松潘—甘孜造山带东南段香卡...代学、岩石成因及其构造意义_张新远.pdf

第 6 9 卷第 2 期2 0 2 3 年 3 月地质论评GEOLOGICAL EVIEWVol 69No 2March，2 0 2 3注:本文为青海省地质矿产勘查开发局科研项目“青藏高原北部昆仑山口称多地区稀有稀土矿成矿环境研究(编号:青地矿科202159 号)”和第二次青藏高原综合科学考察研究项目(编号:2019QZKK0702)的成果。收稿日期:2022-03-24;改回日期:2022-08-13;网络首发:2022-09-20;责任编辑:章雨旭。Doi:1016509/jgeoreview202209125作者简介:张新远，男，1988 年生，硕士，高级工程师，主要从事基础地质调查研究工作;Email:qhddyzxy qqcom。通讯作者:李五福，男，1982 年生，硕士，教授级高级工程师，主要从事基础地质调查研究工作:Email:15422504 qqcom。松潘甘孜造山带东南段香卡日瓦地区晚三叠世花岗岩体年代学、岩石成因及其构造意义张新远1，2)，李五福1，2)，王秉璋1，2)，刘建栋1，2)，李善平1，2)，王春涛1，2)，李积清1，2)，曹锦山1，2)1)青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁，810012;2)青海省地质调查院，西宁，810012内容提要:笔者等以松潘甘孜造山带东南段香卡日瓦岩体和珍秦岩体为研究对象，开展了岩石学、岩石地球化学、锆石 U-Pb 年代学及 LuHf 同位素研究，探讨了岩石成因和构造意义。结果表明:香卡日瓦岩体和珍秦岩体岩性分别为黑云母花岗闪长岩和黑云母花岗闪长斑岩，岩石 SiO2含量为 65.45%70.04%、Al2O3含量为 15.30%16.69%、K2O/Na2O 为 1.101.56，属高钾钙碱性系列岩石;铝饱和指数 A/CNK 介于 1.041.11 之间，显示弱过铝质特征。稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上表现出相似的曲线特征，总体表现为轻稀土富集、重稀土亏损、Eu 负异常的“V”型右倾特征。岩石明显富集 Cs、b、Ba、Th、U 等大离子亲石元素，亏损 Nb、Ta、Ti、P 等高场强元素。两个岩体的锆石 n(206Pb)/n(238U)加权平均年龄在 217.9216.3 Ma 之间，指示为晚三叠世岩浆作用的产物;锆石 Hf 同位素初始值 n(176Hf)/n(177Hf)为 0.2824530.282543，Hf(t)值为6.84 3.50，相应的二阶段模式年龄(TDM2)为1.481.69 Ga，暗示源区可能为古老地壳。综合岩体地球化学特征及区域相关研究，认为香卡日瓦岩体和珍秦岩体形成于晚三叠世后碰撞构造环境。关键词:松潘甘孜造山带;地球化学;锆石 U-Pb 年龄;Hf 同位素;晚三叠世横贯青藏高原北部的松潘甘孜造山带是一条典型的巨型古特提斯造山带，自西向东，从北东帕米尔、喀喇昆仑甜水海，越过阿尔金山，经巴颜喀拉、甘孜、松潘到龙门山，全长约 2800 km(许志琴等，2020)。区别于世界上大多数线型(弧形)造山带，松潘甘孜造山带具有独特的倒三角形造山几何学特征，北以东昆仑阿尼玛卿古特提斯缝合带为界与东昆仑柴达木祁连造山带相隔，西南缘以金沙江古特提斯缝合带为界与羌塘地块相连，东缘以龙门山断裂带为界与扬子地块相望，是一条具有多块体和多向聚敛碰撞特征的造山带(图 1)。该造山带是一条长寿性造山带，先后经历了新元古代弧陆增生造山(Zhou Meifu et al，2002;Druschke etal，2006)、印 支 期 陆陆 碰 撞 造 山(许 志 琴，1992)、白垩纪初始高原(oger et al，2004)和新生代隆升的复杂过程(Xu Zhiqin et al，2008;许志琴等，2020)。松潘甘孜造山带内广泛出露中酸性花岗岩类侵入体，侵位于三叠纪及下伏地层中(许志琴等，2020)。鉴于花岗岩是大陆地壳的主要组成部分和构造运动的直接产物，其地球化学特征不仅可以反应源区性质，而且是构造事件重要的岩浆记录(Brown，1994;Solar et al，1998;Barbarin，1999)。显然，这些花岗岩不仅是研究松潘甘孜造山带基底属性的物质基础(刘亮等，2021)，更是探讨该地区构造岩浆演化的重要研究对象。近年来关于松潘甘孜造山带花岗岩的研究表明，花岗岩主要形成于晚三叠世，但岩浆活动可延续到早侏罗世(胡健民等，2005;Zhang Hongfei et al，2006;Xiao Longet al，2007)。花岗岩主要类型包括高 BaSr 花岗图 1 松潘甘孜造山带地质构造简图(据许志琴等，2020 修改)Fig1 Tectonic map of the SongpanGarze Orogenic Belt(modifed from Xu Zhiqin et al，2020)岩、I 型花岗岩、高锶低钇质(adakitic)花岗岩、A 型花岗岩及过铝质 S 型花岗岩等(oger et al，2004;胡健民等，2005;Zhang Hongfei et al，2006，2007;Xiao Long et al，2007;赵永久等，2007;朱毓等，2017;李兴杰等，2018;周家云等，2014)。对于这些花岗岩的成因，代表性观点有:造山过程中的大型滑脱构造剪切生热造成源区物质部分熔融(ogeret al，2004);构造剪切热与地幔热源共同作用(胡健民等，2005);岩 石 圈 的 拆 沉 作 用(CaiHongming et al，2009;时章亮等，2009)。位于松潘甘孜西部的巴颜喀拉地区称多县附近，广泛分布印支期花岗岩类侵入体，以数量多、体积小为特征，多呈小岩株状产出(图 2)。蔡宏明(2010)通过对该地区扎朵、扎牙、巴颜喀拉、珍秦及岗音巴拉(笔者等称香卡日瓦)花岗质侵入体的研究，认为松潘甘孜西部巴颜喀拉地区的岩浆作用可能集中在 216219 Ma，花岗岩形成于后碰撞构造背景下角闪石脱水熔融诱发镁铁质下地壳部分熔融，并推断松潘带西部具有未出露的大陆基底。该项研究虽填补了松潘带西部巴颜喀拉地区花岗岩类研究的空白，但针对这些花岗岩的野外地质特征、岩石类型、系统的地球化学和同位素年代学研究仍显不足。鉴于此，笔者等选取香卡日瓦和珍秦花岗岩体为主要研究对象，通过系统的岩石学、岩相学、岩石地球化学、锆石 U-Pb 年代学及 LuHf 同位素研究，探讨岩石成因及成岩构造背景，为松潘甘孜造山带中生代岩浆活动、区域构造演化研究提供新的依据。1区域地质概况研究区出露地层为中元古界长城系宁多岩群(Pt21N)、中三叠统甘德组(T2gd)、上三叠统清水河组(T3q)及第四系(Q)，其中宁多岩群以“构造窗”形式产于甘德祖和清水河组分布范围内，主要岩性为黑云斜长片麻岩、二云石英片岩、斜长角闪片岩;甘德组和清水河组岩性较为单一，主要由砂岩和板岩组成。区内中酸性花岗岩呈 5 个独立的小岩株分布于香卡日瓦、珍秦、扎朵、扎牙及草陇地区，平面上呈北西向展布，与区域构造线方向基本一致(图 2)。花岗岩体与围岩呈侵入接触关系，局部被断层改造，其中香卡日瓦和珍秦花岗岩岩性分别为黑云母花岗闪长岩(图 3a)和黑云母花岗闪长斑岩(图 3c)，主要岩性特征如下:黑云母花岗闪长岩:岩石为灰白色，半自形粒状结构，块状构造。主要由斜长石(54%)、石英(31%)、钾长石(8%)、黑云母(7%)组成。斜长石呈半自形粒状，粒径在 0.52.1 mm 之间，发育钠长石聚片双晶，具轻微灰色黏土化蚀变，显环带结构;石英呈他形粒状，粒径在 0.42.5 mm 之间，常形成集合体充填于其他矿物间;钾长石呈他形粒状，267地质论评2023 年图 2 松潘甘孜造山带东南段香卡日瓦珍秦地区地质简图(据李五福等，2021 修改)Fig2 Simplified geological map of XiangkariwaZhenqin area，southeastern section of the SongpanGarze Orogenic Belt(modifed from Li Wufu et al，2021)图中年龄数据来源:1本文数据;2蔡宏明，2010Sources of age data in thisfigure are:1this work;2Cai Hongming，2010粒径在 0.41.1 mm 之间，显两组解理，具轻微黏土化蚀变(图 3b)。黑云母呈片状，片径在 0.4 1.7mm 之间，具绿泥石化蚀变。黑云母花岗闪长斑岩:灰白色，斑状结构，基质具半自形粒状结构，块状构造。斑晶约占 44%，由斜长石(21%)、石英(18%)、黑云母(5%)组成，斜长石呈半自形板状、粒状，粒径在 0.83.4 mm 之间，发育环带构造，具钠长石聚片双晶;石英呈自形粒状，粒径在 0.62.8 mm 之间，具熔蚀现象;黑云母呈片状，片径在 0.3 1.1 mm 之间。基质约占56%，由斜长石(42%)、石英(13%)、黑云母(1%)组成，斜长石呈半自形粒状，粒径在 0.10.2 mm之间，显钠长石聚片双晶，具环带结构(图 3d);石英呈他形粒状，粒径在 0.10.2 mm 之间，充填于其他矿物间;黑云母呈片状，片径在 0.30.7 mm 之间。2样品采集和测试方法21样品采集在野外地质调查的基础上，针对香卡日瓦黑云母花岗闪长岩和珍秦黑云母花岗闪长斑岩系统采集样品。为保证样品测试数据的可靠性和真实性，所有样品均采自无变形、无或弱蚀变且没有后期岩脉穿插的新鲜基岩露头。在对所有样品进行显微岩相学观察的基础上，共筛选 13 件样品进行主、微量元素测试(香卡日瓦黑云母花岗闪长岩 9 件、珍秦黑云母花岗闪长斑岩 4 件)，并在黑云母花岗闪长岩和黑云母花岗闪长斑岩中各选 1 件样品进行锆石U-Pb 测年和 LuHf 同位素分析，样品编号分别为367第 2 期张新远等:松潘甘孜造山带东南段香卡日瓦地区晚三叠世花岗岩体年代学、岩石成因及其构造意义图 3 松潘甘孜造山带东南段香卡日瓦和珍秦花岗岩野外及镜下照片Fig3 Fieldand microscopic photographs of the Xiangkariwa and Zhenqin granites，southeastern sectionof the SongpanGarze Orogenic Belt(a)黑云母花岗闪长岩野外露头;(b)黑云母花岗闪长岩镜下特征;(c)黑云母花岗闪长斑岩野外露头;(d)黑云母花岗闪长斑岩镜下特征。Pl斜长石;Kf钾长石;Bi黑云母;Q石英(a)Outcrop of biotite granodiorite;(b)microscopic characteristic of biotite granodiorite;(c)Outcrop of biotite granodiorite-porphyry;(d)microscopic characteristic of biotite granodiorite-porphyry Plplagioclase;KfK-feldspar;Bibiotite;QquartzXKW-7 和 ZQ-1，采样点地理坐标为 333451N/963736E 和 339003N/971933E，采样位置见图 2。22主、微量元素测试样品主、微量元素测试由武汉上谱分析科技有限责任公司完成，主量元素采用波长色散 X 射线荧光光谱仪(ZSX Primus)，数据校正采用理论 系数法，测试相对标准偏差(SD)2%，FeO 采用化学滴定法，检出限为 0.5%;微量元素采用电感耦合等离子体质谱仪(Agilent 7700e)完成，分析相对误差10%。23锆石 U-Pb 测年和 LuHf 同位素分析本次 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 测年和锆石原位LuHf 同位素分析均由武汉上谱分析科技有限责任公司完成。U-Pb 同位素测年中激光剥蚀系统为Geolas HD，等离子质谱仪为 Agilent