中祁连东段老鸦峡辉长岩地球化学及锆石U-Pb定年研究

丁玉进，廖红为，李社宏，张新远，马 文，粟阳扬

(1. 青海省地质调查院 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，青海 西宁 810012； 2. 桂林理工大学，广西 桂林 541006)

0 前 言

青藏高原东北部的祁连造山带通常被划分为北中南3个构造带，东部拉脊山是中祁连和南祁连的结合带[1]。沿拉脊山有大量蛇绿岩和中酸性侵入岩体分布，其岩石地球化学、年龄和动力学背景已经有较深入的研究[2-3]。在近年来的1∶5万地质大调查中发现，在拉脊山东段北侧的中祁连东部有一些零散分布的小规模岩浆侵入体，以中酸性为主，见图1。在民和老鸦峡地区发现了一个出露面积0.35 km2左右的辉长岩侵入体[4]，该侵入体独立出现，与拉脊山山蛇绿岩带基性岩完全不同。本文主要对其岩石地球化学进行研究和SHRIMP锆石U-Pb测年研究。

1 地质背景

老鸦峡辉长岩体主要分布于测区朗加以东、五湾村以西一带，呈规模较小的岩株状产出，平面上呈不规则块状，出露面积0.35 km2左右。该岩体南侧与长城纪湟源岩群刘家台岩组大理岩岩段呈侵入接触，北侧与古近纪—中新世泥岩段呈断层接触，西侧被全新世冲洪积侵蚀，其余部分均被第四系黄土所覆盖。岩体主要由灰绿—深灰绿色中细粒辉长岩、浅灰绿—深灰色细粒蚀变辉长岩组成。

1 西宁组泥岩；2 蓟县组石英砂岩；3 长城纪大理岩；4 花岗岩；5 辉长岩；6 蛇绿岩套；7 断层；8 研究区

图1老鸦峡地质

两者均为块状构造，中—细粒半自形粒状结构。灰绿—深灰绿色中细粒辉长岩斜长石(60%～65%)呈板状、柱状，具聚片双晶，不均匀的被钠黝帘石化，推测为中—基性斜长石；辉石(30%～35%)呈细粒状，局部呈集合体状，全部被纤闪石化；黑云母(4%～8%)呈板状，呈褐色多色性，较均匀分布在岩石中，不透明矿物微粒状，零星分布在岩石中。斜长石被不均匀地钠黝帘石化。浅灰绿—深灰色细粒蚀变辉长岩斜长石(75%～80%)板状、柱状，聚片双晶发育，具不甚清楚的环带结构。辉石(15%～20%)呈短柱状、粒状，是单斜辉石，局部被帘石化、黑云母化，在岩石中分布较均匀，黑云母(5%)板状、片状，具褐色多色性，均匀分布在岩石中，不具方向性排列。石英(1%)他形粒状，充填在其他矿物空隙之间，不透明矿物量少，分布零星。辉石局部被帘石化，斜长石聚片双晶发育，具环带结构。由于后期地质构造作用影响，岩体中发育强劈理化变形，内部次级小断裂发育；岩石普遍具绿泥石化、绿帘石化、粘土化、碎裂岩化蚀变现象。

2 样品采集与测试

本次采集样品主要来自老鸦峡辉长岩实测剖面。采集具有代表性的新鲜岩石，裸露岩石表层风化壳进行剥离，样品统一处理后，岩石主量和微量元素化学分析送武汉矿产资源监督检测中心测试，同位素测年送国土资源部天津地质矿产研究所测试。其中岩石化学成分测试采用：主量元素采用X-射线荧光光谱法(XRF)进行分析，分析精度小于5%；微量元素采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法，用HNO3和HF酸溶样后制备测试溶液，分析精度优于10%，详细的实验流程见文献[5]，测试数据见表1。采集10 kg的辉长岩YD15样品，采用LA-MC-ICP-MS法锆石微区U-Pb年龄测定，检测依据为DZ/T1084.3-1997，样品测试温度为22℃，湿度为28%，测试结果见表2。

表1 辉长岩元素组成

主量元素单位%，微量元素单位10-6。

3 地球化学

3.1 主量元素

老鸦峡辉长岩SiO2含量47.33%～52.10%之间，平均含量为49.86%，变化不大，属基性岩范畴；Fe2O3含量小于FeO；MgO含量为6.41%～9.84%，CaO含量介于8.42%～14.06%之间；Na2O含量介于1.3%～2.17%，大部分大于2%；Al2O3含量介于13.01%～16.74%，显示富铝特点；TiO2含量为0.60%～1.44%，平均值低于火山弧拉斑玄武岩。在硅碱图解中(图2)，样品投点均落在亚碱性系列区域边部；在AFM图解中(图3)，样品投点落于钙碱性系列区域边部。由此可见，老鸦峡辉长岩主要具有钙碱性系列岩石特征，同时也有接近碱性系列岩石的特征。

表2 辉长岩(DY15)锆石LA-ICP-MSU-Pb定年数据

图2 硅碱图

图3 辉长岩FAM图

3.2 微量元素

晚奥陶世老鸦峡辉长岩微量元素特征见表1。辉长岩各类岩石中微量元素组合一致，仅在含量上有一定差异。岩石各元素丰度值与维氏基性岩平均值相比，其中Sc、Rb元素丰度值大于维氏值，Cr、Co元素平均值大于维氏值，Cu、Nb、Ta、Th、U、Ba、Sr、Zr、Hf、Ni、W、Mo等元素普遍低于维氏值。

在以原始地幔为标准化的微量元素比值蛛网图中(图4)，大离子亲石元素(LILE：Sr、Rb、Ba等)富集，高场强元素(HFSE：Nb、Ta、Zr、Hf等)亏损，尤其Nb、Ta、Ti亏损，显示与俯冲相关的岛弧环境关系密切[6]。

图4 辉长岩原始地幔标准化蛛网图

3.3 稀土元素

辉长岩稀土元素总量较高(ΣREE=129.62×10-6～185.82×10-6)，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损(LREE=113.64×10-6～164.25×10-6；HREE=15.09×10-6～22.01×10-6)，轻、重稀土元素分馏明显(LREE/HREE=7.04～7.77；LaN/YbN=6.54～8.48)。轻稀土元素内部分馏明显(LaN/SmN=2.38～3.04)，而重稀土元素内部分馏较差(GdN/YbN=1.62～2.01)。岩石中δEu=0.70～1.05，平均含量0.85，均小于1，显示铕的负异常；δCe=0.91～0.97，均小于1，显示铈的弱异常。在以球粒陨石为标准化的配分模式图中(图5)，样品曲线呈右倾的分布型式，所有样品具较弱的负铕异常特征。

图5 辉长岩球粒陨石标准化稀土分配模式图

4 锆石定年

本次工作在深灰绿色细粒辉长岩(DY15)中获得一套同位素U-Pb测年样(图6)。对样品中的锆石颗粒共分析测试了25个点(表2)，且Th/U比值均大于0.4，为岩浆锆石；其中全部25个测点的206Pb/238U和207Pb/235U谐和性较好，在锆石U-Pb谐和图解(图7)中，所有25个测点构成非常集中的主锆石群，206Pb/238U和207Pb/235U谐和性较好，其206Pb/238U年龄的加权平均值为447.6±2.2 Ma，NSWD=0.025，年龄显示为晚奥陶世。

5 结 论

1)拉脊山北侧的老鸦峡辉长岩株具有SiO2含量47.33%～52.10%之间，Al2O3含量介于13.01%～16.74%，TiO2含量为0.60%～1.44%，岩石具有钙碱性岩石特征。大离子亲石元素(LILE：Sr、Rb、Ba等)富集，高场强元素(HFSE：Nb、Ta、Zr、Hf等)亏损。岩石轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，轻重稀土分馏明显特征。

图6 辉长岩CL图像与U-Pb定年测点位置

图7 辉长岩锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄谐和图、加权平均年龄图

2)辉长岩锆石U-Pb测年获得447.6±2.2 Ma，NSWD=0.025，年龄显示为加里东中期晚奥陶世。