东昆仑祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩:年代学、地球化学及形成环境

2014-09-09 11:21郝娜娜袁万明张爱奎曹建辉陈小宁冯云磊李希
地质论评 2014年1期
关键词:铝质锆石岩浆

郝娜娜,袁万明,张爱奎,曹建辉,陈小宁,冯云磊,李希

中国地质大学(北京)科学研究院,北京,100083

内容提要:东昆仑祁漫塔格构造—岩浆岩带发育大量与加里东期造山有关的花岗岩,对其进行研究不仅能为祁漫塔格早古生代构造演化提供新信息,而且对探讨整个东昆仑造山带的动力学演化过程具有重要的意义。本文报道祁漫塔格东部那棱郭勒河东黑云母二长花岗岩及祁漫塔格乌兰乌珠尔钾长花岗岩的锆石U-Pb年龄和地球化学数据,并对研究区晚志留世—早泥盆世花岗岩成因及其构造意义进行探讨。本区的黑云母二长花岗岩、钾长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为420.6±2.6Ma、421.2±1.9Ma。祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类整体属高钾钙碱性准铝—过铝质花岗岩,稀土配分曲线为轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对平坦、中等负铕异常,微量元素表现为大离子亲石元素Rb、Th相对富集,高场强元素Nb、Sr、P、Ti亏损的特征;该时期为后碰撞构造环境,岩石成因类型以高钾钙碱性I型花岗岩为主,但同时出露同时期S型花岗岩,推测在同碰撞挤压造山作用向后碰撞区域拉伸构造体制(约420Ma)的转换时期,产生了具有A型花岗岩特征的花岗岩、高钾钙碱性I型花岗岩及过铝质花岗岩。

东昆仑祁漫塔格地区作为中央造山带的重要组成部分,是联系东、西昆仑构造带的枢纽(姜春发等,2000;姜春发,2004;边千韬等,2002;李荣社等,2007),也是一条特征显著的构造—岩浆岩带(丰成友等,2010)。祁漫塔格地区存在加里东末期的火成岩记录,出露了大量与加里东期造山有关的花岗岩(中奥陶世—泥盆纪),但由于恶劣的自然地理条件及本身复杂的叠复造山过程,加里东期造山痕迹大部分被后期构造隆升剥蚀作用及华力西、印支期造山作用所改造,保存至今的甚少。由于自然条件的限制,目前祁漫塔格区加里东期产出的花岗岩研究程度较低,晚志留世—早泥盆世(约420~408Ma)花岗岩类岩石的地球化学特征、岩石成因、形成环境及构造意义等,均未进行系统研究。因此,本文力求从这个角度出发进行研究探讨,为祁漫塔格早古生代的构造演化提供新的信息,并探讨东昆仑东段的西延、整个东昆仑造山带的动力学演化特征、东西昆仑的联系以及原特提斯洋在我国西部的构造演化。

1 地质背景

祁漫塔格地区位于东昆仑造山带西部,是东昆仑造山带的重要组成部分。结合本文研究区域,本文将祁漫塔格地区的范围限定为昆北断裂以北地区,即北邻柴达木盆地,南接北昆仑岩浆弧,主要由北祁漫塔格早古生代岩浆弧、祁漫塔格早古生代结合带等组成(图1b)。

研究区断裂构造极为发育,其中对该区构造岩浆活动具有明显控制意义的北西向断裂主要有:祁漫塔格北缘隐伏断裂(F5)、阿达滩北界断裂(F4)、昆北断裂(那棱格勒河断裂)(F3)(图1b)。

区内岩浆活动十分强烈,且具有多期次、多类型的特征,主要有三次较强的活动期,分别为加里东期、华力西期、印支期—燕山期三个旋回。岩浆岩的分布极其广泛,尤其是中酸性—酸性侵入岩,岩体分布受区域构造控制明显,其展布方向(长轴方向)呈北西向,与所处区域构造线方向一致(图1a)。

研究区地层时代跨度大,涵盖了自新太古代至新生代几乎所有地层。主要有中元古代长城系金水口群中—深变质岩;中元古代蓟县系狼牙山群浅变质碳酸盐岩夹碎屑岩;中、上奥陶统浅变质碎屑岩夹少量蚀变超基性岩;上泥盆统砂砾岩和火山岩;石炭系碳酸盐岩和细碎屑岩;下三叠统碳酸盐岩和薄层粉砂岩等;上三叠统陆相喷发的中酸性火山岩系;新生代陆相砂砾岩、粉砂岩及一些松散堆积。

2 岩相学及岩石学特征

祁漫塔格东部那棱郭勒河东样品K5,采自岩石新鲜露头,采样位置为 N:36°48.309′,E:92°51.585′,岩石为灰—灰白色,半自形中细粒结构,块状构造。主要矿物石英约25%,斜长石约30%,钾长石约30%;次要矿物黑云母和普通角闪石共约10%,以黑云母居多;副矿物有磁铁矿、磷灰石、电气石等。石英呈他形粒状,干涉色Ⅰ级黄白;斜长石发生绢云母化,部分斜长石聚片双晶发育,偶见卡钠联合双晶;钾长石主要为正长石,浅肉红色,镜下见高岭石化,有微小裂纹,次为少量条纹长石;黑云母单偏光下呈浅棕—深棕色,部分发生绿泥石化;普通角闪石,墨绿—黄绿色,半自形柱状,横切面可见菱形解理,发育简单双晶和环带状构造,综合野外及室内镜下鉴定,定名为黑云母二长花岗岩。

祁漫塔格乌兰乌珠尔样品K46-2,采自岩石新鲜露头,采样位置为 N:37°14.968′,E:91°54.198′,岩石为灰—灰白色,半自形中细粒结构,块状构造,主要矿物石英约25%,钾长石约45%,斜长石约20%和次要矿物黑云母及副矿物磁铁矿等共约10%。石英呈它形粒状,干涉色Ⅰ级灰白;钾长石主要为微斜长石,无色,发育格子双晶,裂隙较发育;斜长石多发育聚片双晶;黑云母单片光下呈浅褐色—褐色,多色性明显,最高干涉色Ⅲ级黄,平行消光,多分布于长石或石英矿物之间。

前人资料显示,祁漫塔格地区晚志留世—早泥盆世花岗岩类岩石类型主要为花岗闪长岩、二长花岗岩(王秉璋,2011;谈生祥,2011;青海省地质调查院❶;青海省地质调查院❷),岩石类型相对比较单一,个别为钾长花岗岩,但一般都为高硅钾长花岗岩,如早泥盆世阿达滩组合中412.9±2.1Ma的钾长花岗岩(王秉璋,2011)。笔者等在研究区采集的两件样品,属同时代形成的、硅相对均较低的黑云母二长花岗岩和钾长花岗岩,本文将利用这两件样品并结合研究区那些岩石类型相对单一的样品来综合分析并试图阐明研究区晚志留世—早泥盆世花岗岩类的岩石地球化学特征和构造环境。

图1 东昆仑祁漫塔格地区侵入岩地质简图Fig.1 Geological sketch map of intrusive rocks in Qimantage area,East Kunlun Mountains

图2 祁漫塔格地区花岗岩类主量元素图解Fig.2 Major elements diagrams of granites in Qimantage area

本文分析讨论的数据包括本文所获得的数据及前人已测数据(引用数据具体详见下文表2)。本文引用数据原则是:首先数据要和本文研究的时间和空间上紧密相关,能真实反映研究区地质情况,其次数据要具有可靠性和配套性(即要求每件样品全岩的主量元素、稀土元素、微量元素均有分析)。本着上述原则,此次讨论共包括18个数据,引用的数据诸如王秉璋(2011)测的十字沟花岗闪长岩和二长花岗岩组合,其形成年龄分别为419±2Ma和421.4±2.3Ma(定年位置如图1),共4件样品,十字沟组合出露较少,区内由三个侵入体构成,北西向分布于祁漫塔格北坡莲花石—十字沟一带,岩体侵入于滩间山群中。侵入体的长轴走向与区域构造线方向一致,为NWW向,受后期岩浆作用和后期断裂构造的改造,岩体的完整性遭到破坏,呈岩枝或小岩株状产出;谈生祥等(2011)测的乌兰乌珠尔过铝质二长花岗岩,其形成年龄为413±5 Ma(定年位置如图1),共5件样品,集中分布在北祁漫塔格岩浆弧带,岩石组合为花岗闪长岩和二长花岗岩,岩体分布总体呈北西方向,侵位于构造变形的奥陶纪祁漫塔格群;青海省地质调查院❷在阿克楚克赛石英闪长岩单元中获得了407.7±7.5Ma的年龄值,在伯喀里克似斑状二长花岗岩单元中获得了408.3±5.3Ma的年龄(定年位置如图1),侵入体中普遍发育暗色包体,发育程度不均一,从边部到内部包体数量明显减少,阿克楚克赛单元和伯喀里克单元组成了喀雅克登超单元,以岩基形式产出,部分呈岩株状,向北向东顺延伸,总体呈北西向展布,形态不规则;青海省地质调查院❶在双石峡钾长花岗岩单元中获得了419.1±2.8Ma的年龄,该单元由6个侵入体组成,面积约60km2,受祁漫塔格构造岩浆带北缘断裂控制,北西西向展布,侵入于奥陶—志留纪滩间山群片理化砂岩、变安山岩中。

对所有数据投岩石TAS分类图,多数落在花岗闪长岩和二长花岗岩的范围内(图2a),本文样品K5投于花岗岩与二长花岗岩的分界处,样品K46-2落在花岗岩与石英二长岩的的分界处,整体上与上述讨论相一致。

3 样品采集与测试方法

本次主要是对祁漫塔格东部那棱郭勒河东采的黑云母二长花岗岩(样品K5)和祁漫塔格乌兰乌珠尔采的钾长花岗岩(样品K46-2)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,主量元素、微量元素和稀土元素分析。

选取代表性样品按照标准程序进行锆石分选,经机械粉碎、重磁和电磁分选后,在双目镜下手工挑纯,随机选择晶形完好并且纯净透明的锆石,并用环氧树脂固定,抛光至锆石颗粒一半出露 ,然后获取阴极发光(CL)图像,以供测试选点用。然后进行LA-ICP-MS原位微量元素和同位素分析。相关测试分析由天津地质矿产研究所同位素室完成。普通铅校正采用Andersen(2002)方法和程序进行处理,并用ISPLOT2.0软件进行年龄数据的计算和绘图。

通过野外手标本和室内镜下对采集样品的详细观察,选取具代表性样品(新鲜无风化),并将样品粉碎至200目,以备测试。主量元素、稀土元素、微量元素分析均在西南冶金地质测试所完成,利用Axios X荧光仪进行主量元素分析、利用 NexION 300x ICP-MS进行稀土元素分析及利用ICE3500原子吸收仪、iCAP6300全谱仪、Axios X荧光仪 、AFS2202E原子荧光仪、NexION 300x ICP-MS、802W摄谱仪进行微量元素分析。

4 测试分析结果

4.1 锆石U-Pb年代学

锆石U-Pb分析结果见表1。在阴极发光(CL)图像(图3)上清楚地看到,两件样品中的锆石多为无色短柱—长柱状晶形(长100~200μm),长宽比在1∶1到3∶1之间,具较清晰震荡环带结构。此外,两件样品中微量元素Th、U含量变化范围均较大:K5样品Th值从48×10-6-701×10-6,U值从218×10-6-2134×10-6;K46-2样品 Th值从79×10-6-412×10-6,U值从398×10-6-1188×10-6。但两件样品 Th/U值变化却不大,分别从0.11~0.65和0.08~0.52,平均分别为0.28和0.30,整体来说显示岩浆锆石成因(Belousova et al.,2002;钟玉芳等,2006)。

图3 祁漫塔格花岗岩样品锆石阴极发光图像及年龄值Fig.3 Zircon CL images and their ages for granites in Qimantage area,East Kunlun Mountains

K5中锆石颗粒较多,对其中29颗锆石进行测年,共测32个点,边部与核部均给出一致年龄,除3、9、20、21测点年龄较小,其它 28个测点的206Pb/238U年龄相对集中,从405~431Ma,几乎所有测点都落于谐和曲线上(图4a),206Pb/238U加权平均年龄为420.6±2.6Ma,MSWD值为2.8,代表黑云母二长花岗岩的形成年龄。

表1祁漫塔格花岗岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析结果Table 1 LA-ICP-MSU-Pb analyzed data of the zircons for granites in Qimantage area

续表1

样品K46-2中计测年34颗锆石,共测36个点。其中8、17、22测点年龄较小,并存在铅丢失;31测点年龄较大,应是继承锆石或捕掳锆石,且也存在铅丢失;其它32个测点的206Pb/238U年龄相对集中,从409~435Ma,所有测点都落于谐和曲线上或相邻谐和曲线(图4b),206Pb/238U加权平均年龄为421.2±1.9Ma,MSWD值为2.1,代表钾长花岗岩的形成年龄。

4.2 主量元素特征

研究区晚志留—早泥盆世花岗岩主量元素含量及各参数值见表2。SiO2为55.39%~73.61%,除阿克楚克塞单元的3件样品外,其他样品SiO2均大于65%,相对较高;TiO2为0.14%~1.63%;Al2O3为12.85%~15.91%;P2O5为0.04%~0.43%;K2O为1.95%~5.08%,大多数样品K2O>3.5;全碱(Na2O+K2O)为4.91%~8.61%;K2O/Na2O比值为0.66~1.85,整体属高钾钙碱性系列,个别落在中钾钙碱性系列和钾玄岩系列区(图2b);A/CNK介于0.81~1.34之间,多数大于1,整体属准铝—过铝质花岗岩(图2c)。

4.3 稀土元素特征

研究区花岗岩稀土元素组成(表2)及其球粒陨石标准化稀土配分曲线分布型式(图5)显示,祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类整体具颇为一致的稀土配分曲线,即轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对平坦的"右倾型",只是存在着不同程度的Eu亏损,δEu值从0.85~0.15,大部分样品δEu值在0.55左右,属中等程度亏损。∑REE为88.98×10-6~398.99×10-6,大部分样品∑REE在200×10-6左右,和世界花岗质岩石稀土平均含量290×10-6相比,显然偏低;LREE/HREE值4.76~18.15,(La/Yb)N值4.6~33.36,除样品6GS2986轻、重稀土元素分馏程度较高外,其他样品轻、重稀土元素分馏程度中等,表现为轻稀土元素富集,样品6GS2986 HREE相对于LREE的极度亏损可能是因为源岩存在石榴石之故,而其他样品相对平坦的重稀土元素配分形式可能是源区有角闪石残留。此外,样品4020-1表现出十分明显的负Eu异常,可能与斜长石的强烈分离结晶有关。

图4 祁漫塔格花岗岩样品锆石U-Pb谐和图Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram for granites in Qimantage area

表2祁漫塔格晚志留世花岗岩主量元素(%)和稀土、微量元素(×10-6)分析结果Table 2 Major elements(%),trace elements(×10-6)compositions of Late Silurian granitoids in Qimantage area

续表2

图5 球粒陨石标准化稀土配分图(球粒陨石稀土元素含量据Sun&McDonough,1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE-patterns diagrams for Qimantage granitoid(chondrite data from Sun&McDonough,1989

4.4 微量元素特征

依据微量元素(表2)绘出的原始地幔标准化蛛网图(图6)亦显示,祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类具有较一致的微量元素组合,整体表现为类似岛弧花岗岩的特征,即大离子亲石元素(LILE:Rb、Th)相对富集,高场强元素(HFSE:Nb、Sr、P和 Ti)亏损,Zr、Hf相对富集;相对Rb、Th,亏损Ba,这些特征显示其具有俯冲作用的岛弧岩浆地球化学特征。Sr、Ba及Eu的亏损可能与源区长石类矿物如斜长石和钾长石的分离结晶有关,P强烈亏损则说明可能存在磷灰石分离结晶,Ti亏损可能与演化分异过程中富Ti矿物(如钛铁矿、榍石、金红石等)分异结晶有关,也暗示岩浆物质来源于地壳,因为Ti不易进入熔体而残留在源区(郑佳浩,2012),Nb亏损可能是受到了大陆壳物质或花岗质岩石的混染,若Ti强烈亏损而Nb、Ta相对弱亏损则是因为源区钛铁矿的结晶。因为虽然钛铁矿、金红石和榍石都是主要富Ti矿物,但只有钛铁矿是在高温低压下稳定的矿物(Liou et al.,1998)。同时金红石具有很高的Nb、Ta含量(Rudnick et al.,2000;Foley et al.,2002;Xiong et al.,2005;Cole and Stewart,2009),而钛铁矿中 Nb、Ta含量很低(Cole and Stewart,2009;Ding et al.,2009),因此钛铁矿结晶从岩浆中带走了Ti,导致花岗岩中Ti的亏损,但是并没有降低Nb、Ta的含量。

5 成因类型与物质来源

对于花岗岩的成因类型划分,目前普遍采用ISMA的划分方案。M型花岗岩是指起源于地幔的花岗岩,较少见,因此这里不作详细论述。现如今,研究较多较深入的A型花岗岩是指富硅、碱,贫钙、镁、铝,高 TFeO/MgO、K/Na,富 Rb、Th、Zr、Hf、Nb、Ga、Y和 Ce等,贫 Sr、Ba、Ti、P等,并具有显著的负 Eu异常,Ga/Al值高(Collins et al.,1982;Whalen et al.,1987)。铝饱和指数(A/CNK)和CIPW计算的标准矿物刚玉的含量是区分I型、S型花岗岩的重要参数,Miller(1985)和吴福元等(2007)认为角闪石、董青石和碱性暗色矿物也是判断I、S、A型花岗岩的重要矿物学标志。若A/CNK>1.1,标准刚玉含量大于1%,且含董青石、白云母、石榴子石等富铝矿物,则属强过铝质,为典型的S型花岗岩;A/CNK<1,标准矿物出现透辉石或标准刚玉含量小于1%,且含角闪石,则为I型花岗岩;若A/CNK介于1~1.1之间,认为具有I~S过渡特征,需结合其它标志加以综合判断(王德滋等,2007)。

图6 微量元素原始地幔标准化蛛网图(据Sun and McDonough,1989)Fig.6 Primative mantle-normalized trace element spidergrams(after Sun&McDonough,1989)

研究区花岗岩A/CNK介于0.81~1.34之间,既有I型花岗岩又有S型花岗岩,亦有具I—S过渡特征的花岗岩,成因类型显得相对复杂,这说明420~408Ma期间花岗岩源区的复杂性,也暗示部分岩浆活动应有幔源物质的参与。晚志留世同时代约421Ma产出的样品K5,A/CNK=0.99,标准刚玉分子<1%,含有角闪石,为I型花岗岩;样品K46-2的A/CNK=1.17,标准刚玉分子>1%,缺乏标志性矿物,具有S型花岗岩特征。需要指出的是,祁漫塔格晚志留世双石峡单元的花岗岩具类似铝质A型花岗岩的特点,比如4020-1样品富硅(73.611%)、Eu负异常(0.15)明显、REE总量(398.99)高、富集Rb、Th、Zr、Hf、Y,贫 Sr、Ba、Ti、P等,但同时又具有低碱 (6.58%)、低 K/Na(0.69)低 TFeO/Mg(0.71)、高 MgO(1.24)的特点,在 Zr+Nb+Ce+Y—(K2O+Na2O)/CaO和Zr+Nb+Ce+Y—TFeO/MgO花岗岩成因类型判别图(图7)上双石峡单元的花岗岩也均投在了A型花岗岩区(图中红色圆点代表双石峡单元的花岗岩)。但笔者等认为它并不是典型的A型花岗岩,详细讨论见下文。从成因类型判别图来看,祁漫塔格晚志留世花岗岩整体投在了未分异的I&S&M与A型花岗岩的分界处,显示向A型花岗岩演化的趋势。

祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类整体具轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对平坦的“右倾型”且铕显示中等强度亏损的稀土元素特征暗示岩浆来源于地壳物质的熔融,较弱的铕亏损暗示岩浆可能为壳幔混源(肖庆辉等,2002)。另外,微量元素蛛网图上Ba相对于Rb、Th明显亏损,而花岗岩中的负Ba异常表明是地壳岩石部分熔融的产物(Wan Yusheng et al.,1999)。Nd/Th比值 0.91~12.52,除了阿克楚克塞单元2件样品较高,其他均小于2.79,低于壳源岩石(约为3),也有别于幔源岩石(大于 15)(Bea et al.,2001),暗示晚志留世—早泥盆世花岗岩类主要具壳源特征,但在407Ma时阿克楚克塞单元明显有幔源物质参与的特点,暗示了此时幔源岩浆底侵作用的存在,并且此时构造环境可能有变化。

图7 (Zr+Nb+Ce+Y)—(K2 O+Na2O)/CaO和(Zr+Nb+Ce+Y)—TFeO/MgO图(据 Whalen,1987)Fig.7(Zr+Nb+Ce+Y)VS.(K2 O+Na2 O)/CaO and(Zr+Nb+Ce+Y)VS.TFeO/MgO plot(Whalen,1987)

Taylor(1985)认为,地球演化过程中 K、Rb不断向上迁移进入硅铝层,上地幔越来越亏损K、Rb,而Sr主要富集在斜长石中代替Ca的位置,所以,花岗岩Rb/Sr值越高,说明源岩主要来自上部陆壳。据Taylor(1985)的资料计算,上部陆壳的 Rb/Sr值约为0.32,大陆壳平均 Rb/Sr为 0.24。蒂申多夫(1986)也提出Rb/Sr值是表征源岩的一个重要参数,他认为幔源岩浆Rb/Sr小于0.05,幔壳混合源介于0.05~0.5之间,大于0.5者则以壳源为主。而本区除阿克楚克塞单元Rb/Sr值(0.21~0.48)低,属幔壳混合源外,其他Rb/Sr值(0.71~3.22),反映出岩浆主要来源于地壳。

Beard等(1994)及 Winther等(1996)先后通过实验岩石学研究证明多种源岩部分熔融均可以产生过铝质的花岗质熔体:地壳中基性岩类(玄武质成分)的部分熔融形成化学成分偏基性的花岗闪长质的准铝质花岗岩类(Johannes,1996;Sisson,2004),地壳中碎屑沉积岩类部分熔融形成偏酸性的过铝质花岗岩类(Patino Douce,1998),泥砂质沉积岩类部分熔融可能形成强烈富铝和富钾质的花岗岩(Patino Douce,1998;Castro,1999)。

综上可知,晚志留世—早泥盆世(约 420~407Ma)花岗岩类成因类型既有I型和S型又有具A型特征的花岗岩,并且主要为高钾钙碱性I型花岗岩和过铝质S型花岗岩。I型花岗岩主要来自下地壳物质的部分熔融,并有幔源物质的参与;过铝质S型花岗岩来自中上部地壳物质的部分熔融。

6 构造环境

祁漫塔格地区是联系东、西昆仑构造带的枢纽(姜春发等,2000;姜春发,2004;边千韬等,2002;李荣社,2007),其早古生代的构造历史对探讨东昆仑东段的西延、东西昆仑的联系以及原特提斯洋在我国西部的构造演化都具有重要意义。

祁漫塔格造山带为柴达木地块南缘在早古生代时期裂解发展形成的裂陷带(潘桂棠等,2002;曹永清等,1999),该裂陷带于早奥陶世曾有明显张裂,局部可能形成初始小洋盆(姜春发等,1992;杨金中,1999;陈隽璐,2004),如十字沟蛇绿岩的Sm-Nb等时线年龄为442±16Ma(宋泰忠,2010)。祁漫塔格鸭子泉地区发现早奥陶世岛弧型闪长岩(崔美慧,2011)、晚奥陶世俯冲型花岗岩(445.4±0.9Ma锆石U-Pb年龄),揭示了俯冲造山从早奥陶世一直持续到晚奥陶世。

目前在本区早志留世花岗岩发现得较少,但就发现的花岗岩来说,它属于同碰撞时期,如东昆仑西段祁漫塔格造山带哈拉达乌早志留世428.5±2.2Ma的更长环斑花岗岩岩体形成于同碰撞刚开始的汇聚环境(吴少锋,2012),祁漫塔格哈拉达乌环斑花岗岩和灰红色斑状二长花岗岩形成时代分别为428.5土2.2Ma和430±1.7Ma,形成于同碰撞环境(曹世泰,2011)。大陆主碰撞期不利于岩浆上升,大量的岩浆作用发生在后碰撞时期(肖庆辉等,2002),这点也间接说明了早志留世可能为同碰撞期。

后碰撞花岗岩主要是高钾钙碱性系列到碱性系列的花岗岩类岩石,强过铝质花岗岩类,并以前者占主导地位。其主元素和微量元素往往具有A型花岗岩和板内花岗岩的特点,并且经过演化的高钾钙碱性花岗岩类在地球化学投影图上也经常落入A型花岗岩区,甚至跨过几个岩区。结合区域构造地质背景及岩石地球化学特征,本文认为祁漫塔格晚志留世—早泥盆世(约420~407Ma)花岗岩类应形成于后碰撞构造背景,上述讨论的晚志留世双石峡单元的花岗岩也不是典型的A型花岗岩,而应为经过演化的S型花岗岩和I型花岗岩。在Pearce等(1996)提出的构造环境 Rb—(Yb+Ta)和 Rb—(Y+Nb)判别图上(图8),样品也均投在了后碰撞花岗岩区域,且多数样品继承了岛弧特征,这主要是由于后碰撞的岩浆源岩通常是俯冲和碰撞期间产生的储存于下地壳或岩石圈、如软流圈内部的原岩产生的。李伍平(1999)提出“滞后型钙碱性火山岩”的概念,对解释此时存在的实际没有岛弧,但是存在岛弧性质的花岗岩这一现象具有较好的启示意义(徐久磊,2013)。

至中泥盆世,祁漫塔格地区已经形成了造山后伸展杂岩体,如喀雅克登塔格杂岩体(谌宏伟等,2006)。最终晚泥盆世陆相磨拉石建造的发育标志着祁漫塔格早古生代加里东造山旋回的结束。

7 结论

(1)祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类整体属高钾钙碱性系列,准铝—过铝质花岗岩;稀土配分曲线一致,即轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对平坦的"右倾型";具大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损的微量元素特征。

图8 构造环境 Rb—(Yb+Ta)和 Rb—(Y+Nb)判别图Fig.8 Rb vs.(Yb+Ta)and Rb vs.(Y+Nb)tectonic setting diagram

(2)祁漫塔格晚志留世—早泥盆世花岗岩类岩石成因类型复杂,既有I型和S型又有具A型特征的花岗岩,并且主要为高钾钙碱性I型花岗岩和过铝质S型花岗岩。I型花岗岩主要来自下地壳物质的部分熔融,并有幔源物质的参与;过铝质S型花岗岩来自中上部地壳物质的部分熔融。

(3)祁漫塔格晚志留世(约420~407Ma)花岗岩类构造背景应为后碰撞构造环境,但具有类似岛弧花岗岩的特征,推测在同碰撞挤压造山作用向后碰撞区域拉伸构造体制(约420Ma)的转换时期,产生了高钾钙碱性I型花岗岩、过铝质花岗岩及具有A型花岗岩特征的花岗岩,这弥补了祁漫塔格在晚志留世420Ma的间歇,亦为细化祁漫塔格早古生代构造演化提供了依据。

注 释 / Notes

❶青海省地质调查院.2004.J46C003001(库郎米其提幅)1∶250000区域地质调查报告.

❷青海省地质调查院.2004.J46C004001(布喀达坂峰幅)1∶250000区域地质调查报告.

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