东昆仑造山带低山头二长花岗岩形成时代 及岩石地球化学特征

邓红宾，何龙，姚波，官云彬，唐华

(四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621000)

东昆仑造山带是中国一条重要的构造岩浆活动带，中酸性侵入岩出露广泛(莫宣学等，2006，2007)，主要岩石类型为英云闪长岩、花岗闪长岩以及花岗岩，其次为闪长岩和二长花岗岩(杜玉良等，2012)。岩浆岩体较为丰富，是一个经历多期构造活动的复杂造山带(古凤宝等，1994，丰成友等,2004),低山头一带分布着大量的中酸性侵入岩，是一个值得关注的区域。

低山头二长花岗岩地处东昆仑造山带中段，由于工作环境差，构造-岩浆活动的研究程度一直较低，无岩石地球化学及可靠的测年结果。以近期开展的1∶5万区域地质调查工作为基础，通过野外较详细的地质调查，在侵入岩体剖面测制时采集了锆石测年及岩石地球化学样品进行分析测试，探讨其成因及构造背景，为区域构造-岩浆活动提供进一步证据。

1 研究区地质背景及岩体特征

1.1 地质背景

研究区位于绥拉海沟至大干沟一带东昆中与东昆北断裂之间(邓红宾等，2016)，大地构造位置属东昆仑弧盆系北昆仑岩浆弧带，北侧以东昆北断裂为界与柴达木地块断层接触，南侧与康西瓦-南昆仑-玛多-玛沁对接带布尔汗布达蛇绿混杂岩带相邻(潘桂棠等，2013)(图1)。

1.第四纪；2.侏罗纪；3.三叠纪；4.石炭纪；5.泥盆纪；6.中—新元古代；7.正长花岗岩；8.二长花岗岩；9.辉长岩；10.花岗闪长岩； 11.英云闪长岩；12.似斑状石英闪长岩；13.石英闪长岩；14.断层及编号；15.同位素地质年龄样及位置；16.剖面位置及编号图1 低山头中酸性侵入岩分布图Fig.1 Dishantou intermediateacid intrusive rock distribution

与侵入岩体接触的地层主要为中元古代长城系小庙组，岩性以石英岩、石榴子石黑云变粒岩、浅粒岩夹石英透辉石岩为主。蓟县系狼牙山组为灰岩与灰质白云岩互层岩性；晚古生代泥盆系牦牛山组以安山岩为主夹英安岩、火山角砾岩，见少量砂砾岩。石炭系大干沟组以粉砂岩、不等粒含砾砂岩夹复成分细砾岩为主；中生代侏罗系采石岭组岩性为岩屑长石砂岩、长石粉砂岩夹少量砾岩、灰岩。侵入岩对地层侵吞殆尽，多见小残块产出。断裂构造北西—北西西向断裂发育，其次为北东向。

研究区侵入岩体野外基岩裸露，平面形态长轴方向呈不规则状、楔状、长条状等形态，北东—南西向分布，多呈岩基、岩株状产出。岩体与侵位地层接触界线不平整，局部被后期断层改造而呈断层接触，多具角岩化蚀变，边缘泥化强烈。主要出露岩性有正长花岗岩、二长花岗岩、石英闪长岩和花岗闪长岩，以石英闪长岩和二长花岗岩为主，见少量辉长岩体。

1.2 岩体特征

晚三叠世二长花岗岩位于研究区大部分区域，面积约为62.8 km2，平面形态呈不规则状、椭圆状。岩体长轴方向显示为北东向。岩石呈浅肉红色，中-细粒结构，花岗结构，块状构造。矿物成分为正长石(35%±)、斜长石(35%±)、石英(25%±)、黑云母(1%～3%)。主晶正长石可见卡式双晶或格子状双晶，客晶为钠长石，部分包裹斜长石和黑云母，条纹呈规则脉状分布于主晶中，为析离成因。斜长石无色，板状-他形状，部分被条纹长石包裹，具聚片双晶或环带构造，由粒径为1～4mm左右的颗粒组成。条纹长石无色，表面浑浊，半自形-他形状，多由粒径为4～11mm左右的颗粒组成。石英无色，他形粒状，由粒径为0.3～5mm左右的颗粒组成，多在岩石中呈团块状富集。黑云母呈褐色，片状，在岩石中呈稀疏浸染状分布。

2 样品分析与测试

测年样品在实测剖面PM13上获取(图1)，采样地点位于低山头西侧小支沟中，岩体裸露，采样编号及经纬度坐标为PM013-15-U-Pb1(E94°35′33″，N36°03′49″)。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年测试分析在中国地质科学院矿产资源研究所MC-ICP-MS实验室完成。数据处理采用ICPMSDataCal程序(LIU YS，2009)，测量过程中绝大多数分析点206Pb/204Pb>1 000，未进行普通铅校正，204Pb由离子计数器检测，204Pb含量异常高的分析点可能受包体等普通Pb的影响，对204Pb含量异常高的分析点在计算时剔除，锆石年龄谐和图用Isoplot3.0程序获得(侯可军等，2009)。

3 锆石U-Pb年龄测年结果

通过详细对比分析锆石的透反射光和阴极发光CL显微图像，选取锆石测定部位，多数锆石自形程度较好，晶形特征相似，表面较光滑，内部结构清晰且震荡环带发育。测定中随时将数据投影至谐和曲线图中进行合理的现场判断，选取合适的锆石及其部位进行测定。PM013-15-U-Pb1样品同位素分析结果见表1。主要测点的阴极发光图像及锆石U-Pb年龄谐和曲线分别见图2和图3。

对PM013-15-U-Pb1样品二长花岗岩进行20个锆石测点的同位素数据测试，测定锆石比较复杂，具有多组年龄信息，其中2、4、5、8、9、14、15号锆石校正后获得的206Pb/238U年龄值为224.8～226.4 Ma，年龄数据比较集中，在U-Pb一致曲线上均接近于谐和线，给出的加权平均年龄值为(225.52±0.76)Ma(MSWD=0.22，n=7)；3、6、7、10-13、18号锆石年龄值为252.4～254.8 Ma，年龄值虽集中，但在U-Pb一致曲线上向右偏离谐和线，且锆石环带不清晰，无法判定是否属于多阶段生长；1、11、16、17、20号锆石年龄值为206.4～207.8Ma，年龄值虽集中但在U-Pb一致曲线上向右偏离谐和线且MSWD=18，是一条明显的误差等时线；19号锆石年龄值分散，地质意义不明确。因此，(225.52±0.76)Ma年龄结果能代表二长花岗岩岩石的侵入年龄，与区域地质背景相吻合。

4 岩石地球化学特征

在研究区实测剖面(PM12、PM13)上不同位置共采集7件二长花岗岩岩石地球化学样进行分析，元素分析在国土资源部武汉矿产资源监督检测中心(武汉综合岩矿测试中心)完成。岩石主量元素见表2，稀土元素、微量元素及主要岩石化学参数特征见表3。

表1 低山头二长花岗岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表Tab.1 Dishantou Monzonitic granite LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb decides the year results

二长花岗岩SiO2含量为66.80%～73.45%，属酸性岩系列，Al2O3含量为14.73%～16.42%，里特曼组合指数σ43值为1.18～1.46，显示岩石属钙碱性系列岩浆岩(邱家骧，1991)；K2O/Na2O<1，显示岩浆具有明显的富钠、贫钾的特点；A/NCK值主要为0.94～0.99，1件为1.04，属偏铝质岩浆岩，具轻微过铝质岩浆岩特性；全碱含量范围(K2O+Na2O)为5.75%～6.29%，碱饱和指数NK/A为0.35～0.41，<0.9，属钙碱性岩石(洪大卫等，1987)。采用Q-A-P图解分类与命名方案(STRECKEISEN，1973)(图4)与矿物名称总体较为一致。

在微量元素原始地幔标准化蛛网图解上(图5a)，岩石中大离子亲石元素(LILE)富集Rb、K、Sr、Ba，高场强元素(HFSE)富集Th、U、La、Ce，而Nb、Ti明显亏损，显示二长花岗岩具有岛弧火山岩浆作用形成的特点。轻稀土显示富集，其轻重稀土比值LREE/HREE为6.06～16.98；δEu为0.51～0.92，仅1件样品为1.03，总体属于Eu亏损型；δCe为0.95～0.99，显示为负异常。(La/Yb)N为7.46～28.35。反映岩浆岩体轻稀土对于重稀土元素相对富集。在稀土元素球粒陨石标准化配分图中(图5b)，Eu负异常特征明显，所有数据表现为右倾缓倾斜型，轻稀土元素较陡，重稀土元素部分趋于平缓的特征，岩浆分异特征明显。

图2 二长花岗岩锆石阴极发光图像Fig.2 Monzonitic granite zircon cathodoluminescence images

图3 (a)二长花岗岩中锆石U-Pb年龄谐和图和(b)平均值图Fig.3 (a)Monzonitic granite in zircon U - Pb age harmonic Figure and (b)average Figure

样品编号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2O+CO2TotalPM013-1573.450.0814.730.320.530.020.413.383.992.010.090.420.4099.83PM012-4168.130.4115.880.543.050.070.903.703.642.430.130.620.2599.75PM012-6370.410.1615.890.191.100.040.464.113.872.420.150.590.3699.75PM012-6770.280.2016.080.451.020.050.474.273.842.190.160.480.2899.77PM012-6969.810.2016.280.211.220.040.504.453.962.160.150.480.3299.78PM012-7170.800.1915.900.351.070.040.534.214.041.900.160.410.1999.79PM012-7466.800.3916.420.842.300.081.175.053.801.950.170.520.2799.76

表3 低山头二长花岗岩体稀土元素微量元素(10-6)分析结果及岩石化学相关参数特征表Tab.3 Dishantou Monzonitic granite rock mass of rare earth elements (10-6) the results of the analysis of trace element and petrochemistry related parameters

图4 低山头二长花岗岩Q-A-P分类图解Fig.4 Dishantou Monzonitic granite Q - A - P classification diagram

5 岩石成因与构造环境确定

5.1 岩体形成时代确定及意义

本次定年结果显示，低山头二长花岗岩年龄为(225.52±0.76 )Ma，为晚三叠世印支期。随着近年地质工作不断开展，区域上东昆仑造山带在纳木龙地区二长花岗岩获得锆石U-Pb年龄为(231±2.5 )Ma(张智勇等，2001)，景忍—迎庆沟与矽卡岩型铁铜多金属矿化相关的二长花岗岩的锆石U-Pb年龄 为(219. 2±1. 4 )Ma(丰成友等，2010)，多登二长花岗岩获得锆石U-Pb年龄为(224±4)Ma(郭通珍等，2011)，巴音呼都森二长花岗斑岩、似斑状二长花岗岩的锆石U-Pb年龄值为(212±1)Ma、(217±2)Ma(韩海臣等，2018)；在热水二长花岗岩获得锆石U-Pb年龄为(231±1)Ma(国显正等，2016)；显示低山头一带二长花岗岩的岩浆活动并不是一个孤立的岩浆事件，在东昆仑造山带存在着较多的印支期岩浆活动。

5.2 岩石成因

研究区7件样品岩石CIPW标准矿物组合中主体样品含刚玉标准分子，含刚玉标准分子的范围为0.37～1.44，大于1%的1件，小于1%的5件，含透辉石标准分子样品1件，值为0.21；在SiO2-P2O5图解(图6a)中，样品的P2O5含量随着SiO2含量增加而降低，与I型花岗岩变化趋势相一致(CHAPPELL B W.1992,1999)，这些特征与典型的S型花岗岩相区别(CHAPPELL BW，1992,2001)。在花岗岩成因类型K2O-Na2O图解中(COLLINS W J et al.,1982，图6b)，样品投入在I型花岗岩内。综上特征，岩体整体显示为I型花岗岩。

图5 (a)低山头二长花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图与(b)稀土元素球粒陨石标准化配分图Fig.5 (a)Dishantou Monzonitic granite Primitive mantle standardization spider diagram of trace element and(b)rare earth elementschondrite standardized distribution diagram

a.SiO2-P2O5相关性图解;b.成因类型K2O-Na2O图解图6 低山头二长花岗岩成因分析图Fig.6 Dishantou Monzonitic granite genesis analysis

5.3 岩石构造环境确定

构造判别图解常具多解性，低山头一带二长花岗岩构造判别图解见图7。

岩石在Nb-Y判别图解上(PEARCE JA et al.,1984，图7a)，主要位于火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩区(VAG+syn-COLG)界线内，在Rb-(Y +Nb)判别图解上(PEARCE J A et al., 1984，图7b)位于火山弧花岗岩(VAG)范围内；在Hf-Rb/30-Ta×3判别图解上(HARRIS NB et al.,1986，图7c)，岩石主体位于火山弧花岗岩区。综上所述，低山头一带二长花岗岩显示属于火山弧型花岗岩，岩浆活动可能是岛弧形成过程中的产物。

6 结论

(1)低山头二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(225.52±0.76)Ma，属晚三叠世印支期。

a.Nb-Y判别图解;b.Rb-(Y +Nb)判别图解;c.Hf-Rb/30-Ta×3判别图解；WPG.板内花岗岩；ORG.洋中脊花岗岩； VAG.火山弧花岗岩；syn-COLG.同碰撞花岗岩图7 二长花岗岩构造判别图解Fig.7 Discrimination diagram

(2)二长花岗岩属钙碱性系列偏铝质岩浆岩，具有明显的富钠贫钾的特点；大离子亲石元素及高场强元素特征显示具有岛弧火山岩浆作用特性。轻稀土对于重稀土元素相对富集轻稀土显示富集，总体属Eu亏损型。Eu负异常特征显示岩浆分异明显。岩体属I型花岗岩。

(3)研究区二长花岗岩属东昆仑晚三叠世火山弧型花岗岩，岩浆活动可能是岛弧形成过程中的产物，是形成东昆仑造山岩浆活动晚三叠世中的一部分。

致谢：该项目野外地质调查工作中得到了杨鹏涛、何文劲、廖徐生、钟刚、徐琳、母永鸿等同志的帮助，论文成稿和修改过程中匿名审稿专家提出了宝贵修改意见，在此表示真诚的谢意！