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    祁连地块西段硫磺矿北花岗闪长岩的岩石成因及其地质意义:年代学、地球化学及Hf同位素证据

    陶刚 朱利东 李智武 欧阳慧子 解龙 杨文光 杨珍

    陶刚, 朱利东, 李智武, 欧阳慧子, 解龙, 杨文光, 杨珍, 2017. 祁连地块西段硫磺矿北花岗闪长岩的岩石成因及其地质意义:年代学、地球化学及Hf同位素证据. 地球科学, 42(12): 2258-2275. doi: 10.3799/dqkx.2017.614
    引用本文: 陶刚, 朱利东, 李智武, 欧阳慧子, 解龙, 杨文光, 杨珍, 2017. 祁连地块西段硫磺矿北花岗闪长岩的岩石成因及其地质意义:年代学、地球化学及Hf同位素证据. 地球科学, 42(12): 2258-2275. doi: 10.3799/dqkx.2017.614
    Tao Gang, Zhu Lidong, Li Zhiwu, Ouyang Huizi, Xie Long, Yang Wenguang, Yang Zhen, 2017. Petrogenesis and Geological Significance of the North Liuhuangkuang Granodiorite in the West Sement of the Qilian Terrane: Evidences from Geochronology, Geochemistry, and Hf Isotopes. Earth Science, 42(12): 2258-2275. doi: 10.3799/dqkx.2017.614
    Citation: Tao Gang, Zhu Lidong, Li Zhiwu, Ouyang Huizi, Xie Long, Yang Wenguang, Yang Zhen, 2017. Petrogenesis and Geological Significance of the North Liuhuangkuang Granodiorite in the West Sement of the Qilian Terrane: Evidences from Geochronology, Geochemistry, and Hf Isotopes. Earth Science, 42(12): 2258-2275. doi: 10.3799/dqkx.2017.614

    祁连地块西段硫磺矿北花岗闪长岩的岩石成因及其地质意义:年代学、地球化学及Hf同位素证据

    doi: 10.3799/dqkx.2017.614
    基金项目: 

    中国地质调查项目 12120113033004

    高等学校博士学科点专项科研基金资助项目 20125122110010

    冈底斯-喜马拉雅铜矿资源基地调查项目 DD20160015

    详细信息
      作者简介:

      陶刚(1988-), 男, 博士研究生, 主要从事青藏高原区域地质及古生物学方面研究

    • 中图分类号: P597

    Petrogenesis and Geological Significance of the North Liuhuangkuang Granodiorite in the West Sement of the Qilian Terrane: Evidences from Geochronology, Geochemistry, and Hf Isotopes

    • 摘要: 祁连地区与Rodinia超大陆汇聚有关的新元古代岩浆活动越来越受到地质学者的关注和研究.对硫磺矿北花岗闪长岩体进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,结果显示岩体锆石U-Pb年龄加权平均值为926±4 Ma,表明其形成时代新元古代早期.花岗闪长岩的SiO2为59.47%~62.96%,P2O5为0.12%~0.14%,铝饱和指数(A/CNK)为1.01~1.15,主要为一套弱过铝质的高钾钙碱型系列,具Ⅰ型花岗岩的特征.稀土元素总量在118.80×10-6~253.07×10-6之间,(La/Yb)N为7.87~16.17,明显富集轻稀土,具有中等-强Eu负异常(δEu=0.33~0.68),稀土元素配分图呈右倾型特征;微量元素上具有富集大离子亲石元素和不相容元素(Rb、Th和U),亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Sr和P的特征;Nb/Ta、La/Nb、Nb/U及Sm/Nd比值整体反映花岗闪长岩壳源特点;硫磺矿北花岗闪长岩体εHft)主要在0~7之间,二阶段地壳模式年龄主要在1 247~1 801 Ma之间.结合区域新元古代岩浆活动认为硫磺矿北花岗闪长岩体形成于活动大陆边缘,而硫磺矿北花岗闪长岩为中元古代增生的年轻地壳部分熔融的产物,经历一定程度分离结晶,可能也有古老地壳部分熔融成分参与该岩体形成.同时,该时期岩浆活动可能为祁连地块在中新元古代时期对全球Rodinia超大陆聚合事件的响应,进一步为祁连地块属性提供可信研究资料.
    • 图 1  祁连地块及邻区构造单元图(a)和硫磺矿北地区地质图(b)

      Figure 1.  Map of tectonic units for the Qilian block and adjacent areas (a) and geological map of the north Liuhuangkuang, Western Qilian (b)

      图a据夏林圻等(2016)修改;代号:Ⅰ.华北克拉通;Ⅱ.塔里木克拉通;Ⅲ.华南地块;Ⅲ1.扬子地块;Ⅲ2.华夏地块;Ⅳ.阿拉善地块;Ⅴ.祁连地块;Ⅵ.柴北缘超高压变质带;Ⅶ.柴达木地块Ⅷ-青藏高原;编号:①.中亚造山带;②.北祁连造山带;③.秦岭-大别造山带;④.昆仑造山带;⑤.喜马拉雅造山带.图b1.第四系;2.新近系;3.白垩系;4.古生界;5.龚岔群;6.花儿地组;7.花岗闪长岩;8.逆冲断裂;9.断层;10.三叠纪高压-超高压变质带;11.早古生代高压-超高压变质带;12.硫磺山-河淌逆冲断裂;13.托莱南山南缘逆冲断裂;12.采样位置

      图 2  硫磺矿北花岗闪长岩典型锆石阴极发光图像(a)和锆石U-Pb谐和年龄图解(b)

      Figure 2.  Cathodoluminescence images of zircons grains (a) and zircons U-Pb concordia diagrams (b) for granodiorite in northern Liuhuangkuang, western Qilian

      白色实线圆圈为U-Pb年龄测点,直径为25 μm;黄色实线圆圈为Hf同位素测点,直径为44 μm

      图 3  硫磺矿北花岗闪长岩TAS图解

      Figure 3.  Diagrams of TAS for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      McKenzie(1989)

      图 4  硫磺矿北花岗闪长岩K2O vs. Si2O图解(a)和A/NK vs. A/CNK图解(b)

      Figure 4.  Diagrams of K2O vs. Si2O and A/NK vs A/CNKfor granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      图 5  硫磺矿北花岗闪长岩稀土元素球粒陨石标准化分布形式图解(a)和微量元素原始地幔标准化多元素图解(b)

      Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multielement diagram (b) for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      球粒陨石标准数据采用McDonough and Sun(1995)

      图 6  花岗岩类型判别图解

      Figure 6.  Discrimination diagrams of granite type

      Zorpi et al.(1989)

      图 7  样品εHf(t)-t图解

      Figure 7.  εHf(t) versus t diagram of the granodiorite

      图 8  Yb-Ta、Y+Nb-Rb构造环境图解

      Figure 8.  Yb-Ta and Y+Nb-Rb discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granites

      表 1  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄数据

      Table 1.  LA-MC-ICP-MS U-Pb data of zircon for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      编号 Pb
      (10-6)
      Th
      (10-6)
      U
      (10-6)
      Th/U 比值 年龄(Ma) 谐和度
      (%)
      207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ
      1 131.8 191.4 858.5 0.22 1.518 3 0.024 2 0.070 7 0.001 1 0.155 3 0.001 2 938 10 950 33 931 7 99
      2 98.0 170.1 636.2 0.27 1.517 7 0.031 1 0.071 3 0.001 6 0.154 6 0.002 0 938 13 969 46 927 11 98
      3 69.5 119.0 446.4 0.27 1.492 5 0.027 1 0.070 0 0.001 3 0.154 6 0.001 4 927 11 928 39 927 8 99
      4 60.9 96.9 392.9 0.25 1.484 8 0.033 4 0.070 4 0.001 8 0.153 6 0.001 8 924 14 939 52 921 10 99
      5 66.1 110.8 426.7 0.26 1.471 2 0.036 7 0.069 6 0.001 7 0.153 2 0.001 8 919 15 917 50 919 10 99
      6 97.9 231.0 599.2 0.39 1.511 8 0.050 6 0.070 4 0.002 2 0.155 1 0.002 2 935 20 943 65 930 12 99
      7 89.9 128.0 583.3 0.22 1.489 0 0.023 0 0.071 2 0.001 1 0.151 8 0.001 0 926 9 962 31 911 6 98
      8 75.1 116.7 485.7 0.24 1.460 6 0.040 7 0.069 5 0.001 8 0.152 3 0.001 6 914 17 922 56 914 9 99
      9 91.5 224.9 553.4 0.41 1.557 0 0.047 1 0.073 0 0.002 1 0.154 3 0.001 8 953 19 1 017 53 925 10 96
      10 86.2 112.2 554.5 0.20 1.512 8 0.028 8 0.071 3 0.001 3 0.153 9 0.001 3 936 12 969 39 923 7 98
      11 75.9 184.3 447.8 0.41 1.530 7 0.031 4 0.070 5 0.001 5 0.157 4 0.001 3 943 13 943 43 942 7 99
      12 76.2 145.7 462.7 0.31 1.517 9 0.030 0 0.070 6 0.001 4 0.155 9 0.001 2 938 12 946 42 934 7 99
      13 139.7 325.1 839.2 0.39 1.514 1 0.047 2 0.070 5 0.002 8 0.156 2 0.002 8 936 19 944 86 936 15 99
      14 81.9 140.1 497.2 0.28 1.552 0 0.035 6 0.071 1 0.001 7 0.157 8 0.001 5 951 14 961 44 945 8 99
      15 188.1 450.6 1 721.2 0.26 0.986 6 0.016 8 0.067 0 0.001 1 0.106 5 0.000 9 697 9 839 -164 652 5 93
      16 64.8 141.4 392.7 0.36 1.510 8 0.033 5 0.070 5 0.001 7 0.155 7 0.001 6 935 14 943 49 933 9 99
      17 68.7 140.9 422.0 0.33 1.507 8 0.028 9 0.070 3 0.001 3 0.154 7 0.001 2 934 12 939 39 927 7 99
      18 127.4 187.0 807.0 0.23 1.496 4 0.048 7 0.070 3 0.002 1 0.153 3 0.002 6 929 20 939 60 920 15 98
      19 77.0 193.1 466.2 0.41 1.505 2 0.040 3 0.070 2 0.002 0 0.155 0 0.001 9 932 16 1 000 57 929 10 99
      20 84.6 115.4 532.4 0.22 1.502 4 0.037 2 0.070 3 0.001 7 0.153 9 0.001 6 904 15 937 49 923 9 99
      21 86.3 160.9 538.0 0.30 1.488 8 0.077 6 0.070 9 0.003 7 0.151 1 0.003 1 902 32 954 107 907 17 97
      22 81.9 128.4 504.1 0.25 1.510 7 0.028 8 0.070 2 0.001 4 0.155 1 0.001 4 900 12 1 000 39 929 8 99
      23 74.4 141.8 454.8 0.31 1.554 0 0.038 1 0.073 1 0.001 9 0.153 3 0.001 9 952 15 1 017 52 920 11 96
      24 158.7 255.3 1 005.5 0.25 1.438 6 0.041 0 0.068 6 0.001 9 0.150 7 0.002 2 905 17 887 57 905 12 99
      25 111.3 205.4 684.0 0.30 1.488 8 0.033 8 0.069 7 0.001 6 0.153 6 0.001 5 926 14 918 46 921 8 99
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      表 2  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩的锆石LA-MC-ICP-MS Lu-Hf同位素数据

      Table 2.  LA-MC-ICP-MS Lu-Hf isotope data of zircon for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      编号 t(Ma) 176Yb/
      177Hf
      2σ 176Lu/
      177Hf
      2σ 176Hf/
      177Hf
      2σ 176Hf/
      177Hf(t)
      εHf(t) TDM1
      (Ma)
      TDM2
      (Ma)
      fLu/Hf
      1 931 0.031 756 0.000 394 0.001 135 0.000 014 0.282 303 0.000 022 0.282 283 3.3 1 346 1 589 -0.97
      2 927 0.043 508 0.000 489 0.001 574 0.000 010 0.282 348 0.000 021 0.282 321 4.5 1 297 1 508 -0.95
      3 927 0.059 008 0.000 386 0.002 047 0.000 012 0.282 439 0.000 020 0.282 404 7.5 1 182 1 322 -0.94
      4 921 0.019 916 0.000 462 0.000 914 0.000 010 0.282 169 0.000 017 0.282 153 -1.5 1 524 1 883 -0.97
      5 919 0.027 673 0.000 294 0.000 985 0.000 011 0.282 135 0.000 027 0.282 118 -2.9 1 575 1 963 -0.97
      6 930 0.044 947 0.000 471 0.001 572 0.000 006 0.282 317 0.000 019 0.282 290 3.5 1 341 1 575 -0.95
      7 911 0.009 521 0.000 207 0.000 354 0.000 009 0.282 194 0.000 018 0.282 188 -0.6 1 468 1 813 -0.99
      8 914 0.037 783 0.000 387 0.001 365 0.000 019 0.282 352 0.000 022 0.282 329 4.5 1 284 1 497 -0.96
      9 925 0.029 272 0.000 508 0.001 041 0.000 010 0.282 282 0.000 022 0.282 264 2.5 1 371 1 634 -0.97
      10 923 0.023 153 0.000 378 0.000 916 0.000 008 0.282 057 0.000 019 0.282 041 -5.5 1 681 2 131 -0.97
      11 942 0.036 032 0.000 679 0.001 293 0.000 016 0.282 381 0.000 025 0.282 358 6.2 1 242 1 415 -0.96
      12 934 0.024 153 0.000 567 0.000 883 0.000 014 0.282 202 0.000 022 0.282 187 -0.1 1 477 1 801 -0.97
      13 936 0.036 604 0.000 848 0.001 309 0.000 019 0.282 263 0.000 024 0.282 240 1.9 1 408 1 681 -0.96
      14 945 0.081 255 0.002 073 0.002 986 0.000 063 0.282 486 0.000 028 0.282 432 8.9 1 145 1 247 -0.91
      16 933 0.029 120 0.000 360 0.001 069 0.000 004 0.282 341 0.000 020 0.282 322 4.7 1 290 1 500 -0.97
      17 927 0.025 779 0.000 569 0.000 937 0.000 016 0.282 254 0.000 017 0.282 237 1.6 1 407 1 692 -0.97
      18 920 0.026 204 0.000 723 0.000 931 0.000 017 0.282 230 0.000 019 0.282 214 0.6 1 440 1 750 -0.97
      19 929 0.015 205 0.000 435 0.000 549 0.000 017 0.282 239 0.000 020 0.282 229 1.3 1 414 1 709 -0.98
      20 923 0.036 767 0.001 013 0.001 292 0.000 029 0.282 332 0.000 020 0.282 310 4.0 1 310 1 534 -0.96
      21 907 0.019 698 0.000 498 0.000 703 0.000 013 0.281 912 0.000 033 0.281 900 -10.8 1 870 2 451 -0.98
      22 929 0.060 901 0.001 781 0.002 147 0.000 052 0.282 428 0.000 024 0.282 391 7.1 1 202 1 349 -0.94
      23 920 0.026 854 0.000 315 0.000 979 0.000 017 0.282 284 0.000 022 0.282 267 2.5 1 367 1 631 -0.97
      24 905 0.039 007 0.001 025 0.001 370 0.000 028 0.282 335 0.000 026 0.282 311 3.7 1 309 1 542 -0.96
      25 921 0.018 796 0.000 397 0.000 668 0.000 014 0.282 072 0.000 023 0.282 060 -4.8 1 649 2 089 -0.98
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      表 3  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩的全岩主量元素(%)和微量元素(10-6)组成

      Table 3.  Whole-rock major element (%) and trace element (10-6) compositions for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      样品 D2864-H1 D2864-H2 D2864-H3 D2864-H4 D2864-H5 D2864-H6 D2864-H7 D2864-H8 D2864-H9 D2864-H10 D2864-H11
      SiO2 60.55 60.57 61.41 60.71 59.47 61.25 62.13 61.23 62.11 62.96 60.77
      TiO2 0.45 0.58 0.40 0.54 0.53 0.53 0.56 0.59 0.54 0.59 0.47
      Al2O3 15.81 14.52 15.74 15.12 15.59 15.53 15.13 15.29 15.31 14.56 15.42
      Fe2O3T 6.69 8.92 6.30 7.68 7.32 6.59 6.91 7.96 6.16 6.97 7.34
      MnO 0.12 0.16 0.12 0.16 0.14 0.18 0.15 0.11 0.15 0.18 0.14
      MgO 3.24 4.11 3.11 3.53 3.64 3.20 3.26 3.22 2.99 2.68 3.28
      CaO 3.21 3.28 3.70 4.18 3.04 4.37 3.01 3.58 3.46 3.51 3.96
      Na2O 4.19 2.69 3.41 2.93 3.93 3.18 3.80 2.67 3.08 3.27 3.15
      K2O 1.66 2.04 2.60 2.05 2.37 1.93 2.32 2.44 2.70 2.48 2.21
      P2O5 0.12 0.14 0.12 0.13 0.14 0.12 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14
      LOI 3.75 2.92 3.08 2.96 3.38 2.98 2.07 2.71 2.88 2.42 3.14
      Total 99.8 99.93 100 99.99 99.56 99.88 99.45 99.93 99.5 99.74 100.02
      Mg# 53.02 51.8 53.53 51.73 53.69 53.1 52.38 48.51 53.09 47.31 51.05
      A/CNK 1.09 1.15 1.04 1.03 1.07 1.02 1.06 1.13 1.07 1.01 1.04
      FeOT 6.02 8.03 5.67 6.91 6.58 5.93 6.21 7.16 5.54 6.27 6.60
      Rb 77.37 88.01 110.60 70.68 91.68 69.12 80.87 100.9 108.1 84.84 82.26
      Sr 180.40 235.50 221.80 164.60 121.90 176.50 116.60 188.30 213.60 163.60 158.40
      Ba 262.70 600.60 482.20 451.60 407.40 411.60 426.30 543.90 565.00 506.40 443.80
      Th 10.32 10.22 10.29 10.07 9.92 9.40 10.38 10.67 10.62 10.43 11.30
      U 1.92 2.22 1.70 2.12 2.31 2.08 2.32 1.87 2.29 1.95 2.14
      Nb 7.02 7.80 5.73 7.88 7.54 7.11 7.99 7.75 7.82 8.92 6.81
      Ta 0.57 0.65 0.47 0.66 0.59 0.57 0.67 0.66 0.65 0.73 0.56
      Zr 214.90 160.40 166.10 185.70 216.90 173.90 183.30 182.20 169.90 189.50 237.80
      Hf 5.23 4.38 4.30 4.90 5.26 4.36 4.62 4.77 4.36 4.89 5.89
      Co 16.69 24.16 16.22 20.01 17.39 17.53 16.97 19.52 15.45 16.16 17.69
      Ni 22.19 35.03 22.76 27.17 22.71 25.33 22.74 23.63 17.82 18.84 25.27
      Cr 92.55 153.6 88.68 96.12 90.07 92.31 85.14 81.47 77.79 76.3 101.2
      V 91.75 113.1 78.86 107 90.56 97.07 89.23 106.6 84.98 96.31 90.17
      Sc 14.84 19.11 13.77 16.33 15.3 14.79 15.29 16.62 14.88 15.99 15.43
      Cs 3.97 2.38 3.97 1.97 6.42 2.11 2.54 2.43 3.29 2.52 3.56
      Ga 19.2 18.99 19.51 19.29 20.78 19.26 19.33 18.68 19.22 19.21 19.57
      Cu 11.62 14.25 14.03 18.23 15.83 16.57 10.56 15.02 12.93 7.35 15.68
      Pb 47.99 25.71 14.07 30.78 12.94 30.35 17.51 9.69 15.82 9.56 17.30
      Zn 111.10 123.90 78.50 140.70 78.06 154.80 119.60 74.25 117.30 107.10 109.70
      Ti 2 918 3 634 2 365 3 551 3 063 3 133 3 362 3 439 3 197 3 617 3 028
      La 23.15 54.01 26.08 30.40 26.96 26.71 29.70 25.07 28.23 28.55 27.63
      Ce 47.81 114.5 52.04 61.55 55.51 53.25 59.84 50.79 58.37 57.75 56.14
      Pr 5.72 12.86 6.20 7.19 6.51 6.41 7.04 5.95 6.71 6.69 6.7
      Nd 21.84 43.64 23.04 27.09 24.56 23.88 26.35 22.53 25.57 24.73 25.28
      Sm 4.81 8.02 4.9 5.67 5.21 4.92 5.53 4.86 5.29 5.27 5.42
      Eu 0.86 0.79 0.95 1.05 1.03 1.04 1.03 0.93 0.97 0.94 1.05
      Gd 4.38 6.81 4.47 5.15 4.81 4.52 5.01 4.45 4.87 4.79 4.97
      Tb 0.65 0.89 0.64 0.72 0.70 0.64 0.72 0.66 0.69 0.69 0.73
      Dy 3.88 4.93 3.76 4.10 4.10 3.63 4.19 3.88 4.00 4.07 4.22
      Ho 0.78 0.94 0.76 0.82 0.82 0.72 0.83 0.78 0.79 0.82 0.83
      Er 2.16 2.54 2.05 2.21 2.29 1.96 2.29 2.16 2.17 2.26 2.29
      Tm 0.32 0.38 0.30 0.33 0.33 0.29 0.33 0.32 0.33 0.34 0.35
      Yb 2.11 2.40 1.96 2.11 2.17 1.89 2.17 2.10 2.07 2.26 2.25
      Lu 0.32 0.36 0.30 0.32 0.34 0.29 0.33 0.32 0.32 0.34 0.34
      Y 20.28 22.94 19.54 20.85 21.89 18.80 21.13 20.14 20.65 20.70 21.37
      K 13 816 16 949 21 619 16 996 19 650 16 006 19 240 20 222 22 418 20 587 18 338
      P 534 590 513 576 617 542 539 596 564 527 606
      ∑REE 118.79 253.07 127.45 148.71 135.34 130.15 145.36 124.80 140.38 139.50 138.20
      LREE 104.19 233.82 113.21 132.95 119.78 116.21 129.49 110.13 125.14 123.93 122.22
      HREE 14.60 19.25 14.24 15.76 15.56 13.94 15.87 14.67 15.24 15.57 15.98
      LREE/HREE 7.14 12.15 7.95 8.44 7.70 8.34 8.16 7.51 8.21 7.96 7.65
      LaN/YbN 7.87 16.17 9.55 10.32 8.92 10.14 9.81 8.55 9.78 9.06 8.82
      δEu 0.57 0.33 0.62 0.59 0.63 0.68 0.60 0.61 0.58 0.57 0.62
      Nb/Ta 12.32 12.00 12.19 11.94 12.78 12.47 11.93 11.74 12.03 12.22 12.16
      La/Nb 3.30 6.92 4.55 3.86 3.58 3.76 3.72 3.23 3.61 3.20 4.06
      Th/Nb 1.47 1.31 1.80 1.28 1.32 1.32 1.30 1.38 1.36 1.17 1.66
      Th/La 0.45 0.19 0.39 0.33 0.37 0.35 0.35 0.43 0.38 0.37 0.41
      Rb/Sr 0.43 0.37 0.50 0.43 0.75 0.39 0.69 0.54 0.51 0.52 0.52
      Rb/Nb 11.02 11.28 19.30 8.97 12.16 9.72 10.12 13.02 13.82 9.51 12.08
        注:Fe2O3T为全铁.A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O),式中氧化物全为摩尔数;Mg#=100×MgO/(MgO+Fe2O3T),式中氧化物全为摩尔数;LaN/YbN为球粒陨石标准化值,δEu=EuN/(SmN+GdN)1/2.
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      表 4  祁连山新元古代岩浆事件年龄统计

      Table 4.  Zircon U-Pb ages of Neoproterozoic magmatic events in Qilian Mountains

      地质体 年龄(Ma) 测试方法 资料来源
      中祁连响河花岗岩 917±12 TIMS 郭进京等(2000)
      中祁连湟源群变质火山岩 910.0±6.7 TIMS 郭进京等(2000)
      中祁连黑云母二长花岗岩 943±28 TIMS 万渝生等(2003)
      祁连地块片麻状花岗岩 930±8、918±14 SHRIMP 董国安等(2007)
      祁连地块东段五峰村岩体 846±2
      祁连地块东段五间房岩体 853±2 LA-ICP-MS Yong et al.(2008)
      祁连地块东段向河尔岩体 888±3
      中祁连化隆群 770~950 SHRIMP Yang et al.(2015)
      祁连东段片麻状花岗岩 880~900 LA-ICP-MS 徐旺春等(2007)
      中祁连片麻状花岗岩 875±8 LA-ICP-MS 徐学义等(2008)
      中祁连黑云斜长片麻岩 910±7 LA-ICP-MS 余吉远等(2012)
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    出版历程
    • 收稿日期:  2017-03-15
    • 刊出日期:  2017-12-01

    祁连地块西段硫磺矿北花岗闪长岩的岩石成因及其地质意义:年代学、地球化学及Hf同位素证据

      作者简介: 陶刚(1988-), 男, 博士研究生, 主要从事青藏高原区域地质及古生物学方面研究
    • 1. 成都理工大学沉积地质研究院, 四川成都 610059
    • 2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 四川成都 610059
    基金项目:  中国地质调查项目 12120113033004高等学校博士学科点专项科研基金资助项目 20125122110010冈底斯-喜马拉雅铜矿资源基地调查项目 DD20160015

    摘要: 祁连地区与Rodinia超大陆汇聚有关的新元古代岩浆活动越来越受到地质学者的关注和研究.对硫磺矿北花岗闪长岩体进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,结果显示岩体锆石U-Pb年龄加权平均值为926±4 Ma,表明其形成时代新元古代早期.花岗闪长岩的SiO2为59.47%~62.96%,P2O5为0.12%~0.14%,铝饱和指数(A/CNK)为1.01~1.15,主要为一套弱过铝质的高钾钙碱型系列,具Ⅰ型花岗岩的特征.稀土元素总量在118.80×10-6~253.07×10-6之间,(La/Yb)N为7.87~16.17,明显富集轻稀土,具有中等-强Eu负异常(δEu=0.33~0.68),稀土元素配分图呈右倾型特征;微量元素上具有富集大离子亲石元素和不相容元素(Rb、Th和U),亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Sr和P的特征;Nb/Ta、La/Nb、Nb/U及Sm/Nd比值整体反映花岗闪长岩壳源特点;硫磺矿北花岗闪长岩体εHft)主要在0~7之间,二阶段地壳模式年龄主要在1 247~1 801 Ma之间.结合区域新元古代岩浆活动认为硫磺矿北花岗闪长岩体形成于活动大陆边缘,而硫磺矿北花岗闪长岩为中元古代增生的年轻地壳部分熔融的产物,经历一定程度分离结晶,可能也有古老地壳部分熔融成分参与该岩体形成.同时,该时期岩浆活动可能为祁连地块在中新元古代时期对全球Rodinia超大陆聚合事件的响应,进一步为祁连地块属性提供可信研究资料.

    English Abstract

    • 祁连地块位于青藏高原东北缘,夹持于华南地块、华北克拉通和塔里木克拉通之间,并蕴含着丰富的古板块构造演化信息,是研究中国板块构造及其演化历史的关键地区之一(图 1a夏林圻等,2016).80年代以来,众多学者对于祁连地块寒武纪以来地质体做了大量研究工作,包括蛇绿岩发现和研究(郭原生,1993冯益民和何世平,1995张旗等,1998张招崇等,1998钱青等,1999黄增保等,2016)、沉积盆地物源及演化分析(杜远生等,2006裴先治等,2012徐亚军等,2013姜高磊等,2014)、高压-超高压变质岩(Zhang et al., 2009张建新等,2010宋述光等,2013)、大量早古生代岩浆岩(吴才来等,2005雍拥等,2008李建锋等,2010秦海鹏等, 2014a, 2014b张照伟等,2015Yang et al., 2015Wang et al., 2017),据此也提出各种构造演化模式(许志琴等,1994Xiao et al., 2009宋述光等,2013),但是前人对于祁连地块前寒武系研究相对滞后.随着锆石高精度测年技术的不断发展,新涌出了一批可靠的年代学数据资料,对于祁连地块内部前寒武系研究已经成为目前研究热点之一(万渝生等,2003董国安等,2007Tung et al., 2013, 2016).

      图  1  祁连地块及邻区构造单元图(a)和硫磺矿北地区地质图(b)

      Figure 1.  Map of tectonic units for the Qilian block and adjacent areas (a) and geological map of the north Liuhuangkuang, Western Qilian (b)

      大量的与罗迪尼亚超大陆(Rodinia)汇聚、拼合作用相关的中-新元古代时期岩浆活动和变质作用事件在中国大陆被识别出来(Chen et al., 1991Greentree et al., 2006Li et al., 2007, 2013Lu et al., 2008Song et al., 2012, 2013Yu et al., 2013),主要的响应地块有:华南地块、塔里木地块、阿拉善地块和柴达木地块(Chen et al., 1991Greentree et al., 2006Li et al., 2007, 2013Lu et al., 2008Shu et al., 2011Song et al., 2012Yu et al., 2013He et al., 2014Xu et al., 2015Zhang et al., 2015, 2017, 2016Wen et al., 2017),同时包括祁连地块,而华北地块内目前未有确信的与Rodinia超大陆聚合事件有关的年代学资料(Liu et al., 2013Xu et al., 2013).祁连地块新元古代早期构造演化史一直是地质学家关注的焦点,但是,由于早古生代造山和青藏高原隆升作用强烈的构造叠加和造山带隆升剥蚀,导致新元古代早期的大量地质记录被“掩盖”或“丢失”,从而严重制约了我们进一步认识祁连地块新元古代早期地质过程.近年来,随着祁连地块元古宙岩浆活动发现和前寒武系变质基底研究,为深入探讨祁连地块在新元古代时期的构造属性提供了基础地质资料(郭进京等,1999Gehrels et al., 2003万渝生等,2003董国安等,2007王洪亮等,2007Tunk et al., 2013),同时,新元古代岩浆活动研究已经开始使得关于祁连地块属性和来源的传统认识开始面临挑战:传统观点认为祁连地块为华北板块不同程度裂解“开-合构造”演化,即北祁连和中祁连发生大陆裂解后,裂陷逐渐向南迁移,进而引起南祁连与中祁连的分离,进一步发育成洋盆,而后又与中祁连发生俯冲-碰撞完成拼合(左国朝和刘寄陈,1987冯益民等,1996);另一种新的观点认为祁连地块与扬子地块有较强的亲缘性,在新元古代时应同属于冈瓦纳大陆一部分(万渝生等,2003董国安等,2007徐旺春等,2007Tung et al., 2013).

      研究区硫磺矿北岩体分布在祁连地块西段(图 1a),关于其形成时代一直存在不同的认识,1:20万硫磺山幅认为其侵入于震旦系地层中,将其归入早古生代晚期;青海省区域地质志中认为其侵入于下元古界变质岩,将其划归到前寒武纪(青海省地矿局,1991),造成这种差异性认识的原因在于缺乏精确的年代学和地球化学等方面研究资料.本次研究通过锆石U-Pb测年工作发现该岩体产出时代为新元古代,这为研究祁连地块在新元古代时期构造演化研究提供了契机.本文在岩石学基础上对硫磺矿北岩体开展了较为详细的锆石U-Pb年代学、Hf同位素和地球化学等测试工作,研究其岩石成因、岩浆源区性质等,并分析探讨硫磺矿北岩体形成大地构造背景,可为祁连地块在新元古代时期属性提供可信的研究资料.

      • 祁连地块北邻北祁连造山带,南接柴北缘超高压变质带,东连西秦岭造山带,向西被阿尔金断裂带截切,并具有古元古代结晶基底、中元古代变质基底、新元古代-古生代沉积盖层(郭进京等,1999万渝生等,2003夏林圻等,2016).研究区内以托莱南山南缘逆冲断裂(STNTF)和硫磺山-河淌逆冲断裂(LHTF)为主线,STNTF北侧地层沿该断层南向逆冲,LHTF南侧地层沿该断层北向逆冲,两侧地层形成“对冲”构造样式,后期受喜山期北东-南西向构造影响,使得研究区前寒武纪地层多呈断块状展布(图 1b).

        研究区硫磺矿北岩体空间展布特征受区域构造影响,主要呈北西-南东向展布,岩体以长条状岩株形式产出,出露面积约10 km2,长轴方向为北西向(图 1b),侵入于新元古代龚岔群并使之发生绿泥石化和黄铁矿化,围岩地层主要有蓟县系花儿地组(Jxh),青白口系龚岔群(QbG),其中龚岔群岩性主要为一套低绿片岩相的陆源碎屑岩和碳酸盐岩,产叠层石和微古植物化石,叠层石时代为新元古代青白口纪(钱家骐等,1986),与下伏花儿地组(Jxh)平行不整合接触;花儿地组(Jxh)在区域上为一套碳酸盐岩为主体的岩石组合,垂向上具有白云岩-颗粒灰岩-颗粒灰岩夹碎屑岩的垂向序列,反映了沉积环境相对稳定的特征.另外,研究区地层可见古生界、中生界和古近系-新近系,其中,古生代的地层记录了“拉脊山-党河南山洋”在研究区洋陆过程,主要为深海盆地背景下的硅泥质岩→陆缘海环境下的细复理石→陆相快速堆积环境下的粗碎屑岩;白垩系主要为一套紫红色-灰绿色河流-湖泊相沉积碎屑岩;新近系主要以棕红色碎屑岩为主,碎屑粒度具有从下到上由粗变细特点.

      • 本次研究的样品采集于硫磺矿北岩体南侧边部的露头,采样过程中尽可能在岩体不同部位采集,采样点及采样编号为D2864(39°09′19″N,97°04′43″E.)硫磺矿岩体岩性主要为花岗闪长岩,岩石具块状构造,细粒花岗结构,矿物成分以斜长石(60%)、钾长石(15%)和石英(20%)为主,次要矿物为角闪石(5%)和黑云母(<2%),金属矿物和副矿物少见,含量低于1%.斜长石主要为更-中长石,呈半自形板状,可见绢云母和绿帘石等蚀变,钾长石为正长石,呈它形粒状,部分蚀变为绢云母,石英为它形粒状,个别晶体包含斜长石,形成包含结构,部分充填于长石晶体之间,角闪石为普通角闪石,呈半自形柱状;黑云母为片状,呈残余状分布,金属矿物主要为褐铁矿,副矿物包含磷灰石和锆石等.

        样品锆石分离在河北省廊坊地质调查研究院选矿实验室进行.样品经压碎和淘洗后,使用标准重液和磁性分离技术提取锆石.然后在双目镜下挑选出晶形较好的锆石颗粒,并将挑选出的锆石颗粒粘在双面胶上,随后注入环氧树脂.为了揭露锆石颗粒内部特征和用于U-Pb定年,将固定在环氧树脂上的锆石颗粒抛光至原颗粒大小的一半.锆石阴极发光(CL)成像在北京地时科技有限公司完成.

        锆石U-Pb同位素定年分析在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成,所用仪器为Thermo Finnigan Neptune型多接收等离子质谱(MC-ICP-MS)仪和与之配套的Newwave UP213紫外激光剥蚀系统.激光剥蚀过程中采取单点剥蚀的方式,激光剥蚀斑束直径为25 μm,频率为10 Hz,能量密度约为2.5 J/cm2,采用氦气作为载气.测试过程中每测定10颗锆石前后重复测定1个玻璃标准NIST SRM610、2个锆石标准GJ-1和1个锆石标准Plesovice.锆石U-Pb定年和微量元素含量采用GJ-1和NIST SRM610作为外标分别进行同位素和微量元素分馏校正,Plesovice用于观察仪器的状态和测试的重现性.详细分析过程参见(侯可军等,2009).数据处理采用ICPMSDataCal软件(Liu et al., 2010),锆石U-Pb年龄计算及谐和图的绘制采用Isoplot 3.0完成.单个测试数据的误差为1σ,对于206Pb/238U年龄大于1 000 Ma的锆石采用207Pb/206Pb年龄,否则采用206Pb/238U年龄.测试结果见表 1.

        编号 Pb
        (10-6)
        Th
        (10-6)
        U
        (10-6)
        Th/U 比值 年龄(Ma) 谐和度
        (%)
        207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ
        1 131.8 191.4 858.5 0.22 1.518 3 0.024 2 0.070 7 0.001 1 0.155 3 0.001 2 938 10 950 33 931 7 99
        2 98.0 170.1 636.2 0.27 1.517 7 0.031 1 0.071 3 0.001 6 0.154 6 0.002 0 938 13 969 46 927 11 98
        3 69.5 119.0 446.4 0.27 1.492 5 0.027 1 0.070 0 0.001 3 0.154 6 0.001 4 927 11 928 39 927 8 99
        4 60.9 96.9 392.9 0.25 1.484 8 0.033 4 0.070 4 0.001 8 0.153 6 0.001 8 924 14 939 52 921 10 99
        5 66.1 110.8 426.7 0.26 1.471 2 0.036 7 0.069 6 0.001 7 0.153 2 0.001 8 919 15 917 50 919 10 99
        6 97.9 231.0 599.2 0.39 1.511 8 0.050 6 0.070 4 0.002 2 0.155 1 0.002 2 935 20 943 65 930 12 99
        7 89.9 128.0 583.3 0.22 1.489 0 0.023 0 0.071 2 0.001 1 0.151 8 0.001 0 926 9 962 31 911 6 98
        8 75.1 116.7 485.7 0.24 1.460 6 0.040 7 0.069 5 0.001 8 0.152 3 0.001 6 914 17 922 56 914 9 99
        9 91.5 224.9 553.4 0.41 1.557 0 0.047 1 0.073 0 0.002 1 0.154 3 0.001 8 953 19 1 017 53 925 10 96
        10 86.2 112.2 554.5 0.20 1.512 8 0.028 8 0.071 3 0.001 3 0.153 9 0.001 3 936 12 969 39 923 7 98
        11 75.9 184.3 447.8 0.41 1.530 7 0.031 4 0.070 5 0.001 5 0.157 4 0.001 3 943 13 943 43 942 7 99
        12 76.2 145.7 462.7 0.31 1.517 9 0.030 0 0.070 6 0.001 4 0.155 9 0.001 2 938 12 946 42 934 7 99
        13 139.7 325.1 839.2 0.39 1.514 1 0.047 2 0.070 5 0.002 8 0.156 2 0.002 8 936 19 944 86 936 15 99
        14 81.9 140.1 497.2 0.28 1.552 0 0.035 6 0.071 1 0.001 7 0.157 8 0.001 5 951 14 961 44 945 8 99
        15 188.1 450.6 1 721.2 0.26 0.986 6 0.016 8 0.067 0 0.001 1 0.106 5 0.000 9 697 9 839 -164 652 5 93
        16 64.8 141.4 392.7 0.36 1.510 8 0.033 5 0.070 5 0.001 7 0.155 7 0.001 6 935 14 943 49 933 9 99
        17 68.7 140.9 422.0 0.33 1.507 8 0.028 9 0.070 3 0.001 3 0.154 7 0.001 2 934 12 939 39 927 7 99
        18 127.4 187.0 807.0 0.23 1.496 4 0.048 7 0.070 3 0.002 1 0.153 3 0.002 6 929 20 939 60 920 15 98
        19 77.0 193.1 466.2 0.41 1.505 2 0.040 3 0.070 2 0.002 0 0.155 0 0.001 9 932 16 1 000 57 929 10 99
        20 84.6 115.4 532.4 0.22 1.502 4 0.037 2 0.070 3 0.001 7 0.153 9 0.001 6 904 15 937 49 923 9 99
        21 86.3 160.9 538.0 0.30 1.488 8 0.077 6 0.070 9 0.003 7 0.151 1 0.003 1 902 32 954 107 907 17 97
        22 81.9 128.4 504.1 0.25 1.510 7 0.028 8 0.070 2 0.001 4 0.155 1 0.001 4 900 12 1 000 39 929 8 99
        23 74.4 141.8 454.8 0.31 1.554 0 0.038 1 0.073 1 0.001 9 0.153 3 0.001 9 952 15 1 017 52 920 11 96
        24 158.7 255.3 1 005.5 0.25 1.438 6 0.041 0 0.068 6 0.001 9 0.150 7 0.002 2 905 17 887 57 905 12 99
        25 111.3 205.4 684.0 0.30 1.488 8 0.033 8 0.069 7 0.001 6 0.153 6 0.001 5 926 14 918 46 921 8 99

        表 1  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄数据

        Table 1.  LA-MC-ICP-MS U-Pb data of zircon for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

        本研究中锆石微区原位Lu-Hf同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行.激光剥蚀系统是193 nm准分子激光剥蚀系统(RESOlution M-50,ASI),包含一台193 nm ArF准分子激光器,一个双室样品室和电脑控制的高精度X-Y样品台移动、定位系统.激光能量密度为6 J/cm2, 频率为5 Hz,斑束为44 μm,载气为高纯氦气,为280 mL/min,Lu-Hf同位素分析采用多接收等离子体质谱(Nu Plasma Ⅱ MC-ICPMS).Lu-Hf同位素分馏校正采用指数法则计算,采用176Lu/175Lu=0.026 56和176Yb/173Yb=0.786 96比值扣除176Lu和176Yb对176Hf的干扰,获得准确的176Hf信号值.Hf和Lu同位素比值采用179Hf/177Hf=0.732 50进行仪器质量歧视效应校正,Yb同位素比值采用173Yb/171Yb=1.123 46进行仪器质量歧视效应校正.在分析过程中,国际标准锆石样品91500和Mudtank作为监控样品,详细的分析方法参考文献(Yuan et al., 2008).锆石Hf同位素特征值计算所涉及参数主要为:176Lu衰变常数λ=1.867×10-11 a-1(Söderlund et al., 2004).亏损地幔DM的176Lu/177Hf=0.038 40,176Hf/177Hf=0.283 25;球粒陨石CHUR的176Lu/177Hf=0.033 2,176Hf/177Hf=0.282 772(Blichert-Toft et al., 1997);大陆平均地壳CC的176Lu/177Hf=0.015,fLu/Hf值为-0.55(Griffin et al., 2002).测试结果见表 2.

        编号 t(Ma) 176Yb/
        177Hf
        2σ 176Lu/
        177Hf
        2σ 176Hf/
        177Hf
        2σ 176Hf/
        177Hf(t)
        εHf(t) TDM1
        (Ma)
        TDM2
        (Ma)
        fLu/Hf
        1 931 0.031 756 0.000 394 0.001 135 0.000 014 0.282 303 0.000 022 0.282 283 3.3 1 346 1 589 -0.97
        2 927 0.043 508 0.000 489 0.001 574 0.000 010 0.282 348 0.000 021 0.282 321 4.5 1 297 1 508 -0.95
        3 927 0.059 008 0.000 386 0.002 047 0.000 012 0.282 439 0.000 020 0.282 404 7.5 1 182 1 322 -0.94
        4 921 0.019 916 0.000 462 0.000 914 0.000 010 0.282 169 0.000 017 0.282 153 -1.5 1 524 1 883 -0.97
        5 919 0.027 673 0.000 294 0.000 985 0.000 011 0.282 135 0.000 027 0.282 118 -2.9 1 575 1 963 -0.97
        6 930 0.044 947 0.000 471 0.001 572 0.000 006 0.282 317 0.000 019 0.282 290 3.5 1 341 1 575 -0.95
        7 911 0.009 521 0.000 207 0.000 354 0.000 009 0.282 194 0.000 018 0.282 188 -0.6 1 468 1 813 -0.99
        8 914 0.037 783 0.000 387 0.001 365 0.000 019 0.282 352 0.000 022 0.282 329 4.5 1 284 1 497 -0.96
        9 925 0.029 272 0.000 508 0.001 041 0.000 010 0.282 282 0.000 022 0.282 264 2.5 1 371 1 634 -0.97
        10 923 0.023 153 0.000 378 0.000 916 0.000 008 0.282 057 0.000 019 0.282 041 -5.5 1 681 2 131 -0.97
        11 942 0.036 032 0.000 679 0.001 293 0.000 016 0.282 381 0.000 025 0.282 358 6.2 1 242 1 415 -0.96
        12 934 0.024 153 0.000 567 0.000 883 0.000 014 0.282 202 0.000 022 0.282 187 -0.1 1 477 1 801 -0.97
        13 936 0.036 604 0.000 848 0.001 309 0.000 019 0.282 263 0.000 024 0.282 240 1.9 1 408 1 681 -0.96
        14 945 0.081 255 0.002 073 0.002 986 0.000 063 0.282 486 0.000 028 0.282 432 8.9 1 145 1 247 -0.91
        16 933 0.029 120 0.000 360 0.001 069 0.000 004 0.282 341 0.000 020 0.282 322 4.7 1 290 1 500 -0.97
        17 927 0.025 779 0.000 569 0.000 937 0.000 016 0.282 254 0.000 017 0.282 237 1.6 1 407 1 692 -0.97
        18 920 0.026 204 0.000 723 0.000 931 0.000 017 0.282 230 0.000 019 0.282 214 0.6 1 440 1 750 -0.97
        19 929 0.015 205 0.000 435 0.000 549 0.000 017 0.282 239 0.000 020 0.282 229 1.3 1 414 1 709 -0.98
        20 923 0.036 767 0.001 013 0.001 292 0.000 029 0.282 332 0.000 020 0.282 310 4.0 1 310 1 534 -0.96
        21 907 0.019 698 0.000 498 0.000 703 0.000 013 0.281 912 0.000 033 0.281 900 -10.8 1 870 2 451 -0.98
        22 929 0.060 901 0.001 781 0.002 147 0.000 052 0.282 428 0.000 024 0.282 391 7.1 1 202 1 349 -0.94
        23 920 0.026 854 0.000 315 0.000 979 0.000 017 0.282 284 0.000 022 0.282 267 2.5 1 367 1 631 -0.97
        24 905 0.039 007 0.001 025 0.001 370 0.000 028 0.282 335 0.000 026 0.282 311 3.7 1 309 1 542 -0.96
        25 921 0.018 796 0.000 397 0.000 668 0.000 014 0.282 072 0.000 023 0.282 060 -4.8 1 649 2 089 -0.98

        表 2  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩的锆石LA-MC-ICP-MS Lu-Hf同位素数据

        Table 2.  LA-MC-ICP-MS Lu-Hf isotope data of zircon for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

        全岩地球化学分析在广州地球化学研究所同位素地球化学实验室完成.主量元素分析采用碱熔法制成玻璃饼,使用Rigaku 100e型X射线荧光光谱仪(XRF)进行分析,分析精度优于2%.微量元素使用Perkin-Elmer Elan 6000型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析,样品中微量元素含量大于10×10-6的分析精度优于5%,小于10×10-6的分析精度优于10%,所有稀土元素的分析精度优于5%.详细的分析流程和相关参数见(刘颖等,1996),分析结果见表 3.

        样品 D2864-H1 D2864-H2 D2864-H3 D2864-H4 D2864-H5 D2864-H6 D2864-H7 D2864-H8 D2864-H9 D2864-H10 D2864-H11
        SiO2 60.55 60.57 61.41 60.71 59.47 61.25 62.13 61.23 62.11 62.96 60.77
        TiO2 0.45 0.58 0.40 0.54 0.53 0.53 0.56 0.59 0.54 0.59 0.47
        Al2O3 15.81 14.52 15.74 15.12 15.59 15.53 15.13 15.29 15.31 14.56 15.42
        Fe2O3T 6.69 8.92 6.30 7.68 7.32 6.59 6.91 7.96 6.16 6.97 7.34
        MnO 0.12 0.16 0.12 0.16 0.14 0.18 0.15 0.11 0.15 0.18 0.14
        MgO 3.24 4.11 3.11 3.53 3.64 3.20 3.26 3.22 2.99 2.68 3.28
        CaO 3.21 3.28 3.70 4.18 3.04 4.37 3.01 3.58 3.46 3.51 3.96
        Na2O 4.19 2.69 3.41 2.93 3.93 3.18 3.80 2.67 3.08 3.27 3.15
        K2O 1.66 2.04 2.60 2.05 2.37 1.93 2.32 2.44 2.70 2.48 2.21
        P2O5 0.12 0.14 0.12 0.13 0.14 0.12 0.12 0.14 0.13 0.12 0.14
        LOI 3.75 2.92 3.08 2.96 3.38 2.98 2.07 2.71 2.88 2.42 3.14
        Total 99.8 99.93 100 99.99 99.56 99.88 99.45 99.93 99.5 99.74 100.02
        Mg# 53.02 51.8 53.53 51.73 53.69 53.1 52.38 48.51 53.09 47.31 51.05
        A/CNK 1.09 1.15 1.04 1.03 1.07 1.02 1.06 1.13 1.07 1.01 1.04
        FeOT 6.02 8.03 5.67 6.91 6.58 5.93 6.21 7.16 5.54 6.27 6.60
        Rb 77.37 88.01 110.60 70.68 91.68 69.12 80.87 100.9 108.1 84.84 82.26
        Sr 180.40 235.50 221.80 164.60 121.90 176.50 116.60 188.30 213.60 163.60 158.40
        Ba 262.70 600.60 482.20 451.60 407.40 411.60 426.30 543.90 565.00 506.40 443.80
        Th 10.32 10.22 10.29 10.07 9.92 9.40 10.38 10.67 10.62 10.43 11.30
        U 1.92 2.22 1.70 2.12 2.31 2.08 2.32 1.87 2.29 1.95 2.14
        Nb 7.02 7.80 5.73 7.88 7.54 7.11 7.99 7.75 7.82 8.92 6.81
        Ta 0.57 0.65 0.47 0.66 0.59 0.57 0.67 0.66 0.65 0.73 0.56
        Zr 214.90 160.40 166.10 185.70 216.90 173.90 183.30 182.20 169.90 189.50 237.80
        Hf 5.23 4.38 4.30 4.90 5.26 4.36 4.62 4.77 4.36 4.89 5.89
        Co 16.69 24.16 16.22 20.01 17.39 17.53 16.97 19.52 15.45 16.16 17.69
        Ni 22.19 35.03 22.76 27.17 22.71 25.33 22.74 23.63 17.82 18.84 25.27
        Cr 92.55 153.6 88.68 96.12 90.07 92.31 85.14 81.47 77.79 76.3 101.2
        V 91.75 113.1 78.86 107 90.56 97.07 89.23 106.6 84.98 96.31 90.17
        Sc 14.84 19.11 13.77 16.33 15.3 14.79 15.29 16.62 14.88 15.99 15.43
        Cs 3.97 2.38 3.97 1.97 6.42 2.11 2.54 2.43 3.29 2.52 3.56
        Ga 19.2 18.99 19.51 19.29 20.78 19.26 19.33 18.68 19.22 19.21 19.57
        Cu 11.62 14.25 14.03 18.23 15.83 16.57 10.56 15.02 12.93 7.35 15.68
        Pb 47.99 25.71 14.07 30.78 12.94 30.35 17.51 9.69 15.82 9.56 17.30
        Zn 111.10 123.90 78.50 140.70 78.06 154.80 119.60 74.25 117.30 107.10 109.70
        Ti 2 918 3 634 2 365 3 551 3 063 3 133 3 362 3 439 3 197 3 617 3 028
        La 23.15 54.01 26.08 30.40 26.96 26.71 29.70 25.07 28.23 28.55 27.63
        Ce 47.81 114.5 52.04 61.55 55.51 53.25 59.84 50.79 58.37 57.75 56.14
        Pr 5.72 12.86 6.20 7.19 6.51 6.41 7.04 5.95 6.71 6.69 6.7
        Nd 21.84 43.64 23.04 27.09 24.56 23.88 26.35 22.53 25.57 24.73 25.28
        Sm 4.81 8.02 4.9 5.67 5.21 4.92 5.53 4.86 5.29 5.27 5.42
        Eu 0.86 0.79 0.95 1.05 1.03 1.04 1.03 0.93 0.97 0.94 1.05
        Gd 4.38 6.81 4.47 5.15 4.81 4.52 5.01 4.45 4.87 4.79 4.97
        Tb 0.65 0.89 0.64 0.72 0.70 0.64 0.72 0.66 0.69 0.69 0.73
        Dy 3.88 4.93 3.76 4.10 4.10 3.63 4.19 3.88 4.00 4.07 4.22
        Ho 0.78 0.94 0.76 0.82 0.82 0.72 0.83 0.78 0.79 0.82 0.83
        Er 2.16 2.54 2.05 2.21 2.29 1.96 2.29 2.16 2.17 2.26 2.29
        Tm 0.32 0.38 0.30 0.33 0.33 0.29 0.33 0.32 0.33 0.34 0.35
        Yb 2.11 2.40 1.96 2.11 2.17 1.89 2.17 2.10 2.07 2.26 2.25
        Lu 0.32 0.36 0.30 0.32 0.34 0.29 0.33 0.32 0.32 0.34 0.34
        Y 20.28 22.94 19.54 20.85 21.89 18.80 21.13 20.14 20.65 20.70 21.37
        K 13 816 16 949 21 619 16 996 19 650 16 006 19 240 20 222 22 418 20 587 18 338
        P 534 590 513 576 617 542 539 596 564 527 606
        ∑REE 118.79 253.07 127.45 148.71 135.34 130.15 145.36 124.80 140.38 139.50 138.20
        LREE 104.19 233.82 113.21 132.95 119.78 116.21 129.49 110.13 125.14 123.93 122.22
        HREE 14.60 19.25 14.24 15.76 15.56 13.94 15.87 14.67 15.24 15.57 15.98
        LREE/HREE 7.14 12.15 7.95 8.44 7.70 8.34 8.16 7.51 8.21 7.96 7.65
        LaN/YbN 7.87 16.17 9.55 10.32 8.92 10.14 9.81 8.55 9.78 9.06 8.82
        δEu 0.57 0.33 0.62 0.59 0.63 0.68 0.60 0.61 0.58 0.57 0.62
        Nb/Ta 12.32 12.00 12.19 11.94 12.78 12.47 11.93 11.74 12.03 12.22 12.16
        La/Nb 3.30 6.92 4.55 3.86 3.58 3.76 3.72 3.23 3.61 3.20 4.06
        Th/Nb 1.47 1.31 1.80 1.28 1.32 1.32 1.30 1.38 1.36 1.17 1.66
        Th/La 0.45 0.19 0.39 0.33 0.37 0.35 0.35 0.43 0.38 0.37 0.41
        Rb/Sr 0.43 0.37 0.50 0.43 0.75 0.39 0.69 0.54 0.51 0.52 0.52
        Rb/Nb 11.02 11.28 19.30 8.97 12.16 9.72 10.12 13.02 13.82 9.51 12.08
          注:Fe2O3T为全铁.A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O),式中氧化物全为摩尔数;Mg#=100×MgO/(MgO+Fe2O3T),式中氧化物全为摩尔数;LaN/YbN为球粒陨石标准化值,δEu=EuN/(SmN+GdN)1/2.

        表 3  祁连西段硫磺矿北花岗闪长岩的全岩主量元素(%)和微量元素(10-6)组成

        Table 3.  Whole-rock major element (%) and trace element (10-6) compositions for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

      • 通过详细分析对比锆石的透反射、阴极发光照片,选择晶形相似、晶体形态完整、内部结构清晰且振荡环带发育的长柱状自形锆石颗粒,在无裂隙或杂质的干净边部进行打点测试.锆石LA-ICPMS U-Pb测点阴极发光图像见图 2a,U-Th-Pb同位素分析结果见表 1,锆石谐和图 2b.普遍认为锆石Th/U比值在一定程度上能够指示锆石成因环境,岩浆成因锆石多具有特征性的韵律环带,Th、U含量较高,且Th/U比值一般大于0.1,而变质锆石则表现出无环带、弱环带、低Th/U比值(一般小于0.1)特征(Simon and Nigel, 2007).

        样品D2864-N的锆石颗粒主要为自形棱柱状晶体,长100~170 μm,长宽比一般在2:1~3:1之间.在CL图像上,锆石颗粒呈现出明显的岩浆振荡环带,少数锆石颗粒具有变质增生边(图 2a),25个测点数据见表 2.在去除由于不同程度Pb丢失造成明显不谐和年龄数据、成因难以解释或混合年龄的测点数据后,对剩余数据处理计算.25个测点分析产生的Th/U比值为0.20~0.41,表明锆石均为岩浆成因,并获得了652±5 Ma~945±8 Ma的206Pb/238U年龄(表 1).测试年龄数据大多位于谐和线上或紧邻谐和线,其中测点15具有明显年轻的206Pb/238U年龄(652±5 Ma),可能为Pb丢失所致,其余24个测点的加权平均年龄为926±4 Ma(图 2b),该年龄代表了硫磺矿北花岗闪长岩的结晶年龄,为新元古代早期.

      • 硫磺矿北岩体(D2864-N)的锆石Hf同位素测点的阴极发光图像见图 2a,24个测点锆石Hf同位素测试结果见见表 2εHf(t)值和两阶段模式年龄用岩体谐和年龄计算.24个分析测试点获得的176Yb/177Hf、176Lu/177Hf和176Hf/177Hf比值分别为0.009 521~0.081 255、0.000 354~0.002 986和0.281 912 0~0.282 486 2.数据可见绝大多数锆石Hf同位素测点的176Lu/177Hf比值都小于0.002(表 2),表明通过176Lu放射性衰变产生的177Hf极少,因此初始176Hf/177Hf比值可以代表锆石形成时的176Hf/177Hf比值(Knudsen et al., 2001吴福元等,2007).24个锆石年龄对应的初始176Hf/177Hf比值为0.281 900~0.282 432,εHf(t)变化于-10.8~+8.9之间,单阶段“亏损地幔”Hf模式年龄(TDM1)介于1 145 Ma~1 870 Ma之间,二阶段地壳模式年龄(TDM2)介于1 247 Ma~2 451 Ma之间,时代主体为中元古代早期-古元古代.

        图  2  硫磺矿北花岗闪长岩典型锆石阴极发光图像(a)和锆石U-Pb谐和年龄图解(b)

        Figure 2.  Cathodoluminescence images of zircons grains (a) and zircons U-Pb concordia diagrams (b) for granodiorite in northern Liuhuangkuang, western Qilian

      • 本文共完成11件岩石地球化学样品分析,岩石常量元素、稀土元素、微量元素及主要讨论化学参数见表 3.硫磺矿北岩体的SiO2含量集中于59.47%~62.96%之间(图 3),平均为61.19%,Al2O3含量在14.52%~15.81%之间、MgO含量为2.68%~4.11%,Fe2O3T为6.16%~8.92%,相对低的MnO(0.11%~0.18%)、TiO2(0.40%~0.59%)和P2O5(0.12%~0.14%)的特征.镁指数(Mg#)为43.3~53.7.Na2O含量为2.67%~4.19%,K2O含量为1.66%~2.70%,Na2O/K2O大于1.0,样品显示为钙碱性-高钾钙碱性系列(图 4a).铝饱和指数A/CNK为1.01~1.15,呈现出弱过铝质到强过铝质特征(图 4b).表 3中各氧化物与SiO2之间呈现一定的相关性,表明硫磺矿北岩体可能经历过一定程度的分离结晶作用.

        图  3  硫磺矿北花岗闪长岩TAS图解

        Figure 3.  Diagrams of TAS for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

        图  4  硫磺矿北花岗闪长岩K2O vs. Si2O图解(a)和A/NK vs. A/CNK图解(b)

        Figure 4.  Diagrams of K2O vs. Si2O and A/NK vs A/CNKfor granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

        硫磺矿北岩体稀土总量中等,∑REE在118.80×10-6~253.07×10-6之间,∑LREE/∑HREE=7.14~12.15,总体表现出轻稀土富集而重稀土亏损的右倾曲线(图 5a),(La/Yb)N介于7.87~16.17之间,反映总体分馏程度较高,且轻稀土分馏相对较强,并显示出中等负铕异常.稀土元素配分曲线表现出一致性,表明岩浆源区相同,且具有轻稀土元素斜率较大而重稀土元素相对平缓的特点(图 5a).稀土元素球粒陨石标准化显示其具有中等负铕异常特征,δEu在0.33~0.68之间,暗示岩石形成过程中斜长石的分离结晶或者源区存在斜长石的残留体.

        图  5  硫磺矿北花岗闪长岩稀土元素球粒陨石标准化分布形式图解(a)和微量元素原始地幔标准化多元素图解(b)

        Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multielement diagram (b) for granodiorites in northern Liuhuangkuang, Western Qilian

        微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 5b)可见,岩体的大离子亲石元素、高场强元素含量均出现分化,表现出大离子亲石元素和不相容元素(Rb、Pb、Th和U)富集,明显亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)、Sr和P的特征,与火山弧花岗岩的特征相似(图 5b杜德道等,2011).在图 5上,除了样品D2864-H2稍有区别外,其余样品具有一致的分布形式.样品中反映岩石演化特征的元素比值Nb/Ta=11.74~12.78,La/Nb=3.20~6.92,Th/Nb=1.17~1.80,Th/La=0.19~0.45,Rb/Sr=0.37~0.75,Rb/Nb=8.97~19.30.

      • 张旗等(1997, 2006, 2008)认为花岗岩最重要的是源区特征,其次是部分熔融程度、温度、压力及挥发成分的加入情况.研究表明:在准铝质和弱过铝质岩浆中,磷灰石溶解度很低,在岩浆分异过程中随SiO2含量增加而降低;相反,磷灰石在强过铝质岩浆中未达到饱和,其溶解度相对较高,因此,P2O5含量随SiO2含量增加而呈现基本不变或者增加的趋势(Wolf and London, 1994),而且这个特征已广泛的用于判别Ⅰ型和S型花岗岩(Wolf and London, 1994).硫磺矿北岩体的P2O5(小于0.14%)含量较低,并随SiO2含量增加而减少,显示出Ⅰ型花岗岩的演化趋势(图 6a).在Na2O vs. K2O图解上(图 6b),所有样品仍然落入Ⅰ型花岗岩区域.本文样品的A/CNK为1.01~1.15,具有Ⅰ型花岗岩的特征.Y和Rb或者Th和Rb的线性关系也可以用于鉴别I/S型花岗岩,通常情况下,Ⅰ型花岗岩的Y和Th含量与Rb含量呈正相关,而在S型花岗岩中Y和Th含量随Rb含量增加而减少(Chappell and White, 2001).本文样品的Y和Th含量随Rb含量增加而呈现基本不变的趋势(图 6c6d),具Ⅰ型花岗岩的特征.前述分析表明硫磺矿北岩体为Ⅰ型花岗岩.

        图  6  花岗岩类型判别图解

        Figure 6.  Discrimination diagrams of granite type

        硫磺矿北花岗闪长岩具有一定程度高硅(59.47%~62.96%)、相对中等质量分数的Al2O3(14.52%~15.81)、MgO及弱过铝质到过铝质等主量元素特征,岩石具有大离子亲石元素和不相容元素如Rb、Th和U等富集,明显亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)及Sr、P的特征,反映了地壳源区特点(Mckenzie,1989).前人研究表明:Ta、Nb和Ti亏损暗示岩浆可能与地壳混染作用(Mckenzie,1989)或者源区经历了俯冲过程中流体交代作用有关(Sun and McDonough, 1989),而不可能是由软流圈部分熔融直接产生(Foley,1992).研究表明:Nb和Ta两种元素化学性质相似,因此,Nb/Ta比值在岩浆分异中不会造成较大的分异,可以指示岩浆源区特征及演化过程(Green,1995).通常幔源岩浆的Nb/Ta比值为17.5±2,壳源岩浆的Nb/Ta比值为11~12(Green,1995),研究区11件花岗闪长岩样品Nb/Ta比值为11.74~12.78,可以反映出岩浆的壳源特点;La/Nb值在3.23~6.92之间,均大于1,表明岩石源于壳源(Depaolo and Daley, 2000).前人研究表明MORB和OIB中Nb/U比值较高(47±10),原始地幔中Nb/U平均比值为33.59,但大陆地壳中该比值通常很低(Taylor and McLennan, 1985),研究区花岗闪长岩低的Nb/U值(3.26~4.57)(表 4)远低于前两者比值;另外,研究区样品Sm/Nd比值在0.18~0.22之间,与大陆地壳的Sm/Nd比值(0.17~0.25)相近,反映岩石组分多源于地壳(张延军等,2016陈加杰等,2016);综上所述,硫磺矿北花岗闪长岩的微量元素显示出壳源特点.

        地质体 年龄(Ma) 测试方法 资料来源
        中祁连响河花岗岩 917±12 TIMS 郭进京等(2000)
        中祁连湟源群变质火山岩 910.0±6.7 TIMS 郭进京等(2000)
        中祁连黑云母二长花岗岩 943±28 TIMS 万渝生等(2003)
        祁连地块片麻状花岗岩 930±8、918±14 SHRIMP 董国安等(2007)
        祁连地块东段五峰村岩体 846±2
        祁连地块东段五间房岩体 853±2 LA-ICP-MS Yong et al.(2008)
        祁连地块东段向河尔岩体 888±3
        中祁连化隆群 770~950 SHRIMP Yang et al.(2015)
        祁连东段片麻状花岗岩 880~900 LA-ICP-MS 徐旺春等(2007)
        中祁连片麻状花岗岩 875±8 LA-ICP-MS 徐学义等(2008)
        中祁连黑云斜长片麻岩 910±7 LA-ICP-MS 余吉远等(2012)

        表 4  祁连山新元古代岩浆事件年龄统计

        Table 4.  Zircon U-Pb ages of Neoproterozoic magmatic events in Qilian Mountains

        硫磺矿北花岗闪长岩体的εHf(t)值在-10.8~8.9之间,主要位于0~7之间,多表现为正值,二阶段地壳模式年龄主要在1 247~1 801 Ma之间.在t-εHf(t)图解中(图 7),样品均落在球粒陨石演化线附近,大多数位于该线之上,表明成岩过程中主要为年轻组分的加入,也有古老地壳物质重熔的组分.年轻组分参与花岗岩成岩过程的方式可能有两种情况,其一为幔源岩浆与其诱发的地壳物质部分熔融形成的长英质岩浆在地壳深部混合形成壳幔混源岩浆;另一种是幔源岩浆首先侵入到地壳基底岩石中形成初生地壳,然后在后期热事件的影响下,这种既有初生地壳又有古老基底地壳构成的混合地壳原岩发生部分熔融(吴福元等,2007).Vervoot等认为具有正εHf(t)值的花岗质岩石来自亏损地幔或从亏损地幔中新增生的年轻地壳物质的部分熔融,负εHf(t)值则表明地壳Hf同位素为主导(Vervoot et al., 2000; Griffin and Belousova, 2004).样品具有高εHf(t)锆石,表明亏损地幔中新增生的年轻地壳物质的部分熔融参与到花岗闪长岩的形成.结合本次研究认为,研究区花岗闪长岩的岩浆源区初始物质主要来源于中元古代增生的年轻地壳熔融,并经历一定程度地分离结晶,可能也有古老地壳物质的参与.

        图  7  样品εHf(t)-t图解

        Figure 7.  εHf(t) versus t diagram of the granodiorite

        图  8  Yb-Ta、Y+Nb-Rb构造环境图解

        Figure 8.  Yb-Ta and Y+Nb-Rb discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granites

      • 前人研究表明,新元古代时期岩浆活动在祁连地块较为活跃(表 4):郭进京等(1999, 2000)分别在中祁连湟源群中获取响河花岗岩锆石U-Pb TIMS年龄时代为917±12 Ma,变质火山岩U-Pb TIMS年龄为910.0±6.7 Ma;万渝生等(2003)在中祁连黑云母二长花岗岩中获取锆石U-Pb TIMS年龄为943±28 Ma,同时在黑云母斜长片麻岩中获取940±30 Ma年龄数据;董国安等(2007)在湟源群中的片麻状花岗岩获取锆石SHRIMP年龄为930±8 Ma,在马衔山群片麻状花岗岩中获取锆石U-Pb SHIMP年龄为918±14 Ma;徐旺春等(2007)在祁连地块东段化隆群片麻状花岗岩中获取锆石U-Pb年龄集中于880~900 Ma,同时,徐学义等(2007)在化隆群中获取片麻状花岗岩形成时代为875±8 Ma,二者年龄保持一致;另外,雍拥等(2008)在祁连地块东段五峰村岩体、五间房岩体、向河尔岩体分别获取锆石U-Pb LA-ICP-MS年龄为846±2 Ma、853±2 Ma和888±3 Ma;余吉远等(2012)在化隆群黑云斜长片麻岩中获取碎屑锆石年龄主峰值910±7 Ma;Yang et al.(2015)在化隆群研究中获取大量花岗质片麻岩锆石U-Pb SHRIMP年龄分布在770~950 Ma之间.前述学者获得大量新元古代早期岩浆活动年代学资料,而本文硫磺矿北岩体的锆石U-Pb年龄(926±4 Ma),与上述岩体岩浆活动时保持一致,形成于新元古代早期.硫磺矿北岩体具有富集Th和U,亏损Nb、Ta和Ti的特征,这种特征通常出现在火山弧环境的岩石中(Collins et al., 2008;陶刚等,2016),同时La/Nb平均值为3.98,这也与Salters and Hart认为的活动大陆边缘区La/Nb值(大于2)是相符的(Salters and Hart, 1991).在Yb-Ta和Y+Nb-Rb构造图解中(Pearce et al., 1984, 1996),样品全部落入火山弧构造环境中.另外,郭进京等(1999)对湟源群中变质杂砂岩和变质中基性火山岩研究认为湟源群的沉积大地构造背景应为活动大陆边缘,其中变质基性火山岩地球化学特征显示出类似于岛弧火山岩特征;万渝生等(2003)认为通过研究祁连前寒武纪深变质基底中壳源花岗质岩石认为祁连地块新元古代岩浆形成于活动大陆边缘环境,并总结出祁连地块前寒武系基底模式年龄在1 870~2 260 Ma之间,而硫磺矿北花岗闪长岩岩体构造环境显示其形成于活动大陆边缘,Hf同位素TDM2模式年龄显示为1 247~2 451 Ma,与前人研究具有高度一致性.因此,可以推断中祁连在新元古代可能为活动大陆边缘环境,而硫磺矿北花岗闪长岩为中元古代增生的年轻地壳部分熔融的产物,并经历一定程度地分离结晶,可能也有古老地壳部分熔融成分参与该岩体形成.

        值得关注的是祁连地块亲缘性目前有两种观点:传统观点认为祁连地块为华北板块不同程度裂解“开-合构造”演化,即北祁连和中祁连发生大陆裂解后,裂陷逐渐向南迁移,进而引起南祁连与中祁连的分离,进一步发育成洋盆,而后又与中祁连发生俯冲-碰撞完成拼合(左国朝等,1987冯益民等,1996);另一种新的观点认为祁连地块与扬子地块有较强的亲缘性,在新元古代时应同属于冈瓦纳大陆一部分(万渝生等,2003董国安等,2007徐旺春等,2007Tung et al., 2013).近年来,不同学者对祁连地块前寒武纪基底岩石碎屑锆石U-Pb年龄数据显示祁连地块大量分布元古代年龄信息(万渝生等,2003董国安等,2007Tung et al., 2013),研究区青白口系沉积岩碎屑锆石中也存在新古代年龄峰值(项目内部数据,待发表),而华北克拉通却不存在该阶段年龄信息(第五春荣等,2012).目前较为合理的解释就是新元古代对罗迪尼亚超大陆(Rodinia)汇聚事件在祁连地块存在响应,与华北克拉通迥异,在新元古代时祁连地块可能同属于冈瓦纳大陆一部分.本文硫磺矿北岩体形成时代为926±4 Ma,为新元古代早期,并具有陆缘弧性质,很可能为祁连地块在中新元古代时期对全球Rodinia超大陆聚合事件响应的岩浆产物,为祁连地块属性提供可信的新元古代岩浆活动证据.

      • (1) 本文获得硫磺矿岩体中锆石岩浆振荡环带的LA-ICP-MS U-Pb年龄为926±4 Ma,属于新元古代岩浆活动产物,与祁连地块大量中新元古代岩浆活动时间一致.

        (2) 硫磺矿北岩体岩性为花岗闪长岩,其SiO2含量在59.47%~62.96%之间,平均为61.19%,Na2O/K2O>1.0,铝饱和指数A/CNK为1.01~1.15,为一套属弱过铝质的高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩.微量和稀土元素组成上具有富集大离子亲石元素和不相容元素(Rb、Th和U),亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Sr和P,明显富集轻稀土,具有中等-强Eu负异常.

        (3) 锆石Hf同位素分析结果显示,εHf(t)主要位于0~7之间,二阶段地壳模式年龄TDM2为1 247~2 451 Ma,与祁连地区产出的新元古代花岗岩具有一致性,结合全岩地球化学推断中祁连在新元古代可能为活动大陆边缘环境,而硫磺矿北花岗闪长岩为中元古代增生的年轻地壳部分熔融的产物,经历一定程度分离结晶,可能也有古老地壳部分熔融成分参与该岩体形成.该时期岩浆活动可能属于对新元古代Rodinia超大陆汇聚事件的响应,为祁连地块属性提供可信研究资料.

    参考文献 (142)

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