甘肅祁連西段烏蘇臺勞干達烏地球化學特征對地質結構環境分析

羅應晗，潘中奎，馬凌陽

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

1 概述

甘肅省祁連山是我國重要的造山帶，伴隨有大量的構造熱液活動，特別是祁連造山帶多次抬升接受剝蝕，原有地層收到區域動力變質和熱接觸變質雙重作用，原有的沉積構造和結構遭到破壞，對區域構造作用的顯示已經十分微弱。通過對該區域出露的花崗巖體的研究，有助于我們對祁連造山帶的板塊運動性質和期次進一步認識。因此，本文針對祁連西段烏蘇臺勞干達烏花崗巖體進行地球化學分析，結合鋯石U-Pb測年結果，討論祁連西段早古生代花崗質巖漿作用與構造演化關系[1]。

2 地質概況

研究區位于秦祁昆巨型造山帶中段-甘肅祁連山西段中南祁連結合部，總體構造呈北東-南西向展布。研究區內烏蘇臺勞干達烏花崗巖體侵入于長城紀熬油溝組的變質巖中。出露主要巖性為。本次研究主要針對黑云母花崗巖和黑云母二長花崗巖開展工作，如圖1所示。

圖1 區域地質簡圖

3 巖石學特征

斑狀黑云母花崗巖：似斑狀結構，基質具細粒花崗結構，塊狀構造。巖石的組成礦物包括斑晶和基質兩部分，斑晶含量25%主要為鉀長石、斜長石少見。鉀長石的晶相為正長石和條紋長石的半自動晶粒，條紋長石具有條紋結構，表面見少量的高嶺土化；鉀長石內包裹較多的黑云母、石英和斜長石的較小的顆粒。巖石受到不同程度的次生蝕變，較致密堅硬。

黑云母二長花崗巖：似斑狀結構，中細?；◢徑Y構，塊結構。成巖礦物包括斜長石，石英，黑云母，鉀長石，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，同時形成明顯的斑狀結構[2,3]。

4 地球化學特征

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驗室進行；除FeO和LOI，標準濕化學分析以及痕量元素和稀土外，主要元素均通過XRF分析。使用XIISeries ICP-MS Measure進行分析; U-Pb鋯石由蘇州大學工程技術研究中心國家實驗室進行，并用激光燒蝕電感耦合等離子體質譜儀（LA-ICPMS）進行分析。

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。 其化學成分與中國基本火成巖的平均化學成分相同（黎彤、饒紀龍等，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

烏蘇臺老干達黑黑云母花崗巖中稀土元素的分析結果見表3，球粒隕石的標準化結果見表4，并結合了地幔中稀土元素的原始標準化分布模式圖（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；五個樣品δCe=0.91~0.95＜1，具弱負鈰異常，一個樣品δCe=1.01＞1，具弱正鈰異常；δEu=0.28~0.56＜1，負銪異常明顯。在標準的球粒隕石分布圖中，每個樣品的稀土分布曲線的形狀基本相同，并且整個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 烏蘇臺勞干達烏黑云母花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖

4.4 微量元素特征

烏蘇臺老干達黑云母花崗巖的微量元素分析結果示于表5，球粒隕石標準化的結果與原始標準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。根據巖石參數（Rb/Yb）N1，它是不相容富集的強元素元素富含交代地幔源和殘余熔體，具有很強的分層性和結晶性；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，花崗質巖石，具島弧性質的火山巖，與消減作用有聯系； Nb*＜1， 鈮虧損，花崗質巖石，地殼物質、地盾；Sr*＜1。

圖3 烏蘇臺勞干達烏黑云母花崗巖微量元素蛛網圖（與Sun原始地幔比值）

鍶虧損，強蝕變，抗交代蝕變能力弱的巖石，斜長石分離結晶的殘余熔體； P*＜1，磷虧損，虧損型地幔，地殼巖石，花崗質巖石，磷灰石分離的殘余熔體； Zr*＞1，鋯富集或未分餾，地殼巖石，花崗質巖石； Ti*＞1，鈦富集，地幔的富鈦性質，富鈦礦物的堆積巖。綜合判斷，烏蘇臺勞干達烏黑云母花崗巖，巖漿成份中兼具地殼和地幔成份，為殼?；旌闲?。

4.5 形成年齡

巖石中的鋯石為黃色粉紅色無色透明。這些是特有的半自動子列，列按鈕和特有的半截斷的晶體。晶體長度為0.120.35mm，寬度為0.05mm～0.10mm，柱的長寬比為2：1～6：1，陰極發光圖像顯示出典型的巖漿節律帶，淺暗條紋結構等，還可見較為清晰的核幔結構，核部CL圖像顏色較暗，幔部有較清晰的震蕩環帶，屬于巖漿結晶的產物。測點多位于明顯的巖漿環帶上，測年結果代表了巖漿鋯石的年齡，所測鋯石的206Pb/238U表面年齡范圍在455±15.4Ma～463±14.6Ma，所有的數據點集中分布在協和曲線附近。其206Pb/238U年齡的加權平均值為456.1±3.9 Ma，根據最新國際地質年代表劃分方案（Gradstain et al.，2004），時代屬于晚奧陶世[4,5]。

5 結論

（1）根據地球化學分析烏蘇臺勞干達烏黑云母花崗巖體形成于同碰撞環境，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，時代屬于晚奧陶世。而研究區在該階段從中奧陶世開始，洋殼板塊已開始向陸殼板塊之下俯沖，形成溝弧盆體系，隨后即進入了多“島”洋的匯聚閉合期，祁連山西段眾多的微陸塊、島弧、碳酸鹽巖臺地及活動帶依次拼貼于華北板塊之上，構成華北板塊南緣的增生體。始于寒武紀初的陸殼裂解－閉合事件一直持續到晚志留紀，該期裂解事件使祁連山西段形成又一個多“島”洋格局，這些“島”除眾多的裂解陸塊外，還存在大量的島弧、碳酸鹽臺地和洋島，各島弧間全被活動類型的火山－沉積建造所充填。故說明烏蘇臺勞干達烏黑云母花崗巖體形成構造環境為同碰撞區-火山弧。