甘肅祁連西段烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏地球化學(xué)特征對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)環(huán)境分析

羅應(yīng)晗，潘中奎，馬凌陽(yáng)

（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

甘肅省祁連山是我國(guó)重要的造山帶，伴隨有大量的構(gòu)造熱液活動(dòng)，特別是祁連造山帶多次抬升接受剝蝕，原有地層收到區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)和熱接觸變質(zhì)雙重作用，原有的沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)遭到破壞，對(duì)區(qū)域構(gòu)造作用的顯示已經(jīng)十分微弱。通過(guò)對(duì)該區(qū)域出露的花崗巖體的研究，有助于我們對(duì)祁連造山帶的板塊運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和期次進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。因此，本文針對(duì)祁連西段烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏花崗巖體進(jìn)行地球化學(xué)分析，結(jié)合鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果，討論祁連西段早古生代花崗質(zhì)巖漿作用與構(gòu)造演化關(guān)系[1]。

2 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于秦祁昆巨型造山帶中段-甘肅祁連山西段中南祁連結(jié)合部，總體構(gòu)造呈北東-南西向展布。研究區(qū)內(nèi)烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏花崗巖體侵入于長(zhǎng)城紀(jì)熬油溝組的變質(zhì)巖中。出露主要巖性為。本次研究主要針對(duì)黑云母花崗巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖開(kāi)展工作，如圖1所示。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

3 巖石學(xué)特征

斑狀黑云母花崗巖：似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石的組成礦物包括斑晶和基質(zhì)兩部分，斑晶含量25%主要為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石少見(jiàn)。鉀長(zhǎng)石的晶相為正長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石的半自動(dòng)晶粒，條紋長(zhǎng)石具有條紋結(jié)構(gòu)，表面見(jiàn)少量的高嶺土化；鉀長(zhǎng)石內(nèi)包裹較多的黑云母、石英和斜長(zhǎng)石的較小的顆粒。巖石受到不同程度的次生蝕變，較致密堅(jiān)硬。

黑云母二長(zhǎng)花崗巖：似斑狀結(jié)構(gòu)，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊結(jié)構(gòu)。成巖礦物包括斜長(zhǎng)石，石英，黑云母，鉀長(zhǎng)石，角閃石以及伴隨的礦物磷灰石，鋯石，金屬礦物等。巖石的色率在14%左右，同時(shí)形成明顯的斑狀結(jié)構(gòu)[2,3]。

4 地球化學(xué)特征

4.1 分析方法

巖石樣品，整塊巖石，稀土元素和痕量的命名委托甘肅省中央實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；除FeO和LOI，標(biāo)準(zhǔn)濕化學(xué)分析以及痕量元素和稀土外，主要元素均通過(guò)XRF分析。使用XIISeries ICP-MS Measure進(jìn)行分析; U-Pb鋯石由蘇州大學(xué)工程技術(shù)研究中心國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，并用激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（LA-ICPMS）進(jìn)行分析。

4.2 主量元素特征

巖體所采樣品中SiO2含量變化范圍在67.83%~73.30%之間，它是一種酸性侵入巖。 其化學(xué)成分與中國(guó)基本火成巖的平均化學(xué)成分相同（黎彤、饒紀(jì)龍等，1962）中黑云母花崗巖相比，具有較高的TiO2、MnO、和較低的P2O5的特征。

4.3 稀土元素特征

烏蘇臺(tái)老干達(dá)黑黑云母花崗巖中稀土元素的分析結(jié)果見(jiàn)表3，球粒隕石的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果見(jiàn)表4，并結(jié)合了地幔中稀土元素的原始標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖（圖2），稀土元素豐度總體較高，∑ REE=176.22-276.05ppm。LREE/HREE=9.22~15.51，CeN/YbN=10.04~21.71＞1，LaN/YbN=14.01~32.26＞1，反映巖石具輕稀土富集，重稀土虧損的特征；LaN/SmN=4.96~5.95＞1，反映輕稀土分餾程度較好；GdN/YbN=1.55~5.30，重稀土分餾不明顯；五個(gè)樣品δCe=0.91~0.95＜1，具弱負(fù)鈰異常，一個(gè)樣品δCe=1.01＞1，具弱正鈰異常；δEu=0.28~0.56＜1，負(fù)銪異常明顯。在標(biāo)準(zhǔn)的球粒隕石分布圖中，每個(gè)樣品的稀土分布曲線的形狀基本相同，并且整個(gè)分布曲線略微指向右，顯示出輕稀土元素的明顯分餾，重稀土分餾不明顯特征。

圖2 烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏黑云母花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖

4.4 微量元素特征

烏蘇臺(tái)老干達(dá)黑云母花崗巖的微量元素分析結(jié)果示于表5，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果與原始標(biāo)準(zhǔn)化地幔微量元素蜘蛛圖（圖3）一起示于表6。黑色黑云母花崗巖樣品中的痕量元素分布模式基本相同，整體顯示顯示出強(qiáng)不相容元素的富集，曲線顯示出正確的特征。諸如Th，K，Nd，Zr，Sm等富集元素，諸如Nb，Sr，P，Ti等貧化元素。根據(jù)巖石參數(shù)（Rb/Yb）N1，它是不相容富集的強(qiáng)元素元素富含交代地幔源和殘余熔體，具有很強(qiáng)的分層性和結(jié)晶性；Th*＞1，釷富集，新期中酸性火山巖，還原條件，蝕變交代作用弱； K*＞1，鉀富集，花崗質(zhì)巖石，具島弧性質(zhì)的火山巖，與消減作用有聯(lián)系； Nb*＜1， 鈮虧損，花崗質(zhì)巖石，地殼物質(zhì)、地盾；Sr*＜1。

圖3 烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏黑云母花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖（與Sun原始地幔比值）

鍶虧損，強(qiáng)蝕變，抗交代蝕變能力弱的巖石，斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶的殘余熔體； P*＜1，磷虧損，虧損型地幔，地殼巖石，花崗質(zhì)巖石，磷灰石分離的殘余熔體； Zr*＞1，鋯富集或未分餾，地殼巖石，花崗質(zhì)巖石； Ti*＞1，鈦富集，地幔的富鈦性質(zhì)，富鈦礦物的堆積巖。綜合判斷，烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏黑云母花崗巖，巖漿成份中兼具地殼和地幔成份，為殼幔混合型。

4.5 形成年齡

巖石中的鋯石為黃色粉紅色無(wú)色透明。這些是特有的半自動(dòng)子列，列按鈕和特有的半截?cái)嗟木w。晶體長(zhǎng)度為0.120.35mm，寬度為0.05mm～0.10mm，柱的長(zhǎng)寬比為2：1～6：1，陰極發(fā)光圖像顯示出典型的巖漿節(jié)律帶，淺暗條紋結(jié)構(gòu)等，還可見(jiàn)較為清晰的核幔結(jié)構(gòu)，核部CL圖像顏色較暗，幔部有較清晰的震蕩環(huán)帶，屬于巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物。測(cè)點(diǎn)多位于明顯的巖漿環(huán)帶上，測(cè)年結(jié)果代表了巖漿鋯石的年齡，所測(cè)鋯石的206Pb/238U表面年齡范圍在455±15.4Ma～463±14.6Ma，所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布在協(xié)和曲線附近。其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為456.1±3.9 Ma，根據(jù)最新國(guó)際地質(zhì)年代表劃分方案（Gradstain et al.，2004），時(shí)代屬于晚奧陶世[4,5]。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)地球化學(xué)分析烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏黑云母花崗巖體形成于同碰撞環(huán)境，兼具I型科迪勒拉型花崗巖和S型花崗巖特征。

（2）巖體形成年齡為456.1±3.9 Ma，時(shí)代屬于晚奧陶世。而研究區(qū)在該階段從中奧陶世開(kāi)始，洋殼板塊已開(kāi)始向陸殼板塊之下俯沖，形成溝弧盆體系，隨后即進(jìn)入了多“島”洋的匯聚閉合期，祁連山西段眾多的微陸塊、島弧、碳酸鹽巖臺(tái)地及活動(dòng)帶依次拼貼于華北板塊之上，構(gòu)成華北板塊南緣的增生體。始于寒武紀(jì)初的陸殼裂解－閉合事件一直持續(xù)到晚志留紀(jì)，該期裂解事件使祁連山西段形成又一個(gè)多“島”洋格局，這些“島”除眾多的裂解陸塊外，還存在大量的島弧、碳酸鹽臺(tái)地和洋島，各島弧間全被活動(dòng)類型的火山－沉積建造所充填。故說(shuō)明烏蘇臺(tái)勞干達(dá)烏黑云母花崗巖體形成構(gòu)造環(huán)境為同碰撞區(qū)-火山弧。