东昆仑祁漫塔格地区小尖山辉长岩地球化学特征、U-Pb年代学及其构造意义

奥　琮， 孙丰月 李碧乐 王　冠， 李　良 李世金， 赵俊伟

（1.吉林大学 地球科学学院， 吉林 长春 130061； 2.天津地质矿产研究所， 天津 300170； 3.四川鑫顺矿业股份有限公司， 四川 成都 610041； 4.青海省地质调查局， 青海 西宁 810008； 5.青海省第五地质矿产勘查院，青海 西宁 810008）

东昆仑祁漫塔格地区小尖山辉长岩地球化学特征、U-Pb年代学及其构造意义

奥琮1，2， 孙丰月1， 李碧乐1， 王冠3， 李良1， 李世金4， 赵俊伟5

（1.吉林大学 地球科学学院， 吉林 长春 130061； 2.天津地质矿产研究所， 天津 300170； 3.四川鑫顺矿业股份有限公司， 四川 成都 610041； 4.青海省地质调查局， 青海 西宁 810008； 5.青海省第五地质矿产勘查院，青海 西宁 810008）

东昆仑地区基性-超基性岩石的研究十分薄弱， 对东昆仑西段小尖山辉长岩体进行岩相学、年代学、地球化学和构造环境分析， 有助于丰富对东昆仑幔源岩浆活动及岩浆演化的整体认识。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学指示该岩体侵位年龄为227.8±0.9 Ma。岩石具有较低的SiO2（43.72%～50.92%， 平均为47.07%）含量和较高的Mg#（60～75）值， 属于钙碱性系列岩石。微量和稀土元素分析结果显示， 岩石具有较高的V（68.0×10-6～182×10-6）和Cr（60.0×10-6～430×10-6）含量， 较低的Sr（456×10-6～600×10-6， 平均526×10-6）含量和Rb/Sr比值（0.03～0.10， 平均值0.06）； 稀土总量低， 稀土配分曲线为轻稀土富集的右倾型， 具有弱正Eu异常（ΣREE=13.6×10-6～62.5×10-6， La/YbN=3.95～6.17， δEu=1.08～1.68）； 富集大离子亲石元素（如Rb、Ba）和不相容元素（如Th、U）， 相对亏损高场强元素（如Nb、Ta）。地球化学特征显示小尖山辉长岩岩浆源区应为俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔。结合区域构造背景综合分析， 认为小尖山辉长岩形成于造山后伸展的构造环境，为印支晚期伸展体制下幔源岩浆活动的产物。

辉长岩； 幔源岩浆； 锆石U-Pb年龄； 地球化学特征； 东昆仑祁漫塔格

卷（Volume）39， 期（Number）6， 总（SUM）149

页（Pages）1176～1184， 2015， 12（December， 2015）

0　引　言

东昆仑造山带是青藏高原内可与冈底斯相媲美的又一条巨型构造岩浆岩带（莫宣学等， 2007）， 带内不同时代的侵入体均有出露， 海西-印支旋回岩浆活动受到国内外地质学界的广泛关注（谌宏伟等，2005； 莫宣学等， 2007； 李碧乐等， 2012； 丰成友等，2012）。然而， 前人对于东昆仑地区岩浆活动的研究多集中于花岗质岩石， 而对区内基性-超基性岩石的研究十分薄弱， 在一定程度上限制了对东昆仑地区岩浆演化和岩浆型矿床成矿作用的整体认识。基性-超基性岩不仅包含着丰富的幔源信息， 而且可以作为衡量构造转换时间的标尺（Hoek and Seitz，1995）， 对于形成岩浆矿床十分有利。已有研究显示，东昆仑地区显生宙以来经历了早-中泥盆世（403～394 Ma）和中-晚三叠世（240～226 Ma）两期重要的幔源岩浆活动（罗照华等， 2002； 莫宣学等， 2007）。2011年青海省发现的世界级超大型岩浆熔离型铜镍硫化物矿床——夏日哈木镍矿， 为东昆仑成矿带首次发现，成矿岩体锆石U-Pb年龄为393.5±3.4 Ma （李世金等，2012）， 属早泥盆世。该矿床的发现暗示区内具有形成与基性-超基性岩体有关的岩浆矿床的巨大潜力，启示我们在今后的找矿工作中应对东昆仑地区不同时期幔源岩浆活动的研究加以充分的重视。本文对出露于东昆仑祁漫塔格地区东段的小尖山辉长岩体进行了岩石学、年代学和地球化学等方面的研究，探讨了岩石成因、岩浆源区和成岩构造环境， 旨在为东昆仑地区印支期的岩浆演化和成矿地质背景提供有益的资料。

图1　小尖山地区地质简图（据青海省地质调查院， 2011修编）Fig.1　Sketch geological map of the Xiaojianshan area

1　地质背景

东昆仑造山带位于中国大陆中央造山带西段，柴达木陆块南缘， 由北向南发育三条近东西向区域性大断裂， 分别为昆北、昆中和昆南断裂带（黄汲清等， 1977； 黄汲清， 1984； 姜春发等， 1992）。孙丰月等（2003）根据这三条断裂带将东昆仑由北向南依次划分为昆北加里东弧后裂陷带、昆中基底隆起花岗岩带和昆南复合拼贴带。

研究区位于祁漫塔格地区东段， 大地构造位置属昆北弧后裂陷带。区内出露地层主要为古元古界金水口群白沙河组条带状大理岩夹斜长角闪片岩；上奥陶统祁漫塔格群（滩间山群）玄武岩、变砂岩夹硅质岩； 上泥盆统牦牛山组复成分砾岩夹中酸性火山岩。区内断裂构造发育， 以北西向逆冲断裂为主， 次为北东及北北东向， 形成网状断裂系统。区内岩浆活动强烈， 具有多期次的特征。主要发育燕山早期正长花岗岩， 印支晚期二长花岗岩、石英闪长岩、闪长岩和辉长岩， 海西早期二长花岗岩。其中， 印支晚期二长花岗岩和石英闪长岩大面积分布， 出露面积约12 km2。本次重点研究的小尖山辉长岩体呈小岩株状， 出露面积约为1.5 km2， 南侧被第四系覆盖，西侧被石英闪长岩侵入， 北侧和东侧被二长花岗岩侵入（图1）， 接触面近直立。岩体中见矿物不均匀分布， 表明具混染现象， 而且具明显的岩相分带， 中心为橄榄辉长岩， 边部为辉长岩（青海省地质调查院，2011）， 反映岩体的中心比边部基性程度更高。

2　岩相学特征

进行年代学及岩石地球化学测试的7件样品为采自拉陵灶火西小尖山地区出露的基性岩体边部的辉长岩（图2a、b）， 测年样品取样位置坐标为E93°11′33″， N36°41′04″。岩石呈深灰色， 中细粒半自形辉长结构、含长结构（图2c、d）， 块状构造。矿物成分主要为： 斜长石55%～65%， 普通辉石及紫苏辉石25%～30%， 普通角闪石5%～10%， 另含少量黑云母、榍石及金属矿物。斜长石自形程度好， 呈长柱状， 可见聚片双晶， 根据Np′∧（010）最大消光角法测定其An≈55～70， 为拉-倍长石； 辉石以单斜辉石为主（20%～25%）， 且多转化为角闪石。

图2　小尖山辉长岩野外（a， b）及镜下（c， d）照片Fig.2　Photos of the outcrop （a， b） and photomicrographs （c， d） of the Xiaojianshan gabbro

3　测试方法

3.1锆石LA-MC-ICP-MS年代学

锆石U-Pb同位素测年样品在河北省廊坊市区域地质调查研究所运用标准重矿物分离技术分选完成锆石的挑选。全岩样品经破碎、淘洗和磁选后， 分离出锆石颗粒， 然后在双目镜下仔细挑选表面平整光洁且具不同长宽比例、不同柱锥面特征、不同颜色的锆石颗粒用于制靶， 并对其进行抛光， 直到样品露出一个光洁的平面。样品测定之前用酒精轻擦样品表面， 以除去可能的污染。

锆石样品靶制作完成后， 进行阴极发光（CL）照相， 作为同位素分析时的选点依据。锆石U-Pb同位素年龄测定在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成。采用New wave UP 213激光剥蚀系统和带有多个离子计数器（multi ion counters）的Finnigan Neptune型多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）组成的LA-MC-ICP-MS系统进行锆石微区U-Pb定年。采样方式为单点剥蚀， 数据采集采用所有信号同时静态方式接收， 测试采用的激光剥蚀光斑直径为30 μm， 使用锆石GJ-1作为外标， 元素含量采用锆石M127（Liu et al.， 2008）作为外标样， 每分析10个样品点， 分析2次GJ-1。测试流程参见侯可军等（2009）。普通铅校正采用Andersen （2002）推荐的方法；样品的同位素比值及元素含量计算采用ICP-MS-DATECAL程序（Liu et al.， 2008， 2010）， 年龄计算及谐和图的绘制采用Ludwing （2003）编写的Isoplot完成。

3.2岩石地球化学分析

样品的主量、微量和稀土元素测试均由澳实分析检测（广州）有限公司完成。主量元素由荷兰PANalytical生产的Axios仪器利用熔片X-射线荧光光谱法（XRF）测定， 并采用等离子光谱和化学法测定进行互相检测。微量元素和稀土元素采用美国Perkin Elmer公司生产的Elan 9000型电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）测定。主量元素分析精度优于5%，微量和稀土元素分析精度优于10%。

4　测试结果

4.1锆石LA-MC-ICP-MS年代学

样品L01-N1中的锆石的自形程度均较好， 透明至半透明， 金刚光泽， 晶体多为长柱状和粒状。锆石长100～200 μm， 宽50～100 μm， 长宽比为1∶1～2∶1。阴极发光（CL）图像（图3）显示， 大部分锆石的条带状环带清晰， 表明为岩浆结晶锆石。19个分析点Th、U含量分别为69.8×10-6～1496.0×10-6和50.8×10-6～857.3×10-6， Th/U比值为1.03～2.26，均大于1（表1）， 显示岩浆结晶锆石的特点。所有分析点均投影在谐和线上或其附近（图4）， 锆石的206Pb/238U年龄变化于225～230 Ma之间， 加权平均年龄为227.8±0.9 Ma， MSWD=0.47， 属中三叠世末期。

图3　小尖山辉长岩中锆石CL图像（圆圈代表U-Pb分析点）Fig.3　CL images of zircons from the Xiaojianshan gabbro

图4　小尖山辉长岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4　Zircon U-Pb concordia diagram for the Xiaojianshan gabbro

4.2地球化学特征

4.2.1主量元素特征

小尖山辉长岩主量元素测试结果见表2。岩石的SiO2含量较低（43.72%～50.95%， 平均值为47.07%）， 属基性岩， TiO2含量介于0.19%～0.86%之间， Al2O3含量介于19.75%～25.02%之间， MgO含量介于5.22%～7.88%之间， Mg#为60～75。在TAS图解中， 样品全部落入亚碱性区域， 辉长岩范围之内（图5）； 在F1-F2图解（图6a）和F2-F3图解（图6b）中， 样品主要落入钙碱性系列区域， 显示其属于钙碱性系列岩石。

4.2.2微量元素特征

小尖山辉长岩的稀土元素总量较低（ΣREE= 13.55×10-6～62.48×10-6）， 在稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图（图7a）中呈现轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾配分型式（La/YbN=3.95～6.17）。样品具有弱的正铕异常（δEu=1.08～1.68）， 暗示存在较强的斜长石堆晶作用。

表1　小尖山辉长岩（L01-N1） LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年分析结果Table 1　LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating results of sample L01-N1 from Xiaojianshan gabbro

表2　小尖山辉长岩的主量（%）、稀土和微量元素（×10-6）分析结果Table 2　Major （%）， REE and trace element （×10-6） concentrations of the Xiaojianshan gabbro

图5　辉长岩的TAS图解（据Middlemost， 1994）Fig.5　TAS diagram for the gabbro

在微量元素原始地幔标准化蛛网图中（图7b），辉长岩显示富集LILE（Rb、Ba、K）和不相容元素（Th、U、Sr）， 相对亏损HFSE（Nb、Ta和Ti）的特征。Sr的富集受控于斜长石， 说明有斜长石的堆晶作用， 与弱的正铕异常吻合。

图6　辉长岩F1-F2（a）和F2-F3（b）图解（据Pearce， 1976）Fig.6　F1vs. F2（a）， and F2vs. F3（b） diagrams for the gabbro

5　讨　论

5.1岩浆源区

小尖山辉长岩具有较低的SiO2含量（43.72%～ 50.92%）、较高的Mg#值（60～75）和V、Cr含量（V=68.0 × 10-6～182×10-6， Cr=60.0×10-6～430×10-6）， 显示幔源岩浆的成分特征。但样品的Sr含量（456×10-6～600×10-6）显著高于地幔值（17.8×10-6， Taylor and McLennan， 1985）， 指示岩浆源区并不是单一来自地幔， 可能受到围岩混染或者俯冲板片流体交代作用的影响， 而使其Sr含量增高（McCulloch and Gamble，1991； Hawkesworth et al.， 1993）。

我们认为， 本区辉长岩岩浆主要起源于由俯冲板片脱水形成的流体交代岩石圈地幔， 岩浆运移过程中未经历明显的地壳混染。主要基于以下考虑： （1）地壳混染通常会导致岩浆的SiO2、K2O、Rb含量的增高， 而本区辉长岩具有较低的SiO2、K2O和Rb含量， 以及低的Rb/Sr比值（0.03～0.10）与上地幔平均值（0.034）（Taylor and McLennan， 1995）十分接近， 反映岩浆形成过程中未经历明显的地壳混染； （2）岩石具有显著的Nb、Ta、Ti、P的负异常， 暗示岩浆源区受到俯冲板片影响（McCulloch and Gamble， 1991；Woodhead et al.， 1993）； （3）由于LILE在流体中具有比HFSE更高的活动性， 因此， 俯冲板片脱水形成的流体往往富含LILE亏损HFSE（Sajona et al.， 2000；Defant and Kepezhinskas， 2001）。岩石明显富集LILE和LREE， 并且具有低钾和亏损HFSE的特征， 反应俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔可能是本区辉长岩的岩浆源区。

图7　辉长岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图（a， 标准化值据Boynton， 1984）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（b，标准化值据Sun and Mcdonough， 1989）Fig.7　Chondrite-normalized REE patterns （a） and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams （b） of the gabbro

5.2成岩时代和构造意义

青海1∶5万拉陵灶火地区地质矿产调查报告中提到该岩体Sm-Nd等时线年龄为484±14 Ma， 将其归属于早奥陶世， 但未见其原始数据。本次通过高精度LA-MC-ICP-MS年代学研究显示其206Pb/238U加权平均年龄为227.8±0.9 Ma， 属中三叠世末期。已有研究显示， 东昆仑地区显生宙以来经历了早-中泥盆世（403～394 Ma）和中-晚三叠世（240～226 Ma）两期重要的幔源岩浆活动（罗照华等，2002； 莫宣学等， 2007）。罗照华等（2002）报道了石灰沟外滩岩体蛇纹石化橄榄岩-辉长岩的角闪石Ar-Ar坪年龄为226.4±0.4 Ma、等时线年龄为222.2±3.3 Ma Liu et al. （2004）报道了加鲁河辉长岩的锆石SHRIMP年龄为239±6 Ma。另外， 在五龙沟、加鲁河、喀雅克登塔格等地均有该类岩体出露， 这类岩体（脉）在东昆仑的其他地区也广泛分布， 往往侵位于印支期及其以前的花岗岩中（莫宣学等， 2007）。

已有研究表明， 东昆仑地区存在晚古生代大洋（阿尼玛卿洋）， 属于古特提斯洋的一部分。姜春发等（1992）报道了玛积雪山蛇绿岩中的火山岩同位素年龄为260 Ma， 代表大洋扩张的时代。海西晚期-印支早期， 洋壳向北俯冲， 在东昆仑南缘形成三叠纪前陆堆积， 同时形成大规模与俯冲有关的的弧岩浆作用， 该时期东昆仑地区处于安第斯型活动大陆边缘的构造环境（孙丰月等， 2003）。白日其利角闪辉长岩、浅色辉长岩和金水口附近煌斑岩锆石U-Pb年龄介于253～242 Ma之间， 为早三叠世阿尼玛卿古特提斯洋俯冲阶段岩浆活动的产物（陆松年等， 2006； 熊富浩等， 2011； Xiong et al.， 2013）。

根据丰成友等（2012）对祁漫塔格中晚三叠世花岗岩的研究， 在228～220 Ma期间， 祁漫塔格地区存在A型富钾高分异花岗岩， 表明该时期本区构造体制已由陆内造山挤压体制转变为碰撞后伸展体制。基性超基性岩体是一种特殊的构造岩浆类型， 形成于拉张背景下， 代表了一种伸展岩浆活动， 并且可以划分为造山后伸展和俯冲环境伸展等类型（罗照华等， 2006； Khan et al.， 2007； French and Heaman，2010； Mir et al.， 2010； Girardi et al.， 2012）。小尖山辉长岩年龄为227.8±0.9 Ma， 结合区域构造演化， 我们认为其形成于造山后伸展构造环境， 为印支晚期伸展体制下幔源岩浆活动的产物。

6　结　论

（1） 小尖山辉长岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为227.8±0.9 Ma， 属中三叠世末期。

（2） 岩石地球化学特征显示， 小尖山辉长岩属于钙碱性系列岩石。具有较高的Mg#值、较高的V和Cr含量， 较低的SiO2、Rb和Rb/Sr比值， 富集LILE（如Rb、Ba）、LREE和不相容元素（如Th、U）， 相对亏损HFSE（如Nb、Ta）的特征， 显示其岩浆源区应为俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔。

（3） 小尖山辉长岩体为东昆仑地区印支晚期伸展体制下幔源岩浆活动的产物。

致谢： 中国地质大学（北京）罗照华教授和另一位匿名审稿人提出了宝贵的修改意见和建议。青海省第五地质矿产勘查院夏日哈木项目部杨启安、马吉雄、王彬、王治安等对野外工作的鼎力支持和中国地质科学院矿产资源研究所侯可军博士在样品锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年龄测试上所给予的大力帮助。在此一并表示衷心的感谢。

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U-Pb Dating， Geochemistry and Tectonic Implications of Xiaojianshan Gabbro in Qimantage Mountain， Eastern Kunlun Orogenic Belt

AO Cong1，2， SUN Fengyue1， LI Bile1， WANG Guan3， LI Liang1， LI Shijin4and ZHAO Junwei5
（1. College of Earth Sciences， Jilin University， Changchun 130061， Jilin， China； 2. Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources， Tianjin 300170， China； 3. Sichuan Xinshun Mineral Limited Liability Corporation，Chengdu 610041， Sichuan， China； 4. Qinghai Geological Survey， Xining 810008， Qinghai， China； 5. Institute of the Fifth Geologic Exploration and Mineral Resource of Qinghai Province， Xining 810008， Qinghai， China）

The basic-ultrabasic rocks in the Eastern Kunlun area not well documented mainly because of the harsh natural environment. Researches on petrography， geochronology， geochemistry and tectonic setting of the Xiaojianshan gabbro will be of significance for the understanding of mantle magmatism in East Kunlun. LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that the gabbro in the Xiaojianshan area was formed at ～227 Ma. The rocks are calc-alkaline and characterized by low SiO2（43.72%-50.92%， average value is 47.07%）， high Mg#（60- 75）， high V （68.0×10-6- 182×10-6） and Cr （60.0×10-6- 430×10-6） contents， and low Sr （456×10-6- 600×10-6， average value is 526×10-6）， Rb/Sr ratio （0.03～0.10， average value is 0.06）. The rocks have low REE contents， slightly enriched in LREE with positive Eu anomalies （ΣREE=13.6×10-6-62.5×10-6， （La/Yb）N=3.95- 6.17，δEu=1.08- 1.68）， besides， all rocks are enriched in LILE （Rb and Ba）， incompatible elements （Th and U） and depleted in HFSE （Nb and Ta）. Geochemical features of the rocks indicate that the Xiaojianshan gabbro was originated from partial melting of the metasomatized lithospheric mantle caused by the dehydration of the subducting slab. Combined with regional tectonic setting， we propose that the Xiaojianshan gabbro is mantle origin formed in extensional regime of the Late Indosinian.

gabbro； mantle-derived magma； zircon U-Pb age； geochemistry characteristics； Qimantage of eastern Kunlun

P597； P595

A

1001-1552（2015）06-1176-009

10.16539/j.ddgzyckx.2015.06.016

2013-10-28； 改回日期： 2014-04-28

项目资助： 中国地质调查局地质大调查项目“柴达木周缘及邻区找矿问题研究”（12120111086020）资助。

奥琮（1990-）， 男， 助理工程师， 主要从事矿床学研究。Email： a_o_cong@163.com