东昆仑查干尕诺地区中三叠世中酸性侵入岩地球化学特征及地质意义

魏小林，曾小平，甘承萍，张得鑫，于小亮

(1.吉林大学地球科学学院，吉林 长春　130061； 2.青海省地质调查局，青海 西宁　810001；3.青海省第三地质矿产勘查院，青海 西宁　810029)



东昆仑查干尕诺地区中三叠世中酸性侵入岩地球化学特征及地质意义

魏小林1,2，曾小平2，甘承萍3，张得鑫2，于小亮2

(1.吉林大学地球科学学院，吉林 长春130061； 2.青海省地质调查局，青海 西宁810001；3.青海省第三地质矿产勘查院，青海 西宁810029)

摘要：查干尕诺地区位于东昆仑西段祁漫塔格中东部，该区中酸性侵入岩主要岩性为花岗闪长岩和二长花岗岩，侵入于白沙河组中，且从花岗闪长岩到二长花岗岩，岩石中SiO2(65.22%～72.42%)含量逐渐增高，Al2O3(14.90%～16.79%)、CaO(1.97%～4.20%)和MgO(0.61%～2.00%)逐渐降低；里特曼指数介于1.41～2.02，K2O+Na2O全碱含量为5.04%～8.8%，属高钾钙碱性系列；稀土总量中等(∑REE=69.78×10-6～148.9×10-6)，稀土元素标准化曲线右倾，为轻稀土富集型，基本无Eu异常；岩石中Rb、Th等强烈富集，Nb、Zr、Ce、Ta、Hf等富集一般，Y弱亏损。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明，其形成年龄为(246.8±1.7)Ma，时代为中三叠世。以上特征表明，本区的中酸性侵入岩属I型花岗岩，结合区域地质特征，该期花岗岩类含大量暗色微粒包体，具有明显的岩浆混合的证据。说明中三叠世该区构造处于洋壳俯冲结束—碰撞开始的转变期。该套侵入岩的发现对东昆仑西段祁漫塔格地区的构造岩浆带研究及发展演化史研究具有重要意义。

关键词：花岗闪长岩；地球化学；锆石U-Pb年龄；查干尕诺；东昆仑

东昆仑祁漫塔格地区作为中国中央造山带西段的重要组成部分(丰成友等，2011a；高晓峰等，2010)，是联系东、西昆仑构造带的枢纽(郝娜娜等，2014)，其地质构造位置与成岩成矿作用突出(陈静等，2013)，祁漫塔格地区同时又是中国十大新的战略资源接替基地之一，在业界备受关注(丰成友等，2010，2012；王秉璋等，2012)。该区构造位置独特，岩浆活动强烈，花岗岩类分布广泛，对岩浆岩形成的研究已成为探讨该区构造演化问题的重要依据(曹永清等，1999；谌宏伟等，2005；伍跃中等，2009；张爱奎等，2012)。近年来，前人对花岗岩类的形成时代、岩石成因、形成环境等方面进行了大量研究，并取得了丰硕的成果(罗照华等，2007；王松等，2009；王国良等，2013；马文等，2013)。但由于该区自然条件恶劣，地质研究程度相对较低，笔者对祁漫塔格查干尕诺一带中酸性侵入岩依据不同期次、不同岩石类型的空间分布特征，开展系统的岩石地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究，以准确厘定其形成时代，探讨地质构造环境，从而对祁漫塔格岩浆侵入活动及构造演化方面提供新的信息与依据。

1侵入体地质特征

区内早三叠世岩浆活动强烈，侵入岩发育，集中东沙子两侧一带，共圈出7个侵入体，呈规模巨大的岩株或岩基状产出，在东沙子西部有零星小岩株沿断裂出现(图1)。岩体侵入于古元古界金水口岩群白沙河组中，岩体的空间群居性较好，平面上呈较大的岩基或岩株出现，岩浆侵入作用是岩体主要的侵位机制。

根据岩性特征可划分为花岗闪长岩和二长花岗岩两类侵入岩，岩石中绝大部分矿物颗粒分布均匀，受不同期构造应力作用，岩体次生节理、裂隙十分发育，部分岩石节理裂隙具绿泥石化、钾长石化蚀变、褐铁矿化蚀变。在断层带附近发育的破劈理带中岩石具碎裂岩化、钾化、褐铁矿化蚀变。

侵入体与围岩侵入接触关系明显，围岩多发生角岩化等，热接触变质晕发育，并有岩枝贯入；各侵入体外接触带岩石具硅化、角岩化蚀变，蚀变带宽0.5～3 m，沿外接触带断续分布；各侵入体之间接触关系基本协调，大部分界线清楚，以脉动侵入接触。侵入体边部具冷凝边，尤其岩基的边部，与围岩侵入界线十分清楚，接触面多弯曲，呈港湾状，岩体内部的围岩捕虏体呈长条状分布，在内接触带围岩的捕虏体分布无规律，且呈棱角、次棱角及不规则状，外接触带见岩枝贯入，且具混染现象。

岩体中暗色微细粒包体发育，暗色包体呈浑圆-次浑圆状、偏平状、不规则状等，与寄主岩界线清楚，星散状分布，大小一般为2～10 cm，小的约1 cm，在二长花岗岩中偶见，花岗闪长岩中较为集中，部分地段密集分布呈包体带。

1.第四系；2.古元古界金水口群白沙河组；3.中三叠世花岗闪长岩；4.中三叠世二长花岗岩；5.逆断层； 6.地质界线；7.性质不明断层；8.同位素测年及采样点图1　研究区地质简图Fig.1　Geological sketch map of research area

2岩石学特征

花岗闪长岩：岩石呈浅灰色，粒度大小为0.2～2.17 mm，中细粒半自形粒状结构，片麻状构造，块状构造，部分岩石中长石颗粒粗大呈不等粒结构。岩石由更-中长石45%～57%、石英22%～26%、微斜长石9%～15%、普通角闪石3%～8%、黑云母5%～9%，以及少量磁铁矿和微量磷灰石、锆石等组成。更-中长石呈半自形板状晶体，具环带构造，聚片双晶发育，双晶带细而密，发生了弱绢云母、高岭土化蚀变；石英呈他形粒状充填在其他矿物之间地空隙中，晶体大小和形状受空隙形状所控制，微斜长石呈他形板状晶体，具格子状双晶，条纹构造发育，晶体内有石英、斜长石、黑云母嵌晶，次生变化后轻微地被高岭土交代；黑云母呈褐色板状晶体，沿晶体边缘和解理有弱绿泥石蚀变，与粒状矿物相间，断续定向排列，普通角闪石呈绿色柱状晶体，晶体内有磁铁矿、磷灰石、锆石包裹体，沿晶体边缘和解理发生了弱绿泥石、绿帘石蚀变，不甚均匀定向分布在粒状矿物之间。

二长花岗岩：岩石呈肉红色，块状构造，粒径大小为0.21～4.2 mm，细中粒花岗块状。岩石由微斜长石32%～39%、石英21%～26%、更-中长石35%～40%、普通角闪石1%～3%、黑云母3%～10%，以及少量榍石、磁铁矿和微量磷灰石、锆石组成。微斜长石呈他形板状晶体，具格子状双晶偏体内有石英，斜长石、黑云母嵌晶，次生变化后被高岭土交代，石英呈他形粒状充填其他矿物之间地空隙中，晶体大小和形状受空隙形状所控制，更-中长石呈半自形状晶体，聚环带构造，聚片双晶发育，双晶带细而密，有弱绢云母化、高岭土化；黑云母呈板状晶体，Ng′—深褐，NP′—黄色，晶体内有磁铁矿、磷灰石、锆石包裹体，沿晶体边缘轻微地被绿泥石交代，普通角闪石呈绿色柱状晶体，Ng′—深褐，NP′—淡褐，解理发育，沿晶体边缘有轻微地绿泥石化。

3分析方法

3.1化学全分析

笔者选择查干尕诺地区花岗闪长岩和二长花岗岩新鲜岩石样品共17件进行了岩石化学全分析。在国土资源部华北矿产资源监督检测中心天津地质矿产研究所实验测试室进行了主量元素、 微量元素分析。除 H2O用重量法和FeO用容量滴定法测定外, 其余主量元素都用 X 萤光光谱仪测定, 分析精度(相对误差)优于1%。微量元素和稀土元素采用电感耦合等离子体质谱仪(TJA-PQ-ExCell ICP-MS)测定, 分析误差小于5%。

3.2锆石LA-ICP-MS U-Pb测年

本期花岗岩是本次调查新解体出的侵入组合，根据野外地质特征, 笔者对出露面积最大的早期花岗闪长岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代学研究。采集无蚀变的花岗闪长岩10 kg作为同位素分析样品，先将其破碎至60～80目, 用水淘洗粉尘, 然后用磁铁将磁铁矿除去, 重选出锆石等重矿物, 最后在双目镜下挑选出晶形较好、 透明锆石晶体。

锆石U-Pb年龄在天津地质矿产研究所实验测试室进行,通过同位素实验室激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS) 来测定(李怀坤等，2010)。采用质谱仪为 ThermoFisher 公司制造的Neptune, 激光剥蚀系统为ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器, 利用193 nm FX激光器对锆石进行剥蚀, 激光斑束35 μ m, 采用Adersen方法对普通铅进行校正, 详细分析方法及仪器参数见李怀坤等(2009)。原始数据数据处理、年龄计算和绘图使用ICPMSDataCal程序(LIU et al.,

2010)和ISOPLOT程序(LUDWIG,2003)。同位素比值误差为1σ , 年龄值选206Pb/238U年龄, 加权平均年龄误差为95%置信度误差。

4分析结果

4.1地球化学

4.1.1主量元素特征

岩石中SiO2含量中等(表1)，从花岗闪长岩→二长花岗岩，岩石的SiO2逐渐增高，Al2O3、CaO、MgO逐渐降低，其他成分无明显变化，尤其是Na2O、Fe2O3总体含量变化不大。岩石的铝过饱和指数ASI为0.99～1.12，均值可达1.06，属弱铝过饱和岩石。岩石的里特曼指数σ=1.41～2.02，K2O+Na2O全碱含量为5.04%～8.8%，属高钾的钙碱性岩。在侵入岩SiO2-K2O+Na2O主元素分类图解(图2)中全落入花岗闪长岩区和花岗岩区，与QAP分类命名一致，且属于亚碱性系列(图3)，在AFM图解(图4)中落在钙碱性系列区，在SiO2-K2O图解中全落入中-高钾钙碱性系列区(图5)，岩石固结指数SI=6.72～16.69，分异指数为69～75，说明岩石成岩时分异较好，但固结较差。

表1　查干尕诺地区岩体岩石化学及参数特征表(%)

图2　侵入岩SiO2-K2O+Na2O主元素分类图解Fig.2　SiO2-K2O+Na2O diagram of intrusive rocks

图3　SiO2-K2O+Na2O图解Fig.3　SiO2-K2O+Na2O diagram

图4　AFM图解图Fig.4　AFM diagram

图5　SiO2-K2O图解Fig.5　SiO2-K2O diagram

4.1.2稀土和微量元素特征

岩石中稀土∑REE总量中等(表2)，且不同岩性的侵入岩总体较为一致，含量为69.78×10-6～148.9×10-6，轻重稀土比值LREE/REE为8.54～14.67，显示轻稀土富集的特点。稀土元素标准化配分图中标准化曲线右倾为轻稀土富集型(图6)，轻稀土部分右倾斜，重稀土部分呈较平坦，Eu处“V”字型谷不明显，(La/Yb)N值为7.61～25.99，远大于1；δEu值为0.79～1.19，基本无Eu异常。

岩石中不相容元素Rb、Th等强烈富集；Nb、Zr、Ce、Ta、Hf等中等不相容元素富集一般；弱不相容元素Y弱亏损(表3)。岩石中其他有益元素大部分不显示或显低丰度值，无富集或矿化特征。在球粒陨石标准化蛛网图中(图7)，显示Nb、Ta、P、Ti、Rb、Sr亏损，显示“谷”形，而Ba、Th、Nd呈“峰”形，显示出典型的与俯冲有关的岩浆特征(WANG et al.,2001)。

4.2锆石U-Pb年代学

花岗闪长岩的锆石共测20个点，结果见表4。从表4中可以看出:锆石U含量为58×10-6～192×10-6,Th/U值为0.4～1.3，与变质锆石不同(Th/U<0.1)，属于岩浆锆石。几乎所有测点206Pb/238U表面年龄为240～250 Ma, 在谐和线上形成一个年龄集中区(图8),其中18颗结晶锆石的206Pb/238U年龄权重值为(246.8±1.7) Ma, 表明查干尕诺岩体早期花岗闪长岩形成时代为中三叠世。

表2　查干尕诺地区岩体稀土元素分析结果(10-6)

表3　查干尕诺地区岩体微量元素分析结果表(10-6)

图6　稀土元素配分图Fig.6　Rare earth partition ideograph

图7　微量元素蛛网图Fig.7　Trace elements spider diagram

样品编号含量(10-6)同 位 素 比 值年 龄(Ma)PbU206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206Pb208Pb/232Th232Th/238U206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ207Pb/206Pb1σ10SQD7849JD1.13580.03950.27910.05130.0120.868325032502325221010SQD7849JD1.24810.03880.27920.05210.01260.7482462250102898710SQD7849JD1.351140.03840.27640.05210.01231.13022431248102918610SQD7849JD1.471540.03930.27290.05040.0121.2073248124552145010SQD7849JD1.551100.03970.28730.05250.01210.9285251225673075710SQD7849JD1.651080.03860.28080.05280.01121.2475244225173196610SQD7849JD1.75970.03820.26880.05090.01041.332624222421123610410SQD7849JD1.881920.03890.2730.05080.01070.7621246124542343810SQD7849JD1.93700.03830.26820.05070.01030.966324222411922718010SQD7849JD1.103750.03910.26110.04820.01011.148224722361111111110SQD7849JD1.113700.03980.24460.04450.01041.0028252222215-8016710SQD7849JD1.124810.03980.27170.04950.01071.121525222441217110910SQD7849JD1.134900.03880.26780.050.01021.21082452241101969510SQD7849JD1.143730.03810.27220.05180.011.026424122441827716410SQD7849JD1.153700.03830.26840.05070.01031.107824222411722616010SQD7849JD1.1761190.03920.26760.04960.0111.2303248124161756110SQD7849JD1.184960.03990.27520.050.01181.0034252224791958510SQD7849JD1.193650.03980.28110.05130.01191.02672512252112539810SQD7849JD1.203730.03920.27670.05110.01130.987124822481024691

图8　花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图及表面年龄权重值图Fig.8　LA-ICP-MS zircon U-Pb age harmony map and surface age weight value of granodiorite

5讨论

5.1成岩时代

为了准确厘定查干尕诺地区中酸性侵入岩的形成时代， 笔者对研究区内的东沙子岩体进行了锆石U-Pb同位素分析。所测定的样品具有较高的Th/U值(0.4～1.3)， 显示其具典型的岩浆成因特征， 暗示着锆石U-Pb定年结果代表了岩体的形成时代。所测20个样品中有18个数据点均位于U-Pb谐和曲线上， 表明此年龄代表岩浆侵位结晶的年龄。据此， 可认为东沙子岩体的年龄值为(246.8±1.7) Ma ，表明查干尕诺岩体早期花岗闪长岩形成时代为中三叠世。

5.2岩石成因

对花岗岩成因类型研究不仅可以反映岩浆源区的性质，并且还可以判别岩浆形成时的构造环境(陈静等，2013)。查干尕诺地区花岗岩从花岗闪长岩到二长花岗岩，岩石中SiO2(65.22%～72.42%)含量逐渐增高，Al2O3(14.90%～16.79%)、CaO(1.97%～4.20%)和MgO(0.61%～2.00%)逐渐降低。里特曼指数介于1.41～2.02，K2O+Na2O全碱含量为5.04%～8.8%，ASI介于0.99～1.12。这些特征与典型的I型花岗岩相似，可以判断该期侵入岩为I型花岗岩。

5.3构造环境分析

岩石中稀土总量中等(∑REE=69.78×10-6～148.9×10-6)，稀土元素标准化配分图中标准化曲线右倾为轻稀土富集型，且δEu值为0.79～1.19，基本无Eu异常。岩石中Rb、Th等强烈富集，Nb、Zr、Ce、Ta、Hf等富集一般，Y弱亏损。这些特征揭示出研究区中酸性侵入岩的形成有地幔物质的参与，应是壳幔混源的。区域上，花岗闪长岩中含有大量暗色微细粒镁铁质包体(mafic microgranular enclave，简称MME)，MME包体是基性岩浆与酸性岩浆混合不完全而残存的基性岩浆团块(莫宣学等，2007)，这说明该区发生过岩浆混合作用，是岩浆混合作用的有力证据。

中三叠世，东昆仑地区正处于洋壳俯冲结束向碰撞造山开始的转换阶段(莫宣学等，2007)，本期壳幔岩浆混合作用可能是整个东昆仑造山带北侧最为强烈的一次壳幔岩浆混合作用事件。本次工作对花岗闪长岩所测的年龄为(246.8±1.7) Ma 。这表明，东昆仑造山带的岩浆混合作用在华力西—印支期发生在中三叠世，在构造阶段上属于俯冲结束—碰撞开始的转变期。

6结论

(1)花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年为(246.8±1.7) Ma，为18颗结晶锆石的206Pb/238U年龄权重值，均表明本期侵入体的形成时代为中三叠世。

(2)常微量元素分析结果表明，查干尕诺中三叠世侵入岩为高钾钙碱性到钾玄岩系列，其成因类型为I型花岗岩，为壳幔混合源。

(3)区域上，中三叠世正处于洋壳俯冲结束向碰撞造山开始的转换阶段，该期花岗岩具壳幔混源的特征，在构造上属于洋壳俯冲结束—碰撞开始的转变期。

致谢：在文章修改过程中，西安地质调查中心贾群子给予了很多建议；《西北地质》编辑部的匿名审稿专家也提出了宝贵的修改意见，在此一并表示感谢！

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收稿日期：2015-11-16；修回日期： 2016-01-28

基金项目：中国地质调查局“青海省东昆仑祁漫塔格地区铜多金属地质矿产调查”(1212010818044)

作者简介：魏小林(1981-)，男，青海互助人，工程师，主要从事矿床地质研究。E-mail：65329650@ qq.com

中图分类号：P588.12;P59

文献标志码：A

文章编号：1009-6248(2016)02-0001-10

Geochemistry and Geological Significance of Intermediate-Acid Intrusive Rocks in Chaganganuo Area,East Kunlun

WEI Xiaolin1,2, ZENG Xiaoping2, GAN Chenpin3, ZHANG Dexin2, YU Xiaoliang2

(1.College of Earth Sciences,Jilin University,Changcun 130061,Jilin, China;2.Qinghai Bureau of Geology Survey, Xining 810001, Qinghai, China;3.No.3 Institute of Geology Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining 810029, Qinghai, China)

Abstract：The Chaganganuo area is located in themiddle-east part of Qimantage Mountains, westernsectionof East Kunlun.The intermediate-acid intrusive rocks in this area are mainly granodiorite and adamellite intrusion, which are intruded into the Baishahe Group, varying from granodiorite to adamellite, with the increasing contents of SiO2 (65.22%～72.42%) and the decreasing values of Al2O3 (14.90%～16.79%), CaO (1.97%～4.20%) and MgO (0.61%～2.00%). Their Rittman indexesrange from 1.41 to 2.02, and the total alkali contents of K2O+Na2O are 5.04%～8.8%,belonging to high-K calcium-alkali series.The total REE contents are moderate, with ΣREE values of 69.78×10-6～148.9×10-6, and their REE patterns show enriched LREE and no Eu anomaly. Rb and Th elements in rocks are quiterich, while Nb,Zr, Ce, Ta and Hf elements are rich,but Y element is weakly loss.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that the formation ages of these rocks are (246.8±1.7)Ma, which belong to Middle Triassic.The geological characteristics mentioned above indicate that these intermediate-acidic intrusive rocks are I-type granites.Combining with regional geological information, it’s shown that a large number of dark microgranular enclave contained in these granitic rocks,with the evidence of obvious magma-mixing characteristics.In Middle Triassic,this area was experienced the conversion stage from the end of oceanic suduction to the beginning of collision orogeny.Thus, the discovery of these intrusive rocks has a great significance for the further study on tectonic magmatic beltand the evolution history in Qimantage area, East Kunlun.

Keywords：granodiorite; geochemistry; zircon U-Pb age; Chaganganuo; East Kunlun