青海祁漫塔格鸭子沟地区二长花岗岩地球化学特征及地质意义

王盘喜， 王振宁

(1.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，郑州 450006； 2.国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，郑州 450006； 3.西北地质科技创新中心，西安 710054)

0 引言

鸭子沟位于青海省祁漫塔格整装勘查区的北西部，属于东昆仑造山带的西段。近年来，在祁漫塔格地区发现了一大批与中酸性岩浆侵入活动有关的金属矿床，如卡尔却卡铜多金属矿、乌兰乌珠尔铜矿床、野马泉铁多金属矿、尕林格铁多金属矿、虎头崖铜铅锌矿床和拉陵高里河下游多金属矿等，目前已成为青海省乃至中国西部最重要和最有找矿潜力的铁、铜、铅锌多金属成矿带[1-9]。本次选择鸭子沟地区二长花岗岩为研究对象，开展岩相学和岩石地球化学研究，探讨岩石成因、构造背景及与成矿的关系，进而为东昆仑构造演化和区域成矿规律研究提供基础资料。

1 研究区地质概况

研究区位于东昆仑西段祁漫塔格山，北与柴达木盆地西南缘为邻，西北邻近阿尔金山。地层区划隶属华北地层大区，东昆仑—中秦岭地层分区，柴达木南缘地层小区。区内出露的地层主要有蓟县系狼牙山岩组碎屑岩段(Jxl2)与碳酸盐岩段(Jxl3)、奥陶系祁漫塔格岩群大理岩岩组(OQ3)、上三叠统鄂拉山组(T3e)及广泛发育的第四系(Q)(图1)。狼牙山岩组2个岩性段之间以断层相接触，与鄂拉山组呈断层接触，部分地段被第四系覆盖。碎屑岩段主要以浅灰—灰色中—厚层状片理化长石岩屑杂砂岩为主，夹千枚岩、板岩及少量灰岩等； 碳酸盐岩段以浅灰—深灰色中—厚层状结晶灰岩、泥灰岩、灰—灰白色中厚—薄层或条带状大理岩为主，局部夹碳质泥灰岩、白云质大理岩和透闪石大理岩,夹灰—深灰色碳质或绢云母板岩、变砂岩、绿片岩等。祁漫塔格岩群大理岩岩组在区内多呈大小不等的构造块体产出，与鄂拉山组呈不整合或断层接触，与早泥盆世以后的花岗岩体呈侵入关系，局部为断层接触。鄂拉山组主要由中酸性熔岩和火山碎屑岩构成，主要为一套流纹质含角砾凝灰熔岩、流纹质晶屑玻屑熔凝灰岩、英安岩、流纹岩和少量的安山岩的岩石组合, 而且还可见到酸性火山角砾岩和集块岩。第四系为分布于较大沟谷两侧高级阶地的上更新统洪冲积(Qp3alp)和全新统洪冲积(Qhalp)，主要为现代河床、河漫滩及河床两侧低级阶地，松散砂、砾石及卵石堆积。

1.第四系河床洪冲积物； 2.较大沟谷两侧及山前第四系洪冲积物； 3.上三叠统鄂拉山组中酸性火山岩； 4.奥陶系祁漫塔格岩群大理岩岩组； 5.蓟县系狼牙山岩组碳酸盐岩段； 6.蓟县系狼牙山岩组碎屑岩段； 7.早侏罗世正长花岗岩； 8.晚三叠世斑状二长花岗岩； 9.晚三叠世二长花岗岩； 10.晚三叠世花岗闪长岩； 11.晚三叠世闪长岩； 12.辉绿玢岩脉; 13.铁多金属矿； 14.铜矿化线索； 15.铜钼矿点； 16.铅锌矿点； 17.铜多金属矿； 18.地质界线及火山岩性界线； 19.角度不整合界线； 20.超动侵入界线； 21.脉动侵入界线； 22.未见直接接触； 23.韧性剪切带； 24.逆断层； 25.正断层； 26.走滑断层； 27.矽卡岩化； 28.样品位置及编号； 29.产状

图1 祁漫塔格鸭子沟地区地质简图

Fig.1GeologicalsketchofYazigouareainQimantag

研究区岩浆岩分布广泛，主要为晚三叠世斑状二长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩等中酸性岩石，早侏罗世正长花岗岩，以及晚三叠世鄂拉山组火山岩(图1)。晚三叠世闪长岩体呈小岩株状，平面形态呈似椭圆状、带状、不规则带状，被同期的花岗闪长岩、二长花岗岩脉动侵入； 花岗闪长岩体平面形态呈似椭圆状、带状、不规则带状、不规则状等，侵入于祁漫塔格岩群及鄂拉山组之中； 二长花岗岩体呈岩株状分布，平面形态为椭圆—似椭圆状、带状、不规则状等，侵入于祁漫塔格岩群及鄂拉山组之中； 斑状二长花岗岩体平面形态为似椭圆状、不规则带状、不规则状，呈岩株状产出，岩体侵入于祁漫塔格岩群及鄂拉山组之中。早侏罗世正长花岗侵入体平面形态为似椭圆状、不规则带状，侵入于祁漫塔格岩群及晚三叠世二长花岗岩、斑状二长花岗岩和鄂拉山组之中。脉岩类型众多，从基性岩脉到酸性岩脉均有出露，时间上具有多期次性。受区域构造应力作用和侵入岩影响，岩脉类型有闪长(玢)岩脉、石英闪长岩脉、花岗斑岩脉、细晶花岗岩脉、伟晶岩脉及长英质岩脉、方解石脉和石英脉等。

研究区脆性断裂具有明显的多期活动性。但各期断裂性质、活动强度、影响深度均不相同。区内断裂主要有3组，即EW向、NW向和NE向断裂。其中EW向断裂形成较早，它被NW向断裂所截切； NE向和NW向剪切断裂最晚，切割先期断裂。NW向断裂多处被NE向左旋平移断裂错移切断。断面呈舒缓波状，南倾、北倾均有，以北倾为主。断裂控制并改造的地质体主要有祁漫塔格岩群和鄂拉山组。NE向断裂与燕山期活化的NW向断层组成剪切断裂，均切割NW向断裂，少数被第四系覆盖。EW向断裂东西延伸多交汇于NW向断裂，少数被第四系覆盖。EW向和NE向断裂对区内地质体的形成没有控制作用，只有改造和破坏的作用，断裂规模均较小。

研究区位于秦祁昆成矿域东昆仑成矿省祁漫塔格—都兰华力西期铁、钴、铜、铅、锌、锡、硅灰石(锑、铋)成矿带，乌兰乌珠尔华力西期铜(锡)成矿亚带，冰沟—景忍铁、铜、铅、锌、金、钴、钨、锑成矿段； 区域内出露有铁、铜多金属矿及铅锌矿点。

2 样品采集及分析测试方法

本次研究样品采自祁漫塔格鸭子沟地区地表二长花岗岩岩体(图1)，均为新鲜岩石。对所采集的样品进行了薄片鉴定和化学分析，岩石化学分析由核工业北京地质研究院完成。主量元素采用AB104L、AL104、AxiosmAX X射线荧光光谱仪和电子天平分析测试，分析精度优于1%； 检测方法和依据参照《硅酸盐岩石化学分析方法》[10]第28部分中16个主次成分量测定、第14部分中氧化亚铁量测定和《岩石矿物分析》第四版中灼烧减量的测定[11]。微量元素采用ELEMENT XR 等离子体质谱仪分析测试，分析精度优于5%～10%。检测方法和依据参照《硅酸盐岩石化学分析方法》[10]第30部分中44个元素量测定。

3 岩相学特征

二长花岗岩岩体样品经岩矿鉴定为中细粒—细粒二长花岗岩和细粒斑状二长花岗岩(图2)。B1、B3为中细粒二长花岗岩，B4、 B6为细粒二长花岗岩，B2、B5、 B7和B8为细粒斑状二长花岗岩。

中细粒、细粒二长花岗岩新鲜面呈灰粉色，中细粒、细粒花岗结构，块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成，斜长石含量为25%～35%，钾长石含量为40%～45%，石英含量为25%，黑云母含量为1%～5%。斜长石呈半自形板状，杂乱分布，粒度一般0.2～2 mm，部分2～4.3 mm，高岭土化、绢云母化明显，部分粒内聚片双晶发育，属于中长石； 钾长石呈半自形板状—它形粒状，杂乱分布，粒度一般0.2～2 mm，部分2～5 mm，少数5～6 mm，为(微斜)条纹长石，多见格子双晶，条纹呈条带状、细纹状、薄片状，轻高岭土化，交代斜长石，内含斜长石、黑云母包体，少数与石英文象状交生； 石英呈它形粒状，填隙状分布，粒度一般0.2～2 mm，部分2～5 mm，粒内轻波状消光，少数与钾长石构成文象交生体； 黑云母呈片状，多色性明显，零散分布，粒度0.2～2 mm，少数2～2.6 mm，部分被铁质、绿泥石、白云母交代。岩石中副矿物为不透明矿物、磷灰石和锆石，次生矿物为高岭土、绢云母、绿泥石和白云母。

细粒斑状二长花岗岩新鲜面为灰粉色，似斑状结构、基质细粒花岗结构，块状构造。岩石由斑晶、基质2部分组成。斑晶由斜长石、钾长石和石英组成，杂乱分布，粒度2～8 mm，斜长石含量为5%～15%，钾长石含量为5%～25%，石英含量为5%～15%。基质由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成。斜长石含量为15%～30%，粒度一般0.2～2 mm； 钾长石含量为15%～30%，粒度0.2～2 mm； 石英含量为10%～20%，粒度0.2～2.3 mm；黑云母含量为1%～5%，粒度0.1～1.6 mm。斜长石呈半自形板状，高岭土化、绢云母化明显，部分粒内聚片双晶发育，属于中长石； 钾长石呈半自形板状—它形粒状，为正长石、(微斜)条纹长石，条纹呈细纹状、薄片状，部分可见格子双晶，轻高岭土化，局部交代斜长石，内含斜长石包体，少数与石英呈文象状交生； 斜长石和钾长石在基质中杂乱分布； 石英呈它形粒状，粒内轻波状消光，在基质中呈填隙状分布； 黑云母呈片状，多色性明显，零散分布，多被铁质、绿泥石、白云母交代。岩石中副矿物为不透明矿物、磷灰石和锆石，次生矿物为高岭土、绢云母、绿泥石和白云母。

图2 鸭子沟二长花岗岩显微特征

Fig.2MicroscopicphotosofadamelliteinYazigou

4 岩石地球化学特征

鸭子沟二长花岗岩主量和微量元素分析结果见表1。

表1 鸭子沟二长花岗岩主量和微量元素分析结果

4.1 主量元素

鸭子沟二长花岗岩具有高硅(SiO2含量为75.53%～76.19%，平均为75.94%)、钾(K2O含量为4.40%～4.96%，平均为4.69%)，富碱(全碱Na2O+K2O含量为7.70%～8.41%，平均为8.12%)，贫铝(Al2O3含量为12.16%～12.63%，平均为12.37%，变化范围小)、钙(CaO含量为0.504%～0.906%，平均为0.683%)、镁(MgO含量为0.094%～0.189%，平均为0.127%)，低铁(TFe2O3含量为1.40%～1.79%，平均为1.60%)的特点，与典型A型花岗岩的主量元素特征一致。在TAS图解中样品全部落入亚碱性系列花岗岩区域中(图3左)； K2O/Na2O=1.21～1.81，平均值为1.38，在SiO2-K2O图(图4)上岩石落在高钾钙碱性系列； 样品的铝饱和指数A/CNK=1.00～1.15，平均为1.04，在A/CNK-A/NK图解(图3右)上，样品大部分落入过铝质区域； 岩石属弱过铝质高钾钙碱性系列。

图3 鸭子沟二长花岗岩的TAS(左)和A/CNK-A/NK(右)图解(底图据文献[12-13])

Fig.3TASdiagram(left)andplotofA/CNKvs.A/NK(right)ofadamelliteinYazigou(accordingtothereferences[12-13])

图4 鸭子沟二长花岗岩的SiO2-K2O图解(底图据文献[14-15])Fig.4 SiO2- K2O diagram of adamellite in Yazigou(according to the references [14-15])

4.2 微量元素

鸭子沟二长花岗岩的∑REE含量为151.36×10-6～237.65×10-6，平均为181.24×10-6。δEu为0.07～0.11，平均为0.09，Eu强烈亏损，具有明显的 Eu 负异常。δCe为0.97～1.06，平均为1.00， Ce基本无异常。稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图5左)呈稍右倾的“V”字形曲线，轻重稀土分馏作用不明显； 各样品配分曲线基本一致，显示同源岩浆演化的特点； LREE/HREE为3.84～6.31，平均为5.38，(La/Yb)N为3.17～5.41，平均为4.24，与重稀土元素相比略为富集轻稀土元素。

鸭子沟二长花岗岩的原始地幔标准化微量元素蛛网图(图5右)显示，相对于原始地幔，岩体明显富集大离子亲石元素Rb、K、Pb和高场强元素U、Th，相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素和 P元素以及大离子亲石元素Ba和Sr； P和Ti的亏损可能受到了磷灰石和钛铁矿分离结晶作用的影响。Nb/Ta为6.85～10.55，平均为9.45； Rb/Sr为8.17～18.72，平均为13.54； La/Nb为1.06～1.62，平均为1.29； Ba/Nb为3.08～7.39，平均为5.14。

图5 鸭子沟二长花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化配分图(左)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(右)(底图据文献[16])Fig.5 Chondrite-normalized REE pattern diagram(left) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram(right) of adamellite in Yazigou(according to the reference [16])

5 讨论

5.1 岩石成因

鸭子沟二长花岗岩具有高硅、钾，富碱，贫铝、钙、镁，低铁的特点，与典型A型花岗岩的主量元素特征一致。微量元素组成上，岩石以低Ba(89.6×10-6～181×10-6，平均为133.78×10-6)和Sr(19.6×10-6～39.8×10-6，平均为27.29×10-6)、高Rb(325×10-6～379×10-6，平均为351.5×10-6)、高Rb/Sr为特征； Nb、Ta、Zr、Y等高场强元素和Yb元素含量低； 微量元素特征显示二长花岗岩具有后造山A型花岗岩的地球化学特征。微量元素蛛网图上，Ba、Sr、P和Ti形成显著的低谷，Nb、Ta、La、Ce和Zr形成次低谷，其余元素呈富集状态。A1型花岗岩表现为Nb、Ta的富集，而A2型花岗岩表现为Nb、Ta的负异常[17-18]。在花岗岩的K2O-Na2O成因类型判别图解(图6(a))上，样品投点均落入A型花岗岩区[19]。在A型花岗岩亚类划分的Nb-Y-3Ga图解(图6(b))和Nb-Y-Ce图解(图6(c))上，样品投点均落入A2型花岗岩区[17]。综上所述，鸭子沟二长花岗岩岩石成因上属于A2型花岗岩。

图6 鸭子沟二长花岗岩的K2O-Na2O成因类型图解(a)和A型花岗岩亚类判别图解(b)、(c)(底图据文献[17，19])Fig.6 genetic type diagram (a) and A-type granite sub-categories discrimination diagrams(b,c) of adamellite in Yazigou(according to the references [17，19])

5.2 岩石构造背景

花岗岩的微量元素组成明显受其成岩的构造环境制约，形成于不同构造背景下的花岗岩微量元素组成有别，因此，利用花岗岩的微量元素构造环境判别图解来判别其形成的构造背景，具有一定的有效性。在花岗岩的R1-R2构造环境判别图解(图7(a))上，样品投点全部落入造山期后A型花岗岩区域，在花岗岩的(Y+Nb)-Rb(图7(b))和(Yb+Ta)-Rb(图7(c))判别图解中，样品投点均落在后碰撞花岗岩区内。鸭子沟二长花岗岩成因上属于A2型花岗岩，而A2型花岗岩代表的环境范围宽广，包括碰撞后花岗岩及在漫长的高热流、花岗质岩浆作用阶段末期所侵位的花岗岩[17]。

ORG.大洋中脊花岗岩； WPG.板内花岗岩； VAG.火山弧花岗岩； Syn-COLG.同碰撞花岗岩； Post- COLG.后碰撞花岗岩

鸭子沟二长花岗岩的锆石U-Pb同位素年龄测定结果为(224±4) Ma，钾长花岗斑岩的锆石U-Pb同位素年龄测定结果为(224±1.6) Ma[22]，说明鸭子沟花岗岩体的形成时间为晚三叠世。区域上已有研究显示，虎头崖Ⅴ矿带外围花岗闪长岩(锆石U-Pb年龄为(224.3±0.6) Ma[1])、小圆山斜长花岗斑岩(锆石U-Pb年龄为(216.9±1.9) Ma[23])、 野马泉南矿带斑状石英二长闪长岩(锆石U-Pb年龄为(219±1) Ma[4])、卡尔却卡似斑状二长花岗岩(锆石U-Pb年龄为(227.3±1.8) Ma[24])等中酸性岩石均形成于碰撞造山背景下的后碰撞阶段。

在岩石系列上，后碰撞岩浆岩可出现高钾钙碱性系列到碱性系列花岗岩类的岩石，后期向A型花岗岩转变，且高钾和碱性花岗岩类的出现预示了造山期即将结束，板内期即将来临[25]。鸭子沟二长花岗岩属高钾钙碱性系列，为A2型花岗岩，显示后碰撞岩浆岩特征。

综上所述，鸭子沟二长花岗岩形成于碰撞造山背景下的后碰撞阶段。

5.3 岩石与成矿关系

近些年，祁漫塔格地区发现了一大批与花岗质岩浆侵入活动有关的矽卡岩型和斑岩型铁、铜、钼和铅锌多金属矿床。与晚三叠世中酸性岩体有关的矿床有卡尔却卡铜多金属矿、野马泉铁多金属矿、尕林格铁多金属矿等大型矿床以及虎头崖铜铅锌矿床和拉陵高里河下游多金属矿等中型矿床。以上多金属矿床不仅在空间上与中酸性岩体具有密切的关系，而且同一矿区成岩和成矿在时间上一致，均形成于晚三叠世。

区内产出有斑岩型铜钼矿点和矽卡岩型铅锌矿点。铜钼矿点产出于钾长花岗斑岩和花岗闪长斑岩内，铅锌矿点产于花岗闪长岩与大理岩接触部位的透辉石矽卡岩中。而鸭子沟钾长花岗斑岩的锆石U-Pb年龄为(224.0±1.6) Ma,矿石的辉钼矿Re-Os等时线年龄为(224.7±3.4) Ma[22],表明成岩与成矿的时间一致。

区域上晚三叠世中酸性花岗质岩石与成矿关系密切，且成岩和成矿时间上具有一致性，而鸭子沟二长花岗岩产出面积较大，在空间位置上与钾长花岗斑岩、花岗闪长斑岩和花岗闪长岩密切相关，晚三叠世二长花岗岩体中的找矿工作也应引起重视。

6 结论

(1)鸭子沟二长花岗岩岩体岩相学研究显示，岩体由中细粒—细粒二长花岗岩和细粒斑状二长花岗岩组成，岩石主要由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成，岩石中副矿物为不透明矿物、磷灰石和锆石，次生矿物为高岭土、绢云母、绿泥石和白云母。

(2)鸭子沟二长花岗岩为亚碱性系列花岗岩，属弱过铝质高钾钙碱性系列岩石。微量元素具有明显的 Eu 负异常，稀土元素配分模式图呈稍右倾的“V”字形曲线，轻重稀土分馏作用不明显； 岩体明显富集大离子亲石元素Rb和K、活泼的不相容元素U和Th以及Pb，相对亏损高场强元素Nb、Ta、P和Ti以及大离子亲石元素Ba和Sr。

(3)鸭子沟二长花岗岩岩石成因上属于A2型花岗岩，形成于碰撞造山背景下的后碰撞阶段，区内产出有斑岩型铜钼矿点和矽卡岩型铅锌矿点，应重视晚三叠世二长花岗岩体中的找矿工作。