青藏高原北缘大通沟闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及意义

刘 军，刘 敏，杨春雷，黄 波，袁海潮，郭文波，曹其琛，孙芳芳

(1.西安西北有色物化探总队有限公司，西安 710068；2.咸阳西北有色712总队有限公司，陕西 咸阳 712000；3.贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000；4.中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，济南 250101；5.山东正元地质资源勘查有限责任公司，济南 250101)

阿尔金断裂带是分割塔里木地块与柴达木地块的断裂构造(图1)，是塔里木地块漫长地质演化中拉张、裂解、碰撞等构造活动产物[1-7]①；沿阿尔金走滑断裂岩浆活动强烈，但对于阿尔金断裂，尤其是大通沟一带的岩浆活动研究较少；因此，用锆石LA-ICP-MS U-Pb法定年分析岩浆活动形成时代，对深入了解青藏高原北缘与钾质钙碱性岩的地质特征、形成时代、成因机制，研究阿尔金走滑断裂活动及相关成矿地质背景有着重要意义。

1 地质背景与岩石学特征

1.1 地质背景

本区在区域大地构造位于秦祁昆中央造山系的阿尔金构造带(Ⅱ)和柴达木-西秦岭微地块，柴达木地块与阿尔金构造带交界处(图1)，区内构造活动复杂，阿尔金断裂从工作区北西部穿过，形成了与之相关较强动力变质作用，伴随着强烈的岩浆活动和接触变质作用①。

柴达木地块是一个夹持在祁连山(南)和昆仑山(北)褶皱带之间的前震旦纪地块，其西北侧以阿尔金断裂带与塔里木地块相邻，向东插入西秦岭带；多数被中、新生界地层所覆盖，较老的基岩露头只在盆地北缘出露；地块为元古界的变质基底，从下至上为角闪质混合岩、斜长角闪岩等各种片岩及大理岩等三个岩组；盖层为震旦系紫红色砂砾岩、砂页岩夹冰碛岩及白云岩[1-7]、①。

左上角：1.地层界线；2.断层及编号；3.推测断层；4.调查区范围

区内地层以元古界分布最广，其次为侏罗系地层，少量石炭系和古近系—新近系地层。元古界由蓟县系(斯米尔布拉克组、卓阿布拉克组、木孜萨依组、金雁山组)(Jx)和青白口系(平洼沟组、小泉达坂组)(Qb)组成，经过了中深变质程度的碳酸盐岩—碎屑岩建造；石炭系(C)及三叠系(T)为碎屑岩—碳酸盐岩建造；侏罗系(J)地层中、下侏罗统为陆相含煤沉积，上侏罗统为红色碎屑建造；古近系(E)—新近系(N)为一套以碎屑岩为主的沉积建造。

1.2 岩石学特征

1.2.1 岩石特征

大通沟位于调查区中南部，岩体出露主要为闪长岩，其次为花岗闪长岩和少量二长花岗岩；二长花岗岩仅在中东部零星分布；闪长岩主要在北东部出露，与二长花岗岩有明显的界限，二者呈脉动接触关系；与青白口系小泉达坂组接触界线呈港湾状。此外在二长花岗岩和花岗闪长岩可见小泉达坂组地层的捕掳体，也可见二长花岗岩后期存在侵入花岗闪长岩现象。

1)闪长岩(图2)：灰绿色，半自形粒状结构，块状构造。主要为斜长石和少量角闪石、黑云母、石英及微量金属矿物；斜长石多呈半自形粒状、板状和短柱状，长径0.4～1.5 mm，按粒度和蚀变现象，大致可分两种。①较粗晶体，强蚀变，被大量隐晶状帘石交代，约20%。②较细晶体，多呈半自形短柱状，蚀变程度较低，约40%。角闪石:它形粒状，少见半自形柱状，长径0.2～1 mm，具绿泥石化，多与黑云母伴生或连晶分布于斜长石粒间，约20%。黑云母:它形—半自形片状，长径0.2～1.8 mm，蚀变现象不明显，多与角闪石伴生，分布于斜长石粒间，约15%。石英:不规则状，粒径<0.05～0.6 mm，分布于斜长石粒间，约5%。

图2 闪长岩标本及镜下 右图为正交偏光 ×50

2)花岗闪长岩：浅灰白色，中细粒花岗结构，块状构造。主要为斜长石、石英、黑云母、钾长石及微量金属矿物。斜长石约60%，半自形板状，粒径1～5 mm，具轻度绢云母化，可见聚片双晶；石英约20%，呈它形粒状，粒径0.5～3 mm；黑云母约5%，片状，片径1～3 mm，少数发生了绿帘石化；钾长石约15%，它形粒状，粒径0.5～2 mm，散布于斜长石之间，微斜长石的格子状双晶清楚，杂乱分布。

3)二长花岗岩：浅灰白色，中粗粒似斑状结构、花岗结构，块状构造。主要为长石、石英、黑云母及微量金属矿物。钾长石约40%以上，它形粒状，粒径一般0.5～5 mm，最大10 mm以上，晶体中包有斜长石，格子状状双晶；斜长石约35%，它形粒状，粒径0.5～4 mm，杂乱分布；石英约20%，它形粒状，粒径1～5 mm；黑云母较少，在5%以下，呈细片状，片径在0.5 mm×2 mm以下，呈条纹状分布。

1.2 岩石化学特征

区内各岩体中K2O/Na2O比值为0.26～0.99(表1)。里特曼指数(σ)介于1.58～2.57的钙碱性系列；在K2O—SiO2图解(图3左)中样品多位于钾质钙碱性系列中，一个样品位于高钾钙碱性系列中；在全碱-SiO2(TAS)图解中(图3右,据涂光炽等，2003)[8]显示样品均处于Ir下方为亚碱性，样品多位于(辉长)闪长岩中，其中有两个样品分别落入了花岗闪长岩及花岗岩中。

1-橄榄辉长岩；2-辉长岩；3-辉长闪长岩；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-花岗岩；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-似长辉长岩；14-似长二长闪长岩；15-似长二长正长岩；16-似长正长岩；17-似长岩

表1 侵入岩常量元素含量及特征参数

2 分析方法

本次用于同位素测试样品采自调查区中南部的大通沟-斑红山东部分布面积最大的闪长岩(图1)。分析样品质量约8 kg，先在实验室将样品粉碎至149 μm，经常规浮选和磁选方法分选后得到约200多粒锆石；在双目镜下选出晶型较完好的锆石作为测定对象。将锆石样品置于DEVCON环氧树脂中，待固结后拋磨使锆石内部充分暴露，然后进行锆石CL显微图像的优选研究及U-Pb定年分析。

锆石的阴极发光(CL)图片的优选在西北大学大陆动力学实验室扫描电镜实验室完成。测试点的选取首先根据锆石反射光和透射光照片进行初选，再与CL照片对比，力求避开内部裂隙和包裹体，以获得尽可能准确的年龄信息。

锆石中LA-ICP-MS U-Pb年龄测定在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成，测试仪器为Agilent 7500型ICP-MS和德国Lambda Physik公司的ComPex102 ArF准分子激光器以及MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统。激光束斑直径为30 μm，激光剥蚀样品的深度为20～40 μm。实验中采用He作为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM 610进行仪器最佳化，采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式，每完成4～5个测点的样品测定，加测标样一次。在15～20个锆石样品分析点前后各测2次NIST SRM 610。锆石年龄采用国际标准锆石91500作为标准物质，元素含量采用NIST SRM 610作为外标，29Si作为内标；同时采用Glitter 4.0程序对锆石的同位素比值、元素含量及U-Pb表面年龄进行计算，并按照Andersen(2002)的方法，用LA-ICP-MS Common Lead Correction 3.15对其进行了普通铅校正[9-13]，年龄计算及谐和图采用Isoplot 3.0完成。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

闪长岩中的锆石呈无色透明或浅玫瑰色柱状，本文分析了30个锆石点，其中6个分析点谐和度小于90%，在计算时排除(表2)，Th/U比值为0.28～0.94，平均为0.58，具典型岩浆锆石特征[9-10,13]。锆石年龄数据集中于356～385 Ma，谐和年龄为366.8±9.7 Ma，加权平均年龄为367.5±5.2 Ma(图4)。

4.2 稀土元素特征

样品中稀土元素变化较大(表3)，∑REE=(130.21～245.44)×10-6，LREE/HREE=1.92～5.17。δEu变化0.59～1.08，多具负铕异常，Eu/Eu*在0.59～1.08。(La/Sm)N比值在1.89～4.83，(La/Yb)N比值在4.02～12.99，显示了较强的轻稀土富集而重稀土相对亏损的稀土分馏；在稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图上(图5)，6个样品具有一致的配分曲线，呈明显的右倾型，具较强分异的元素配分模式。从岩浆岩序列微量元素分析结果，微量元素含量变化较大，Rb=28.8×10-6～111×10-6，Sr=154×10-6～597×10-6，Ba=285.3×10-6～614×10-6，Y=16.08×10-6～31.08×10-6，Nb=8.13×10-6～13.0×10-6，Ta=0.68×10-6～1.10×10-6。在原始地幔标准化的微量元素蛛网图中，表现不同程度的富集亲石元素(LILE)Rb、Th、K等和轻稀土元素(LREE)，相对亏损元素Nb、Ti、Y、Yb。具有明显的Sr、P和Ti负异常。

表2 锆石LA-ICP-MS U-Pb法测定数据

图4 大通沟序列侵入岩锆石年龄谐和图

4.3 构造环境

在Rb-Hf-Ta图解中样品基本都落于火山弧与板内花岗岩的交界处(图6)。在Y-Nb、Rb-Y+Nb、Rb-Yb+Ta图解中三组样品基本上都投入到同碰撞花岗岩及火山弧花岗岩区，个别点落在火山弧及板内花岗岩区的交界处；反映了区内岩体的形成侵位与印度和欧亚板块俯冲-碰撞火山弧花岗岩的构造环境有关。

表3 侵入岩稀土元素含量及特征参数

图5 稀土元素球粒陨石分布图及微量元素蛛网图

图6 大通沟序列花岗岩构造环境判别图解

5 讨论

大通沟岩体中锆石晶形完好，阴极发光(CL)图环带构造发育，不同环带测得的年龄在误差范围内基本一致，表明不同颜色锆石是同一时期形成[9-10,13-14]。

大通沟闪长岩体锆石U-Pb年龄为367.5±5.2 Ma，MSWD:6.8，属晚泥盆—早石炭世，主要在海西期构造运动形成；获得的岩体锆石年龄与王永和获得的阿尔金山断裂上测试的闪长岩327.4±1.2 Ma[5-6,15]，在误差范围内一致，属晚泥盆—早石炭世，表明沿阿尔金断裂发生了海西期岩浆活动。

阿尔金断裂总体走向北东东，长度超过1 600 km，累计错位达400 km，形成于元古代，切穿了岩石圈地幔，具多期活动特点，是塔里木地块和柴达木地块漫长的地质演化中拉张、裂解、碰撞等构造活动的产物[1-5，14-16]。由于阿尔金断裂带切穿了岩石圈地幔，海西期板块俯冲—碰撞产生软流圈沿阿尔金断裂带上涌和部分岩石圈熔融[8-9，18-22]，沿断裂带形成海西期赋矿与非赋矿岩体，结合Rb-Hf-Ta图解反映了区内岩体的构造环境；因此，我们认为与印度和欧亚板块俯冲-碰撞的构造环境有成因联系。

岩体中稀土元素变化较大，具较强的轻稀土富集而重稀土相对亏损的稀土分馏和分异的元素配分模式，表现了不同程度的富集亲石元素(LILE)Rb、Th、K等和轻稀土元素(LREE)，对本区各元素的分异和富集有较好的指示意义。此外区内岩体主要属钾质钙碱性系列，与伍跃中等研究阿尔金山西南段海西期A型花岗岩对应的钾质钙碱性系列对应[1]；在工作中见有多处和Cu(Au、Ag、Mo等)有关的矿床(点)和民采矿点(床)，与区内化探Cu、Au、Ag、Mo、W、Sb、Bi、As等元素异常强度较高对应①，结合前人对钾质钙碱性系列岩体的研究，认为多与Cu(Au、Ag、Mo等)等矿床关系密切[9-10, 23-26]，提供了与之相关的找矿信息，具较好的找矿前景。

6 结论

1)大通沟岩体Th/U比值在0.28～0.94，平均为0.58，具典型岩浆锆石特征；形成时代为367.5±5.2 Ma，属晚泥盆—早石炭世，形成时代及其沿阿尔金走滑断裂带分布钾质钙碱性岩体的锆石年龄在误差范围内一致，为海西期构造运动产物。

2)区内岩体主要为碰撞花岗岩及火山弧花岗岩区，岩体的形成侵位与印度板块和欧亚板块俯冲-碰撞的构造环境有关的阿尔金走滑断裂有成因联系。

3)大通沟岩体表现不同程度的富集亲石元素(LILE)Rb、Th、K等和轻稀土元素(LREE)，具较强的轻稀土富集而重稀土相对亏损的稀土分馏和分异的元素配分模式，对本区各元素的分异和富集有较好的指示意义；岩体类型属属钾质钙碱系列，多与Cu(Au、Ag、Mo)等矿床关系密切，显示了较好的找矿前景。

注释：①西北有色地质勘查局地质勘查院，《青海省茫崖镇大通沟南山地区矿产远景调查报告》，2015。