柴北缘构造带位于青藏高原东北部、南祁连地体和柴达木地块结合部位，南北以柴北缘深断裂和拉脊山-中祁连南缘断裂为界，东西端分别以哇洪山-温泉断裂、阿尔金断裂为界(周宾等，2014；朱小辉等，2014)。该地区自1998年发现榴辉岩以来，随着研究的深入，发现了多种类型的超高压变质岩石，并且通过详细的年代学研究证实该地区是一条在古生代经历了陆壳俯冲碰撞形成的超高压变质带(杨经绥等，2000；张建新等，2002)。在该超高压变质带上分布着大量的早古生代、晚古生代和中生代花岗岩。为了揭示该区复杂的构造演化历史，近年来许多学者对其进行了深入的年代学、成因类型及形成机制等方面的研究，厘定出由榴辉岩(Song et al., 2004；许志琴等，2003；张建新等, 2002, 2009)、岛弧型火山岩(高晓峰等，2011；王惠初等，2003；朱小辉等，2014)、俯冲花岗岩(吴才来等, 2001, 2007)和环斑花岗岩(卢欣祥等，2007；肖庆辉等，2003)构成的柴北缘构造岩浆演化的完整旋回。本文研究的赛什腾山岩体是柴北缘西段具有代表性的岩体之一。前人对该岩体的年代学有过较为详细的研究(吴才来等，2008)，但岩石学及地球化学方面的研究相对较少，目前还没有系统的地球化学数据公开发表，并且对岩石类型、成因等方面也没有进行过细致的探讨。本文对赛什腾山岩体进行地球化学分析，结合野外地质特征及前人资料，探讨该岩体的岩石分类、物质来源及形成的构造环境，为柴北缘岩浆活动演化过程的深入研究提供新的依据。

1 地质背景

前人研究中将柴北缘地区分为南北2个构造单元。北构造单元指乌兰德令哈-欧龙布鲁克-全吉山-达肯大坂山一带，主要由德令哈杂岩、达肯大坂岩群、全吉群和具有稳定大陆边缘沉积特征的寒武系-奥陶系组成；南构造单元沿都兰北部的沙柳河-野马滩-锡铁山-绿梁山-鱼卡-赛什腾山一线分布，是一条早古生代俯冲-碰撞杂岩带，该单元主要由含榴辉岩的花岗质片麻岩和早古生代滩间山群岛弧火山岩组成(陆松年等，2002；王惠初等，2006)。

研究区位于柴北缘超高压带西段，属南构造单元北侧，区内侵入岩分布甚广，出露面积约90 km²，总面积约占基岩面积的55%，岩石种类较为齐全，基性辉长岩类、中酸性花岗闪长岩类和酸性二长花岗岩类均有分布，尤以花岗闪长岩为广(图 1)。变质岩分布面积占基岩的20%，主要出露于秦川沟一带，下元古界达肯大坂岩群片岩组主要有绿泥绿帘片岩、石英片岩和角闪片岩等。区域构造以断裂为主，各深成岩体受紫石山及孔雀沟两犁式断裂控制，其中孔雀沟、白石山和秦川沟深成岩体主要出露在赛什腾山主脊及西南坡，地貌上表现为高山峻岭；红柳沟深成岩体则分布于红柳沟及落鸽坡一带，表现为低山地貌，并且因受紫石山北推覆构造影响，片理化、蚀变、破碎、风化剧烈。研究区深成岩体与围岩呈侵入接触关系，主要围岩有奥陶系滩间山群、泥盆系牦牛山组以及辉长岩。与辉长岩接触关系较协调，局部为逐渐过渡，有宽十至数十米的同化混染带。与滩间山群接触界线较明显，局部可见呈脉状沿节理裂隙灌入。

2 样品特征与分析方法

本次研究选取了7件岩石样品用于全岩地球化学与微量元素分析，同时引用了4件尚未公开发表过的地球化学数据用以佐证。分析的样品均采自研究区侵入岩体，尽量选取来自基岩露头的无蚀变新鲜岩石，避开了研究区内的断裂破碎与蚀变带。

样品941-YQ4、941-YQ3取自白石山附近，样品为灰色和浅灰色。结构类型为中粒和中细粒。主要矿物为斜长石(30%~54%)、石英(21%~23%)、黑云母(10%~20%)、普通角闪石(7%~8%)、钾长石(3.5%~28%)；副矿物种类简单，为磷灰石、锆石和榍石。

样品941-YQ5、931-YQ04取自孔雀沟内，样品颜色为浅灰、浅灰-肉红色，结构类型为中粒-中粗粒等粒结构。主要矿物为斜长石(25%~27%)、石英(23%~28%)、钾长石(35%~44%)；副矿物有磷灰石、锆石、榍石、磁铁矿等，少量的黄铜矿、自然金。锆石为无色-浅玫瑰色，透明-半透明，金属光泽，晶面光洁平整，多见有红色絮状包裹体。

样品931-YQ02、931-YQ01、931-YQ03取自红柳沟附近，样品颜色为浅红色、浅灰色，结构为中粗粒和中细粒。主要矿物有斜长石(41%~53%)、石英(14%~28%)、黑云母(2%~13%)、普通角闪石(1%~15%)、钾长石(3%~25%)；副矿物以磷灰石、锆石、重晶石为主。锆石晶形简单，均为四方双晶柱状，半透明-透明，金属光泽，晶面由不平整向光洁变化。

样品被破碎后用5%的稀硝酸清洗、烘干并手工挑选剔除掉肉眼可见的被污染样品，然后制成薄片，将经显微镜观察筛选的样品在研钵中压磨粉碎至200目以下，用于岩石化学全岩分析。主、微量元素分析由国土资源部武汉综合岩矿测试中心完成。主量元素使用X射线荧光光谱法(XPF)，仪器型号Magix-pr2440；微量元素使用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)，仪器型号X-Series2。由于个别样品烧失量偏高，采用了Le Maitre(1976)的方法进行校验和调整，结果见表 1。

3 岩石地球化学特征 3.1 主量元素特征

赛什腾山花岗岩类的SiO₂含量较高，为64.23%~71.56%，均值为68.34%，属酸性岩范围并显示出硅弱过饱和的特征。在TAS岩石分类图解中(图 2)，样品除一个落入石英二长岩中，其余均落在花岗岩和花岗闪长岩中。Al₂O₃含量较高，为14.03%~18.36%，在A/NK=A/CNK图中(图 3)显示出准铝质-弱过铝质的特征。全碱含量较高，为5.86%~8.76%，K₂O含量普遍小于Na₂O，K₂O/Na₂O值平均为0.48，相对富钠，在K₂O-SiO₂图解中(图 4)全部落入钙碱性系列范围。此外，MgO、CaO、FeO变化幅度较大(MgO为0.66%~3.42%，CaO为1.00%~3.19%，FeO为2.81%~4.89%)。

3.2 微量元素特征

研究区岩体具有相似的配分模式(图 5)，表明各样品之间有亲缘关系，配分曲线整体呈现出右倾的趋势，岩体富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，图中有3个明显的低谷：Ta-Nb、P和Ti。亲石元素Sr、Ba、K相对富集，亲铁亲铜元素中富Cr，贫Ni、Pb、Ga等。亲石元素Sr高出地壳丰度值1.06~2.25倍，Ba高出1.45~3.21倍。Th、U、Hf、Zr等高场强元素相对富集，相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。

3.3 稀土元素特征

研究区花岗岩的稀土元素含量(∑REE)变化幅度较大(74.29×10^-6~169.11×10^-6，均值为124.84×10^-6)。分布型式图(图 6)表现出右倾趋势。La_N/Yb_N=4.93~25.35，均值为18.27；∑Ce/∑Y=5.50~18.77，均值为14.36，表明轻重稀土分馏明显。La_N/Yb_N=4.21~11.20，均值为7.38，表明轻稀土内部之间分异明显。重稀土曲线较为平坦，相对含量较高，表明分馏不明显。除个别样外，δEu均表现出了轻微的负异常，属轻微铕亏损型。

4 讨论 4.1 时代问题

青海省地质局1981年在1:20万马海幅区域地质调查时，采用K-Ar同位素等时线测定研究区的这套花岗岩，其形于石炭纪；1994年在1:5万三角顶幅区域地质调查中，认为研究区深成岩体与上奥陶统滩间山群(O₃t)呈侵入接触，在上泥盆统牦牛山组(D₃m)地层内可见较多呈片理化、绢云母化的花岗闪长岩和花岗岩砾石，表明其形成时代应早于晚泥盆世，通过Rb-Sr同位素等时线测定赛什腾山岩体形成于晚奥陶世；高晓峰等(2011)对滩间山群进行重新厘定，结合柴北缘滩间山群玄武岩形成时限(510~460 Ma)，认为滩间山群形成时代为寒武纪-奥陶纪；吴才来等(2008)的研究认为赛什腾山花岗岩的锆石²⁰⁶ Pb/²³⁸U年龄变化范围为(452.6±5.3)~(483.9±5.1)Ma，平均年龄为465±3.5 Ma。综上所述，根据岩体与滩间山群侵入接触关系及前人的研究(史仁灯等，2004；吴才来等，2008；高晓峰等，2011)，赛什腾山岩体应形成于早古生代奥陶纪。

4.2 岩石系列

近40年来，花岗岩研究得到了深入发展，表现在通过对花岗岩分类，进而将壳幔作用研究和花岗岩的形成机制相联系。徐克勤等(1983)根据物质来源将花岗岩分为同熔型、陆壳改造型和幔源型3类；杨超群(1995)根据成岩地质环境和岩石成因将花岗岩分为重、同熔型、分异型和花岗岩化型3类；张旗等(2006, 2010a, 2010b)根据Sr-Yb的含量将花岗岩分为高Sr低Yb、低Sr低Yb、低Sr高Yb和高Sr高Yb4种类型。但是目前还是以I、S、M、A划分方案最为普遍。

由于M型花岗岩在自然界中存在较少，且主要呈偏铝质的斜长花岗岩，因此对于花岗岩的分类研究主要集中在I、S、A3类(赵姣龙等，2012)。根据SiO₂与Zr之间的关系可以分辨出Ⅰ型和A型花岗岩(图 7)，该图解中赛什腾山花岗岩岩体全部落到了Ⅰ型花岗岩的区域。但是高度分异的Ⅰ型花岗岩与A型有很多的相似之处，在一些图解中经常会落到相同的区域。Whalen等(1987)提出了一套用于判别A型花岗岩与其他类型花岗岩的图解，图解中赛什腾山花岗岩体全部落入了未分异的区域(图 8)，表明岩石没有经受过高度分异的过程。所以得出赛什腾山花岗岩体属于Ⅰ或S型。

大量的实验岩石学研究表明，磷灰石在准铝质-弱过铝质Ⅰ型花岗岩岩浆中溶解度很低，主要呈饱和状态，是优先结晶的矿物，其P₂O₅含量随着SiO₂含量的升高而降低；而磷灰石在强过铝质S型花岗岩岩浆中主要呈不饱和状态，其P₂O₅-SiO₂的变化趋势与Ⅰ型花岗岩相反(Wolf and London, 1994)。赛什腾山花岗岩岩体属于准铝质-弱过铝质岩石，并且P₂O₅含量和SiO₂含量呈明显的负相关(图 9)。S型花岗岩富含钛铁矿物，以含白云母、堇青石、石榴子石等过铝质矿物和标准矿物刚玉为特征，而赛什腾山岩体为准铝-弱过铝质，富含黑云母、角闪石等Ⅰ型花岗岩特征矿物。根据Ⅰ型与S型花岗岩(⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)_i=0.706的划分标志(Ⅰ型小于0.706，S型大于0.706)，赛什腾山岩体(⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)_i=0.70573(吴才来，2008)，具Ⅰ型花岗岩特征。综上所述，可以看出赛什腾山早古生代花岗岩属于Ⅰ型花岗岩。

4.3 岩浆起源

花岗岩的形成涉及到花岗岩浆的起源(物源和热源)、演化结晶和构造环境3个方面。由于不同于玄武岩浆，花岗质岩浆在很大程度上表现为晶粥体，所以花岗质岩浆发生分离结晶的可能性较低。甚至有一些学者认为花岗质岩浆不发生分离结晶，岩石系列的不同是由于源区性质的变化，单纯的运用地球化学方法不能判断花岗质岩浆的分异过程(张旗等，2007)。因此，本文对研究区花岗岩的研究主要集中在岩浆起源和构造环境2个方面。

花岗岩的岩浆源区主要有3种：壳源、幔源及壳源和幔源岩浆的混合源。通常情况下，幔源岩石的部分熔融不能产生花岗质岩浆，因此幔源是指通过玄武质岩浆间接形成或被新生的地壳物质重熔产生。近年来，幔源岩浆在花岗岩成岩过程中所起的重要作用越来越多的被证实，它不仅提供物质来源，更为地壳物质熔融产生花岗质岩浆提供热源(Zhou and Li, 2000；王德滋，2000)。通常来讲，幔源岩浆在上侵过程中会不同程度的受到陆壳物质的混染，而大陆地壳具有低的TiO₂含量，高度亏损Nb、Ta(Barth et al., 2000)。

源于岩石圈地幔或受其混染后的岩浆La/Ta值会快速增加，一般在25以上，而La/Sm值变化不大(Lassiter and Depaolo, 1997)。但如果地幔混染了地壳物质，La/Sm值会迅速增高，达到5以上。研究区花岗岩的La/Ta值变化范围较大(27.67~106.24，均值为62.37)，都远大于25，La/Sm值为6.52~17.36，均值为11.43，也远大于5。同时吴才来等(2008)根据Sr、Nd同位素成分分析得出赛什腾山花岗岩(⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr)_i为0.70573、(¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd)_i为0.51206。因此，结合微量元素特征和前人研究，可以证实赛什腾山早古生代花岗岩岩体主要是由幔源形成的，并且在形成过程中混染了地壳物质。

4.4 构造背景

本文研究的早古生代花岗岩均为准铝-弱过铝质的钙碱性Ⅰ型花岗岩，该类花岗岩可以形成于不同的构造环境，在造山环境下的岛弧、大陆弧和后造山环境中均有发现。在Mainar(1989)图解(图 10)上研究区岩体并没有落在后造山环境范围。采用抗蚀变元素Y、Sr、Nb和Yb同样可以得出研究区岩体构造背景为造山环境(图 11)。因此，对于本区花岗岩构造环境的判断应主要集中在是造山环境下的岛弧或大陆弧环境。

柴达木盆地北缘构造带属加里东期碰撞造山带，前人根据时代将柴北缘古生代花岗质岩浆活动分为4期：465~473 Ma、440~446 Ma、397~408 Ma和372~383 Ma(杨经绥等，2000；卢欣祥等，2007；吴才来等，2014)。本次研究得到的花岗岩年龄结果显示其属于第一期花岗质岩浆活动的产物，该期形成的花岗岩具有岛弧或活动陆缘火成岩的特点(吴才来等，2008)。从地球化学特征来看赛什腾山岩体，为轻稀土富集，微量元素分布型式与岛弧型火山岩相似；K₂O/Na₂O值平均为0.48，岩石为钙碱性系列；Nb-Ta、Pb、Zr负异常，也具备岛弧型花岗岩的基本特征。一般认为，岛弧型火山岩是以安山岩为主的玄武岩+安山岩+英安岩+流纹岩组合，而研究区中辉长岩+花岗岩+花岗闪长岩作为对应的侵入岩组合符合这一特征(邓晋福等，2007)。

邱家骧等(1998)通过对南祁连早古生代火山岩研究认为，晋宁运动后祁连南缘成为陆缘裂开的活动小洋盆。由于同时期还存在规模较大、火山活动较强的北祁连洋盆，因此柴北缘地区在早古生代处在活动大陆边缘岛弧环境，存在着大洋板块和大陆板块的俯冲作用(吴才来等，2008；辛后田等，2002)。根据火山岩组合特征，早期由基性与酸性组成的双峰式火山岩，反映了洋盆的扩张环境；而以钙碱性火山岩为主的中晚期中性岩，则反映了板块俯冲的闭合环境。综上所述，作者认为，赛什腾山花岗岩体应该是中元古代的南祁连洋壳在早古生代向北俯冲于祁连陆壳之下，在此过程中，随着温度压力的不断升高，部分矿物开始脱水形成流体，形成的流体上升到下地壳时发生了部分熔融，最终形成了岛弧环境背景的Ⅰ型花岗岩，指示南祁连洋在赛什腾山花岗岩侵位时还没有闭合。

5 结论

(1)赛什腾山花岗岩在地球化学上属酸性岩范围并显示出硅弱过饱和的特征，在TAS岩石分类图解上主要表现为花岗闪长岩和花岗岩，A/NK-A/CNK图解表现为准铝质-弱过铝质的特征；全碱含量较高，为钙碱性系列岩石；亲石元素富集；轻重稀土分馏明显，轻稀土相对富集，没有明显的负铕异常。综合地球化学特征及野外地质特征，赛什腾山早古生代花岗岩应属于具有准铝质-弱过铝质性质、钙碱性系列的Ⅰ型花岗岩。

(2)赛什腾山早古生代花岗岩类表现出右倾的稀土配分曲线，其La/Ta远大于25，La/Sm远大于5，并且强烈亏损P，表明花岗岩岩浆的物质来源为亏损型地幔，且在形成过程中混染了地壳物质。

(3)主、微量元素特征及岩石类型显示，赛什腾山早古生代花岗岩形成的构造环境属于岛弧环境，指示该花岗岩侵位时南祁连洋盆还没有闭合。

致谢: 野外工作得到青海地矿局诸多帮助，在此谨致谢忱。