北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义

陆静云, 王志励， 杜理科， 张宏远， 徐伟钧， 王远群

(1.浙江省水文地质工程地质大队， 浙江 宁波 315012； 2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院， 北京 100083)

北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义

陆静云1,2, 王志励1， 杜理科1， 张宏远2， 徐伟钧1， 王远群1

(1.浙江省水文地质工程地质大队， 浙江 宁波 315012； 2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院， 北京 100083)

北祁连玉石沟地区位于青藏高原北缘北祁连构造带内，处于阿拉善地块与柴达木地块之间，是古洋盆研究的热点地区。北祁连加里东期的构造背景和构造演化，一直存在裂陷盆地和大洋盆地的不同认识，许多学者对北祁连奥陶纪早期是否形成了成熟的大洋和沟-孤-盆体系，还是继续裂谷的演化历史具有不同看法。本文以北祁连玉石沟地区采集到的硅质岩样品为研究对象，用X 射线荧光光谱仪测试主量元素，用X Serise2电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试微量及稀土元素。研究结果表明，玉石沟两处共11件硅质岩样品Al/(Al+Fe+Mn)平均比值分别为0.56、0.60，Al/(Al+Fe)平均比值分别为0.57、0.61，(La/Yb)SN平均值分别为0.89、1.2，δCeSN平均值分别为0.88、0.93，δEuSN平均值分别为1.15、1.08，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的LREEs相对富集配分模式。这些比值特征反映了与玉石沟俯冲杂岩共生的硅质岩成因的构造背景是部分靠近、部分远离陆源的大陆边缘或者其周围的深海盆地，为多岛洋的构造背景。

北祁连； 阴沟群； 硅质岩； 构造背景； 地球化学

北祁连造山带是横贯中国东西的秦祁昆巨型褶皱系的组成部分之一，其发展和演化与古祁连洋的闭合、青藏高原的隆升及阿尔金断裂的活动息息相关。北祁连加里东期造山带位于华北板块与中祁连地块之间，北界为走廊南山断裂，南缘为中祁连北缘断裂，西端被阿尔金左行走滑断裂所截切，北祁连造山带自北向南由弧后盆地、岛弧、俯冲杂岩和消减洋壳残片等不同单元构成[1]。大洋中的硅质岩和硅质沉积物对构造环境有着较好的指示作用，是对复杂构造环境进行详细划分的一种有效工具。许多学者对该区域进行过仔细研究，并且取得了丰硕的成果。这些研究主要集中于北祁连造山带蛇绿岩、火山岩、蓝片岩、高压变质带和俯冲杂岩变形和变质作用及其大地构造意义[1-3]。北祁连加里东期的构造背景和构造演化，一直存在裂陷盆地和大洋盆地的不同认识[4]。一般认为，北祁连从新元古代末期在晚元古代Rodinia联合大陆基础上裂解，经由寒武纪华北板块南缘裂谷盆地起开始裂陷从而形成裂谷盆地，但对奥陶纪早期形成了成熟的大洋和沟-孤-盆体系还是继续裂谷的演化历史存在不同看法[4-7]。对于北祁连早古生代构造背景的不同认识的主要原因在于奥陶纪的盆地成因类型的认识不同。北祁连造山带奥陶纪硅质岩岩石地球化学特征显然已经引起一些学者的重视，而且研究历史较为久远，研究成果较为丰硕，但总体来看，对于这一地区硅质岩形成的大地构造环境还没有得到系统的认识。

本文以北祁连玉石沟地区采集到的硅质岩样品为研究对象，主量元素用Axiosmax X射线荧光光谱仪测试，微量及稀土元素用X Series 2电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试，综合分析各项实验数据，结合前人的研究成果，通过对比北祁连造山带各地区硅质岩地球化学特征，综合探讨该区硅质岩形成的大地构造环境，进而对阐述北祁连造山带大地构造环境有积极的意义。

1 地质背景

研究区位于青海省北部，处于西域板块东北部的中祁连陆块，并隔北祁连构造带与阿拉善陆块相邻。大地构造上位于西域板块祁连山构造带中祁连陆块中西部。中祁连地块为西域板块东部中祁连-柴达木次级板块的一部分，是中元古代早期从华北板块分裂出来的一个小型板块北缘隆起的一个地块，其北缘以托来南山北坡深断裂与北祁连分界(图1)。

图 1 研究区大地构造简图(据Smith等[8]修改)Fig.1 Geotectonic schematic map of the studied area (modified after Smith et al [8])

研究区所出露地层主要有古元古界托赖岩群(Pt1T，可分为下、上两岩组)、中元古界南白水河群(Pt2n)、中元古界蓟县系花儿地组(Jxh)、早奥陶系阴沟群(O1y)、上泥盆统-下石炭统阿木尼克组(D3C1a)、下石炭统党河南山组(C1dh)、上石炭统羊虎沟组(C2y)、上二叠统忠什公组(P3z)、下-中三叠统下环仓组(T1-2x)、下-中三叠统江河组(T1-2j)、上三叠统阿塔寺组(T3a)、侏罗系大西沟组(J3d)、侏罗系窑街组(J1-2y)、下白垩统新民堡群河口组(K1h)、渐新统-中新统白杨河组(E3-N1b)及第四系早更新统玉门组(Qp1y)。区内岩浆岩的时空分布规律性明显，岩浆活动以加里东期为主。中酸性岩主要分布在中祁连陆块北缘，呈规模不等的串珠状，基性岩、超基性岩主要分布在北祁连缝合带南缘。

2 样品特征与测试方法

本次共采集11件硅质岩样品，采集地点为北祁连造山带东段玉石沟地区与早奥陶世海相沉积环境有关的围岩中，部分样品沉积环境为深海盆地成因(图2)。

图 2 研究区地质简图(局部)及采样点(据托莱牧场幅1∶25万区域地质调查图2009修改)Fig.2 Simplified geological map (partial) and the sampling points of the studied area (modified after regional geological survey map with the scale of 1/250000 of The Tuolai, 2009)Qh—全新世；Qp3—晚更新世；C2y—上石炭统羊虎沟组；P1-2d—上二叠统大黄沟组； O1yb—下奥陶统阴沟群火山岩组；O1ya—下奥陶统阴沟群碎屑岩组；Pt1Ta—古元古代托赖岩群片麻岩组；ηγS3—古生代晚志留世二长花岗岩；ν∈—古生代寒武纪辉长岩；σ∈—古生代寒武纪橄榄岩；★—具体采样点。

2.1 样品野外特征

研究区所采下奥陶统阴沟群硅质岩主要夹于基性火山岩、火山碎屑岩或细粒至中粗粒沉积岩中，多与层状或者块状玄武岩、灰岩、粉砂岩伴生，与围岩之间多为断层接触关系。硅质岩呈褐色、褐黄色，泥质薄层状，风化面显红褐色、灰黑色，呈条带状、透镜状发育，内部破碎较为强烈。多夹条带薄层状粉砂岩，局部夹似层透镜状中粗粒杂砂岩，表面呈波状不平，局部可见水平纹层(图3a、b、c、d)。

硅质岩的显微薄片分析表明，岩石呈隐晶质或微晶状，内部有破碎裂隙(图3e、f)，出现疑似化石(图3g、h)，未见重结晶现象，与野外观察一致，反映岩石未经重结晶成岩作用和变质作用改造。

2.2 样品测试方法

首先用清水洗净11件硅质岩样品表面的风化残余物，进行粗粉碎，选取新鲜样品送样。对11件硅质岩样品分别进行主量元素、微量和稀土元素分析，所有测试均在河北省区域地质矿产调查研究所实验室(省级重点实验室)完成。主量元素及Zr用Axiosmax X射线荧光光谱仪测试，按GB/T 14506.28—2010 标准执行，精度优于2%～3%；烧失量(LOI)用P1245 电子分析天平测定，按DZG20-1标准执行；稀土元素及微量元素用X Series 2电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试，按GB/T 14506.30—2010标准执行，当元素含量>10×10-6时，其精度优于5%，当元素含量<10×10-6时，其精度优于10%。

图 3 硅质岩的野外宏观照片和显微镜下微观照片Fig.3 The field outcrops photos and microscope photos of siliceous rocks

本文采用Boynton[9]推荐的球粒陨石REEs数据作为标准化数值。(La/Yb)CN代表硅质岩中轻稀土(LREEs)和重稀土(HREEs)相对富集程度；CeCN异常δCeCN=(Ce/Ce*)=2Ce/CeCN/(Sm/SmCN+Gd/GdCN)，Eu异常采用相类似的公式。CN表示球粒陨石标准化。

3 硅质岩地球化学特征

3.1 样品测试结果

采集的11件硅质岩样品均送至河北省区域地质矿产调查研究所实验室分别进行主量、微量和稀土元素分析，测试结果见表1和表2。

表 1 玉石沟奥陶纪硅质岩主量元素含量

Table 1 Major elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou

样品编号含量(%)SiO2Al2O3TiO2Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OMnOP2O5H2O+H2O-LOI含量总和(%)YSG-182．796．710．220．543．500．301．650．840．480．190．062．270．202．5199．78YSG-284．156．720．211．182．280．131．330．910．750．130．031．860．162．1299．93YSG-380．309．130．360．632．660．121．431．790．530．080．062．510．412．7799．86YSG-476．539．660．400．903．330．602．041．531．430．220．112．650．433．0399．78YSG-573．9910．560．461．243．180．982．231．781．380．290．122．960．543．5899．78YSG-670．5213．260．611．003．620．442．252．471．680．150．173．250．703．5799．73YSG-780．559．120．400．471．960．481．201．841．320．100．121．930．492．1399．68YSGXG-179．915．360．240．902．612．211．900．610．070．110．152．390．285．4699．53YSGXG-277．526．580．351．052．832．191．670．790．070．110．163．170．366．4999．82YSGXG-372．139．410．480．303．472．002．051．550．080．190．103．090．387．9399．69YSGXG-481．937．820．293．270．810．110．351．650．090．060．082．790．463．3499．80

表 2 玉石沟奥陶纪硅质岩微量元素和稀土元素含量

Table 2 Trace elements and rare earth elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou

样品编号含量(μg/g)ScCrCoRbSrZrCsHfThLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYYSG-111．178．111．630．222．641．32．01．65．69．116．72．27．61．50．31．30．21．40．30．90．21．20．28．7YSG-25．541．56．315．510．940．21．21．52．68．313．71．64．90．80．20．70．10．80．20．60．10．90．25．1YSG-315．0120．420．464．919．172．14．32．710．017．333．04．314．32．70．52．20．42．30．51．40．31．80．313．4YSG-413．982．216．360．765．7147．05．34．916．831．060．57．423．84．20．93．40．62．90．61．70．31．90．416．3YSG-515．190．417．171．671．6167．66．85．719．737．976．89．430．65．51．14．40．73．90．82．20．42．50．520．9YSG-619．2110．118．695．971．2220．17．97．424．145．194．011．637．96．61．45．10．84．30．92．60．52．90．623．5YSG-713．981．916．971．060．4128．04．94．215．231．462．67．724．94．51．03．50．63．10．61．70．32．00．416．8YSGXG-19．340．17．818．152．152．31．81．61．911．619．22．59．41．80．51．70．31．90．41．10．21．20．212．9YSGXG-211．761．48．923．949．872．42．42．33．415．225．13．211．72．30．52．20．42．20．41．20．21．50．214．6YSGXG-315．264．914．444．696．383．32．82．75．817．632．84．115．53．00．62．80．52．80．61．60．32．00．317．0YSGXG-412．2115．74．650．528．974．82．92．46．013．321．42．48．21．20．31．20．21．40．31．00．21．50．29．3

3.2 样品测试结果分析

主量元素中Fe、Mn、Al的含量可以用来区分热液成因硅质岩与生物成因硅质岩。硅质岩中Al的富集与陆源物质参与有关，而Fe、Mn的富集则与热液物质介入有关[10]。

研究所采集11件硅质岩样品的主量元素测试数据，Al/(Al+Fe+Mn)值均大于0.4，甚至有的样品比值达0.71(YSG-7，见表3)。玉石沟6件样品的平均比值为0.60(剔除样品YSG-7)；玉石沟(西沟)4件硅质岩样品中，只有1件大于0.6(YSGXG-3)，平均比值为0.56(表3)，说明玉石沟奥陶纪硅质岩以碎屑成因为主，基本未受热液影响。

从Al/(Al+Fe)比值来看，总计11件样品中，5件样品大于0.6，1件样品大于0.7(YSG-7)，为大陆边缘成因，其他5件样品比值落在0.5～0.6之间(表3)。玉石沟6件样品平均比值为0.61(剔除样品YSG-7)，反映奥陶纪硅质岩成因主要为大陆边缘成因；玉石沟(西沟)4件硅质岩样品平均比值为0.57(表3)，反映其成因接近于大陆边缘成因。

将研究区11件硅质岩地球化学数据换算后投入100*(Fe2O3/SiO2)-100*(Al2O3/SiO2)图解中，玉石沟(西沟)4件样品，除了样品YSGXG-3投点远离大陆边缘外，其他3件样品投点基本落入大陆边缘盆地及附近地区(图4a)；玉石沟7件样品，其中样品YSG-4、YSG-5、YSG-6由于数据偏差，其投点不在标准图解中，样品YSG-3和YSG-7投点远离大陆边缘，其余2件样品投点落在大陆边缘及附近地区(图5a)。这两幅投点图图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景，部分接近远洋盆地的背景。

在 Fe2O3/(100-SiO2)- Al2O3/(100-SiO2)图解中，样品YSGXG-3和YSG-3不在大陆边缘图解范围内，而落在其附近，其他9件样品基本落入大陆边缘盆地及附近地区(图4b、图5b)。这两幅投点图图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景。

表 3 玉石沟奥陶纪硅质岩不同构造环境特征比值及部分微量元素比值特征

Table 3 Different tectonic settings and ratios of rare earth elements of Ordovician cherts from Yushigou

样品编号Al/(Al+Fe)Al/(Al+Fe+Mn)ΣREEsLREEs/HREEs(La/Yb)SN(La/Yb)CNδEuSNδEuCNδCeSNδCeCNEuSNEuCNCeSNCeCNYSGXG-10．520．5151．956．420．886．311．370．880．850．810．447．090．2923．75YSGXG-20．540．5466．356．960．986．991．150．740．850．810．467．40．3831．04YSGXG-30．630．6284．386．790．856．091．040．670．920．890．548．710．4940．65YSGXG-40．590．5852．927．850．8461．020．650．880．830．223．610．3226．51平均值0．570．56--0．89---------YSG-10．530．5243．046．610．715．111．050．660．880．850．264．140．2520．65YSG-20．580．5733．128．150．835．971．120．710．880．830．152．370．2116．96YSG-30．660．6581．237．920．926．570．980．620．910．880．436．940．5040．84YSG-40．610．6139．5410．91．5511．11．110．70．950．910．7612．180．9174．88YSG-50．630．61176．8210．471．4310．251．080．680．960．930．9615．391．1595．03YSG-60．670．66214．0811．141．4510．421．110．70．980．951．1718．751．41116．31YSG-70．720．71144．3110．821．510．771．110．70．960．920．812．910．9477．49平均值0．610．60--1．20---------洋中脊0．12±---3～4---------远洋盆地0．32±---1～2．5---------大陆边缘0．60±---0．5～1．5---------

图 4 玉石沟(西沟)奥陶纪硅质岩形成环境判别图Fig.4 Discrimination diagrams for Ordovician cherts from the Western Yushigou

研究11件样品在Fe2O3/TiO2- Al2O3/(Al2O3+ Fe2O3)图解中的投点情况可发现，玉石沟(西沟)样品YSGXG-3不在大陆边缘图解范围内，而落在其附近，其他3件样品均落在大陆边缘图解范围内(图4c)；玉石沟7件样品，样品YSG-2投点落入大陆边缘范围内，样品YSG-1、YSG-4和YSG-5投点在大陆边缘附近，其他3件投点落入远离大陆边缘范围内(图5c)。这两幅投点图图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景，部分样品接近于远洋盆地的背景。

在(La/Ce)SN- Al2O3/(Al2O3+ Fe2O3)图解中，玉石沟(西沟)样品YSGXG-4投点落在大陆边缘和深海盆地的交界处，其他3件样品投点落入大陆边缘附近(图4d)；玉石沟样品YSG-1、YSG-2、YSG-3和YSG-7投点落在远离大陆边缘，靠近深海盆地，样品YSG-4、YSG-5和YSG-6投点落在大陆边缘附近(图5d)。这两幅投点图图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景，部分样品接近于远洋盆地的构造背景。

图 5 玉石沟奥陶纪硅质岩形成环境判别图Fig.5 Discrimination diagrams for Ordovician cherts from Yushigou

分析所采11件硅质岩样品的微量元素数据：玉石沟(西沟)4件样品，Cr、Zr含量较高，平均值分别达70.53 μg/g和70.70 μg/g，而Rb平均值仅为34.28 μg/g；玉石沟7件样品，Cr、Zr含量平均值分别为85.37 μg/g和116.60 μg/g，Rb平均值为58.54 μg/g(表2)。结合主量元素分析结果，Cr、Zr主要为陆源输入，而Rb主要受热液活动影响。研究区硅质岩形成主要受陆源物质影响，为大陆边缘构造背景。

参考碎屑岩沉积物微量元素判别图解La-Th-Sc图解和Th-Sc-Zr/10图解[11]。在La-Th-Sc判别图解中，玉石沟(西沟)4件样品，样品YSGXG-3投点落入大陆岛弧边缘和大洋岛弧边缘交界处，更接近于大洋岛弧边缘，其余3件样品投点均落入大陆岛弧区域(图4e)；玉石沟7件样品，其中样品YSG-1投点落入大洋岛弧边缘，其余6件样品投点全部落入大陆岛弧范围内(图5e)。这两幅投点判别图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘的构造背景，部分样品接近于远洋盆地的背景。

在Th-Sc-Zr/10判别图解中，玉石沟(西沟)4件样品，除样品YSGXG-1投点落入大洋岛弧区域，样品YSGXG-2投点落入大洋岛弧和大陆岛弧的交界处，其余2件样品投点都在大陆岛弧区域内(图4f)；玉石沟7件样品投点偏差较大，样品YSG-1、YSG-3、YSG-6不在判别图解有效范围内，样品YSG-2投点落入大陆岛弧区域，其余3件样品投点落入活动大陆边缘范围内(图5f)。这两幅投点判别图解表明除了部分样品投点接近深海盆地构造背景之外，其他样品成因为大陆边缘的构造背景。

研究区所采11件硅质岩稀土元素总量(∑REEs)除个别几件变化较大，其他几件差异不是很大。玉石沟(西沟)4件硅质岩样品稀土元素总量(∑REEs)最小为51.59 μg/g(YSGXG-1)，最大为84.38 μg/g(YSGXG-3)；玉石沟7件样品的∑REEs有明显差异，4件样品的∑REEs>100 μg/g，最大为214.08 μg/g(YSG-6)，2件样品小于50 μg/g(表3)。数据表明玉石沟(西沟)硅质岩成因为典型大陆边缘的构造背景，玉石沟硅质岩成因推测应为介于大陆边缘和大洋盆地的构造背景。

研究区所采奥陶纪阴沟群硅质岩(La/Yb)SN值所反映的轻重稀土分异差别不大。玉石沟(西沟)4件硅质岩样品(La/Yb)SN值介于0.84～0.98，平均为0.89；玉石沟7件样品(La/Yb)SN值平均为1.2(表3)。(La/Yb)SN值反映北祁连玉石沟地区奥陶纪阴沟群硅质岩主要受程度不同的陆源影响的大陆边缘构造背景，部分样品构造成因介于大陆边缘和大洋盆地之间。

玉石沟(西沟)4件奥陶纪硅质岩样品的δCeSN值为0.85～0.92，平均值为0.88，δEuSN值为1.02～1.37，平均值为1.15；δCeCN值介于0.81～0.89，平均值为0.83，δEuCN值为0.65～0.88，平均值为0.74(表3)。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的LREEs相对富集配分模式(图6a)，呈现出弱的Ce负异常和明显的Eu负异常。

玉石沟7件奥陶纪硅质岩样品δCeSN值为0.88～0.98，平均值为0.93，δEuSN值为0.98～1.12，平均值为1.08；δCeCN值介于0.83～0.95，平均值为0.90，δEuCN值为0.62～0.71，平均值为0.68(表3)。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的LREEs相对富集配分模式(图6b)，无明显的Ce异常，表现出明显的Eu负异常。

图 6 玉石沟地区奥陶纪硅质岩形成环境判别图Fig.6 Chondrite-normalized REEs plots for Ordovician cherts from Yushigoua—玉石沟(西沟)硅质岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线；b—玉石沟硅质岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线。

综合稀土元素Ce、Eu的异常情况和球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线所反映的现象，北祁连玉石沟地区早奥陶世阴沟群硅质岩形成主要为远离陆源的大陆边缘的构造背景。

4 区域构造意义讨论

硅质岩岩石地球化学特征研究由来已久，早在上世纪80年代初，Sugisaki等[12]认为MnO含量可以反映硅质岩所受热液活动影响程度的大小，TiO2含量则反映混入碎屑物质成分的多少，因此MnO/TiO2比值可以用来反映硅质岩岩石形成环境：形成于大陆边缘的硅质岩MnO/TiO2比值为<0.1；形成于边缘海硅质岩岩石的MnO/TiO2比值为0.3～0.5；形成于深海盆地硅质岩岩石的MnO/TiO2比值为0.5～3.5。到了上世纪90年代，Murrary等[13-14]、Girty等[15]提出硅质岩中的TiO2、Fe2O3、Th、Sc和稀土元素含量的变化不受成岩作用、接触变质作用和区域变质作用的影响。通过这些元素含量变化特征分析，可以进行硅质岩物源和形成环境分析：Al2O3、TiO2一般在陆缘或者岛弧源区沉积物中含量较高，是源区碎屑物质成分的判别标志；Fe2O3在金属矿物、近洋中脊附近沉积物中含量较高，反映了大洋扩张中脊的热液活动。Murrary[16]于1994年研究认为，硅质岩中La和Ce北美页岩标准化比值(La/Ce)SN和Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)不受成岩作用的影响，因此上述两种比值可以客观地反映硅质岩岩石形成环境：形成洋中脊、深海盆地和陆缘环境硅质岩岩石(La/Ce)SN比值分别为3～4、1～2.5和0.5～1.5；Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值分别为0.05～0.4、0.4～0.7、0.55～0.9。Girty等[15]在1996年提出相似理论，认为海水中的稀土元素一般溶解于粉沙或者黏土物质中，因此可以根据细粒沉积物中的稀土元素特征来判别其形成于陆缘、深海盆地还是洋中脊周围，并且提出一套标准：通常情况下，大陆边缘弧相关的沉积物(La/Ce)SN<1，大洋深海沉积物(La/Ce)SN介于2.0～3.0，靠近洋中脊的沉积物(La/Ce)SN>3.5。

北祁连奥陶纪硅质岩同时也吸引了国内许多地质学家的关注，对其岩石地球化学特征研究也早已开展。早在1994年冯益民等[17]得出结论：形成于大洋中脊、近弧环境和深海盆地的硅质岩岩石化学成分存在明显差异，硅质岩岩石化学成分存在明显的指相意义。2001年钱青等[18]对北祁连老虎山地区硅质岩岩石地球化学特征进行研究，认为该地区硅质岩形成于弧后盆地中靠近陆缘的环境。2003年徐学义等[19]通过对北祁连不同地质环境与火山岩相伴生硅质岩稀土元素特征的分析，证明产于不同地质环境硅质岩岩石稀土元素数值，特别是∑REEs、δCe(Ce/Ce*)、(La/Yb)SN具有特定的规律性变化，可以利用硅质岩稀土元素的岩石地球化学特征判定古老造山带构造环境。2006年杜远生等[20-21]在北祁连肃南一带、永登石灰沟地区采集硅质岩样品，并对其岩石地球化学特征进行了详细研究，认为该地区硅质岩形成于大陆边缘盆地的构造背景，但硅质岩稀土元素特征反映其受陆源影响不明显，应为远离陆源的深水盆地沉积，推测北祁连奥陶纪处于多岛洋的构造背景，北祁连奥陶纪存在宽阔、多岛的古洋盆。2007年朱杰等[22]在北祁连造山带老虎山地区取得奥陶系硅质岩样品，通过对其地球化学研究表明老虎山地区在早奥陶世为相对稳定的被动大陆边缘构造环境；中、晚奥陶世柴达木板块向华北板块俯冲，在弧后产生离散型活动大陆边缘，形成弧后盆地。同年杜远生等[10]总结了前人在北祁连造山带各地区所采硅质岩样品的地球化学特征，认为北祁连寒武纪-奥陶纪与裂谷、洋壳、岛弧、弧后盆地火山岩共生的硅质岩岩石构造背景不是典型的远洋盆地和洋中脊，而是部分靠近、部分远离陆源的大陆边缘深水盆地的多岛洋背景。北祁连及相邻的柴达木微板块周缘地区存在多条早古生代的蛇绿岩带说明该地区处于原特提斯洋东侧的多岛洋背景。而在2008年闫臻等[23]也在北祁连石灰沟地区采集了奥陶纪硅质岩样品，其地球化学特征研究表明源区为其形成提供了丰富的碎屑物质来源，从而表现为轻稀土LREEs富集，Eu*CN负异常特征，得出石灰沟地区硅质岩形成于陆缘环境，并非深海或者洋中脊环境的结论。

本文通过玉石沟附近硅质岩岩石地球化学特征分析得到的结果与上述观点不完全相同。北祁连下奥陶统阴沟群火山岩以溢流相为主，火山喷发经历产生的正常沉积物在沉积-强烈喷发-宁静喷溢-正常沉积物的过程中形成，以块状和枕状熔岩为主。火山喷发由强到弱，火山沉积物由多到少，上部正常沉积的碳酸盐岩、碎屑岩增多，属于间歇性喷发。夏林圻等[24]在玉石沟做的蛇绿岩研究分析认为玉石沟蛇绿岩带组成的深层俯冲杂岩代表奥陶纪大洋-海沟俯冲的杂岩组合。本文所采集样品玉石沟(西沟)4件样品Al/(Al+Fe+Mn)平均比值为0.56，Al/(Al+Fe)平均比值为0.57，(La/Yb)SN平均值为0.89，δCeSN平均值为0.88，δEuSN平均值为1.15(表3)，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的LREEs相对富集配分模式(图5a)；玉石沟7件样品的Al/(Al+Fe+Mn)平均比值为0.60(剔除受热液影响的样品YSG-7)，Al/(Al+Fe)平均比值为0.61，(La/Yb)SN平均值为1.2，δCeSN平均值为0.93，δEuSN平均值为1.08(表3)，球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的LREEs相对富集配分模式(图5b)。这些比值特征反映与玉石沟俯冲杂岩共生的硅质岩成因既不是典型的大洋盆地，也不是洋中脊构造背景，而是介于大陆边缘和远洋盆地的构造背景；稀土元素配分曲线特征显示玉石沟地区为不是开放洋盆的明显HREEs富集的配分模式，而是呈现明显右倾的LREEs富集配分模式的大陆边缘构造背景。综上所述，结合各类特征比值数据，本文研究区域玉石沟附近的硅质岩的构造背景是部分靠近、部分远离陆源的大陆边缘或者其周围的深海盆地，极有可能为多岛洋的构造背景。

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The Characteristics and Tectonic Significance of Ordovician Siliceous Rocks in the Yushigou Area, North Qilian

LUJing-yun1,2,WANGZhi-li1,DULi-ke1,ZHANGHong-yuan2,XUWei-jun1,WANGYuan-qun1

(1.Zhejiang Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Ningbo 315012, China; 2.School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China)

The Yushigou area in North Qilian, which is a research hotspot of thr paleo-oceanic basin, is located at the tectonic zone between the Alashane block and the Qaidam block at the north margin of the Qinghai-Tibet Plateau. The tectonic setting and the tectonic evolution of early Caledon at North Qilian is controversial, between rifted basin and oceanic basin. Some scholars believe that the north Qilian formed the matured ocean and the trench-arc-basin system in the early Ordovician period, while others insist that it just continued its rift valley evolution. In this study, the Axiosmax X-ray Fluorescence Spectrometer was used to measure the content of major elements and the X-Series 2 Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry to measure the content of the trace elements and REE of the siliceous rocks collected from North Qilian. The results show that the mean ratio of Al/(Al+Fe+Mn) is 0.56 and 0.60, Al/(Al+Fe) is 0.57 and 0.61, (La/Yb)SNis 0.89 and 1.2,δCeSNis 0.88 and 0.93 andδEuSNis 1.15 and 1.08, for samples collected from two sites at Yushigou, respectively. Chondritic Standardized REEs distribution plot is a LREEs enrichment pattern which shows an outstanding rightward decreasing tendency. This evidence indicates that the tectonic settings of the siliceous rocks associated with subduction complex in Yushigou have a tectonic background of archipelagic ocean, of which some parts are close or far from the continental margin or the surrounding sea basin.

North Qilian; Yingou Group; siliceous rocks; tectonic background; geochemistry

2014-03-03；

2014-03-26; 接受日期： 2014-04-08

中央高校基本科研业务费专项资金资助(53200959380)；中国地质调查局柴达木周缘及邻区成矿带地质矿产调查评价项目(1212011121188)

陆静云，助理工程师，硕士研究生，主要从事构造地质学研究、区域地质调查及矿产勘查。
E-mail： 13466799422@163.com。

0254-5357(2014)05-0747-11

P585

A