2023, Vol. 32
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2. 中国地质调查局 西宁自然资源综合调查中心, 青海 西宁 810000
2. Xining Natural Resources Comprehensive Survey Center, CGS, Xining 810000, China
巴颜喀拉地体位于青藏高原北部，夹持于阿尼玛卿缝合带和甘孜－理塘缝合带以及龙门山断裂带之间[1-4]，呈北西西向展布. 该地体大部分被巨厚的三叠系地层覆盖，隐藏了大量的地质信息，被称为“中国地质百慕大” [5]. 受古特提斯造山作用的影响，巴颜喀拉盆地内在三叠纪发育有花岗岩类岩体，主要呈分散的岩株、岩基状产出[6]，岩体分布总体上呈北西方向，是巴颜喀拉－松潘－甘孜造山带构造发展过程中的一个重要组成部分[7]（图 1）. 花岗岩类是大陆地壳主要的组成部分，不同成因类型的花岗岩组合反映不同的物源或岩浆演化过程，是人类了解地球深部信息的有效探针[1, 8]. 研究花岗岩类的岩石地球化学、侵位年龄以及岩浆源区等特征，对巴颜喀拉－松潘－甘孜造山带构造演化具有重要意义.
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图 1 研究区大地构造位置及区域地质简图 Fig.1 Tectonic location and regional geological map of the study area 1—第四系（Quaternary）；2—甘德组三段（3rd mem. of Gande fm.）；3—甘德组二段（2nd mem. of Gande fm.）；4—甘德组一段（1st mem. of Gande fm.）；5—花岗闪长岩（granodiorite）；6—断层（fault）；7—采样位置（sampling position）；8—研究区（study area） |
曲旁浪斜地区位于巴颜喀拉－松潘－甘孜造山带北部，自然气候恶劣，交通条件较差. 前人在此区工作较少，研究程度不高. 1:20万优云幅在测区中东部，利用钾－氩法测定黑云母年龄值185±9 Ma，时代为印支期早侏罗世. 由于侵入体受到后期构造、风化、蚀变等多重因素影响，而黑云母矿物更易受到风化和蚀变的的影响，故对此时代存在较大的质疑. 本文在青海曲旁浪斜地区开展的1:5万区域地质调查（I47E010012、I47E010013、I47E011012、I47E011013）工作的基础上，结合样品的室内鉴定、测试分析研究等工作，对曲旁浪斜地区花岗闪长岩进行岩相学、岩石地球化学及年代学研究，探讨其成因及构造环境，为进一步研究古特提斯洋的闭合以及陆块碰撞拼合等构造演化过程提供新的证据.
1 岩石学特征曲旁浪斜花岗闪长岩面积相对较小，约0.2 km2，平面形态呈规则的圆锥型（图 2A）. 侵入体分布于深切冲沟两侧，其中冲沟南侧部分风化剥蚀较为严重，大部分被风成沙覆盖，调查中仅见有少量碎块状浅灰白色中细粒花岗闪长岩碎块. 冲沟被水流冲蚀深切，沟内风成沙覆盖严重，未见侵入岩体，见有少量灰白色花岗闪长岩碎块. 冲沟北侧侵入岩体呈高耸倒圆锥状，可见的岩体高约30 m，且岩体中可见有围岩（砂岩）捕虏体（图 2B）.
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图 2 曲旁浪斜花岗闪长岩岩石学特征 Fig.2 Petrological characteristics of granodiorite in Qupanglangxie area |
花岗闪长岩呈浅灰白色，肉眼可识别矿物有石英、长石、黑云母，岩石具中细粒花岗结构，块状构造. 主要矿物有石英、斜长石、碱性长石（图 3）. 石英含量20%，他形粒状，粒度0.3~1.5 mm，为细粒，多为单晶石英，晶面较干净，正突起，正交偏光镜下可见波状消光. 斜长石25%~30%，呈细粒状，粒度约0.15~4.8 mm，半自形－自形板条状，具聚片双晶，可见一级灰白干涉色. 正长石含量10%~0%，无色，粒度0.5~2.8 mm，可见板状、柱状，负低突起，有一级灰白干涉色，常见卡氏双晶. 黑云母10%，粒度0.14~1.5 mm，片状，可见明显多色性，黄棕色—浅棕黄色，可见一组完全解理，正交偏光镜下平行消光，干涉色较高，但常被自身颜色掩盖. 绿泥石5%，粒度0.02~1.4 mm，纤维状集合体，鳞片状，可见明显多色性，具有浅绿—深绿色，可见一组完全解理. 绿帘石2%，柱状、粒状，正高突起，浅黄—黄绿色，分布不均，干涉色二级黄—二级橙—二级红—三级蓝—三级绿—三级黄，常呈彩色，斜消光. 磷灰石3%，六方柱、针状、粒状，正中突起，无色. 锆石含量极少，柱状且常见两端双锥，断面方形、八角形，无色.
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图 3 曲旁浪斜花岗闪长岩样品显微特征 Fig.3 Microscopic characteristics of granodiorite samples in Qupanglangxie area Q—石英（quartz）；Pl—斜长石（plagioclase）；Kfs—钾长石（K-eldspar）；Bt—黑云母（biotite）；Chl—绿泥石（chlorite）；Ap—磷灰石（apatite）；And—中长石（andesine）；Opx—斜方辉石（orthopyroxene） |
本研究采集花岗闪长岩岩石样品5块，送往中国地质调查局西安地质调查中心分别进行主量、微量及稀土元素测试分析.
测试结果（表 1）显示，SiO2 55.03%~65.37%，从SiO2－K2O分类图解上可以看出，岩体属于高钾钙碱性系列岩石（图 4A）；K2O 2.28%~3.59%，Na2O 3.49%~4.38%，且K2O <Na2O，A/NK=1.40~1.62，A/CNK=0.88~1.45，属过铝质—准铝质岩石（图 4B）；Al2O3 15.79%~17.43%，略偏低；TiO2 0.63%~1.20%，较低. 岩石为高Si、Al2O3、Na，低K，贫Ca、Mg、Fe. 里特曼指数δ=2.09~2.78，碱度指数AR=1.72~2.52，固结指数SI=10.62~23.68，分异指数DI=54~77.66，为高钙碱性岩系，分异程度高，酸性程度高，说明SiO2、K2O含量高，FeO、MgO、CaO含量低，岩石属酸性高硅、铝、钾，低钙、镁、钠、铁. 岩石中的CIPW标准矿物缺少标准矿物透辉石（di），而出现标准矿物刚玉（c），标准矿物组合为Q、Or、Ab、An、C、Hy，显示岩石属SiO2过饱和铝过饱和类型，具有I型花岗岩特征.
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表 1 曲旁浪斜地区花岗闪长岩氧化物含量表 Table 1 Oxide content in granodiorites from Qupanglangxie area |
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图 4 曲旁浪斜花岗闪长岩SiO2－K2O图解及A/CNK－A/NK图解 Fig.4 The SiO2-K2O and A/CNK-A/NK diagrams of granodiorites in Qupanglangxie area |
曲旁浪斜晚三叠世花岗闪长岩的稀土元素含量如表 2. 稀土总量∑REE=105.74×10－6~146.23×10－6，平均值133.29×10－6，低于地壳平均值，高于地幔平均值. 轻稀土LREE=94.10×10－6~130.06×10－6，重稀土HREE=11.75×10－6~17.09×10－6，轻重稀土比值变化范围为6.97~9.73，且稀土元素曲线为右倾型，属轻稀土富集型；La/Yb比值高（10.08~19.03），比值变化范围较小；稀土分馏程度也高（LaN/YbN值为7.23~13.65）；Gd/Yb比值较高（1.84~2.34），比值变化范围较小；Sm/Nd比值低（0.20~0.21），变化范围小，均小于0.333，为富集型（据赫尔曼）. LREE/HREE比值反映了轻、重稀土元素分馏的特征.
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表 2 曲旁浪斜地区花岗闪长岩稀土元素含量表 Table 2 REE contents in granodiorites from Qupanglangxie area |
稀土元素球粒陨石标准化曲线图（图 5A）中，其标准化曲线为左高右低向右略陡倾的曲线，负铕异常，δEu=0.83~0.86，样品均有Eu负异常，成岩主要处于强氧化环境. 造成Eu亏损可能是在分馏结晶作用中长石结晶或在部分熔融作用中长石残留在源区，形成负Eu异常的残余熔体. δCe=0.86~1.00，平均0.95，Ce无异常，说明岩体受流体影响不明显. 稀土配分曲线均为向右倾斜的轻稀土富集型，本研究的5件样品曲线基本一致，显示了岩浆演化的同源性.
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图 5 曲旁浪斜地区花岗闪长岩稀土元素配分曲线和微量元素蛛网图 Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle- normalized trace element spidergram of granodiorites in Qupanglangxie area |
曲旁浪斜花岗闪长岩的微量元素分析结果（表 3）和微量元素蛛网图（图 5B）表明，Co、Ni、Cr等亲铁元素含量高于世界同类花岗岩，预示着成矿条件较差；而强不相容元素中K、Rb、Th富集明显，Ba相对亏损，Ta、Nb、Ce轻度富集或无异常，Sm、Hf、Zr亏损，Y、Yb强烈亏损，晚期单元Nb、Y、U、Th、K等大离子亲石元素的富集，表明了岩浆演化过程中结晶分异作用的特点. 据各侵入体的微量元素均值所做的蛛网图，基本保持一致，由早期单元向晚期单元微量元素的含量增加，表明微量元素向晚期单元富集，反映出该期花岗岩具有I型花岗岩的特征.
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表 3 曲旁浪斜地区花岗闪长岩微量元素含量表 Table 3 Content of trace elements in granodiorites from Qupanglangxie area |
从成矿特点看研究区矿化（含矿性），贵金属和有色元素含量基本接近或小于地壳丰度值（泰勒值），不具有矿化（含矿）特征.
3 年代学特征本研究在花岗闪长岩中采集单颗粒锆石U－Pb测年样品共1件，样品由西安地质矿产研究所实验测试中心（LA-ICP-MS实验室）进行SHRIMP U－Pb同位素测年分析. 共选取25颗形态各异的锆石开展测年工作，其具体的测定结果和计算得到相的关参数详见表 4. 该样品中锆石以短柱状居多，少量为长柱状，淡棕色，透明，核部具有较好的振荡型环带，为无色透明中短柱状自形晶体，属岩浆成因锆石（图 6）.
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表 4 曲旁浪斜地区花岗闪长岩U-Pb同位素年龄测定结果表 Table 4 U-Pb isotopic dating results of granodiorites in Qupanglangxie area |
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图 6 曲旁浪斜地区花岗闪长岩锆石阴极发光图像 Fig.6 CL images of zircons from granodiorites in Qupanglangxie area |
所分析样品共获得了25个年龄数据，其206Pb/238U年龄变化于201.7~257.6 Ma，均投影在U－Pb谐和曲线上或附近（图 7），其206Pb/238U加权平均年龄为213.8±2.0 Ma，时代为中生代晚三叠世，代表了花岗岩的结晶年龄.
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图 7 曲旁浪斜地区花岗闪长岩U-Pb年龄谐和图与加权平均年龄; Fig.7 The U-Pb concordia diagram and weighted mean age of granodiorites in Qupanglangxie area |
曲旁浪斜花岗闪长岩侵位于中三叠世甘德组二段，在岩体边部内接触带有大量的棱角状、次棱角状围岩捕虏体，外接触带可见岩枝穿插以及热接触变质现象，该事实为其侵位时代提供了年龄下限约束. 本研究锆石U－Pb加权平均年龄为213.8±2.0 Ma，时代为中生代晚三叠世，与达日－久治地区过铝花岗岩（213~218 Ma）侵位于三叠纪地层的岩体年龄基本一致[7].
4.2 花岗岩成因曲旁浪斜花岗闪长岩均含有角闪石、黑云母等铁镁矿物，副矿物含磷灰石，未见白云母、堇青石等过铝质矿物，CIPW标准矿物见刚玉分子. 从地球化学方面看，岩石具高硅、铝、钾，低钙、镁、钠、铁的特征，属于高钙碱性准铝质花岗岩类；铝饱和值A/CNK小于1.1，与I型花岗岩典型特征相近，明显区别于S型花岗岩典型特征[9-10]. 本研究的曲旁浪斜花岗闪长岩样品中P2O5与SiO2具有明显的负相关，具有I型花岗岩典型特征，明显区别于S型花岗岩特征[11-13]. 以上矿物学和元素地球化学特征均表明曲旁浪斜花岗闪长岩属于I型花岗岩类. 根据岩石成因系列的SiO2－Nb及SiO2－Zr图解（图 8），曲旁浪斜花岗闪长岩均投在I型花岗岩区. 综上，岩矿特征及岩石地球化学特征表明曲旁浪斜花岗闪长岩属于I型花岗岩.
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图 8 曲旁浪斜地区花岗闪长岩Nb－SiO2与Zr－SiO2图解 Fig.8 The Nb-SiO2 and Zr-SiO2 diagrams of granodiorites in Qupanglangxie area |
根据主量、微量元素特点，曲旁浪斜花岗闪长岩不可能直接由地幔部分重熔而成，可能是下地壳岩石部分熔融形成的. 曲旁浪斜花岗闪长岩Th/Yb 3.8~6.4，远大于2，表明源区有沉积物的贡献[9-10, 14]. 幔源岩浆的Nb/Ta为17.5±2，而壳源岩浆的Nb/Ta为11~12，花岗闪长岩Nb/Ta=10~21.6，变化范围大，表明岩体源区物质组成不均一，或是镁铁质岩浆和长英质岩浆混染作用所致[15-16]. 野外观测中，曲旁浪斜花岗闪长岩可见大量暗色包体，也可以证明岩浆演化过程中存在幔源岩浆与壳源岩浆之间的混合作用. 前人研究表明，松潘－甘孜造山带为一滑脱型造山带，其下部存在多层次深层高温韧性滑脱构造. 巴颜喀拉山东段出露的晚三叠世花岗岩体，部分是同碰撞造山期深部滑脱构造导致地壳局部熔融的结果[7]. 曲旁浪斜花岗闪长岩在构造环境判别图（图 9）中，属同碰撞花岗岩，为挤压环境下的产物，锆石年龄显示形成于晚三叠世（213.8±2.0 Ma）. 综上，曲旁浪斜花岗闪长岩应该是同碰撞造山期深部滑脱构造导致地壳局部熔融的结果.
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图 9 构造环境判别图Y－Nb和R1－R2图解 Fig.9 The Y-Nb and R1-R2 tectonic discrimination diagrams VAG—火山弧花岗岩类（volcanic arc granite）；syn-COLG—同碰撞花岗岩类（syn-collision granite）；WPG—板内花岗岩类（within-plate granite）；ORG—大洋中脊斜长花岗岩类（mid-ocean ridge plagiogranite）；①地幔分异（mantle differentiation）；②板块碰撞前（pre-plate collision）；③碰撞后的抬升（post- collisional uplift）；④造山晚期（late orogenic）；⑤非造山（anorogenic）；⑥同碰撞（syn-collision）；⑦造山期后（post-orogenic） |
Pitcher认为I型花岗岩可以形成于弧环境，也可以形成于后碰撞（Postcollision）阶段. 曲旁浪斜花岗闪长岩Na2O/CaO 0.95~1.70，具有岛弧花岗岩（IAG）特征；Na2O/K2O 1.22~1.43，具有大陆弧（CAG）和大陆碰撞（CCG）花岗岩特征；MgO/TFeO 0.25~0.42，具有大陆弧和大陆碰撞花岗岩特征；MgO/MnO 19.17~22.73，具有岛弧、大陆弧和大陆碰撞特征；Al2O3/（Na2O+K2O）1.55~1.59，具有岛弧、大陆弧和大陆碰撞花岗岩特征；主量元素特征主体具有造山带岛弧、大陆弧和大陆碰撞花岗岩特征. 在Y－Nb构造环境判别图（图 9A）中，样品落入火山弧和同碰撞花岗岩区域中；在R1－R2图解（图 9B）中，样品落入同碰撞花岗岩中，进一步说明曲旁浪斜花岗闪长岩形成于造山带后碰撞伸展环境.
前人认为东昆仑造山带从晚古生代到早中生代是一个连续的构造演化过程[17-20]. 莫宣学等[17]认为晚二叠世—早三叠世（260~240 Ma）东昆仑造山带主要是俯冲造山期，晚三叠世（237~210 Ma）进入碰撞－后碰撞造山阶段；王秉璋等[18]也认为中三叠世东昆仑仍处于洋陆俯冲环境；马昌前等[19]则认为东昆仑造山带洋壳俯冲作用一直持续到中三叠世；黄啸坤等[20]认为自229 Ma始东昆仑地区为后碰撞伸展环境；沙淑清等[7]认为晚三叠世古特提斯洋关闭，巴颜喀拉山造山带转入陆内碰撞造山阶段，过铝花岗岩是陆内碰撞造山晚期的产物. 本文研究的曲旁浪斜花岗闪长岩形成于晚三叠世（213.8±2.0 Ma），表现出碰撞造山特征.
对于曲旁浪斜花岗闪长岩的构造属性，笔者研究认为：1）巴颜喀拉岩区花岗岩类岩浆侵位年龄为220~212 Ma之间[6, 21-30]，曲旁浪斜花岗闪长岩的锆石U－Pb年龄为213.8±2.0 Ma，在此范围之内；2）从构造位置来看，曲旁浪斜花岗闪长岩属于巴颜喀拉－松潘－甘孜地体和东昆仑地块交界区域；3）从构造环境来看，曲旁浪斜花岗闪长岩是同碰撞造山期深部滑脱构造导致地壳局部熔融的结果.
5 结论通过对巴颜喀拉北部曲旁浪斜花岗闪长岩开展系统的锆石U－Pb年代学、岩石学和地球化学综合研究，得出如下结论.
1）曲旁浪斜花岗闪长岩具高硅、铝、钾，低钙、镁、钠、铁特征，属SiO2过饱和铝过饱和类型，属活动大陆边缘弧环境下形成的I型花岗岩.
2）曲旁浪斜花岗闪长岩侵位于三叠系地层中，其206Pb/238U加权平均年龄为213.8±2.0 Ma，时代为中生代晚三叠世.
3）曲旁浪斜花岗闪长岩是陆内碰撞造山期深部滑脱构造导致地壳局部熔融的结果.
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