东昆仑喀雅克登塔格晚古生代辉长岩地球化学特征

任二峰，安守文，李焕学，刘 凯，孙照华

（1.中国科学院青海盐湖研究所，西宁 810001；2青海省地质调查院，西宁 810012）

0 引言

基性岩脉群不仅包含着丰富的幔源信息，而且可以作为重要构造转换时间衡量的标尺［1］，对探讨构造格局的时空演化起着重要作用，并且在地球动力学研究中有着重要而特殊的意义。近年来，对基性岩脉群的研究已经成为国内外热点［1－5］，在岩墙群的分布、形态、古地磁、岩石学、地球化学、年代学和构造演化等方面取得了一系列的成果［6－7］。

喀雅克登塔格位于东昆仑西部那陵格勒隐伏断裂（昆北断裂）以北，祁漫塔格山东南部，属祁漫塔格构造岩浆带，祁漫塔格的大地构造位置为东昆仑微陆块［8］，属于古生代的岛弧带［9－11］。辉长岩侵入体主要分布于喀雅克登塔格图幅东部，呈小岩株产出，平面形态为不规则的椭圆状，局部地段以小岩脉产出（图1）。目前对于该区辉长岩的研究报道较少，在详细野外工作的基础上，本文仅对基性侵入岩的时代及地球化学特征进行论述，并对其构造背景加以探讨。

1 喀雅克登塔格辉长岩基本地质特征及时代

1.1 地质特征及时代

辉长岩（体）侵入于古元古界金水口岩群，二者侵入界线清楚，界面呈波状弯曲，外倾，局部与古元古界金水口岩群呈断层接触；并在二长花岗岩体中见辉长岩包体存在，大小15 cm×25 cm（图2）。

1.1.1 分析方法

分析锆石选自约5 kg岩石样品。样品经碎样、磁选及重液选等选出锆石，经手选纯后装入环氧树脂中并磨光。用光学显微镜及扫描电镜阴极发光（CL）观察选出晶形较好、没有裂纹及包裹体不发育的锆石晶体点进行测定。锆石LA-ICP MS定年在天津地质矿产研究所ICP-MS实验室完成，大量数据分析和描述采用Song et al［12］程序和Isoplot程序完成。单个测试点的误差均为1σ，加权平均值的误差为95％置信度误差。

图1 东昆仑西部喀雅克登塔格及其邻区地质图Fig.1 Geological sketch of Kayakedentage and its neighboring areas in western East Kunlun Mountains

1.1.2 分析结果

中细粒辉长岩锆石韵律环带较发育（图3），具岩浆锆石的一般特征，其U/Th比值较大（表1），也反映岩浆锆石的一般特征。在中细粒辉长岩脉中采用锆石激光探针等离子体质谱法测年获得（380.3± 1.5）Ma（样品号：IJD1419-1）的年龄数据，其中2—21，23—24号点的206Pb/238U表面年龄加权平均值（380.3±1.5）Ma（图4），同位素和谐图和同位素参数特征见图5和表1。

图2 二长花岗岩中的辉长岩包体Fig.2 The gabbro xenoliths in monzogranite

2 岩石学特征

辉长岩体野外露头的岩石多呈深灰色－浅灰绿色，以细粒－中粒结构为主，由斜长石（60％）、普通辉石（34％）和黑云母（3％）组成。基性斜长石为中长石—倍长石（An＝56～77），斜长石为长柱状，部分具环带结构，发育聚片双晶。辉石主要为单斜辉石，柱状，绿色，干涉色二级蓝－橙黄。黑云母为半自形片状，深褐色，平行消光，部分绿泥石化。橄榄石呈粒状，不规则裂纹发育，干涉色为二级至三级绿。石英呈填隙状，他形粒状，波状消光。副矿物为磷灰石、磁铁矿、尖晶石等。

3 岩石地球化学特征

主量元素采用常规化学分析方法（分析精度一般优于2％），微量元素采用质谱法，稀土元素采用等离子光谱法。所有测试工作均由国土资源部武汉综合岩矿测试中心完成。

3.1 主量元素

辉长岩岩石化学特征测试结果列于表2。本区辉长岩w（SiO2）＝41.36％～55.80％，平均值48.58％，为基性岩类，w（TiO2）中等，为0.29％～2.29％。与中国火成岩中辉长岩的平均值相比，w（TiO2）明显降低、w（Al2O3）较为接近，而w（Mg O）值显著增高，平均12.15％，远高于中国火成岩中辉长岩的平均值（6.47％）。M/F＝0.31～1.64，有1个样品显示为富铁质基性岩，另外2个样品的M/F值介于0.5～2，属铁质基性岩系。本区辉长岩的里特曼指数σ＝－0.44～1.87，属钙碱性岩，硅碱图（图6）中样品均落入亚碱性系列区，AFM图解（图7）中样品以钙碱性系列为主。

3.2 稀土元素

稀土元素分析结果见表2，岩石稀土总量为28.9×10－6～154×10－6，（La/Yb）N＝4.1～5.1（＞1），岩石为轻稀土富集型，呈较平缓的右倾曲线（图8），铕具有负异常。LREE/HREE＝3.52～5.60， Sm/Nd＝0.23～0.25，显示岩石源于亏损地幔源的特征；δ（Ce）＝0.87～1.00，铈富集型显示负异常。

图3 晚泥盆世中细粒辉长岩（脉）中错石CL图像特征（样品JD1419-1）Fig.3 CL photos of the analyzed zircongrains from Late Devonian medium-fine grained gabbro (dyke)

图4 2-21,23-24号点206PB/238U表面年龄加权平均值（样品IJD1419-1）Fig.4 Weighted average age of the surface of 206Pb/238 U from IJD1419-1

图5 东昆仑喀雅克登塔格辉长岩（IJD1419-1）206PB/238U-297PB/235Fig.5 U-Pb age concordia diagram for zircon from IJD1419-1

表1 辉长岩锆石U-Pb年龄分析结果Table 1 Ziron U-Pb age of the Gabbro

图6 （Na2 O＋K2 O）－SiO2图解Fig.6 Na2 O＋K2 O）－SiO2 diagram

图7 （Na2 O＋K2 O）－FeOt－MgO图解Fig.7 （Na2 O＋K2 O）－FeOt－MgO diagram

表2 喀雅克登塔格早泥盆世辉长岩地球化学数据表Table 2 The geochemistry of the Early Devonian Kayakedengtage gabbro

对于辉长岩是否来源于壳幔接合部位或富集型地幔源区还有待查明。

3.3 微量元素

从表2可以看出辉长岩强不相容元素K，Ba，Th较强烈富集，中等不相容元素Ta，Ce，Sm富集一般，弱不相容元素Y轻微富集。在以ORG为标准的微量元素蛛网图（图9）中均为不相容富集型的分配形式，反映辉长岩岩浆来源于较富集的地幔源区。在D.A.Wood（1979）的Th－Ta－Hf图解（图10）中1个样品落在岛弧拉斑玄武岩系列区，另2个样品落在P-MORB边缘线及区外，在Meschede（1986）的Nb－Zr－Y图解（图11）中显示岩石的火山弧玄武岩特征。

4 讨论

野外地质特征及岩石地球化学特征表明，该辉长岩（体）来源于较富集的上地幔源区，具洋中脊玄武岩的特征，属幔源型岩石。东昆仑早泥盆世岩浆活动同时具有壳源和幔源的特征，该期辉长岩基本限定了加里东旋回在东昆仑地区的结束时间，辉长岩形成于造山后伸展阶段。另外研究区内早泥盆世斑状二长花岗岩脉动侵入该辉长岩中这一事实表明，其侵位深度为中－深带，侧面反映出当时地壳正处于伸展减薄的状态中。

图8 稀土元素标准化图Fig 8 Chondrite-normalized REE Patterns

图9 微量元素标准化图Fig 9 Normalized trace element patterns

图10 TH-Hf/3-Ta三角图[13]Fig 10 TH-Hf/3-TA diagram WPB.板内玄武岩；E-MORB.富集型洋中脊玄武岩；N-MORB.亏损型洋中脊；IAT.弧拉斑玄武岩；CAB.钙碱性玄武岩

图11 Nb-Zr-Y三角图(据Mechede,1986)Fig 11 Nb-Zr-Y diagram AI+AII.板内玄武岩；AII+C.板内拉斑玄武岩；B.亏损型洋中脊；C+D.火山弧玄武岩；

Zr，Y，Nh，Th，Hf，Ta和Yb为不活动元素，在岩浆演化过程中具有一定的连续性，基本上不受后期改造的影响，因此，本文采用上述几种元素判断基性岩脉形成的大地构造背景是有效的。3个样品的Zr/Y比值均大于3，表明其形成于大陆弧环境，而非大洋岛弧范围。岩石稀土元素特征说明辉长岩来源于壳幔接合部位或富集型地幔源区；在Th－Ta－Hf图解中，2个样品（Idy5088和IPm20dy2-1）均落在大陆边缘弧（CAB）的区域内，有1个样品落在大陆边缘弧的区域内；在Nb－Zr－Y图解（图12）［14］中，2个样品（Idy5088和IPm20dy2-1）仍然落在板内环境内，有1个样品位于大陆边缘弧区域，微量元素虽具有大陆弧的地球化学特征，说明此样品的产出环境已经远离板内伸展环境，但根据该区晚古生代地质演化的研究成果，研究区已经是板内伸展的环境，因此Idy5088和IPm20dy2-1等2个样品代表了岩脉形成的实际环境。

该基性岩为细粒结构，且以岩墙形式产出，为快速侵位，地壳对其影响应该较小。结合泥盆纪由造山晚期向伸展转换的构造背景，该基性岩应该在侵位之前已经受到了下地壳的混染，而后在伸展环境下快速上升侵位。即在早中泥盆世，祁漫塔格地区可能经历过幔源岩浆底侵事件。为富集地幔熔融产生幔源岩浆的底侵作用所引起。

综上所述，研究区早泥盆世辉长岩应是祁漫塔格加里东造山带造山后伸展环境下的产物。

致谢：野外工作得到了项目组叶占福和李五福工程师等的大力支持和帮助；写作和修改过程中得到了拜永山高级工程师的帮助，笔者谨致谢忱。

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