柴北緣灘間山群火山巖年代學(xué)研究

柴北緣灘間山群火山巖年代學(xué)研究

柴北緣海灘山脈群面積廣泛，主要分布在賽什騰山、呂涼山、雙口山、錫鐵山、沙柳河等地區(qū)，幾乎覆蓋了柴北緣地區(qū)。灘間山群不僅是構(gòu)成柴北緣地區(qū)早古生代蛇綠巖套的一部分,指示了該地區(qū)早古生代大陸縫合帶的存在,而且還是重要的成礦圍巖。通常認(rèn)為,相同類型的礦床一般具有相同或相似的成礦環(huán)境。柴北緣地區(qū)以灘間山群為賦礦圍巖的礦床主要有錫鐵山Pb-Zn礦床、雙口山Pb-Ag礦床、青龍灘Cu礦床及綠梁山Cu礦床。雖然這些礦床受到后期巖漿作用或變質(zhì)變形作用疊加,但主成礦時(shí)代與圍巖成巖時(shí)代基本一致。通過對(duì)含礦圍巖的定年及地球化學(xué)研究等工作,可以進(jìn)行區(qū)域上礦床之間的對(duì)比研究,為找礦工作提供依據(jù)。出于地質(zhì)調(diào)查或找礦目的,前人對(duì)灘間山群火山巖進(jìn)行了大量定年工作。青海省地質(zhì)局應(yīng)用全巖Rb-Sr法測(cè)定,獲得灘間山群火山巖的形成年齡為462Ma,通過K-Ar法測(cè)定獲得的年齡為357Ma灘間山群定年結(jié)果跨度較大,使得區(qū)域上對(duì)灘間山群的形成時(shí)代難以確定,給找礦及地質(zhì)填圖等工作帶來(lái)了一定困難。筆者對(duì)綠梁山地區(qū)灘間山群玄武安山巖進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年,試圖為灘間山群火山巖的形成時(shí)代提供一個(gè)較為準(zhǔn)確的結(jié)果。1巖型及巖體及巖組分類柴北緣位于柴達(dá)木盆地北東側(cè),祁連地塊南西側(cè),以阿爾金斷裂為其北西界,哇洪山-溫泉斷裂為其南東界,整體上呈長(zhǎng)條狀(圖1),主要發(fā)育的地層有達(dá)肯大坂巖群、德令哈雜巖群、魚卡河巖群(或沙柳河巖群)及灘間山群。該地區(qū)由北東至南西可分為祁連地塊、蛇綠巖套帶、超高壓變質(zhì)帶及柴達(dá)木地塊,其中灘間山群構(gòu)成了蛇綠巖套帶的一部分。柴北緣綠梁山地區(qū)主要出露前寒武紀(jì)魚卡河巖群片麻巖、超基性巖和灘間山群火山巖三種巖體,其中主體為灘間山群火山巖(圖2)。魚卡河巖群分布面積較小,分布于綠梁山的西段,主要巖性有元古界片麻巖。變超基性巖主要由蛇紋巖、蛇紋石化輝橄巖、蛇紋石化純橄巖及蛇紋石化橄輝巖等組成,根據(jù)巖性組合及礦化粒度存在明顯變化確定為堆積巖系。灘間山群火山巖巖性組合為凝灰?guī)r、玄武巖(玄武安山巖)和玄武巖夾凝灰?guī)r。按火山巖相學(xué)分析,初步將灘間山群火山巖自西向東分為灘間山群第一巖組(玄武巖或玄武安山巖)、灘間山群第二巖組(玄武安山巖)、灘間山群第三巖組(玄武巖夾凝灰?guī)r)及灘間山群第四巖組(變凝灰?guī)r),分別對(duì)應(yīng)火山噴發(fā)的不同階段。綠梁山地區(qū)蛇綠巖套與魚卡河巖群及達(dá)肯大坂巖群總體上均呈北西向的斷層接觸,斷層傾角通常>60°,傾向北東(圖2)。在蛇綠巖套超基性巖與魚卡河巖群接觸帶附近,混雜及糜棱巖化現(xiàn)象較為普遍。蛇綠巖套主要由超基性巖、輝長(zhǎng)巖及灘間山群火山巖組成?？傮w上,由西至東分別出露超基性巖、輝長(zhǎng)巖及灘間山群火山巖,但局部地段超基性巖或輝長(zhǎng)巖缺失。輝長(zhǎng)巖一般呈巖脈產(chǎn)出,與超基性巖及灘間山群變火山巖均呈侵入接觸關(guān)系。超基性巖與灘間山群火山巖常常呈北西向的斷層接觸,并且接觸帶附近糜棱巖化及劈理化現(xiàn)象普遍,形成大量的變質(zhì)分泌成因石英脈。2巖石學(xué)和礦物學(xué)特征本次研究的5個(gè)樣品P13GS2-1、P13GS2-2、P13GS29-1、P13GS29-2及P7TW13-4均為玄武安山巖,采樣點(diǎn)位于綠梁山南側(cè),大柴旦鎮(zhèn)北西約40km處。距玄武安山巖采樣點(diǎn)西約2km處即為蛇綠巖套與達(dá)肯大坂巖群斷層接觸帶。玄武安山巖具間-粒間隱結(jié)構(gòu),塊狀-板狀構(gòu)造,主要由角閃石、斜長(zhǎng)石及少量石英等組成,角閃石長(zhǎng)軸略具定向,粒徑為0.5～1mm,含量為30%～35%;黑云母粒度較大,可達(dá)2mm,具定向性,含量為5%～10%;斜長(zhǎng)石呈柱狀-短柱狀分布于角閃石及黑云母組成的裂隙中,粒徑為0.1～0.4mm,含量為50%～60%;石英僅零星分布于其他礦物組成的裂隙中,呈它形產(chǎn)出,粒徑為0.1～0.2mm,含量約3%;此外還含有少量磁鐵礦,含量約2%。鋯石單礦物挑選由廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究院完成。鋯石制靶、陰極發(fā)光圖像(CL)、LA-ICP-MSU-Pb均在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石LA-ICP-MSU-Pb測(cè)年在Agilent型ICP-MS上完成,激光剝蝕斑束直徑為32μm,標(biāo)準(zhǔn)鋯石為91500,每完成5個(gè)點(diǎn)測(cè)試,進(jìn)行兩次標(biāo)準(zhǔn)鋯石測(cè)定。鋯石U-Pb定年具體操作參考相關(guān)文獻(xiàn)(3分析的結(jié)果3.1巖石分析的結(jié)果綠梁山灘間山群玄武安山巖化學(xué)分析結(jié)果見表1。綠梁山玄武安山巖SiO綠梁山玄武安山巖稀土元素含量為30.04×103.2鋯石cl圖像特征對(duì)綠梁山玄武安山巖(P7TW13-4)進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年,其分析結(jié)果見表2。鋯石CL圖像(圖5)顯示,綠梁山玄武安山巖中的鋯石較為破碎,一般呈柱狀-短柱狀、等軸狀,長(zhǎng)寬比大致2∶1～1∶1,震蕩環(huán)帶不明顯,部分鋯石具有老的繼承核。8個(gè)鋯石分析點(diǎn)Th/U比值介于0.20～1.18,均大于0.1,具有巖漿鋯石特點(diǎn)(綠梁山玄武安山巖(P7TW13-4)的2、3、6、8號(hào)鋯石分析點(diǎn)4討論和結(jié)論4.1綠梁祝灘間山群玄武安山巖成因綠梁山玄武安山巖稀土元素較低、分餾現(xiàn)象不明顯和無(wú)Eu異常表明其可能為來(lái)源于虧損地幔,指示其形成環(huán)境可能為洋脊;微量元素蛛網(wǎng)圖中,相對(duì)富集Sr、Rb、Ba等大離子親石元素,未見明顯Nb、Ta虧損,指示玄武安山巖可能形成于大陸邊緣;在Hf/3-Th-Ta及Hf/3-Th-Nb/16圖解中(圖7),5個(gè)樣品均投點(diǎn)于N型洋中脊玄武巖與島弧玄武巖之間。據(jù)此,判斷綠梁山玄武安山巖形成于弧后盆地環(huán)境,為弧后盆地拉斑玄武巖。此結(jié)論與前人對(duì)灘間山群定年結(jié)果主要集中在514～440Ma,與本次定年結(jié)果(431.5±5.7)Ma相差較大。筆者認(rèn)為,弧后盆地大洋玄武巖的形成是一個(gè)持續(xù)過程,年齡較老的巖體可能形成于弧后盆地演化初期,而年齡較新的巖體可能形成于弧后盆地演化晚期或閉合期。本次對(duì)綠梁山地區(qū)玄武安山巖定年結(jié)果較其他報(bào)道過的年齡都小,可能為弧后盆地閉合階段形成。造山帶范圍內(nèi)的超高壓變質(zhì)作用通常代表了碰撞造山過程中匯聚板片間的對(duì)接。一般觀點(diǎn)認(rèn)為,柴北緣早古生代造山作用經(jīng)歷了大洋俯沖至大陸碰撞兩個(gè)階段,前一階段大致為443～473Ma,后一階段大致為440～420Ma(宋述光等,2010)。魚卡地區(qū)位于綠梁山北西側(cè)約10～20km處,兩地區(qū)較為接近,該地區(qū)超高壓變質(zhì)巖榴輝巖定年結(jié)果大多集中在431～436Ma(4.2柴達(dá)木地段島弧帶吉綠素地區(qū)具埃達(dá)克巖特點(diǎn)的英安巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年結(jié)果為(514.2±8.5)Ma(錫鐵山地區(qū)灘間山群火山巖具島弧玄武巖-拉斑玄武巖特點(diǎn),其鋯石U-Pb定年結(jié)果為486Ma,其形成環(huán)境為成熟的弧后盆地環(huán)境((1)大洋俯沖早期(514～496Ma):柴達(dá)木地塊北東側(cè)洋殼向歐龍布魯克地塊下俯沖,俯沖洋殼經(jīng)綠片巖相、角閃巖至榴輝巖相逐漸完成脫水作用,并導(dǎo)致其上地幔契部分熔融,產(chǎn)生島弧火山巖,其中吉綠素地區(qū)形成具埃達(dá)克巖特點(diǎn)的英安巖,此時(shí)為島弧環(huán)境。(2)大洋俯沖中期(496～467Ma):洋殼繼續(xù)向下俯沖,在早期形成島弧的地方,由于新生洋殼的拉張作用,形成弧后盆地,該階段末期局部地段島弧與洋殼邊緣的陸殼對(duì)接,或陸殼與陸殼之間直接對(duì)接,產(chǎn)生超高壓變質(zhì)礦物柯石英。(3)大洋俯沖晚期(467～432Ma):由于俯沖洋殼消耗殆盡,柴達(dá)木地塊與島弧及歐龍布魯克微地塊對(duì)接,弧后盆地面積逐漸減小,最后趨于消失,該階段末期陸殼與陸殼之間全面對(duì)接,發(fā)生超高壓變質(zhì)作用,超高壓變質(zhì)作用的發(fā)生拉開了柴北緣陸陸碰撞造山的序幕。4.3青龍灘cu礦床成礦灘間山群火山巖是柴北緣地區(qū)重要的含礦圍巖,以其作為含礦圍巖的礦床主要有青龍灘Cu礦床、錫鐵山Pb-Zn礦床及綠梁山Cu礦床。以灘間山群火山巖為含礦圍巖的礦床通常具有噴流沉積特點(diǎn),包括Sedex型Pb-Zn礦床和VMS型Cu礦床。青龍灘Cu礦床具VMS型礦床特點(diǎn),其成礦年齡與其圍巖安山巖成巖年齡一致,均為514Ma(柴北緣與灘間山群火山巖有關(guān)的三種類型礦床成礦年齡均不同,此處將其解釋為大洋俯沖不同階段形成特定類型的礦床:(1)大洋俯沖早期(大致>496Ma),該時(shí)期以發(fā)育島弧為特征,形成島弧巖漿巖,與之相