青海水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石学特征及构造环境分析

李文忠，袁桂林，巩志远，董 琳， 王琪伟

(1.青海省第四地质矿产勘查院，青海 西宁 810029)(2.中国地质大学(北京)，北京 100083)

青海水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石学特征及构造环境分析

李文忠1，2，袁桂林1，巩志远1，2，董 琳1，2， 王琪伟1

(1.青海省第四地质矿产勘查院，青海 西宁 810029)(2.中国地质大学(北京)，北京 100083)

结合水泉子地区地质背景，对晚奥陶世侵入岩地质、岩相、岩石化学、稀土元素、微量元素等地球化学特征进行了总结和分析。研究结果显示，岩石构造环境为活动大陆边缘的岛弧，与该地区晚奥陶世的洋盆闭合作用有关，是与俯冲汇聚构造环境有关的大陆弧型花岗岩，为东昆仑西段祁漫塔格加里东期洋壳的存在提供了直接证据。

水泉子地区；侵入岩；岩石地球化学；构造环境

0 引 言

水泉子地区位于东昆仑西段祁漫塔格山中西部，北与柴达木盆地西南缘为邻，西北邻近阿尔金山，地理坐标：东经90°30′～91°00′，北纬37°40′～37°50′及东经90°45′～91°15′，北纬37°30′～37°40′。近年来，先后在该区十字沟、小盆地、宽沟等地发现了金、铜、镍等众多金属矿点和找矿线索，其主要成矿作用多发生在加里东成矿期，与晚奥陶世地层和岩浆岩关系密切[1-2]。因此，在该区开展晚奥陶世侵入岩地质特征和岩石地球化学研究，对于判定岩体地球化学特征，进行构造环境和矿床成因分析具有重要的理论意义和实践价值。

1 区域地质背景

该区大地构造位置处于祁漫塔格早古生代缝合带，隶属于秦祁昆成矿域东昆仑成矿省祁漫塔格-都兰华力西期铁、钴、铜、铅、锌、锡硅灰石(锑、铋)成矿带，乌兰乌珠尔华力西期铜(锡)亚带上[3]。自古元古代陆缘海沉积记录出现以来，经历了古元古代基底演化、早古生代祁漫塔格微洋盆演化、晚古生代板内伸展裂陷海盆体系演化及中生代-新生代陆内叠覆造山四大构造发展阶段。

区内地层主要出露有古元古代金水口岩群白沙河岩组中深变质岩，早古生代祁漫塔格群中浅变质陆源碎屑岩、酸性、中基性火山岩及碳酸盐岩，晚古生代早石炭世石拐子组、大干沟组碎屑岩、含生物碎屑碳酸盐岩，晚石炭世缔敖苏组和石炭-二叠纪打柴沟组含生物碎屑碳酸盐岩，新生代古近纪路乐河组陆相碎屑岩及广泛发育的第四纪地层(图2)。

图2 水泉子地区区域综合地质图

1-第四系；2-古近纪陆相碎屑岩建造；3-石炭-二叠纪碎屑岩碳酸盐岩建造；4-奥陶纪碎屑岩碳酸盐岩火山岩建造；5-古元古代片岩片麻岩大理岩建造；6-晚奥陶世水泉子沟花岗岩建造；7-早志留世祁漫塔格花岗岩建造；8-晚志留世十字沟花岗岩建造；9-早泥盆世第三条沟花岗岩建造；10-晚泥盆世东沟花岗岩建造；11-早二叠世西沟花岗岩建造；12-早三叠世西沟花岗岩建造；13-早侏罗世莲花石山花岗岩建造；14-断层编号；15-韧性剪切带编号；6-地质界线/侵入界线；17-角度不整合界线；18-超动侵入界线；19-实测逆断层；20-实测平移断层；21-隐伏断裂；22-韧性剪切带；23-向形构造；24-背形构造

图1 水泉子地区大地构造位置图 Ⅳ-4-3阿嘎萨依-巴什瓦克高压变质增生杂岩带；Ⅳ-4-3阿帕-茫崖蛇绿混杂岩带；Ⅳ-6柴达木地块；Ⅳ-8-1北祁漫塔格岩浆弧带；Ⅳ8-2祁漫塔格蛇绿混杂岩带；Ⅳ8-3东昆仑北坡复合岩浆弧；Ⅳ9-1东昆仑南坡俯冲增生杂岩带；Ⅳ9-2木孜塔格-西大滩-布青山蛇绿混杂岩带；Ⅶ1-2可可西里-松潘前陆盆地

区内构造变形十分复杂，构造线总体呈北西—北西西向，褶皱、断裂及节理构造均较发育。区内断裂构造发育，主要为断面南西倾的逆断层，次为北东向左行走滑断层，另为少量南北向走滑断层、近东西向逆断层及北西走向正断层。主要断裂构造莲花石—奶头山—克克萨依断裂带、莲花石沟北韧性剪切带、西沟中部断裂。韧性剪切带主要产在莲花石沟北、十字沟祁漫塔格群、莲花石沟打柴沟组以及相邻岩体中。区内褶皱构造发育，主要有莲花石褶皱和宽沟西褶皱(图2)。

区内岩浆活动频繁，时代跨度大，分布面积广泛。其中侵入岩最发育，主要分布于十字沟、小盆地、山间沟、水泉子沟、土房子沟、宽沟、中间沟、东沟、西沟及滩北雪峰山及两侧等地，占总面积60%。岩石类型复杂，主要岩性发育有闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、白云母花岗闪长岩、二长花岗岩、似斑状二长花岗岩、西沟浆混相、正长花岗岩，其中尤以似斑状二长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩分布范围最广，单个侵入岩出露面积一般较大。不同造山旋回形成的侵入岩具有不同的特征(图2)。

2 晚奥陶世侵入岩特征

晚奥陶世侵入岩共由8个侵入体组成，多以残留体形态展布于其他复式深成岩体中。出露面积36 km2，占侵入岩面积3.84%。侵入体组合有片麻状中细粒黑云母英云闪长岩(γδοO3)和片麻状黑云母花岗闪长岩(γδO3)两个。

2.1 地质特征

该套侵入岩群居性较好，集中分布于水泉子沟脑、土房子沟脑及西沟南西侧一带，侵入于古元古代白沙河岩组，局部地段与晚奥陶世祁漫塔格群呈断层接触，被晚泥盆世、早二叠世侵入岩超动侵入。岩体内部片麻理发育，片麻理产状与围岩片麻理基本一致，说明侵入岩定位期早于该期片麻理的变质事件。该期侵入岩中大多数脆韧性变形强烈，内接触带出现片麻岩捕虏体，外接触带常有该期侵入岩的岩枝侵入穿切。

(1)片麻状黑云母花岗闪长岩(γδO3)：分布于土房子沟脑一带，出露有1个侵入体，被北东向断层所错而形态不规则，呈北东向不规则长条状，与同期片麻状中细粒黑云母英云闪长岩(γδοO3)呈断层接触，被后期侵入岩侵入或断层接触。

(2)片麻状中细粒黑云母英云闪长岩(γδοO3)：分布于西沟南西侧、土房子沟脑、水泉子沟脑一带，出露有4个侵入体。其中3个侵入体集中分布在土房子沟脑、水泉子沟脑一带，面积不大，平面形态不规则长条状及椭圆状。侵入白沙河岩组中，被后期侵入岩超动侵入(图3)。

图3 水泉子地区晚奥陶世片麻状英云闪长岩实测剖面图

2.2 岩相学特征

(1)灰色片麻状中细粒黑云母英云闪长岩(γδοO3)：灰-深灰色，中细粒半自形粒状结构，块状构造。岩石主要由斜长石55%～60%，石英25%～20%，黑云母20%～25%组成。斜长石：自形-半自形板状，发生绢云母化、绿帘化及轻微-中等程度的高岭土化；石英：它形粒状；黑云母：具棕色-黄绿色多色性，普遍绿泥石化且伴生绿帘石等。副矿物为金属矿物、磷灰石、锆石。受后期构造应力作用该岩石发生片麻状、糜棱岩化，斜长石部分残斑为眼球状及小透镜状定向排列，少数出现不对称拖尾，黑云母退变为绿泥石及白云母，呈断续条纹状定向排列，绕残斑而行，石英也呈断续条纹状绕残斑而行过，形成糜棱岩化及片麻状构造。

(2)浅灰色片麻状中细粒黑云母花岗闪长岩(γδ O3)：浅灰色，中细粒半自形粒状结构，片麻状构造。矿物粒径1～3 mm，岩石主要由斜长石45%～50%，钾长石15%～20%，石英25%～20%，黑云母5%～10%组成。斜长石：呈自形-半自形板状，表面干净，部分具环带结构；钾长石为微斜长石及微纹长石，呈半自形板状及他形粒状；黑云母呈自形-半自形条带，多数发生绿泥石化，并伴生绿帘石等；石英为它形粒状。该岩石发生糜棱岩化，部分斜长石及钾长石呈眼球状及小透镜状大致定向排列，部分残斑出现叠瓦状剪切裂隙被次生矿物充填。部分次生矿物、黑云母及绿泥石呈断续条纹状相对集中定向分布，石英呈断续条纹状，均绕残斑而行，形成糜棱岩化及片麻状构造。

3 岩石地球化学特征

3.1 岩石化学

该期侵入体的岩石化学分析结果见表1、表2。SiO2含量在62.91%～70.42%，变化不大，其中弱片麻状中细粒花岗闪长岩SiO2含量在62.91%～65.78%，变化不大；Al2O3含量14.98%～15.63%，较高；样品Al2O3均大于K2O+Na2O+CaO；CIPW标准矿物中出现刚玉分子；里特曼指数δ在2.48～2.85。片麻状中细粒英云闪长岩SiO2含量在59.15%～70.42%，变化较大，SiO2较高可能与取样有关；所有样品Al2O3均大于K2O+Na2O+CaO，Al2O3含量从14.74%～17.42%；CIPW标准矿物中出现刚玉分子，其组合指数σ为0.96～2.36，均小于4。K2O含量2.00%～4.12%，且花岗闪长岩K2O含量高于英云闪长岩；部分岩石中CaO、FeO含量略高；碱度率AR=1.41～2.67，大于1。山德指数(A/CNK)在0.80～1.09，岩石属过铝-中高钾。岩石固结指数SI=4.93～25.86，变化范围较大；分异指数为44.98～78.69；其特征表明侵入体侵位时岩浆分异结晶程度较好，但其成岩固结一般。在硅-碱图(图4)中样品投在亚碱性区，在AFM图解(图5)中样品落在钙碱性系列，因此从常量元素特征分析水泉子沟侵入岩为过铝-中高钾钙碱性岩。

表1 水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石化学含量及特征参数表

表2 水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石化学CIPW标准矿物含量表

图4 水泉子地区晚奥陶世侵入岩硅-碱图 ▲片麻状花岗闪长岩；●片麻状英云闪长岩

图5 水泉子地区晚奥陶世侵入岩AFM图 ▲片麻状花岗闪长岩；●片麻状英云闪长岩

3.2 稀土元素特征

晚奥陶世水泉子沟侵入岩稀土元素分析结果见表3。弱片麻状中细粒花岗闪长岩稀土总量较高，∑REE=195.13～328.27，片麻状中细粒英云闪长岩稀土总量较低，REE=95.03～147.88。轻重稀土分馏明显，弱片麻状中细粒花岗闪长岩(La/Yb)N=24.09～26.62，平均25.36，片麻状中细粒英云闪长岩(La/Yb)N=3.24～7.25，平均5.21，轻稀土富集。δEu=0.60～0.93，平均0.77，即多数样品Eu无异常，少数有Eu弱负异常，其中稀土总量高者多为Eu负异常，反映加里东期侵入岩的源区可能比较复杂。稀土配分曲线均为向右倾斜的轻稀土富集型，重稀土平坦，其中弱片麻状中细粒花岗闪长岩稀土含量较高，处于上部，而片麻状中细粒英云闪长岩稀土总量较低，处于下部(图6、图7)。

表3 水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石稀土元素含量及特征表

图6 水泉子地区晚奥陶世片麻状花岗 闪长岩稀土元素配分图

3.3 微量元素特征

加里东期晚奥陶世侵入岩微量元素分析结果见表4，洋脊花岗岩标准化比值蛛网图(图8、图9)。从图中可以看出：晚奥陶世水泉子沟侵入岩微量元素分配形式基本相近，K、Rb、Ba、Th、Ce富集，其中Ba具负异常特征，Ta、Zr亏损，其分配形式与同碰撞花岗配分模式图接近，反映加里东期侵入岩的形成可能与加里东期板块的俯冲及碰撞有关。

图7 水泉子地区晚奥陶世片麻状英云 闪长岩稀土元素配分图

4 就位机制及岩体组特征

4.1 岩体就位机制

晚奥陶世侵入岩围岩为古元古代白沙河岩组，岩体与变质岩接触处大多渐变过渡，界线不明显，故这类侵入体为中深成侵入体。

表4 水泉子地区晚奥陶世侵入岩岩石微量元素含量表

侵入岩定位后由于后期岩浆和构造运动的破坏出露残缺不全，多以小侵入体和捕虏体形态产出，目前无大面积的深成岩体出露，但这已不是原始定位时的形态，应为中等剥蚀。

从Q-Ab-Or-PH2O相图(图10)可看出，该期侵入岩岩石的投影点总体范围在700～800 ℃之间，形成压力大多在3×105kPa以上，但从中也可看出各侵入体形成时的温压条件是有区别的。侵入岩具有被动就位的侵入机制特点，是北西向断裂影响使下地壳物质熔融形成岩浆，并诱发其沿断裂带上侵而就位。

4.2 侵入体组构特征

弱片麻状中细粒英云闪长岩与弱片麻状中细粒花岗闪长岩均呈中细粒花岗结构，其中大部分矿物颗粒显定向形成弱片麻理，其片麻理方向大多为120°～300°，与岩石中局部定向的闪长质包体方向与片麻理基本一致，与围岩片麻理方向呈锐角相交。岩石中节理发育，节理产状分别为20°∠60°～65°、60°∠60°、150°∠30°、170°∠45°、230°∠70°、260°∠30°、350°∠70°等，其中以20°∠60～65°、230°∠70°两组节理为主，20°∠60°～65°产状的节理1 m2内平均含2～3条，密集区1 m2内含3～5条；产状230°∠70°的节理1 m2内平均含1～3条，密集区1 m2内含2～4条。

图10 水泉子沟晚奥陶世侵入岩Q-Ab-Or-PH2O图 ▲片麻状花岗闪长岩；●片麻状英云闪长岩

4.3 包体特征

晚奥陶世侵入岩中包体总体特征是：主要有围岩捕虏体，岩浆不混溶包体(深源包体)

(1)大多数侵入体内均出现变质岩捕虏体，捕虏体岩石类型主要为斜长角闪岩、片麻岩、片岩、大理岩等，含量约占寄生岩的3%～6%，与寄主岩边界不太清楚，大多呈过渡关系。

(2)岩石中均发育有较少同源闪长质包体，包体呈次浑圆-浑圆状、扁平状、长条状，大小一般在0.5～10 cm，最大14 cm，平均3～5 m2内含1块；大部分包体呈星散状分布。

(3)少量的深源包体具定向、局部定向，方向为120°～300°。

5 岩石构造环境分析

5.1 成岩时代

露头尺度上见有早泥盆世石英闪长岩呈超动侵入，前人1∶25万区调工作在双石峡南东侧五道沟弱片麻状黑云母花岗闪长岩中取铀-铅(U-Pb)同位素，测年龄值(445.4±0.9)Ma，结合侵入体接触关系、地质特征及区域对比，因此推断该侵入岩时代为晚奥陶世。

5.2 构造环境

在R1-R2与构造环境图解(图13)中，样品投点比较散乱从1区至4区、6区均有分布，其中早期的侵入体，位于1、3、6区；晚期侵入体则位于2、4区。其中片麻状花岗闪长岩落在2区、片麻状英云闪长岩落在6区或其周围，为同造山期花岗岩，而花岗闪长岩则主要为消减活动板块边缘花岗岩。

在Nb-Y与构造环境关系图(图12)中，加里东期晚奥陶世侵入岩投点均落在火山弧和同碰撞构造环境区，在Rb-Y+Nb图(图12)中，均投在火山弧构造环境区。通过Mania和Piccoli的4组图解(图13)综合判别，岩石属IAG型花岗岩，这与通过相关微量元素相关图解进行判别(图12)，也都可以得出类似的结果。反映其形成与加里东期板块的俯冲有关。

6 结 论

综合分析，岩石构造环境为活动大陆边缘的岛弧，与该地区晚奥陶世的洋盆闭合作用有关。由于该套花岗岩直接侵入于金水口岩群白沙河岩组中，并且与蛇绿岩及晚奥陶世祁漫塔格群岛弧火山岩成对出现，更表明了该侵入体形成于岛弧或陆缘弧部位，是与俯冲汇聚构造环境有关的大陆弧型花岗岩。同时也为东昆仑西段祁漫塔格加里东期洋壳的存在提供了直接证据。

图12 水泉子地区晚奥陶世侵入岩微量元素Nb-Y和Rb-Y+Nb图解 ▲片麻状花岗闪长岩；●片麻状英云闪长岩

图13 水泉子沟晚奥陶世侵入岩形成构造环境判别图 ▲片麻状花岗闪长岩；●片麻状英云闪长岩

[1] 拜永山,常革红,谈生祥.库郎米其提幅(J46C003001)1∶25万区域地质调查报告[R].西宁：青海省地质调查院,2004.

[2] 王秉璋,王瑾,叶占福,等.布喀达坂峰幅(J46C004001)1∶25万区域地质调查报告[R].西宁：青海省地质调查院,2004.

[3] 张德全,崔艳合,李大新,等.柴达木盆地北缘成矿地质环境及找矿靶区优选研究报告[R].北京：中国地质科学院矿产资源研究所,1999.

ROCKGEOCHEMICALCHARACTERISTICSANDTECTONICENVIRONMENTOFLATEORDOVICIANINTRUSIVEROCKSINSHUIQUANZIAREAOFQINGHAIPROVINCE

LI Wen-zhong1,2,YUAN Gui-lin1，GONG Zhi-yuan1，2，DONG Lin1，WANG Qi-wei1

(1.The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining810029, Qinghai,China)(2.China University of Geosciences of Beijing, Beijing 100083 ,China)

Based on the geological background of Shuiquanzi area, the geochemical characteristics ,such as geology, petrography, petrochemistry, rare earth elements and trace elements of the Late Ordovician intrusive rocks were summarized and analyzed.The results showed that the rock tectonic setting was the island arc of the active continental margin, which was related to the closure of the Late Paleozoic oceanic basin in the area.It was the continental arc granite associated with the subduction structure.It was the western part of the East Kunlun Mountains.The presence of the eastern oceanic crust provided direct evidence.

Shuiquanzi area; intrusion rock; rock geochemistry; tectonic environment

2017-08-07；

2017-09-15

青海省茫崖镇水泉子沟-克克萨金多金属矿预查项目

(项目编号：T63120160602052803)

李文忠(1988—)，男，硕士，地矿工程师，主要从事固体矿产勘查及研究工作。E-mail:41376778@qq.com

10.13384/j.cnki.cmi.1006-2602.2017.06.004

TD164+.2

A

1006-2602(2017)06-0018-08