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東昆侖沙松烏拉環斑花崗巖的論文發表時代及地質意義

來源:未知 2019-05-22 09:12

摘要:

  東昆侖沙松烏拉環斑花崗巖位于南昆侖構造帶,該構造帶隸屬于秦嶺-昆侖造山帶的一部分。由似斑狀花崗閃長巖、花崗閃長巖、環斑花崗巖組成,主體巖性為環斑花崗巖,具特殊的環斑

東昆侖沙松烏拉環斑花崗巖的時代及地質意義

才航加       陳光庭     張金明

(青海省地質調查院,青海 西寧 810012)

摘要:東昆侖沙松烏拉環斑花崗巖位于南昆侖構造帶,該構造帶隸屬于秦嶺-昆侖造山帶的一部分。由似斑狀花崗閃長巖、花崗閃長巖、環斑花崗巖組成,主體巖性為環斑花崗巖,具特殊的環斑結構。對似斑狀花崗閃長巖和環斑花崗巖進行U-Pb同位素測年,分別獲得440.6±1.1Ma和437±1.2Ma的鋯石U-Pb年齡,均顯示其時代為早志留世。通過對其地質特征、地球化學特征等資料的研究,結合區域大地構造環境,認為沙松烏拉環斑花崗巖,為碰撞造山階段的產物,是增厚了的造山地殼的部分熔融形成的。標志著印支期南昆侖結合帶俯沖、碰撞過程中巖漿活動的結果。對環斑花崗巖的研究,為東昆侖造山帶的形成、發展、演化和動力學的研究具獨特的地質意義。

關鍵詞:環斑花崗巖;環斑結構;碰撞造山;早志留世

環斑花崗巖(rapakiv  granite)以其獨特的結構、巖石組合及構造環境,一直倍受人們的關注。大量的研究顯示,這種巖石主要發育于元古代穩定大陸,它們的出現多標志著非造山的穩定環境。如最著名的北半球巨型元古代環斑花崗巖帶。因此,人們認為環斑花崗巖的特征是產出于非造山帶環境,形成于元古代,具有環斑結構。近期,又有一些報道顯示,環斑花崗巖可以發育于造山帶環境,

1.中-新元古代萬保溝群 2.早寒武世沙送烏拉組 3.奧陶-志留紀納赤臺群中酸性火山巖組合 4.晚二疊世大灶火組 5.第四系沉積物 6. 早志留世環斑花崗巖 7.早志留世花崗閃長巖 8.早志留世似斑狀花崗閃長巖 9.早三疊世花崗閃長巖 10.中三疊世二長花崗巖 11.昆中斷裂 12.脈動接觸 13. U-Pb同位素采樣位置

圖1.沙松烏拉環斑花崗巖分布狀況

造山帶中產出環斑花崗巖已是公認的事實。本次在開展1∶25萬布倫臺幅、大灶火幅區域地質調查中,對分布于南昆侖構造帶中,侵入于奧陶-志留紀納赤臺巖群、中-新元古界萬保溝巖群、寒武紀沙松烏拉組等不同地質體中的沙松烏拉環斑花崗巖進行了調查和研究,發現與世界典型環斑花崗巖存在著較大差異,它的形成和侵位無疑對造山帶的形成、發展、演化和動力學的研究具獨特的地質意義。本文從沙松烏拉東環斑花崗巖地質特征、年代學、地球化學特征等方面,對其成因及大地構造意義給予探討。

 












 










1.地質特征

沙松烏拉環斑花崗巖產于昆中斷裂北側的東昆侖沙松烏拉地區,北側為東昆侖弧盆系,南側為巴顏喀拉地塊,即兩者之間的南昆侖構造帶。由似斑狀花崗閃長巖、花崗閃長巖、環斑花崗巖組成,主體巖性為環斑花崗巖,具特殊的環斑結構。平面形態呈不規則狀,長條狀、不規則帶狀沿昆中斷裂呈北西向展布(圖1)。圍巖為奧陶-志留紀納赤臺巖群、中-新元古界萬保溝巖群等,巖體與圍巖多為侵入接觸,侵入界面多為外傾,在局部呈斷層接觸,局部內傾,呈波狀彎曲,接觸面產狀:195°∠50°,侵入體原生節理中充填有安山巖的捕擄體,接觸帶圍巖見角巖化、矽卡巖化蝕變。同期巖體之間呈脈動侵入接觸,局部被第四系沖洪積物沉積掩蓋。巖石普遍較為破碎,風化強烈,發育球形風化。

2.時代討論

我們對沙松烏拉以東一帶的似斑狀花崗閃長巖和環斑花崗巖做了U-Pb同位素測年。分別選取25顆鋯石開展測年工作,測試的鋯石多呈無色透明,金剛光澤,顆粒較為粗大,多在100umx200um左右,通常為半自形到自形,以柱狀鋯石居多。鋯石顆粒的長:寬=2:1。內部存在繼承性的核發育,鋯石顯示出明顯的巖漿鋯石的形態特征,其震蕩環帶發育,巖漿環帶寬窄不一(圖2、圖3)。

分析

數據后在似斑狀花崗閃長巖中獲得21顆鋯石的206Pb/238U表面年齡加權平均值為440.6±1.1Ma(MSWD=0.054),測試數據見表1,年齡圖見圖4;在環斑花崗巖中獲得20顆鋯石的206Pb/238U表面年齡加權平均值為437±1.2Ma(MSWD=0.0070),測試數據見表2,年齡圖見圖5,均顯示其時代為早志留世。




 

 

圖2似斑狀花崗閃長巖鋯石CL圖像(圓圈為激光探針剝蝕點,對應數據為206Pb/238U 年齡(Ma)值)

圖3環斑花崗巖鋯石CL圖像(圓圈為激光探針剝蝕點,對應數據為206Pb/238U 年齡(Ma)值)

 

表1  似斑狀花崗閃長巖U-Pb年齡同位素參數特征表

樣品號

XIIJD015

樣品名稱

似斑狀花崗閃長巖

樣品情況

含量(×10-6)

同位素比值

年齡(Ma)

點號

Pb

U

206Pb/238U

207Pb/235U

207Pb/206Pb

208Pb/232Th

232Th/238U

206Pb/238U

207Pb/235U

207Pb/206Pb

1

181

2591

0.0707

0.5425

0.0557

0.0211

0.2761

440

440

440

2

49

693

0.0707

0.5438

0.0558

0.0210

0.3041

441

441

442

3

72

992

0.0710

0.5434

0.0555

0.0236

0.3745

442

441

432

4

77

1076

0.0708

0.5436

0.0557

0.0201

0.3648

441

441

439

5

142

2056

0.0707

0.5432

0.0557

0.0185

0.2890

440

441

442

6

133

1955

0.0706

0.5428

0.0558

0.0184

0.2292

440

440

443

7

61

892

0.0707

0.5446

0.0559

0.0172

0.2714

440

441

448

8

21

300

0.0706

0.5443

0.0559

0.0151

0.4981

440

441

448

9

179

483

0.3439

7.2565

0.1530

0.0701

0.4560

1906

2143

2380

10

38

540

0.0708

0.5442

0.0557

0.0192

0.3646

441

441

442

11

36

506

0.0698

0.5208

0.0541

0.0146

0.6102

435

426

376

12

33

466

0.0708

0.5434

0.0557

0.0147

0.4910

441

441

440

13

48

708

0.0708

0.5433

0.0557

0.0143

0.2770

441

441

440

14

114

314

0.3430

7.1717

0.1517

0.0682

0.3558

1901

2133

2365

15

192

1653

0.1236

1.1007

0.0646

0.0249

0.1040

751

754

762

16

93

1281

0.0707

0.5436

0.0557

0.0141

0.6688

441

441

442

17

26

363

0.0709

0.5432

0.0556

0.0159

0.4129

441

441

436

18

69

1003

0.0708

0.5444

0.0558

0.0157

0.2846

441

441

444

19

93

1421

0.0707

0.5445

0.0558

0.0171

0.0628

440

441

446

20

90

1266

0.0707

0.5438

0.0558

0.0205

0.3498

441

441

443

21

39

400

0.0964

1.1154

0.0839

0.0380

0.2372

593

761

1291

22

75

1117

0.0707

0.5437

0.0558

0.0257

0.1129

441

441

443

23

73

1068

0.0708

0.5446

0.0558

0.0227

0.2024

441

441

445

24

166

2408

0.0706

0.5445

0.0559

0.0227

0.2192

440

441

449

25

41

585

0.0708

0.5445

0.0558

0.0171

0.3691

441

441

443

備注:1.測試單位:天津地質礦產研究所;2.表中所列1-8,10,12,13,16-20,22-25號點206Pb/238U表面年齡加權平均值441±1Ma

表2  環斑花崗巖U-Pb年齡同位素參數特征表

樣品號

XIIJD018

樣品名稱

灰色似斑-環斑花崗閃長巖

樣品情況

含量(×10-6)

同位素比值

年齡(Ma)

點號

Pb

U

206Pb/238U

207Pb/235U

207Pb/206Pb

208Pb/232Th

232Th/238U

206Pb/238U

207Pb/235U

207Pb/206Pb

1

288

3505

0.0701

0.7947

0.0822

0.0263

0.7158

437

594

1250

2

53

745

0.0702

0.5376

0.0556

0.0195

0.4399

437

437

435

3

86

1234

0.0702

0.5377

0.0556

0.0184

0.3658

437

437

436

4

155

2187

0.0702

0.7027

0.0726

0.0294

0.2226

437

540

1004

5

26

362

0.0701

0.5380

0.0557

0.0176

0.4428

436

437

440

6

126

1828

0.0702

0.5378

0.0556

0.0173

0.3035

437

437

436

7

77

1090

0.0701

0.5380

0.0556

0.0170

0.4511

437

437

438

8

151

2159

0.0702

0.5382

0.0556

0.0167

0.4035

437

437

437

9

44

645

0.0701

0.5375

0.0556

0.0179

0.2927

437

437

436

10

96

1385

0.0701

0.5373

0.0556

0.0184

0.3245

437

437

435

11

24

328

0.0701

0.5377

0.0557

0.0197

0.4734

437

437

439

12

64

931

0.0702

0.5377

0.0556

0.0215

0.2375

437

437

435

13

66

928

0.0701

0.5378

0.0556

0.0203

0.3860

437

437

438

14

43

605

0.0702

0.5375

0.0556

0.0213

0.3527

437

437

434

15

92

1260

0.0702

0.5376

0.0556

0.0204

0.4890

437

437

436

16

59

845

0.0701

0.5373

0.0556

0.0203

0.2989

437

437

435

17

84

1196

0.0701

0.5374

0.0556

0.0211

0.3247

437

437

435

18

136

1974

0.0701

0.5384

0.0557

0.0192

0.2939

437

437

440

19

114

1687

0.0701

0.8079

0.0835

0.0350

0.0628

437

601

1282

20

105

1521

0.0701

0.5384

0.0557

0.0230

0.2606

437

437

442

21

77

1108

0.0701

0.5363

0.0555

0.0184

0.3501

437

436

431

22

39

534

0.0702

0.5369

0.0555

0.0181

0.5487

437

436

432

23

42

606

0.0701

0.5381

0.0556

0.0175

0.3234

437

437

438

24

571

7628

0.0701

0.6401

0.0662

0.0206

0.5615

437

502

812

25

239

2888

0.0701

1.0107

0.1045

0.0297

0.6065

437

709

1706

備注:1.測試單位:天津地質礦產研究所;2.表中所列2,3,5-18,20-23號點206Pb/238U表面年齡加權平均值437±1Ma;3. 1-25號點238U-206Pb等時線年齡值437±12Ma

3.巖石化學特征

①主量元素

沙松烏拉環斑花崗巖主量元素特征見表3,ω(SiO2)變化不大,介于60.46%-71.79×10-2之間,其中環斑花崗巖的ω(SiO2)在61.84%-71.79%之間,屬中酸性巖范疇。ω(Al2O3)、ω(TiO2)含量較高,分別介于13.13-15.9×10-2和0.34-1.46×10-2之間;巖石的ω(K2O)普遍較高,介于2.46-4.83×10-2間,里特曼指數σ=0.80-3.20,屬鈣堿性巖。在SiO2-(K2O+Na2O)圖解中(圖6)樣品均投在亞堿性區域內,顯示出中高鉀的特點。在AFM圖解中(圖7)樣品投點均多落在鈣堿性系列區域內,且早期單元巖石靠近拉斑玄武巖系列區分布。ASI=0.87-1.3,在鋁飽和指數圖解中(圖8)樣品投點落在過鋁質和偏鋁質區域內。在巖石CIPW標準礦物計算中多出現標準礦物剛玉分子,巖石總體顯示過鋁質高鉀鈣堿性系列巖石特點。

 

圖4 似斑狀花崗閃長巖鋯石 U-Pb同位素年齡圖

圖5 環斑花崗閃長巖鋯石 U-Pb同位素年齡圖

     

 

表3  侵入巖主量元素特征表

代號

樣號

氧化物含量(%)

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

P2O5

CO2

H2O+

H2O-

σ

ASI

γδS1

XⅡGS019-2

60.46

1.46

14.03

1.47

7.05

0.12

2.20

3.95

2.36

2.46

0.35

0.95

2.83

99.69

1.26

1.02

PM016-11-1

63.49

0.95

14.08

1.46

5.18

0.1

2.01

3.44

2.97

3.69

0.26

0.15

1.95

99.73

2.11

0.93

VIGS895-1

63.24

1.04

15.34

1.24

3.94

0.072

0.7

4.32

3.54

3.69

0.3

 

1.31

98.73

2.51

0.87

ⅥGs23

68.16

0.6

13.95

0.78

3.53

0.046

0.74

2.27

3.76

3.84

0.14

 

1.12

98.94

2.26

0.96

πγδS1

XⅡGS015

68.60

0.53

14.72

0.44

3.00

0.04

1.80

0.64

3.15

4.61

0.16

0.10

1.99

99.78

2.32

1.30

ⅥP9Gs1-1

62.22

0.52

15.81

5.45

2.88

0.046

0.86

1.9

3.1

4.4

0.16

 

0.44

97.79

2.84

1.19

ⅥGs430-1

66.16

0.96

13.75

0.75

5.18

0.089

1.53

3.12

3.04

4

0.18

 

0.82

99.58

2.12

0.92

γRS1

ⅥGs412

61.84

1.06

15.9

2.2

3.85

0.076

1.42

3.89

2.94

3.72

0.25

 

1.32

98.47

2.28

1.00

ⅥP4Gs0-1

69.94

0.58

15.06

0.27

3.04

0.044

1.58

1.28

3.4

4.4

0.16

 

2.3

102.05

2.26

1.19

ⅥGs894

70.66

0.74

13.13

1.15

2.69

0.058

0.65

2.13

3.24

4

0.12

 

0.7

99.27

1.88

0.97

XⅡGS018

71.79

0.34

13.46

0.69

1.90

0.04

0.56

1.67

3.29

4.83

0.09

0.12

1.04

99.82

2.28

0.98

②稀土元素

早志留世侵入巖的稀土元素含量及特征參數見表4,從表中可以看出:除個別樣品外,絕大部分樣稀土總量較高,ΣREE=208.04-303.56-6,明顯具有殼源特征。LREE/HREE=6.49-16.24,輕稀土強烈富集,δEu=0.32-0.79,(La/Yb)N=7.3-36.48,顯示明顯的負銪異常。稀土配分曲線均為向右傾斜的富集型曲線(圖9),輕重稀土分餾明顯,且輕稀土分餾明顯而重稀土分餾較弱,顯示明顯的負銪異常,分布型式具地殼重融型花崗巖類的特征,稀土曲線近于平行,反映屬同源巖漿的產物。

圖6  ω(SiO2)-ω(K2O+Na2O)圖解

圖7  AFM圖解

圖8  鋁飽和指數圖解

圖9  稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖

③微量元素

早志留世侵入巖的微量元素見表4,以原始地幔為標準的微量元素分布形式圖中(圖10)各巖石表現出相似的特征,曲線形態呈鋸齒狀,峰和谷非常明顯,顯示出均為K、Rb、Th等低場強元素(LFS)富集,Hf、Zr、Sm、Y、等高場強元素(HFS)弱富集,具Rb、Th、Ce的正異常以及Ba、Nb不同程度的負異常,與碰撞型花崗巖類分布形式相似。具大陸殼的特征,說明了沙松烏拉環斑花崗巖的巖漿由地殼物質熔融產生,且可能產生于增生大陸邊緣的新的地殼,即與造山作用有關。

 

表4  稀土及微量元素特征表

代號

樣號

稀土元素豐度(ωB/10-6)

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Σ

γδS1

XⅡXT019-2

43.2

89.0

11.8

47.1

9.97

2.55

9.77

1.54

8.32

1.62

4.55

0.677

4.24

0.657

PM016-11-1

51.1

102

12.9

50.2

10.2

1.95

9.72

1.41

7.75

1.42

4.25

0.631

4.09

0.578

VIXT895-1

47.4

83.4

9.17

38.3

7.64

1.31

6.65

0.97

5.72

1.08

3.01

0.42

2.64

0.33

ⅥXT23

40.35

88.54

11.23

39.41

8.06

1.28

6.96

1.15

6.46

1.22

3.19

0.5

2.94

0.43

πγδS1

XⅡXT015

59.2

120

13.7

51.9

10.4

1.87

9.57

1.45

8.07

1.51

4.13

0.643

3.91

0.565

ⅥP9XT1-1

72.3

120

12.9

54.5

11.1

1.55

9.78

1.59

8.82

1.61

4.49

0.6

3.81

0.51

ⅥXT430-1

64.6

115

12.8

57.7

10.7

1.8

10.3

1.36

8.66

1.58

3.97

0.6

3.64

0.44

γRS1

ⅥXT412

94.6

150

14.7

66.1

10.2

1.96

8.49

0.88

5.6

0.98

2.4

0.34

1.86

0.24

ⅥP4XT0-1

66.4

110

11.6

52.9

9.36

1.29

8.45

1.14

6.29

1.16

2.81

0.42

2.39

0.23

ⅥXT894

49.1

84.4

9.96

39.2

8.38

1

7.42

1.19

7.44

1.48

4.02

0.51

3.73

0.47

XⅡXT018

57.4

110

12.9

45.9

9.44

0.964

8.96

1.30

7.77

1.62

4.26

0.686

4.61

0.672

樣號

主要參數

ΣREE

LREE

HREE

LREE/HREE

δEu

(La/Yb)n

La/Sm

XⅡXT019-2

234.96

203.60

31.36

6.49

0.79

7.30

4.33

PM016-11-1

258.20

228.35

29.85

7.65

0.60

8.96

5.01

VIXT895-1

208.04

187.22

20.82

8.99

0.56

12.88

6.20

ⅥXT23

211.72

188.87

22.85

8.27

0.52

9.84

5.01

XⅡXT015

286.52

256.66

29.86

8.60

0.57

10.86

5.69

ⅥP9XT1-1

303.56

272.35

31.21

8.73

0.45

13.61

6.51

ⅥXT430-1

293.15

262.60

30.55

8.60

0.52

12.73

6.04

ⅥXT412

358.35

337.56

20.79

16.24

0.64

36.48

9.27

ⅥP4XT0-1

274.44

251.55

22.89

10.99

0.44

19.93

7.09

ⅥXT894

218.30

192.04

26.26

7.31

0.39

9.44

5.86

XⅡXT018

266.04

236.17

29.87

7.91

0.32

8.94

6.08

樣號

微量元素豐度及主要參數(ωB/10-6)

Sr

Rb

Ba

Th

Ta

Nb

Zr

Hf

Cr

Ni

Co

Y

Cs

Sc

Pb

Cu

Zn

Rb/Sr

XⅡXT019-2

229

52.9

312

6.25

0.53

9

139

3.4

12.2

5.81

30.9

38.6

0.23

PM016-11-1

233

42.8

240

3.39

0.5

6.02

64.3

1.92

70.5

16.8

32.8

15.4

0.18

VIXT895-1

222

41.6

308

4.78

0.61

6.88

89.3

2.82

24

6.18

31.2

21.2

0.19

ⅥXT23

406

159

1036

21.7

1.74

24.9

418

10.8

15.1

1.38

25.6

43

0.39

XⅡXT015

253

70.1

503

13.1

0.83

11.4

216

5.7

110

11.76

30.1

34.8

0.28

ⅥP9XT1-1

400

135

1107

20.2

1.18

16.6

522

13.1

32

7.5

15.7

42.1

0.34

ⅥXT430-1

262

209

707

19.3

2.1

14

219

6

17.3

4.4

6.3

24.3

0.80

ⅥXT412

125

109

505

23.3

1.9

13.2

270

7.3

10.1

6.7

5.9

21

0.87

ⅥP4XT0-1

250

187

720

24.7

1

14

330

11

5

6.2

7.7

23

0.75

ⅥXT894

170

164

1160

22

2.7

16

540

12

17

7.4

8.9

30

0.96

XⅡXT018

330

145

1420

22

0.93

20

490

15

19.6

9.3

9.8

19

0.44

                                                                   

4.巖石成因及構造環境分析

由前述可知,沙松烏拉環斑花崗巖巖石總體顯示過鋁質高鉀鈣堿性系列巖石特點,另外

圖10 微量元素原始地幔標準化蛛網圖

圖11  侵入巖R1-R2圖解

圖12  (Al2O3-Na2O-K2O)-FeOt-MgO三元圖解

圖13 (Al2O3-Na2O-K2O)-(FeOt+MgO)-CaO三元圖解

微量元素顯示出K、Rb、Th等低場強元素(LFS)富集,Hf、Zr、Sm、Y等高場強元素(HFS)弱富集,具Rb、Th、Ce的正異常以及Ba、Nb不同程度的負異常,與碰撞型花崗巖類分布形式相似,具大陸殼的特征。稀土元素顯示出明顯的負銪異常,具輕稀土富集型特征。總體上沙松烏拉環斑花崗巖是在碰撞造山作用中產生的花崗巖。在侵入巖R1-R2判別圖解中(圖11),投點多落在2區和6區,代表俯沖型花崗巖和同碰撞花崗巖。利用構造環境判別圖解進行投影,在(Al2O3-Na2O-K2O)-TFeO-MgO三元圖解中(圖12),巖石樣品投點落在IAG+CAG+CCG和POG區;在(Al2O3-Na2O-K2O)-(TFeO+MgO)-CaO三元圖解中(圖13),樣品投點多落在POG區且靠近POG區分布。

綜合判斷認為早志留世侵入巖為碰撞造山階段的產物。區域地質特征顯示,早志留世加里東運動進入陸內俯沖碰撞階段,形成秦祁昆加里東造山帶,隨著陸殼的不斷短縮增厚,大量的變形熱、變質熱、摩擦熱以及壓力的增高,造成中下地殼部分熔融,形成巖漿上升侵位。但是增厚的陸殼阻礙了大規模巖漿的上升,只有部分巖漿侵入地殼淺部,沙松烏拉環斑花崗巖正是在這一構造背景下形成的。

5.結語

世界上典型的環斑花崗巖體如芬蘭的維堡巖體等都是產出與非造山拉張環境下的A型花崗巖,但造山帶中產出環斑花崗巖已是公認的事實。東昆侖造山帶是中國內陸著名的復合型造山帶,構造位置十分特殊,環斑花崗巖是一種特殊的巖石類型,對東昆侖沙松烏拉環斑花崗巖的研究,為東昆侖造山帶的形成、發展、演化和動力學的研究具獨特的地質意義。對環斑花崗巖進行U-Pb同位素測年,分別獲得440.6±1.1Ma和437±1.2Ma的鋯石U-Pb年齡,均顯示其時代為早志留世。這些年齡數據與位于同一構造帶的東昆侖地區發育的強烈的加里東期構造熱巖漿事件吻合。通過對其地質特征、地球化學特征等資料的研究,結合區域大地構造環境,認為沙松烏拉東環斑花崗巖,為碰撞造山階段的產物,是增厚了的造山地殼的部分熔融形成的。標志著印支期南昆侖結合帶俯沖、碰撞過程中巖漿活動的結果。

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