李五福, 潘 彤, 王秉璋, 张新远, 郑 英,王春涛, 李善平, 韩 杰

青海南山奥陶纪岩浆弧:来自茶卡北山闪长岩锆石U-Pb年代学、元素地球化学和Hf同位素的证据

李五福1, 2, 潘 彤3*, 王秉璋1, 2, 张新远1, 2, 郑 英1, 2,王春涛1, 2, 李善平1, 2, 韩 杰1, 2

(1. 青海省地质调查院, 青海 西宁 810012; 2. 青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室, 青海 西宁 810012; 3. 青海省地质矿产勘查开发局, 青海 西宁 810001)

青海南山构造带发育NW-SE向展布的早古生代侵入岩, 对其开展研究对了解青海南山构造带早古生代阶段地质属性与地质过程具有重要意义。本文对茶卡北山恰让地区闪长岩进行了详细的岩石学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究。结果表明, 恰让闪长岩形成于晚奥陶世(446～447 Ma)。岩石具中等含量的硅(SiO2=49.68%～62.52%)、富钠(Na2O=2.48%～3.13%、K2O/Na2O=0.37～1.30, 平均0.79)、高镁(MgO=4.45%～6.84%、Mg#值为62～68)、高Cr(158×10–6～ 384×10–6)和Ni(74.7×10–6～136×10–6)特征。岩石的稀土元素总量较低, 稀土元素配分曲线显示富集轻稀土元素, 略亏损重稀土元素, 具有轻微的Eu负异常(δEu=0.76～0.82)。微量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素(LILE)K、Cs、Sr、Rb, 相对亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、P、Ti等元素。锆石Hf()值较低为−7.8～−2.6。结合区域地质背景资料, 我们认为恰让 闪长岩岩体形成于岛弧背景, 可能是南祁连洋向北俯冲背景下俯冲沉积物熔体与地幔楔橄榄岩反应的产物。

青海南山; 恰让闪长岩; 锆石U-Pb定年; 地球化学; 构造环境

0 引 言

青海南山构造带位于青藏高原东北部, 处于祁连造山带和秦岭‒大别造山带之间宗务隆陆缘裂谷中(张雪亭等, 2007; 潘桂棠等, 2013; 张永明等, 2017), 是西秦岭构造带、南祁连构造带和宗务隆构造带多级别地块‒洋盆的衔接、转换、汇聚重组的重要区域, 长期受到地质学者的关注(冯益民等, 2002; 宋述光等, 2004; 潘彤等, 2006; 郭安林等, 2009; 闫臻等, 2012a)。姜春发等(2000)将青海南山构造带称作昆秦岔口, 认为其与玛卿断裂以北、西秦岭南部和东昆仑南带共同构成了中央造山带的印支期褶皱带。由于该构造带独特的构造位置, 成为研究特提斯构造演化的最佳场所。构造带内以大面积出露三叠系并发育中生代火山‒岩浆作用为典型特征, 依据这些出露丰富的早三叠世复理石沉积和三叠纪侵入岩提供的证据, 可以确定青海南山中生代属于南祁连南缘的活动大陆边缘(闫臻等, 2012b; Yan et al., 2014, 2020; 张永明等, 2017)。近年来, 在青海南山发现早古生代岩浆记录(田淇等, 2018; 张永明等, 2019; 张世成等, 2019), 但对其构造属性研究相对较少。因此, 开展青海南山构造带早古生代岩浆活动的研究, 对于探讨特提斯演化阶段各造山带及块体的衔接转换关系等具有重要意义。

本文以青海南山构造带西段茶卡北山地区的恰让奥陶纪闪长岩为研究对象, 在详细的野外考察基础上, 开展了岩石学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年工作, 结合前人研究成果, 探讨了该岩体的岩石成因和动力学背景, 为合理理解青海南山构造带早古生代构造演化提供依据。

1 地质特征

青海南山构造带地处鄂拉山陆缘弧和宗务隆山‒夏河甘家裂谷结合部位(潘桂堂等, 2013)(图1b)。该构造带内断裂构造发育, 主要呈NWW-SEE或近EW向展布。主要出露有前寒武系达肯大坂岩群、石炭系‒中二叠统中吾农山群、下‒中三叠统隆务河组和大量侵入岩。其中达肯大坂岩群由斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、镁质大理岩等组成, 遭受角闪岩相变质作用。

在茶卡北山一带呈狭窄带状分布的灰色二云母石英片岩、云母片岩组合(图1c), 1∶2.5万区域地质矿产调查时将其从大肯大阪岩群中解体出来, 命名为长城纪‒奥陶纪茶卡片岩。该套片岩组合在露头上普遍发生糜棱岩化、碎裂岩化, 并含有丰富的石榴子石、堇青石、十字石。中吾农山群出露于茶卡片岩两侧, 张雪亭等(2007)根据岩性组合将其划分为土尔根大坂组、果可山组和甘家组。土尔根大坂组主要为浅海相细碎屑岩沉积组合; 果可山组为一套碳酸盐岩夹细碎屑岩和少量火山岩组合; 甘家组是一套浅海相碳酸盐岩组合夹变火山岩。隆务河组是一套典型的复理石碎屑岩沉积建造。区域地质资料表明, 茶卡北山岩浆岩类型相对复杂, 包括新元古代‒晚三叠世辉长岩、石英闪长岩、二长花岗岩、斑状花岗岩以及伟晶岩等。其中晚古生代‒三叠纪岩浆事件最强烈, 岩石类型齐全, 从基性到中酸性岩均有发育, 以中酸性岩为主; 伟晶岩脉呈带状展布, 与稀有金属关系密切(王秉璋等, 2020)。本次研究的恰让闪长岩体位于茶卡北山恰让玛陇哇, 呈NW向带状展布, 与茶卡北山片岩、土尔根大坂组、果可山组均呈断层接触, 但局部地段可见其侵入于茶卡北山片岩(图1c), 出露面积约19.3 km2。该岩体岩性主要为闪长岩(图2a、b), 含有丰富的细粒闪长质包体(图2c); 因受后期构造影响, 部分包体具有定向性。此外, 该岩体中发育含Li、Be矿的伟晶岩脉。

2 岩相学特征

恰让闪长岩呈半自形粒、柱状结构, 块状构造。岩石矿物由斜长石(55%)、普通角闪石(22%)、黑云母(6%)、石英(5%)以及少量磷灰石(<1%)、锆石、不透明金属矿物等组成(图2d)。斜长石呈半自形板状, 发育聚片双晶, 为中长石(An=37, Ab=56), 可见弱碳酸盐化和绢云母化蚀变。磷灰石、锆石包裹体在岩石中杂乱分布。普通角闪石呈短柱状和它形粒状, 粒径大小一般在0.20～1.41 mm之间, 多色性明显, Ng′呈蓝绿色、Nm′呈黄绿色、Np′呈浅黄绿色, 角闪石中解理发育, 晶体见有细小裂纹, 裂纹中可见少量黑云母, 在岩石中与黑云母一同不均匀分布于斜长石和石英之间。黑云母呈片状, 变化于0.08～1.27 mm之间, 受应力作用解理发生轻微的弯曲, 多色性明显, Ng′=Nm′呈褐色, Np′呈浅黄色, 具轻微的绿泥石化蚀变, 并沿解理析出少许粉末状不透明矿物。石英呈它形粒状晶, 粒径大小多在0.08～0.72 mm之间, 具明显的波状消光, 个别石英晶内偶见细小磷灰石、锆石包裹体。石英充填于其他矿物间隙并受间隙制约。不透明金属矿物呈微粒状、板状, 量极少, 在岩石中零星分布。

3 分析方法

3.1 锆石U-Pb定年及Hf同位素分析

用于锆石LA-ICP-MS定年样品QR-U-Pb1和QR-U-Pb2均采自无变形、无蚀变且没有后期岩脉穿插的新鲜基岩露头(37°01′38″N, 99°02′41″E和37°01′41″N, 99°02′55″E)(图1c), 每件样品重量均大于5 kg。样品的破碎和锆石的挑选在北京燕都中实测试技术有限公司完成。样品经常规方法粉碎, 通过粗淘、强磁分选等工序分离锆石, 最后利用显微镜人工挑选出晶型相对完整、透明度高且内部裂纹相对较少的锆石颗粒, 并制作锆石靶, 之后抛光至锆石内部结构暴露, 在北京锆年领航科技有限公司完成锆石反射光、透射光及阴极发光(CL)照相。

锆石U-Pb同位素定年在北京燕都中实测试技术有限公司利用LA-ICP-MS完成。激光剥蚀系统为New Wave UP213, ICP-MS为布鲁克M90。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度, 二者在进入ICP之前通过一个匀化混合器混合。每个样品点分辨包括大约20～30 s的空白信号和50 s的样品信号。U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500和Plesovice作为外标进行同位素分馏校正。锆石微量元素含量利用SRM610作为多外标、Si作内标的方法进行定量计算。测试剥蚀束斑直径为25 μm。普通铅计算按3D坐标法进行校正(Anderson, 2002), 样品的同位素比值和元素含量计算采用GLITTER4.4软件处理, 锆石的谐和曲线和加权平均年龄的计算采用Isoplot3.2程序完成。

图c中: 1. 古元古代大肯大坂岩; 2. 青白口纪‒奥陶纪茶卡北山片岩; 3. 石炭系‒中二叠统土尔根达坂组; 4. 石炭系‒中二叠统果可山组; 5. 石炭系‒中二叠统甘家组; 6. 下‒中三叠统隆务河组; 7. 第四系; 8. 新元古代二长花岗岩; 9. 中奥陶世石英闪长岩; 10. 晚奥陶世石英闪长岩; 11. 早二叠世石英闪长岩; 12. 早三叠世似斑状二长花岗岩; 13. 早三叠世斑状花岗岩; 14. 晚三叠世二长花岗岩; 15. 伟晶岩脉; 16. 地质界线; 17. 角度不整合界线; 18. 性质不明断层; 19. 正断层; 20. 平移断层; 21. 同位素测年。

(a)、(b) 闪长岩露头照片; (c) 闪长质包体; (d) 闪长岩显微结构照片。矿物代号: Hb. 角闪岩; Pl. 斜长石; Bit. 黑云母; Qz. 石英。

锆石原位Hf同位素分析由美国热电Nepture-plus MC-ICP-MS与NewWave UP213激光烧蚀联机测试, 由于锆石中的176Lu/177Hf值极其低(一般小于0.002),176Lu对176Hf的同位素干扰可以忽略不计, 每个测试点的173Yb/172Yb平均值用于计算Yb的分馏系数, 然后再扣除176Yb对176Hf的同质异位素干扰。173Yb/172Yb的同位素比值为1.35274。

3.2 全岩地球化学测试

主量、微量元素测试在武汉综合岩矿测试中心完成。主量元素分析测试采用X荧光光谱法(XRF)完成, 分析仪器为菲利普PW2440型波长色散X-射线荧光光谱仪, 微量元素采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)完成, 测试仪器采用美国热电公司X7电感耦合等离子质谱仪。

4 分析结果

4.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

闪长岩样品QR-U-Pb1和QR-U-Pb2中的锆石颗粒均呈无色透明、自形程度高, 且大多呈短柱状或等轴状, 个别为长柱状(图3)。锆石粒径长50～180 μm,长/宽值为1～2, 少数锆石颗粒长/宽值达4。CL图像显示锆石颗粒具有清晰的岩浆环带。样品QR-U-Pb1中获得有效测试点26个, 所有测点均集中分布在谐和线上(图4a), 显示出良好的谐和性, 表明锆石形成后其U-Pb体系一致保持在封闭状态, 无Pb丢失。这些测点的206Pb/238U年龄集中分布在442～451 Ma之间(表1), 加权平均年龄为446.8±2.3 Ma(MSWD= 0.01)。样品QR-U-Pb2获得有效测试点29个, 所有锆石测点在谐和线上集中分布, 显示出极好的谐和性(图4b),206Pb/238U年龄集中分布在441～450 Ma之间(表1), 加权平均年龄为445.7±2.5 Ma(MSWD= 0.14)。2件样品的锆石U-Pb加权平均年龄在误差范围内基本一致, 代表了闪长岩的岩浆结晶年龄。综合分析认为恰让闪长岩的侵位时间为446～447 Ma。

4.2 岩石地球化学特征

恰让闪长岩的主量、微量元素分析结果见表2。

样品的SiO2含量为49.68%～62.52%, 属中性岩类, K2O含量为1.15%～3.37%之间, Na2O含量为2.48%～3.13%之间, K2O+Na2O值为4.36%～6.19%, K2O/Na2O值为0.37～1.30, 平均0.79, 显示富钠特征; MgO含量为4.47%～6.84%; Mg#值为62～68。里特曼指数在1.23～4.47之间, 平均2.02, 为钙碱性系列; 在TAS图解(图5)中, 8个样品落入闪长岩区, 1个样品落入二长闪长岩区; 在K2O-SiO2图解(图6a)中, 样品主体落入中‒高钾(钙碱性系列)区域, 1个样品落入钾玄岩系列区域。样品的Al2O3含量为14.33%～18.02%,在A/NK-A/CNK图解(图6b)中, 样点全部落入准铝质区域, 表明恰让闪长岩属于准铝质钙碱性系列岩石。

图3 恰让闪长岩中锆石CL图像及同位素年龄

图4 恰让闪长岩锆石U-Pb年龄谐和图

表1 恰让闪长岩的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄分析结果(QR-U-Pb1、QR-U-Pb2)

续表1:

表2 恰让闪长岩主量(%)、微量和稀土元素(´10−6)分析结果

续表2:

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

1. 橄榄辉长岩; 2a. 碱性辉长岩; 2b. 亚碱性辉长岩; 3. 辉长闪长岩; 4. 闪长岩; 5. 花岗闪长岩; 6. 花岗岩; 7. 硅英岩; 8. 二长辉长岩; 9. 二长闪长岩; 10. 二长岩; 11. 石英二长岩; 12. 正长岩; 13. 似长石辉长岩; 14. 似长石二长闪长岩; 15. 似长石二长正长岩; 16. 似长正长岩; 17. 似长石岩; 18. 二长花岗岩。

闪长岩的稀土总量较低, ΣREE在117.18×10−6～ 146.16×10−6之间, 平均129.59×10−6。LREE/HREE值为7.64～9.92, 平均9.06, (La/Yb)N值为8.39～13.17, 表明闪长岩轻重稀土元素分馏较强。球粒陨石标准化稀土元素配分模式图解(图7a)中, 曲线呈右倾斜分布, 富集轻稀土元素, 具有轻微的Eu负异常(δEu=0.73～0.82)。原始地幔标准化的微量元素蛛网图(图7b)上, 富集大离子亲石元素(LILE)Th、Pb, 相对亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、P、Ti等, 曲线明显右倾, 并且岩石的MgO、Cr、Ni含量高, 具有岛弧岩浆岩的地球化学特征。

4.3 锆石Hf同位素特征

对已经完成U-Pb年龄测试的锆石颗粒进行Lu-Hf同位素分析, 结果见表3。样品QR-U-Pb1中12颗锆石的176Hf/177Hf值为0.28228～0.28239, 平均值为0.28234,Hf()值介于−7.8～−3.8之间, 平均值为−5.5, 对应的Hf同位素地壳模式年龄(DM2)为1665～1915 Ma, 平均值为1769 Ma。样品QR-U-Pb2中12颗锆石的176Hf/177Hf值为0.28237～0.28243, 平均值为0.28239,Hf()值介于−4.7～−2.6之间, 平均值为−3.7, 对应的Hf同位素地壳模式年龄(DM2)为1586～1720 Ma, 平均值为1657 Ma。

图6 恰让闪长岩K2O-SiO2(a; 据Peccerillo and Taylor, 1976)和A/NK-A/CNK(b; 据Rickwood, 1989)图解

赞岐岩数据引自Tatsumi, 1982; Shimoda et al., 1998; Tatsumi et al., 2003; Kamei et al., 2004。球粒陨石、原始地幔标准化值引自Sun and McDonough, 1989。

表3 恰让闪长岩的Hf同位素分析结果

续表3:

注：样品QR-U-PB1的锆石Hf()值按照446.8 Ma进行回算; 样品QR-U-PB2的锆石Hf()值按照445.7 Ma进行回算。

5 讨 论

5.1 岩石成因

恰让闪长岩SiO2含量为49.68%～62.52%, 属中性岩类, K2O/Na2O值为0.37～1.30, 平均0.79, 显示富钠特征; Mg#值为62～68, 铝饱和指数A/CNK值介于0.73～0.96, 属于偏铝质系列岩石。岩石具有较低的P2O5含量(0.11%～0.22%), 并且随SiO2的增加而呈现明显的降低趋势, A/CNK小于1。岩体富集Th、Pb等大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE), 显示出与俯冲有关的弧岩浆岩特征(Kelemen et al., 2007)。岩石具有高的MgO、Cr、Ni含量以及Mg#值, 与高镁安山岩相似(唐功建和王强, 2010; Tang et al., 2010)。高镁安山岩的成因(唐功建和王强, 2010)包括: ①含水地幔橄榄岩的直接部分熔融; ②拆沉下地壳与地幔反应; ③基性岩浆与酸性岩浆混合; ④俯冲沉积物熔体与地幔橄榄岩反应。Ba是流体活动性元素, 而俯冲沉积物熔体一般富集Th(Woodhead et al., 2001), 所以俯冲沉积物熔体交代地幔发生部分熔融或与地幔反应形成的岩石一般具有高Th/Yb值、低Ba/Th值。在Ba/Th-(La/Sm)N和Th/Yb-Ba/La(图8)图解中, 恰让闪长岩的Th/Yb值显著上升, 符合俯冲沉积物熔体交代地幔橄榄岩部分熔融的特征。另外, 恰让闪长岩具有低的Hf()值(−7.8～−2.6), 也反映了其可能是俯冲沉积物熔体与地幔橄榄岩反应形成的高镁闪长岩。赞岐岩是俯冲沉积物熔体与地幔橄榄岩反应的产物(唐功建和王强, 2010)。恰让闪长岩的稀土和微量元素特征呈现出与赞岐岩相似特点(图7); 在TiO2-MgO/(MgO+FeOT)、Sr/Y-Y、 (La/Yb)N-YbN、Na2O-TiO2图解中, 也具有与赞岐岩相似的特点(图9)。综上所述, 我们认为恰让闪长岩可能是俯冲沉积物熔体与地幔楔橄榄岩发生反应的产物。

图8 恰让闪长岩Ba/Th-(La/Sm)N(a; 据Tatsumi, 2003)和Th/Yb-Ba/La(b; 据Woodhead et al., 2001)图解

相关数据引自: Tatsumi and Ishizaka, 1982; Shimoda et al., 1998; Tatsumi et al., 2003; Kamei et al., 2004。

5.2 构造环境及其地质意义

祁连造山带为典型的加里东期造山带, 虽然其不同的构造单元在早古生代的演化特征具有一定的差异性, 但总体经历了震旦纪‒中奥陶世的扩张阶段。目前, 对北祁连造山带的地质构造演化历史已经形成了较一致的认识, 认为其是具有典型沟‒弧‒盆体系的早古生代增生造山带(夏林圻等, 1998; 吴才来等, 2006; 何世平等, 2007; Xiao et al., 2009; Yan et al., 2009; Song et al., 2009, 2013; Fu et al., 2018)。近年来, 在柴达木北缘和西秦岭北部边缘及南祁连地区分别识别出相关的早古生代蛇绿岩(裴先治等, 2004, 2007; Zhang et al., 2008)。同时, 南祁连构造带也保留有类似于北祁连洋的地质演化记录, 代表了早古生代洋壳的俯冲、消减直至陆块碰撞的过程(闫臻等, 2012; 付长垒等, 2014; 郭周平等, 2015; Fu et al., 2018; 张永明等, 2019; Yan et al., 2019)。南祁连构造带拉水峡‒青海湖一带, 出露大量晚奥陶世基性‒超基性岩, 被认为可能形成于洋盆俯冲碰撞阶段的活动陆缘伸展环境(余吉远等, 2012)或后碰撞伸展环境(张照伟等, 2012)。南祁连洋在寒武纪‒奥陶纪期间(520～442 Ma)向北俯冲至祁连陆块之下(Fu et al., 2018; Yan et al., 2019), 该时期形成的岩体多为具岛弧性质或活动大陆边缘性质的弧花岗岩。夏林圻等(2016)认为早寒武世‒晚奥陶世(520～442 Ma)南祁连大洋岩石圈向北东方向俯冲, 相伴软流圈上涌, 期间发育阴沟群弧火山岩和弧花岗岩类侵入体。

恰让闪长岩的结晶年龄为445.7～446.8 Ma, 属于晚奥陶世(图4)。在Nb-Y图解(图10a) 中, 样品落入弧花岗岩+同碰撞花岗岩区内; 在Rb-(Y+Nb)图解(图10b)中, 样品落入弧花岗岩区内, 表明其构造环境可能为岛弧。样品的岩石地球化学组成具有中等含量的Si, 富Na, 高MgO、Cr、Ni的地球化学特征, 属于偏铝质系列岩石, 与高镁闪长岩相似; 稀土和微量元素组成与赞岐岩相似, 揭示其显示出岛弧型岩浆岩的性质, 推测其形成于俯冲背景下。青海南山构造带内发现加里东期具弧岩浆特征的闪长岩, 暗示其与南祁连构造带具有相似的早古生代基底, 可能是南祁连构造带的东延。

Syn-CLOG. 同碰撞花岗岩; VAG. 火山弧花岗岩; WPG. 板内花岗岩; ORG. 洋中脊花岗岩。

前人研究显示, 柴北缘西段赛什腾山岩体(465±4 Ma)、嗷唠山岩体(473±15 Ma)和团鱼山岩体(444±4 Ma)均为I型花岗岩, 形成于岛弧或活动大陆边缘环境, 与洋壳俯冲作用有关(吴才来, 2008)。南祁连奥陶纪花岗岩, 如三个洼塘地区闪长岩岩体(444±1 Ma), 为洋壳俯冲的产物(罗志文等, 2015); 鸡叫沟地区角闪闪长岩体(458±6 Ma)、哈拉湖西安山岩(466.3±2.4 Ma)和花岗岩体(466±4 Ma)形成与岛弧岩浆活动有关(李五福等, 2019, 2020); 南祁连南部柴达木山岩体(446±4 Ma)是柴达木陆块向祁连陆块深俯冲的产物(吴才来等, 2007); 南祁连北部敖果吞乌兰岩体(444±2 Ma)和浪日娘含石榴子石白云母二长花岗岩体(438.7±4.2 Ma), 则形成于陆‒陆碰撞环境(张新远等, 2018); 柴达木山岩体东南侧塔塔楞环斑花岗岩(440±14 Ma), 形成于造山运动由挤压造山向后碰撞拉张体制的转折构造环境, 代表了加里东运动的终结(卢欣祥等, 2007)。

综合区域构造背景与岩浆岩源区特征, 研究区晚奥陶世闪长岩可能为南祁连洋向南俯冲的地球动力学背景下, 俯冲沉积物熔体与地幔楔橄榄岩反应的产物。本次研究为认识南祁连造山带的构造演化提供了很好的年代学和地球化学方面的地质信息。

6 结 论

(1) 恰让闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为445.7±2.5 Ma～446.8±2.3 Ma, 为晚奥陶世中期岩浆活动的产物。

(2) 恰让岩体具有中等含量的硅、富钠、高MgO、Cr、Ni等地球化学特征, 属于偏铝质系列岩石, 与高镁闪长岩相似, 其稀土和微量元素特征具有与赞岐岩具有相似的特点。

(3) 恰让闪长岩体形成于洋壳俯冲阶段, 可能为南祁连洋向南俯冲的地球动力学背景下, 俯冲沉积物熔体与地幔楔橄榄岩反应的产物。

致谢:感谢北京大学宋述光教授和匿名审稿人在论文评审过程中提出的宝贵修改意见, 论文撰写过程中得到了中国科学院广州地球化学研究所王强研究员的帮助, 野外工作得到了青海省地质调查院贡卡休玛项目组所有技术人员的大力支持, 在此一并表示感谢。

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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

第二次青藏高原综合科学考察研究(STEP)项目(2019QZKK0702)、青海省地质调查局地质调查项目(2020021022jc013)和中国地质调查局地质调查项目(1212011221151)联合资助。

李五福(1982–), 男, 教授级高级工程师, 从事区域地质调查研究。E-mail: 15422504@qq.com

潘彤(1966–), 男, 教授级高级工程师, 从事技术及管理工作。E-mail: pant66@163.com