青海省冷湖镇小赛什腾山地区奥陶纪闪长岩岩石化学特征及时代探讨

谢海东， 鲁海妍， 张 莹， 孙丰全， 徐云甫

(1.青海省地质矿产测试应用中心，青海 西宁 810021； 2.青海省地质调查院，青海 西宁 810012)

1 地质特征

前人将区内闪长岩体归属为奥陶纪，它主要沿赛什腾山主脊分布，由灰-浅灰色弱片麻状中细粒花岗闪长岩、灰色细粒石英闪长岩组成。岩体侵入到滩间山群火山岩地层中，并被后期花岗闪长岩超动侵入，内接触带常见大小不一的暗色矿物析离体，且岩石具强弱不一的混染，外接触带围岩蚀变褪色，具混合岩化、绿泥石化及黄铁矿化。岩体中发育与岩体长轴平行的北西向断裂，使岩体遭受破坏。次生节理发育，且主节理与主断裂的方向一致。该岩体为中深成相，向北西分相明显，中心相主要为花岗闪长岩，局部为二长花岗岩、斜长花岗岩。边缘相主要为石英闪长岩，局部为斜长花岗岩。岩石颗粒由中心向边缘逐渐变细，颜色变深。岩石中含暗色闪长质包体，局部较为碎裂。

2 岩石学特征

花岗闪长岩：灰-浅肉红色，中细粒花岗结构，块状构造。岩石主由斜长石(65%～70%)、钾长石(10%±)、石英(20%～25%)、黑云母(1%～2%)、角闪石(1%～3%)组成；副矿物：磁铁矿、锆石、磷灰石，次生矿物有绢云母2%～5%，方解石1%～3%，少量绿帘石，黝帘石5%～10%，绿泥石1%～5%，少量高岭土及不透明矿物。斜长石半自形板状，大小一般1～2 mm，少量0.5～1 mm(细)，部分2～3 mm(中)，杂乱分布。被绢云母、方解石、绿帘石、黝帘石交代，表面脏。钾长石半自形-它形粒状，大小一般0.5～1 mm，部分1～2 mm，杂乱分布。局部被高岭土、绿帘石交代。石英呈它形粒状，大小一般1～2 mm，部分0.5～1 mm，少量2～3 mm，杂乱分布。局部可见波状消光。黑云母片状，片直径1～2 mm，部分2～3 mm，少量0.5～1 mm，星散状分布。被绿泥石、绿帘石方解石交代，为假象。角闪石半自形柱状，大小一般1～2 mm，部分0.5～1 mm，星散状分布，被绿泥石、方解石交代，为假象。

石英闪长岩：浅灰白色，中细粒半自形粒状结构，块状构造。岩石主由斜长石(70%～75%)、角闪石(15%±)、石英(10%～15%)及少量黑云母组成；副矿物：磁铁矿、锆石、磷灰石，次生矿物有黝帘石40%～45%，绿帘石10%±，绢云母3%～5%、阳起石3%～5%、绿泥石5%～10%、不透明矿物。斜长石半自形板状，大小一般1～2 mm，少量0.2～1 mm(细)，部分2～3.5 mm(中)，镶嵌状分布。被黝帘石、绿帘石、绢云母交代，表面很脏。角闪石半自形柱状，大小一般1～2 mm，部分0.2～1 mm，少量2～3 mm，星散状分布。部分被阳起石、绿泥石交代，部分为假象。黑云母片状，片直径0.2～0.5 mm，星散状分布。被绿泥石交代，为假象。石英它形粒状，大小一般0.2～1 mm，部分1～2 mm，少量2～4 mm，填隙状分布。常见波状消光。

3 岩石化学特征

闪长岩主量-稀土-微量元素地球化学特征见表1。

表1 奥陶纪闪长岩氧化物含量特征一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

表2 奥陶纪闪长岩岩石化学主要参数特征一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

表3 奥陶纪闪长岩CIPW标准矿物参数特征一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

表4 奥陶纪闪长岩稀土元素含量一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

表5 奥陶纪闪长岩稀土元素特征一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

表6 奥陶纪闪长岩微量元素特征一览表

样品测试单位：青海省地质矿产测试应用中心。

(1)主量元素。利用波长色散X-荧光光谱法(XRF)测定SiO2、TiO2、TFe2O3、MnO、P、K2O，采用粉末压片法制样，用系列国家Ⅰ级标准物质，建立校准工作曲线。用X射线荧光光谱仪直接进行元素的测量。闪长岩侵入体SiO2含量为67.99%～68.30%，变化范围不大，TiO2含量为0.3%、Al2O3含量为14.47%～15.08%、Fe2O3含量为1.44%～2.20%，FeO含量为1.30%～1.80%，MnO含量为0.07%。利用电感耦合等离子体光谱法(ICP-OES)测定MgO，CaO，Na2O，用HF+HNO3+HClO4+H2SO4分解并赶尽HClO4，用王水溶解盐类，移入25 mL聚乙烯试管中，定容，摇匀，将制备的试料原液引入高温等离子炬中，使待测元素激发成离子及原子，在规定的波长处测量各元素离子及原子的发射光谱强度，由仪器自带程序计算出各元素的含量MgO为1.38%～1.73%、CaO为3.65%～4.02%、Na2O为3.38%～4.62%、K2O为0.36%～2.76%、P2O5为0.09%。K2O/Na2O小于1，以上特点表明，侵入岩为地壳幔源岩浆分异形成的。在TAS主元素分类图解(图1)中，样品投影点集中落在花岗闪长岩区。在AR-SiO2与碱度关系图解(图2)中，花岗闪长岩表现为钙碱性系列，而石英闪长岩表现为低钾(拉斑)系列。岩石中(K2O+Na2O)

图1 奥陶纪侵入岩TAS图解

1—橄榄辉长岩；2a—碱性辉长岩；2b—亚碱性辉长岩；3—辉长闪长岩；4—闪长岩；5—花岗闪长岩；6—花岗岩；7—硅英岩；8—二长辉长岩；9—二长闪长岩；10—二长岩；11—石英二长岩；12—正长岩；13—副长石辉长岩；14—副长石二长闪长岩；15—副长石二长正长岩；16—副长正长岩；17—副长深成岩；18—霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

图2 奥陶纪闪长岩SiO2-K2O图解

(2)稀土元素。利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定稀土15项：准确称取试样于高压反应釜内，用少量去离子水润湿，加入2 mL HF、1 mL HNO3、盖上上盖，装入钢套中，拧紧钢套盖；将熔样器放入烘箱中，于185 ℃条件下保温24 h，取出；冷却后开盖，在电热板上蒸发至干；加入1 mLHNO3蒸发至干，然后加入1.5 mL HNO3和1.5mL水再次密闭于钢套内，于130 ℃条件下保温3 h，取出；冷却后开盖，移至干净塑料瓶中，用水定容至50 mL，摇匀，待测。选用仪器调谐液(含Mg、Co、Be、Ba、Ce、In、U、Cu、Pb、Zn各100 μg/L)对仪器的测定参数：等离子体功率、雾化气流速、辅助气流速、采样深度及积分时间进行优化。采用混合标准溶液配制校准系列溶液，绘制校准工作曲线，103Rh、187Re做内标元素，用等离子体质谱仪直接测定试液中稀土总量为(129.69～135.50)×10-6，轻稀土为(121.06～126.93)×10-6，重稀土为(8.57～8.63)×10-6，轻重稀土元素之比为14.03～14.81，显示了轻稀土相对富集，重稀土相对亏损类岩石所具有的一般特点，δCe值0.84～0.90，均小于1，显示铈的弱异常。δEu值为0.84～0.90，显示了铕的负异常。稀土元素总量低，重稀土相对轻稀土元素含量低，轻稀土元素含量相对高，为轻稀土元素富集型。

经球粒陨石标准化的花岗闪长岩、石英闪长岩，反映在稀土元素配分模式图(图3)上为向右倾斜轻稀土富集、重稀土亏损的模式，轻、重稀土元素分馏十分明显。

图3 奥陶纪闪长岩稀土配分模式图

(3)微量元素。利用波长色散X-荧光光谱法(XRF)测定Ga、Rb、Zr、Nb、Hf、Ba、Sr，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定Ta、Th，测出闪长岩大离子亲石元素(LIL)中，Ba含量较高，分别为(386.8～1 231)×10-6，Rb含量较低，为(11.03～71.01)×10-6。Sr含量较高，为(365.8～467.1)×10-6。Th含量较高为(14.02～14.35)×10-6。高场强元素(HFS)中Nb、Ta、Hf的含量普遍较低，分别为(4.97～5.42)×10-6、(0.49～0.58)×10-6和(3.2～3.5)×10-6。Zr含量较高，为(97.5～107.4)×10-6。以ORG(洋脊花岗岩)为标准的微量元素比值蛛网图(图4)上，表现出明显的Rb、Ba、Th、Ce富集，而Ta、Nb、Hf、Sm、Zr、Y、Yb明显亏损的特点，分配模式具有火山弧花岗岩的特征，表明物质来源具有地壳和地幔的成分。

图4 中奥陶世侵入岩微量元素比值蛛网图

4 构造分析及物质来源探讨

测区中奥陶世侵入岩野外地质、岩相学、岩石地球化学特征表明，这些侵入岩大多属偏铝质和过铝质花岗岩。在花岗岩(Y+Nb)-Rb图解(图5)上投影点落在火山弧花岗岩区内，表明中奥陶世侵入岩在化学成分上类似于火山弧花岗岩类，具有造山晚期花岗岩的特点，综合判断应属陆内俯冲阶段地壳物质部分熔融的产物。在花岗岩R1-R2图解(图6)上显示主要形成于碰撞前花岗岩时期构造背景之下，为在俯冲动力学机制下引发下地壳物质发生部分熔融所形成的花岗岩。

综上所述，结合岩石的矿物组合和岩石地球化学特征进行综合判别，认为中奥陶世侵入岩形成于活动大陆边缘弧环境。

图5 中奥陶世侵入岩(Y+Nb)-Rb图解

图6 中奥陶世侵入岩R1-R2图解

①—地幔斜长花岗岩；②—破坏性活动板块边缘(板块碰撞前)花岗岩；③—板块碰撞后隆起期花岗岩；④—晚造期花岗岩；⑤—非造山区A型花岗岩；⑥—同碰撞(S型)花岗岩；⑦—造山期后A型花岗岩

5 时代讨论

本地区主要依据前人资料在花岗闪长岩中取得的同位素年龄465.4±3.5/SHRIMP U-Pb，再根据区域地质特征、岩石组合及岩体空间接触关系，将区内该岩体形成时代厘定为中奥陶世。

此外，在测区赛什腾山主脊分布有规模较大的石英闪长岩体，与花岗闪长岩体呈涌动接触，界线不清晰，两者在岩石矿物成分和组构上差别不大，推测可能是同一时期的产物，因此将该侵入体时代厘定为中奥陶世。