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1 第 63 卷第 6 期 2017 年 11 月 地质论评 GEOLOGICALREVIEW Vol.63 No.6 Nov.,2017 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 朱毓, 赖绍聪, 秦江锋 西北大学大陆动力学国家重点实验室 / 地质学系, 西安, 内容提要 : 松潘造山带内发育大量印支期花岗岩, 这些花岗岩类对于该地区岩浆活动 基底性质和构造演化的研究有着重要的意义 金川地区观音桥二云母花岗岩位于松潘造山带东部, 属于晚三叠世花岗岩 岩石具有高硅 (SiO 2 =72 08% ~73 95%) 富碱 (K 2 O=4 44% ~5 84% Na 2 O=3 29% ~3 93%) 的特征, 其 A/CNK 值为 1 08~ 1 22, 属于过铝质高钾钙碱性 S 型花岗岩类 岩石富集大离子亲石元素, 亏损部分高场强元素, 具有明显的 Eu 负异常 (δeu=0 26~0 38) 观音桥二云母花岗岩的 ε Nd (t)=-7.9~-10.1( 平均为 -8.9) 不高,Nd 同位素二阶段模式年龄 T 2DM 值为 1 42~1 57Ga, 显示源岩应该为中元古代地壳岩石 岩石高的 Rb/Sr 值和低的 CaO/Na 2 O 值 较低的 Al 2 O 3 /TiO 2 值和低的 Rb/Ba 值, 表明其起源于泥质源岩的部分熔融 综合地球化学 同位素特征和区域地质资料, 笔者等认为金川地区观音桥二云母花岗岩是在松潘造山带挤压背景下, 由中 上地壳泥质源岩发生部分熔融而形成 关键词 : 松潘造山带 ; 二云母花岗岩 ; 晚三叠世 ; 地球化学 ; 岩石成因 松潘造山带地处青藏高原东北部, 它是中国大陆最大的构造结 ( 张国伟等,2004) 该区整体为一个巨大的三角形褶皱带, 面积约 km 2 ( 图 1a) 它经历了古特提斯和新特提斯两个连续的造山事件 ( 许志琴等,1992) 松潘造山带作为华北板块 扬子板块和青藏高原板块的汇聚区, 其特殊的构造位置使得该地区的构造演化受到国内外学术界的广泛关注 (Enkinetal.,1992;Rogeretal.,2004; 胡健民等,2005;ZhangHongfeietal.,2006,2007;Xiao Longetal.,2007;ZhouMeifuetal.,2008; 时章亮等, 2009; 蔡宏明等,2010) 迄今为止, 对于松潘 甘孜地块的形成构造环境存在广泛的争议, 主要有 :1 残留洋盆 被认为是三叠纪时期介于可可西里 金沙江古缝合线与昆南 阿尼玛卿蛇绿岩带之间的洋盆 (YinandNieetal.,1993);2 弧后盆地 主要受古特提斯洋向北俯冲所制约 (Hsüetal.,2010; Burchfieletal.,1995);3 扬子板块的西延, 其基底是陆壳组分, 晚三叠世深水沉积是东昆仑 西秦岭前陆盆地的产物, 龙门山造山带在晚三叠世的隆起 使得松潘 甘孜地块与四川盆地隔开 ( 许志琴等, 1992;ChenShefaetal.,1994;YanDanpingetal., 2003) 松潘带内发育有大量的印支期花岗岩类, 其明显侵入褶皱的三叠系地层 ( 胡健民等,2005) 由于岩浆作用与深部地球动力学过程有着紧密的关系, 这些印支期花岗岩是探讨该地区地质演化的重要研究对象 松潘带内印支期花岗岩主要类型包括高锶低钇花岗岩 ( 埃达克质花岗岩 )(ZhangHongfei etal.,2006;xiaolongetal.,2007; 赵永久等, 2007) A 型花岗岩 (ZhangHongfeietal.,2007) 和 I 型花岗岩 ( 胡健民等,2005;XiaoLongetal.,2007), 而对于 S 型花岗岩的研究相对较少 花岗岩是大陆地壳的主要组成部分和构造运动的主要产物, 其地球化学特征不仅反映源区性质, 而且是构造事件重要的岩浆记录 (Brownetal.,1994;Solaretal., 1998;Barbarinetal.,1999;Petfordetal.,2000) 对于这些花岗岩的成因, 代表性的观点有 :1 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 (Rogeretal.,2004);2 构造剪切热与地幔热源 注 : 本文为国家自然科学基金委创新群体项目 ( 批准号 : ), 国家自然科学基金资助项目 ( 批准号 : , ), 全国优秀博士论文作者专项基金资助项目 ( 编号 :201324) 及陕西省青年科技新星项目的成果 收稿日期 : ; 改回日期 : ; 责任编辑 : 章雨旭 Doi: /j.georeview 作者简介 : 朱毓, 男,1993 年生 硕士研究生 主要从事岩石地球化学研究 yuzhunwu@163.com 通讯作者: 赖绍聪, 男,1963 年生 博士, 教授, 博士生导师 从事岩石地球化学研究 shaocong@nwu.edu.cn

2 地 466 质 论 评 7年 C H m 9 时章亮等 9 为了 等 7 ②松潘造山带内广泛出露三叠纪末到侏 罗纪时期的花岗岩类侵入体 这些花岗岩呈面状散 更全面地对该地区花岗岩类的成因进行研究 本文 99 4 R 布于 松 潘 造 山 带 内 C 对金川地区观音桥花岗岩体进行主微量元素 S 4 胡 健 民 等 5 Z H f 6 N Pb同位素组成进行系统研究 结合已有研究成 7 X L 7 松潘造山带内仅东 果及区域地质演化 为探讨金川地区花岗岩的成因 988 部部分地 区 出 露 前 寒 武 纪 基 底 张 云 湘 等 以及松潘 甘孜地块的构造演化历史提供有效的地 H M H 3 晚古生代 三叠纪期间 质约束 位于昆南 阿尼玛卿洋盆和金沙江 哀牢山洋盆之 共同作用 胡健民等 5 ③ 岩石圈的拆沉作用 地质背景及岩相学特征 间的扬子 若尔盖板块上发育从泥盆纪 三叠纪的 斜坡相 深水复理石的被动陆缘巨厚沉积 三叠纪 松潘造山带北邻东昆仑 西秦岭造山带 中间 末洋盆闭合 形成巴颜喀拉 松潘 甘孜印支造山 被阿尼玛卿 勉略缝合带所隔 东南方向以龙门山 印支期 三叠纪末 华北板 带 许志琴等 99 断裂为界与扬子板块相连 C S f 99 6 块 扬子板块和羌塘 昌都板块的聚敛使得松潘造 7 西南部以金沙江缝合带为界 与青藏高原的 99 山带内地层发生强烈的褶皱变形 许志琴等 羌塘 昌都板块相接 蔡宏明等 金沙江缝 H wf 5 R 5 在造山 合 带 被 认 为 是 晚 古 生 代 俯 冲 带 S 98 5 期 三叠纪的地层向南推覆于扬子板块之上 同时震 C 99 4 松潘造山带是特提斯 喜马拉雅 旦纪 古生代序列强烈变形 形成大规模滑脱构造 4 造山系中的一个重要组成部分 周家云等 使得地壳明显加厚 M 99 地球物理数据显示其基底性质与西秦岭造山带相 松潘造山带内广泛发育花岗岩侵入体 野外观 似 都具有扬子地块的构造属性 张季生等 7 察显示 这些花岗岩体的空间分布并没有特别明显 松潘造山带内部整体具有两大明显特征 ① 松潘造 山带内主体充填有巨厚层 5 5km 的三叠系复 7 其形成时代主要在三 的规律性 赵永久等 理石沉积 许志琴等 9 9 C 9 9 4 它们整 99 4 R 4 胡健民等 5 部分花 合覆盖于 4 6k m厚震旦系 古生代之上 赵永久 岗岩体明显侵入到褶皱的三叠系地层内 而这些花 叠纪末到侏罗纪时期 和印支运动有关 C 图 松潘造山带地质简图 及金川地区地质简图 b 据时章亮等 9 F S m f m f S b J b f S Z 9

3 第 6期 朱毓等 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 467 岗岩自身并没有发生变形 指示这些花岗岩体的侵 9 廖远安等 99 主侵入阶段二云母花岗岩 位是在 三 叠 系 褶 皱 变 形 之 后 发 生 的 胡 健 民 等 又根据岩石结构可划分为中粒二云母花岗岩和中细 5 蔡宏明等 粒二云母花岗岩 中粒二云母花岗岩的 LA I CP MS 观音桥岩体位于松潘造山带东部 雅江后弧褶 锆石 U Pb定年得到的锆 石 6Pb 38U 加 权 皱带复式背斜轴部 地处马尔康西南方向白湾 观 平均年 龄 为 8±M 时 章 亮 等 9 观 音 音桥的公路旁 图 b 观音桥岩体与东侧的可尔因 桥 可尔因复式岩体与边缘相伟晶岩脉为同源岩浆 岩体共同构成一个复式花岗岩体 岩体围岩为中 分异的产物 李建康等 6 本文采集的观音桥 上三叠统西康群杂谷脑组砂岩夹少量板岩及薄层条 岩体中的中粒二云母花岗岩 属于复式岩体主侵位 带状结晶灰岩 上统侏倭组砂 板岩不等厚互层 新 阶段产物 岩石呈浅灰色 灰白色 块状构造 图 都桥 组 板 岩 夹 砂 岩 呈 复 理 式 韵 律 廖 远 安 等 b 主要矿物组成为碱性长石 35 4 99 观音桥 可尔因复式花岗岩体具有岩浆系 酸性斜长石 3 35 石英 5 3 列连续多阶段演化特点 可区分为前锋石英闪长岩 黑云母 3 白云母 3 4 图 早期阶段二长花岗岩 中期阶段钾长花岗岩 主侵入 副矿物主要有锆石 磷灰石 榍石和少量 T 阶段二云母花岗岩和花岗伟晶岩 李建康等 6 F氧化物 碱性长石主要是钾长石和条纹长石 可 图 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩的野外 b 及镜下 照片 F F b m f G q w m f m J S O B M 白云母 Kf 钾长石 Q z 石英 B 黑云母 P 斜长石 b 图中比例尺为一一角硬币 直径为 9 5 m M m Kf mf Q z q z B b P T f b m w m 95 m

4 1468 地质论评 2017 年 见格子双晶, 条纹长石可见明显的条纹结构 酸性斜长石成自形 半自形板状, 可见聚片双晶, 双晶纹细密 石英呈他形粒状, 表面裂纹较发育 黑云母呈黑褐色自形 半自形晶, 具有一组极完全解理, 矿物边缘可见轻微的氧化蚀变和铁质物析出 白云母自形 半自形晶, 同样具有一组极完全解理 2 实验分析方法 本文的所有测试分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成 进行元素地球化学测试之前, 对野外采集的新鲜样品进行详细的岩相学观察, 选择没有脉体贯入的样品进行主 微量元素分析 首先将岩石样品洗净 烘干, 用小型颚式破碎机破碎至粒度为 5 0mm 左右, 然后用玛瑙研钵托盘在振动式碎样机中碎至 200 目以下 主量元素采用 XRF 法完成, 分析精度一般优于 5% 微量元素用 ICP MS 测定 微量元素样品在高压溶样弹中用 HNO 3 和 HF 混合酸溶解两天后, 用 VGPlasma QuadExcelICP MS 完成测试, 对国际标准参考物质 BHVO 1( 玄武岩 ) BCR 2( 玄武岩 ) 和 AGV 1( 安山岩 ) 的同步分析结果表明, 微量元素分析的精度和准确度一般优于 10%, 详细的分析流程见文献 ( 刘晔等,2007) Sr Nd Pb 同位素分析同样在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成 Sr Nd 同位素分别采用 AG50W X8(200~400mesh),HDEHP( 自制 ) 和 AG1 X8(200~400mesh) 离子交换树脂进行分离, 同位素的测试则在该实验室的多接收电感耦合等离子体质谱仪 (MC ICP MS,Nu Plasma HR,Nu Instruments,Wrexham,UK) 上采用静态模式 (Static mode) 进行 (YuanHonglinetal.,2004) 全岩 Pb 同位素是通过 HCl Br 塔器进行阴离子交换分离, Pb 同位素的分离校正值 n( 205 Tl)/n( 203 Tl) = 在分析期间,NBS981 的 30 个测量值得出 n( 206 Pb)/n( 204 Pb) = ±1(2σ),n( 207 Pb)/ n( 204 Pb) = ± 1 (2σ), 和 n( 208 Pb)/ n( 204 Pb) =36 696±1(2σ) 的平均值 BCR 2 标样给出了值是 n( 206 Pb)/n( 204 Pb) = ± 1 (2σ),n( 207 Pb)/n( 204 Pb) = ±1(2σ) 和 n( 208 Pb)/n( 204 Pb) =38 705±1(2σ) 所有程序中 Pb 空白样的范围在 0 1~0 3ng 之间 (Yuan Honglinetal.,2004) 3 主 微量元素地球化学 观音桥二云母花岗岩样品的主 微量元素分析结果及 CIPW 标准矿物计算结果列于表 1 中 岩石具有高硅 (SiO 2 =72 08% ~73 95%) 碱 (K 2 O= 4 44% ~5 84% Na 2 O=3 29% ~3 93%), 低钙 (CaO=0 72% ~0 93%) 的特征 在 An Ab Or 图解中全部落在花岗岩区域 ( 图 3a) 岩石 K 2 O/ Na 2 O=1 20~1 68,(K 2 O+Na 2 O) 介于 8 14% ~ 9 51% 之间 此外, 该花岗岩富铝 (Al 2 O 3 =14 87% ~15 45%) 贫钛 (TiO 2 =0 10% ~0 15%), 全铁含 T 量 Fe 2 O 3 处于 0 88% ~1 39% 之间 铝饱和指数 A/CNK=1 08~1 22, 在 A/NK A/CNK 图解 ( 图 3b) 中可见, 岩石属于过铝质系列 岩石里特曼指数 σ=2 14~3 00, 属钙碱性系列 在 SiO 2 K 2 O 图解 ( 图 3c) 上, 岩石同样位于高钾钙碱性系列岩石范围内 岩石 MgO =0 20% ~0 26%,Mg # 值在 26 6~31 7 之间变化 观音桥二云母花岗岩的稀土元素总量不高, 介于 ~ 之间, 平均 ; LREE/ HREE 变化不大, 处于 5 04~ 6 24 之间, 平均为 5 77;(La/Yb) N =25 18~ 39 03, 平均为 31 59;(Ce/Yb) N =19 83~31 65, 平均为 24 89;δEu 变化在 0 26~0 38 之间, 平均为 0 32 在岩石的稀土元素球粒陨石标准化配分模式图中 ( 图 4a), 样品具有基本一致的稀土元素配分型式, 即轻稀土元素 (LREE) 富集, 重稀土元素 (HREE) 相对亏损,Eu 负异常明显 在岩石的原始地幔标准化微量元素蛛网图中 ( 图 4b), 配分曲线均呈现出整体右倾负斜率特征, 富集 Rb Th U Pb 等大离子亲石元素, 亏损 Nb Zr 高场强元素 4 Sr Nd Pb 同位素特征 观音桥二云母花岗岩 4 个样品的 Sr Nd 同位素分析结果列于表 2 中 从表中数据可看到, 岩石总体 Sr 含量变化较大 ( ~ ), Nd 含量 ( ~ ) 偏低,Rb 含量整体较高, 介于 ~ 之间 岩石的 n( 87 Sr)/n( 86 Sr) = ~ , n( 143 Nd)/n( 144 Nd)= ~ , 初始锶比值 [n( 87 Sr)/n( 86 Sr)] i 介于 ~ ,ε Nd (t)=-7.9~-10.1( 平均为 -8.9) 二阶段模式年龄 T 2DM (Ga) 介于 1 42~1 57Ga 对于高的 Rb/Sr(Rb/Sr=4 18~8 31), 经过时间矫正

5 1 表 1 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩常量 (%) 及微量元素 ( 10-6 ) 分析结果 Table1Analyticalresultsofmajor(%)andtrace( 10-6 )elementsoftheguanyinqiaotwo-micagranitesfrom thejinchuanarea,songpanorogenicbelt 编号 GYM05 GYM06 GYM08 GYM09 GYM10 GYM14 GYM15 SiO TiO Al 2 O Fe 2 O 3 T MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 烧失 总量 Mg # K 2 O/Na 2 O K 2 O+Na 2 O A/CNK A/NK Q An Crn Or Ab Hy Mt Ilm Ap Li Be Sc V Cr Co Ni Cu 编号 GYM05 GYM06 GYM08 GYM09 GYM10 GYM14 GYM15 Zn Ga Ge Rb Sr Y Zr Nb Cs Ba Hf Ta Pb Th U La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu REE LREE/ HREE δeu (La/Yb) N (Ce/Yb) N 注 : 由西北大学大陆动力学国家重点实验室 XRF 和 ICP-MS 法分析 (2013) Q 石英 ;An 钙长石 ;Crn 刚玉 ;Or 正长石 ;Ab 钠长石 ;Hy 紫苏辉石 ;Mt 磁铁矿 ;Ilm 钛铁矿 ;Ap 磷灰石

6 1470 地质论评 2017 年 图 3 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 An Ab Or(a)( 据 Barker,1979);A/NK A/CNK(b)( 据 Rolinson,1993) 和 SiO 2 K 2 O(c)( 据 ManiarandPiccoli, 1989) 图解 Fig.3Thediagramsof(a)An Ab Or(afterBarker, 1979),(b)A/NK A/CNK (afterrolinson,1993) and (c)sio 2 K 2 O (aftermaniarandpiccoli,1989)forthe Guanyinqiaotwo mica granitesfrom the Jinchuan area, SongpanOrogenicBelt Bomingetal.,2001) 金川地区观音桥二云母花岗岩 4 个样品的 Pb 同位素分析结果列于表 3 中, 由表中数据可以看到, 岩石样品的 [n( 206 Pb)/n( 204 Pb)] i = ~ , [n( 207 Pb)/n( 204 Pb)] i = ~ , [n( 208 Pb)/n( 204 Pb)] i = ~ 在 [n( 208 Pb)/n( 204 Pb)] i [n( 206 Pb)/ n( 204 Pb)] i 图解 ( 图 5a) 中, 样品位于 Th/U=4 0 的北半球参考线 (NHRL) 下部并且具有接近 MORB 的同位素组成 而在 [n( 207 Pb)/n( 204 Pb)] i [n( 208 Pb)/n( 204 Pb)] i 图解 ( 图 5b) 中, 花岗岩样品几乎全部落在下地壳区域内 5 讨论 获得的 [n( 87 Sr)/n( 86 Sr)] i 值会有很大的不确定性 因此, 由高 Rb/Sr 比值经过年龄校正计算出来的 [n( 87 Sr)/n( 86 Sr)] i 值一般仅仅作为参考 (Jahn 5.1 岩石成因研究表明, 金川地区观音桥中粒二云母花岗岩具有较高的 SiO 2 含量 (SiO 2 =72 08% ~73 95%) 及较低的 TiO 2 含量 (TiO 2 =0 10% ~0 15%), (K 2 O +Na 2 O) 较高 (K 2 O +Na 2 O =8 14% ~ 9 51%),σ=2 14~3 00 多数样品的铝饱和指数 A/CNK(A/CNK=1 08~1 22) 大于 1 1, 岩石属于过铝质系列 高的 SiO 2 含量与铝饱和指数 A/CNK 超过 1 1 为 S 型花岗岩的典型特征 因此, 初步推断研究区内花岗岩是 S 型花岗岩 王德滋等 (1993) 认为 Rb 和 K 有相似的地球化学性质, 随着壳幔的分熔和陆壳的逐渐演化,Rb 富集于成熟度高的地壳中 ;Sr 和 Ca 有相似的地球化学行为,Sr 富集于成熟度低 演化不充分的地壳中 因此,Rb/Sr 比值能灵敏地记录源区物质的性质, 当 Rb/Sr>0 9 时, 为 S 型花岗岩 ;Rb/Sr<0 9 时, 为 I 型花岗岩 观音桥二云母花岗岩整体体现出高 Rb 低 Sr 的特征,Rb/Sr(Rb/Sr=4 18~8 31) 值远远高于 0 9, 据此可进一步确定研究区内花岗岩为 S 型花岗岩 实验研究表明 (wolfetal.,1997), 在强过铝质岩浆中,

7 第 6 期 朱毓等 : 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 1471 图 4 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩稀土元素配分图解 (a) 和原始地幔标准化微量元素蛛网 (b) ( 标准化值据 SunandMcDonough,1989) Fig.4Chondrite normalizedreepaterns(a)diagramsandprimitivemantle(pm)normalizedtraceelementspidergrams(b)of theguanyinqiaotwo micagranitesfromthejinchuanarea,songpanorogenicbelt(theprimitivemantleandchondritevaluesare fromsunandmcdonough,1989) 磷灰石在岩浆分异过程中随着 SiO 2 的增加而增加 磷灰石的这种特殊属性已经被成功地运用在 S 型和 I 型花岗岩的区分上 (WuFuyuanetal.,2003) 在 SiO 2 P 2 O 5 相关图中 ( 图 6), 除去 P 2 O 5 含量相同的样品 ( 均 0 2%) 外, 样品的 SiO 2 和 P 2 O 5 之间整体具有明显的正相关关系 由此综合判断, 研究区内花岗岩属于过铝质高钾钙碱性 S 型花岗岩类 观音桥二云母花岗岩为过铝质 S 型花岗岩 一般认为, 形成于成熟的大陆克拉通环境下的强过铝质花岗岩的源岩是泥质的, 即富黏土 贫长石 (< 5%)( 钟长汀等,2007) 这些强过铝质花岗岩具有 的低 CaO Na 2 O 含量特征是从它们的沉积源区继承下来的 因为, 长石在形成粘土的过程中会丢失这些组分 所以,CaO/Na 2 O 比值可以在一定程度上反映源区长石与粘土的比率, 可作为判断其源区成分的重要指标之一 ( 时章亮等,2009) 实验岩石学研究表明 (Pati nodouceandjohnston,1991;pati 珘 no 珘 DouceandBeard,1995;SkjerlieandJohnston,1996), 由泥质岩石熔融生成的强过铝花岗岩, 其 CaO/ Na 2 O 值一般小于 0 3, 而由杂砂岩熔融形成的花岗岩, 其 CaO/Na 2 O 值一般大于 0 3 观音桥二云母花岗岩 CaO/Na 2 O(0 18~0 27) 全部小于 0 3,Al 2 O 3 / 样品 表 2 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 Sr Nd 同位素分析结果 Table2Sr NdisotopicanalysisresultsofthetheGuanyinqiaotwo micagranites from thejinchuanarea,songpanorogenicbelt n( 87 Sr) n( 86 Sr) n( 87 Rb) n( 86 Sr) Sr Rb ( 10-6 ) n( 143 Nd) n( 144 Nd) n( 147 Sm) n( 144 Nd) Nd Sm ( 10-6 ) T 2DM ε Nd (t) n(87 Sr) n( 86 Sr GYM GYM GYM GYM 注 :Rb Sr Nd Sm 是根据西北大学大陆动力学国家重点实验室 MC ICP MS 法分析 T2DM 代表二阶段模式年龄, 计算中所需详细参数及公式如下 : n(147 Sm) n( 144 =0.2137, n(143 Nd) Nd ) DM n( 144 = , n(147 Sm) Nd ) DM n( 144 = n(147 Sm) Nd ) Crust n( 144 =0.1967and Nd ) CHUR n( 143 Nd) n( 144 = ε Nd ) Nd (t)= CHUR n( 143 Nd) [ n( 144 Nd ] n( 143 Nd) { } (t) ) sample , 初始同位素根据 t=210ma 校正 n( 144 (t) Nd ) CHUR ) i

8 1472 地质论评 2017 年 图 5 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 n( 208 Pb)/n( 204 Pb) n( 206 Pb)/n( 204 Pb)(a) 和 n( 207 Pb)/n( 204 Pb) n( 208 Pb)/n( 204 Pb)(b) 图解 ( 据 Huge,1993) DM 亏损地幔 ;PERMA 原始地幔 ;BSE 地球总成分 ;MORB 洋中脊玄武岩 ;EMⅠ Ⅰ 型富集地幔 ; EMⅡ Ⅱ 型富集地幔 ;HIMU 异常高 n( 238 U)/204Pb 地幔 Fig.5Thediagramsofn( 208 Pb)/n( 204 Pb) n( 206 Pb)/n( 204 Pb)(a)andn( 207 Pb)/n( 204 Pb) n( 208 Pb)/n( 204 Pb)(b)forthe Guanyinqiaotwo micagranitesfromthejinchuanarea,songpanorogenicbelt(afterhuge,1993) 的源岩组成有关 (Sylvester,1998) Rb 为斜长石的不相容元素,Sr Ba 是相容元素 泥质岩熔融后往往留下极少的斜长石 (Pati nodouceandjohnston, 珘 1991;Pati nodouceand 珘 Beard,1995;Skjerlie and Johnston,1996) 观音桥二云母花岗岩具有较高的 Rb/Sr 值 (4 18~8 31) 和相对较低的 Rb/Ba 值 (1 81~3 16), 在 Rb/Sr Rb/Ba 判别图解中, 样品全部落入富集黏土源区, 这进一步说明观音桥二云母花岗岩可能为成熟度较高的泥质沉积物部分熔融的产物 ( 图 7b) 图 6 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩金川地区区域内出露大量伟晶岩脉, 主要分布 SiO 2 P 2 O 5 图解于围岩的角岩带中, 或者围绕中酸性侵入体成群 带 Fig.6ThediagramsofSiO 2 P 2 O 5 fortheguanyinqiaotwo 状分布, 一般为单脉出现, 分枝 分叉者较少, 部分 micagranitesfromthejinchuanarea,songpanorogenicbelt 具有膨大 狭窄的脉体变化 其中高 Li 的白云母钠长石锂辉石型伟晶岩脉与观音桥二云母花岗岩较高 TiO 2 比值介于 103~149 之间, 以此判断岩浆源区物的 Li 含量 ( ~ ) 形成鲜明对质主要应为泥质岩 ( 图 7a) 比 这很可能指示区域内侵入体和伟晶岩脉属于母强过铝质花岗岩 Rb Sr Ba 含量变化与它们岩浆连续演化的产物 党坝伟晶岩型锂矿脉属于白表 3 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 Pb 同位素分析结果 Table3PbisotopicanalysisresultsoftheGuanyinqiaotwo micagranitesfrom thejinchuanarea, SongpanOrogenicBelt U Th Pb n( 206 Pb)/n( 204 Pb) n( 207 Pb)/n( 204 Pb) n( 208 Pb)/n( 204 Pb) 样品 ( 10-6 ) 测值 2σ 测值 2σ 测值 2σ n( 206 Pb) n( 207 Pb) n( 208 Pb) n( 204 Pb ) i n( 204 Pb ) i n( 204 Pb GYM GYM GYM GYM ) i

9 第 6 期 朱毓等 : 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 1473 图 7 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 Al 2 O 3 /TiO 2 CaO/Na 2 O(a) 和 Rb/Sr Rb/Ba(b) 图解 ( 据 Sylvester,1998) Fig.7ThediagramsofAl 2 O 3 /TiO 2 CaO/Na 2 O(a)andRb/Sr Rb/Ba(b)fortheGuanyinqiaotwo mica granitesfromthejinchuanarea,songpanorogenicbelt(aftersylvester,1998) 云母钠长石锂辉石型伟晶岩脉, 同样具有高 Li 的特征, 根则岩体与其中的白云母微斜长石型伟晶岩脉间界面不明显, 矿物组合和粒度大小呈过渡关系, 同样表明伟晶岩脉为花岗质岩浆自分异的产物 ( 李建康等,2006) 观音桥二云母花岗岩的 ε Nd (t) = -7.9~ -10.1( 平均为 -8.9) 不高, 反映其源区以古老地壳物质为主 研究区内花岗岩的 Nd 同位素二阶段模模式年龄 T 2DM 值为 1 42~1 57Ga, 这指示着岩浆很可能来自古老地壳物质的再循环或者发生壳幔混合作用 此外, 大量的研究表明, 在严重缺水的深部地壳源区, 源区物质的部分熔融主要通过含水矿物的脱水反应来进行 (Pati nodouce,1999) 珘 观音桥二云母花岗岩中的白云母是变泥质岩中最常见的含水矿物, 在脱水熔融的过程中常形成强过铝质的熔体 (Gardienetal.,1995;Pati nodouceandbeard,1995, 珘 1996) 综合以上分析, 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩为中元古代古老地壳泥质源岩部分熔融的产物 5.2 岩石形成的构造环境及地质意义松潘造山带的形成是发生在古特提斯洋消亡之后 ( 许志琴等,1992) 综合前人研究 地球化学特征与野外观察, 松潘造山带观音桥二云母花岗岩为过铝质 S 型花岗岩,LA ICP MS 锆石 U Pb 定年得到的锆石 n( 206 Pb)/n( 238 U) 加权平均年龄为 208±2Ma ( 时章亮等,2009), 属于晚三叠世时期 前人研究表明 : 松潘造山带中生代岩浆岩最早开始于东南部 金川地区 243Ma 的猛古花岗闪长质岩体 ( 赵永久, 2007), 与扬子板块和华北板块的碰撞时间 (~ 244Ma) 相一致 (Rogeretal.,2003), 说明松潘带印支期岩浆岩的开始可能与陆陆碰撞和地壳增厚有关 ( 蔡宏明,2010);~228Ma 的钙碱性 高钾钙碱性 I 型花岗岩, 被认为是来自于下地壳的部分熔融 (Xiao Longetal.,2007) 松潘造山带印支期岩浆作用在 ~220Ma 前后出现较高峰期 ( 蔡宏明,2010), 东部 221~216Ma 的高锶低钇花岗岩 ( 埃达克质花岗岩 ) 反映了印支期的地壳增厚作用 (ZhangHongfeiet al.,2006); 东北部老君沟和孟通沟花岗岩为碰撞过程中岩浆作用的产物, 其部分熔融的促发因素是地幔岩浆的底侵作用 ( 赵永久等,2007); 西部巴颜喀拉地区石英闪长岩和花岗闪长岩类主要来自于下地壳镁铁质岩石经角闪石脱水发生的部分熔融, 它被认为是软流圈地幔上涌加热下地壳而发生部分熔融 ( 蔡宏明,2010) 而 ~211Ma 的年宝玉则 A 型花岗岩显示有地幔物质的加入, 该时期松潘带由挤压背景向构造伸展转换 (ZhangHongfeietal.,2007) 206~204Ma 的可尔因二云母花岗岩以及伴生的伟晶岩是在陆陆碰撞环境下母岩浆连续结晶分异的产物, 而区域内的李家沟特大型锂矿床 党坝锂矿脉成矿作用则发生在松潘造山带主体构造岩浆活动趋于停止的稳定期 而距今更新的早白垩世塔公石英闪长岩形成于川西北地区陆缘 陆内造山环境, 属于晚碰撞 碰撞后的花岗岩类 ( 赖绍聪等,2015) 由此可以看出, 松潘 甘孜地块岩浆岩的产出与陆陆

10 1474 地质论评 2017 年 碰撞之后的地壳增厚有着密切的联系 三叠纪末松潘 甘孜地块构造活动剧烈, 松潘造山带自早三叠世以来接受从东 南东侧物源供给, 形成大套复理石沉积, 其后由于华北地体 扬子地体和羌塘地体的三向汇聚使得松潘带内地层发生挤压而明显增厚 ( 许志琴等,1992;Burchfieletal.,1995;Hsǜetal., 1995;YinandHarison,2003), 在此构造背景下, 松潘造山带内发育花岗岩类等多种组合 在印支期末, 华北板块与扬子板块发生陆陆碰撞后使得松潘造山带中 北部受到南北向收缩应力的影响 ( 李建康等,2009) 大量的地质实例和实验岩石学研究表明 (PatiňoDouceetal.,1998),S 型花岗岩形成于挤压 碰撞 地壳加厚或者后造山伸展的背景下 观音桥二云母花岗岩微量元素特征显示其具有明显的低 Sr 低 Yb 特征 (Sr= ~ ,Yb= ~ ),LREE 富集且 Eu 负异常明显, 这说明其来自于石榴石稳定区的较深部地壳 实验岩石学资料表明 ( 吴福元等,2007), 如果岩浆源区存在斜长石, 则表明岩浆起源压力较低 (<100MPa), 若源区中可能存在石榴石, 花岗岩形成时压力明显升高 高的 Rb/Sr 值和低的 CaO/ Na 2 O 值 较低的 Al 2 O 3 /TiO 2 值和低的 Rb/Ba 值显示观音桥二云母花岗岩是古老地壳内泥质源岩部分熔融的产物, 这类岩浆源区在地壳中的产出位置一般在中地壳 20 km 左右 (Harisetal.,1995; Harisionetal.,1997) 促使地壳熔融的热源主要有以下几种方式 :1 地壳内大量同位素衰变生热 ; 2 大尺度构造剪切带的剪切生热 ;3 后碰撞的减压熔融 ;4 地幔热源的加入 松潘造山带内并没有发现超量放射性元素的存在 ( 赵永久等,2007), 并且地壳加厚所引起的放射性同位素衰变需要稳定 ~ 120Ma 才足以产生使地壳广泛熔融的热量 (Turner etal.,1993); 剪切热所诱发部分熔融产生的岩浆多呈线性分布, 而松潘造山带内花岗岩类多是无规则地呈 " 面状 " 散落 因此第 1 和 2 种热源供给方式不可行 观音桥二云母花岗岩的 Rb (Y+Nb) 构造环境判别图解中指示其形成于后碰撞时期 ( 图 8) 但需要注意的是, 虽然碰撞后增厚的地壳可以因为伸展松弛而发生减压熔融, 但如果没有深部地幔岩浆提供物质和热能, 只能形成小规模岩体 (Roberts and Clements,1993; Sylvester,1998; Thompson,1999;Pati nodouce,1999), 珘这与松潘 甘孜地体广泛分布的中生代侵入体不符 同位素研究 表明, 观音桥二云母花岗岩的形成与幔源岩浆作用无关, 但是起源于地幔的铁镁质岩浆很可能为这些壳源花岗岩的部分熔融提供了必要的热源 Zhang Hongfei 等 (2007) 提出松潘造山带内印支期岩浆组合起因于岩石圈的拆沉作用, 地幔软流圈物质上涌加热上部岩石圈部分, 诱使中 下地壳发生部分熔融 (Grifinetal.,2002;WuFuyuanetal.,2005a, 2005b;Weislogeletal.,2006) 综合前人研究成果和区域构造演化, 我们认为, 松潘造山带金川地区由于受到东侧刚性扬子板块的阻挡和扬子板块向西楔入而地壳增厚 ( 白宪洲等,2006), 岩石圈的重力不稳定性诱使幔源岩浆携带高热上涌, 加热中 上地壳泥质源岩发生部分熔融, 形成金川地区观音桥二云母花岗质岩浆 图 8 松潘造山带金川地区观音桥二云母花岗岩 Rb (Y+Nb) 构造环境判别图解 ( 据 Pearceetal.,1984) WPG 板内花岗岩 ;ORG 洋中脊花岗岩 ;VAG 火山弧花岗岩 ;Syn COLG 同碰撞花岗岩 ;Post COLG 后碰撞花岗岩 Fig.8ThediagramsofRb (Y+Nb)tectonicdiscriminationfor theguanyinqiaotwo micagranitesfromthejinchuanarea,songpan OrogenicBelt(afterPearceetal.,1984) 6 结论 (1) 金川地区观音桥二云母花岗岩具有高硅 (SiO 2 =72 08% ~73 95%) 富碱 (K 2 O=4 44% ~ 5 84% Na 2 O=3 29% ~3 93%) 的特征, 其 A/CNK 值为 1 08~1 22, 属于过铝质高钾钙碱性 S 型花岗岩类 岩石总体富集大离子亲石元素, 亏损部分高场强元素, 具有明显的 Eu 负异常 岩石地球化学特征和同位素特征表明该花岗岩是由于金川地区中 上地壳中元古代泥质源岩受地幔物质上涌提供热源, 进而发生部分熔融的产物

11 第 6 期 朱毓等 : 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 1475 (2) 金川地区观音桥二云母花岗岩属于晚三叠世花岗岩, 它是松潘 甘孜地块陆陆碰撞后挤压背景下的岩浆响应 参考文献 / References (Theliteraturewhosepublishingyearfolowedbya & isinchinese withenglishabstract;theliteraturewhosepublishingyearfolowedbya # isinchinesewithoutenglishabstract) 白宪洲, 文龙, 朱兵, 王玉婷, 伍文湘, 杨辉, 鄢圣武, 李小平, 马继跃, 李名则 金川县独松岩体锆石 U Pb 年龄及其地球化学特征. 四川地质学报,36(3):494~499. 蔡宏明, 张宏飞, 徐旺春, 时章亮, 袁洪林 松潘带印支期岩石圈拆沉作用新证据 : 来自火山岩岩石成因的研究. 中国科学 : 地球科学,40(11):1518~1532. 蔡宏明 松潘 甘孜褶皱带印支期花岗岩类和火山岩类成因及深部作用. 导师 : 张宏飞. 中国地质大学博士学位论文. 胡健民, 孟庆任, 石玉若, 渠洪杰 松潘 甘孜地体内花岗岩锆石 SHRIMPU Pb 定年及其构造意义. 岩石学报,21(3):867~ 880. 赖绍聪, 赵少伟 川西北塔公石英闪长岩地球化学特征和岩石成因. 地球科学与环境学报,37(3):1~13. 李建康, 王登红, 付小方 川西可尔因伟晶岩型稀有金属矿床的 40Ar/39Ar 年代及其构造意义. 地质学报,80(6):843~848. 李建康, 杨学俊, 王登红, 熊昌利, 付小方 川西北花岗岩的冷却过程及其对区域成矿的制约. 地质学报,83(8):1141~1149. 廖远安, 姚学良 金川 过铝多阶段花岗岩体演化特征及其与成矿关系. 矿物岩石,12(1):12~22. 刘晔, 柳小明, 胡兆初, 第五春荣, 袁洪林, 高山.2007.ICP MS 测定地质样品中 37 个元素的准确度和长期稳定性分析. 岩石学报, 23(5):1203~1210. 时章亮, 张宏飞, 蔡宏明 松潘造山带马尔康强过铝质花岗岩的成因及其构造意义. 地球科学 : 中国地质大学学报,34(4): 569~584. 王德滋, 刘昌实, 沈渭洲, 陈繁荣 桐庐 I 型和相山 S 型两类碎斑熔岩对比. 岩石学报,9(1):44~53. 吴福元, 李献华, 杨进辉, 郑永飞 花岗岩成因研究若干问题. 岩石学报,23(6):1217~1238 许志琴, 侯立炜, 王宗秀 中国松潘 甘孜造山带的造山过程. 北京 : 地质出版社,:1~190. 张国伟, 郭安林, 姚安平 中国大陆构造中的西秦岭 松潘大陆构造结. 地学前缘,11(3):23~32. 张季生, 高锐, 李秋生, 王海燕, 朱海华 松潘 甘孜和西秦岭造山带地球物理特征及基底构造研究. 地质论评,53(2):261~ 266. 张云湘, 骆耀南, 杨崇喜 攀西裂谷. 地质出版社, 北京. 赵永久, 袁超, 周美夫, 颜丹平, 龙小平, 李继亮 川西老君沟和孟通沟花岗岩的地球化学特征 成因机制及对松潘 甘孜地体基底性质的制约. 岩石学报,23(5):995~1006. 赵永久. 松潘 甘孜东部中生代中酸性侵入体的地球化学特征 岩石成因及构造意义. 导师 : 周美夫, 袁超. 中科院广州地球化学研究所博士学位论文,2007. 钟长汀, 邓晋福, 万渝生, 毛德宝, 李慧民 华北克拉通北缘中段古元古代造山作用的岩浆记录 :S 型花岗岩地球化学特征及锆石 SHRIMP 年龄. 地球化学,36(6):585~600. 周家云, 谭洪旗, 龚大兴, 朱志敏, 罗丽萍 乌拉溪铝质 A 型花岗岩 : 松潘 甘孜造山带早燕山期热隆伸展的岩石记录. 地质 论评,60(2):348~362. BaiXianzhou,WenLong,ZhuBing,WangYuting,WuWenxiang, YangHui,YanShengwu,LiXiaoping,MaJiyue,LiMingze. 2016&.ZirconU Pbageandgeochemicalcharacteristicsofthe DusongintrusioninJinchuan.ActaGeologicalSichuan,36(3): 494~499. BarbarinB.1999.Areviewoftherelationshipsbetweengranitoidtypes, theiroriginsandtheirgeodynamicenvironments.lithos,46(3): 605~626. BarkerF.1979.Trondhjemite:Definition,EnvironmentandHypotheses oforigin.developmentsinpetrology,6:1~12. BurchfielB C, Chen Zhiliang, Liu Yupinc, L H Royden TctonicsoftheLongmenShanandadjacentregions,CentralChina. InternationalGeologyReview,37(8):661~735. BrownM.1994.Thegeneration,segregation,ascentandemplacement of granite magma: the migmatite to crustaly derived granite connectioninthickenedorogens.earth ScienceReviews,36(1): 83~130. CaiHongming,ZhangHongfei,XuWangchun.2009.U PbZircon ages, geochemical and Sr Nd Hf isotopic compositions of granitoidsinwesternsongpan Garzefoldbelt:Petrogenesisand implicationfortectonicevolution.journalofearthscience,20(4): 681~698. CaiHongming,ZhangHongfei,XuWangchun,ShiZhangliang,Yuan Honglin.2010 #. PetrogenesisofIndosinian volcanic rocksin Songpan GarzefoldbeltofthenortheasternTibetanPlateau:New evidenceforlithosphericdelamination.scichinaearthsci,53 (9):1316~1328. CaiHongming. 2010&. Petrogenesis ofindosinian granitoids and volcanicrocksinsongpan Garzefoldbelt:Constrainsfordeep geologicproceses. Tutor: ZhangHongfei. ChinaUniversityof Geosciences. CalasouS.1994.Etudetectoniqued unecha?nededécolement: Tectoniquetriasiqueettertiairedelacha? nedesongpangarzé (esttibet):géométrieetcinématiquedesdéformationsdansles prismesd accrétionsédimentaire.darwiniana,45. ChappelBW,WhiteAJR.1992.I ands typegranitesinthelachlan FoldBelt.EarthandEnvironmentalScienceTransactionsofthe RoyalSociety ofedinburgh, 83 (1 ~ 2) (Second Huton Symposium:TheOriginofGranitesandRelatedRocks):1~26. ChenShefa, Wilson C JL, LuoZhili, DengQidong The evolutionofthewestern Sichuan Foreland Basin, southwestern China.JournalofSoutheastAsianEarthSciences,10(3):159~ 168. ChenShefa,WilsonCJL.1996.EmplacementoftheLongmenShan Thrust NappeBeltalongtheeasternmarginoftheTibetanPlateau. JournalofStructuralGeology,18(4):413~430. ChenShefa,WilsonCJL,WorleyBA.2007.Tectonictransitionfrom thesongpan GarzêFoldBelttotheSichuanBasin,south western China.BasinResearch,7(3):235~253. EnkinR J, YangZ, Chen Y, CourtilotV Paleomagnetic constraintsonthegeodynamichistoryofthemajorblocksofchina fromthepermiantothepresent.journalofgeophysicalresearch Atmospheres,971(B10):13953~ GardienV,ThompsonA B,GrujicD,UlmerP.1995.Experimental meltingofbiotite+plagioclase+quartz±muscoviteasemblagesand implicationsforcrustalmelting.journalofgeophysicalresearch SolidEarth,100(B8):15581~ GrifinW L,WangXiang,JacksonSE,PearsonNJ,SuzanneY,Xu Xisheng, Zhou Xinmin Zircon chemistry and magma

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13 第 6 期 朱毓等 : 松潘造山带金川地区观音桥晚三叠世二云母花岗岩的成因及其地质意义 1477 WeislogelAL,Graham SA,ChangEZ,WoodenJL,GejrelsGE DetritalzirconprovenanceoftheLateTriasicSongpan Ganzicomplex:SedimentaryrecordofcolisionoftheNorthand SouthChinablocks.Geology,34(2):97. WolfM B,LondonD Apatitedisolutionintoperaluminous haplograniticmelts: An experimentalstudy ofsolubilities and mechanisms.geochimicaetcosmochimicaacta,58(19):4127~ WuFuyuan,JahnBM,WildeSA,LoCH,YuiTF,LinQiang,Ge Wenchun,SunDeyou.2003.HighlyfractionatedI typegranitesin NEChina(I):geochronologyandpetrogenesis.Lithos,66(3): 241~273. WuFuyuan,LinJingqian,WildeSA,ZhangXiaoou,YangJinhui. 2005a.NatureandsignificanceoftheEarlyCretaceousgiantigneous eventineasternchina.earth&planetaryscienceleters,233(1~ 2):103~119. Wu Fuyuan, Yang Jinhui, Wilde S A, Zhang Xiaoou. 2005b. Geochronology,petrogenesisandtectonicimplicationsofJurasic granitesintheliaodongpeninsula,nechina.chemicalgeology, 221(1~2):127~156. Wu Fuyuan, LiXianhua, Yang Jinhui, Zheng Yongfe. 2007&. 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Methods:Inthispaper,wepresentwhole rockmajorandtraceelements,sr Ndisotopiccompositionsofthe Guanyinqiaotwo micagranitesinjinchuanareafromtheeasternpartofthesongpanorogenicbelt Results:Thegranitesareperaluminoushigh K calc alkalines typegranites,withhighsio 2 (72.08% ~ 73.95%) K 2 O(4.44% ~5.84%)andNa 2 O(3.29% ~3.93%)contents,A/CNK=1.08~1.22 Thegranites exhibitanenrichmentinlargeionlithophileelementsandadepletioninpartofhighfieldstrengthelementsaswel

14 地 478 质 论 评 7年 m E m δe 6 3 8 T εn 7 9 f m 45 57G M z 8 9 TDM G C I mb w m w G q w m w f m T w f m m ff S b K w S f w S w m L T m P A kw m F f w j b N S F I G G N 4 4 N N S F fc G N 4 3 7 6 7 4 3 7 F f A fn Ex D D fc G N 3 4 Y j S x F ZHU Y m b 993 m m Em z w 6 3 m C LAIS m b 9 6 3 f m Em w M 7 3 4 7 3 b ZHANGY x 6 5 9 j w 7 6 4 D 推动地质科技创新 助力绿色经济发展 中国地质学会 7年学术年会在杭州隆重召开 月 日 由中国地质学会主办 浙江省地质学会 篇 参加年会的有来自全国各省 市 自治区的地质科技界专 协办的中国地质学会 7年学术年会在杭州国际博览中心 家学者 论文作者和省级地质学会理事长 秘书长共 5 余 隆重召开并取得了圆满成功 位代表 中国地质学会秘书长朱立新主持开幕式 本届年会的主题是 推动地质科技创新 助力绿色经济 中国地质学会副理事长 中国地质调查局副局长李金 发展 会议主要议程包括大会学术报告 8个分会场学术 发 浙江省国土资源厅党组书记 厅长陈铁雄出席开幕式并 交流和野外 地 质 考 察 3部 分 会 议 收 到 学 术 论 文 近 致辞 裴荣富院士等前排就座 下转第 6 5 页

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