南祁连地区花岗闪长岩体锆石U-Pb测年及其形成构造环境探讨

张百超，吕洋，李建华，陈旭，程双，刘大业

吉林省区域地质矿产调查所，吉林 长春 130021

0 引言

祁连造山带属秦祁昆造山带的一部分，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，由于受加里东构造运动的影响，形成了性质不同的各类地质体，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[1-5]。

工作区属秦祁昆岩区南祁连南亚带，岩浆活动较弱，出露面积仅占工作区总面积的1.2%。岩石活动延续时间较短，始于新元古代，止于晚奥陶世，均为小型岩体，呈北西向带状展布。岩石类型较复杂，镁铁质岩—中—酸性侵入岩均有出露，以酸性侵入岩为主，本文对其中花岗闪长岩的岩石学、岩石化学、岩石地球化学等地质特征及其形成时代、构造背景进行了初步分析研究。

1 地质特征

岩体出露于测区西部地日温幅西南日托卡和奥恰幅仲实公贡玛一带，由3个侵入体组成，出露面积8.85 km2，平面呈长条状，呈北西向展布，岩株状产出(图1)。在日托卡DPⅡ号剖面中见到似斑状中粗粒花岗闪长岩侵入奥陶纪巴龙贡嘎尔组变质砂岩中，同时被同期中细粒电气石二长花岗岩侵入，在二长花岗岩中见有似斑状中粗粒花岗闪长岩捕掳体。

图1 南祁连地区侵入岩分布图Fig.1 Distribution map of intrusive rocks in South Qilian area1.新生界；2.三叠系；3.二叠系；4.志留系；5.奥陶系；6.新元古界；7.二长花岗岩；8.似斑状花岗闪长岩；9.闪长岩；10.辉长岩；11.实测地质界线；12.角度不整合界线；13.实测逆断层；14.实测平移断层

2 岩石学特征

岩石类型为似斑状中粗粒花岗闪长岩，岩石风化面呈土黄色，新鲜面呈灰白色，主要由似斑晶和基质两部分构成，其中似斑晶约占10%～15%，由斜长石组成，呈半自形板状，粒度约在5 mm不等，见有聚片双晶及轻微的绢云母化现象；基质约占80%～85%，主要由石英、斜长石、碱性长石、角闪石及黑云母等组成细粒花岗结构，粒度约在0.5～2.0 mm不等，其中石英质量分数>20%，呈不规则状、他形粒状充填。碱性长石约占20%～25%，呈不规则状、粒状。斜长石约占30%～35%，呈半自形板状，见有轻微的绢云母化现象。角闪石约占5%～6%，呈柱粒状、粒状，粒度约在0.5～2.0 mm不等，见有退变成黑云母现象。黑云母约占3%～4%，呈片状，见有绿泥石化现象。副矿物组合类型为磁铁矿-钛铁矿-磷灰石-锆石型。

3 岩石化学及地球化学特征

3.1 岩石化学特征

岩石化学数据及有关参数(表 1)同中国花岗闪长岩平均氧化物质量分数相比，岩石中Al2O3(值为13.14%～13.79%)、Fe2O3、Na2O质量分数低于平均值，K2O、FeO、MnO质量分数高于平均值，其它氧化物质量分数基本相当。参数值中A/CNK值为0.91～0.94，属偏铝质岩石； 碱总量(NK值)较高，DI值反映岩浆结晶分异程度较低；里特曼指数σ值为2～2.05，属钙碱性系列。

表1 南祁连花岗闪长岩体岩石化学分析结果及特征参数表

在Q′-ANOP岩石分类命名图解中(图2)，样品落于花岗闪长岩区，与定名吻合。

图2 Q′-ANOR岩石分类命名图解Fig.2 Nomenclature diagram of Q′-ANOR rocks classification1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

岩石系列属亚碱性系列(图3)中钙碱性岩石系列(图4)。结合岩石化学，该岩石属偏铝质钙碱性岩系。

图3 岩石SiO2-ALK图解Fig.3 SiO2-ALK diagram of rock1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图4 岩石AFM图解Fig.4 AFM diagram of rock1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

3.2 岩石地球化学特征

稀土元素质量分数及有关参数(表2)，稀土总量为(397.29～479.89)×10-6，为富集型，L/H值为10.87～12.66，轻稀土富集，重稀土亏损。(La/Sm)N值为4.66～5.28，轻稀土分馏程度较高。(Gd/Yb)N值较低,重稀土分馏弱。δEu值为0.38～0.44，铕亏损,暗示该期花岗岩经历了分异演化。δCe略亏损。稀土元素球粒陨石标准模式曲线(图5)为右倾斜的下滑型(轻稀土富集型), 铕具负异常。微量元素质量分数及有关参数特征(表3)，微量元素质量分数与同中国花岗闪长岩元素丰度相比，仅是Sr、Cr低于平均值，其它元素均高于平均值。其K/Rb值为195.12～232.12，Rb/Sr值为0.76～0.90，均属同熔型花岗岩。在微量元素蛛网图(汤氏图)中(图6)，曲线起伏较大。显示为Rb、Nb、Sr亏损，而Th、Ce的富集，表明形成该岩体的岩浆经历了较强的分异演化。

图5 岩石稀土配分曲线图Fig.5 Rare earth partition curves of rocks1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图6 岩石微量元素蛛网图Fig.6 Spider web of trace elements of rocks1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

表2 南祁连花岗闪长岩体稀土元素分析结果及特征参数表

表3 南祁连花岗闪长岩体微量元素分析结果及特征参数表

4 测年结果

本次工作在测区南西侧日托卡一带取似斑状花岗闪长岩做锆石U-Pb(LA-ICP-MS)测年，锆石多为无色透明—半透明，呈长柱状，震荡环带清楚(图7)显示其成因为岩浆锆石。

图7 花岗闪长岩锆石阴极发光图像Fig.7 Zircon cathodoluminescence imae of granodio-rite

进行了21个测点分析(表4)获得(458±1)Ma侵位年龄(图8)；锆石可以确定该岩体侵位时代为晚奥陶世(1)吉林省地质调查院,青海省天峻县阳康曲地区J47E013009等四幅1∶5万区域地质矿产调查报告[R].长春：吉林省地质调查院，2016.。

图8 花岗闪长岩锆石U-Pb表面年龄谐和图Fig.8 Zircon U-Pb surface age harmonization of granodiorite

表4 花岗闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果

5 构造环境分析

该期花岗闪长岩δ值为2～2.05，A/CNK值为0.91～0.94，属偏铝质钙碱性岩系。岩石Rb/Sr和K/Rb值反映其属同熔型花岗岩。在A-C-F图解(图9)中，投点位于S型花岗岩区。按照巴尔巴林(Barbarin，1999)的划分观点，相当于富钾钙碱性花岗岩类(高钾低钙-KCG型)。

图9 岩石A-C-F图解Fig.9 A-C-F diagram of rock1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

利用花岗岩类主元素化学和矿物学特征判别其构造环境，在K2O-SiO2(图10)、Al2O3-SiO2(图11)、FeOT(FeOT+MgO)-SiO2(图12) 、FeOT-MgO(图13)、(FeOT+MgO)-CaO(图14)五组图解中，由于样品SiO2质量分数<70%，因此在Al2O3-SiO2图解中无投影点，其它四组图解根据多数原则，其多落于POG区，属后造山花岗岩类,与巴尔巴林划分的KCG型一致。在Rb-(Y+Nb)图解中(图15)位于火山弧花岗岩和板内花岗岩接触部位，在2009年11月中国地质调查局下发的成矿地质背景研究工作技术要求中该区被归为后碰撞，结合该期侵入岩主要元素判别图解，其应为后碰撞花岗岩。

图10 花岗岩K2O-SiO2图解Fig.10 Diagram of K2O-SiO2 in granite1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图11 花岗岩Al2O3-SiO2图解Fig.11 Diagram of Al2O3-SiO2 in granite1.二长花岗岩

图12 花岗岩FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2 图解Fig.12 Diagram of FeOT/(FeOT+MgO)-SiO2 in granite1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图13 奥陶世花岗岩FeOT-MgO图解Fig.13 Diagrams of FeOT-MgO in Ordovician granite1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图14 花岗岩(FeOT+MgO)-CaO图解Fig.14 Diagram of (FeOT+MgO)-CaO in granite1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

图15 花岗岩Rb-(Y+Nb)图解Fig.15 Granite Rb-(Y+Nb) diagram1.花岗闪长岩；2.二长花岗岩

综上所述，该期侵入岩是构造体制由挤压向拉伸转换的张驰阶段岩浆侵位，属同造山花岗岩。

6 结论

(1)南祁连地区日托卡一带花岗闪长岩锆石U-Pb定年结果为(458±1)Ma，代表岩石形成时代为晚奥陶世；

(2)岩石偏铝质钙碱性岩系列岩石，轻稀土富集，重稀土亏损；微量元素Rb、Nb、Sr亏损，Th、Ce富集，经历了较强的分异演化；

(3)该期岩浆活动是构造体制由挤压向拉伸转换阶段导致的岩浆侵位，形成侵入岩属同造山花岗岩。