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收稿日期2 0 0 7 - 0 7 - 1 3; 修订日期2 0 0 7 - 0 8 - 0 1 基金项目 国家自然科学基金项目编号4 0 6 7 2 0 4 9 、 中国地质调查局地质调查项目 编号1 2 1 2 0 1 0 6 1 1 8 0 3 资助。 作者简介 吴锁平1 9 6 3 - , 男, 在读博士, 从事矿物学、 岩石学及矿床学研究。E - m a i l s p w u 3 7 2 1 1 6 3 . c o m 阿尔金断裂南侧吐拉铝质A 型花岗岩 的特征及构造环境 吴锁平1,吴才来1,陈其龙2 WUS u o - p i n g 1 , WUC a i - l a i 1 , C H E NQi - l o n g 2 1 .中国地质科学院地质研究所, 北京1 0 0 0 3 7;2 .首都师范大学, 北京1 0 0 0 3 7 1 . I n s t i t u t e o f G e o l o g y , C h i n e s e A c a d e m y o f G e o l o g i c a l S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 3 7 , C h i n a; 2 . C a p i t a l N o r m a l U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 3 7 , C h i n a 摘要 吐拉花岗岩体位于阿尔金断裂南侧吐拉以东4 0 k m处。岩石化学以富S i高K、 低Mg贫C a、 偏铝质及T F e O/ Mg O比值很高为 特点,A / C NK比值为0 . 9 1 8 0 . 9 6 9。岩石稀土元素总量高, 强烈富集H F S E ,明显亏损B a、S r、P、T i, 稀土元素配分模式为典型的“ 右 倾海鸥型” , 属于偏铝质A型花岗岩, 进一步分析属A2 P A 亚型岩体。 该花岗岩形成于中泥盆世末期造山后的伸展环境, 这一环境 很可能与同期阿尔金断裂左行走滑引起的拉分作用有关。 关键词 阿尔金断裂;A型花岗岩; 造山后; 中泥盆世; 伸展环境 中图分类号P 5 8 8 . 1 2 1 ;P 5 9 5文章标志码A文章编号1 6 7 1 - 2 5 5 2 2 0 0 7 1 0 - 1 3 8 5 - 0 8 WuSP , WuCL , C h e nQL . C h a r a c t e r i s t i c s a n dt e c t o n i cs e t t i n go f t h eT u l aa l u mi n o u s A - t y p eg r a n i t ea t t h es o u t hs i d eo f t h e A l t y nT a g hf a u l t , N W C h i n a . G e o l o g i c a l B u l l e t i no f C h i n a , 2 0 0 7 , 2 6 1 0 1 3 8 5 - 1 3 9 2 A b s t r a c t T h e T u l a A - t y p e g r a n i t e p l u t o ni s l o c a t e d4 0k me a s t o f T u l a T o w n , a t t h e s o u t hs i d e o f t h e A l t y nT a g hf a u l t . P e t r o c h e m - i c a l l y , i t i s S i - r i c h , K - h i g h , Mg - l o wa n dC a - p o o r , m e t a l u m i n o u s w i t hv e r yh i g hT F e O/ Mg O r a t i o s f r o m1 3 . 5t o6 1 . 1 a n dA / C NK 0 . 9 1 8 - 0 . 9 6 9 . T h e g r a n i t e h a s a h i g h e r R E Ea b u n d a n c e w i t hΣ R E E 1 5 9 - 1 8 7μ g / ga n di s s t r o n g l ye n r i c h e di nH F S Eb u t o b v i o u s l yd e p l e t e di nB a , S r , Pa n dT i . I t s h o w s t y p i c a l “ r i g h t - i n c l i n e ds e a g u l l w i n g - s h a p e d “R E Ed i s t r i b u t i o np a t t e r n s , b e l o n g i n gt o m e t a l u m i n o u s A - t y p eg r a n i t e . F u r t h e r a n a l y s i s i n d i c a t e s t h a t t h eT u l a g r a n i t eb e l o n g s t ot h eA2 P A s u b t y p ea n dw a s f o r m e di na n p o s t o r o g e n i ce x t e n s i o n a l e n v i r o n m e n t a t t h ee n do f t h eMi d d l eD e v o n i a n . T h i s e n v i r o n m e n t i s v e r yl i k e l yt ob ea s s o c i a t e dw i t h p u l l i n g - a p a r t c a u s e db y t h e s i n i s t r a l s t r i k e - s l i pm o t i o no f t h e A l t y nT a g hf a u l t . K e yw o r d s A l t y nT a g hf a u l t ; A - t y p e g r a n i t e ; p o s t - o r o g e n i c ; Mi d d l e D e v o n i a n ; e x t e n s i o n a l e n v i r o n m e n t 地质通报 G E OL OG I C A LB U L L E T I NOFC H I NA 第2 6卷第1 0期 2 0 0 7年1 0月 V o l . 2 6,No . 1 0 Oc t .,2 0 0 7 对阿尔金地区的地质研究多年来一直属于热点 课题, 前人的研究已经取得很多进展[ 1 - 9 ]。值得注意 的是,沿阿尔金断裂有许多大小不一的花岗岩体呈 线状展布见图1左下角小图中的暗色斑块, 它们与 阿尔金造山带的演化和阿尔金断裂的形成、发展 有密切的联系。但目前对阿尔金地区花岗岩的研 究仍然比较薄弱,笔者近几年的研究取得了一些 成果,陆续获得了区内部分岩体的S H R I MP年龄数 据,为配合解释区内的构造演化提供了可靠的时代 证据。特别是第一次在阿尔金断裂的南侧厘定了吐 拉和花土沟北沟2个A型花岗岩岩体, 并获得了吐拉 A型花岗岩3 8 5 . 2 Ma 8 . 1 Ma的锆石S H R I MPU- P b 年龄同位素年代学内容将另文发表, 为精确描述 阿尔金地区的地质构造演化提供了有力的证据。本 地 质 通 报G E O L O G I C A LB U L L E T I NO FC H I N A2 0 0 7年 文仅对阿尔金断裂南侧吐拉A型花岗岩体的岩石地 球化学及构造环境进行初步的探讨。 1地质背景及岩石学特征 吐拉A型花岗岩岩体位于且末东南、阿尔金断 裂的南侧, 西距吐拉约4 0 k m。岩体呈近等轴状的岩 株, 东北和西南各有一角伸出略呈S形,NWS E向 长约3 0 k m,NES W向宽约2 5 k m,面积约7 5 0 k m 2 图1 。 岩体侵入于上奥陶统下志留统祁漫塔格群 砂板岩、 千枚岩、 基性火山岩夹大理岩, 东北部被 新生界沉积物覆盖。 根据 青海省区域地质志 [ 1 0 ] , 岩 体侵入于上石炭统, 被侏罗系覆盖, 推测为晚古生代 的产物; 在1 ∶ 1 5 0万青藏高原地质图上, 该岩体的时 代被定为二叠纪[ 1 1 ]。 但本次锆石S H R I MPU - P b定年 得到了3 8 5 . 2 Ma 8 . 1 Ma的岩体结晶年龄, 在国际地 层年表中恰好处于中上泥盆统的分界线上。 另外, 岩 体中未见任何定向构造的痕迹, 可能是被动侵位。 吐拉岩体岩性为单一的碱长花岗岩,岩石具等 粒及似斑状结构以中粗粒为主, 细粒次之, 块状构 造。矿物组成及基本特征为 斑晶为钾长石, 一般含 量为1 0 , 基质中钾长石的含量为4 0 4 6 , 平均为 4 3 . 4 , 呈自形半自形板状, 可见卡氏双晶, 有时见 钠长石出融条纹、 蠕英结构、 锆石包裹体及不完整的 钠化边,表面高岭土化明显;斜长石含量为1 5 3 0 , 平均2 1 . 8 , 呈半自形板状, 聚片双晶常见, 沿 解理出现绢云母化, 多属酸性中性更长石; 石英含 量为2 6 3 3 , 平均2 9 . 5 , 他形不规则粒状; 含黑云 母2 5 , 平均为3 . 5 及少量角闪石已黑云母 化, 但不含白云母。副矿物组合为磁铁矿-褐帘石- 锆石-萤石型。 2岩石地球化学特征 吐拉花岗岩的样品测试在中国地质科学院国家 地质实验测试中心完成,主量元素用X荧光光谱仪 3 0 8 0 E,稀土元素与微量元素用等离子质谱E x c e l l测 试。岩石化学成分、 稀土元素、 微量元素组成及主要 地球化学参数见表1。 2 . 1岩石化学特征 吐拉花岗岩各样品的岩石化学成分特征非常近 1 3 8 6 第2 6卷 第1 0期 似。S i O2含量变化不大, 为7 4 . 4 1 7 6 . 6 9 , 平均为 7 5 . 8 2 ; 全碱含量较高, 为8 . 1 0 9 . 1 2 , 平均8 . 7 0 ; K2O/ Na 2O比值多大于10 . 9 8 1 . 3 7 , 平均1 . 2 5; 里特 曼指数为1 . 9 6 2 . 5 0,A / C NK比值为0 . 9 1 8 0 . 9 6 9, 在 A / NK - A / C NK图解图略上全部落入准铝质并靠 近过铝质的范围,在C I P W标准矿物计算中也没有 出现刚玉分子, 在 K2O Na 2O - S i O2图解 图略上全 部落入高钾钙碱性系列。C a O含量为0 . 4 6 0 . 9 7 , Mg O含量为0 . 0 2 6 0 . 1 8 ,T F e O/ Mg O高达1 3 . 5 4 8 . 8。 可见, 该岩体以高S i富K贫C a低Mg为特征, 属A 型花岗岩[ 1 2 ]。从哈克图解图2 可以看出, 随着S i O2含 量的增加,A l 2O3、T i O2、C a O和Na2O都有递减的趋 吴锁平等 阿尔金断裂南侧吐拉铝质A型花岗岩的特征及构造环境 1 3 8 7 地 质 通 报G E O L O G I C A LB U L L E T I NO FC H I N A2 0 0 7年 势, 但Mg O、K2O含量与S i O2含量之间的 相关性不强, 而F e 2O3、K2O Na2O与S i O2 的含量之间相关性更差, 结合岩石的分 异指数只有5 6 . 2 6 5 . 4, 说明吐拉花岗岩 结晶分异程度较低, 不属于岩浆高度分 异的产物。 在T F e O/ Mg O- S i O2图解图3 - a 和 Nb - S i O2图解图3 - b [ 1 3 - 1 4 ] 上,6个样品全 部落入A型区, 结合岩石的K2O/ Na 2O比 值可知, 吐拉花岗岩应属A型花岗岩。 2 . 2微量元素和稀土元素的特征 从吐拉花岗岩的微量元素含量表 1 、 吐拉花岗岩与中国、 世界各类型花岗 岩重要微量元素参数对照表表2 来看, 存在B a、S r、Nb、Z r负异常。从吐拉花岗 岩的微量元素配分模式 图4 来看, 有 B a、T a、Z r的负异常, 其中B a、S r、Z r负异 常非常强烈, 而R b则表现为明显的正异 常。A型花岗岩以强烈富集H F S E Nb、 Z r、Y、G a 而亏损S r和B a区别于其他类 型的花岗岩[ 1 2 ]。 总体上看, 吐拉花岗岩的 微量元素特征与中国、世界A型花岗岩 的平均值趋势完全一致。 吐拉花岗岩的稀土元素总量较高表1 , 为1 5 9 1 8 7 μ g / g , 轻重稀土元素比值介于8 . 2 6 1 4 . 3 4之间, 平均为1 0 . 5 9,δ E u均小于1 为0 . 7 3 0 . 8 9 , 在稀土元素 配分模式图上, 轻稀土元素稍有分异, 而重稀土元素 无明显的分异, 各重稀土元素几乎在同一水平上, 负 E u异常特别明显, 稀土元素配分模式表现为典型的 “ 右倾海鸥型”图5 , 再次证明吐拉岩体不是岩浆高 度分异的产物。而高的稀土元素总量和 “ 右倾海鸥 型”的稀土元素配分模式正是A型花岗岩的重要识 别标志之一。 1 3 8 8 第2 6卷 第1 0期 注A 6 表示A型花岗岩6个样品平均值; 中国及世界花岗岩平均值转引自参考文献[ 1 2 ]; 元素含量1 0 - 6 3构造环境判别 花岗岩成因类型通常分为S、I、M、A型。近些年 来,关于花岗岩的成因类型及其形成的构造环境发 表了不少成果, 但观点不一。如E b y [ 1 5 ] 将A型花岗岩 分为A 1型和A2型, 与之对应的是洪大卫等[ 1 6 ]的A A型 和P A型。C a s t r o等[ 1 7 - 1 8 ]提出了H型花岗岩的概念, 建 议用H型花岗岩来代替I型花岗岩。R o g e r s [ 1 9 ] 提出了 花岗岩的构造分类方案。P i t c h e r [ 2 0 ] 对近年花岗岩的 研究成果作了系统的总结,提出了花岗岩的地质环 境分类, 将花岗岩分成5类①形成于大洋岛弧的M 型花岗岩;②形成于活动大陆边缘弧的安第斯I型花 岗岩;③形成于闭合后隆起区的加里东I型花岗岩; ④形成于大陆碰撞带或克拉通上韧性剪切带的海西 S型花岗岩;⑤形成于非造山裂谷区的A型花岗岩。 Ma n i a r等[ 2 1 ]按照花岗岩的主要元素成分将其形成 环境划分为岛弧花岗岩类 I A G 、 大陆弧花岗岩类 C A G 、 大陆碰撞花岗岩类 C C G 、 造山后花岗岩类 P OG 、 与裂谷有关的花岗岩类 R R G 、 陆内造陆运 动隆起花岗岩类 C E U G 和大洋斜长花岗岩类 OP 共七大类, 其中I A G、C A G、C C G和P OG属于造山花 岗岩类,R R G、C E U G和OP为非造山花岗岩。下面 将根据吐拉花岗岩的岩石化学、稀土元素和微量元 素的特征, 结合有关的判别图解 图6至图8 , 探讨其 成因类型及构造环境。 3 . 1岩石地球化学证据 吐拉花岗岩6个样品在C e / Nb - Y / Nb图解图6 - a 和Nb - Y - C e三角图解图6 - b 上全部落入A 2区, 相 表2吐拉花岗岩与中国、 世界各类型花岗岩的重要微量元素参数对照 T a b l e 2 P a r a me t e r c o mp a r i s o no f i mp o r t a n t t r a c e e l e me n t s i nA - , I - , M-a n dS - t y p e g r a n i t e s a mo n gT u l a , C h i n aa n dt h e w o r l d 吴锁平等 阿尔金断裂南侧吐拉铝质A型花岗岩的特征及构造环境 1 3 8 9 地 质 通 报G E O L O G I C A LB U L L E T I NO FC H I N A2 0 0 7年 当于洪大卫等[ 1 6 ]的P A型花岗岩区, 即造山后花岗岩。 Ma n i a r等[ 2 1 ]的主要元素构造环境判别图解适合于 S i O2含量大于6 0 、石英实际含量大于2 和形成时 代为显生宙的花岗岩类,吐拉花岗岩完全符合这些 条件。在A l 2O3- S i O2 图7 - a 、T F e O / T F e O Mg O - S i O2 图7 - c 和 T F e O Mg O - C a O 图7 - d3个图 解上多数样品落入P OG区,在T F e O- Mg O图解 图7 - b 上所有样品落在R R G C E U G 与I A G C A G C C G 区的界线两侧但靠近P OG区, 这主要 是吐拉花岗岩普遍极度贫Mg造成的, 综合来看吐拉 A型花岗岩当属P OG型。在B a t c h e l o r等[ 2 2 ]的R1- R2因 子判别图解 图8 上多数样品落入第七区, 仍然属于 造山期后花岗岩。在B r o w n的l g [ C a O / K2O Na 2O ] - S i O2判别图解[ 2 3 ]图9 上,4个样品落入伸展型花岗岩 1 3 9 0 第2 6卷 第1 0期 广西地质调查院. 1 ∶ 2 5万阿尔金山幅地质图. 2 0 0 1 . 的范围,2个样品落入伸展型与挤压型重叠区,但是 在挤压型区的边界线附近。所以可以肯定吐拉花岗 岩是张性构造环境中的产物。 3 . 2地质构造分析 岩体中不见矿物和包体的定向,也不见压扁拉 长的捕掳体等变形组构, 不存在“ 边强中弱” 的主动 侵位应变形式,说明岩体是在张性构造环境中被动 就位的。 从空间关系上看, 吐拉花岗岩岩体夹持于北 侧阿尔金断裂和南侧分支断裂之间。当断裂发生左 行走滑时,夹持在其间的小断块极易产生左旋剪切 变形而派生张裂,地壳深部岩浆随之充填定位。另 外,有一条NE E向的韧性剪切带被该岩体东南部所 破坏, 该剪切带形成于岩体定位之前, 走向与阿尔 金断裂平行。 岩体在平面上呈近等轴状并略做S形扭 曲似乎也暗示了这种侵位机制。 就活动时间而言,吐拉花岗岩的结晶年龄为 3 8 5 . 2 Ma 8 . 1 Ma, 相当于中晚泥盆世之交。对阿尔 金断裂带的活动时间主要有2种认识。 一种认为从元 古宙就开始活动了[ 2 4 - 2 7 ], 主要依据是断裂带内元古 宙麻粒岩中存在反映断裂左行走滑牵引的韧性变 形。有些学者[ 2 8 - 3 0 ]则强调阿尔金断裂自早古生代以 来具有多次活动的特点。另一种[ 3 1 - 3 6 ]认为阿尔金断 裂到晚中生代才开始活动。近年来取得的很多变形 年代学数据[ 6 - 8 ,3 7 ] 也支持后一种认识。 但总体来说, 阿 尔金断裂属于大型构造单元的边界性断裂,具有长 期多次活动的特点,而且在不同的地质时期具有不 同的活动性质拉张、 转换、 逆冲、 走滑等。周勇等[ 2 6 ] 曾在乌什喀特地区测得斜长角闪岩的K - A r年龄为 8 7 7 . 3 Ma 2 6 . 3 Ma ,认为该年龄代表阿尔金断裂的 初始活动时间。宋忠宝等[ 3 8 ]在北祁连山西段巴个 峡黑大坂一带获得花岗闪长岩体的单颗粒锆石 U- P b年龄为4 8 1 . 6 Ma 3 . 3 Ma,并认为阿尔金断裂 的形成时代应当大于该年龄值相当于早中奥陶世。 区域上也存在晚古生代的岩浆活动,如吴才来等[ 3 9 ] 曾获得过3 8 3 Ma 3 . 3 Ma的锆石L A - I C P - MS年龄, 修业群等[ 4 0 ]最近获得阿尔金北缘枕状玄武岩的锆石 U - P b年龄为4 4 8 . 6 Ma 3 . 3 Ma。所以, 阿尔金断裂在 晚古生代有可能发生过活动。 4结论 1 吐拉花岗岩的岩石化学组成具有富S i高K、 低Mg贫C a、 偏铝质及T F e O/ Mg O比值很高的特点, 稀土元素总量高, 强烈富集H F S E Nb Z r Y R b T h等, 明显亏损B a、S r、P、T i, 稀土元素配分模式属 于典型的“ 右倾海鸥型” , 显然不同于I、M及S型花岗 岩。综合判定结果为高钾钙碱性铝质A型花岗岩。 2 根据岩体被动侵位, 结合与阿尔金断裂的时 空关系, 再配合岩石地球化学图解综合分析, 认为吐 拉花岗岩属于A 2 P A 型及P OG型, 即吐拉花岗岩形 成于造山后的拉张环境。 3 吐拉A2型花岗岩锆石S H R I MPU - P b年龄为 吴锁平等 阿尔金断裂南侧吐拉铝质A型花岗岩的特征及构造环境 1 3 9 1 地 质 通 报G E O L O G I C A LB U L L E T I NO FC H I N A2 0 0 7年 3 8 5 . 2 Ma 8 . 1 Ma 的厘定表明, 在中泥盆世末期, 阿尔 金地区处于造山后的伸展环境,这种伸展环境很可 能与阿尔金断裂在同一时期的左行走滑所引起的拉 分作用有关。 参考文献 [ 1 ]葛肖虹,刘永江,任收麦,等.对阿尔金断裂科学问题的再认识[ J ] .地 质科学, 2 0 0 1 , 3 6 3 3 1 9 - 3 2 5 . 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T h e A - t y p eg r a n i t o i d s Ar e v i e wo f t h e i r o c c u r r e n c ea n d c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n ds p e c u l a t i o n so nt h e i rp e t r o g e n e s i s [ J ] . L i t h o s , 1 9 9 0 , 2 6 1 1 5 - 1 3 4 . [ 1 4 ] C o l l i n s W J , e t a l . Na t u r e a n do r i g i no f At y p eg r a n i t e s w i t hp a t i c u l a r r e f e r e n c e t o S o u t h e a s t A u s t r a l i a [ J ] . C o n t r i b . Mi n e r , P e t r o . , 1 9 8 2 , 8 0 1 8 9 - 2 0 0 . [ 1 5 ] E b y GN. C h e m i c a l s u b d i v i s i o no f t h e A - t y p e g r a n i t e s P e t r o g e n e t - i c a n dt e c t o n i c i m p l i c a t i o n s [ J ] . G e o l o g y , 1 9 9 2 , 2 0 6 4 1 - 6 4 4 . [ 1 6 ]洪大卫,王式,韩保福,等.碱性花岗岩的构造分类及其鉴别标志[ J ] . 中国科学 B辑 , 1 9 9 5 , 2 5 4 4 1 8 - 4 2 6 . [ 1 7 ] C a s t r oA , Mo r e n o - V e n t a s I , D el aR o s aJ D . 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[ 2 0 ] P i t c h e r W S . T h e n a t u r e a n do r i g i no f g r a n i t e 2 n de d . [ M] . L o n d o n C h a p m a nH a l l , 1 9 9 7 3 8 6 . [ 2 1 ] Ma n i a r PD , P i c c o l i PM. T e c t o n i cd i s c r i m i n a t i o no f g r a n i t o i d s [ J ] . G e o l o g i c a l S o c i e t y o f A m e r i c a B u l l e t i n , 1 9 8 9 , 1 0 1 6 3 5 - 6 4 3 . [ 2 2 ] B a t c h e l o r R A , B o w d e nP . P e t r o g e n e t i ci n t e r p r e t a t i o no f g r a n i t o i d r o c ks e r i e su s i n gm u l t i c a t i o n i cp a r a m e t e r s[ J ] . C h e m i c a l G e o l o g y , 1 9 8 5 , 4 8 4 3 - 5 5 . [ 2 3 ] B r o w nGC . C a l c - a l k a l i n e i n t r u s i v e r o c k s t h e i r d i v e r s i t y , e v o l u t i o n , a n dr e l a t i o nt ov o l c a n i ca r c s [ C ] / / T h o r p eR S . A n d e s i t e s - o r o g e n i c a n d e s i t e s a n dr e l a t e dr o c k s . Ne wY o r k J o h nWi l e ya n dS o n s , 1 9 8 2 4 3 7 - 4 6 4 . 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