青海省黑山晚志留世花崗巖巖石地球化學特征及構造背景分析

李杰 李煥學 王偉

青海省地質調查院，青海西寧 810012

青海省黑山晚志留世花崗巖巖石地球化學特征及構造背景分析

李杰 李煥學 王偉

青海省地質調查院，青海西寧 810012

對青海省黑山晚志留世花崗巖的巖石及地球化學研究表明，巖石屬典型鈣堿性系列巖石，并具有富鉀特征。對于主量元素如MgO，A12O3，Fe2O3、CaO隨SiO2的含量增加而增加，呈現一定的線性關系。巖石中Ba、Th強不相容元素等強烈富集，其含量高于地幔巖，其之間呈現同步增長關系。中等不相容元素Ta、Nb、Hf、Zr、Sr等富集程度中等，輕微一中等程度的負銪異常（δEu=0.53～0.67）；δCe值0.92～0.96，鈰略有虧損；(La/Yb）N值4.93～31.36,均大于1。其特征顯示巖石物質來源于地殼上部，有下地殼或上地幔物質混入。結合花崗巖構造環境判別圖解可知，該花崗巖應是同碰撞環境下的產物。

花崗巖；晚志留世；構造環境；黑山

引言

區內巖漿侵入活動從早古代開始，一直延續到燕山期。巖石構造組合復雜，以中酸性花崗巖類為主，少量基性一超基性巖類。按巖漿侵入活動的旋回，可劃分為加里東期、華力西期兩個旋回，各旋回都存在不同的構造巖石組合序列[1-3]。

該區的花崗巖雖有一些學者[4]進行了研究，但研究程度仍然較低，特別是對于晚志留世花崗巖研究程度不夠。本文通過研究試圖查明晚志留世花崗巖類型、地質地球化學特征、探討花崗巖形成演化機制及其大地構造指示意義。

1 地質特征

該期花崗巖分布于烏蘭烏珠爾黑山紅埡豁一帶，構造巖漿帶屬加里東早期構造巖漿帶。巖石組合為中細粒花崗閃長巖（γδS3）-中細粒二長花崗巖（ηγS3）。侵入巖（體）受斷裂構造控制，呈帶狀巖株產出，展布方向總體為北西西向。其中小型巖脈較發育，主要為閃長巖脈、輝綠巖、輝綠玢巖脈（墻）等。閃長巖脈在巖體各部位均有分布，巖體邊部多以不規則狀產出，脈體寬度一般在2～10m間，巖體內部閃長巖脈寬度一般在50～80m，最寬在100m左右，走向多為北西向、近東西向；輝綠巖、輝綠玢巖脈（墻）走向多為北西向、北東向、近東西向，近直立，脈體寬度一般在10～20m間，脈體與寄主巖界線清楚，脈體接觸面發育冷凝邊。

圖1 二長花崗巖（6PM202JD9）鈾-鉛同位素諧和圖

2 時代歸屬

對于該期的花崗巖的時代確定，采用鋯石U-P b同位素測年法，測年對象為二長花崗巖，測年工作由中國地質調查局天津地質礦產研究所完成。測試結果（圖1）顯示其（U-P b）同位素年齡值413±5Ma（圖2），確定侵入時代為晚志留世。

3 巖石學特征

巖石呈中細粒花崗結構，局部為中粗粒花崗結構，大部分礦物顆粒、閃長質包體等分布均勻，巖石缺乏定向組構。花崗閃長巖中偶含斜長石似斑晶，大小在1～2cm，局部見黑云母、角閃石礦物呈斷續定向集合體，巖石顯片麻狀構造。二長花崗巖中見鉀長石似斑晶，大小在1～1.5cm，含量小于5%。

4 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

花崗閃長巖中SiO2含量在70.47～72.33%，二長花崗巖中SiO2含量在69.91～72.33%；二類巖石中Al2O3含量在13.45～14.47%之間，巖石中K2O含量2.92～4.75%大于Na2O含量2.71～3.90%，FeO、MgO、CaO、TiO2等均顯低含量。堿度指數為0.62～0.74；鋁過飽和指數=1.02～1.28，除個別外均大于1.1（表1）。巖石屬高鉀略偏堿的鈣堿性巖石。此花崗巖類型應為I型花崗巖（Chappelland White(1974,1983））巖石固結指數SI=5.17～16.29，分異指數為79.52～88.35，巖石固結一般，但巖漿分異結晶完全；巖石氧化率OX= 0.05～0.32，巖石氧化程度不強。

4.2 稀土元素

稀土總量∑REE在花崗閃長巖中為169.46-185.77，二長花崗巖有一定的變化范圍，在88.98～199.88之間；輕稀土含量在花崗閃長巖中LREE=152.39～176.07（u g/g），二長花崗巖中L R E E= 74.83～178.45（ug/g）；重稀土含量HREE在9.70～26.10（ug/g）間變化，LREE/ HREE比值=5.29～18.15；Sm/ Nd比值=0.17～0.22，小于0.333；巖石屬輕稀土富集型（圖2）。δEu值大多在0.53～0.67間，巖石中銪中等虧損，負銪異常較明顯；δCe值0.92～0.96，鈰略有虧損；(La/Yb）N值4.93～31.36,均大于1。其特征顯示巖石物質來源于地殼上部，有下地殼或上地幔物質混入。

4.3 微量元素

花崗閃長巖、二長花崗巖中微量元素組合基本一致，僅在含量上略有區別，各類元素富集程度相當。巖石中Ba、Th強不相容元素等強烈富集，其含量高于地幔巖，其之間呈現同步增長關系。中等不相容元素Ta、Nb、Hf、Zr、Sr等富集程度中等。巖石中親銅元素Cu、Pb、Zn未見顯示，巖石無礦化特征。微量元素蛛網圖（圖3）顯示其特征可同洋脊花崗巖（ORG）標準的同碰撞花崗巖相對比。

表1 晚志留世二長花崗巖鈾-鉛法同位素參數值表

5 構造背景分析

在微量和稀土元素地球化學特征方面，該花崗巖以富集大離子親石元素和輕稀土元素，虧損高場強元素；輕、重稀土呈現較強的分餾并具有輕微-中等程度的負銪異常；這些地球化學特征均為弧花崗巖所常見的[5]。據Pearce[6]等的花崗巖構造環境判別法，在Rb-(Yb+Nb）判別圖上，樣品落于火山弧花崗巖區(圖4），與巖漿來源于上地殼密切相關[7、8]；而在Nb-Y圖解上(圖4），投影點均落入同碰撞花崗巖區。根據TFeO/（TFeO+MgO）-SiO2圖解（圖4）反映侵入巖具有同碰撞花崗巖的特征，另外據R.A.Batchelor等在R1-R2多陽離子構造環境判別圖6上[9]，樣品多投入碰撞前及同碰撞花崗巖區。根據微量元素蛛網圖（圖3、圖5）特征顯示巖石屬同碰撞花崗巖類。由此得出結論，本區晚志留世花崗巖的構造環境應屬同碰撞構造環境。

6 結論

青海省黑山晚志留世巖體主要以花崗閃長巖為主，二長花崗巖次之。其花崗閃長巖中SiO2含量在70.47～72.33%，二長花崗巖中SiO2含量在69.91～72.33%；巖石屬高鉀略偏堿的鈣堿性巖石。花崗巖類型應為I型花崗巖。巖漿分異結晶完全。

二長花崗巖輕稀土在88.98～199.88之間；LREE=74.83～178.45（ug/g），LREE/ HREE比值=5.29～18.15；Sm/Nd比值=0.17～0.22，小于0.333；巖石屬輕稀土富集型。δEu值大多在0.53～0.67間，巖石中銪中等虧損，負銪異常較明顯；δCe值0.92～0.96，鈰略有虧損；(La/Yb）N值4.93～31.36,均大于1。巖石地球化學特征表明，巖石物質來源于地殼上部，有下地殼或上地幔物質混入。根據主、微量元素進行構造環境判別，本區晚志留世花崗巖的構造環境應屬同碰撞構造環境。侵入體受多期構造、巖漿運動疊加明顯。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.007