青海南山晚奥陶世花岗复式岩体锆石U-Pb年龄证据及地球化学特征

张世成，姚旭东，李云平

(青海省第五地质勘查院，青海 西宁 810099)

0 前 言

地处共和盆地北侧的青海南山，位于东昆仑、南祁连、西秦岭造山带和柴达木及欧龙布鲁克地块之间宗务隆—沟里—岗察陆缘裂谷中[1-2]，是秦、祁、昆等多级别地块—洋盆的衔接、转换、汇聚重组的重要地区。该地区地层研究和划归比较坚实[3-6]。寒武纪海底裂谷演化而形成的拉脊山小洋盆，使得中、南祁连陆块分离，南祁连陆块向南俯冲消减挤压,进入陆内造山阶段,赛日钦微基岩地块属南祁连陆块，以推覆体的形式产出，经历了兴凯期、加里东期和海西—印支期等强烈的陆内碰撞造山运动，岩浆活动频繁，中酸性侵入岩散落分布赛日钦微地块古元古代地层中，岩体数量较多。目前对于区内岩浆事件研究比较薄弱，近年在该地区开展的1∶5万区域地质矿产调查中，对前人划归于晚奥陶世花岗闪长岩系通过岩石学和岩相学研究，认为该岩体为一套花岗复式岩体，主要由石英闪长岩、花岗闪长岩、云英闪长岩及二长花岗岩组成。本文通过对赛日钦加里东期复式岩体的地质特征、地球化学特征及锆石U-Pb同位素特征的研究，确定岩体形成时代、岩石成因及形成的构造环境，对宗务隆构造带在加里东期构造运动的认识具有重要意义。

1 区域地质概况

花岗复式岩体位于青海南山赛日钦一带，侵入于秦祁昆仑造山带结合部的宗务隆—泽库岩带之赛日钦微基底岩块中，微基底岩块属宗务隆山裂谷南祁连岩浆弧，以逆冲推覆体的形式产于早三叠世隆务河组地层之上，呈断层接触。北界为宗务隆—青海南山区域断裂，南部以夏拉水库隐伏断裂为界，东南部以敦格尔陇哇断裂为界。区域内出露地层主要为古元古代化隆群，早二叠世果可山组、中二叠世甘家组，早三叠世隆务河组及第四纪[7]。化隆群为该区老变质结晶基底，为一套中深度副变质岩，岩性主要为变粒岩、片岩、片麻岩夹大理岩[8]；二叠纪地层为一套火山岩—碳酸盐岩组—碎屑岩组[9]；早三叠世隆务河组为一套以浅变质或未变质砂岩、板岩互层为主夹碳酸盐岩等[10-11]；第四纪主要为松散砂砾石及卵石堆积、细砂等组成，掩盖于其他地层之上。区内岩浆活动强烈，侵入岩较发育，按时代可划分为兴凯期、加里东期、海西—印支期。兴凯期侵入岩是同碰撞大陆增厚产物，呈岩株产出于古元古代老变质岩结晶基底中，岩性为片麻状花岗闪长岩，海西—印支期侵入岩为陆内碰撞造山环境的产物，以岩基岩株的形式产出，岩性主要为石英闪长岩等。本文所述的加里东期侵入岩是侵入于古元古代老变质岩结晶基底之中，是古老变质岩系向南俯冲产物，呈岩株形式产出，岩石类型有二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩及石英闪长岩。

2 岩体特征

赛日钦复式岩体由8个不连续且大小不等的岩体组成，总体面积约为21.18 km2，呈带状小型复式岩株集中分布于古元古代化隆岩群中，呈北西西向展布，受北西向的宗务隆—青海南山区域性断裂控制极为明显。岩体由东至西呈逐渐增多增大的趋势，岩性也从单一到复杂的变化，主要有赛日钦单一岩体(花岗闪长岩)、代日扎复式岩体(花岗闪长岩、英云闪长岩和石英闪长岩组成)及亥乃亥贡玛复式岩体(二长花岗岩和石英闪长岩组成)，岩体与围岩为明显的侵入接触关系，界线清晰，岩体边部见明显的冷凝边，围岩发育较强的热蚀变及角岩化现象，接触面凹凸不平且外倾，倾角中等。在岩体内接触带中见有无定向片麻岩包体，外接触带中见有与复式岩体相关岩脉、岩枝穿插。表明岩体具有被动就位的侵入机制特点，是受宗务隆—青海南山断裂的影响，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。

复式岩体中，晚期的花岗闪长岩或二长花岗岩呈脉动型侵入于早期的石英闪长岩或英云闪长岩中，脉动接触面较清晰，倾向早期岩体，倾角较大，在内接触带附近，晚期岩体中存在少量的早期岩体的碎块。在后期构造应力的作用下，岩体弱片麻状构造发育，部分岩石糜棱岩化特征明显。

石英闪长岩：灰白色，中—细粒结构，岩石主要由石英(17%)、斜长石(64%)、钾长石(6%)、黑云母(13%)和少量的金属矿物组成。斜长石：自形—半自形晶，板状，为绢云母和粘土矿物所交代，部分斜长石后期受动力作用发生破碎。钾长石：他形晶粒状，具粘土化。石英：他形晶粒状，分布于长石颗粒之间，部分石英受动力作用发生破碎并重结晶。黑云母：半自形晶鳞片状，分布于其它矿物颗粒之间。

英云闪长岩：灰色，中细粒结构，岩石由斜长石(60%)、石英(20%)、黑云母(20%)组成，粒度在0.5～5.0 mm之间，定向分布。斜长石：呈他形晶粒状，具环带构造，不均匀土化。石英：他形粒状，呈单晶或集合体状填隙于长石间，边缘呈缝合线状接触，具拉长定向。黑云母：叶片状，多色性很强，多定向分布。

花岗闪长岩：灰—灰白色，中粒花岗结构，岩石主要由石英(22%)、斜长石(60%)、钾长石(4%)、黑云母(14%)和少量的金属矿物组成。斜长石：自形—半自形板状，后期被绢云母和粘土矿物交代。钾长石：他形粒状分布，后期具粘土化。石英：他形粒状，分布于长石颗粒之间，部分石英受后期动力作用发生破碎并重结晶。黑云母：半自形鳞片状，分布于矿物颗粒之间，部分黑云母后期被绿泥石交代。

二长花岗岩：灰白色，中粒结构，岩石主要由斜长石(31%)、钾长石(34%)、石英(27%)、黑云母(8%)及少量金属矿物组成。斜长石：半自形板状—板粒状，普遍具绢云母化和粘土化。钾长石：半自形板粒状，他形粒状，主要为微斜长石，具轻微粘土化蚀变现象。石英：他形粒状，分布于长石粒间。黑云母：自形—半自形晶，鳞片状—片状，具绿泥石化和少量帘石化蚀变现象，其分布于板粒状矿物颗粒之间，呈镶嵌接触。金属矿物：呈他形晶不规则粒状，星点状分布于岩石中。

3 地球化学特征

该复式岩体主量元素特征：岩石中SiO2含量在51.55×10-2～74.00×10-2之间，属酸性岩；Al2O3含量在11.50×10-2～16.62×10-2间；Na2O含量为0.6×10-2～4.28×10-2，K2O含量为0.05×10-2～6.17×10-2，其均值高于Na2O含量。与中国花岗闪长岩平均化学成分相比，具中—高K2O，富FeO、Fe2O3、MgO、CaO的特点。岩石里特曼指数σ为0.69～2.8，σ<3.3，碱度指数(A/NK)为1.18～4.36之间，铝过饱和指数(A/CNK) 为0.69～1.26之间，岩石属中—高钾的钙碱性岩。

该复式岩体稀土元素以球粒陨石为参数标准化得到曲线图(见图1)，岩石中稀土∑REE总量在91.20×10-6～260.77×10-6间，显高含量值； Sm/Nd比值在0.16～0.26之间，小于0.333，岩石属轻稀土富集型。(La/Yb)N值为7.61～143.82之间，远大于1，轻稀土元素为富集状态，稀土元素配分图中轻稀土元素部分呈较为明显的右倾斜，重稀土部分呈较平滑曲线，总体上轻、重稀土分馏现象较为明显；在二长花岗岩和花岗闪长岩中，Eu处“V”字型谷较为明显，在英云闪长岩和石英闪长岩中Eu亏损较弱。总体上说明Eu中等亏损；铈呈较弱的亏损；Eu/Sm无明显变化。以上特征表明该复式岩体为地壳重熔型花岗岩，下地壳物质的重熔是主要岩浆源。依据晚奥陶世侵入岩体岩石微量元素蛛网图(见图2)曲线趋势可以反映出：强不相容元素K、Rb、Ba等强烈富集；中等不相容元素Nb、Zr、Ce、Hf等富集一般，Ta元素明显亏损；弱不相容元素Y弱亏损。在洋中脊花岗岩ORG标准配分图中，其特征同岛弧岩浆一致。说明由于大陆俯冲碰撞，地逐壳渐增厚引发重熔而产生壳源型花岗岩。

图1 复式岩体稀土元素配分图

图2 复式岩体微量元素蛛网图

4 复式岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb测年

样品采自PM05地质剖面英云闪长岩体和D0239点花岗闪长岩体中，样品重量分别为20 kg，样品岩性分别为英云闪长岩和花岗闪长岩。锆石分选工作由河北省区域地质矿产调查研究所实验室进行，粘片、分析由武汉上谱分析科技有限责任公司完成。

4.1 锆石特征

该复式岩体侵入古元古代化隆岩群结晶基底岩系中，在PM05和D0239U-Pb样品中的锆石较为完整，裂纹不发育，形态较为复杂，总体以半自形长柱状为主，长宽比2∶1～3∶1，锆石中振荡环带保留较明显，表明为岩浆成因锆石(见图3～4)。

图3 晚奥陶世英云闪长岩中锆石的CL图像(PM05U-Pb1)

图4 晚奥陶世花岗闪长岩中锆石的CL图像(D0239U-Pb1)

4.2 分析结果及成因、构造环境分析

在赛日钦复式岩体的英云闪长岩和花岗闪长岩中采集U-Pb同位素测年样品，共采集二件；英云闪长岩体测得年龄为447.2 Ma±5.3 Ma(PM05，24点)，同位素测年结果见表1、图5。花岗闪长岩体测得年龄为446.1 Ma±3.5 Ma(D0239，28点)，同位素测年结果见表2、图6。这两件样品由24～28个锆石微区有效数据点组成，这些年龄的样点206Pb/238U比值非常接近，说明该类锆石结晶于岩浆同期。根据同位素测年值，确定岩体侵入体时代为晚奥陶世。

表1 英云闪长岩样品PM05 U-Pb锆石LA-ICP-MS法同位素测年结果

表2 花岗闪长岩样品D0239 U-Pb中锆石LA-ICP-MS法同位素测年结果

根据对晚奥陶世侵入岩体地质特征及围岩的研究认识，青海南山老变质岩及其出露的岩体为北部南祁连地质体经构造运动所形成的推覆体，推覆构造为北西向北倾逆冲断裂。在断裂构造上盘侵入该时期的岩体，岩浆来源于下部地壳的熔融。岩石中普遍发育鳞片粒状变晶结构，定向构造。岩石中Al2O3含量高达11.50%～16.62%，K2O含量在0.05%～6.17%，铝过饱和指数为0.69～1.26，岩石属中—高钾铝过饱和钙碱性岩石。

图6 花岗闪长岩锆石U-Pb谐和图

岩石中在R1-R2构造判别图解(见图7)中所反映的构造环境为板块碰撞前的特征，微量元素ORG标准配分图中反映复式岩体具有板块碰撞前的特征；在TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2图解(见图8)中显示为造山的环境，非活性元素的判别图(见图9)中显示火山弧花岗岩类。综合分析认为晚奥陶世侵入岩构造环境应属挤压环境下的俯冲型花岗岩。

图7 晚奥陶世侵入岩R1-R2图解

图8 侵入岩TFeO/(TFeO+MgO)-SiO2图解

图9 侵入岩不同构造环境花岗岩的非活性元素的判别(据Pearce等，1984)

5 结 论

1) 赛日钦花岗复式岩体的花岗闪长岩和二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为447.2 Ma±5.3 Ma和446.1 Ma±3.5 Ma，说明岩体形成于晚奥陶世。

2) 侵入化隆岩群的晚奥陶世俯冲型石英闪长岩—英云闪长岩—花岗闪长岩—二长花岗岩组合，具有高硅、中—富钾和过铝质特征，属中—高钾钙碱性I型花岗岩，说明拉脊山裂陷带经历了由北向南的俯冲消减过程，古生代陆内碰撞造成下地壳熔融而形成中酸性岩浆，宗务隆—青海南山断裂诱发其沿断裂带上侵而就位，反映出俯冲造山时代为晚奥陶世。

3) 赛日钦复式岩体是由寒武纪海底裂谷于奥陶纪进化而来的拉脊山小洋盆由北向南俯冲消减，在晚奥陶世进入同陆碰撞挤压环境下的产物。