青海省巴龙贡噶尔组的重新划分及地质意义

潘建，李贵义，李广铁

吉林省区域地质矿产调查所，长春130022

0 引言

祁连造山带位于青藏高原的东北部，西段被阿尔金断裂所截，东段与西秦岭相连，北接阿拉善地块，南与柴达木地块相接，总体呈NWW向展布，由于受加里东构造运动的影响，形成了北祁连及柴达木北缘两条俯冲-碰撞杂岩带，在两者间形成了性质不同的各类地体，自北向南为北祁连造山带、中祁连地块、南祁连地块和柴北缘高压-超高压变质带[1-8]。近年来，对北祁连及中祁连研究的较多[9-12]，工作程度相对较高，而对南祁连的研究相对较少，特别是其中广泛分布的巴龙贡噶组，目前在划分和归属方面尚有异议，该组为青海省地质局石油普查大队于1962年创建，1976年《1∶20万下环仓幅、快日玛乡幅》[13]将其划分为志留系下岩组(片岩类)，上岩组(变质砂岩类)，1994年青海省岩石地层将该套地层改称为巴龙贡噶尔组，地质时代归属于志留纪，但也可能是晚奥陶世，由于缺少生物化石和可信的同位素年龄数据，该套地层确切的地质时代始终没有查清。近年来，有学者将巴龙贡噶尔组解体为早奥陶世和中新元古代，王国华等在南祁连北部解体出一套强变型的片岩[14]，划分为中新元古代，与此同时，青海省地调局、中国地质调查局在南祁连地区开展了多项1∶5万区域地质矿产调查工作，均解体出一套中等程度变质的岩石。2011—2013年笔者参加了《1∶5万阳康等五幅》区域地质矿产调查工作，通过详细的野外观测对比及精度较高的同位素测年，确定了该组中的片岩类与变质砂岩类岩石不属于同一地层系统，必须予以严格区分，将其中大量的片岩类划归为新元古代(阳康片岩)，而原组中的变质砂岩、板岩类仍称为巴龙贡噶尔组，该片岩的重新划定，填补了该区域未有新元古代地层的空白，确立了其与中祁连地块具有同一基底的事实，对该区的构造演化、年代学研究提供了充分的证据[15]。

1 区域地质概况及岩石学特征

巴龙贡噶尔组属祁连造山带，南祁连弧盆系，分布于天峻、阳康、哈拉湖南侧，大地构造位置位于南祁连岩浆弧的中西部，南与宗务隆山—沟里—刚查陆缘裂谷相邻，北与中祁连陆块相连(图1)。

该组分为两套岩性：其一为变质砂岩、变质粉砂岩；其二为二云石英片岩、黑云石英片岩、绢云石英片岩和角闪片岩等，以阳康地区为例对其特征进行描述。

(1)砂岩类地层体

该组普遍遭受区域变质作用，形成了一套变质砂岩、粉砂岩和板岩的组合，局布夹凝灰岩，岩屑成分包括石英、长石及云母片岩，基质以钙质、泥质为主，最显著的岩相标志显示复理石韵律，表现为细砂与粉砂的粒序层，粒序层下部单元多由细粒长英质砂岩组成，向上粒度变细，逐渐过渡为砂质黏土层。顶部以起伏的冲刷面与上覆砂岩或粉砂岩接触，标志一个完整粒序结构的结束，层理类型的垂向变化反映沉积组构近似于浊流沉积，局部地段夹有少量的凝灰岩。

在巴龙贡噶尔组中，采集到Glyptograptus，Pseudoclinacograptus,Pristiograptuscf.acinacesTornguist,P.nadtcsclapuortn,ClimacograptusSestangularisMocy.等笔石化石，所确定的时代为晚奥陶纪—志留纪[15]。

图1 南祁连地质构造简图Fig.1 Geological structure sketch of South Qilian

(2)片岩类地层体(阳康片岩)

区域上呈带状分布与巴龙贡噶尔组相伴而生，主要由二云石英片岩、黑云石英片岩、绢云石英片岩和角闪片岩等组成，变质变形较强，小型褶曲、层间褶皱相当发育，并且发育了较多的石英细脉，由于受变质作用的影响，石英脉呈透镜状、长条状和石香肠构造，顺层理方向分布，局部较为密集，1 m内有5～6条不等，脉宽约2～5 cm，黑云石英片岩、绢云石英片岩类岩石恢复原岩为砂泥质岩石，属碎屑岩类，角闪片岩恢复原岩为中基性火山岩类，岩石经历了多期变形，变质程度达高绿片岩相[14-15],将其从巴龙贡噶尔组中解体出来,时代为新元古代。

2 岩石地球化学特征(片岩)

2.1 主量元素特征

从表1可以看出氧化物含量变化范围较大，SiO2含量在57.1%～68.74%之间，可能是从基性到中酸性均有，Al2O313.04%～14.98%，Al2O3>(K2O+Na2O+CaO)(分子数)，>1，表明岩石为铝过饱和系列岩石，里特曼指数(σ)为1.4～4.42，大多在2±，主要为钙碱性系列[15]。

2.2 稀土、微量元素特征

稀土总量∑REE=186.17×10-6～203.79×10-6，总量为较高丰度型(表2)。

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LREE/HREE值为10.94～12.21，为轻稀土富集，重稀土亏损。(La/Sm)N值为3.35～4.54，轻稀土分馏程度较好。(Gd/Yb)N值为1.66～2.28,重稀土分馏弱。δEu值为0.68～0.76，铕略亏损。稀土元素球粒陨石标准化模式配分曲线(图2)为向右倾斜的轻稀土富集型，铕略亏损，具负异常， 显示为火山岩的稀土配分曲线特点，微量元素丰度值见表2。亲石元素Ba和Sr富集，而Rb强烈亏损，Rb/Sr比值为0.16～0.3，在图2中，Ba相对Rb和Th、Ti相对于Sm和Y呈明显负异常，反映出具有典型中基性-中酸性火山岩微量元素特征[15]。

表1 片岩主量元素成分

注：国土资源部长春矿产资源监督检测中心分析。

表2 片岩稀土元素和微量元素成分

序号 样号REELREE/HREEδEuδCe(Ce/Yb)N(La/Yb)N(Sm/Eu)N112Pm07-18192.9911.960.720.9611.4715.191.71212Pm07-18-1198.6311.540.780.9511.2314.411.60312Pm01-12203.7911.370.810.9410.6914.201.50412Pm07-21194.2112.210.750.9910.9114.111.62512PM12-2-1186.1710.940.570.978.4311.002.21

序号 样号BeCrNiGaRbSrNbBaTaThZrSe112Pm07-181.4183.843.5018.065.93062.696340.187.203260.065212Pm07-18-11.2678.644.2015.766.74152.286080.157.532030.109312Pm01-120.8392.538.3014.536.13080.853470.106.342300.471412Pm07-211.3581.836.8017.267.72251.639620.117.581920.053512PM12-2-11.6915.67.6417.473.335112.807750.9311.601880.030

注：国土资源部长春矿产资源监督检测中心分析。

图2 稀土元素球粒陨石标准化配分模式曲线图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)Fig.2 Chondrite normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle normalized trace element spidergrams(b)

2.3 原岩恢复及构造环境分析

在A-C-FM图解中(图3)，1、2、3、4号样品落入基性火山岩区，5号样品落入中酸性火山岩区，总体为一套基性-中酸性火山岩组合。在(al+fm)-(c-alk)原岩恢复图解中(图4)，所有样品落入火山岩区。

Ⅲ.中性及碱性火山岩和杂砂岩；Ⅴ.凝灰质粉砂岩；Ⅸ.原岩为基性火山岩；Ⅺ.原岩为泥灰质沉积岩。图3 A-C-FM图解 Fig.3 Diagram of A-C-FM

图例参见图2图4 [(al+fm)-(c+alk)]-Si图解Fig.4 Diagram of[(al+fm)-(c+alk)]-Si

在logσ-logτ图解上，落入造山带火山岩区(图5)。在(K2O/Na2O)-SiO2图解中(图6)分别落入活动大陆边缘接近于大洋岛弧区，为典型的变质中基-中酸性火山岩及沉积岩系构成的火山-沉积建造，岩石形成于大陆裂谷的构造环境，在当时总体处在陆内拉张的构造背景之下，深部地幔呈隆升趋势，由此导致上部地壳的拉张减薄，压力的降低诱发上地幔局部熔融，形成了海底火山喷发[15]。

图例参见图2图5 logσ-logτ图解 Fig.5 Diagram of logσ-logτ

图例参见图2图6 (K2O/Na2O)- SiO2图解Fig.6 Diagram of (K2O/Na2O)- SiO2

3 采样位置及测试方法

3.1 采样位置

样品PM01-12采自青海省天峻县阳康乡附近，岩性为角闪片岩(图1)。

3.2 测试方法

本次共采集1件同位素样品，锆石按常规方法分选，通过淘洗和使用重液等物理方法分离锆石，

表3 角闪片岩LA--ICP--MS 锆石 U--Pb分析结果

3.3 分析结果

角闪片岩样品中(Pm01-12)锆石多为短柱状，长宽比2∶1至3∶1，淡黄色、紫色，透明，大多保持较为完整的晶型，在阴极发光图上具有明显的环带构造，Th/U的比值均>0.1，大多>0.3，显示了锆石为岩浆成因的特征，在锆石U-Pb年龄和谐图上，大部分锆石均分布在谐和线上，给出的206Pb/238U加权平均年龄为819±2 Ma,代表该角闪片岩的形成年龄[18-19](不是变质年龄)(图7、8)。

4 讨论

4.1 时代归属

前人定义的巴龙贡噶尔组实际上涵盖了不同时代、不同变质程度的地质体，即有轻微变质的变质砂岩、粉砂岩及板岩，又有中低级变质的各种片岩；如何认识这些地质单元，甄别其时代，并进行解体，是目前的主要问题。

青海省第一区测队在尕洛合该套地层的板岩中采集的笔石化石，Glyptograptus,Pseudoclinacograptus,Pristiograptuscf.acinacesTornguist,P.nadtcsclapuortn,ClimacograptussestangularisMocy.所确定的时代为志留纪[13]；陕西区域地质调查院在天峻县织合玛对该套地层的变质砂岩、变质粉砂岩及板岩进行了研究，并在其中英安质火山熔岩获得了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为457.6±2.4 Ma，形成时代为早志留世[7]。因此，南祁连地区的巴龙贡噶尔组为志留纪，岩性以变质砂岩、变质粉砂岩及板岩为主，研究区内该套地层的岩石组合和岩石类型与区域上均具有可比性，划定为巴龙贡噶尔组。

王国华等在拜兴沟地区原巴龙贡噶尔组中发现一套中浅变质、强变形的岩石，命名为“哈尔乌达”片岩，时代划归为中-新元古代[14]；计波等在党河南山地区原巴龙贡噶尔组中发现的一套中基性火山岩中获得玄武安山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为734±8.5 Ma，命名为“拐仗山组”，划归为新元古代，王磊等(未发表)也在党河南山地区原巴龙贡噶尔组中获得中基性火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为713±4.6 Ma[8]，因此依据同位素的年龄数据，南祁连地区巴龙贡噶尔组中存在一套新元古代变质地层，具有浅变质、强变形的特点，阳康地区的阳康片岩应为该套地层的组成部分，在角闪片岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为819±2 Ma，时代为新元古代[15]。阳康片岩的发现填补了该区域未有新元古代地层的空白，为该套地层在区域上进行划分和对比提供了新的依据，对重塑南祁连的地层格架和大地构造演化具有重要的地质意义。

图7 锆石U--Pb年龄谐和图Fig.7 Concordia diagrams of zircons U--Pb ages

图8 锆石阴极发光图像Fig.8 CL image of zircons

4.2 构造环境分析

祁连陆块包括中祁连陆块和南祁连陆块，是一个具有古生代盖层和前寒武纪基底叠瓦状逆冲带，在新元古代中-晚期(848～604 Ma)主要发育有裂谷火山岩系，包括在中祁连西北部的朱龙关群大陆溢流火山岩(738～604 Ma)，东部的兴龙山群裂谷火山岩(824～713 Ma)，全吉地块中的全吉群裂谷火山岩(约800 Ma)等新元古代中-晚期裂谷火山岩[10]，而在南祁连陆块中还未有裂谷火山岩，因此，新元古代阳康片岩中的火山岩(819±2 Ma)与该时期的火山活动密切相关，应为同时期大陆裂谷作用的产物。

片岩中的黑云石英片岩、二云石英片岩原岩主要为成熟度较低的杂砂岩和长石岩屑砂岩，而角闪片岩原岩为中基性火山岩；大陆裂谷的形成时期主要依靠不断隆起的大陆断块为其提供大量成熟度较低的碎屑岩，同时伴随有火山喷发物质。该物源特征与阳康片岩物源特征较为吻合，该套片岩中还发现有基性辉长岩侵入其中，本次工作对辉长岩也进行了同位素测年分析，其中206Pb/238U加权平均年龄730±3 Ma, 两者之间互相印证，它们的确定反映了该地区与全球元古代Rodinia超大陆聚合事件的一致性[20-21]，因此阳康片岩可能形成于陆内裂谷盆地。

5 结论

(1)解体后的巴龙贡噶尔组主要由变质砂岩、变质粉砂岩和板岩等组成,变质变形较弱，与巴龙贡噶尔组的原始含义相吻合，时代为志留纪；而其中的片岩类岩石，变质变形较强，恢复原岩为火山岩和火山碎屑岩，具有典型中基性-中酸性火山岩微量元素特征。其中获取的锆石U-Pb测年结果表明其岩浆形成的时代为新元古代(819±2 Ma)(阳康片岩)，该片岩的发现填补了该区域未有新元古代历史记录的空白。

(2) 地层对比显示，阳康片岩与邻区地层具有可比性，在南祁连普遍存在，且与兴龙山群裂谷火山岩(824～713 Ma)，全吉地块中的全吉群裂谷火山岩(约800 Ma)在岩石组合及形成时代上非常相似，表明其应该是祁连陆块前寒武基底的一部分，为中、南祁连陆块在前寒武时期为同一个基底的事实提供了新的证据，其火山喷发类型和沉积建造具有大陆裂谷的特征，与全球元古代Rodinia超大陆聚合事件相吻合。