德令哈杂岩地质地球化学特征及构造环境探讨

姚锋　张鹏晖　樊吉利　王龙杰　王莉丽　张红

摘要：德令哈杂岩与达肯大坂岩群共同构成柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微陆块的变质基底，主要由肉红色块状、眼球状花岗片麻岩组成，属于钙碱性-酸性过渡的岩浆岩系列，获得锆石U-Pb法同位素年龄为2318±15Ma，时代归属古元古代，岩石地球化学特征显示其为岛弧型花岗岩。

关键词：德令哈杂岩；同位素年龄；地球化学；构造环境

中图分类号：P588 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0079-04

德令哈杂岩最早由陆松年先生提出，其与达肯大坂岩群共同构成柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微陆块的变质基底，主要由肉红色块状、眼球状花岗片麻岩组成，斜长角闪岩以规模形态不等的包体赋存其中。本次在德令哈一带开展的1∶50000区域地质矿产调查过程中，详细地填绘出德令哈杂岩并对其地质、地球化学和同位素年龄进行了较为深入的研究，对于确定该区前寒武纪地层系统和构造格架有重要的意义。

1 地质特征

在本调查区，德令哈杂岩（图1）分布于乌吞那仁幅及红山煤矿幅南部，根据岩性组合的不同将其划分为两个岩体：花岗闪长片麻岩和黑云母花岗片麻岩。由于遭受了多期变质变形作用，二者接触界限多数为过渡接触，原生接触关系已经完全破坏。但是从空间分布特征及局部可见黑云母花岗片麻岩包含花岗闪长岩变质侵入体的残块推测，黑云母花岗片麻岩为后期侵入到花岗闪长片麻岩中。而且二者岩性相似，多处均为过渡关系，推测二者为涌动接触关系。

图1 德令哈杂岩分布图

主要岩性特征如下：

碎粒重结晶绿帘石化黑云母花岗闪长岩（花岗闪长片麻岩）：花岗变晶结构，片麻状构造。其主要成分为碎粒重结晶之后的石英、斜长石、黑云母、钾长石。其中石英含量约21%，全部碎粒化，部分包于斜长石内部；黑云母含量约12%，碎粒化，多被绿泥石交代；斜长石含量约61%，均被绢云母交代；钾长石含量较少，约6%，碎粒化。所有矿物首先经历了以绿帘石化为主的蚀变作用，然后再经历碎粒化为主的动力变质作用，后一次的碎粒化对岩石影响较大，岩石矿物基本均为原地碎粒化集合体，但是基本未改变各种矿物在岩石中的位置及空间分布。

碎粒重结晶二云母花岗岩：花岗变晶结构，块状构造-片麻状构造，矿物多以碎粒化集合体形出现，原地破碎，未改变原结晶特征。其主要矿物为石英、斜长石、白云母、钾长石、黑云母。其中石英含量约24%，全部碎粒化重结晶；斜长石含量约27%，全部重结晶，其中充填部分钾长石；钾长石基本未破碎，可见包裹的碎粒斜长石，可认定为钾长石在碎粒岩化之后结晶；黑云母、白云母含量约5%，多以集合体形式分布于斜长石及钾长石之间，白云母基本由黑云母退变而成，黑云母多绿泥石化。

碎粒重结晶二长花岗岩：花岗变晶结构，块状-片麻状构造。矿物成分基本是碎粒重结晶。主要由钾长石、石英、斜长石、白云母组成。斜长石含量约24%强烈破碎，形成碎粒化并且重结晶；钾长石含量约38%，其破碎后又活化，并对斜长石胶结并溶蚀，石英含量约31%全部被挤压，形成条带状消光及条带状分布，黑云母全部被白云母交代，定向排列。

2 岩石地球化学特征

2.1 主要氧化物特征

由表1可以看出，德令哈杂岩采集的10个样品，1～3号样品SiO2含量较少，在55%～65%之间，属于中性岩，其余7件样品均大于65%，属于酸性岩，整体来说，德令哈杂岩属于中酸性侵入体。

2.2 岩石系列

由表2可以看出，除3号样品外，其余样品里特曼指数σ<3.3，属于钙碱性系列，下方的硅-碱图也证实了这一点，1～5号样品固结指数较高，在7～15之间，相当于日本火山岩中的英安岩-安山岩，属于中酸性系列，6～10的固结指数均小于2，相当日本火山岩中的英安岩，属于酸性系列。该套样品其长英指数和镁铁指数都比较大，说明岩浆分离结晶作用强烈。

表1 岩石化学分析数据表

表2 德令哈杂岩特征参数表

2.3 岩石类型

从QAP图（图2及图3）中可看出，德令哈杂岩较为明显地分为两套岩性，其中1～5号样品主要岩性为花岗闪长岩，6～10号样品主要岩性为二长花岗岩。另外从参数特征表可以看出，该套样品1～5号样品和6～10号样品数据有明显的差异，验证了我们这次工作对德令哈杂岩的

解体。

图2 德令哈杂岩QAP图 图3 德令哈杂岩R1-R2图

在Na2O-K2O判别图（图4）上，德令哈杂岩有三个样品落入到了判别图范围之外，在范围内部的各点也比较分散，但是大致可以看出德令哈杂岩基本以I型和S型为主，投点较为分散可能是该变质侵入体时代较为久远，曾经遭受多期次的区域变质和动力变质作用，局部遭受混合岩化作用，使得该岩体显示不同的成因特征。

在A/MF-C/MF判别图（图5）中，1～5号样品大部分落入了C区域，为基性火山岩部分熔融，6～10落入到了B区域，为变质砂岩部分熔融。该图进一步证实了此次工作中解体出的德令哈杂岩至少含有两种不同成因的变质侵入体。再结合Na2O-K2O判别图，最终确认1～5号样品所代表的花岗岩类型为I型，6～10号样品所代表的花岗岩类型为S型或者A型。鉴于A型花岗岩分类并非以成因类型为组，暂定6～10号花岗岩为S型花岗岩，其为沉积岩部分熔融

而来。

图4 德令哈杂岩 图5 德令哈杂岩

Na2O-K2O图 A/MF-C/MF图

3 微量元素地球化学特征

由图6可看出，德令哈杂岩的亲石元素Sc、Hf、Th含量普遍比较高，Th元素为放射性元素，普遍高于维氏值，说明岩浆形成时候温度较高，1～5号样亲铁元素Sr含量较高，6～10号元素含量较低，但整体低于维氏值，说明德令哈杂岩受到了地壳下部硅镁层和上部硅铝层的热交换作用，导致地幔富集的一些亲铁元素在这个热交换过程中，一部分流失到了地壳中。亦有可能为混合岩化造成的地幔物质的流失。Rb、Ba等低场强元素普遍高于维氏值，说明德令哈杂岩形成过程中可能有流体的加入。

图6 德令哈杂岩微量元素蜘蛛网图解

在微量元素蜘蛛网图上，可看到其曲线基本为平缓式，略微右倾，其显现出较大的Ba异常，Rb、Th、hf和Sm富集程度较高，Ce在曲线中呈微弱的正异常。

4 稀土元素地球化学特征

由图7可以看出，德令哈杂岩的稀土总量在51～262之间，不同样品差别较大，其中1～3号样品属于稀土富集型，4～10号样品属于稀土亏损型。总体来说，德令哈杂岩稀土是亏损型，∑LREE/∑HREE在8.28～15.84之间说明轻稀土比重稀土要富集得多。

（La/Sm）N值：即轻稀土元素分馏度。其值越大表明轻稀土元素之间分馏程度越好，轻稀土元素越富集。在德令哈杂岩中其值介于3.25～7.35之间，指示该序列轻稀土元素之间分馏程度较高，轻稀土元素很富集。

（Gd/Yb）N值：即重稀土元素分馏度。其值越小表明重稀土元素之间分馏程度越好，重稀土元素越富集。在德令哈杂岩中其值介于2.15～4.59之间，指示该序列重稀土元素之间分馏程度差，重稀土元素亏损。

稀土配分曲线（图7）总体为略向右倾的平缓曲线，也表明德令哈杂岩中轻稀土略为富集，同时也说明其形成深度较大，局部熔融程度高。

图7 德令哈杂岩稀土元素曲线图解

岩浆分异度δEu值：岩浆分异程度愈高则δEu值愈小，铕亏损愈强烈。德令哈杂岩中的δEu值变化较大，从0.65到1.54不等，当总体趋势都接近1而小于1，说明库勒萨依序列整体为铕轻度亏损型，岩浆分异程度较高。Eu在稀土配分曲线中呈微弱的负异常，也可以说明铕在该序列中轻度亏损。

5 德令哈杂岩时代讨论

图8 德令哈杂岩TW3样品锆石CL图像

锆石样品（TW3）共分析测试了20个点。其中TW3-16明显偏离谐和线。点TW3-6的206Pb/238U谐和年龄为2138.8±26Ma，点TW3-14的206Pb/238U谐和年龄为2141±24.7±12.5Ma。其余17个点在锆石U-Pb谐和图中构成非常集中的主锆石群，其207Pb/235U的加权平均年龄为2318±15Ma（MSWD=1.2，95%置信度），主锆石群在U-Pb一致曲线图中集中分布于谐和线上，说明这些锆石在构造演化中没有发生Pb明显的丢失，这里我们就将17个没发生铅同位素丢失的测试点的207Pb/235U表面年龄加权平均值2318±15Ma（MSWD=1.2，95%置信度）作为样品的结晶年龄。

图9 德令哈杂岩 图10 德令哈杂岩

TW3样品年龄图（一） TW3样品年龄图（二）

由上可知，德令哈杂岩同位素年龄确定为2318±15Ma，时代归属古元古代。

6 德令哈杂岩地质意义及构造环境探讨

本次确定的德令哈杂岩年龄与以往工作同位素的年龄数据基本保持一致，此年龄小于王勤燕、陈能松等人测定的达肯大坂岩群中碎屑物锆石年龄（2467+28/-26）和（2474+66/-52）Ma，说明德令哈杂岩普遍较达肯大坂岩群形成时代要晚，且在工作中多处发现了达肯大坂岩群中的大理岩呈残块赋存于德令哈杂言的钾长花岗片麻岩中，说明德令哈杂岩侵入到达肯大坂岩群是可信的。

由于德令哈杂岩遭受了多期次热变质、动力变质及混合岩化作用，其岩石的元素也有较多次数的变化，部分已经无法反映其原始的元素组合特征，因此，在氧化物和微量元素为基础的构造环境判别图的准确性亦值得进一步商榷。这里就这次工作所采集的10个样品进行一些构造环境判别的图件制作，受限于工作量及工作手段以及项目工作组对德令哈杂岩的认识所限，对德令哈杂岩构造环境仅做一些探讨。

图11 德令哈杂岩 图12 德令哈杂岩

R1-R2构造环境图 Yb-Ta判别图解

图13 德令哈杂岩 图13 德令哈杂岩

Y-Nb判别图解 Y+Nb-Rb判别图解

由图11至图14可知，德令哈杂岩在R1-R2图解中，大部分落入了造山期后A型花岗岩、晚造山区花岗岩和同碰撞花岗岩的交汇区域，说明了该样品主量元素受到后期影响变化较大，导致R1-R2投影有较大的偏移，判断效果欠佳，后面的微量元素图解则相对规律性较好，基本都落入了火山弧花岗岩中，由此可以推测，德令哈花岗岩应该属于火山弧花岗岩，由于古元古代原始大陆刚刚形成，很多地方仅出现陆核，大陆弧花岗岩出现的可能性较小，因此推测德令哈杂岩为岛弧型花岗岩。

7 结论及探讨

（1）德令哈杂岩与达肯大坂岩群共同构成柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微陆块的变质基底，主要由肉红色块状、眼球状花岗片麻岩组成，属于钙碱性-酸性过渡的岩浆岩系列。

（2）采用锆石U-Pb法同位素测年，获得锆石U-Pb法同位素年龄为2318±15Ma，时代归属古元古代。

（3）德令哈杂岩普遍较达肯大坂岩群形成时代要晚，两者为侵入接触关系。

（4）岩石地球化学特征显示其为岛弧型花岗岩。

参考文献

[1] 松年，等.中国前寒武纪重大地质问题研究——中国西部前寒武纪重大地质事件群及其全球构造意义

[M].北京：地质出版社，2006.

[2]（英）HughR，Rollison，杨学明，等.岩石地球化学[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2000.

作者简介：姚锋，男，陕西西安人，西安地质矿产勘查开发院副总工，地质高级工程师，研究方向：区域地质调查、金属矿产勘查。