東昆侖喀雅克登塔格晚古生代輝長巖地球化學特征

任二峰，安守文，李煥學，劉 凱，孫照華

（1.中國科學院青海鹽湖研究所，西寧 810001；2青海省地質調查院，西寧 810012）

0 引言

基性巖脈群不僅包含著豐富的幔源信息，而且可以作為重要構造轉換時間衡量的標尺［1］，對探討構造格局的時空演化起著重要作用，并且在地球動力學研究中有著重要而特殊的意義。近年來，對基性巖脈群的研究已經成為國內外熱點［1－5］，在巖墻群的分布、形態、古地磁、巖石學、地球化學、年代學和構造演化等方面取得了一系列的成果［6－7］。

喀雅克登塔格位于東昆侖西部那陵格勒隱伏斷裂（昆北斷裂）以北，祁漫塔格山東南部，屬祁漫塔格構造巖漿帶，祁漫塔格的大地構造位置為東昆侖微陸塊［8］，屬于古生代的島弧帶［9－11］。輝長巖侵入體主要分布于喀雅克登塔格圖幅東部，呈小巖株產出，平面形態為不規則的橢圓狀，局部地段以小巖脈產出（圖1）。目前對于該區輝長巖的研究報道較少，在詳細野外工作的基礎上，本文僅對基性侵入巖的時代及地球化學特征進行論述，并對其構造背景加以探討。

1 喀雅克登塔格輝長巖基本地質特征及時代

1.1 地質特征及時代

輝長巖（體）侵入于古元古界金水口巖群，二者侵入界線清楚，界面呈波狀彎曲，外傾，局部與古元古界金水口巖群呈斷層接觸；并在二長花崗巖體中見輝長巖包體存在，大小15 cm×25 cm（圖2）。

1.1.1 分析方法

分析鋯石選自約5 kg巖石樣品。樣品經碎樣、磁選及重液選等選出鋯石，經手選純后裝入環氧樹脂中并磨光。用光學顯微鏡及掃描電鏡陰極發光（CL）觀察選出晶形較好、沒有裂紋及包裹體不發育的鋯石晶體點進行測定。鋯石LA-ICP MS定年在天津地質礦產研究所ICP-MS實驗室完成，大量數據分析和描述采用Song et al［12］程序和Isoplot程序完成。單個測試點的誤差均為1σ，加權平均值的誤差為95％置信度誤差。

圖1 東昆侖西部喀雅克登塔格及其鄰區地質圖Fig.1 Geological sketch of Kayakedentage and its neighboring areas in western East Kunlun Mountains

1.1.2 分析結果

中細粒輝長巖鋯石韻律環帶較發育（圖3），具巖漿鋯石的一般特征，其U/Th比值較大（表1），也反映巖漿鋯石的一般特征。在中細粒輝長巖脈中采用鋯石激光探針等離子體質譜法測年獲得（380.3± 1.5）Ma（樣品號：IJD1419-1）的年齡數據，其中2—21，23—24號點的206Pb/238U表面年齡加權平均值（380.3±1.5）Ma（圖4），同位素和諧圖和同位素參數特征見圖5和表1。

圖2 二長花崗巖中的輝長巖包體Fig.2 The gabbro xenoliths in monzogranite

2 巖石學特征

輝長巖體野外露頭的巖石多呈深灰色－淺灰綠色，以細粒－中粒結構為主，由斜長石（60％）、普通輝石（34％）和黑云母（3％）組成。基性斜長石為中長石—倍長石（An＝56～77），斜長石為長柱狀，部分具環帶結構，發育聚片雙晶。輝石主要為單斜輝石，柱狀，綠色，干涉色二級藍－橙黃。黑云母為半自形片狀，深褐色，平行消光，部分綠泥石化。橄欖石呈粒狀，不規則裂紋發育，干涉色為二級至三級綠。石英呈填隙狀，他形粒狀，波狀消光。副礦物為磷灰石、磁鐵礦、尖晶石等。

3 巖石地球化學特征

主量元素采用常規化學分析方法（分析精度一般優于2％），微量元素采用質譜法，稀土元素采用等離子光譜法。所有測試工作均由國土資源部武漢綜合巖礦測試中心完成。

3.1 主量元素

輝長巖巖石化學特征測試結果列于表2。本區輝長巖w（SiO2）＝41.36％～55.80％，平均值48.58％，為基性巖類，w（TiO2）中等，為0.29％～2.29％。與中國火成巖中輝長巖的平均值相比，w（TiO2）明顯降低、w（Al2O3）較為接近，而w（Mg O）值顯著增高，平均12.15％，遠高于中國火成巖中輝長巖的平均值（6.47％）。M/F＝0.31～1.64，有1個樣品顯示為富鐵質基性巖，另外2個樣品的M/F值介于0.5～2，屬鐵質基性巖系。本區輝長巖的里特曼指數σ＝－0.44～1.87，屬鈣堿性巖，硅堿圖（圖6）中樣品均落入亞堿性系列區，AFM圖解（圖7）中樣品以鈣堿性系列為主。

3.2 稀土元素

稀土元素分析結果見表2，巖石稀土總量為28.9×10－6～154×10－6，（La/Yb）N＝4.1～5.1（＞1），巖石為輕稀土富集型，呈較平緩的右傾曲線（圖8），銪具有負異常。LREE/HREE＝3.52～5.60， Sm/Nd＝0.23～0.25，顯示巖石源于虧損地幔源的特征；δ（Ce）＝0.87～1.00，鈰富集型顯示負異常。

圖3 晚泥盆世中細粒輝長巖（脈）中錯石CL圖像特征（樣品JD1419-1）Fig.3 CL photos of the analyzed zircongrains from Late Devonian medium-fine grained gabbro (dyke)

圖4 2-21,23-24號點206PB/238U表面年齡加權平均值（樣品IJD1419-1）Fig.4 Weighted average age of the surface of 206Pb/238 U from IJD1419-1

圖5 東昆侖喀雅克登塔格輝長巖（IJD1419-1）206PB/238U-297PB/235Fig.5 U-Pb age concordia diagram for zircon from IJD1419-1

表1 輝長巖鋯石U-Pb年齡分析結果Table 1 Ziron U-Pb age of the Gabbro

圖6 （Na2 O＋K2 O）－SiO2圖解Fig.6 Na2 O＋K2 O）－SiO2 diagram

圖7 （Na2 O＋K2 O）－FeOt－MgO圖解Fig.7 （Na2 O＋K2 O）－FeOt－MgO diagram

表2 喀雅克登塔格早泥盆世輝長巖地球化學數據表Table 2 The geochemistry of the Early Devonian Kayakedengtage gabbro

對于輝長巖是否來源于殼幔接合部位或富集型地幔源區還有待查明。

3.3 微量元素

從表2可以看出輝長巖強不相容元素K，Ba，Th較強烈富集，中等不相容元素Ta，Ce，Sm富集一般，弱不相容元素Y輕微富集。在以ORG為標準的微量元素蛛網圖（圖9）中均為不相容富集型的分配形式，反映輝長巖巖漿來源于較富集的地幔源區。在D.A.Wood（1979）的Th－Ta－Hf圖解（圖10）中1個樣品落在島弧拉斑玄武巖系列區，另2個樣品落在P-MORB邊緣線及區外，在Meschede（1986）的Nb－Zr－Y圖解（圖11）中顯示巖石的火山弧玄武巖特征。

4 討論

野外地質特征及巖石地球化學特征表明，該輝長巖（體）來源于較富集的上地幔源區，具洋中脊玄武巖的特征，屬幔源型巖石。東昆侖早泥盆世巖漿活動同時具有殼源和幔源的特征，該期輝長巖基本限定了加里東旋回在東昆侖地區的結束時間，輝長巖形成于造山后伸展階段。另外研究區內早泥盆世斑狀二長花崗巖脈動侵入該輝長巖中這一事實表明，其侵位深度為中－深帶，側面反映出當時地殼正處于伸展減薄的狀態中。

圖8 稀土元素標準化圖Fig 8 Chondrite-normalized REE Patterns

圖9 微量元素標準化圖Fig 9 Normalized trace element patterns

圖10 TH-Hf/3-Ta三角圖[13]Fig 10 TH-Hf/3-TA diagram WPB.板內玄武巖；E-MORB.富集型洋中脊玄武巖；N-MORB.虧損型洋中脊；IAT.弧拉斑玄武巖；CAB.鈣堿性玄武巖

圖11 Nb-Zr-Y三角圖(據Mechede,1986)Fig 11 Nb-Zr-Y diagram AI+AII.板內玄武巖；AII+C.板內拉斑玄武巖；B.虧損型洋中脊；C+D.火山弧玄武巖；

Zr，Y，Nh，Th，Hf，Ta和Yb為不活動元素，在巖漿演化過程中具有一定的連續性，基本上不受后期改造的影響，因此，本文采用上述幾種元素判斷基性巖脈形成的大地構造背景是有效的。3個樣品的Zr/Y比值均大于3，表明其形成于大陸弧環境，而非大洋島弧范圍。巖石稀土元素特征說明輝長巖來源于殼幔接合部位或富集型地幔源區；在Th－Ta－Hf圖解中，2個樣品（Idy5088和IPm20dy2-1）均落在大陸邊緣弧（CAB）的區域內，有1個樣品落在大陸邊緣弧的區域內；在Nb－Zr－Y圖解（圖12）［14］中，2個樣品（Idy5088和IPm20dy2-1）仍然落在板內環境內，有1個樣品位于大陸邊緣弧區域，微量元素雖具有大陸弧的地球化學特征，說明此樣品的產出環境已經遠離板內伸展環境，但根據該區晚古生代地質演化的研究成果，研究區已經是板內伸展的環境，因此Idy5088和IPm20dy2-1等2個樣品代表了巖脈形成的實際環境。

該基性巖為細粒結構，且以巖墻形式產出，為快速侵位，地殼對其影響應該較小。結合泥盆紀由造山晚期向伸展轉換的構造背景，該基性巖應該在侵位之前已經受到了下地殼的混染，而后在伸展環境下快速上升侵位。即在早中泥盆世，祁漫塔格地區可能經歷過幔源巖漿底侵事件。為富集地幔熔融產生幔源巖漿的底侵作用所引起。

綜上所述，研究區早泥盆世輝長巖應是祁漫塔格加里東造山帶造山后伸展環境下的產物。

致謝：野外工作得到了項目組葉占福和李五福工程師等的大力支持和幫助；寫作和修改過程中得到了拜永山高級工程師的幫助，筆者謹致謝忱。

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