青海南山当家寺花岗岩体与晚三叠世脉岩及其对早中生代构造环境的约束

杨延伟，卢欣祥，王丽伟，杨 一，杨崇科，黄 凡

(1.河南省资源环境调查一院，河南 郑州 450000；2.河南省自然资源科学研究院，河南 郑州 450053；3.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

0 引 言

青海共和盆地位于中央造山带多个块体(如东昆仑、祁连山、柴达木及西秦岭等)构造转换的重要部位，历经多块体复杂的构造演化过程[1]，在晚古生代早期，共和盆地具有典型的裂谷构造性质，至晚古生代末期该裂谷最终碰撞闭合[2-4]。共和盆地周缘广泛发育花岗岩类岩石(尤以印支期为主)，它们历来被作为反演共和盆地周缘相关块体深部地壳性质和印支期地球动力学过程的重要研究对象。前人对分布于共和盆地周缘的黑马河花岗闪长岩体(235±2 Ma,244.4±1.1 Ma)[5-6]、温泉花岗闪长岩体(218±2 Ma)[5]、江西沟花岗岩体(245.4±2.2 Ma)[7]、达不祖乎辉长岩体(247.7±2.8 Ma)[7]、曲乃亥花岗闪长岩体(239.4±2.8 Ma)[8]的形成时代、地球化学、岩石成因及构造环境等已做了大量研究工作，这些研究表明，共和盆地周缘的印支早期花岗岩类(以黑马河岩体为代表)可能形成于俯冲陆壳断离的地球动力学背景，而印支晚期花岗岩类(以温泉岩体为代表)则形成于岩石圈拆沉作用的动力学背景[5-6]。在取得上述成果的同时对印支期花岗岩的成因机制及大地构造背景仍存在诸多争议：一是岩体形成机制有认为是阿尼玛卿—勉略洋北向俯冲碰撞所致[9-11]，或者认为是宗务隆洋俯冲的产物[8,12-14]；二是岩体形成的构造背景是俯冲环境或俯冲板片断离[5,10,12-14]，还是造山后地壳加厚或岩石圈拆沉[5,15-17]。

当家寺花岗岩体作为青海南山构造带诸多印支期花岗岩体的典型代表，前人对其岩石类型、形成时代及构造动力学背景等做了研究，认为岩体属过铝质的中-高钾钙碱性花岗岩类，锆石U-Pb测年表明其形成于早三叠世(243.5±2.9 Ma，247.2±1.7 Ma)—中三叠世(240.1±2.1 Ma，241.0±2.6 Ma)[12,15]。当家寺岩体中广泛分布中-酸性脉岩，脉岩作为一种代表母岩浆的地质体，通常是区域地壳拉张构造环境下的岩浆产物，常被用来反映源区物质组成及揭示深部岩石圈演化，而当家寺花岗岩体内脉岩的研究目前尚未展开。因此，结合区域上已有最新地质研究成果及认识，本文选择当家寺花岗岩体及其中-酸性脉岩进行岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征研究，为探讨共和盆地周缘广泛分布的印支期花岗岩类的动力学背景及成因提供新思路，也为研究早中生代青海南山地区岩浆作用及构造演化提供岩石学约束。

1 区域地质概况

图1 当家寺花岗岩体构造位置(a)、岩体地质图(b)及脉岩分布简图(c)Fig.1 Regional location map (a), geological map(b) and dykes combination (c) of the Dangjiasi granite complex

当家寺花岗岩体位于青海南山构造带的最东部。青海南山构造带呈NW—SE向展布于共和盆地北缘，东北部与南祁连构造带相接，西端与柴达木盆地北缘地区宗务隆构造带相邻，为衔接西秦岭造山带、南祁连构造带和宗务隆构造带的交接部位(图1(a))。青海南山构造带内出露一套包括南祁连构造带化隆微地块的古元古代化隆群中深变质岩系，其岩性以黑云石英片岩、二云石英片岩，夹二云斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩为主。区域上侵入岩主要为印支早期基性、中性及中酸性侵入岩，属于西秦岭北缘印支期岩浆岩带的一部分。基性侵入岩以辉长岩、辉石岩为主，多与同期的中酸性侵入岩伴生。区内的基性侵入岩主要为黑马河花岗岩体伴生的辉长岩体以及江西沟地区的拉日陇哇、达不祖乎等辉长岩体；中性侵入岩以闪长岩、石英闪长岩为主，多分布于区域上主要的花岗岩基内；中酸性侵入岩以花岗闪长岩和二长花岗岩为主，区域上出露有黑马河、大河坝、江西沟和当家寺等大型花岗岩基。研究区内出露地层主要为中—下三叠统隆务河组(T1-2l)和新近系上新统临夏组(N2l)、第四系(图1(b))。隆务河组主要岩性为浅灰-灰绿色、棕黄色厚层粉砂岩、浅变质钙质粉砂岩，属于典型的复理石沉积建造。上新统临夏组沉积不整合于当家寺花岗岩体上，岩性主要为黄色细-中粒砂岩、粉砂岩与棕-紫色泥岩互层，中夹数层蓝灰色粉砂岩及少量黄褐色薄层砂砾岩，下部夹钙质粉砂，地层倾角极缓、近水平。

区域上围绕共和盆地周缘分布的印支期花岗岩类多为杂岩体，印支期花岗岩类与三叠纪地层呈明显的侵入接触关系，岩体内分布着大量的脉岩。脉岩岩性主要为闪长岩、花岗斑岩、斜长花岗斑岩、花岗岩、细晶岩、正长花岗岩及伟晶岩，还发育有石英脉。不同期岩浆活动派生的脉岩或不同岩类脉岩有着明显的分布规律，阿勒大湾山及青海湖南山北坡石炭纪伟晶岩较发育；倒淌河南山分布着三叠纪闪长岩类脉岩，从岩性特征及产出地质条件分析，可能属印支期中型岩浆活动的派生产物；当家寺花岗岩体中纵横交错分布着闪长岩、花岗斑岩及闪长玢岩类脉岩；此外，花岗岩类、正长花岗岩类及部分闪长岩类脉岩零散分布于印支期中性岩体及江西沟岩体以及三叠纪地层中。

2 当家寺花岗岩体地质特征

当家寺花岗岩体位于共和县东黄河龙羊峡北侧(图1(a))，是共和盆地周缘印支期花岗岩体的典型代表，岩体整体呈NNW向展布，为南宽北窄的心形，构成瓦里关山的主脊。岩体南部侵位于中—下三叠统隆务河组，东、西被新近系临夏组角度不整合沉积覆盖，北部被第四系掩盖。岩体岩性主要为正长花岗岩、似斑状二长花岗岩及花岗闪长岩(图1(b))，其中正长花岗岩主要分布于岩体的中南部，西部延伸至掩盖区；似斑状二长花岗岩主要分布在岩体中南部，少量出露于岩体西北边部；花岗闪长岩分布在岩体北部及东南部，局部边缘相因石英含量减少、暗色矿物含量增加过渡为石英二长闪长岩(图1(c))。三种岩石类型之间呈渐变接触关系，野外未见明显接触界线。区内中酸性岩浆侵入作用与成矿过程密切相关，勘查发现当家寺岩体附近主要有钨、铜、铅锌等矿化，矿化现象不受岩性控制，多赋存于岩体中的构造蚀变带及裂隙面中，蚀变带中多发育硅化、碳酸盐化及褐铁矿化。

正长花岗岩：多为浅肉红色中粗粒花岗结构，块状构造，一般钾长石粒度较其他矿物稍大，有时显示与基质粒度微有差别的似斑状花岗结构。矿物成分主要由钾长石(约45%)、斜长石(约10%)、石英(约30%)、黑云母(约8%)等组成。矿物粒度多为5～8 mm，次为2～5 mm，杂乱分布。钾长石主要为微斜长石、条纹长石，呈宽板状，具波状、带状消光，部分内嵌含石英和斜长石小晶体；斜长石多呈半自形板状，部分聚片双晶发育，环带构造明显；石英多呈它形粒状，普遍具波状消光，表面干净，少见裂纹，填隙于长石间；黑云母呈鳞片状、叶片状，多蚀变为绿泥石。在区内中东部粗粒花岗岩中可见明显暗色微粒包体(图2(f))。

似斑状二长花岗岩：岩石新鲜面为灰白色，似斑状花岗结构，块状构造，钾长石含量为30%～40%，其中斑晶占15%～20%，部分呈半自形板状(粒径8～25 mm)构成斑晶，部分(粒径0.2～3 mm)构成基质。条纹长石可见卡式双晶，粒内多嵌布斜长石、石英、黑云母，具高岭土化；斜长石含量为30%～35%，呈半自形板状(粒径0.2～3 mm)，构成基质，具绢云母化、黏土化；石英含量为20%～25%，呈它形粒状；角闪石含量为2%，呈半自形柱状，零星分布，局部被黑云母交代；黑云母含量为8%，呈片状，具绿泥石化、硅化。中西部岩体中斑晶较大(图2(b))，且暗色微粒包体较常见(图2(f))，东南侧则少见。

图2 当家寺花岗岩体及代表脉岩形态显微镜下照片(正交偏光)Fig.2 Microscopic photographs of the Dangjiasi granite body and representative dykes(crossed polarizer)(a)和(a1) 正长花岗岩；(b)和(b1) 似斑状二长花岗岩；(c)和(c1) 石英二长闪长岩；(d)和(d1) 花岗斑岩脉；(e)和(e1) 闪长玢岩脉；(f) 花岗岩中的暗色微粒包体；(g) 闪长玢岩脉与围岩接触关系； Bt. 黑云母；Am.闪石；Qtz.石英；Pl.斜长石；Kfs.钾长石

石英二长闪长岩：为当家寺岩体中花岗闪长岩边缘相的过渡部分，灰色、中细粒半自形结构，块状构造。斜长石(45%～50%)呈半自形板状，粒径为2～3.5 mm，部分为0.5～2 mm，可见聚片双晶，局部可见环带构造，具绢云母化、黏土化、绿帘石化；钾长石(5%～15%)呈半自形板状-它形粒状，粒径为0.05～0.15 mm，为正(条纹)长石，多与石英呈文象交生，部分粒内嵌布斜长石，具高岭土化；石英(约10%)呈它形粒状，油脂光泽，粒径为0.05～1 mm，填隙状分布；角闪石(约15%)呈半自形柱状，粒径为0.1～1.5 mm，多具次闪石化，局部被黑云母交代；黑云母(5%～10%)呈片状，片径为0.5～2 mm，具绿泥石化、碳酸盐化、褐铁矿化、硅化，局部交代角闪石。次生矿物主要为绢云母、次闪石、褐铁矿、高岭土等。

3 脉岩地质特征

当家寺花岗岩体南部广泛发育各类中-酸性脉岩，主要有花岗斑岩脉、花岗闪长斑岩脉、闪长玢岩脉、石英闪长玢岩脉及石英脉等。脉岩走向与区域构造线基本一致，主要呈NW、EW及NE三个方向。一般走向延伸200～1 000 m，最长延伸可达约5 000 m。研究区脉岩多呈岩墙、岩脉及岩株等浅成侵入体产出，形态各异，规模大小不一，时而交叉，时而分枝复合(图1(c))，与寄主岩体多呈侵入接触关系，界线截然清晰(图2(e)和(g))。脉岩分布明显受构造裂隙及围岩节理控制，反映脉岩侵位于该区印支期碰撞造山期压性应力之后，属印支期同源岩浆活动所派生。

花岗斑岩(花岗闪长斑岩)脉：分布于研究区中西部似斑状二长花岗岩中，多呈脉状产出，走向延伸较长。脉体大致走向为335°，一部分近东西向，走向延伸几米到几百米，宽0.5～8 m。一般呈浅灰色，斑状结构，基质呈细-微晶结构，块状构造，斑晶主要由斜长石(约5%)、角闪石(约5%)、黑云母(约5%)、石英(约5%)组成，粒径为0.5～5 mm，杂乱分布。斜长石呈半自形板状，可见聚片双晶，部分可见环带构造，具绢云母化、黏土化；角闪石呈半自形柱状，多具次闪石化；黑云母呈片状，单偏光下具多色性，部分具绿泥石化、褐铁矿化；石英呈半自形粒状，部分熔蚀呈浑圆状、港湾状。基质由斜长石(约45%)、石英(约15%)、钾长石(约5%)、角闪石(约10%)及黑云母(约10%)组成，粒径<0.4 mm，杂乱分布。斜长石呈半自形板状、针板状，具绢云母化、黏土化；钾长石呈它形粒状，多与石英交生呈显微文象结构；角闪石呈半自形针柱状，单偏光下具黄-绿色多色性；黑云母呈鳞片状，单偏光下具黄褐-浅黄色多色性；石英呈它形粒状、填隙状分布，部分与钾长石呈文象交生(图2(e))。

闪长玢岩(石英闪长玢岩)脉：集中分布于区内中西部正长花岗岩和似斑状二长花岗岩中，西部延伸至区外，呈脉状产出，走向310°～350°(图2(g))，倾角较陡(75°～90°)，宽2～30 m，走向延伸变化较大，一般为几十米到1 000 m，个别达5 000 m以上，与围岩呈明显突变侵入接触关系(图2(f))。岩石表面多呈灰色、暗灰色，斑状结构，块状构造，少量因差异风化呈典型的网格状构造。斑晶中斜长石(5%～10%)多呈半自形板状，局部呈聚斑状产出，可见聚片双晶和环带构造，具绢云母化、黏土化；角闪石(2%～5%)呈半自形晶，具次闪石化、绿泥石化；黑云母(3%～5%)呈自形片状，具绿泥石化、褐铁矿化。石英(1%～5%)呈它形粒状，部分熔蚀成浑圆状、港湾状。基质主要为长英质矿物，岩石中副矿物为磷灰石。基质由斜长石(60%～65%)、钾长石(约2%)、石英(约5%)、角闪石(10%～15%)及黑云母(约10%)组成，粒径为0.05～0.5mm，杂乱分布。斜长石呈半自形板状，可见聚片双晶和环带构造，具绢云母化、黏土化；钾长石呈它形粒状，多与石英呈文象交生，具高岭土化；石英呈它形粒状，填隙状分布，部分与钾长石呈文象交生；角闪石呈半自形柱状、针柱状，单偏光下具黄-绿色多色性；黑云母呈鳞片状，单偏光下具多色性，部分具绿泥石化。

石英脉：分布不受岩石类型限制，几乎遍布全区(图1c)，走向主要为NW向和NE向，偶见近EW向石英脉。其中NE向石英脉是沿主裂隙发育而形成的大型石英脉，倾角近直立，多数宽2～6 m，走向延伸几十米至数百米，东南部脉体呈带状分布，常由数条小石英脉组成北东向的大型复脉带；NW向石英脉沿次级裂隙发育而形成，倾角近直立，出露宽度多在0.1～2 m之间，长几米至几十米。脉内石英晶形较好，多沿裂隙面对向生长，局部自形程度较高，发育蜂窝状构造，有褐铁矿化、孔雀石化等，蚀变有硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化等。

研究区内脉岩的分布受构造裂隙及岩石节理控制极为明显，各不同脉岩大部分未见直接的相对关系，而石英脉之间的交叉关系更加突出，代表了印支期强烈岩浆活动的派生产物。

4 样品采集及分析方法

为研究当家寺岩体花岗岩及各类脉岩的地球化学特征和岩石成因，选取了19件新鲜具有代表性的岩石样品进行主量和微量元素分析。采集1件闪长玢岩样品(WL-B11)进行锆石U-Pb测年工作。

4.1 锆石U-Pb定年

样品破碎、锆石挑选和制靶、透射光、反射光和阴极发光(CL)图像的采集均在中国地质科学院矿产资源研究所LA-MC-ICP-MS 实验室完成。锆石定年采用带有多个离子计数器(multi ion counters) Finnigan Neptune 型多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)及与之配套的New wave UP 213 Nd-YAG 激光剥蚀系统完成测定。样品测定之前用酒精轻擦样品表面，以除去可能的污染。测量时的采样方式为单点剥蚀，数据采集时所有信号同时以静态方式接收，激光剥蚀束斑直径为25 μm，频率为10 Hz，能量密度约为2.5 J/cm2，以He为载气。信号较小的207Pb、206Pb、204Pb(+204Hg)、202Hg用离子计数器接收，208Pb、232Th、238U 信号用法拉第杯接收，实现了所有目标同位素信号的同时接收并且不同质量数的峰基本上都是平坦的，进而获得高精度的数据。均匀锆石颗粒207Pb/206Pb、206Pb/238U、207Pb/235U 的测试精度(1σ)均为2%左右，对锆石标准的定年精度和准确度在1%(1σ)左右[18]。

4.2 岩石地球化学分析

岩石地球化学分析测试工作在河北省廊坊区域地质矿产调查研究所实验室完成。主量元素采用XRF法测定，仪器型号为荷兰帕纳科公司研制的Axiso X射线荧光光谱仪，分析精度一般优于2%。稀土和微量元素采用等离子体质谱仪(ICP-MS)测定，仪器型号为美国赛默飞世尔科技公司(Themo Fisher Scientific)研制的X Serise Ⅱ型，并以GSD9标准样做分析样品浓度的校正标准，分析精度为1%～5%。

5 结果分析

5.1 锆石U-Pb年龄

样品(WL-B11)采自于研究区西南部出露规模较大的闪长玢岩脉(图1(c))。分析结果显示(图3、表1)锆石晶粒多数为无色透明，多呈自形程度较高的长柱状或短柱状，透明度好，内部可见少量裂隙和包裹体，长轴80～200 μm，短轴50～100 μm，阴极发光图像显示大部分锆石具清晰的振荡环带(图3(a))。Th/U比值介于0.26～0.69之间(均值为0.45)，显示典型的岩浆锆石特征[19]。共测试了20个测点，由于2个测点(4和9号)丢失放射性Pb远离谐和线，剔除该两点后其余18个测点均投影于谐和线上或附近，具有很好的一致性(图3(b))，206Pb/238U年龄集中在 234～242 Ma 之间，加权平均年龄为(235.6±2.4)Ma(MSWD=0.14)，代表了闪长玢岩脉结晶年龄，指示其形成于晚三叠世早期。

图3 闪长玢岩样品(WL-B11)单颗粒锆石CL图像及U-Pb年龄谐和图Fig.3 Representative zircon CL images and U-Pb concordia diagrams for monzogranite sample(WL-B11)

表1 闪长玢岩样品(WL-B11)LA-ICP-MS锆石 U-Pb同位素分析结果

5.2 地球化学特征

5.2.1 主量元素

当家寺花岗岩体主量元素分析结果显示(表2)，石英二长闪长岩SiO2含量为58.58%～59.78%；Al2O3含量为16.10%～16.59%；Na2O含量为2.70%～3.32%，K2O含量为1.59%～2.65%。里特曼指数σ为1.18～1.76，远小于3.3，碱度指数(A/NK)为2.13～2.62，铝过饱和指数(A/CNK)为0.85～0.95，TFeO/(TFeO+MgO)介于0.74～0.91之间。碱度率AR=1.49～1.66，分异指数DI在49.44～53.40之间，分异程度较低，岩石偏酸性。酸性岩(正长花岗岩和二长花岗岩)SiO2含量为70.97%～75.38%；Al2O3含量为13.19%～14.079%；Na2O含量为2.78%～3.46%，K2O含量为3.85%～5.24%。里特曼指数σ为1.61～2.33，碱度指数(A/NK)为1.16～1.58，铝过饱和指数(A/CNK)为0.99～1.04。碱度率AR=2.06～2.88，分异指数DI在79.25～93.15之间，表明岩浆的分异演化较彻底，岩石的酸性程度也较高。在SiO2-K2O图解(图4(b))上石英二长闪长岩样品落入钙碱性-高钾钙碱性系列，正长花岗岩与二长花岗岩全部落入高钾钙碱性系列，表明当家寺岩体属准铝质-弱过铝质的中-高钾钙碱性花岗岩。

表2 当家寺花岗岩体及脉岩主量元素(%)组成与相关参数

图4 当家寺花岗岩体及脉岩的TAS图解(a)和SiO2-K2O图解(b)(底图分别据文献[21]和[22]) Fig.4 TAS(a) and SiO2-K2O(b) plots for the Dangjiasi granite complex and dykes (base maps after reference[21] and [22],respectively)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。Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性

脉岩主量元素分析结果显示(表2)，中性脉岩(闪长玢岩和石英闪长玢岩)SiO2含量为54.68%～64.75%，Al2O3含量为15.24%～17.11%，Na2O+K2O含量为4.45%～6.41%。里特曼指数σ为1.37～2.09，具钙碱性岩石特征；碱度指数(A/NK)为1.78～2.68，铝过饱和指数(A/CNK)为0.85～0.97。碱度率AR=1.44～1.97，分异指数DI在39.97～67.25之间。酸性脉岩(花岗斑岩与花岗闪长斑岩)SiO2含量为66.00%～77.13%，Al2O3含量为12.24%～15.60%，Na2O+K2O含量为6.67%～8.40%。里特曼指数σ为1.73～2.16，具钙碱性岩石特征；碱度指数(A/NK)为1.14～1.68，铝过饱和指数(A/CNK)为0.99～1.04 。碱度率AR=1.93～2.67，分异指数DI在72.46～94.89之间。在SiO2-K2O图解(图4(b))上酸性脉岩全部落入高钾钙碱性系列，中性脉岩中石英闪长玢岩全部落入高钾钙碱性系列，而闪长玢岩脉在高钾钙碱性系列和钙碱性系列之间都有分布。

从主量元素TAS图解(图4(a))中可以看出，当家寺岩体数据落入花岗岩区和闪长岩区，而脉岩数据较分散，其中花岗斑岩落入花岗岩区。花岗闪长斑岩落入花岗闪长岩区，石英闪长玢岩分别落入闪长岩区和花岗闪长岩区，而闪长玢岩分别落入花岗闪长岩、闪长岩及辉长闪长岩区。可以看出，脉岩成分主要为中-酸性，从而呈现脉岩成分宽谱系的特点[20]。

上述分析表明，当家寺花岗岩体和脉岩之间具有相似的地球化学特征。在SiO2-K2O 图中，SiO2与K2O呈现正相关关系(图4(b))。

从当家寺花岗岩体和脉岩的主要氧化物与 SiO2的Harker图解(图5)中可以看出，TiO2、Al2O3、FeOT、MgO、CaO、MnO以及P2O5均与 SiO2呈明显的负相关关系，从中性到酸性具有明显的演化趋势，说明区内酸性岩相比中性岩具有较低的铝含量特征。而 Na2O 的数据点比较分散，随着SiO2含量增高其相关性不明显。K2O 与 SiO2呈现明显的正相关，指示挥发分制约了岩浆成分变异。

图5 当家寺花岗岩体及脉岩主要氧化物与SiO2的Harker图解Fig.5 Harker plots of major oxides versus SiO2 for the Dangjiasi granite complex and dykes

5.2.2 稀土及微量元素

当家寺花岗岩体和脉岩的稀土和微量元素分析结果如表3和表4所示。可以看出，当家寺花岗岩体中正长花岗岩稀土元素总量(REE)为169.55×10-6～184.45×10-6，平均值为177.00×10-6；二长花岗岩稀土元素总量为133.50×10-6；石英二长闪长岩稀土元素总量为124.83×10-6～146.77×10-6，平均值为135.02×10-6。轻、重稀土元素比值 LREE/HREE为6.49～11.57，Sm/Nd=0.16～0.21，(La/Yb)N=6.65～13.06，轻稀土元素明显富集，δEu值为 0.33～0.69，平均为0.56，呈现出中等强度Eu负异常；δCe 值为 0.92～1.08，均值为1.03，Ce异常不明显。在稀土元素球粒陨石标准化配分图解上表现为轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型(图6(a))。

脉岩中花岗斑岩稀土元素总量为153.83×10-6；闪长玢岩稀土元素总量为115.78×10-6～181.72×10-6，平均值为147.01×10-6；石英闪长玢岩稀土元素总量为139.85×10-6～161.20×10-6，平均值为151.32×10-6；花岗闪长斑岩稀土元素总量为142.89×10-6～175.34×10-6，平均值为160.66×10-6。轻、重稀土元素比值 LREE/HREE为5.57～12.96，Sm/Nd=0.17～0.23，(La/Yb)N=5.05～17.67 之间，远大于 1，轻稀土元素明显富集；δEu值为 0.13～0.84，平均为0.65，表现为中等强度的Eu负异常；δCe值为 1.00～1.05，均值为1.03，Ce异常不明显。

表3 当家寺花岗岩体及脉岩稀土元素(10-6)组成及相关参数

样品的微量元素原始地幔标准化蛛网图解(图6(b))显示，当家寺花岗岩体富集大离子亲石元素(Rb、Th、K)，亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)，具Zr、Hf正异常，随着分异程度的增高(石英二长闪长岩→二长花岗岩→正长花岗岩)，总体表现为不相容元素逐渐富集，Sr、P、Ti亏损程度增加。

表4 当家寺花岗岩体及脉岩微量元素(10-6)组成及相关参数

图6 当家寺花岗岩体与脉岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(底图据文献[26])Fig.6 Chondrites-normalizeds REE patterns(a)and primitive mantle-normalized multi element spidergram(b)of the Dangjiasi granite complex and dykes (base maps after reference [26])

脉岩样品的Nb/Ta(7.55～12.4)明显小于当家寺花岗岩体样品的Nb/Ta(8.03～20.64)；Sr/Y比值则相反，脉岩样品的Sr/Y值(均值11.07)大于当家寺花岗岩体样品的Sr/Y(均值8.05)；Rb/Sr都较低，均值为1.02。脉岩样品的微量元素原始地幔标准化蛛网图显示的特征(图6(b))与火山弧花岗岩(VAG)标准的同碰撞花岗岩特征相似[23-24]。脉岩中所有样品的微量元素Ti、P、Ba含量较低，尤以花岗斑岩脉较明显(图6(b))，反映其主要受源区岩石部分熔融控制[25]。

另外，对比图6(a)和(b)可以看出，中-酸性脉岩与当家寺花岗岩体具有相似的地球化学配分模式特征，指示两者可能来自同一岩浆源区。

6 讨 论

6.1 脉岩形成时代

前人研究结果显示，当家寺花岗岩体属过铝质的中-高钾钙碱性花岗岩类，锆石U-Pb测年指示其形成于早三叠世(243.5±2.9 Ma，247.2±1.7 Ma)至中三叠世(240.1±2.1 Ma，241.0±2.6 Ma)之间[12,15]。本文获得当家寺花岗岩体中闪长玢岩脉的侵入时间为(235.6±2.4 Ma)，属晚三叠世早期，晚于当家寺岩体侵位时间，与野外观察一致。

6.2 脉岩成因

中酸性脉岩的成因非常复杂，可以源于基性岩浆结晶分异，也可以由中上地壳岩石熔融而形成，或是中下地壳深熔作用的产物。脉岩的就位与区域上岩石圈各个深度层次的伸展作用密切相关[27]。有研究表明，区域上分布于共和盆地周缘的印支期花岗岩类整体具有相似的地球化学特征，岩浆被认为起源于下地壳变玄武岩在角闪石脱水反应条件下所诱发的部分熔融作用，但它们的岩浆源区存在着一定程度的不均一性[5]。当家寺花岗岩体Nb/Ta比值为7.72～13.87(平均值11.15)，中-酸性脉岩Nb/Ta比值为6.38～15.91(平均值11.63)，这两个均值都接近大陆地壳比值(10～14)[28]，Nb/Ta比值范围也较宽，说明其成因不仅是地壳物质的部分熔融，更有可能受到幔源岩浆的影响，岩体中发育的暗色微粒包体也佐证了幔源岩浆的贡献[6,12]。中-酸性脉岩中Sr的含量相对较低，Y和Yb亏损不明显，由此造成Sr/Y比值(1.69～16.71)和La/Yb比值(7.04～24.64)较低，说明它们不具有埃达克质岩石的特征，不可能为俯冲洋壳部分熔融的产物，且中-酸性脉岩及寄主岩体微量元素Ba相对于Rb和Th亏损明显，表现出成熟度较高的陆壳岩石特征[29]。同时，在YbN-(La/Yb)N图解(图7)中，当家寺花岗岩及中-酸性脉岩全部落在经典岛弧岩石区也证实了这一点。区内中性脉岩SiO2均值为59.71%，酸性脉岩SiO2均值为62.97%，Al2O3含量高(均值为15.60%)，富碱(K2O+Na2O=4.45%～8.41%)，呈现出高钾钙碱性准铝质-弱过铝质特征。脉岩的部分主量元素含量的差异大，脉岩平行并邻同时侵位，岩性从中性到酸性呈现脉岩具有宽谱系的特征[30]。

图7 当家寺中-酸性脉岩YbN-(La/Yb)N判别图解(底图据文献[30])Fig.7 YbN-(La/Yb)N discrimination plot of Dangjiasi dykes(base map after reference [30])

野外露头显示，中-酸性脉岩与寄主岩体之间的界限明显(图2(f)和(h))，且没有出现冷凝边和烘烤边，说明中-酸性脉岩侵位时当家寺花岗岩体尚未冷却到很低的温度，而且区内中性脉岩和酸性脉岩平行并邻产出(图1(c))，说明它们是同时期侵位的，且侵位是个快速、短暂的过程，而且相似的地球化学特征也体现了同源岩浆演化的性质，均为早—中三叠世岩浆活动的产物。

综上所述，区内中-酸性脉岩与当家寺花岗岩体侵位年代差异不大，分布的构造位置相似，矿物组成及岩石地球化学特征具有近似的形态(图6(a)和(b))，说明二者成因及构造背景可能类似，这与已有的研究成果一致，即中酸性脉岩与寄主岩体主要是下地壳物质的部分熔融，可能来自同一源区，且源区受到一定程度的幔源岩浆的混染[8,12]。

6.3 构造环境及地质意义

图8 当家寺花岗岩体及脉岩构造判别图解(底图分别据文献[31]、 [32]和[33])Fig.8 Tectonic discriminative plots of the Dangjiasi granite complex and dykes (base maps after references[31], [32] and [33], respectively)

脉岩的产出具有重要的地质意义，一是可以指示幔源岩浆活动，二是可以指示伸展的构造环境，脉岩的就位与区域上岩石圈各个深度层次的伸展作用密切相关[27]。造山带大规模花岗质岩浆活动之后有一期区域性脉岩被称为造山后脉岩，按成分可划分成煌斑岩质、玄武质、闪长质(安山质)、花岗闪长质(英安质)和花岗质(流纹质)等5类岩组[20,25]。它们的产出分别对应造山初期构造挤压环境，在构造应力场的驱动下，随着挤压环境的持续，压力逐渐增大，幔源岩浆加热增厚地壳导致其部分熔融，产生大量的壳源中酸性岩浆，形成同造山过程中的岩基，直至造山结束进入冷却阶段，此时地壳减薄，构造应力场由挤压向伸展转换[25]。因此，基于岩浆起源热体制和区域岩石圈岩石学结构分析，认为在造山带岩石圈拆沉作用下此类脉岩的形成是区域构造应力场由挤压向伸展转换阶段的产物，表明造山过程的结束。区内中-酸性脉岩及寄主岩体均表现为中-高钾钙碱性岩石系列，不同程度地富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，这说明它们同具有类似弧岩浆岩的特征。在(Y+Nb)-Rb图解(图8(a))上，当家寺花岗岩体及脉岩均落入火山弧花岗岩与同碰撞花岗岩界线区域(碰撞后环境)。在TiO2/Al2O3-Zr/Al2O3图解(图8(b))和Rb/30-Hf-3Ta图解(图8(c))上，样品显示同样的构造环境。以上分析表明中-酸性脉岩及寄主岩体兼具岛弧花岗岩和同碰撞花岗岩的特征，显示出构造转换体制下花岗岩的地球化学特征，构造应力场从碰撞的构造挤压体制向构造伸展体制转换时期出现大量的花岗质岩浆[5]。

区域上，东昆仑地区阿尼玛卿—古特提斯洋从石炭纪打开以来，自晚二叠世(约260 Ma)阿尼玛卿—古特提斯洋开始大规模俯冲，至岩浆底侵作用发生(约250 Ma)，至中—晚三叠世(约240 Ma)Hf同位素全为负值的高钾低镁少镁铁质微粒包体(MME)的正长花岗岩出现，指示构造环境由俯冲转化为同碰撞环境[34-37]。有研究表明，青海南山构造带及邻区晚古生代—早中生代构造演化历经从晚泥盆世—二叠纪中期大陆裂解和洋壳扩展阶段，到二叠纪晚期—中三叠世洋壳俯冲阶段，再到中三叠世晚期—晚三叠世陆陆碰撞及后碰撞三个阶段[7]。共和盆地北部恰卜恰干热岩GR1井深部钻取的花岗岩(236.5～241.6 Ma)的地球化学特征也显示其具有火山弧及同碰撞花岗岩的特点[38]。区内下三叠统隆务河组砂岩及研究区东部约12 km的曲乃亥花岗闪长岩的地球化学特征同样表明其构造背景为活动大陆边缘或大陆岛弧[8,12]，也指示存在洋壳俯冲消减相关的弧环境。另有研究表明，区域上侵入岩的形成年龄(248～240 Ma)与宗务隆构造带俯冲阶段岩浆岩的形成年龄一致，且宗务隆构造带、青海南山及西秦岭北缘地区岩性组合特征表明它们均处于大陆边缘弧环境[12]，同时宗务隆—青海南山—西秦岭北缘地区由俯冲至碰撞/碰撞后的构造转换发生在中三叠世(236～241 Ma)[38]。

综合以上分析认为，区域上古特提斯洋于晚古生代封闭，至早中生代共和裂谷闭合结束了洋盆分割的历史，并逐步完成了多陆块的碰撞和拼合。中三叠世晚期，碰撞应力使南祁连地块与西秦岭地块构造带向南俯冲，此时陆壳加厚并发生部分熔融，进入地壳加厚向后造山伸展机制转换时期；期间共和盆地周缘已形成的广泛分布的印支期花岗岩类，包括当家寺岩体在内，在构造后碰撞机制动力学背景下，由挤压向伸展机制转换过程中大量中-酸性脉岩就位，指示晚三叠世早期共和盆地周缘已进入后碰撞的陆内环境。至此，宗务隆洋系统完全闭合，促使共和盆地周缘的宗务隆构造带、青海南山构造带、南祁连造山带及西秦岭造山带北缘完全拼合碰撞成一体。

7 结 论

(1)当家寺花岗岩体中闪长玢岩脉LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(235.6±2.4) Ma，表明其形成时间为晚三叠世早期，晚于当家寺花岗岩体侵位时限(早—中三叠世)，为印支晚期构造-岩浆活动的产物。

(2)当家寺花岗岩体具有高硅、富钾和准铝质-弱过铝质特征，属中-高钾钙碱性花岗岩。中性脉岩具低硅、酸性脉岩具高硅的特点，二者同具高铝、高钾钙碱准铝质-弱过铝质特征，具有典型的岛弧花岗岩和碰撞花岗岩的特征。脉岩与岩体分布的构造位置相似，矿物组成及稀土元素配分模式具有近似的形态，说明二者的成因及构造背景可能类似，推断其为来自同一源区壳-幔岩浆混合作用的产物。

(3)脉岩作为一种地壳拉张构造环境的岩浆作用标志，综合侵位年代及构造环境分析，认为研究区在由挤压向板内稳定-伸展变迁的晚三叠世时期，大量中酸性脉岩就位，指示晚三叠世早期共和盆地周缘已进入后碰撞的陆内环境。