青海南山奧陶紀巖漿弧:來自茶卡北山閃長巖鋯石U-Pb年代學、元素地球化學和Hf同位素的證據

李五福, 潘 彤, 王秉璋, 張新遠, 鄭 英,王春濤, 李善平, 韓 杰

青海南山奧陶紀巖漿弧:來自茶卡北山閃長巖鋯石U-Pb年代學、元素地球化學和Hf同位素的證據

李五福1, 2, 潘 彤3*, 王秉璋1, 2, 張新遠1, 2, 鄭 英1, 2,王春濤1, 2, 李善平1, 2, 韓 杰1, 2

(1. 青海省地質調查院, 青海 西寧 810012; 2. 青海省青藏高原北部地質過程與礦產資源重點實驗室, 青海 西寧 810012; 3. 青海省地質礦產勘查開發局, 青海 西寧 810001)

青海南山構造帶發育NW-SE向展布的早古生代侵入巖, 對其開展研究對了解青海南山構造帶早古生代階段地質屬性與地質過程具有重要意義。本文對茶卡北山恰讓地區閃長巖進行了詳細的巖石學、地球化學和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學研究。結果表明, 恰讓閃長巖形成于晚奧陶世(446～447 Ma)。巖石具中等含量的硅(SiO2=49.68%～62.52%)、富鈉(Na2O=2.48%～3.13%、K2O/Na2O=0.37～1.30, 平均0.79)、高鎂(MgO=4.45%～6.84%、Mg#值為62～68)、高Cr(158×10–6～ 384×10–6)和Ni(74.7×10–6～136×10–6)特征。巖石的稀土元素總量較低, 稀土元素配分曲線顯示富集輕稀土元素, 略虧損重稀土元素, 具有輕微的Eu負異常(δEu=0.76～0.82)。微量元素蛛網圖顯示富集大離子親石元素(LILE)K、Cs、Sr、Rb, 相對虧損高場強元素(HFSE)Nb、Ta、P、Ti等元素。鋯石Hf()值較低為?7.8～?2.6。結合區域地質背景資料, 我們認為恰讓 閃長巖巖體形成于島弧背景, 可能是南祁連洋向北俯沖背景下俯沖沉積物熔體與地幔楔橄欖巖反應的產物。

青海南山; 恰讓閃長巖; 鋯石U-Pb定年; 地球化學; 構造環境

0 引 言

青海南山構造帶位于青藏高原東北部, 處于祁連造山帶和秦嶺?大別造山帶之間宗務隆陸緣裂谷中(張雪亭等, 2007; 潘桂棠等, 2013; 張永明等, 2017), 是西秦嶺構造帶、南祁連構造帶和宗務隆構造帶多級別地塊?洋盆的銜接、轉換、匯聚重組的重要區域, 長期受到地質學者的關注(馮益民等, 2002; 宋述光等, 2004; 潘彤等, 2006; 郭安林等, 2009; 閆臻等, 2012a)。姜春發等(2000)將青海南山構造帶稱作昆秦岔口, 認為其與瑪卿斷裂以北、西秦嶺南部和東昆侖南帶共同構成了中央造山帶的印支期褶皺帶。由于該構造帶獨特的構造位置, 成為研究特提斯構造演化的最佳場所。構造帶內以大面積出露三疊系并發育中生代火山?巖漿作用為典型特征, 依據這些出露豐富的早三疊世復理石沉積和三疊紀侵入巖提供的證據, 可以確定青海南山中生代屬于南祁連南緣的活動大陸邊緣(閆臻等, 2012b; Yan et al., 2014, 2020; 張永明等, 2017)。近年來, 在青海南山發現早古生代巖漿記錄(田淇等, 2018; 張永明等, 2019; 張世成等, 2019), 但對其構造屬性研究相對較少。因此, 開展青海南山構造帶早古生代巖漿活動的研究, 對于探討特提斯演化階段各造山帶及塊體的銜接轉換關系等具有重要意義。

本文以青海南山構造帶西段茶卡北山地區的恰讓奧陶紀閃長巖為研究對象, 在詳細的野外考察基礎上, 開展了巖石學、地球化學和LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年工作, 結合前人研究成果, 探討了該巖體的巖石成因和動力學背景, 為合理理解青海南山構造帶早古生代構造演化提供依據。

1 地質特征

青海南山構造帶地處鄂拉山陸緣弧和宗務隆山?夏河甘家裂谷結合部位(潘桂堂等, 2013)(圖1b)。該構造帶內斷裂構造發育, 主要呈NWW-SEE或近EW向展布。主要出露有前寒武系達肯大坂巖群、石炭系?中二疊統中吾農山群、下?中三疊統隆務河組和大量侵入巖。其中達肯大坂巖群由斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖、鎂質大理巖等組成, 遭受角閃巖相變質作用。

在茶卡北山一帶呈狹窄帶狀分布的灰色二云母石英片巖、云母片巖組合(圖1c), 1∶2.5萬區域地質礦產調查時將其從大肯大阪巖群中解體出來, 命名為長城紀?奧陶紀茶卡片巖。該套片巖組合在露頭上普遍發生糜棱巖化、碎裂巖化, 并含有豐富的石榴子石、堇青石、十字石。中吾農山群出露于茶卡片巖兩側, 張雪亭等(2007)根據巖性組合將其劃分為土爾根大坂組、果可山組和甘家組。土爾根大坂組主要為淺海相細碎屑巖沉積組合; 果可山組為一套碳酸鹽巖夾細碎屑巖和少量火山巖組合; 甘家組是一套淺海相碳酸鹽巖組合夾變火山巖。隆務河組是一套典型的復理石碎屑巖沉積建造。區域地質資料表明, 茶卡北山巖漿巖類型相對復雜, 包括新元古代?晚三疊世輝長巖、石英閃長巖、二長花崗巖、斑狀花崗巖以及偉晶巖等。其中晚古生代?三疊紀巖漿事件最強烈, 巖石類型齊全, 從基性到中酸性巖均有發育, 以中酸性巖為主; 偉晶巖脈呈帶狀展布, 與稀有金屬關系密切(王秉璋等, 2020)。本次研究的恰讓閃長巖體位于茶卡北山恰讓瑪隴哇, 呈NW向帶狀展布, 與茶卡北山片巖、土爾根大坂組、果可山組均呈斷層接觸, 但局部地段可見其侵入于茶卡北山片巖(圖1c), 出露面積約19.3 km2。該巖體巖性主要為閃長巖(圖2a、b), 含有豐富的細粒閃長質包體(圖2c); 因受后期構造影響, 部分包體具有定向性。此外, 該巖體中發育含Li、Be礦的偉晶巖脈。

2 巖相學特征

恰讓閃長巖呈半自形粒、柱狀結構, 塊狀構造。巖石礦物由斜長石(55%)、普通角閃石(22%)、黑云母(6%)、石英(5%)以及少量磷灰石(<1%)、鋯石、不透明金屬礦物等組成(圖2d)。斜長石呈半自形板狀, 發育聚片雙晶, 為中長石(An=37, Ab=56), 可見弱碳酸鹽化和絹云母化蝕變。磷灰石、鋯石包裹體在巖石中雜亂分布。普通角閃石呈短柱狀和它形粒狀, 粒徑大小一般在0.20～1.41 mm之間, 多色性明顯, Ng′呈藍綠色、Nm′呈黃綠色、Np′呈淺黃綠色, 角閃石中解理發育, 晶體見有細小裂紋, 裂紋中可見少量黑云母, 在巖石中與黑云母一同不均勻分布于斜長石和石英之間。黑云母呈片狀, 變化于0.08～1.27 mm之間, 受應力作用解理發生輕微的彎曲, 多色性明顯, Ng′=Nm′呈褐色, Np′呈淺黃色, 具輕微的綠泥石化蝕變, 并沿解理析出少許粉末狀不透明礦物。石英呈它形粒狀晶, 粒徑大小多在0.08～0.72 mm之間, 具明顯的波狀消光, 個別石英晶內偶見細小磷灰石、鋯石包裹體。石英充填于其他礦物間隙并受間隙制約。不透明金屬礦物呈微粒狀、板狀, 量極少, 在巖石中零星分布。

3 分析方法

3.1 鋯石U-Pb定年及Hf同位素分析

用于鋯石LA-ICP-MS定年樣品QR-U-Pb1和QR-U-Pb2均采自無變形、無蝕變且沒有后期巖脈穿插的新鮮基巖露頭(37°01′38″N, 99°02′41″E和37°01′41″N, 99°02′55″E)(圖1c), 每件樣品重量均大于5 kg。樣品的破碎和鋯石的挑選在北京燕都中實測試技術有限公司完成。樣品經常規方法粉碎, 通過粗淘、強磁分選等工序分離鋯石, 最后利用顯微鏡人工挑選出晶型相對完整、透明度高且內部裂紋相對較少的鋯石顆粒, 并制作鋯石靶, 之后拋光至鋯石內部結構暴露, 在北京鋯年領航科技有限公司完成鋯石反射光、透射光及陰極發光(CL)照相。

鋯石U-Pb同位素定年在北京燕都中實測試技術有限公司利用LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統為New Wave UP213, ICP-MS為布魯克M90。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節靈敏度, 二者在進入ICP之前通過一個勻化混合器混合。每個樣品點分辨包括大約20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。U-Pb同位素定年中采用鋯石標準91500和Plesovice作為外標進行同位素分餾校正。鋯石微量元素含量利用SRM610作為多外標、Si作內標的方法進行定量計算。測試剝蝕束斑直徑為25 μm。普通鉛計算按3D坐標法進行校正(Anderson, 2002), 樣品的同位素比值和元素含量計算采用GLITTER4.4軟件處理, 鋯石的諧和曲線和加權平均年齡的計算采用Isoplot3.2程序完成。

圖c中: 1. 古元古代大肯大坂巖; 2. 青白口紀?奧陶紀茶卡北山片巖; 3. 石炭系?中二疊統土爾根達坂組; 4. 石炭系?中二疊統果可山組; 5. 石炭系?中二疊統甘家組; 6. 下?中三疊統隆務河組; 7. 第四系; 8. 新元古代二長花崗巖; 9. 中奧陶世石英閃長巖; 10. 晚奧陶世石英閃長巖; 11. 早二疊世石英閃長巖; 12. 早三疊世似斑狀二長花崗巖; 13. 早三疊世斑狀花崗巖; 14. 晚三疊世二長花崗巖; 15. 偉晶巖脈; 16. 地質界線; 17. 角度不整合界線; 18. 性質不明斷層; 19. 正斷層; 20. 平移斷層; 21. 同位素測年。

(a)、(b) 閃長巖露頭照片; (c) 閃長質包體; (d) 閃長巖顯微結構照片。礦物代號: Hb. 角閃巖; Pl. 斜長石; Bit. 黑云母; Qz. 石英。

鋯石原位Hf同位素分析由美國熱電Nepture-plus MC-ICP-MS與NewWave UP213激光燒蝕聯機測試, 由于鋯石中的176Lu/177Hf值極其低(一般小于0.002),176Lu對176Hf的同位素干擾可以忽略不計, 每個測試點的173Yb/172Yb平均值用于計算Yb的分餾系數, 然后再扣除176Yb對176Hf的同質異位素干擾。173Yb/172Yb的同位素比值為1.35274。

3.2 全巖地球化學測試

主量、微量元素測試在武漢綜合巖礦測試中心完成。主量元素分析測試采用X熒光光譜法(XRF)完成, 分析儀器為菲利普PW2440型波長色散X-射線熒光光譜儀, 微量元素采用電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)完成, 測試儀器采用美國熱電公司X7電感耦合等離子質譜儀。

4 分析結果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡

閃長巖樣品QR-U-Pb1和QR-U-Pb2中的鋯石顆粒均呈無色透明、自形程度高, 且大多呈短柱狀或等軸狀, 個別為長柱狀(圖3)。鋯石粒徑長50～180 μm,長/寬值為1～2, 少數鋯石顆粒長/寬值達4。CL圖像顯示鋯石顆粒具有清晰的巖漿環帶。樣品QR-U-Pb1中獲得有效測試點26個, 所有測點均集中分布在諧和線上(圖4a), 顯示出良好的諧和性, 表明鋯石形成后其U-Pb體系一致保持在封閉狀態, 無Pb丟失。這些測點的206Pb/238U年齡集中分布在442～451 Ma之間(表1), 加權平均年齡為446.8±2.3 Ma(MSWD= 0.01)。樣品QR-U-Pb2獲得有效測試點29個, 所有鋯石測點在諧和線上集中分布, 顯示出極好的諧和性(圖4b),206Pb/238U年齡集中分布在441～450 Ma之間(表1), 加權平均年齡為445.7±2.5 Ma(MSWD= 0.14)。2件樣品的鋯石U-Pb加權平均年齡在誤差范圍內基本一致, 代表了閃長巖的巖漿結晶年齡。綜合分析認為恰讓閃長巖的侵位時間為446～447 Ma。

4.2 巖石地球化學特征

恰讓閃長巖的主量、微量元素分析結果見表2。

樣品的SiO2含量為49.68%～62.52%, 屬中性巖類, K2O含量為1.15%～3.37%之間, Na2O含量為2.48%～3.13%之間, K2O+Na2O值為4.36%～6.19%, K2O/Na2O值為0.37～1.30, 平均0.79, 顯示富鈉特征; MgO含量為4.47%～6.84%; Mg#值為62～68。里特曼指數在1.23～4.47之間, 平均2.02, 為鈣堿性系列; 在TAS圖解(圖5)中, 8個樣品落入閃長巖區, 1個樣品落入二長閃長巖區; 在K2O-SiO2圖解(圖6a)中, 樣品主體落入中?高鉀(鈣堿性系列)區域, 1個樣品落入鉀玄巖系列區域。樣品的Al2O3含量為14.33%～18.02%,在A/NK-A/CNK圖解(圖6b)中, 樣點全部落入準鋁質區域, 表明恰讓閃長巖屬于準鋁質鈣堿性系列巖石。

圖3 恰讓閃長巖中鋯石CL圖像及同位素年齡

圖4 恰讓閃長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

表1 恰讓閃長巖的LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分析結果(QR-U-Pb1、QR-U-Pb2)

續表1:

表2 恰讓閃長巖主量(%)、微量和稀土元素(′10?6)分析結果

續表2:

注：FeOT= FeO+Fe2O3×0.8998; δEu=2EuN/(SmN+GdN)。

1. 橄欖輝長巖; 2a. 堿性輝長巖; 2b. 亞堿性輝長巖; 3. 輝長閃長巖; 4. 閃長巖; 5. 花崗閃長巖; 6. 花崗巖; 7. 硅英巖; 8. 二長輝長巖; 9. 二長閃長巖; 10. 二長巖; 11. 石英二長巖; 12. 正長巖; 13. 似長石輝長巖; 14. 似長石二長閃長巖; 15. 似長石二長正長巖; 16. 似長正長巖; 17. 似長石巖; 18. 二長花崗巖。

閃長巖的稀土總量較低, ΣREE在117.18×10?6～ 146.16×10?6之間, 平均129.59×10?6。LREE/HREE值為7.64～9.92, 平均9.06, (La/Yb)N值為8.39～13.17, 表明閃長巖輕重稀土元素分餾較強。球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖解(圖7a)中, 曲線呈右傾斜分布, 富集輕稀土元素, 具有輕微的Eu負異常(δEu=0.73～0.82)。原始地幔標準化的微量元素蛛網圖(圖7b)上, 富集大離子親石元素(LILE)Th、Pb, 相對虧損高場強元素(HFSE)Nb、Ta、P、Ti等, 曲線明顯右傾, 并且巖石的MgO、Cr、Ni含量高, 具有島弧巖漿巖的地球化學特征。

4.3 鋯石Hf同位素特征

對已經完成U-Pb年齡測試的鋯石顆粒進行Lu-Hf同位素分析, 結果見表3。樣品QR-U-Pb1中12顆鋯石的176Hf/177Hf值為0.28228～0.28239, 平均值為0.28234,Hf()值介于?7.8～?3.8之間, 平均值為?5.5, 對應的Hf同位素地殼模式年齡(DM2)為1665～1915 Ma, 平均值為1769 Ma。樣品QR-U-Pb2中12顆鋯石的176Hf/177Hf值為0.28237～0.28243, 平均值為0.28239,Hf()值介于?4.7～?2.6之間, 平均值為?3.7, 對應的Hf同位素地殼模式年齡(DM2)為1586～1720 Ma, 平均值為1657 Ma。

圖6 恰讓閃長巖K2O-SiO2(a; 據Peccerillo and Taylor, 1976)和A/NK-A/CNK(b; 據Rickwood, 1989)圖解

贊岐巖數據引自Tatsumi, 1982; Shimoda et al., 1998; Tatsumi et al., 2003; Kamei et al., 2004。球粒隕石、原始地幔標準化值引自Sun and McDonough, 1989。

表3 恰讓閃長巖的Hf同位素分析結果

續表3:

注：樣品QR-U-PB1的鋯石Hf()值按照446.8 Ma進行回算; 樣品QR-U-PB2的鋯石Hf()值按照445.7 Ma進行回算。

5 討 論

5.1 巖石成因

恰讓閃長巖SiO2含量為49.68%～62.52%, 屬中性巖類, K2O/Na2O值為0.37～1.30, 平均0.79, 顯示富鈉特征; Mg#值為62～68, 鋁飽和指數A/CNK值介于0.73～0.96, 屬于偏鋁質系列巖石。巖石具有較低的P2O5含量(0.11%～0.22%), 并且隨SiO2的增加而呈現明顯的降低趨勢, A/CNK小于1。巖體富集Th、Pb等大離子親石元素(LILE), 虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素(HFSE), 顯示出與俯沖有關的弧巖漿巖特征(Kelemen et al., 2007)。巖石具有高的MgO、Cr、Ni含量以及Mg#值, 與高鎂安山巖相似(唐功建和王強, 2010; Tang et al., 2010)。高鎂安山巖的成因(唐功建和王強, 2010)包括: ①含水地幔橄欖巖的直接部分熔融; ②拆沉下地殼與地幔反應; ③基性巖漿與酸性巖漿混合; ④俯沖沉積物熔體與地幔橄欖巖反應。Ba是流體活動性元素, 而俯沖沉積物熔體一般富集Th(Woodhead et al., 2001), 所以俯沖沉積物熔體交代地幔發生部分熔融或與地幔反應形成的巖石一般具有高Th/Yb值、低Ba/Th值。在Ba/Th-(La/Sm)N和Th/Yb-Ba/La(圖8)圖解中, 恰讓閃長巖的Th/Yb值顯著上升, 符合俯沖沉積物熔體交代地幔橄欖巖部分熔融的特征。另外, 恰讓閃長巖具有低的Hf()值(?7.8～?2.6), 也反映了其可能是俯沖沉積物熔體與地幔橄欖巖反應形成的高鎂閃長巖。贊岐巖是俯沖沉積物熔體與地幔橄欖巖反應的產物(唐功建和王強, 2010)。恰讓閃長巖的稀土和微量元素特征呈現出與贊岐巖相似特點(圖7); 在TiO2-MgO/(MgO+FeOT)、Sr/Y-Y、 (La/Yb)N-YbN、Na2O-TiO2圖解中, 也具有與贊岐巖相似的特點(圖9)。綜上所述, 我們認為恰讓閃長巖可能是俯沖沉積物熔體與地幔楔橄欖巖發生反應的產物。

圖8 恰讓閃長巖Ba/Th-(La/Sm)N(a; 據Tatsumi, 2003)和Th/Yb-Ba/La(b; 據Woodhead et al., 2001)圖解

相關數據引自: Tatsumi and Ishizaka, 1982; Shimoda et al., 1998; Tatsumi et al., 2003; Kamei et al., 2004。

5.2 構造環境及其地質意義

祁連造山帶為典型的加里東期造山帶, 雖然其不同的構造單元在早古生代的演化特征具有一定的差異性, 但總體經歷了震旦紀?中奧陶世的擴張階段。目前, 對北祁連造山帶的地質構造演化歷史已經形成了較一致的認識, 認為其是具有典型溝?弧?盆體系的早古生代增生造山帶(夏林圻等, 1998; 吳才來等, 2006; 何世平等, 2007; Xiao et al., 2009; Yan et al., 2009; Song et al., 2009, 2013; Fu et al., 2018)。近年來, 在柴達木北緣和西秦嶺北部邊緣及南祁連地區分別識別出相關的早古生代蛇綠巖(裴先治等, 2004, 2007; Zhang et al., 2008)。同時, 南祁連構造帶也保留有類似于北祁連洋的地質演化記錄, 代表了早古生代洋殼的俯沖、消減直至陸塊碰撞的過程(閆臻等, 2012; 付長壘等, 2014; 郭周平等, 2015; Fu et al., 2018; 張永明等, 2019; Yan et al., 2019)。南祁連構造帶拉水峽?青海湖一帶, 出露大量晚奧陶世基性?超基性巖, 被認為可能形成于洋盆俯沖碰撞階段的活動陸緣伸展環境(余吉遠等, 2012)或后碰撞伸展環境(張照偉等, 2012)。南祁連洋在寒武紀?奧陶紀期間(520～442 Ma)向北俯沖至祁連陸塊之下(Fu et al., 2018; Yan et al., 2019), 該時期形成的巖體多為具島弧性質或活動大陸邊緣性質的弧花崗巖。夏林圻等(2016)認為早寒武世?晚奧陶世(520～442 Ma)南祁連大洋巖石圈向北東方向俯沖, 相伴軟流圈上涌, 期間發育陰溝群弧火山巖和弧花崗巖類侵入體。

恰讓閃長巖的結晶年齡為445.7～446.8 Ma, 屬于晚奧陶世(圖4)。在Nb-Y圖解(圖10a) 中, 樣品落入弧花崗巖+同碰撞花崗巖區內; 在Rb-(Y+Nb)圖解(圖10b)中, 樣品落入弧花崗巖區內, 表明其構造環境可能為島弧。樣品的巖石地球化學組成具有中等含量的Si, 富Na, 高MgO、Cr、Ni的地球化學特征, 屬于偏鋁質系列巖石, 與高鎂閃長巖相似; 稀土和微量元素組成與贊岐巖相似, 揭示其顯示出島弧型巖漿巖的性質, 推測其形成于俯沖背景下。青海南山構造帶內發現加里東期具弧巖漿特征的閃長巖, 暗示其與南祁連構造帶具有相似的早古生代基底, 可能是南祁連構造帶的東延。

Syn-CLOG. 同碰撞花崗巖; VAG. 火山弧花崗巖; WPG. 板內花崗巖; ORG. 洋中脊花崗巖。

前人研究顯示, 柴北緣西段賽什騰山巖體(465±4 Ma)、嗷嘮山巖體(473±15 Ma)和團魚山巖體(444±4 Ma)均為I型花崗巖, 形成于島弧或活動大陸邊緣環境, 與洋殼俯沖作用有關(吳才來, 2008)。南祁連奧陶紀花崗巖, 如三個洼塘地區閃長巖巖體(444±1 Ma), 為洋殼俯沖的產物(羅志文等, 2015); 雞叫溝地區角閃閃長巖體(458±6 Ma)、哈拉湖西安山巖(466.3±2.4 Ma)和花崗巖體(466±4 Ma)形成與島弧巖漿活動有關(李五福等, 2019, 2020); 南祁連南部柴達木山巖體(446±4 Ma)是柴達木陸塊向祁連陸塊深俯沖的產物(吳才來等, 2007); 南祁連北部敖果吞烏蘭巖體(444±2 Ma)和浪日娘含石榴子石白云母二長花崗巖體(438.7±4.2 Ma), 則形成于陸?陸碰撞環境(張新遠等, 2018); 柴達木山巖體東南側塔塔楞環斑花崗巖(440±14 Ma), 形成于造山運動由擠壓造山向后碰撞拉張體制的轉折構造環境, 代表了加里東運動的終結(盧欣祥等, 2007)。

綜合區域構造背景與巖漿巖源區特征, 研究區晚奧陶世閃長巖可能為南祁連洋向南俯沖的地球動力學背景下, 俯沖沉積物熔體與地幔楔橄欖巖反應的產物。本次研究為認識南祁連造山帶的構造演化提供了很好的年代學和地球化學方面的地質信息。

6 結 論

(1) 恰讓閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為445.7±2.5 Ma～446.8±2.3 Ma, 為晚奧陶世中期巖漿活動的產物。

(2) 恰讓巖體具有中等含量的硅、富鈉、高MgO、Cr、Ni等地球化學特征, 屬于偏鋁質系列巖石, 與高鎂閃長巖相似, 其稀土和微量元素特征具有與贊岐巖具有相似的特點。

(3) 恰讓閃長巖體形成于洋殼俯沖階段, 可能為南祁連洋向南俯沖的地球動力學背景下, 俯沖沉積物熔體與地幔楔橄欖巖反應的產物。

致謝:感謝北京大學宋述光教授和匿名審稿人在論文評審過程中提出的寶貴修改意見, 論文撰寫過程中得到了中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員的幫助, 野外工作得到了青海省地質調查院貢卡休瑪項目組所有技術人員的大力支持, 在此一并表示感謝。

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Ordovician Magmatic Arc in the Nanshan Area, Qinghai Province: Evidence from Zircon U-Pb Chronology, Element Geochemistry and Hf Isotope Compositions of the Diorites in the Chakaibeishan Area

LI Wufu1, 2, PAN Tong3*, WANG Bingzhang1, 2, ZHANG Xinyuan1, 2, ZHENG Ying1, 2, WANG Chuntao1, 2, LI Shanping1, 2, HAN Jie1, 2

(1. Qinghai Institute of Geological Survey, Xining 810012, Qinghai, China; 2. Qinghai ProvincialKey Laboratory of Geological Process and Mineral Resources for Northern Qinghai-Tibet Plateau, Xining 810012, Qinghai, China; 3. Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Qinghai Province, Xining 810001, Qinghai, China)

TheEarly Paleozoic intrusive rocks in the NW-SE trending Qinghai Nanshan tectonic belt are of great significance for the understanding of the geological properties and geological processes of the tectonic belt. This paper presents petrological, geochemical, and LA-ICP-MS zircon U-Pb chronological and Hf isotope results of the Qiarang diorites. The results show that the Qiarang diorites were generated in the Late Ordovician (446 to 447 Ma). These diorites are characterized by low and variable silicon (SiO2: 49.68% to 62.52%), high sodium (Na2O: 2.48% to 3.13%, K2O/Na2O: 0.37 to 1.30, with an average of 0.79) and magnesium (MgO: 4.45% to 6.84%, Mg#: 62 to 68) and high Cr (158×10–6to 384×10–6) and Ni (74.7×10–6to 136×10–6). They have relatively low total amount of rare earth elements, relatively enriched in light rare earth elements and depleted in heavy rare earth elements with weak Eu negative anomalies (δEu: 0.76 to 0.82). They also show enrichment of large-ion lithophile elements (LILE) (K, Cs, Sr and Rb), and relatively depletion of high field strength elements (HFSE) Nb, Ta, P, Ti and other elements. They have negative and slightly variableHf() values (?7.8 to ?2.6). Combined with the regional geological background, we suggest that the Qiarang diorites were formed in an arc setting, and were generated by the interaction between subducted oceanic sediment-derived melts and mantle wedge peridotites during the northward subduction of the Southern Qilian Ocean.

Qinghai Nanshan; Qiarang diorite; zircon U-Pb dating; geochemistry; tectonic environment

P597; P595

A

1001-1552(2022)04-0788-015

10.16539/j.ddgzyckx.2021.05.014

2021-02-04;

2021-03-01;

2021-11-02

第二次青藏高原綜合科學考察研究(STEP)項目(2019QZKK0702)、青海省地質調查局地質調查項目(2020021022jc013)和中國地質調查局地質調查項目(1212011221151)聯合資助。

李五福(1982–), 男, 教授級高級工程師, 從事區域地質調查研究。E-mail: 15422504@qq.com

潘彤(1966–), 男, 教授級高級工程師, 從事技術及管理工作。E-mail: pant66@163.com