748 世界地质第 37 卷 obviouslynegativeeuanomalies(δeu=0 36~0 43).Theε Hf (t)valuesofthegraniteporphyryrangefrom +6 6to+9 6,andtwo stagehfmodelages(t DM2 )ra

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沾蔺
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1 第 37 卷第 3 期 2018 年 9 月世界地质 GLOBALGEOLOGY Vol 37 No 3 Sept 2018 文章编号 : (2018) 柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石 U Pb 年代学地球化学及 Hf 同位素高歌悦, 李碧乐, 杨佰慧, 廖宇斌吉林大学地球科学学院, 长春摘要 : 对锡铁山北东侧的花岗斑岩体进行锆石 U Pb 年代学岩石地球化学及 Hf 同位素研究通过 LA ICP MS 锆石 U Pb 同位素测年, 获得花岗斑岩的成岩年龄为 373 9±2 2Ma(MSWD=0 069), 属于晚泥盆世岩浆活动的产物岩石地球化学特征显示岩石富硅 (SiO 2 =76 33% ~76 99%) 和碱 (K 2 O+Na 2 O=7 28% ~8 19%), 低钙 (CaO=0 58% ~0 75%) 镁 (MgO=0 20% ~0 31%) 和 Mg # 值 (Mg # =23 29~30 17),A/CNK 介于 0 97~0 98, 属于准铝质钙碱性岩石系列岩石相对富集 Rb Th U 等大离子亲石元素, 亏损 Nb Ta Ti P 等高场强元素及 Ba Sr 等部分大离子亲石元素稀土元素配分曲线呈右倾型, 轻稀土元素分馏明显, 重稀土元素分馏较弱, 且相对富集轻稀土元素, 亏损重稀土元素, 显示明显的负 Eu 异常 (δeu=0 36~0 43) 锆石 Hf 同位素 ε Hf (t) 比值为 + 6 6~+9 6, 二阶段模式年龄 T DM2 为 760~950Ma 综合岩石地球化学及同位素的研究表明, 锡铁山花岗斑岩为高分异的 I 型花岗岩, 岩浆源区主要为起源亏损地幔的新元古代新生地壳物质的部分熔融结合区域构造背景和前人研究成果, 认为本文锡铁山花岗斑岩形成于柴达木地块与祁连地块碰撞后伸展的大地构造环境关键词 : 锡铁山 ; 花岗斑岩 ; 岩石地球化学 ; 锆石 U Pb 年龄 ;Hf 同位素中图分类号 :P ;P597 文献标识码 :A doi: /j isn ZirconU Pbgeochronology,geochemistryandHfisotopic ofgraniteporphyryinxitieshanareaofnorthmarginofqaidam Basin GAOGe yue,libi le,yangbai hui,liaoyu bin ColegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China Abstract:TheU Pbchronology,geochemistryandHfisotopicdataofgraniteporphyryinthenortheastXitie shanareawerestudied.theresultsofzirconu Pbgeochronologyandgeochemicaldataforthegraniteporphyry showthattheweightedmeanageoftherockis373 9±2 2Ma(MSWD=0 069),suggestingthattheintrusion wasemplacedinlatedevonian.petrogeochemicaly,thegranitesarecharacterizedbyhighcontentofsio 2 (76 33% ~76 99%)and(K 2 O+Na 2 O)(7 28% ~8 19%),lowcontentofCaO(0 58% ~0 75%),MgO (0 20% ~0 31%)andMg # (23 29~30 17).Thealuminumsaturationindex(A/CNK)is0 97~0 98,be longingtometaluminouscalc alkalinerockseries.thesamplesareenrichedinlargeionelements(rb,th,u), depletedinhighfieldstrengthelements(nb,ta,ti,p)andpartiallargeionelements(ba,sr).intheree distributionpaterns,thesamplesshowarightinclinedlree/hreepatern.thefractionationoflreeisobvi ous,whilethefractionationofhreeisweak.andthegraniteporphyryisrichinlreeandpoorinhree,with 收稿日期 : ; 改回日期 : 基金项目 : 中国地质调查局整装勘查项目 ( ) 资助. 通讯作者 : 李碧乐 (1965 ), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事矿床学研究.E mail:libl@jlu edu cn

2 748 世界地质第 37 卷 obviouslynegativeeuanomalies(δeu=0 36~0 43).Theε Hf (t)valuesofthegraniteporphyryrangefrom +6 6to+9 6,andtwo stagehfmodelages(t DM2 )rangefrom760to950ma.integratingthestudyofgeochem istryandisotopes,thegraniticrocksbelongtohighlyfractionatedi typegranites,andthemagmawasoriginated fromthepartialmeltingofneoproterozoicjuvenileaccretedlowercrustthatwasderivedfrom thedepletedmantle. Combiningwiththeregionaltectonicbackgroundandpreviousresearch,itisconcludedthatthegraniteporphyry from XitieshanwereformedinextensionaltectonicsetingafterthecolisionbetweenQaidam blockandqilian block. Keywords:Xitieshanarea;graniteporphyry;geochemistry;zirconU Pbage;zirconHfisotopes 0 引言锡铁山铅锌矿床是中国青藏高原东北部柴北缘构造带上著名的超大型矿床自 20 世纪 50 年代开采至今, 已有多家地质勘探单位在该区进行过勘测工作, 工作程度很高 [1] 一些科研机构开展了矿床成因和成矿构造背景等方面的研究, 并取得了重要成效目前趋于一致的观点认为锡铁山矿床是喷流沉积型 (SEDEX) 矿床, 并在后期经历了强烈的改造过程 [2 6] 个别专家还提出了该矿床是完整的海相喷流沉积系统, 并不存在强烈的改造作用 [7,8] 近年来, 有部分学者结合前人研究资料并将该矿床与世界其他类似矿床对比, 认为锡铁山矿床应该是活动大陆边缘弧后盆地裂谷环境下形成的火山沉积块状硫化物 (VSHMS 型 ) 矿床 [9,10] 总体来看, 研究区对于矿床成因的研究较为深入, 而对于构造背景和岩浆演化系列的研究比较薄弱笔者在前人研究的基础上, 通过对锡铁山花岗斑岩进行岩石地球化学锆石 U Pb 年代学和 Hf 同位素研究, 探讨岩浆源区岩石成因以及成岩构造背景, 有助于丰富和完善锡铁山铅锌矿集区的理论研究水平, 并为该区构造演化史及岩浆演化的研究提供重要资料 1 地质背景与岩石学特征 1 1 地质背景柴北缘构造带地处中国西部青海省境内, 位于柴达木地块与祁连地块的结合部位, 是早古生代形成的一条超高压变质带 ( 图 1) 该构造带东起青海省都兰县, 西至阿尔金断裂带周边的小赛什腾山, 中间分别经过德令哈锡铁山绿梁山鱼卡等地, 共绵延超过 700km 其中, 由都兰锡铁山绿梁山和鱼卡等地体构成的长达 350km 的榴辉岩带是柴北缘超高压变质带的重要组成部分 [11,12] 锡铁山铅锌矿位于柴北缘构造带的中部, 矿区出露地层主要有古元古代达肯大坂群早古生代奥陶统滩间山群及少量第四系覆盖层其中, 达肯大坂群是矿区最古老的结晶基底, 主要分布于矿区的北西和北东两侧, 出露面积最广, 岩性主要为各类片岩片麻岩及大小不等的透镜状榴辉岩和退变质榴辉岩块体早古生代奥陶统滩间山群为矿区的主要含矿层, 主要分布于矿区的北西侧, 与达肯大坂群呈断层接触, 岩性主要为各类变质火山岩沉积岩, 并遭受了绿片岩相变质作用的改造研究区地层经历了复杂的构造演化过程, 逆冲挤压韧性剪切层间滑脱褶皱等构造均十分发育该区总体受一复式向斜构造的控制, 并可进一步将该构造划分为锡铁山次级向斜次级背斜以及断层沟次级背斜 [13] 该区的断裂主要有北西向北东向近东西向以及近南西向四组, 且北西向是区内主要的控盆控矿断裂另外, 该区遭受了强烈的构造变形作用, 且其拉伸线理的构造方向与退变质榴辉岩块体组成的面理方向和围岩的片麻理走向一致, 反映了后期的榴辉岩相变形作用同时作用在了达肯大群的榴辉岩和围岩上 [14] 该区火山活动主要分为古元古代海相火山活动和晚泥盆世陆相火山活动, 火山作用由弱变强, 岩石类型由中基性火山岩向中酸性火山熔岩火山碎屑岩演化 [15] 该区侵入岩较发育, 岩石类型主要为中酸性岩, 即各类花岗岩和花岗闪长岩等其中, 本文所研究的花岗岩体位于锡铁山的北东侧, 呈北西向侵入到了达肯大坂群的片麻岩中, 岩体出露长约 16km, 宽约 0 5~2km, 面积约 20km 2

第期高歌悦李碧乐等柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石ＵＰｂ年代学地球化学及Ｈｆ同位素９图锡铁山地区地质简图ＦＳｍｐｌｆｄｌｃｌｍｐｆｘｈｎ岩相学特征本文花岗斑岩样品的取样坐标为８Ｎ９８９Ｅ岩石新鲜面呈灰白色斑状结构块状构造斑晶成分主要为石英分析方法ＬＡＩＣＰＭＳ锆石ＵＰｂ年代学锆石测年样品的破碎挑选制靶

3 第期高歌悦李碧乐等柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石ＵＰｂ年代学地球化学及Ｈｆ同位素９图锡铁山地区地质简图ＦＳｍｐｌｆｄｌｃｌｍｐｆｘｈｎ岩相学特征本文花岗斑岩样品的取样坐标为８Ｎ９８９Ｅ岩石新鲜面呈灰白色斑状结构块状构造斑晶成分主要为石英分析方法ＬＡＩＣＰＭＳ锆石ＵＰｂ年代学锆石测年样品的破碎挑选制靶反射光和斜长石９钾长石９和黑云透射光照射以及阴极发光图像的处理在河北廊坊区母图其中石英斑晶呈浑圆域地质调查研究所实验室完成锆石ＵＰｂ同位素ｍｍ斜长石斑晶呈半自形粒粒状粒径８定年分析在北京燕都中实测试技术有限公司完成状粒径ｍｍ钾长石斑晶呈粒状板状在尽量避开裂纹和包裹体的前提下选择需要测试主要为正长石粒径８ｍｍ黑云母斑晶呈的点根据锆石类型使用ｕＭ９ＩＣＰＭＳ电感片状有轻微绿泥石化粒径ｍｍ基质耦合等离子质谱仪对锆石进行分析测定实验中采成分主要为石英钾长石和斜长石岩石副矿物主用Ｈ作剥蚀物质载气锆石年龄采用国际标样要有磁铁矿锆石磷灰石等９作外标使标准和样品的仪器条件保持一

世界地质第卷Ｑ石英Ｏ正长石Ｐｌ斜长石Ｂ黑云母图锡铁山花岗斑岩显微照片ＦＭｃｐｈｐｈｆｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ致对分析数据的离线处理采用软件ＩＣＰＭＳＤ锆石ＬｕＨｆ同位素测试锆石ＬｕＨｆ同位素分析在中国地质科学院矿ｐｌ完Ｃｌ完成年龄计算及图件绘制采用软件Ｉ产资源研究所的实验室中进行使用Ｎｐｕｎ多接

4 世界地质第卷Ｑ石英Ｏ正长石Ｐｌ斜长石Ｂ黑云母图锡铁山花岗斑岩显微照片ＦＭｃｐｈｐｈｆｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ致对分析数据的离线处理采用软件ＩＣＰＭＳＤ锆石ＬｕＨｆ同位素测试锆石ＬｕＨｆ同位素分析在中国地质科学院矿ｐｌ完Ｃｌ完成年龄计算及图件绘制采用软件Ｉ产资源研究所的实验室中进行使用Ｎｐｕｎ多接为 σ ＩＣＰＭＳ完成分收电感耦合等离子质谱仪ＬＡ岩石地球化学测试析测定激光剥蚀系统为ＮｗｗｖＵＰ激光成各点分析所得的年龄误差及同位素比值均束斑直径根据锆石大小采用 μｍ或 μｍ实验选取新鲜的花岗斑岩样品粉碎破碎研磨至目以下在吉林大学测试实验中心完成主微量中采用Ｈ作剥蚀物质载气采用国际标样ＧＪ及稀土元素测定主量全岩分析采用Ｘ荧光光谱和Ｐｌｖｃ作参考物质详细仪器操作条件和分分析技术分析精度优于微量及稀土元素采析方法可参照相关文献ｌｎＡ型电感用美国安捷伦科技有限公司Ａ测试结果耦合等离子体质谱仪分析测试采用国际标样ＢＨＬＡＩＣＰＭＳ锆石ＵＰｂ年龄和国家标样ＧＢＷＧＢＷＶＯＢＣＲ本次对锡铁山地区花岗斑岩样品取了个锆作为参考物质分析结果表明分析精度在元素含石测点样品的ＬＡＩＣＰＭＳ锆石ＵＰｂ测年结果量! 时优于在元素含量" 见表阴极发光图像图显示锆石形态多呈时优于表锡铁山花岗斑岩ＬＡＩＣＰＭＳ锆石ＵＰｂ同位素分析结果ＴｂｌＬＡＩＣＰＭＳｚｃｎｕＰｂｄｎｕｌｆｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ样品编号含量ＴｈＵＴｈＵ同位素比值ＰｂＰｂ σ ＰｂＵ σ 年龄Ｍ８ＰｂＵ σ ８ＰｂＵ σ ＸＴＳＮ８９９９８８ＸＴＳＮ９８８９９ＸＴＳＮ９９８８８８９ＸＴＳＮ８８８９ＸＴＳＮ８８９９８８９９ＸＴＳＮ８８９８９ＸＴＳＮ９８９９９９８ＸＴＳＮ８９８９８８９９９ＸＴＳＮ９８９９９ＸＴＳＮ９８８

第期高歌悦李碧乐等柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石ＵＰｂ年代学地球化学及Ｈｆ同位素图锡铁山花岗斑岩锆石阴极发光图像ＦＣＬｍｆｚｃｎｆｍｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ图锡铁山花岗斑岩锆石年龄协和图和加权平均年龄图ｂＦＤｍｆｚｃｎｕＰｂｃｎｃｄｎｄｗｈｄｖｂｆｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ典型的长柱状自形程度较好

5 第期高歌悦李碧乐等柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石ＵＰｂ年代学地球化学及Ｈｆ同位素图锡铁山花岗斑岩锆石阴极发光图像ＦＣＬｍｆｚｃｎｆｍｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ图锡铁山花岗斑岩锆石年龄协和图和加权平均年龄图ｂＦＤｍｆｚｃｎｕＰｂｃｎｃｄｎｄｗｈｄｖｂｆｎｐｐｈｙｙｎｘｈｎ典型的长柱状自形程度较好生长有较明显的岩浆锆石振荡环带结构Ｔｈ含量为Ｕ含量为８９８Ｍ加权平均年龄为９± Ｍ σ ＭＳＷＤ９图ｂ因此锡铁山花岗斑岩的成岩时代为晚泥盆世Ｕ比值为锆石９Ｔｈ岩石地球化学特征中ＴｈＵ比值均! 属于典型的岩浆结晶成因主量元素的锆石８９锆石ＵＰｂ谐和曲线显示锆石测点均落在谐和线上图锆石８ＰｂＵ年龄为锡铁山地区花岗斑岩共件样品主量元素地球化学分析结果见表其中花岗斑岩ＳＯ

6 752 世界地质第 37 卷含量介于 76 33% ~76 99%, 属于酸性岩石 Na 2 O 含量为 5 20% ~6 94%,K 2 O 含量为 0 42% ~ 2 94%, 全碱含量 (K 2 O +Na 2 O) 为 7 28% ~ 8 19%,K 2 O/Na 2 O 值为 0 06~0 57, 显示出岩石富钠低钾的特征 DI 值为 94 39~95 34, 显示出岩石高分异的特征 Al 2 O 3 含量为 12 48% ~ 12 72%,CaO 含量为 0 58% ~0 75%,MgO 含量为 0 20% ~0 31%, 显示出岩石富铝且贫钙镁的特征在火成岩分类的 TAS 图解中 ( 图 5), 样品均落入花岗岩区域 A/CNK 变化范围为 0 97~ 0 98, 在铝饱和指数图解中投入准铝质岩石系列 ( 图 6a) 岩石里特曼指数 δ 为 1 56~2 01, 属于钙碱性岩石在 SiO 2 -K 2 O 图解中, 投入低钾钙碱性系列 ( 图 6b) 图 5 锡铁山花岗斑岩 TAS 图解 Fig 5TASdiagram forgraniteporphyryinxitieshanarea 表 2 锡铁山花岗斑岩主量元素 (%) 和微量元素含量 (10-6 ) 分析结果及相关参数 Table2 MajorandtraceelementsanalysisresultsandparameterofgraniteporphyryinXitieshanarea 样品号 XTS N 2 B 1 XTS N 2 B 2 XTS N 2 B 3 XTS N 2 B 4 XTS N 2 B 5 XTS N 2 B 6 SiO Al 2 O Fe 2 O FeO CaO MgO K 2 O Na 2 O TiO P 2 O MnO LOI Total A/CNK A/NK δ DI Mg # Li Be Sc Ti V Cr Mn Co Ni Cu

7 第 3 期高歌悦李碧乐等 : 柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石 U Pb 年代学地球化学及 Hf 同位素 753 续表 2 样品号 XTS N 2 B 1 XTS N 2 B 2 XTS N 2 B 3 XTS N 2 B 4 XTS N 2 B 5 XTS N 2 B 6 Zn Ga Ge Rb Sr Y Zr Nb Mo Ag Cd Sn Sb Te Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Tl Pb Bi Th U ΣREE LREE HREE LREE/HREE (La/Yb) N (Gd/Lu) N δeu δce

8 754 世界地质第 37 卷图 6 锡铁山花岗斑岩 A/CNK-A/NK 图解 (a) 和 SiO 2 -K 2 O 图解 (b) Fig 6 DiagramsofA/CNK versusa/nk (a)andsio 2 versusk 2 O (b)forgraniteporphyryinxitieshanarea 微量及稀土元素样品微量元素及稀土元素分析结果见表 2 锡铁山花岗斑岩稀土总量为 ~ , 平均值为在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图上 ( 图 7a), 曲线呈右倾型, 轻重稀土比值 (LREE/HREE) 为 8 19~11 17, (Gd/Lu) N 值为 1 26~1 55,(La/Yb) N 值为 7 10~ 8 94, 显示轻稀土元素相对富集且分馏明显, 重稀土元素相对亏损且分馏较弱 δeu 值为 0 36~ 0 43, 显示明显的负 Eu 异常, 表明岩浆演化过程中有斜长石分离结晶, 或者在源区有斜长石残留原始地幔标准化微量元素蛛网图显示 ( 图 7b), 岩石富集 Rb Th U 等大离子亲石元素, 相对亏损 Nb Ta Ti P 等高场强元素及 Ba Sr 等部分大离子亲石元素图 7 球粒陨石标准化稀土元素配分模式图 (a) 和原始地幔标准化微量元素蛛网图 (b) Fig 7 Chondrite normalizedreepaterns(a)andprimitivematle normalizedtraceelementpaterns(b)ofgranite porphyryinxitieshanarea 3 3 锆石 Lu Hf 同位素在 LA ICP MS 锆石 U Pb 测年后, 对锡铁山花岗斑岩进行锆石 Hf 同位素的测定, 分析结果见表 3 由于测试点的 176 Lu/ 177 Hf 比值较小 ( 平均值为 0 002), 说明锆石在形成后由 Lu 衰变形成的 Hf 极少, 所测得的 176 Hf/ 177 Hf 值能够反映出岩石结晶演化过程中 Hf 同位素的组成情况 [20] 另外, 锆石样品的 f Lu/Hf 值较低 ( 平均值为 ), 说明所测得的锆石 Lu Hf 同位素二阶段模式年龄 (T DM2 ) 能够指示其源区物质在地壳中存留的年限或从地幔中抽离的年限通过对 10 个点的 Hf 同位素分析可得 : 176 Hf/ 177 Hf 值为 ~ , 根据对

9 第 3 期高歌悦李碧乐等 : 柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石 U Pb 年代学地球化学及 Hf 同位素 755 应测点锆石的 U Pb 形成年龄 373 9Ma 计算,Hf 同位素 ε Hf (t) 为 +6 6~+9 6, 单阶段模式年龄 (T DM1 ) 为 618~750Ma, 二阶段模式年龄 (T DM2 ) 为 760~950Ma 表 3 锡铁山花岗斑岩锆石 Lu Hf 同位素分析结果 Table3 ZirconLu HfisotopiccompositionsforgraniteporphyryinXitieshanarea 样品编号 T/Ma 176 Yb /177 Hf 176 Lu/ 177 Hf 176 Hf/ 177 Hf 2σ ε Hf (0) ε Hf (t) 2σ T DM1 T DM2 f Lu/Hf XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N XTS N 讨论 4 1 岩石成因及岩浆源区锡铁山花岗斑岩矿物组成主要为石英钾长石和斜长石, 暗色矿物主要为黑云母, 副矿物为磁铁矿锆石磷灰石等, 在组合上显示出 I 型花岗岩的特征在地球化学特征上, 锡铁山花岗斑岩 P 2 O 5 的含量较低 (0 03% ~0 04%),Na 2 O 的含量较高 (5 20% ~6 94%), 这与 S 型花岗岩具有的 P 2 O 5 含量 (0 2%) 及 Na 2 O 含量 (2 81%) 的特征不符 [21] 同时, 锡铁山花岗斑岩稀土元素总量为 ~ , 较国内 S 型花岗岩稀土元素总量低 ( ), 且锡铁山花岗斑岩稀土元素配分曲线为右倾型, 轻稀土元素较重稀土元素富集的特征也与 S 型花岗岩更加富集重稀土元素的特征不符另外, 岩石的 10000Ga/ Al 值介于 1 66~2 78 之间, 平均值为 2, 低于 A 型花岗岩的 Ga 下限值 (2 6),Zr+Nb+Ce+Y 值在 ~ 之间, 也低于 A 型花岗岩的下限值 ( ) [22] 综上所述, 再结合 (K 2 O+Na 2 O) /CaO- (Zr+Nb+Ce+Y) 判别图解 ( 图 8a) 和 Ce-SiO 2 判别图解 ( 图 8b) 表明锡铁山花岗斑岩应属于高分异的 I 型花岗岩图 8 锡铁山花岗斑岩 (K 2 O+Na 2 O) /CaO- (Zr+Nb+Ce+Y) 判别图解 (a) 和 Ce-SiO 2 判别图解 (b) Fig 8 (K 2 O+Na 2 O) /CaO- (Zr+Nb+Ce+Y)(a)andCe-SiO 2 (b)diagramsofgraniteporphyryinxitieshan area

10 756 世界地质第 37 卷锡铁山花岗斑岩为准铝质钙碱性 I 型花岗岩, 富硅富碱富铝, 贫钙和镁, 并且富集大离子亲石元素和轻稀土元素, 亏损高场强元素和重稀土元素,Mg # 值介于 23 29~30 17 之间, 暗示其源于下地壳物质的部分熔融其中, 高场强元素 Nb Ta Ti 的相对亏损可能反映了成岩过程中含钛矿物的分离结晶作用,Ba Sr 的相对亏损反映了斜长石的分离结晶作用, 而 P 的亏损反映了磷灰石的分离结晶作用这些矿物不同程度的分离结晶作用可能是导致锡铁山花岗斑岩化学成分变化的主要机制, 可以反映岩浆演化的特点另外, 锡铁山花岗斑岩多种微量元素比值的平均值 (Th/Nb=1 71, Th/La=0 84,Nb/Ta=6 36,La/Nb=2 14,Rb/ Sr=0 51), 相比于原始地幔的平均值而言 (Th/ Nb=0 177,Th/La=0 125,Nb/Ta=17 5,La/Nb= 0 94,Rb/Sr=0 0342), 更加接近大陆地壳的平均值 (Th/Nb=0 44,Th/La=0 204,Nb/Ta=11, La/Nb=2 2,Rb/Sr=0 35) [23,24], 并且锡铁山花岗斑岩 δeu 值 (0 36~0 43) 也与一般壳型花岗岩的 δeu 值 (0 46) 更为接近, 反映出岩浆的壳源特点除微量元素和稀土元素外, 锆石 Hf 同位素也可以对岩浆源区提供指示作用一般认为, 具有正 ε Hf (t) 值的岩石来自于亏损地幔或亏损地幔中新生地壳物质的部分熔融本文研究的锡铁山花岗斑岩样品中锆石 Hf 同位素分析结果显示, 176 Hf/ 177 Hf 比值介于 ~ ,ε Hf 值均为正值, 在 +6 6~+9 6 之间在 Hf 同位素图解中 ( 图 9), 可见所有数据均分布在球粒陨石和亏损地幔之间, 暗示其源于亏损地幔新生地壳物质的部分熔融并且,Hf 同位素二阶段模式年龄 (T DM2 ) 为 760~950Ma, 进一步反映岩浆源区为起源于亏损地幔的新元古代新生地壳物质的部分熔融其源区物质来源于新元古代期间, 源区为亏损地幔的新生地壳, 主要为柴达木古陆块基底新元古代变质玄武岩类图 9 锡铁山花岗斑岩锆石 Hf 同位素特征 Fig 9 ZirconHfisotopiccompositionsforgraniteporphyryinXitieshanarea 4 2 构造背景锡铁山花岗斑岩为高硅富碱富铝的高分异钙碱性 I 型花岗岩, 显示活动大陆边缘的岩石组合特征岩石相对亏损高场强元素, 富集大离子亲石元素轻稀土元素, 显示岛弧火山岩的元素组合特征在花岗岩的 Hf Ta Rb 判别图解中, 样品落在板内和后碰撞花岗岩区域 ( 图 10a); 在花岗岩的 R 1 R 2 判别图解中, 样品均落在后碰撞区域内 ( 图 10b) 研究表明, 柴北缘构造带在加里东期到华力西期发生了多期复杂的俯冲折返碰撞伸展造山事件在早古生代, 柴北缘地区处在活动大陆边缘的岛弧环境, 存在洋陆板块的俯冲作用由南祁连洋向北俯冲至祁连地体的过程中, 随着温压条件的升高, 洋壳部分发生熔融, 并且经历了变质作用的改造, 完成了由绿片岩相角闪岩相榴辉岩相的转变, 伴随岩浆的侵入活动 (460~475Ma) 引发了岛弧下地壳和上地幔的部分熔融, 形成了一套岛弧花岗岩组合 [25 27] ; 洋盆收缩直至闭合后, 俯冲下去的洋壳拖动柴达木陆块继续向深俯冲, 并与逆

11 第 3 期高歌悦李碧乐等 : 柴北缘锡铁山花岗斑岩锆石 U Pb 年代学地球化学及 Hf 同位素 757 图 10 锡铁山花岗斑岩构造环境判别图解 Fig 10 Tectonicdistinctiondiagram forgraniteporphyryinxitieshanarea 冲的祁连陆块发生碰撞, 由此引起了地壳增厚并发生部分熔融作用 (440~450Ma), 形成了造山陆陆碰撞钙碱性花岗岩带 [28] ; 在晚奥陶世志留世期间, 伴随着板块由正向深俯冲向斜向深俯冲的转变, 早期俯冲下去的经超高压变质作用的洋壳物质开始从深部折返, 造成了地幔上涌和块体的部分熔融 (395~410Ma), 最终形成了过铝质钙碱性花岗岩类 [29,30] 当经超高压变质作用的块体折返回浅部时, 其原有块体由于未发生变质作用而导致不稳定, 并进行了一系列的拉伸滑塌伸展等调整过程直至晚泥盆世, 柴北缘地区进入了伸展构造环境, 玄武质岩浆底侵, 造成基底下地壳部分熔融, 形成了花岗质岩浆作用 (370~380Ma), 并由此开始了古特提斯洋的演化 [31] 随着地壳的进一步伸展, 中酸性碱性火山岩开始在陆内盆地中出现, 并形成了陆相火山岩 ( 牦牛山组上部 ) 建造 [32] 锡铁山花岗斑岩形成于 ±374Ma 的晚泥盆世, 与区域中酸性碱性火山岩为同期同构造背景下的产物, 表明该时期同时形成 I 型花岗岩和碱性火山岩, 为陆内伸展构造背景的产物研究表明, 碰撞后环境下的岩浆活动较为强烈, 壳幔相互作用明显增强, 其在地球化学特征上可能表现为类似岛弧火山岩或活动大陆边缘岩浆岩的特点 [33] 结合本区的构造发展史可得, 锡铁山花岗斑岩的地球动力学背景应处于碰撞后伸展的大地构造环境 5 结论 (1) 锡铁山花岗斑岩锆石 U Pb 加权平均年龄为 373 9±2 2Ma, 成岩时代为晚古生代晚泥盆世 (2) 锡铁山花岗斑岩为准铝质钙碱性高分异的 I 型花岗岩, 岩浆源区为起源于亏损地幔的新元古代新生地壳物质的部分熔融, 主要为柴达木古陆块基底新元古代变质玄武岩类 (3) 锡铁山花岗斑岩形成于柴达木地块与祁连地块碰撞后伸展的大地构造环境参考文献 : [1] 邬介人, 任秉琛, 张結, 等. 青海锡铁山块状硫化物矿床的类型及地质特征 [J]. 西北地质科学,1987 (20):1 81, WUJie ren,renbing chen,zhangmei,etal.the genetictypeandgeologicalcharacteristicsofthexitieshan masivesulphidedeposit,qinghai[j].northwestgeo science,1987(20):1 81, [2] 邓吉牛. 青海锡铁山矿区褶皱构造及其找矿预测 [J]. 有色金属矿产与勘查,1999,8(5): DENGJi niu.foldstructureandpredictionforprospecting inthexitieshanorefield,qinghai[j].geologicalexplo rationfornonferousmetals,1999,8(5): [3] 汪劲草, 彭恩生, 孙振家. 青海锡铁山铅锌矿床喷流沉积后的构造再造过程 [J]. 大地构造与成矿学,

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, 3.1 PM303, 10(2)( 5, 5 ), 1 w (SiO 2 ) 68% ~89%, 2( 1, 1) (Al 2O 3,Fe 2O 3,MnO) (MgO,K 2O, Na 2O),w(TiO 2 ) w (SiO 2 ) ;,w (TiO 2 ) 0.31% 36 3 2017 5 GeologicalScienceandTechnologyInformation Vol.36 No.3 May 2017 doi:10.19509/j.cnki.dzkq.2017.0302,,,. [J].,2017,36(3): 7-17. 1, 1, 1, 2, 1 3 (1., 264004;2. ( ), 430074; 3., 710000) :, (Al 2O