西秦岭岗察岩体地球化学特征及意义

陶志华, 袁蕙霞, 刘庆云, 王青海

(青海省有色地质矿产勘查局, 青海西宁 810007)

西秦岭岗察岩体地球化学特征及意义

陶志华, 袁蕙霞, 刘庆云, 王青海

(青海省有色地质矿产勘查局, 青海西宁 810007)

岗察岩体位于西秦岭造山带西端，该岩体形成于三叠纪中晚期，具有从中基性-酸性演化趋势。ω(SiO2)为55.15%～74.84%，Al2O3为13.12%～17.98%，K2O为1.23%～5.24%，K2O/Na2O为0.43～1.49，A/CNK为0.86～1.06，样品σ值为1.37～2.40，岩体属准铝质-弱过铝质钙碱性系列。微量元素球粒陨石标准化蜘蛛图解呈明显的右倾谱型，总体表现为Y、Yb、Zr、P、Nb、Ti(HFS)相对亏损，Rb、Th、K(LIL)富集的特征，指示岩体具有活动大陆边缘环境的特征。稀土元素(La/Yb)N为3.51～18.89，在稀土元素分配曲线上轻稀土元素富集且分异明显，重稀土元素相对亏损，Eu元素“谷”形明显，δEu为0.31～0.83，表明岩浆演化过程中有长石的结晶分异。微量与稀土元素蛛网图解形态及其组成特征还表明了岗察岩体岩浆源物质主要是由上地壳重熔演化而成。Rb-(Y+Nb)判别图解、R1-R2因子判别图解说明岩体处于西秦岭大陆活动边缘，经历了中三叠世中期西秦岭扬子地块与祁连地块之间板块碰撞造山运动。

西秦岭 岗察岩体 活动大陆边缘 碰撞造山

Tao Zhi-hua, Yuan Hui-xia, Liu Qing-yun, Wang Qing-hai. Geochemical characteristics and significance of the Gangcha complex in the West Qinling [J].Geology and Exploration,2014,50(3):0543-0549.

岗察岩体分布于青海省同仁县北部交来隆哇-拉则纳合当一带，呈长17.5km、宽1～4km的长条状。20世纪70年代1∶20万区域地质调查时，对该岩体进行过较系统的基础地质工作，在岩体周边部发现了大量矿产地，如谢坑、江里沟、双朋西、斜长支沟、郎木加、红旗卡、德合隆洼、铁吾等铜钼、铜金矿床。本人参加了在该区开展的1∶5万地质矿产远景调查,对该岩体进行了初步探讨。

1 区域地质背景及岩体岩石学特征

西秦岭地处秦祁昆和松潘-甘孜造山带交汇部位，是秦岭造山带的重要组成部分。西秦岭造山带经历了复杂的演化过程(张国伟等, 1997, 2001; 张本仁等, 2002; 冯益民等, 1997, 2002, 2003; 张宏飞等, 2005)。有研究表明西秦岭造山带基底属扬子地块(张宏飞等, 2005)。岗察岩体处于西秦岭造山带西端，北邻祁连造山带与西秦岭造山带结合部。

岩体侵入于石炭系-二叠系甘家组和格曲组地层中，呈北西西向展布，与区域构造线一致，受岩体影响，围岩大理岩化、角岩化强烈，矽卡岩型及热液型矿化发育(图1)。

郭现轻等(2011)获得岩体辉长闪长岩和角闪安山岩锆石U-Pb同位素年龄分别为243.8±1.0Ma和242.1±1.2Ma，属三叠纪中期，本次工作在该岩体中获得锆石U-Pb同位素年龄232.6±7.4Ma，属晚三叠纪早期。据此认为，岗察岩体侵位时代划归于三叠纪中晚期，属于印支后期-燕山早期的岩浆旋回，侵位于晚二叠系-早三叠系隆务河组之下，深度大于3km，属中深成相，岩石Fe2O3/(Fe2O3+FeO)比值在10.37%～20.05%。

岗察岩体岩石类型复杂，从东到西由中基性向中酸性演化趋势，东部为闪长岩，中部为斜长花岗岩，西部为二长花岗岩及斑状花岗岩类。岩石类型有中细粒石英辉长闪长岩、中细粒角闪黑云英云闪长岩、中细粒角闪黑云花岗闪长岩、中细粒角闪黑云二长花岗岩、 斑状二长花岗岩和细粒斑状花岗闪长岩。具体岩石学特征如下：

图1 区域地质及岗察岩体地质简图(据本次地质工作; 区域地质据冯益民等, 2005; 郭现轻等, 2011)Fig.1 Simplified geological maps showing regional geology and the Gangcha complex 1-三叠系隆务河群;2-上二叠统格曲组;3-上石炭-中二叠统甘家组;4-花岗闪长岩;5-二长花岗岩;6-二长花岗斑岩; 7-斜长花岗岩;8-闪长岩1-Triassic Longwuhe Gr;2-upper Permian Gequ Fm;3-upper Carboniferous-middle Permian Ganjia Fm;4-granodiorite;5-monzo nitic granite; 6-monzonitic granite porphyry;7-plagiogranite;8-diorite

中细粒石英辉长闪长岩：岩石为灰色，中细粒半自形柱状结构，块状构造，主要矿物斜长石68%～69%，斜方辉石16%～17%，次要矿物石英8%～9%，黑云母5%～6%，微量矿物锆石<1%，磁铁矿<1%。斜长石呈半自形-自形柱状，钠长石双晶和卡钠复合双晶均较发育清晰；斜方辉石自形柱状，为紫苏辉石；石英呈它形粒状；黑云母呈自形片状。

中细粒角闪黑云英云闪长岩：岩石为灰色，中细粒半自形柱粒状结构，块状构造，矿物成分：斜长石58%～59%、石英23%～24%、角闪石8%～9%、黑云母6%～7%、钾长石1%～2%，微量矿物锆石<1%、磷灰石<1%。斜长石呈半自形柱状，混浊，仅隐约显示钠长石双晶和个别卡钠复合双晶；石英它形填隙粒状；角闪石半自形-自形柱状；黑云母自形片状。

中细粒角闪黑云花岗闪长岩：岩石为浅灰色，中细粒半自形柱粒状结构，块状构造，矿物成份：斜长石50%～51%，石英24%～25%，钾长石12%～13%，黑云母5%～6%，角闪石4%～5%，微量矿物磁铁矿<1%，磷灰石<1%，锆石<1%。石英和钾长石呈它形填隙粒状；黑云母自形片状；角闪石自形柱状。

中细粒黑云二长花岗岩：岩石为灰色块状，中细粒半自形柱粒状结构，块状构造，矿物成分：斜长石37%～38%，钾长石30%～34%，石英24%～25%，黑云母6%～7%，微量矿物榍石<1%，锆石<1%，磷灰石<1%，磁铁矿<1%。斜长石半自形柱状，钾长石它形粒状，石英它形填隙粒状。

细粒斑状二长花岗岩：岩石为灰色，斑晶似斑状结构，基质细粒半自形柱粒状结构，块状构造，似斑晶成分：钾长石13%～14%，石英2%～3%，基质成分：斜长石41%～42%，石英23%～24%，钾长石13%～14%，黑云母3%～4%，微量矿物褐帘石<1%，榍石<1%，锆石<1%，磷灰石<1%，似斑晶成分为钾长石和石英，钾长石呈半自形板柱状，系微斜条纹长石，石英半自形粒状；基质中的矿物为斜长石，石英，钾长石和黑云母等。

细粒斑状花岗闪长岩：岩石为灰色，似斑状结构，基质细粒它形粒状结构，块状构造，似斑晶成分：钾长石11%～12%，斜长石5%～6%，基质成分：斜长石51%～52%，石英16%～17%，钾长石7%～8%，黑云母2%～3%，微量矿物锆石<1%，磷灰石<1%。钾长石它形-半自形柱状，斜长石自形柱状，石英它形粒状。基质中的斜长石、钾长石和石英均呈半自形-它形粒状。

2 岩石地球化学特征

2.1 样品分析

本文研究测定的样品均为本次地质调查工作中野外采集，岩石经薄片鉴定基本无污染和后期蚀变，样品分布均匀合理，具有一定代表性。样品分析由核工业203研究所分析测试中心测试完成。样品主量元素分别采用X射线荧光光谱法(FUS-XRF)分析，所有氧化物分析误差(RSD)小于3%～5%，稀土和微量元素电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)完成，分析精密度(RSD)小于5%～10%。

2.2 地球化学特征

2.2.1 主量元素特征

样品分析数据中(见表1)，SiO2的质量百分比为55.15%～74.84%，Al2O3为13.12%～17.98%，CaO为0.62%～7.68%，MgO为0.21%～5.10%，K2O为1.23%～5.24%，K2O/Na2O为0.43～1.49，Na2O/ CaO为0.37～ 5.66，MgO/TFeO为0.15～0.76，MgO/MnO为5～47.5，Al2O3/(Na2O+K2O)(%)为1.5～4.24。A/CNK(分子数)为0.86～1.06，说明岗察岩体属准铝质-弱过铝质(图2)。在TAS图解上(图3)，随着SiO2的含量增加，K2O+Na2O含量呈正相关，样品依次分布于辉长闪长岩-闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩区域，其中花岗闪长岩有4件样品。表明岩体有从中基性-酸性演化趋势，主体属酸性岩类。样品σ值为1.37～2.40，岩体岩石属钙碱性系列。

图2 岗察岩体A/NK-A/CNK图解Fig.2 A/NK-A/CNK diagram of the Gangcha complex

图3 TAS分类图解(据Middlemost，1994)Fig.3 TAS classification diagram (after Middlemost,1994)

2.2.2 微量元素特征

由表1可见,岗察岩体微量元素含量变化较大。微量元素球粒陨石标准化蛛网图解(图4)呈明显的右倾谱型，总体表现为Y、Yb、Zr、P、Nb、Ti(HFS)相对亏损，Rb、Th、K(LIL)富集的特征，指示岩体具有活动大陆边缘环境特征。负的Nb异常也是大陆地壳的特征，指示地壳物质参与了岩浆过程，LIL元素富集于大陆地壳之中，也指示地壳岩石对岩浆的作用，同时，岩体样品蛛网图解形态与上地壳微量元素蛛网图解相近(Rollison, 2000; Rudnick, 2003; 高山, 2005)，那么，岗察岩体微量元素特征表明其具有壳源特征。

图4 岗察岩体微量元素蛛网图(球粒陨石标准化数据采用Thompson, 1982)Fig.4 Trace elements spider diagram (Chondrite-normalized data from Thompson, 1982)

2.2.3 稀土元素特征

从表1可以看出，稀土总量64.13×10-6～210.74×10-6，平均139.17×10-6，轻重稀土比值4.92～14.03，平均9.73，(La/Yb)N为3.51～18.89，平均11.35，在稀土元素分配曲线上(图5)显示轻稀土元素曲线向右倾斜，重稀土元素呈平缓型，说明轻稀土元素富集且分异明显，重稀土元素相对亏损，各岩石样品曲线模式相似，反映该岩体各岩性稀土元素为同源岩浆演化的特征。Eu元素“谷”形明显，δEu为0.31～0.83，平均值0.56，表明岩浆演化过程中有长石的结晶分异。REE配分图形态与上地壳REE配分形态极具相似性(Rollison, 2000; Rudnick, 2003; 高山, 2005)。

图5 岗察岩体稀土元素球粒陨石标准化图解(标准化数据采用Boynton, 1984)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (Chondrite-normalized data from Boynton, 1984)

3 讨论与意义

微量与稀土元素标准化图解形态及其组成特征表明了岗察岩体岩浆源物质主要是由上地壳重熔演化而成。同时值得注意的是，主量元素特征显示，岗察岩体属准铝质-弱过铝质钙碱性系列，岩石部分样品属I型花岗岩，另一部分属S型花岗岩，但这与上述观点并不矛盾，只说明岩浆源经历了较为长期、成熟的演化历程。因为I型花岗岩是地壳中火成岩重熔形成，同时张宏飞等(2005)也认为西秦岭I型花岗岩类岩浆中地幔源物质无明显加入。

微量元素富集亏损特征：Y、Yb、Zr、P、Nb、Ti(HFS)的相对亏损，Rb、Th、K(LIL)的相对富集，指示岩体具有活动大陆边缘环境特征。在Rb-(Y+Nb)判别图解上(图6)，样品全部落在VAG和syn-COLG区域，为火山弧花岗岩和同碰撞花岗岩。在R1-R2因子判别图解上(图7)，样品主要落在2和6区，为板块碰撞前和同碰撞环境。在上述两个图解上，7件样品中有4件落在两区域的分界附近，1件落入同碰撞区，2件落入另一区域。主量元素氧化物比值特征显示，岩体岩石属造山期大陆弧花岗岩(CAG)和大陆碰撞花岗岩类(CCG)(Maniaretal., 1989)。说明岩体经历了较长的演化期，从板块碰撞前开始，演化至同碰撞期，岩浆演化主幕的时代应该是在同碰撞开始时。

图6 Rb-(Nb+Y)判别图解(据Pearce et al,1984)Fig. 6 Rb-(Nb+Y) discrimination diagram(after Pearce et al,1984)

图7 R1-R2因子判别图(据Bechelor et al, 1985)Fig.7 Discriminant diagram of R1-R2 factor 1-地幔分异产物;2-板块碰撞前;3-碰撞后隆起;4-造山晚期; 5-非造山;6-同碰撞;7-造山后1-mantle fractionates;2-pre-plate collision;3-post-collision uplift;4-late orogenic;5-anorogenic;6-syn-collision;7-post oro genic

需要考虑的是，西秦岭地区在印支期是否发生了碰撞造山作用。张宏飞等(2005)认为，西秦岭花岗岩类的形成归结于华北板块与华南板块在印支期的大规模聚敛与碰撞作用。冯益民等(2003)则认为在中三叠世，西秦岭发生陆内叠覆造山阶段，没有弧陆碰撞或陆陆碰撞作用发生，中三叠世至三叠世末，是逆冲逆掩造山期，西秦岭的印支期中酸性侵入岩形成机制可能与大陆地壳内部拆离滑脱所造成的地壳内部局部熔融有关。还有观点认为三叠纪花岗岩岩浆来源于新元古代下地壳重熔并与酸性和基性岩浆发生混合而形成的混合岩浆(Qinetal., 2009, 2010; 郭现轻等, 2011)。近年来，更多的研究证据表明，秦岭古洋经历了长期复杂的闭合历程，自东向西呈现出“剪刀式”闭合特征，其主体对接闭合发生在志留纪-泥盆纪，向西则闭合时限持续到晚三叠世(王毅智等, 2001;张本仁等, 2002; 郭安林等, 2007; 张克信等, 2007; Qinetal., 2009,2010;王绘清等, 2009, 2010; Jiangetal. ,2010; 郭现轻等, 2011)。

因此认为，在中三叠世中期，西秦岭扬子地块与祁连地块发生了板块碰撞造山运动，岗察岩体所处的西秦岭大陆活动边缘受碰撞造山影响，上地壳局部重熔形成熔岩源区，经充分演化后向上侵入上覆盖层就位，碰撞至少持续到晚三叠世早期。

致谢： 感谢汪泗河等同志在野外样品采集和样品测试分析中给予的大力帮助，同时感谢凌文黎教授(中国地质大学,武汉)对本文图件制作给予的细心指导。审稿专家对本文提出了宝贵的修改意见，在此一并致谢。

表1 岗察岩体主量、微量、稀土元素分析结果*Table 1 Chemical components of major element, trace element and REE for the Gangcha complex

续表

*:主量元素单位：ωB%；微量元素单位：Au、Hg×10-9，其余：×10-6；稀土：×10-6。

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Geochemical Characteristics and Significance of the Gangcha Complex in the West Qinling

TAO Zhi-hua,YUAN Hui-xia,LIU Qing-yun,WANG Qing-hai

(Qinghai Bureau of Nonferrous Metal Geology and Mineral Exploration,Xining,Qinghai 810007)

The Gangcha complex,which is located in the western part of West Qinling,was formed in the middle-late stage of the Triassic,and shows an evolutional trend from basic-intermediate to acid rocks. Its content of SiO2ranges from 55.15% to 74.84%,Al2O3from 13.12% to 17.98%,K2O/Na2O from 0.43 to 1.49,A/CNK from 0.86 to 1.06,and σ from 1.37 to 2.40. It belongs to calc-alkaline series from quasi-aluminous to weak peraluminous. The trace elements are characterized by enrichment in LIL such as K,Rb and Th and depletion in HFS such as Y,Yb,Zr,Nb,P,and Ti. The (La/Yb)Nvalues range from 3.51 to 18.89,and the REE of the rocks is enriched in LREE and depleted in HREE and with medium europium anomalies(δEu:0.31～0.83). The characteristics of the REE and trace elements indicate the rocks are derived from crustal materials and formed in active continental margin. The Rb-(Y+Nb) and R1-R2 diagrams illustrate the rock-body is an continental margin of western Qinling,and has experienced plate collision orogeny of the West Qinling between Yangtze block and the Qilian block in the Middle Triassic.

West Qinling,Gangcha complex,active continental margin,collisional orogeny

2013-06-13；

2014-01-25；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局青藏高原地质矿产调查与评价项目《青海同仁矿产远景调查》(1212010818051)资助。

陶志华(1979年-),男,工程师,硕士研究生,主要从事地球化学勘查与研究工作。E-mail:zhihuatao@163.com。

P595

A

0495-5331(2014)03-0543-7