东昆仑祁漫塔格地区白垩纪基性岩墙的发现及其意义

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(1.青海省地质调查院，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；2.青海省水文地质工程地质环境地质调查院，青海省水文地质及地热地质重点实验室，青海 西宁 810000)

印支运动使青藏高原北部绝大多数地区结束了洋的演化历程，从而进入了板内演化过程。此后昆仑造山带的地质作用动力主要来自于高原南部的班公错-怒江洋盆、雅鲁藏布江洋盆的裂解、拼合以及拼合后的隆升、调整(李荣社等，2008)。在此大的动力学背景影响下，柴达木盆地及其周边造山带中新生代以来地质演化有其自身的一些特点，长期以来一直存在多种认识。一种看法认为现今柴达木盆地周边强烈挤压的构造面貌的形成是从中生代继承而来的(赵文智等，2002；覃小锋等，2008)。赵文智通过对盆地沉积的综合研究认为，中生代以来柴达木盆地及周边处于多次强烈挤压碰撞及其之间的相对松弛伸展环境；李相博等通过对白垩纪沉积盆地的研究后，发现白垩纪早期盆地受伸展构造背景控制(李相博等，2006)；齐骅通过对西北地区陆相侏罗—白垩纪地层的研究后发现，在天山—祁连—秦岭及其以北的广大地区的陆相侏罗—白垩系沉积盆地中基本上无喷发沉积(齐骅，1984)；吴根耀认为白垩纪中国及邻区板块构造演化从南、北分异转变为东、西分异，青藏高原地区迟至新生代才发生这种变化，青海省地质调查院在东昆仑祁漫塔格地区发现了展布方向为北西向(少量南北向)的早白垩世辉绿岩墙，从而以岩浆活动的角度为东昆仑造山带燕山期构造背景及构造演化提供了新的证据。

1 区域地质背景及岩体地质特征

祁漫塔格位于青藏高原西北缘东昆仑西段，柴达木盆地的西南缘,西北邻近阿尔金山。昆中断裂、昆北断裂呈北西向在研究区南部通过(拜永山等，2008)，祁漫塔格是东昆仑造山带的重要组成部分，出露地层主要有中深变质的结晶基底岩系——古元古代白沙河组、中新元古代小庙组和冰沟群、富含基性火山岩的寒武系—奥陶系祁漫塔格群、泥盆纪陆相火山沉积地层牦牛山组以及稳定的石炭系陆表海沉积。岩浆侵入活动广泛而强烈，时代包括晋宁期、加里东期、华力西期、印支期，白垩纪岩浆活动尚未见报道。

早白垩世辉绿岩墙主要分布于西沟—滩北山一带(图1)，呈岩墙状成群产出。在西沟侵入于早二叠世似斑状二长花岗岩中，倾角较陡，近于直立；在滩北雪峰西南角侵入于早泥盆世白云母花岗闪长岩中，在滩北雪峰山西南角见有辉绿岩出露最为密集，呈岩墙群状产出，辉绿岩墙群一群可达5条以上，岩墙产状近直立，与岩体界线清晰可见，岩墙走向多数为90°～270°，少数岩墙走向为107°～287°，岩墙宽约0.5～10m，可见长度多大于100m，走向以近东西向为主，个别呈南东向产出。倾角较大有北倾或南倾，多数近直立状产出。辉绿岩与早泥盆世花岗闪长岩由于差异风化，辉绿岩呈岩墙状耸立在山坡及沟中之上(图2a)。

1.斑状黑云母二长花岗岩；2.中细粒正长花岗岩；3.中细粒黑云母石英闪长岩；4.大干沟组；5.斑状石英闪长岩-斑状花岗闪长岩-斑状二长花岗岩；6.第四系；7.辉绿(玢)岩脉；8.闪长岩脉；9.花岗闪长岩脉；10.钾长花岗岩脉；11.研究区位置图；12.地质界线；13.同位素年龄及采样点位置图1 研究区地质简图Fig.1 Geological map of the region

a.白垩纪辉绿岩墙野外露头；b.白垩纪辉绿岩镜下特征；PI.斜长石；Hb.角闪石；Prx.辉石；Cal.方解石图2 岩体面貌和镜下照片Fig.2 Photographs and photomicrographs of pluton

2 岩石学特征

基性岩墙岩性主要为辉绿岩，其次为辉绿玢岩，局部岩石蚀变较强，已绿泥石化、绿帘石化、次闪石化、绢云母化。

辉绿岩：岩性有变化，岩石有辉绿岩、含黑云母辉绿岩、含石英辉绿岩、含钾长辉绿岩等，代表性岩性为辉绿岩(图2b)，细粒辉绿结构，块状构造。岩石由斜长石、辉石、绿泥石、不透明矿物及磷灰石组成，粒度一般在1.85～0.29mm，呈细粒状。斜长石为52%，粒状，具不太清楚的环带构造，边缘钠长石化，呈净边结构，中心多被钠黝帘石化，推测是拉长石。斜长石在岩石中呈格架状杂乱分布，在格架空隙之间充填有辉石、不透明矿物、绿泥石及磷灰石等。辉石是单斜辉石，含量为8%，短柱状；绿泥石7%，呈鳞片状集合体。其余矿物量少，分布均匀。

辉绿玢岩：岩性有变化，岩石有辉绿玢岩，含石英辉绿玢岩、黑云母辉绿玢岩、钾长辉绿玢岩等。岩石呈辉绿色，斑状结构，基质主要为辉绿结构、块状构造，岩石蚀变强烈。岩石由斑晶和基质组成。斑晶成分是单斜辉石，含量6%，呈短柱状，粒度一般在3.16mm左右，全部被阳起石化，边缘呈褐色；斑晶在岩石中分布均匀，不具有方向性排列。基质由斜长石和单斜辉石组成，粒度一般为1.48～0.52mm，另有少量不透明矿物、磷灰石等。斜长石(47%)，柱状，普遍被钠黝帘石化、绿泥石化，推测是基性斜长石，在岩石中呈格架状杂乱分布。在格架空隙之间，充填有柱粒状单斜辉石，部分具褐色反应边，部分被纤闪石化。不透明矿物及磷灰石含量少，分布均匀。

3 岩石地球化学特征

岩石地球化学样品由国土资源部武汉矿产资源监督检测中心(武汉综合岩矿测试中心)进行测试分析，主元素分析测试采用X荧光光谱法(XRF)完成，分析仪器为X荧光光谱仪(Magix pro2440)，精度优于2%～3%。微量及稀土元素样品主要检验仪器质谱仪(ThermoelementalX7),各元素的分析精度依据DZG20.01-91，当元素含量大于10×10-6时，其精度优于5%；当元素含量小于10×10-6时，精度优于10%,测试结果见表1。

表1 祁曼塔格地区白垩纪辉绿(玢)岩主量、微量和稀土元素含量表Tab.1 Composition of major,trace and rare earth elements of early Cretaceous diabase from Qimantag area

注:主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量为10-6。

辉绿岩、辉绿玢岩SiO2含量变化小，在44.13%～49.55%(图3),具高TiO2(1.68%～2.87%)、高碱(全碱在2.98%～5.32% )、低Al2O3(12.73%～16.48%)的特点，岩石化学分类图解中样品主要分布在玄武岩区，个别在粗面玄武岩区，该图解中也显示，样品主要分布在碱性岩区。

Pc.苦橄玄武岩；B.玄武岩；O1.玄武安山岩；O2.安山岩；O3.英安岩；R.流纹岩；S1.粗面玄武岩；S2.玄武质粗面安山岩；S3.粗面安山岩；T.粗面岩、粗面英安岩；F.副长石岩；U1.碱玄岩、碧玄岩；U2.响岩质碱玄岩；U3.碱玄质响岩图3 白垩纪辉绿(玢)岩TAS图解 Fig.3 TAS diagram of Cretaceous diabase

相对于基性岩，辉绿岩稀土总量较高，在76.64×10-6～189.6×10-6，(La/Yb)N值范围为1.94～6.21，(La/Sm)N为1.12～5.6，(Gb/Yb)N为1.33～2.21，说明轻重稀土元素分馏程度并不显著。辉绿(玢)岩稀土配分曲线(图4)，呈轻稀土富集的特征。

图4 祁漫塔格白垩纪辉绿(玢)岩稀土配分模式图(标准化数据BOYNTON,1984)Fig.4 Cretaceous diabase REE distribution patterns of Qimantage area

岩石的δEu值多在0.94～1.29，基本无异常。与板内玄武岩的特征相似。

N-MORB标准化比值蛛网图中规律性相对较差(图5)。总体看，以大离子亲石元素富集为特征，呈现单隆起模型，这通常是板内玄武岩的特征，但也有个别样品，Th相对于Ta有选择性的富集，似乎具有弧的印记，这可能也暗示了本区白垩纪辉绿岩墙群的地幔源区有弧的成分，与东昆仑祁漫塔格地区在整个古生代处于大陆边缘的构造环境可能是相关的。

图5 微量元素比值蛛网图标准化数据J A Pearce(1982)Fig.5 The spider chart of trace element

因此，从野外产状及岩石地球化学特征来看，本区白垩纪基性岩墙群形成于板内伸展的构造环境。

4 形成时代

4.1 全岩Sm-Nd等时线

在祁漫塔格山北坡的西沟中游辉绿(玢)岩中采集了Sm-Nd等时线年龄样(采样位置见图1)。样品由天津地质矿产研究所实验室测试，Sm、Nd化学分离流程均在超净化实验室中进行，质谱分析在装有可调多接收器的德国产Finnigan/MAT261多接收质谱计上完成。Sm-Nd同位素年龄测定数据见表2。表2中的1、4、5、6号样品εtNd值为9.72～9.74，平均值为9.725，其值均小于(120±8.3)Ma时的εtNd值为9.8，表明岩石来源于较富集的幔源区域或壳幔结合部。依据陆松年推荐的Sm-Nd同位素参数的计算方法，由1、4、5、6号样品得出Nd同位素初始比值εtNd均为0.512 982，模式年龄TMD基本相等，为120～120.1Ma。Sm-Nd等时线年龄为(120±8.3)Ma(图6)，与TDM模式年龄接近。表明本次基性岩浆活动的时间大致为120 Ma左右，为早白垩世。年龄样中的2、3号样品构成的模式年龄与TDM 120～120.1 Ma相差甚远，εtNd值分别为8.38、8.77，小于(120±8.3) Ma时的εtNd值9.725，形成的模式年龄TDM 573 Ma、746 Ma则代表了辉绿玢岩脉上侵时捕获有震旦纪物质的信息。

表2 早白垩世辉绿玢岩(脉)Sm-Nd等时线丰度值及参数值特征表Tab.2 The Sm-Nd Isochron abundance values and parameters diagnostic of the early Cretaceous diabase

注: ※括号内的数字2δ为实验误差，例如<4>表示为±0.000 004。

2056-1等时线年龄；2056-1-2形成的模式年龄T(D.M)是573 Ma；2056-1-3形成的模式年龄T(D.M)是746 Ma图6 早白垩世辉绿玢岩(脉)Sm-Nd等时线年龄图Fig.6 Early Cretaceous diabase Sm-Nd Isochron chart

4.2 锆石U-Pb测年

用于U-Pb年龄测定的岩石为相对新鲜的辉绿岩(样品编号：ⅡP31JD8-2)，锆石分选由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成。经碎样，在双目显微镜下挑选具有代表性的锆石颗粒，由国土资源部天津地质矿产研究所实验室完成样品制靶、阴极发光(CL)图像的采集和U-Pb年龄的测定。检测依据DZ/T0184.3-1997。主要测试仪器设备LA-MC-ICP-MS。测试方法与数据处理参见李怀坤等(2009)。该样品锆石含量较少，符合精度要求的12个测点数据较为分散(表3)，但也有一定规律(图7)。1号锆石测点具岩浆震荡环带，206Pb/238U年龄为1 037 Ma，可能为晋宁期岩浆岩的捕虏晶；3、5、6号锆石也具岩浆锆石的特点，206Pb/238U年龄在230～243 Ma，这个年龄范围与祁漫塔格地区印支期岩浆活动十分接近(丰成友等,2012)；4号、7-11号锆石具晶核或生长边，反映了锆石的多次生长，因锆石较小，激光斑点覆盖了边缘与核部不同阶段生长的锆石，为混合年龄，无法解释地质意义；2号、7号锆石晶体相对完整，且均为长柱状晶形，岩浆震荡环带清晰，年龄均为102 Ma。因此，这个年龄最有可能代表辉绿岩的结晶年龄，这一年龄与Sm-Nd等时线年龄(120 Ma)也较为接近。所以笔者所讨论的辉绿岩墙群形成于白垩纪的依据应当是充足的。

图7 锆石阴极发光图像Fig.7 CL images of zircons grains

表3 辉绿岩(ⅡP31JD8-2)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析数据表Tab.3 U-Th-Pb composition of zircons from diabase ⅡP31JD8-2 as measured by LA-ICP-MS

5 结论

(1)东昆仑祁漫塔格地区在白垩纪是否有过构造热事件一直是个未知数。本次在该区发现的辉绿玢岩中取得的120 Ma的Sm-Nd等时线年龄值与102 Ma的锆石U-Pb年龄值证明了东昆仑祁漫塔格地区存在白垩纪的岩浆活动。其为本区中生代晚期地质演化提供了一个重要的地质信息，即在早白垩世时该造山带发生过构造岩浆事件，岩石学和岩石地球化学特征表明其形成于板内伸展环境。

(2)中特提斯洋在白垩纪早期关闭,来自冈瓦纳大陆的冈底斯微陆块沿班公湖—怒江一线俯冲到北部高原的下面,北部受塔里木、阿拉善地块的阻挡,东部受南中国板块的阻挡,高原北部此时开始隆升(张克信等，2007),这已为多数人所接受。在此大地构造背景下高原北部的祁漫塔格所发现的辉绿岩墙、西侧的阿尔金断裂带以及在阿尔金断裂和祁连山北缘逆冲断裂交汇处所形成的100～120 Ma左右的粗玄质火山熔岩(李海兵等，2004)、秦祁昆结合部的多福屯断陷盆地中的早白垩世火山岩组合受新生的断裂构造控制，其长轴展布方向均近北东—南西向展布(局部为南北向)。它所显示的构造意义可以说与中特提斯洋在白垩纪早期关闭后对高原北部的影响是有区别的。笔者认为青藏高原北部地区早白垩世北东向新生构造的出现是该区板块构造演化同中国东部一样是一个重要变换期(吴根耀，2006)。青藏高原北部白垩纪以来的演化中，构造的新生性扮演着重要的角色。作为碰撞后应力调整的重要方式，尤其是青藏高原隆升后地壳迅速达到均衡的一种手段，它们并未迟至新生代才发生，而可以说与中国东部一起在白垩纪构造演化已从南、北分异转变为东、西分异。其根本原因是亚洲大陆的雏形出现(吴根耀，2006)，早白垩世受中国及邻区新生构造系统的影响，青藏高原近北东走向的阿尔金深大断裂以及青海东部近南北向展布的多福屯大断裂再度活化，从而引起北东向和近南北向展布的辉绿岩墙和板内火山岩的喷发。

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