西昆仑空巴克石英闪长岩类地球化学特征及构造环境分析 (2).pdf

资 源 调 查 与 环 境 第 31 卷 第4 期 2010 年 RESOURCES SURVEY 地球化学; 构造环境分析; 西昆仑 中图分类号 P588. 12 文献标识码 A 西昆仑属于祁连-秦岭-昆仑构造带的组成部分, 由北向南可分为多个构造单元[ 1], 空巴 克岩体处于西昆仑北缘古生代岛弧带内。该带花岗岩为I 型花岗岩, 是下地壳部分熔融和冷 凝结晶产物 [ 2, 3]。也有人认为侵入岩主体为地幔同熔成因, 形成于碰撞前消减板块边缘环 境 [ 9] 。而崔春龙等 [ 4]认为该区侵入岩为钙碱性强过铝质S 型花岗岩类, 形成于板块碰撞前、 造山晚期和同碰撞时期。 该岩体变形强烈, 作者和黄建国等人 [ 5]对该岩体考察后发现该岩体 接触带与铜金、 铜多金属矿化关系密切。 而该岩体就处于岩浆、 构造和矿化异常的敏感区, 本 文主要通过对空巴克石英闪长岩类的岩石学矿物学特征, U-Pb 同位素测年、 以及地球化学 特征来探讨岩石成因和构造环境分析。 1 区域地质特征 研究区断裂较为发育, 主要呈SN 向或NNE 向展布, 其中规模较大的为库科西鲁克断裂 和空巴克断裂。 该断裂对区域内岩体和矿床 点 有控制作用 图1 。 库科西鲁克断裂呈现为 由西往东逆冲, 断面往西陡倾, 倾角大多在60～80 之间。该断裂西侧为磁铁矿、 钼矿及铅锌 矿化带, 东侧为金铜多金属成矿带[ 6]。空巴克断裂由西向东逆冲, 断面西倾, 倾角60～75 左 右, 在断裂下盘燕山期花岗二长岩中应力节理较发育, 局部发育褶皱变形。空巴克岩体分布 于库科西力克断裂以东和空巴克断裂之间 图1 。 X 收稿日期 2010-06-24 基金项目 新疆阿克陶县恰尔隆一带1 50000 区域地质矿产调查 XJQDZ2006-18 资助。 第一作者简介 范飞鹏 1982～ 男, 硕士, 主要从事矿产普查方面的工作和研究。 图1 研究区地质图实测 Fig. 1 Geologic sketch map of the studied areaon the spot measured 1-第四系河流冲积物; 2- 奥陶志留系千枚岩、 砂岩夹灰岩; 3- 长城系上岩组斜长角闪片岩, 底部砾岩; 4- 长 城系中岩组大理岩夹片岩; 5- 长城系下岩组石榴云母片岩, 斜长角闪片岩夹大理岩; 6-喜马拉雅期辉绿 岩; 7- 燕山期二长花岗岩; 8- 印支期石英闪长岩; 9- 晚加里东期闪长岩类; 10- 晋宁期花岗岩; 11- 地质界 线; 12-逆断层; 13- 实测及推测性质不明断层; 14- 铜金矿化点; 15- 铜矿化点; 16- 金矿化点; 17- 采样点 265 第31 卷 第4 期 范飞鹏等 西昆仑空巴克石英闪长岩类地球化学特征及构造环境分析 区域内出露地层主要为中元古界和古生界。中元古界长城系赛图拉岩群为灰黑色斜长 角闪片岩、 石榴云母片岩及云母片岩, 中部为灰白色及深灰色厚层-块状大理岩, 厚度约为 2 750 m。古生界奥陶系-志留系为深灰色黑云母石英千枚岩及碳酸盐化石英砂岩和结晶灰 岩。在岩体边缘或残留顶盖部位, 多为片岩、 混合岩夹大理岩或透灰石矽卡岩等, 厚度大于 600 m。 2 岩体特征及U- Pb 年龄 岩体形态呈大体近南北向长垣式展布的岩株。 出露宽度1. 5～2. 5 km, 长度近于15 km, 面积22. 5 km 2, 侵入奥陶-志留纪绿片岩相变质岩中, 西缘边界接触关系清楚 超动接触 , 接 触蚀变特征明显, 有黑云母角岩和矽卡岩等。东缘边界受近南北向空巴克断裂控制, 局部见 围岩捕虏体, 岩体中有后期 晚印支-燕山期 花岗岩脉零星穿插。 空巴克岩体的岩石矿物学特征表明其为变质石英闪长岩, 因遭受较强的动力变质作用, 呈现为浅灰-深灰色片理化 糜棱岩化 细-中粒蚀变石英闪长岩。岩体的西部边缘为细粒闪 长岩, 中部是中粒闪长岩, 局部出现中-粗粒闪长岩。从宏观上看, 岩石的片理化特征比较明 显, 面理比较平直, S1面理西倾 270～280 , 倾角60～85 , 局部见剪切变形褶皱。矿物呈现 出较明显定向性, 微型剪切劈理比较发育。 空巴克岩体的岩石类型为石英闪长岩, 其矿物组成以浅色矿物为主 70 ～80 。 浅色 矿物主要为斜长石 50～65 , An 39～41 , 正长石 20 ～35 和石英 10 ～15 颗粒较小 。 暗色矿物以黑云母为主, 角闪石少量, 含量15～25 。 副矿物有榍石、 磷灰石 和锆石等。长石呈半自形粒状, 发育聚片双晶, 边缘有钠长石净化边或石英硅化边。石英属 细粒它形晶。 岩石的后生变质明显, 碎斑结构和糜棱结构在岩石中比较普遍。 主要蚀变矿物 为绿泥石、 绿帘石、 绢云母和石英等, 常见绿泥石化和绿帘石化, 且多沿微裂隙分布。 对该岩体进的U-Pb 同位素年龄测定为4322 Ma, 确定形成时代为晚加里东期, 为原 特提斯洋两侧大陆碰撞基本闭合[ 1], 介于康西瓦孔兹岩和康西瓦右行剪切变形带形成的时 间 [ 8] 。空巴克岩体应为这一地质事件的产物。 3 主元素地球化学特征 据4 件岩石化学样品测试结果, 对空巴克岩体岩石类型、 岩浆系列及形成机理等进行了 初步分析, 获得的认识与宏观较为一致。 空巴克岩体代表性样品的主元素分析结果 表 1 表明, 岩石的 SiO2含量较高, 为 59. 59 ～61. 7 , 平均为60. 29 , 属SiO2过饱和型的中性岩系列岩石类型; Al2O316. 53 ～17. 62, 平均为17. 17, 铝过饱和指数 A/ CNK 为1. 2～1. 53, 平均1. 44, 属强过铝质; CaO 3. 51 ～5. 66, 平均4. 81 ; MgO 2. 15 ～2. 40 , 平均 2. 285 ; P2O5比较稳定, 为0. 17～0. 32, 平均0. 22 表1 。从硅、 钾、 钠、 钙等化学成份特征和标准矿物Q-A-P 分类命名图解的投点 图2 可判定空巴克岩体的主体岩石类型为钙碱系列的石英二长闪长 266 资 源 调 查 与 环 境 2010 年 新疆阿克陶县恰尔隆一带1∶50000 区域地质报告 岩和石英闪长岩。 从ACF 图解来看, 除VIII01 样外, 其余均落在I 型花岗岩与S 型花岗岩分 界位置 图3 。 表1 空巴克岩体常量元素地球化学成分 wt/ Table 1 Geochemical compositions of major elements for Kongbake pluton wt/ 样号岩石名称 SiO2T iO2Al2O3Fe2O3FeOMnOM gOCaO IV28- 5gs1闪长岩59. 890. 5617. 625. 461. 870. 0842. 45. 66 IV27闪长岩61. 70. 5517. 394. 881. 550. 0752. 174. 6 Ⅳ28石英闪长岩600. 6517. 145. 593. 250. 1072. 345. 47 Ⅷ01石英闪长岩59. 560. 8816. 535. 254. 270. 0972. 153. 51 均 值60. 290. 6617. 175. 302. 740. 092. 274. 81 样号岩石名称Na2OK2OP2O52A/CNKALKRAR IV28- 5gs1闪长岩3. 662. 510. 1799. 881. 496. 172. 251. 72 IV27 闪长岩3. 323. 440. 1799. 841. 536. 762. 441. 89 Ⅳ28石英闪长岩3. 092. 980. 215100. 831. 496. 072. 171. 73 Ⅷ01石英闪长岩4. 475. 270. 32102. 311. 259. 745. 732. 89 均 值3. 643. 550. 22100. 721. 447. 193. 152. 06 注 数据由国土资源部成都矿产资源监督检测中心测试 图2 空巴克岩体Q- A- P 分类图 Fig. 2 Q- A- P classification diagram of Kongbake pluton Q 石英, A碱性长石, P 斜长石, 1a- 硅英岩; 1b- 富石英花岗岩类; 2- 碱长花岗岩; 3a-花岗岩 正长花 岗岩 ; 3b-花岗岩 二长花岗岩 ; 4- 花岗闪长岩; 5- 英云闪长岩; 6*- 石英碱长正长岩; 6- 碱长正长岩; 7*- 石英正长岩; 7- 正长岩; 8*- 石英二长岩; 8-二长岩; 9*-石英二长闪长岩; 9- 二长闪长岩; 10*-石英闪长岩; 10- 闪长岩 FeO 及 T Fe2O3数据变化较明显, FeO 在 1. 55～4. 27, 平均 2. 74, T Fe2O3在 4. 88 ～5. 59, 平均5. 30 ; 氧化指数F 为1. 94, 说明空巴克岩体为浅成相侵入岩。 碱度AR 为1. 72～2. 89, 平均值2. 06, SiO2-A. R 图解 图4 、 碱-二氧化硅图解 图5 投点结 267 第31 卷 第4 期 范飞鹏等 西昆仑空巴克石英闪长岩类地球化学特征及构造环境分析 图3 空巴克岩体ACF 图 Fig. 3 ACF diagram of Kongbake pluton 果可以确定空巴克岩体属于钙碱性系列岩浆岩。全碱 ALK 含量, 即Na2O K2O 值为6. 07～9. 74, 平 均7. 19 。该区K2O/ Na2O 为0. 69～1. 18, 平均0. 97, 除了IV28 号样品, Na2O 约大于或接近K2O 含量。 从空巴克岩体主体岩石的里特曼指数R为2. 16～ 5. 73, 平均3. 15, 戈蒂里指数S为13. 70～25. 58, 平均 21. 43 和里特曼-戈蒂里图解 图6 、 岩石组合与构造 环境关系示意性图解 图7 可知, 岩体形成于晚加里 东期活动陆缘碰撞造山带环境。 因此, 空巴克岩体属强过铝质、 钙碱性系列石英 闪长岩类, 大多属I 型花岗岩, 少数为S 型花岗岩, 岩 体形成于晚加里东期活动陆缘碰撞造山带环境。 图4 空巴克岩体SiO2-A.R图解 Fig. 4 SiO2- A. R diagram of Kongbake pluton CA-钙碱性;A- 碱性;PA-过碱性 图5 空巴克岩体K2ONa2O-SiO2图解 Fig. 5 K2O Na2O - SiO2diagram of Kongbake pluton A-碱性区;S-亚碱性区 图 6 空巴克岩体lgS-lgD图解 Fig. 6 lgS-lgDdiagram of Kongbake pluton A-板内稳定环境; B- 闭合边缘的岛弧、 活动陆缘 造山带环境; C-板内或造山带火山岩演化的碱性 火山岩 图7 空巴克岩体R1-R2图 Fig. 7 R1-R2diagram of Kongbake pluton 1-地幔分异产物; 2- 板块碰撞前; 3-碰撞隆起; 4- 造山晚期; 5- 非造山; 6-同碰撞; 7- 造山期后 268 资 源 调 查 与 环 境 2010 年 4 稀土元素地球化学特征标准化模式 1 从轻、 重稀土总量数据比值 表 2 和稀土配分模式曲线 图 8 均显示, 稀土总量 2REE 为 125. 11～97. 72 10 - 6, 平均178. 4210- 6; LR/ HR 值为8. 65～10. 15, 平均值为 9. 14; La/ YbN9. 01～12. 67, 平均10. 39。 图8 空巴克岩体稀土配分曲线图解 Fig. 8 REE distribution pattern diagram of Kongbake pluton 2 轻稀土元素分馏度 La/ Sm N La/ SmN值 为 3. 45 ～ 4. 67, 平均4. 27, 均大于 1, 指示分 馏程度较好, 轻稀土较富集。 3 重稀土元素分馏度 Gd/ Yb N Gd/ YbN值 为 1. 36 ～ 3. 80, 平均 1. 54, 表明分馏程度中 等, 重稀土略有富集。 4 稀土配分曲线斜率 La/ YbN值 La/ YbN值为 9. 01～ 12. 76, 平均 10. 39, 稀土配分曲线 为右倾平缓式 图8 。 5 2Ce/ 2Y 为3. 67～4. 1, 平 均 3. 96; Ce/ Yb 为 5. 85～6. 55, 平 均6. 79; DEu 为1. 08～1. 12, Eu 无 亏损, DCe 为0. 74～0. 76, IV28-5gs1 和IV27Ce 略有亏损。 因此, 空巴克岩体与典型的I 型花岗岩类曲线较为接近, 成因为壳幔混源型。 表2 空巴克岩体的稀土元素成分10- 6 及特征参数表 Table2 Compositions and characteristic parameters of rare earth elements for Kongbake pluton10- 6 样品号样品名称 LaCePrNdSmEuGdTbDyHoEr IV28- 5gs1闪长岩33. 450. 97. 6430. 45. 361. 724. 130. 773. 980. 822. 36 IV27 闪长岩28. 344. 96. 6526. 34. 631. 553. 630. 633. 380. 681. 94 IV28石英闪长岩32. 2616. 925. 64. 341. 694. 070. 653. 760. 82. 3 Ⅷ01石英闪长岩68. 91241452. 39. 332. 498. 131. 297. 221. 453. 88 均值40. 770. 28. 833. 655. 921. 864. 990. 834. 590. 942. 62 样品号TmYbLuY2REE LR /HR DEuDCe La /SmN Gd/ YbN La/ YbN Ce /Yb IV28- 5gs10. 352. 250. 3117. 4 161. 79 8. 651. 080. 743. 921. 481022. 62 IV27 0. 291. 950. 2814. 6 139. 71 8. 791. 120. 763. 851. 509. 7823. 03 IV280. 362. 410. 3721. 2 167. 64 8. 961. 210. 944. 671. 369. 0125. 31 Ⅷ010. 583. 640. 5239. 8 337. 52 10. 150. 860. 914. 641. 8012. 76 34. 07 均值0. 392. 560. 37 23. 25 201. 67 9. 141. 070. 844. 271. 5410. 39 26. 26 注 数据由国土资源部成都矿产资源监督检测中心测试, 稀土元素采用等离子质谱法ICP- MS 测定, 型号 为美国热电公司X7 型 5 结论 1 西昆仑空巴克石英闪长岩类属晚加里东期, 为原特提斯洋基本闭合、 康西瓦韧性剪 269 第31 卷 第4 期 范飞鹏等 西昆仑空巴克石英闪长岩类地球化学特征及构造环境分析 切带活动的产物。 2 岩体属浅成相强过铝质、 钙碱性系列石英闪长岩类, 大多属I 型花岗岩, 少数为S 型 花岗岩, 岩体形成于晚加里东期活动陆缘碰撞造山带环境。 3 轻稀土较重稀土富集, 轻稀土分馏较好, 重稀土分馏中等, 曲线呈右倾平缓型, 与I 型花岗岩类较为相近, 岩浆源为壳幔混源型。 参考文献 [ 1] 潘裕生. 西昆仑构造特征与演化[ J] . 地质科学, 1990, 25 3 224-231. 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N orthwest Geological Brigade of Sichuan Bureau, M ianyang, 621010, China Abstract Quartz-diorites of Kongbake pluton, West Kunlun, are the product of activities of the Kangxiwar ductile shear zone when the er Tethys Ocean was basically closed. According to the geochemical characteristics, the Kongbake pluton belongs to the strongly peraluminous and calc-alkaline series hypabyssal granitoids, most of which are I- type granite and minority are S-type granite. It is concluded that the tectonic setting is active continental margin collisional orogenic belt in Late Caledonian and the magma source belongs to crust-mantle mixing type. Key words quartz- diorites; geochemistry; analysis of tectonic setting; West Kunlun 270 资 源 调 查 与 环 境 2010 年