Ma)、中晚奥陶世(451±11 Ma)、早中泥盆世时期(392±12 Ma)的岩浆—变质事件,其中928±25 Ma和514±11 Ma是斜长角闪岩捕获的锆石年龄,451±11 Ma 是斜长角闪岩的原岩结晶年龄,392±12 Ma是斜长角闪岩的变质年龄。拉陵灶火中游基性变质岩体原岩是俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔部分熔融的产物,应形成于岛弧环境。
致谢:感谢审稿专家和编辑部老师给予本文的宝贵修改意见和建议,在此表示诚挚敬意。