柴北緣灘間山群火山巖年代學研究

柴北緣灘間山群火山巖年代學研究

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變形作用疊加,但主成礦時代與圍巖成巖時代基本一致。通過對含礦圍巖的定年及地球化學研究等工作,可以進行區(qū)域上礦床之間的對比研究,為找礦工作提供依據(jù)。出于地質調查或找礦目的,前人對灘間山群火山巖進行了大量定年工作。青海省地質局應用全巖Rb-Sr法測定,獲得灘間山群火山巖的形成年齡為462Ma,通過K-Ar法測定獲得的年齡為357Ma灘間山群定年結果跨度較大,使得區(qū)域上對灘間山群的形成時代難以確定,給找礦及地質填圖等工作帶來了一定困難。筆者對綠梁山地區(qū)灘間山群玄武安山巖進行了鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年,試圖為灘間山群火山巖的形成時代提供一個較為準確的結果。1巖型及巖體及巖組分類柴北緣位于柴達木盆地北東側,祁連地塊南西側,以阿爾金斷裂為其北西界,哇洪山-溫泉斷裂為其南東界,整體上呈長條狀(圖1),主要發(fā)育的地層有達肯大坂巖群、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、超高壓變質帶及柴達木地塊,其中灘間山群構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),分別對應火山噴發(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、輝長巖及灘間山群火山巖,但局部地段超基性巖或輝長巖缺失。輝長巖一般呈巖脈產出,與超基性巖及灘間山群變火山巖均呈侵入接觸關系。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,形成大量的變質分泌成因石英脈。2巖石學和礦物學特征本次研究的5個樣品P13GS2-1、P13GS2-2、P13GS29-1、P13GS29-2及P7TW13-4均為玄武安山巖,采樣點位于綠梁山南側,大柴旦鎮(zhèn)北西約40km處。距玄武安山巖采樣點西約2km處即為蛇綠巖套與達肯大坂巖群斷層接觸帶。玄武安山巖具間-粒間隱結構,塊狀-板狀構造,主要由角閃石、斜長石及少量石英等組成,角閃石長軸略具定向,粒徑為0.5～1mm,含量為30%～35%;黑云母粒度較大,可達2mm,具定向性,含量為5%～10%;斜長石呈柱狀-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)域地質礦產研究院完成。鋯石制靶、陰極發(fā)光圖像(CL)、LA-ICP-MSU-Pb均在中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成。鋯石LA-ICP-MSU-Pb測年在Agilent型ICP-MS上完成,激光剝蝕斑束直徑為32μm,標準鋯石為91500,每完成5個點測試,進行兩次標準鋯石測定。鋯石U-Pb定年具體操作參考相關文獻(3分析的結果3.1巖石分析的結果綠梁山灘間山群玄武安山巖化學分析結果見表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圖像特征對綠梁山玄武安山巖(P7TW13-4)進行了鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年,其分析結果見表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個鋯石分析點Th/U比值介于0.20～1.18,均大于0.1,具有巖漿鋯石特點(綠梁山玄武安山巖(P7TW13-4)的2、3、6、8號鋯石分析點4討論和結論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Eu異常表明其可能為來源于虧損地幔,指示其形成環(huán)境可能為洋脊;微量元素蛛網圖中,相對富集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個樣品均投點于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。此結論與前人對灘間山群定年結果主要集中在514～440Ma,與本次定年結果(431.5±5.7)Ma相差較大。筆者認為,弧后盆地大洋玄武巖的形成是一個持續(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。本次對綠梁山地區(qū)玄武安山巖定年結果較其他報道過的年齡都小,可能為弧后盆地閉合階段形成。造山帶范圍內的超高壓變質作用通常代表了碰撞造山過程中匯聚板片間的對接。一般觀點認為,柴北緣早古生代造山作用經歷了大洋俯沖至大陸碰撞兩個階段,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)位于綠梁山北西側約10～20km處,兩地區(qū)較為接近,該地區(qū)超高壓變質巖榴輝巖定年結果大多集中在431～436Ma(4.2柴達木地段島弧帶吉綠素地區(qū)具埃達克巖特點的英安巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb定年結果為(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,其鋯石U-Pb定年結果為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):柴達木地塊北東側洋殼向歐龍布魯克地塊下俯沖,俯沖洋殼經綠片巖相、角閃巖至榴輝巖相逐漸完成脫水作用,并導致其上地幔契部分熔融,產生島弧火山巖,其中吉綠素地區(qū)形成具埃達克巖特點的英安巖,此時為島弧環(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接,或陸殼與陸殼之間直接對接,產生超高壓變質礦物柯石英。(3)大洋俯沖晚期(467～432Ma):由于俯沖洋殼消耗殆盡,柴達木地塊與島弧及歐龍布魯克微地塊對接,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接,發(fā)生超高壓變質作用,超高壓變質作用的發(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,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,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),該時期以發(fā)育島弧為特征,形成島弧巖漿巖,與之相