岩石学报  2012, Vol. 28 Issue (2): 665-678   PDF    
青海祁漫塔格中晚三叠世花岗岩:年代学、地球化学及成矿意义
丰成友1, 王松2, 李国臣1, 马圣钞1, 李东生3     
1. 中国地质科学院矿产资源研究所,国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;
2. 中煤地质工程总公司,北京 100073;
3. 青海省第三地质矿产勘查院, 西宁 810029
摘要: 地处柴达木盆地西南缘的青海祁漫塔格地区不仅是一个特征显著的构造-岩浆岩带,而且也是重要的多金属成矿带。本文对该区中晚三叠世花岗岩开展了详细的年代学、岩石地球化学及Sr-Nd-Pb同位素组成研究,并探讨了成矿意义。结果表明,本区中晚三叠世花岗岩均系准铝质到弱过铝质高钾钙碱性花岗岩类,晚三叠世花岗岩具有更高的K2O/Na2O比值,富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),明显亏损高场强元素(HFSE),中等初始锶比值和偏负的εNd(t)值表明它们主要源于古老地壳物质的深熔或重熔,并可能有幔源物质的加入;发育闪长质暗色微粒包体的中三叠世花岗岩锆石U-Pb年龄为230~237Ma,大多具斑状或似斑状结构的晚三叠世高分异富钾花岗岩形成于204~228Ma,表明大约240Ma祁漫塔格主造山已由挤压转入伸展并伴有幔源岩浆活动,晚三叠世后演化到后碰撞阶段;中晚三叠世花岗岩与本区密集产出的矽卡岩型和斑岩型多金属矿床的时空与成因关系密切,具有重要找矿指示意义。
关键词: 花岗岩     地球化学     地质年代学     中-晚三叠世     后碰撞     祁漫塔格     东昆仑    
Middle to Late Triassic granitoids in the Qimantage area, Qinghai Province, China: Chronology, geochemistry and metallogenic significances
FENG ChengYou1, WANG Song2, LI GuoChen1, MA ShengChao1, LI DongSheng3     
1. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037, China;
2. China Coal Geology Engineering Corporation, Beijing 100073, China;
3. The Third Institution of Qinghai Geological Mineral Prospecting, Xining 810029, China
Abstract: The Qimantage area, located on the southwestern margin of Qaidam Basin, is not only a characteristic intrusive magmatic tectonic belt, but also a very important poly-metallic metallogenic belt. In this paper, detailed geochronological, element geochemical, Sr-Nd-Pb isotopic studies were carried out for the Middle to Late Triassic granitoids, and relationship between granitoids and poly-metallic mineralization was discussed. The Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area are characterized by the metaluminous to peraluminous and high-K calc-alkaline rocks. Of them, the Late Triassic granitoids is much enriched in K2O/Na2O ratio, LILE and LREE, and poor in HFSE. The rocks exhibit moderate initial 87Sr/86Sr values and comparatively negative εNd(t) values, which indicate that they were derived from ancient crust sources and mixed probably by mantle material. The precise U-Pb zircon dating results define emplacement of the mianthite-riched granodiorite occurred during 230~237Ma, Late Triassic porphyritic granitiods intruded at 228~204Ma. It is inferred that the tectonic transformation from crustal compression to extension was produced at about 240Ma, and was accompanied by mantle source magmatism. The occurrence of Late Triassic high differentiated and high-K calc-alkaline granitoids indicates that this area had evolved into post-collisional environment. The large numbers of porphyry and skarn-type poly-metallic deposits are temporally and spatially related to Middle to Late Triassic granitic intrusions.
Key words: Granitoids     Geochemistry     Geochronology     Middle to Late Triassic     Post-collisional environment     Qimantage     Eastern Kunlun    

地处东昆仑复合造山带西段的青海祁漫塔格地区是一个特征显著的构造-岩浆岩带,这里除产有加里东期(谌宏伟等,2006)和华力西期(李光明等,2001)花岗岩类侵入体外,近年来,随着大比例尺区域地质填图和各类矿产勘查工作的开展,厘定出一大批印支期花岗岩类侵入体,并发现了一系列与之有关的矽卡岩型和斑岩型铁铜钼铅锌多金属矿床(丰成友等,2010),从而使本区也成为我国重要的多金属成矿带和金属矿产基地。然而,由于工作程度总体偏低,目前对该区中晚三叠世花岗岩体的总体时空分布、岩石属性特征等仍不十分清楚,特别是对它们形成的构造环境和成因机制等知之甚少。为此,在综合分析前人研究成果基础上,本文根据最新研究资料,对青海祁漫塔格地区中晚三叠世花岗岩的时空分布、成因演化、形成构造环境以及与成矿的关系进行探讨,并为东昆仑造山带中晚三叠世的构造背景、造山演化过程以及多金属找矿工作提供信息和借鉴。

1 区域地质和中晚三叠世花岗岩体特征

青海祁漫塔格地区位于青海省西部、柴达木盆地西南缘(图 1),构造位置处于古亚洲与特提斯构造域结合部位的东昆仑多岛弧盆造山系的西段。区内出露地层主要有古-中元古界金水口群白沙河组、长城系小庙群和蓟县系狼牙山组,岩性为片麻岩、云母石英片岩、石英岩、角闪岩、大理岩、白云质灰岩等;奥陶-奥陶系(?)滩间山群含碳酸盐岩火山-沉积岩系;泥盆系牦牛山组海陆交互相碎屑岩、碳酸盐岩及中酸性火山岩;石炭系大干沟组生物碎屑灰岩、复成分砾岩夹硅质岩,缔敖苏组近源滨浅海相碎屑岩-碳酸盐岩;上三叠统鄂拉山组陆相火山碎屑岩夹火山熔岩及不稳定碎屑岩。其中,金水口群白沙河组、蓟县系狼牙山群、寒武-奥陶系(?)滩间山群、石炭系缔敖苏组、大干沟组为本区多金属矿床的重要赋矿围岩。

图 1 青海祁漫塔格地区地质矿产略图 1-第四系;2-三叠纪;3-石炭纪;4-泥盆纪;5-奥陶-志留纪;6-元古界;7-印支期花岗岩;8-海西期花岗岩;9-加里东期花岗岩;10-断裂;11-铁铜多金属矿床. 矿床:(1) 卡而却卡;(2) 鸭子沟;(3) 乌兰乌珠尔;(4) 景忍;(5) 虎头崖;(6) 肯德可克;(7) 群力;(8) 野马泉;(9) 四角羊;(10) 金鑫;(11) 尕林格;(12) 它温查汉 Fig. 1 Sketch map of geology and Fe/Cu-polymetallic deposit distribution in the Qimantage area,Qinghai Province 1 -Quaternary; 2-Triassic; 3-Cretaceous; 4-Devonian; 5-Ordovician to Silurian; 6-Proterozoic; 7-Indosinian granite; 8-Hercynian granite; 9-Caledonian granite; 10-fault; 11-Fe/Cu-polymetallic deposits. Deposit:(1) Kaerqueka;(2) Yazigou;(3) Wulanwuzhuer;(4) Jingren;(5) Hutouya;(6) Kengdekeke;(7) Qunli;(8) Yemaquan;(9) Sijiaoyang;(10) Jinxing;(11) Galinge;(12) Tawenchahan

区内构造活动强烈,褶皱以轴向NWW向的复式背向斜构造为主,NWW向、NW向和近EW向断裂组成了主体构造骨架,不同级别和序次的断裂构造的交汇聚合部位,往往是成岩成矿的有利部位。岩体侵入接触面及外接触带围岩的岩性界面、破碎带为构造薄弱带,当岩体冷却时,常构成低压带,为矿液的运移、贯入、交代和沉淀提供了良好的场所。NE向和近SN向断裂大多为成矿后构造。

岩浆侵入活动广泛而强烈,时代包括加里东期、华力西期、印支期和燕山期,以华力西期和印支期为主。岩体多呈岩株状、岩基状出现,在空间上呈不规则状、透镜状、长条状沿NW-SE向区域性断裂分布,构成醒目的NW向侵入岩浆构造带。

现有资料表明,印支期中酸性侵入体发育,尤其是呈小岩株、岩脉、岩枝及不规则状产出的中晚三叠世花岗质侵入体广泛分布,且与区内铁、铜、钼、铅、锌等多金属成矿关系密切,为本文重点研究对象。中三叠世侵入体主要呈较大岩株状、岩基状分布在祁漫塔格南部地区,如莫斯图、拉陵高里、半个呆等,岩体大多长轴呈NW向,岩性有灰~灰白色中细粒花岗闪长岩、灰色细粒二长花岗岩、浅灰色中细粒英云闪长岩、灰色中细粒闪长岩、石英闪长岩等,其中以花岗闪长岩和英云闪长岩为主,发育暗色微粒包体是该期岩体最为显著的特征。王松等(2009) 在那陵郭勒河上游南部的卡而却卡地区获得富含暗色微粒包体的花岗闪长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为237±2Ma。晚三叠世侵入体在祁漫塔格地区分布较广泛,包括西北部的独雪山、景忍、牛苦头沟、苏海图,东南部的求勉雷克、夏拉尕诺、二道沟等,总体呈NW向分布,岩体形态为岩株、岩枝、岩脉和不规则状,岩性主要为浅肉红色中细粒二长花岗岩、肉红色斑状二长花岗岩、浅肉红色中细粒(斑状)正长花岗岩,其中可见少量细粒暗色闪长质小包体分布。此外,还有少量中细粒花岗闪长岩。刘云华等(2006) 报道了野马泉地区的景忍钾长花岗岩的锆石 SHRIMP U-Pb 年龄为204.1±2.6Ma。中晚三叠世侵入体大多具斑状或似斑状结构,属于浅成的中酸性侵入岩类。

2 样品采集和分析方法 2.1 样品采集

用于SHRIMP锆石U-Pb测年,主元素、微量元素和稀土元素以及Sr-Nd-Pb同位素分析的花岗岩类样品主要采于青海祁漫塔格地区的卡而却卡、景忍-迎庆沟和长山一带,样品均采自地表花岗岩露头,岩石新鲜。其中,用于锆石U-Pb测年的似斑状黑云母二长花岗岩(KD008)采自卡而却卡矿区西北部斑岩型铜矿化地段,地理坐标:东经91°01.1′,北纬36°45.8′(GPS定位),岩石呈灰白色,中细粒花岗结构,似斑状结构,块状构造,主要矿物成分石英(15%~20%)、钾长石(30%~35%)、斜长石(25%~30%)、黑云母(10%~15%);钾长花岗岩(CZK3101-1)采自长山地区ZK3101钻孔146m处,岩石呈浅肉红色,含钾长石35%~40%、斜长石20%~25%、石英30%、黑云母5%,副矿物(<3%)有锆石、磷灰石、磁铁矿、榍石等。

2.2 锆石SHRIMP U-Pb分析方法

花岗岩锆石SHRIMP U-Pb测年在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成,将挑选好的待测锆石颗粒与标准锆石(TEM,其年龄为417Ma)一起粘贴,制成环氧树胶样品靶,打磨抛光并使其露出中心部位,束斑平均大小为30μm,为了尽量降低锆石表面和镀金过程中普通Pb的污染,测定过程中先用束斑扫描5min,分析采用跳峰扫描,记录Zr2O+204Pb+、Bkgrnd(背景值)、206Pb+207Pb+208Pb+238U+232Th16O+238U16O+ 9个离子束峰,每5次扫描记录一次平均值,具体测试条件及流程见见宋彪等(2002) 。数据处理、年龄计算采用Ludwig SQUID 1.0及ISOPLOT程序,测试数据采用204Pb进行校正。单个测试点的误差均为1σ206Pb/238U年龄的加权平均值误差为95%置信度误差。对年轻的岩浆锆石,采用206Pb/238U年龄。

2.3 主、微量元素分析方法

主元素分析在中国科学院地质与地球物理研究所用XRF-1500荧光光谱仪完成,分析误差优于5%,其中Fe2O3的计算公式为Fe2O3=Fe2O3T-FeO×1.11134。微量元素分析在中国科学院地质与地球物理研究所ICP-MS实验室进行,利用酸溶法将样品溶液制备好后,在ICP-MS Element等离子体质谱仪上测定微量元素的含量,所用标样为GSR-1、GSR-2和GSR-3,分析误差小于5%~10%。

2.4 Sr-Nd-Pb同位素分析方法

花岗岩样品的Rb、Sr、Sm、Nd、Pb同位素数据测试在中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素地球化学实验室的德国Finnigan公司MAT-262热电离质谱计(TIMS)上完成,化学流程和同位素比值测试参见Chen et al.(2000)

3 分析结果 3.1 中晚三叠世花岗岩形成时代

限于工作程度,前人的祁漫塔格地区中晚三叠世花岗岩的形成时代多为早期开展1∶20万、1∶25万区域地质填图时获得,而且由于当时定年研究采用全岩Rb-Sr法、矿物K-Ar法、锆石U-Pb法等多种方法对不同对象进行定年研究,所获得的岩体形成时代有较大出入和变化。近年来,随着新的高精度定年技术发展与应用,有关祁漫塔格中晚三叠世花岗岩已获得了一大批锆石U-Pb定年数据,一些岩体的形成时代得到精确厘定或新的修正,很好地约束了它们的形成时代。根据最新获得的高精度锆石U-Pb定年结果(表 1),祁漫塔格地区中三叠世花岗岩活动时期主要发生在230~237Ma之间,晚三叠世花岗岩的形成时代介于204~228Ma,集中在220~228Ma。

表 1 青海祁漫塔格中晚三叠世花岗岩形成年龄一览表 Table 1 Formation ages of the Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area,Qinghai Province

在此,笔者报道2个最新获得的晚三叠世花岗岩锆石SHRIMP U-Pb测年结果(表 2)。似斑状黑云母二长花岗岩(KD008)样品中锆石主要为短柱状至长柱状,长100~300μm,发育岩浆震荡环带(图 2a),对其中13粒锆石的14次分析,其206Pb/238U年龄为222.6±2.2Ma~231.2±1.8Ma,均位于谐和线上(图 3a表 2),206Pb/238U加权平均年龄为227.3±1.8Ma(MSWD=2.1),代表岩浆结晶年龄。样品CZK3101-1钾长花岗岩中锆石主要为短柱状,长介于150~300μm,长宽比约2∶1,大多数锆石具较好的锥面和柱面,在阴极发光图像上(图 2b),具有清晰的韵律环带结构,为典型的岩浆结晶锆石,对其中11粒锆石分析获得的11个点206Pb/238U年龄较为集中,为217.3~222.7Ma(表 2),在谐和曲线上具有较好的一致性,11个点加权平均年龄为219.9±1.3Ma(MSWD=0.79)(图 3b),代表了该钾长花岗岩的结晶年龄。

表 2 祁漫塔格地区花岗岩锆石SHRIMP U-Pb测年结果 Table 2 Zircon SHRIMP dating of granitoids in Qimantage area,Qinghai Province

图 2 似斑状二长花岗岩(a)和钾长花岗岩(b)中锆石的阴极发光图象及测点位置 Fig. 2 Cathodoluminescence images of zircon and site of analyzed point in porphyritic granite(a)and moyite(b)

图 3 似斑状二长花岗岩(a)和钾长花岗岩(b)中锆石SHRIMP U-Pb谐和图 Fig. 3 SHRIMP U-Pb concordia diagrams of zircons in porphyritic granite(a)and moyite(b)
3.2 中晚三叠世花岗岩岩石地球化学特征 3.2.1 主量元素

表 3列出了祁漫塔格地区部分中晚三叠世花岗岩的主、微量元素分析结果。从中可见,中三叠世含暗色微粒包体花岗闪长岩的SiO2、MgO含量分别变化于61.04%~66.50%(平均63.57%)、1.30%~2.48%(平均1.93%);Na2O+K2O含量为6.05%~6.93%,平均6.46%;K2O/Na2O比值为0.48~1.00,平均0.78,属高钾钙碱性系列(图 4a)。Al2O3含量为15.60%~19.04%,平均16.73%,铝饱和指数A/CNK介于0.94~1.09之间,为准铝质到弱过铝质花岗岩类(图 4b)。晚三叠世花岗岩以高SiO2(70.71%~77.67%)、高K2O含量(3.67%~6.45%)、高K2O/Na2O比值(0.97~2.77)和低P2O5含量(0.01%~0.10%)为特征,为高钾钙碱性-钾玄岩系列(图 4a);铝饱和指数(A/CNK)介于0.93~1.12之间,与准铝质到弱过铝质花岗岩类特征类似(图 4b)。中、晚三叠世花岗岩的Al2O3、TiO2、Fe2O3、MgO、CaO、P2O5含量均具有相同的变化趋势,随着SiO2含量增高而降低(图 5)。

表 3 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩主量元素(wt%)和稀土、微量元素(×10-6)分析结果 Table 3 Major elements(wt%),trace elements(×10-6)compositions of Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area

图 4 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩的SiO2-K2O图解(a)和A/CNK-A/NK图解(b) 菱形为中三叠世花岗闪长岩;圆圈为晚三叠世花岗岩 Fig. 4 Plots of SiO2 versus K2O(a)and A/CNK versus A/NK(b)of Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area

图 5 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩主量元素Harker 图解 菱形为中三叠世花岗闪长岩;圆圈为晚三叠世花岗岩 Fig. 5 Variations of major elements with SiO2 for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area
3.2.2 稀土和微量元素

根据稀土和微量元素组成(表 3)及其配分曲线分布型式看(图 6),中三叠世花岗闪长岩为轻稀土富集型,(La/Yb)N比值为5.74~16.11,稀土配分曲线表现为右倾式(图 6a),具弱的负铕异常δEu=0.61~1.31;在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 6b)中,大离子亲石元素Rb、Th、La、Zr富集,而Ba、Nb、Sr、P、Ti明显亏损。晚三叠世花岗岩的负Eu异常变化大(δEu=0.08~0.92),不同程度的富集轻稀土元素((La/Yb)N=2.24~15.38)(图 6c),在原始地幔标准化微量元素蛛网图(图 6d)上,富集大离子亲石元素(如U、Th、K)和轻稀土元素,明显亏损高场强元素(如Nb、Sr、P、Ti),相对于Rb和Th明显亏损Ba。

图 6 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩稀土和微量元素配分曲线 (a、b)-中三叠世花岗闪长岩;(c、d)-晚三叠世花岗岩 Fig. 6 Chondrite-normalized REE and primitive mantle-normalized trace element diagrams for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area
3.2.3 Sr-Nd-Pb同位素

祁漫塔格地区中晚三叠世花岗岩的Sr-Nd-Pb同位素组成分析结果列于表 4,对于中三叠世花岗岩计算参数和校正铅同位素初始比值所用年龄为237Ma,对于晚三叠世花岗岩采用的年龄为226Ma。中三叠世花岗闪长岩的(87Sr/86Sr)εNd(t)变化范围分别为0.71066~0.71147和-6.1~-5.4,tDM=1.61~1.95Ga,校正后的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值分别为18.443~20.216、15.586~15.702和38.303~40.090。晚三叠世花岗岩的(87Sr/86Sr)εNd(t)分别介于0.71036~0.71389和-5.6~0.1,tDM=1.11~2.39Ga,校正后的3组铅同位素比值(206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb)分别变化于18.417~19.253、15.606~15.651和37.854~38.380。从图 7图 8可见,中晚三叠世花岗岩均源于地壳物质,富含放射性成因铅成分。

表 4 青海祁漫塔格中晚三叠世花岗岩Sr-Nd-Pb同位素组成 Table 4 Sr-Nd-Pb isotopic compositions for Middle to Late Trassic granitoids in Qimantage area,Qinghai Province

图 7 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩(87Sr/86Sr)-εNd(t)图解 Fig. 7 (87Sr/86Sr)-εNd(t)plot for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area

图 8 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb图解 Fig. 8 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb plots for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area
4 讨论 4.1 中晚三叠世花岗岩的成因

青海祁漫塔格地区中晚三叠世花岗岩存在多种岩性,从闪长岩、石英闪长岩到花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩均有发育,这些花岗质岩体的主要组成矿物为钾长石、斜长石、石英、黑云母和含量不等的角闪石,副矿物有锆石、 磷灰石、 磁铁矿和榍石等,其中,中三叠世花岗岩以发育闪长质暗色微粒包体为突出特征,而晚三叠世花岗岩大多具斑状或似斑状结构。中三叠世花岗闪长岩的Na2O/K2O比值(1.00~2.07)接近或大于1,富集U、Th等大离子亲石元素,不同程度亏损Nb、P、Ti高场强元素,显示了I型花岗岩的岩石地球化学特征(Chappell and White et al.,1992),同位素组成上,以中等初始锶比值((87Sr/86Sr)=0.71066~0.71147)和偏负的εNd(t)(-6.1~-5.4)为特征,岩体的模式年龄(tDM=1.61~1.95Ga)远大于其形成年龄(230~237Ma),反映它们主要源于古老地壳物质的深熔或重熔,同时可能有幔源物质的加入。晚三叠世花岗岩的岩石化学以高K2O含量(3.67%~6.45%)、高K2O/Na2O比值(0.97~2.77)和低P2O5含量(0.01%~0.10%)为特征,富集U、Th、K等大离子亲石元素、轻稀土元素,明显亏损Nb、Sr、P、Ti等高场强元素,具有较大的初始锶比值((87Sr/86Sr)=0.71036~0.71389)和εNd(t)值(-5.6~0.1)。

野外调查表明,中晚三叠世花岗岩多呈不规则状、椭圆状侵位于古元古界金水口群、中元古界狼牙山组、寒武-奥陶纪(?)滩间山群、石炭纪大干沟组、缔敖苏组等前中生代地层中,岩体没有发生变形和变质作用,它们于240Ma左右开始形成,大量形成于230~210Ma之间,此与其它造山带在主碰撞之后很短时期内有巨量后运动花岗岩的形成相一致(Nironen et al.,2000),说明它们确系造山后期由挤压转为伸展阶段的非挤压环境的产物。另外,大多数中、晚三叠世花岗岩体内不同程度的发育大小不一、形态各异的暗色闪长质微粒包体,指示该时期祁漫塔格主造山已由挤压转入伸展并伴有幔源岩浆活动发生。在该碰撞后构造演化过程中,受构造背景以及岩浆自身演化作用的影响,出现了晚期岩浆发生斜长石等矿物分离结晶作用后形成的A型富钾高分异花岗岩体(图 9),它们系该区转入到伸展构造体制背景下的后碰撞阶段的产物,此与大陆造山带碰撞后岩石圈松弛阶段由会聚挤压向离散转折过程常出现富钾钙碱性花岗岩类(Barbarin et al.,1999)特征相一致。

图 9 祁漫塔格中晚三叠世花岗岩判别图 菱形为中三叠世花岗闪长岩;圆圈为晚三叠世花岗岩 Fig. 9 Discrimination diagrams for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area
4.2 形成构造环境

已有研究表明,碰撞造山的后碰撞阶段,壳幔相互作用明显增强,发生强烈的幔源和壳源岩浆活动,因而在该时期会形成大量混合成因的花岗岩体。由于后碰撞花岗岩类的源区主要受控于早期洋/陆壳俯冲阶段形成的地壳物质,致使它们在地球化学特征上常表现为类似岛弧火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素、亏损高场强元素和Nb、Ta等特点。在岩石类型上,后碰撞岩浆岩可出现高钾钙碱性系列到碱性系列花岗岩类的岩石,且往往表现为以大规模高钾钙碱性岩侵位开始,后期向A型花岗岩的板内碱性-过碱性系列转变,且高钾和碱性花岗岩类的出现预示了造山期即将结束,板内期即将来临(Eklund et al.,1998Pearce,1996Roberts and Clemens,1993)。利用Pearce et al.(1984) 的微量元素构造环境判别图解,将祁漫塔格地区的中晚三叠世花岗岩样品投于图 10中。从中可见,中三叠世花岗闪长岩均位于火山弧花岗岩区域,晚三叠世花岗岩投于火山弧和同碰撞花岗岩区域。

图 10 祁漫塔格地区中晚三叠世花岗岩微量元素构造环境判别图解 VAG-火山弧花岗岩;ORG-洋脊花岗岩;WPG-板内花岗岩;Syn-COLG-同碰撞花岗岩 Fig. 10 Trace elelment discrimination diagram for Middle to Late Triassic granitoids in Qimantage area

区域上,已有研究表明,包括青海祁漫塔格在内的东昆仑地区在晚古生代由于拉张出现阿尼玛卿二叠纪小洋盆,属于古特提斯洋的一部分。海西晚期-印支早期,洋盆依次向北俯冲、消减,在东昆仑南侧形成三叠世前陆堆积,在其北侧的微板块南缘,则有海西-印支期花岗岩的大面积侵入,成为古特提斯北部的活动陆缘。之后,随着古特提斯陆缘的不断增生,巴颜喀拉-阿尼玛卿洋向北俯冲,从石炭纪开始陆续有与洋壳俯冲有关的火山喷发和岩浆侵入活动,一直持续到二叠纪末-三叠纪初。巴颜喀拉-阿尼玛卿洋闭合以后,促使陆内造山作用,整个区域上升成陆。在260~230Ma,东昆仑即处在大洋板块大规模俯冲碰撞阶段(郭正府等,1998)。综合本区最新获得的花岗质岩体高精度年龄数据(204~237Ma),恰处在该阶段晚期,形成于后碰撞构造阶段。后碰撞阶段地壳增厚使下地壳物质部分熔融,“相对松弛”的应力背景使下地壳发生拆沉,区内花岗闪长岩普遍发育暗色包体可能源于幔源物质底侵,前人研究发现在中三叠世可能确实发生过底侵作用(刘成东等,2004谌宏伟等,2005)。

4.3 成矿意义讨论

近年来,在青海祁漫塔格地区的找矿工作取得显著成效,主要是发现了一大批与花岗质岩浆侵入活动有关的矽卡岩型和斑岩型铁铜钼铅锌多金属矿床,前者如卡而却卡、四角羊(牛苦头)、虎头崖、尕林格、野马泉、群力、它温查汉等,后者如乌兰乌珠尔、鸭子沟、卡而却卡A区等(图 1),有的已达大型规模(四角羊、虎头崖、尕林格)。上述多金属矿床不仅在空间上与中酸性花岗质侵入体具有密切的关系,而且最新的高精度成岩成矿年代学研究表明,在同一矿区的斑岩型或矽卡岩型矿化的成岩和成矿在时间上一致,均形成于中晚三叠世(丰成友等,20092010),可见,中晚三叠世花岗岩对本区矽卡岩型和斑岩型多金属矿床的形成至关重要。

矽卡岩型铁铜铅锌钼多金属矿化与中三叠世晚期—晚三叠世的含暗色微粒包体花岗闪长岩、斑状二长花岗岩、钾长花岗岩、闪长岩等关系密切,常产于中酸性岩体与含碳酸盐岩地层的接触带及外接触带部位,该类矿床通常金属成矿元素多且组合复杂,不同部位和深度的成矿元素组合变化较大,可能主要与被交代的地层围岩岩性有关。斑岩型矿化常产于似斑状黑云母二长花岗岩(有时含少而小暗色微粒包体)、钾长花岗斑岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩等中,岩体侵位高,有的矿区细脉浸染状构造特征,硫同位素(δ34S=0.5‰~4.5‰)显示为岩浆来源。不同元素组合的两种类型矿床在空间上常常相伴而生,其应为区域印支运动同一构造-岩浆活动在不同阶段、不同深度和不同部位发生成矿作用的产物。印支期是本区成矿强度最大、最具有经济意义的多金属成矿期,以形成与高钾钙碱性中酸性岩浆侵入活动有关的矽卡岩型、斑岩型铁铜铅锌银钼锡多金属矿床为特点。

5 结论

(1) 青海祁漫塔格地区的中晚三叠世花岗质岩浆活动强烈,中三叠世花岗岩以发育闪长质暗色微粒包体为特征,主要形成于230~237Ma之间;晚三叠世花岗岩大多具斑状或似斑状结构,形成时代介于204~228Ma,集中在220~228Ma。

(2) 元素和同位素地球化学特征显示,中晚三叠世花岗岩均为高钾钙碱性系列、准铝质到弱过铝质花岗岩类,晚三叠世花岗岩具有更高的K2O/Na2O比值、富集LILE和LREE,明显亏损HFSE。中等初始锶比值和偏负的εNd(t)值表明它们主要源于古老地壳物质的深熔或重熔,并可能有幔源物质的加入。

(3) 通过对含闪长质暗色包体花岗岩时代的精细测定并结合区域构造演化,认为大约在240Ma左右祁漫塔格主造山已由挤压转入伸展并伴有幔源岩浆活动发生。大量高分异富钾花岗岩体(204~228Ma)的出现,表明该区已演化到伸展构造背景下的后碰撞构造阶段。

(4) 中晚三叠世花岗岩与本区聚集产出的矽卡岩型和斑岩型铁铜铅锌钼多金属矿床具有密切的时空和成因关系,多金属成矿作用意义重大。

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