青海南部曲麻莱县达考岩体地球化学特征及其构造环境

白云山，段其发，牛志军，涂 兵，李 莉

（武汉地质矿产研究所，武汉 430205）

青海南部曲麻莱县达考岩体地球化学特征及其构造环境

白云山，段其发，牛志军，涂 兵，李 莉

（武汉地质矿产研究所，武汉 430205）

达考序列岩体由查肖叉得英云闪长岩、杂乃玛下黑云母二长花岗岩、抗涌正长花岗岩组成。单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值为169±4Ma，形成于中侏罗世，岩石化学成分表现为岩浆向富硅、富碱、富铝方向演化。稀土元素特征表现为轻稀土元素富集，重稀土元素平坦型。微量元素特征表现为富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th，而Sr、Nb、Ta略显亏损，εNd(t)变化在-7.6～-8.1之间，(87Sr/86Sr)i值较高，变化于0.70969～0.71104之间。地球化学特征表明达考序列岩体形成构造背景为火山弧花岗岩，为壳幔混合产物。

达考岩体；地球化学；构造环境；羌塘东部

达考序列岩体位于青藏高原羌塘地块东部青海省曲麻莱县达考一带,该区长期以来被视为人类生存的禁区，因此对该区侵入岩的研究极少，特别是达考岩体的研究，仅有青海省地矿局区调队1990年在进行1∶20万区域地质调查中对其作过一般调查。在新一轮国土资源大调查青藏高原1∶25万区域地质调查工作中，笔者对羌塘东部达考岩体的地质特征、岩石学特征、岩石化学特征进行了较为详细的研究，并就其构造属性进行讨论。

1 地质及岩石学特征

达考序列岩体出露于通天河蛇绿混杂岩带以北地区，向南延出测区，大地构造位置属巴颜喀拉周缘前陆盆地。该岩体由3个岩侵入体组成，分别为查肖叉得英云闪长岩体、杂乃玛下黑云母二长花岗岩体、抗涌正长花岗岩体（图1）。各岩体间为脉动侵入关系，杂乃玛下黑云母二长花岗岩体脉动侵入查肖叉得英云闪长岩体，抗涌正长花岗岩体脉动侵入于杂乃玛下黑云母二长花岗岩体。

达考序列岩体侵入于晚三叠世巴颜喀拉山群板岩组中，岩体侵入界线清楚，呈不规则状、弯曲状，接触面外倾，倾角中等，围岩硅化、角岩化强烈，形成宽800～1000m的角闪黑云母角岩、黑云母角岩和长英质角岩。内有几厘米到几米，最宽达10m、长近100m的花岗质岩脉穿插于角岩中。内接触带见有围岩包体，均受热形成角岩，呈椭圆状，一般为20～30 cm左右，边部常见烘烤边，长轴平行于岩体边界。在查肖叉得英云闪长岩中及杂乃玛下黑云母二长花岗岩中见有暗色闪长质包体，包体大小为2×5～3×8 cm，与围岩界线清楚，呈扁豆状、圆状、不规则状，含量0.5%～1%。

本次工作在达考序列黑云母二长花岗岩侵入体中获取了169 Ma的单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值（表1），结合其侵入最新地层为三叠世巴颜喀拉山群板岩组，将达考序列时代厘定为中侏罗世较为合适，应属燕山早期的产物。

查肖叉得英云闪长岩体呈不规则状，被断层分割破坏，出露总面积10.4 km2，岩株状产出。岩性为灰白色细粒英云闪长岩，细粒花岗结构，块状构造。由中更长石（45%～49%）、石英（23%～26%）、钾长石（1%～2%）、角闪石（7%～9%）、黑云母（11%～13%）及少量副矿物锆石、磷灰石组成。斜长石板状，部分具环带结构，环带中心轻微绢云母化。

杂乃玛下黑云母二长花岗岩体由2个侵入体组成，总体呈不规则圆状，出露总面积约为100 km2，岩株状产出。岩性为灰白色中细粒黑云母二长花岗岩，细粒 -中细粒花岗结构、半自形粒状结构、二长结构，块状构造。由斜长石（31%～42%）、石英（18% ～28%）、钾长石（28% ～38%）、黑云母（5%～12%）、角闪石（0～2%）、辉石（0～1%）及微量副矿物锆石、磷灰石、榍石、褐帘石组成。斜长石呈半自形柱状，发育环带，具绢云母化、粘土化，An=26～31；钾长石呈它形板柱状，具条纹构造，属条纹长石，微斜长石。

表1 锆石U-Pb同位素分析结果Table 1 The U-Pb isotopic analysis results for Zircons from Dakao intrusion

图1 达考一带地质略图Fig.1 Simplified geologicalmap of the Dakao area

抗涌正长花岗岩体向南延出测区，呈椭圆状，图幅内出露面积3.5 km2，岩株状产出。岩性为灰白色细粒正长花岗岩，细粒花岗结构，块状构造。由更长石（15% ～18%）、钾长石（50% ～52%）、石英（25%～28%）及少量黑云母、副矿物锆石、磷灰石等组成。斜长石呈板状自形晶，双晶较发育，具绢云母化、粘土化；钾长石属条纹长石，它形晶，具条纹构造，格子双晶，具粘土化，更长石与条纹长石接触处出现蠕英结构。

2主量元素特征

达考岩体岩石化学分析结果见表2，从表中可看出，SiO2含量为61.06%～82.60%，变化范围大，反映了岩石从中性到酸性的演化。查肖叉得英云闪长岩体 SiO2含量为 61.06% ～69.12%，平均64.58%；ALK=4.70%～7.20%，平均5.76%；K2O含量为1.84% ～4.35%，平均 3.08%，Na2O含量为2.52%～2.88%，平均2.69%，多数样品K2O＞Na2O；里特曼指数σ=1.10～1.97，平均1.53；A/CNK=0.89～1.21，平均0.99，为准铝质 -弱过铝质，分异指数DI为51.41～76.42，平均61.91。杂乃玛下黑云母二长花岗岩体SiO2含量为64.54%～73.30%，平均67.35%；ALK=5.71%～8.15%，平均6.75%；K2O含量为2.80% ～5.35%，平均3.73%，Na2O含量为2.47%～3.79%，平均3.02%，绝大多数样品K2O＞Na2O；里特曼指数 σ=1.39～2.46，平均 1.87，A/ CNK=0.89～1.39，平均1.03，属准铝质 -弱过铝质；分异指数DI为61.77～86.29，平均72.54。抗涌正长花岗岩体SiO2含量为73.86%～82.60%，平均76.54%；ALK=4.69%～8.70%，平均7.39%；K2O含量为3.12% ～6.06%，平均4.95%；Na2O含量为1.57%～3.26%，平均2.45%，K2O＞Na2O；里特曼指数σ=0.56～2.39；A/CNK=1.00～1.11，弱过铝质，分异指数DI为87.34～90.51，平均89.20。

从以上各岩体特征可看出，从英云闪长岩→黑云母二长花岗岩→正长花岗岩，SiO2总体逐渐升高，碱含量也逐渐升高，分异指数逐渐升高，A/CNK逐渐升高，反映岩浆向富硅、富碱、富铝方向演化。表明各岩体具有同源演化的特点。

在SiO2-(Na2O+K2O)图解上（图2），样品几乎全部落入闪长岩、花岗闪长岩及花岗岩区内，所有样品全为亚碱性系列。在SiO2-K2O图解中（图3），各岩体样品大多数落入高钾钙碱性系列区，仅少量英云闪长岩样品落入钙碱性系列区内。总体上达考序列岩体属高钾钙碱性系列。

图2 达考岩体TAS图解Fig.2 TAS figure of Dakao intrusion

图3 达考岩体SiO2-K2O图解Fig.3 K2O-SiO2 diagram of Dakao intrusion

3 稀土元素及微量元素特征

3.1 稀土元素特征

达考岩体稀土元素分析结果见表3，从表中可看出，均为轻稀土富集型。查肖叉得英云闪长岩体ΣREE为79.14×10-6～159.02×10-6，平均135.12× 10-6；(La/Yb)n=9.54～15.85，平均11.37；δEu=0.53～0.63，平均0.61，为Eu中等异常。杂乃玛下黑云母二长花岗岩体ΣREE为82.17×10-6～155.20×10-6，平均 129.31×10-6；(La/Yb)n=7.11～16.50， 平均12.41；其余样品δEu=0.58～0.79，平均0.65，为Eu中等负异常。抗涌正长花岗岩体ΣREE为119.32× 10-6～120.18×10-6，平均119.75×10-6；(La/Yb)n=7.50～9.58，平均8.54；δEu=0.55～0.57，平均0.56，为Eu较强负异常，主要由上地壳经不同程度的部分熔融而开成[1]。在稀土元素配分曲线图（图4）中，达考序列中各岩体均为轻稀土元素富集，重稀土元素平坦型。

3.2 微量元素特征

达考序列微量元素分析结果见表3，微量元素MORB标准化蛛网图见图5。从表和图上可看出，该序列富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th，相对于其它相邻元素而言，Sr、Nb、Ta略显亏损，Ti、P较强亏损，P、Ti亏损表明岩石受到了磷灰石、钛铁矿的分离结晶作用影响。Rb/Sr=0.37～1.80，平均0.75，显示了以壳源为主的特征 （壳源Rb/Sr＞0.5）。Nb/ Ta=4.65～36，平均14.17，低于原始地幔值（17.5），但高于大陆地壳平均值（11）[2]，La/Nb=1.32～3.45，平均为2.59，高于原始地幔值（0.94），接近于地壳平均值（2.2），说明其物质来源为壳幔混合物质，且地壳物质贡献较多。

表2 达考岩体主量元素含量（%）Table 2 Major elements content of Dakao intrusion ωB/10-2

图4 达考岩体稀土元素球粒陨石标准化曲线Fig.4 Chondrite-nornalized REE patterns of Dakao intrusion

图5 达考岩体微量元素MORB标准化配分型式Fig.5 MORB-normalized trace element patterns of Dakao intrusion

表3 达考岩体稀土元素含量表Table 3 Rare earth elements content of Dakao intrusion ωB/10-6

表4 达考岩体微量元素含量表Table 4 Trace elements content of Dakao intrusion ωB/10-6

4 Sr、Nd、Pb同位素特征

Sr、Nd同位素分析结果列于表5，达考岩体εNd(t)变化在-7.6～-8.1之间，εSr(t)变化在76.5～95.7之间，在εNd(t)-εSr(t)图解中（图6），样品落入Ⅳ象限的中部靠右，表明源区具有明显的壳源性质或为壳幔混合源区特征。

铅同位素分析结果见表6，在Pb同位素△β－△γ图解中（图略），样品落入3a区，铅的来源于上地壳与地幔混合的俯冲带岩浆作用，说明源区为壳幔混合作用。

5 构造环境

花岗岩的形成受其所处的大地构造环境、构造活动的过程以及物源条件制约的观点已被广泛接受。不同构造环境、条件下形成的花岗岩其岩石化学特征存在差别。因而可以从岩石学的角度应用花岗岩的岩石化学、地球化学特征判别其形成环境。Picher（1983）[3]把I型和S型花岗岩的概念与构造环境结合起来，认为S型花岗岩是大陆碰撞的产物，I型是造山后隆起的产物。达考序列由英云闪长岩 -黑云母二长花岗岩 -正长花岗岩体组成。SiO2含量为61.06%～82.60%，变化范围大，反映了岩石从中性到酸性的演化。从英云闪长岩 -黑云母二长花岗岩 -正长花岗岩，SiO2总体逐渐升高，碱含量也逐渐升高，分异指数逐渐升高，A/CNK逐渐升高，反映岩浆向富硅、富碱、富铝方向演化。表明各岩体具有同源演化的特点。稀土元素特征表现为各侵入体均为轻稀土元素富集，重稀土元素平坦型。微量元素特征表现为富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th，而Sr、Nb、Ta略显亏损，Ti、P较强亏损，Rb/Sr=0.37～1.80，平均0.75，显示了以壳源为主的特征，Nb/Ta=4.65～36，平均14.17，低于原始地幔值（17.5），但高于大陆地壳平均值（11），La/Nb=1.32～3.45，平均为 2.59，高于原始地幔值（0.94），接近于地壳平均值（2.2），说明其物质来源为壳幔混合物质，且地壳物质贡献较多。εNd(t)变化在-7.6～-8.1之间，（87Sr/86Sr）i值较高， 变化于 0.70969～0.71104之间。说明岩浆来源主要是壳源的，但受到幔源物质的混染。

表5 达考岩体Nd、Sr同位素组成Table 5 Nd-Sr isotopic com position of Dakao intrusion

图6 达考花岗岩体εNd(t)-εSr(t)图解Fig.6 εNd(t)-εSr(t)diagram for Dakao granite

铅同位素分析结果表明铅的来源于上地壳与地幔混合的俯冲带岩浆作用，说明源区为壳幔混合作用。在Rb－Y+Nb图解及Rb－Yb+Ta图解（图略），岩体样品均落入火山弧花岗岩区，表现出了弧花岗岩的特点，说明源区受到了俯冲组分影响。在R1－R2图解上（图6），英云闪长岩主要投影在2区，显示I型花岗岩特征，黑云母二长花岗岩则投影2区、3区及6区，显示了I-S过渡型的特征，而正长花岗岩则主要投影在6区及7区，表现为同碰撞型（S型）花岗岩特征。显示了从早期石英闪长岩到晚期正长花岗岩的演化趋势。

根据Peive（1975）的研究[4]，认为花岗岩的形成及其岩石化学特征与它们的形成环境的地壳演化的不同阶段存在着有机联系，可以概括为洋壳俯冲-过渡壳-陆壳3个演化阶段，达考岩体的岩浆来源，按照洋壳俯冲和一般模式，可以认为在俯冲过程中，洋壳夹带了一定量的陆源物质，并在地幔区形成混合岩浆，岩浆在上升侵位的途中又混合了陆壳的成分，这种再次混合的岩浆上升到地壳浅处，经过岩浆分异等地质作用，便形成了英云闪长岩→黑云母二长花岗岩→正长花岗岩的岩浆序列。通过对达考岩体的研究，确认该岩体为火山弧花岗岩，时代为中侏罗世，为壳幔混合产物。研究表明，侏罗纪－白垩纪，班公湖-怒江洋盆向北府冲消减，闲合，在班公湖－怒江缝合带以北形成了大量的带有弧性质的岩浆岩[5]。巴颜喀拉周缘前陆盆地中的弧花岗岩的形成可能与班公湖 -怒江洋盆向北府冲消减有关。

图7 花岗岩R1-R2图解[6]Fig.7 R1-R2 diagram

6 结论

（1）达考岩体岩石特征表现为从英云闪长岩→黑云母二长花岗岩→正长花岗岩演化，岩石化学成分表现为岩浆向富硅、富碱、富铝方向演化。稀土元素特征表现为轻稀土元素富集，重稀土元素平坦型。微量元素特征表现为富集大离子亲石元素Rb、K、Ba、Th，而 Sr、Nb、Ta略显亏损，εNd(t)变化在-7.6～-8.1之间，（87Sr/86Sr）i值较高， 变化于0.70969～0.71104之间。

表6 达考岩体Pb同位素分析结果表Table 6 Pb isotopic com position of Dakao granite

（2）达考岩体为火山弧花岗岩，时代为中侏罗世，为壳幔混合产物,巴颜喀拉周缘前陆盆地中的弧花岗岩的形成可能与班公湖 -怒江洋盆向北府冲消减有关。

[1]王中刚,于学元，赵振华，等.稀土元素地球化学[M].北京：科学出版社，1989，15-60。

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Dakao Intrusion of Qumalai County,Southern Qihai Province:Its Geochem ical Characteristics and Tectonic Implication

BAIYun-Shan,DUANQi-Fa,NIU Zhi-Jun,TU Bing,LILi
(Wuhan Institute of Geology and Mineral Resources,Wuhan 430205,China)

The Dakao sequence of intrusion rocks is composing of Chaxiaochade tonalite,Zanaima biotite adamellite and Kangyong syenogranite.The Single zircon U-Pb ages of Dakao intrusion is 169±4 Ma,indicated formedin the Jurassic.Themagma is evolved to be rich in silicon,alkaliand aluminum.Rare earth elements are characterized by LREE enrichment,heavy REE flat.Trace elements characterized for enrichment in large ion lithophile elements of Rb,K,Ba and Th,but of Sr,Nb and Ta slightly loss;with εNd (t)changes in the range of-7.6～-8.1,and with (87Sr/86Sr)ivaluesof 0.70969～0.71104.Geochemical characteristics of Dakao sequence intrusion indicatedit formedin volcanic arc setting,and productof crustmantlemixing.

Dakao intrusion;geochem icalcharacteristics;tectonic environment;eastern Qiangtang block

P581

A

1007-3701(2012)01-012-08

2011-07-19；

2011-11-24

白云山（1964—），男，教授级高级工程师，主要从事区域地质调查工作及岩浆岩研究，E-mail：ycbyunshan@cgs.gov.cn