青海水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石學特征及構造環境分析

李文忠，袁桂林，鞏志遠，董 琳， 王琪偉

(1.青海省第四地質礦產勘查院，青海 西寧 810029)(2.中國地質大學(北京)，北京 100083)

青海水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石學特征及構造環境分析

李文忠1，2，袁桂林1，鞏志遠1，2，董 琳1，2， 王琪偉1

(1.青海省第四地質礦產勘查院，青海 西寧 810029)(2.中國地質大學(北京)，北京 100083)

結合水泉子地區地質背景，對晚奧陶世侵入巖地質、巖相、巖石化學、稀土元素、微量元素等地球化學特征進行了總結和分析。研究結果顯示，巖石構造環境為活動大陸邊緣的島弧，與該地區晚奧陶世的洋盆閉合作用有關，是與俯沖匯聚構造環境有關的大陸弧型花崗巖，為東昆侖西段祁漫塔格加里東期洋殼的存在提供了直接證據。

水泉子地區；侵入巖；巖石地球化學；構造環境

0 引 言

水泉子地區位于東昆侖西段祁漫塔格山中西部，北與柴達木盆地西南緣為鄰，西北鄰近阿爾金山，地理坐標：東經90°30′～91°00′，北緯37°40′～37°50′及東經90°45′～91°15′，北緯37°30′～37°40′。近年來，先后在該區十字溝、小盆地、寬溝等地發現了金、銅、鎳等眾多金屬礦點和找礦線索，其主要成礦作用多發生在加里東成礦期，與晚奧陶世地層和巖漿巖關系密切[1-2]。因此，在該區開展晚奧陶世侵入巖地質特征和巖石地球化學研究，對于判定巖體地球化學特征，進行構造環境和礦床成因分析具有重要的理論意義和實踐價值。

1 區域地質背景

該區大地構造位置處于祁漫塔格早古生代縫合帶，隸屬于秦祁昆成礦域東昆侖成礦省祁漫塔格-都蘭華力西期鐵、鈷、銅、鉛、鋅、錫硅灰石(銻、鉍)成礦帶，烏蘭烏珠爾華力西期銅(錫)亞帶上[3]。自古元古代陸緣海沉積記錄出現以來，經歷了古元古代基底演化、早古生代祁漫塔格微洋盆演化、晚古生代板內伸展裂陷海盆體系演化及中生代-新生代陸內疊覆造山四大構造發展階段。

區內地層主要出露有古元古代金水口巖群白沙河巖組中深變質巖，早古生代祁漫塔格群中淺變質陸源碎屑巖、酸性、中基性火山巖及碳酸鹽巖，晚古生代早石炭世石拐子組、大干溝組碎屑巖、含生物碎屑碳酸鹽巖，晚石炭世締敖蘇組和石炭-二疊紀打柴溝組含生物碎屑碳酸鹽巖，新生代古近紀路樂河組陸相碎屑巖及廣泛發育的第四紀地層(圖2)。

圖2 水泉子地區區域綜合地質圖

1-第四系；2-古近紀陸相碎屑巖建造；3-石炭-二疊紀碎屑巖碳酸鹽巖建造；4-奧陶紀碎屑巖碳酸鹽巖火山巖建造；5-古元古代片巖片麻巖大理巖建造；6-晚奧陶世水泉子溝花崗巖建造；7-早志留世祁漫塔格花崗巖建造；8-晚志留世十字溝花崗巖建造；9-早泥盆世第三條溝花崗巖建造；10-晚泥盆世東溝花崗巖建造；11-早二疊世西溝花崗巖建造；12-早三疊世西溝花崗巖建造；13-早侏羅世蓮花石山花崗巖建造；14-斷層編號；15-韌性剪切帶編號；6-地質界線/侵入界線；17-角度不整合界線；18-超動侵入界線；19-實測逆斷層；20-實測平移斷層；21-隱伏斷裂；22-韌性剪切帶；23-向形構造；24-背形構造

圖1 水泉子地區大地構造位置圖 Ⅳ-4-3阿嘎薩依-巴什瓦克高壓變質增生雜巖帶；Ⅳ-4-3阿帕-茫崖蛇綠混雜巖帶；Ⅳ-6柴達木地塊；Ⅳ-8-1北祁漫塔格巖漿弧帶；Ⅳ8-2祁漫塔格蛇綠混雜巖帶；Ⅳ8-3東昆侖北坡復合巖漿弧；Ⅳ9-1東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶；Ⅳ9-2木孜塔格-西大灘-布青山蛇綠混雜巖帶；Ⅶ1-2可可西里-松潘前陸盆地

區內構造變形十分復雜，構造線總體呈北西—北西西向，褶皺、斷裂及節理構造均較發育。區內斷裂構造發育，主要為斷面南西傾的逆斷層，次為北東向左行走滑斷層，另為少量南北向走滑斷層、近東西向逆斷層及北西走向正斷層。主要斷裂構造蓮花石—奶頭山—克克薩依斷裂帶、蓮花石溝北韌性剪切帶、西溝中部斷裂。韌性剪切帶主要產在蓮花石溝北、十字溝祁漫塔格群、蓮花石溝打柴溝組以及相鄰巖體中。區內褶皺構造發育，主要有蓮花石褶皺和寬溝西褶皺(圖2)。

區內巖漿活動頻繁，時代跨度大，分布面積廣泛。其中侵入巖最發育，主要分布于十字溝、小盆地、山間溝、水泉子溝、土房子溝、寬溝、中間溝、東溝、西溝及灘北雪峰山及兩側等地，占總面積60%。巖石類型復雜，主要巖性發育有閃長巖、石英閃長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖、白云母花崗閃長巖、二長花崗巖、似斑狀二長花崗巖、西溝漿混相、正長花崗巖，其中尤以似斑狀二長花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖分布范圍最廣，單個侵入巖出露面積一般較大。不同造山旋回形成的侵入巖具有不同的特征(圖2)。

2 晚奧陶世侵入巖特征

晚奧陶世侵入巖共由8個侵入體組成，多以殘留體形態展布于其他復式深成巖體中。出露面積36 km2，占侵入巖面積3.84%。侵入體組合有片麻狀中細粒黑云母英云閃長巖(γδοO3)和片麻狀黑云母花崗閃長巖(γδO3)兩個。

2.1 地質特征

該套侵入巖群居性較好，集中分布于水泉子溝腦、土房子溝腦及西溝南西側一帶，侵入于古元古代白沙河巖組，局部地段與晚奧陶世祁漫塔格群呈斷層接觸，被晚泥盆世、早二疊世侵入巖超動侵入。巖體內部片麻理發育，片麻理產狀與圍巖片麻理基本一致，說明侵入巖定位期早于該期片麻理的變質事件。該期侵入巖中大多數脆韌性變形強烈，內接觸帶出現片麻巖捕虜體，外接觸帶常有該期侵入巖的巖枝侵入穿切。

(1)片麻狀黑云母花崗閃長巖(γδO3)：分布于土房子溝腦一帶，出露有1個侵入體，被北東向斷層所錯而形態不規則，呈北東向不規則長條狀，與同期片麻狀中細粒黑云母英云閃長巖(γδοO3)呈斷層接觸，被后期侵入巖侵入或斷層接觸。

(2)片麻狀中細粒黑云母英云閃長巖(γδοO3)：分布于西溝南西側、土房子溝腦、水泉子溝腦一帶，出露有4個侵入體。其中3個侵入體集中分布在土房子溝腦、水泉子溝腦一帶，面積不大，平面形態不規則長條狀及橢圓狀。侵入白沙河巖組中，被后期侵入巖超動侵入(圖3)。

圖3 水泉子地區晚奧陶世片麻狀英云閃長巖實測剖面圖

2.2 巖相學特征

(1)灰色片麻狀中細粒黑云母英云閃長巖(γδοO3)：灰-深灰色，中細粒半自形粒狀結構，塊狀構造。巖石主要由斜長石55%～60%，石英25%～20%，黑云母20%～25%組成。斜長石：自形-半自形板狀，發生絹云母化、綠簾化及輕微-中等程度的高嶺土化；石英：它形粒狀；黑云母：具棕色-黃綠色多色性，普遍綠泥石化且伴生綠簾石等。副礦物為金屬礦物、磷灰石、鋯石。受后期構造應力作用該巖石發生片麻狀、糜棱巖化，斜長石部分殘斑為眼球狀及小透鏡狀定向排列，少數出現不對稱拖尾，黑云母退變為綠泥石及白云母，呈斷續條紋狀定向排列，繞殘斑而行，石英也呈斷續條紋狀繞殘斑而行過，形成糜棱巖化及片麻狀構造。

(2)淺灰色片麻狀中細粒黑云母花崗閃長巖(γδ O3)：淺灰色，中細粒半自形粒狀結構，片麻狀構造。礦物粒徑1～3 mm，巖石主要由斜長石45%～50%，鉀長石15%～20%，石英25%～20%，黑云母5%～10%組成。斜長石：呈自形-半自形板狀，表面干凈，部分具環帶結構；鉀長石為微斜長石及微紋長石，呈半自形板狀及他形粒狀；黑云母呈自形-半自形條帶，多數發生綠泥石化，并伴生綠簾石等；石英為它形粒狀。該巖石發生糜棱巖化，部分斜長石及鉀長石呈眼球狀及小透鏡狀大致定向排列，部分殘斑出現疊瓦狀剪切裂隙被次生礦物充填。部分次生礦物、黑云母及綠泥石呈斷續條紋狀相對集中定向分布，石英呈斷續條紋狀，均繞殘斑而行，形成糜棱巖化及片麻狀構造。

3 巖石地球化學特征

3.1 巖石化學

該期侵入體的巖石化學分析結果見表1、表2。SiO2含量在62.91%～70.42%，變化不大，其中弱片麻狀中細粒花崗閃長巖SiO2含量在62.91%～65.78%，變化不大；Al2O3含量14.98%～15.63%，較高；樣品Al2O3均大于K2O+Na2O+CaO；CIPW標準礦物中出現剛玉分子；里特曼指數δ在2.48～2.85。片麻狀中細粒英云閃長巖SiO2含量在59.15%～70.42%，變化較大，SiO2較高可能與取樣有關；所有樣品Al2O3均大于K2O+Na2O+CaO，Al2O3含量從14.74%～17.42%；CIPW標準礦物中出現剛玉分子，其組合指數σ為0.96～2.36，均小于4。K2O含量2.00%～4.12%，且花崗閃長巖K2O含量高于英云閃長巖；部分巖石中CaO、FeO含量略高；堿度率AR=1.41～2.67，大于1。山德指數(A/CNK)在0.80～1.09，巖石屬過鋁-中高鉀。巖石固結指數SI=4.93～25.86，變化范圍較大；分異指數為44.98～78.69；其特征表明侵入體侵位時巖漿分異結晶程度較好，但其成巖固結一般。在硅-堿圖(圖4)中樣品投在亞堿性區，在AFM圖解(圖5)中樣品落在鈣堿性系列，因此從常量元素特征分析水泉子溝侵入巖為過鋁-中高鉀鈣堿性巖。

表1 水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石化學含量及特征參數表

表2 水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石化學CIPW標準礦物含量表

圖4 水泉子地區晚奧陶世侵入巖硅-堿圖 ▲片麻狀花崗閃長巖；●片麻狀英云閃長巖

圖5 水泉子地區晚奧陶世侵入巖AFM圖 ▲片麻狀花崗閃長巖；●片麻狀英云閃長巖

3.2 稀土元素特征

晚奧陶世水泉子溝侵入巖稀土元素分析結果見表3。弱片麻狀中細粒花崗閃長巖稀土總量較高，∑REE=195.13～328.27，片麻狀中細粒英云閃長巖稀土總量較低，REE=95.03～147.88。輕重稀土分餾明顯，弱片麻狀中細粒花崗閃長巖(La/Yb)N=24.09～26.62，平均25.36，片麻狀中細粒英云閃長巖(La/Yb)N=3.24～7.25，平均5.21，輕稀土富集。δEu=0.60～0.93，平均0.77，即多數樣品Eu無異常，少數有Eu弱負異常，其中稀土總量高者多為Eu負異常，反映加里東期侵入巖的源區可能比較復雜。稀土配分曲線均為向右傾斜的輕稀土富集型，重稀土平坦，其中弱片麻狀中細粒花崗閃長巖稀土含量較高，處于上部，而片麻狀中細粒英云閃長巖稀土總量較低，處于下部(圖6、圖7)。

表3 水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石稀土元素含量及特征表

圖6 水泉子地區晚奧陶世片麻狀花崗 閃長巖稀土元素配分圖

3.3 微量元素特征

加里東期晚奧陶世侵入巖微量元素分析結果見表4，洋脊花崗巖標準化比值蛛網圖(圖8、圖9)。從圖中可以看出：晚奧陶世水泉子溝侵入巖微量元素分配形式基本相近，K、Rb、Ba、Th、Ce富集，其中Ba具負異常特征，Ta、Zr虧損，其分配形式與同碰撞花崗配分模式圖接近，反映加里東期侵入巖的形成可能與加里東期板塊的俯沖及碰撞有關。

圖7 水泉子地區晚奧陶世片麻狀英云 閃長巖稀土元素配分圖

4 就位機制及巖體組特征

4.1 巖體就位機制

晚奧陶世侵入巖圍巖為古元古代白沙河巖組，巖體與變質巖接觸處大多漸變過渡，界線不明顯，故這類侵入體為中深成侵入體。

表4 水泉子地區晚奧陶世侵入巖巖石微量元素含量表

侵入巖定位后由于后期巖漿和構造運動的破壞出露殘缺不全，多以小侵入體和捕虜體形態產出，目前無大面積的深成巖體出露，但這已不是原始定位時的形態，應為中等剝蝕。

從Q-Ab-Or-PH2O相圖(圖10)可看出，該期侵入巖巖石的投影點總體范圍在700～800 ℃之間，形成壓力大多在3×105kPa以上，但從中也可看出各侵入體形成時的溫壓條件是有區別的。侵入巖具有被動就位的侵入機制特點，是北西向斷裂影響使下地殼物質熔融形成巖漿，并誘發其沿斷裂帶上侵而就位。

4.2 侵入體組構特征

弱片麻狀中細粒英云閃長巖與弱片麻狀中細粒花崗閃長巖均呈中細粒花崗結構，其中大部分礦物顆粒顯定向形成弱片麻理，其片麻理方向大多為120°～300°，與巖石中局部定向的閃長質包體方向與片麻理基本一致，與圍巖片麻理方向呈銳角相交。巖石中節理發育，節理產狀分別為20°∠60°～65°、60°∠60°、150°∠30°、170°∠45°、230°∠70°、260°∠30°、350°∠70°等，其中以20°∠60～65°、230°∠70°兩組節理為主，20°∠60°～65°產狀的節理1 m2內平均含2～3條，密集區1 m2內含3～5條；產狀230°∠70°的節理1 m2內平均含1～3條，密集區1 m2內含2～4條。

圖10 水泉子溝晚奧陶世侵入巖Q-Ab-Or-PH2O圖 ▲片麻狀花崗閃長巖；●片麻狀英云閃長巖

4.3 包體特征

晚奧陶世侵入巖中包體總體特征是：主要有圍巖捕虜體，巖漿不混溶包體(深源包體)

(1)大多數侵入體內均出現變質巖捕虜體，捕虜體巖石類型主要為斜長角閃巖、片麻巖、片巖、大理巖等，含量約占寄生巖的3%～6%，與寄主巖邊界不太清楚，大多呈過渡關系。

(2)巖石中均發育有較少同源閃長質包體，包體呈次渾圓-渾圓狀、扁平狀、長條狀，大小一般在0.5～10 cm，最大14 cm，平均3～5 m2內含1塊；大部分包體呈星散狀分布。

(3)少量的深源包體具定向、局部定向，方向為120°～300°。

5 巖石構造環境分析

5.1 成巖時代

露頭尺度上見有早泥盆世石英閃長巖呈超動侵入，前人1∶25萬區調工作在雙石峽南東側五道溝弱片麻狀黑云母花崗閃長巖中取鈾-鉛(U-Pb)同位素，測年齡值(445.4±0.9)Ma，結合侵入體接觸關系、地質特征及區域對比，因此推斷該侵入巖時代為晚奧陶世。

5.2 構造環境

在R1-R2與構造環境圖解(圖13)中，樣品投點比較散亂從1區至4區、6區均有分布，其中早期的侵入體，位于1、3、6區；晚期侵入體則位于2、4區。其中片麻狀花崗閃長巖落在2區、片麻狀英云閃長巖落在6區或其周圍，為同造山期花崗巖，而花崗閃長巖則主要為消減活動板塊邊緣花崗巖。

在Nb-Y與構造環境關系圖(圖12)中，加里東期晚奧陶世侵入巖投點均落在火山弧和同碰撞構造環境區，在Rb-Y+Nb圖(圖12)中，均投在火山弧構造環境區。通過Mania和Piccoli的4組圖解(圖13)綜合判別，巖石屬IAG型花崗巖，這與通過相關微量元素相關圖解進行判別(圖12)，也都可以得出類似的結果。反映其形成與加里東期板塊的俯沖有關。

6 結 論

綜合分析，巖石構造環境為活動大陸邊緣的島弧，與該地區晚奧陶世的洋盆閉合作用有關。由于該套花崗巖直接侵入于金水口巖群白沙河巖組中，并且與蛇綠巖及晚奧陶世祁漫塔格群島弧火山巖成對出現，更表明了該侵入體形成于島弧或陸緣弧部位，是與俯沖匯聚構造環境有關的大陸弧型花崗巖。同時也為東昆侖西段祁漫塔格加里東期洋殼的存在提供了直接證據。

圖12 水泉子地區晚奧陶世侵入巖微量元素Nb-Y和Rb-Y+Nb圖解 ▲片麻狀花崗閃長巖；●片麻狀英云閃長巖

圖13 水泉子溝晚奧陶世侵入巖形成構造環境判別圖 ▲片麻狀花崗閃長巖；●片麻狀英云閃長巖

[1] 拜永山,常革紅,談生祥.庫郎米其提幅(J46C003001)1∶25萬區域地質調查報告[R].西寧：青海省地質調查院,2004.

[2] 王秉璋,王瑾,葉占福,等.布喀達坂峰幅(J46C004001)1∶25萬區域地質調查報告[R].西寧：青海省地質調查院,2004.

[3] 張德全,崔艷合,李大新,等.柴達木盆地北緣成礦地質環境及找礦靶區優選研究報告[R].北京：中國地質科學院礦產資源研究所,1999.

ROCKGEOCHEMICALCHARACTERISTICSANDTECTONICENVIRONMENTOFLATEORDOVICIANINTRUSIVEROCKSINSHUIQUANZIAREAOFQINGHAIPROVINCE

LI Wen-zhong1,2,YUAN Gui-lin1，GONG Zhi-yuan1，2，DONG Lin1，WANG Qi-wei1

(1.The Fourth Institute of Geology and Mineral Exploration of Qinghai Province, Xining810029, Qinghai,China)(2.China University of Geosciences of Beijing, Beijing 100083 ,China)

Based on the geological background of Shuiquanzi area, the geochemical characteristics ,such as geology, petrography, petrochemistry, rare earth elements and trace elements of the Late Ordovician intrusive rocks were summarized and analyzed.The results showed that the rock tectonic setting was the island arc of the active continental margin, which was related to the closure of the Late Paleozoic oceanic basin in the area.It was the continental arc granite associated with the subduction structure.It was the western part of the East Kunlun Mountains.The presence of the eastern oceanic crust provided direct evidence.

Shuiquanzi area; intrusion rock; rock geochemistry; tectonic environment

2017-08-07；

2017-09-15

青海省茫崖鎮水泉子溝-克克薩金多金屬礦預查項目

(項目編號：T63120160602052803)

李文忠(1988—)，男，碩士，地礦工程師，主要從事固體礦產勘查及研究工作。E-mail:41376778@qq.com

10.13384/j.cnki.cmi.1006-2602.2017.06.004

TD164+.2

A

1006-2602(2017)06-0018-08