北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义_陆静云(1).pdf

2014 年 9 月 September 2014 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 33，No． 5 747 ～757 收稿日期 2014 －03 －03; 修回日期 2014 －03 －26; 接受日期 2014 －04 －08 基金项目 中央高校基本科研业务费专项资金资助 53200959380 ; 中国地质调查局柴达木周缘及邻区成矿带地质矿产调查 评价项目 1212011121188 作者简介 陆静云， 助理工程师， 硕士研究生， 主要从事构造地质学研究、 区域地质调查及矿产勘查。 E- mail 13466799422163． com。 文章编号 02545357 2014 05074711 北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义 陆静云1， 2，王志励1，杜理科1，张宏远2，徐伟钧1，王远群1 1． 浙江省水文地质工程地质大队，浙江 宁波 315012; 2． 中国地质大学 北京 地球科学与资源学院，北京 100083 摘要 北祁连玉石沟地区位于青藏高原北缘北祁连构造带内， 处于阿拉 善地块与柴达木地块之间， 是古洋盆研究的热点地区。北祁连加里东期 的构造背景和构造演化， 一直存在裂陷盆地和大洋盆地的不同认识， 许 多学者对北祁连奥陶纪早期是否形成了成熟的大洋和沟 － 孤 － 盆体系， 还是继续裂谷的演化历史具有不同看法。本文以北祁连玉石沟地区采 集到的硅质岩样品为研究对象， 用 X 射线荧光光谱仪测试主量元素， 用 X Serise2 电感耦合等离子体质谱仪 ICP － MS 测试微量及稀土元素。 研究结果表明， 玉石沟两处共 11 件硅质岩样品 Al/ Al Fe Mn 平均 比值分别为 0. 56、 0. 60， Al/ Al Fe 平均比值分别为 0. 57、 0. 61， La/Yb SN平均值分别为 0. 89、 1. 2， δCeSN 平均值分别为 0. 88、 0. 93， δEuSN平均值分别为 1. 15、 1. 08， 球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明显右 倾的 LREEs 相对富集配分模式。这些比值特征反映了与玉石沟俯冲杂岩共生的硅质岩成因的构造背景是 部分靠近、 部分远离陆源的大陆边缘或者其周围的深海盆地， 为多岛洋的构造背景。 关键词 北祁连; 阴沟群; 硅质岩; 构造背景; 地球化学 中图分类号 P585文献标识码 A 北祁连造山带是横贯中国东西的秦祁昆巨型褶 皱系的组成部分之一， 其发展和演化与古祁连洋的 闭合、 青藏高原的隆升及阿尔金断裂的活动息息相 关。北祁连加里东期造山带位于华北板块与中祁连 地块之间， 北界为走廊南山断裂， 南缘为中祁连北缘 断裂， 西端被阿尔金左行走滑断裂所截切， 北祁连造 山带自北向南由弧后盆地、 岛弧、 俯冲杂岩和消减洋 壳残片等不同单元构成［1 ］。大洋中的硅质岩和硅 质沉积物对构造环境有着较好的指示作用， 是对复 杂构造环境进行详细划分的一种有效工具。许多学 者对该区域进行过仔细研究， 并且取得了丰硕的成 果。这些研究主要集中于北祁连造山带蛇绿岩、 火 山岩、 蓝片岩、 高压变质带和俯冲杂岩变形和变质作 用及其大地构造意义［1 －3 ］。北祁连加里东期的构造 背景和构造演化， 一直存在裂陷盆地和大洋盆地的 不同认识［4 ］。一般认为， 北祁连从新元古代末期在 晚元古代 Rodinia 联合大陆基础上裂解， 经由寒武 纪华北板块南缘裂谷盆地起开始裂陷从而形成裂谷 盆地， 但对奥陶纪早期形成了成熟的大洋和沟 － 孤 － 盆体系还是继续裂谷的演化历史存在不同看 法［4 －7 ］。对于北祁连早古生代构造背景的不同认识 的主要原因在于奥陶纪的盆地成因类型的认识不 同。北祁连造山带奥陶纪硅质岩岩石地球化学特征 显然已经引起一些学者的重视， 而且研究历史较为 久远， 研究成果较为丰硕， 但总体来看， 对于这一地 区硅质岩形成的大地构造环境还没有得到系统的 认识。 本文以北祁连玉石沟地区采集到的硅质岩样品 为研究对象， 主量元素用 Axiosmax X 射线荧光光谱 仪测试， 微量及稀土元素用 X Series 2 电感耦合等 747 ChaoXing 离子体质谱仪 ICP － MS 测试， 综合分析各项实验 数据， 结合前人的研究成果， 通过对比北祁连造山带 各地区硅质岩地球化学特征， 综合探讨该区硅质岩 形成的大地构造环境， 进而对阐述北祁连造山带大 地构造环境有积极的意义。 1地质背景 研究区位于青海省北部， 处于西域板块东北部 的中祁连陆块， 并隔北祁连构造带与阿拉善陆块相 邻。大地构造上位于西域板块祁连山构造带中祁连 陆块中西部。中祁连地块为西域板块东部中祁连 － 柴达木次级板块的一部分， 是中元古代早期从华北 板块分裂出来的一个小型板块北缘隆起的一个地 块， 其北缘以托来南山北坡深断裂与北祁连分界 图 1 。 图 1研究区大地构造简图 据 Smith 等［8 ］修改 Fig． 1Geotectonic schematic map of the studied area modified after Smith et al［8 ］ 研究区所出露地层主要有古元古界托赖岩群 Pt1T， 可分为下、 上两岩组 、 中元古界南白水河群 Pt2n 、 中元古界蓟县系花儿地组 Jxh 、 早奥陶系阴 沟群 O1y 、 上泥盆统 － 下石炭统阿木尼克组 D3C1 a 、 下石炭统党河南山组 C1dh 、 上石炭统羊虎沟组 C2y 、 上二叠统忠什公组 P3z 、 下 － 中三叠统下环 仓组 T1 －2x 、 下 － 中三叠统江河组 T1 －2j 、 上三叠 统阿塔寺组 T3a 、 侏罗系大西沟组 J3d 、 侏罗系窑 街组 J1 －2y 、 下白垩统新民堡群河口组 K1h 、 渐新 统 －中新统白杨河组 E3－ N1b 及第四系早更新统 玉门组 Qp1y 。区内岩浆岩的时空分布规律性明 显， 岩浆活动以加里东期为主。中酸性岩主要分布在 中祁连陆块北缘， 呈规模不等的串珠状， 基性岩、 超基 性岩主要分布在北祁连缝合带南缘。 2样品特征与测试方法 本次共采集 11 件硅质岩样品， 采集地点为北祁 连造山带东段玉石沟地区与早奥陶世海相沉积环境 有关的围岩中， 部分样品沉积环境为深海盆地成因 图 2 。 2． 1样品野外特征 研究区所采下奥陶统阴沟群硅质岩主要夹于基 性火山岩、 火山碎屑岩或细粒至中粗粒沉积岩中， 多 与层状或者块状玄武岩、 灰岩、 粉砂岩伴生， 与围岩 之间多为断层接触关系。硅质岩呈褐色、 褐黄色， 泥 质薄层状， 风化面显红褐色、 灰黑色， 呈条带状、 透镜 状发育， 内部破碎较为强烈。多夹条带薄层状粉砂 岩， 局部夹似层透镜状中粗粒杂砂岩， 表面呈波状不 平， 局部可见水平纹层 图 3a、 b、 c、 d 。 硅质岩的显微薄片分析表明， 岩石呈隐晶质或 微晶状， 内部有破碎裂隙 图 3e、 f ， 出现疑似化石 图 3g、 h ， 未见重结晶现象， 与野外观察一致， 反映 岩石未经重结晶成岩作用和变质作用改造。 2． 2样品测试方法 首先用清水洗净 11 件硅质岩样品表面的风化 残余物， 进行粗粉碎， 选取新鲜样品送样。对 11 件 硅质岩样品分别进行主量元素、 微量和稀土元素分 847 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 图 2研究区地质简图 局部 及采样点 据托莱牧场幅 1 ∶ 25 万区域地质调查图 2009 修改 Fig． 2Simplified geological map partial and the sampling points of the studied area modified after regional geological survey map with the scale of 1/250000 of The Tuolai， 2009 Qh全新世; Qp3晚更新世; C2y上石炭统羊虎沟组; P1 －2d上二叠统大黄沟组; O1yb下奥陶统阴沟群火山岩组; O1ya下奥陶统阴沟群 碎屑岩组; Pt1Ta古元古代托赖岩群片麻岩组; ηγS3古生代晚志留世二长花岗岩; ν∈古生代寒武纪辉长岩; σ∈古生代寒武纪橄榄岩; ★具体采样点。 析， 所有测试均在河北省区域地质矿产调查研究所 实验室 省级重点实验室 完成。主量元素及 Zr 用 Axiosmax X 射线荧光光谱仪测试， 按 GB/T 14506． 282010 标准执行， 精度优于 2 ～ 3; 烧失量 LOI 用 P1245 电子分析天平测定， 按 DZG20 －1 标 准执行; 稀土元素及微量元素用 X Series 2 电感耦 合等离 子 体 质 谱 仪 ICP － MS 测 试， 按 GB/T 14506． 302010 标准执行， 当元素含量 ＞ 10 10 －6 时， 其精度优于 5， 当元素含量 ＜ 10 10 －6时， 其 精度优于 10。 本文采用 Boynton［9 ］推荐的球粒陨石 REEs 数 据作为标准化数值。 La/Yb CN代表硅质岩中轻稀 土 LREEs 和重稀土 HREEs 相对富集程度; CeCN 异常 δCeCN Ce/Ce* 2Ce/CeCN/ Sm/SmCN Gd/GdCN ， Eu 异常采用相类似的公式。CN 表示球 粒陨石标准化。 3硅质岩地球化学特征 3． 1样品测试结果 采集的 11 件硅质岩样品均送至河北省区域地 质矿产调查研究所实验室分别进行主量、 微量和稀 土元素分析， 测试结果见表 1 和表 2。 947 第 5 期陆静云， 等 北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义第 33 卷 ChaoXing 图 3硅质岩的野外宏观照片和显微镜下微观照片 Fig． 3The field outcrops photos and microscope photos of siliceous rocks 057 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 表 1玉石沟奥陶纪硅质岩主量元素含量 Table 1Major elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou 样品编号 含量 SiO2Al2O3TiO2Fe2O3 FeOCaOMgO K2ONa2O MnO P2O5H2OH2O－ LOI 含量总和 YSG －182．796．710．220． 543．500．301． 650．840．480．190．062．270．202．5199．78 YSG －284．156． 720． 211． 182．280．131． 330．910．750．130．031．860．162．1299．93 YSG －380．309． 130． 360． 632．660．121． 431．790．530．080．062．510．412．7799． 86 YSG －476．539． 660． 400． 903．330．602． 041．531．430．220．112．650．433．0399． 78 YSG －573．9910． 560． 461． 243．180．982． 231．781．380．290．122．960．543．5899．78 YSG －670．5213． 260． 611． 003．620．442． 252．471．680．150．173．250．703．5799．73 YSG －780．559． 120． 400． 471．960．481． 201．841．320．100．121．930．492．1399． 68 YSGXG －179．915．360． 240． 902．612．211． 900．610．070．110．152．390．285．4699． 53 YSGXG －277．526．580． 351． 052．832．191． 670．790．070．110．163．170．366．4999．82 YSGXG －372．139．410． 480． 303．472．002． 051．550．080．190．103．090．387．9399．69 YSGXG －481．937．820． 293． 270．810．110． 351．650．090．060．082．790．463．3499．80 表 2玉石沟奥陶纪硅质岩微量元素和稀土元素含量 Table 2Trace elements and rare earth elements content of Ordovician siliceous rocks from Yushigou 样品编号 含量 μg/g ScCrCoRbSrZrCsHfThLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuY YSG －111．1 78．1 11．6 30．2 22．6 41．32．01．65．69．116．72．27．61．50．31．30．21．40．30．90．21．20．28．7 YSG －25．541．56．315．5 10．9 40．21．21．52．68．313．71．64．90．80．20．70．10．80．20．60．10．90．25．1 YSG －315．0 120．4 20．4 64．9 19．1 72．14．32．710．0 17．3 33．04．3 14．3 2．70．52．20．42．30．51．40．31．80．313．4 YSG －413．9 82．2 16．3 60．7 65．7 147．0 5．34．916．8 31．0 60．57．4 23．8 4．20．93．40．62．90．61．70．31．90．416．3 YSG －515．1 90．4 17．1 71．6 71．6 167．6 6．85．719．7 37．9 76．89．4 30．6 5．51．14．40．73．90．82．20．42．50．520．9 YSG －619．2 110．1 18．6 95．9 71．2 220．1 7．97．424．1 45．1 94．0 11．6 37．9 6．61．45．10．84．30．92．60．52．90．623．5 YSG －713．9 81．9 16．9 71．0 60．4 128．0 4．94．215．2 31．4 62．67．7 24．9 4．51．03．50．63．10．61．70．32．00．416．8 YSGXG －19．340．17．818．1 52．1 52．31．81．61．911．6 19．22．59．41．80．51．70．31．90．41．10．21．20．212．9 YSGXG －211．7 61．48．923．9 49．8 72．42．42．33．415．2 25．13．2 11．7 2．30．52．20．42．20．41．20．21．50．214．6 YSGXG －315．2 64．9 14．4 44．6 96．3 83．32．82．75．817．6 32．84．1 15．5 3．00．62．80．52．80．61．60．32．00．317．0 YSGXG －412．2 115．7 4．650．5 28．9 74．82．92．46．013．3 21．42．48．21．20．31．20．21．40．31．00．21．50．29．3 3． 2样品测试结果分析 主量元素中 Fe、 Mn、 Al 的含量可以用来区分热液 成因硅质岩与生物成因硅质岩。硅质岩中 Al 的富集 与陆源物质参与有关， 而 Fe、 Mn 的富集则与热液物质 介入有关 ［ 10 ］。 研究所采集 11 件硅质岩样品的主量元素测试数 据， Al/ Al Fe Mn 值均大于 0．4， 甚至有的样品比 值达0．71 YSG －7， 见表 3 。玉石沟 6 件样品的平均 比值为0．60 剔除样品 YSG －7 ; 玉石沟 西沟 4 件硅 质岩样品中， 只有1 件大于0．6 YSGXG －3 ， 平均比值 为0．56 表3 ， 说明玉石沟奥陶纪硅质岩以碎屑成因 为主， 基本未受热液影响。 从 Al/ Al Fe 比值来看， 总计11 件样品中， 5 件 样品大于0．6， 1 件样品大于0．7 YSG －7 ， 为大陆边缘 成因， 其他 5 件样品比值落在 0． 5 ～0． 6 之间 表 3 。 玉石沟6 件样品平均比值为0．61 剔除样品 YSG －7 ， 反映奥陶纪硅质岩成因主要为大陆边缘成因; 玉石沟 西沟 4 件硅质岩样品平均比值为0．57 表3 ， 反映其 成因接近于大陆边缘成因。 将研究区11 件硅质岩地球化学数据换算后投入 100* Fe2O3/SiO2 －100* Al2O3/SiO2 图解中， 玉石 沟 西沟 4 件样品， 除了样品 YSGXG －3 投点远离大 陆边缘外， 其他 3 件样品投点基本落入大陆边缘盆地 及附近地区 图4a ; 玉石沟7 件样品， 其中样品YSG － 4、 YSG －5、 YSG －6 由于数据偏差， 其投点不在标准图 解中， 样品 YSG －3 和 YSG －7 投点远离大陆边缘， 其 余2 件样品投点落在大陆边缘及附近地区 图5a 。这 两幅投点图图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边缘 盆地的构造背景， 部分接近远洋盆地的背景。 在 Fe2O3/ 100 －SiO2 － Al2O3/ 100 －SiO2 图解 中， 样品YSGXG －3 和YSG －3 不在大陆边缘图解范围 内， 而落在其附近， 其他9 件样品基本落入大陆边缘盆 地及附近地区 图4b、 图5b 。这两幅投点图图解表明 该区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景。 157 第 5 期陆静云， 等 北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义第 33 卷 ChaoXing 表 3玉石沟奥陶纪硅质岩不同构造环境特征比值及部分微量元素比值特征 Table 3Different tectonic settings and ratios of rare earth elements of Ordovician cherts from Yushigou 样品编号Al/ Al FeAl/ Al Fe MnΣREEsLREEs/HREEs La/YbSN La/YbCN δEu SN δEu CN δCe SN δCe CN EuSNEuCNCeSNCeCN YSGXG －10．520．5151．956．420．886．311．370．880．850．810．447．090．2923．75 YSGXG －20．540．5466．356．960．986．991．150．740．850．810．467．40．3831．04 YSGXG －30．630．6284．386．790．856．091．040．670．920．890．548．710．4940．65 YSGXG －40．590．5852．927．850．8461．020．650．880．830．223．610．3226．51 平均值0．570．56－－0．89－－－－－－－－－ YSG －10．530．5243．046．610．715．111．050．660．880．850．264．140．2520．65 YSG －20．580．5733．128．150．835．971．120．710．880．830．152．370．2116．96 YSG －30．660．6581．237．920．926．570．980．620．910．880．436．940．5040．84 YSG －40．610．6139．5410．91．5511．11．110．70．950．910．7612．180．9174．88 YSG －50．630．61176．8210．471．4310．251．080．680．960．930．9615．391．1595．03 YSG －60．670．66214．0811．141．4510．421．110．70．980．951．1718．751．41116．31 YSG －70．720．71144．3110．821．510．771．110．70．960．920．812．910．9477．49 平均值0．610．60－－1．20－－－－－－－－－ 洋中脊0．12 －－－3 ～4－－－－－－－－－ 远洋盆地0．32 －－－1 ～2．5－－－－－－－－－ 大陆边缘0．60 －－－0．5 ～1．5－－－－－－－－－ 图 4玉石沟 西沟 奥陶纪硅质岩形成环境判别图 Fig． 4Discrimination diagrams for Ordovician cherts from the Western Yushigou 研究 11 件样品在 Fe2O3/TiO2－ Al2O3/ Al2O3 Fe2O3 图解中的投点情况可发现， 玉石沟 西沟 样品 YSGXG －3 不在大陆边缘图解范围内， 而落在 其附近， 其他 3 件样品均落在大陆边缘图解范围内 图 4c ; 玉石沟 7 件样品， 样品 YSG － 2 投点落入 大陆边缘范围内， 样品 YSG －1、 YSG －4 和 YSG －5 投点在大陆边缘附近， 其他 3 件投点落入远离大陆 边缘范围内 图 5c 。这两幅投点图图解表明该区 硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景， 部分 样品接近于远洋盆地的背景。 在 La/Ce SN － Al2O3/ Al2O3 Fe2O3 图解 中， 玉石沟 西沟 样品 YSGXG －4 投点落在大陆边 257 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 缘和深海盆地的交界处， 其他 3 件样品投点落入大 陆边缘附近 图 4d ; 玉石沟样品 YSG －1、 YSG －2、 YSG －3 和 YSG －7 投点落在远离大陆边缘， 靠近深 海盆地， 样品 YSG －4、 YSG －5 和 YSG －6 投点落在 大陆边缘附近 图 5d 。这两幅投点图图解表明该 区硅质岩主要形成于大陆边缘盆地的构造背景， 部 分样品接近于远洋盆地的构造背景。 图 5玉石沟奥陶纪硅质岩形成环境判别图 Fig． 5Discrimination diagrams for Ordovician cherts from Yushigou 分析所采 11 件硅质岩样品的微量元素数据 玉 石沟 西沟 4 件样品， Cr、 Zr 含量较高， 平均值分别 达 70. 53 μg/g 和 70. 70 μg/g， 而 Rb 平均值仅为 34. 28 μg/g; 玉石沟 7 件样品， Cr、 Zr 含量平均值分 别为 85. 37 μg/g 和 116. 60 μg/g， Rb 平均值为 58. 54 μg/g 表 2 。结合主量元素分析结果， Cr、 Zr 主要为陆源输入， 而 Rb 主要受热液活动影响。研 究区硅质岩形成主要受陆源物质影响， 为大陆边缘 构造背景。 参考碎屑岩沉积物微量元素判别图解 La － Th － Sc 图解和 Th － Sc － Zr/10 图解［11 ］。在 La － Th － Sc 判别图解中， 玉石沟 西沟 4 件样品， 样品 YSGXG －3 投点落入大陆岛弧边缘和大洋岛弧边缘 交界处， 更接近于大洋岛弧边缘， 其余 3 件样品投点 均落入大陆岛弧区域 图 4e ; 玉石沟 7 件样品， 其 中样品 YSG － 1 投点落入大洋岛弧边缘， 其余 6 件 样品投点全部落入大陆岛弧范围内 图 5e 。这两 幅投点判别图解表明该区硅质岩主要形成于大陆边 缘的构造背景， 部分样品接近于远洋盆地的背景。 在 Th － Sc － Zr/10 判别图解中， 玉石沟 西沟 4 件样品， 除样品 YSGXG － 1 投点落入大洋岛弧区 域， 样品 YSGXG －2 投点落入大洋岛弧和大陆岛弧 的交界处， 其余 2 件样品投点都在大陆岛弧区域内 图 4f ; 玉石沟 7 件样品投点偏差较大， 样品 YSG －1、 YSG －3、 YSG －6 不在判别图解有效范围内， 样 品 YSG － 2 投点落入大陆岛弧区域， 其余 3 件样品 投点落入活动大陆边缘范围内 图 5f 。这两幅投 点判别图解表明除了部分样品投点接近深海盆地构 造背景之外， 其他样品成因为大陆边缘的构造背景。 研究 区 所 采 11 件 硅 质 岩 稀 土 元 素 总 量 ∑REEs 除个别几件变化较大， 其他几件差异不是 很大。玉石沟 西沟 4 件硅质岩样品稀土元素总量 ∑REEs 最小为 51. 59 μg/g YSGXG －1 ， 最大为 84. 38 μg/g YSGXG － 3 ; 玉 石 沟 7 件 样 品 的 ∑REEs有明显差异， 4 件 样 品 的 ∑ REEs ＞ 100 μg/g， 最大为 214. 08 μg/g YSG －6 ， 2 件样品小于 50 μg/g 表 3 。数据表明玉石沟 西沟 硅质岩成 因为典型大陆边缘的构造背景， 玉石沟硅质岩成因 推测应为介于大陆边缘和大洋盆地的构造背景。 研究区所采奥陶纪阴沟群硅质岩 La/Yb SN值 357 第 5 期陆静云， 等 北祁连玉石沟地区奥陶纪硅质岩特征及大地构造意义第 33 卷 ChaoXing 所反映的轻重稀土分异差别不大。玉石沟 西沟 4 件硅质岩样品 La/Yb SN值介于 0. 84 ～ 0. 98， 平均 为 0. 89; 玉石沟 7 件样品 La/Yb SN值平均为 1. 2 表 3 。 La/Yb SN值反映北祁连玉石沟地区奥陶 纪阴沟群硅质岩主要受程度不同的陆源影响的大陆 边缘构造背景， 部分样品构造成因介于大陆边缘和 大洋盆地之间。 玉石沟 西沟 4 件奥陶纪硅质岩样品的 δCeSN 值为 0. 85 ～0. 92， 平均值为 0. 88， δEuSN值为 1. 02 ～ 1. 37， 平均值为 1. 15; δCeCN值介于 0. 81 ～ 0. 89， 平 均值为 0. 83， δEuCN值为 0. 65 ～0. 88， 平均值为 0. 74 表 3 。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为 明显右倾的 LREEs 相对富集配分模式 图 6a ， 呈 现出弱的 Ce 负异常和明显的 Eu 负异常。 玉石沟 7 件奥陶纪硅质岩样品 δCeSN值为 0. 88 ～0. 98， 平均值为 0. 93， δEuSN值为 0. 98 ～ 1. 12， 平 均值为 1. 08; δCeCN值介于 0. 83 ～ 0. 95， 平均值为 0. 90， δEuCN值为 0. 62 ～ 0. 71， 平均值为 0. 68 表 3 。球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为明 显右倾的 LREEs 相对富集配分模式 图 6b ， 无明 显的 Ce 异常， 表现出明显的 Eu 负异常。 图 6玉石沟地区奥陶纪硅质岩形成环境判别图 Fig. 6Chondrite- normalized REEs plots for Ordovician cherts from Yushigou a玉石沟 西沟 硅质岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线; b玉石沟硅质岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线。 综合稀土元素 Ce、 Eu 的异常情况和球粒陨石 标准化的稀土元素配分曲线所反映的现象， 北祁连 玉石沟地区早奥陶世阴沟群硅质岩形成主要为远离 陆源的大陆边缘的构造背景。 4区域构造意义讨论 硅质岩岩石地球化学特征研究由来已久， 早在 上世纪 80 年代初， Sugisaki 等［12 ］认为 MnO 含量可 以反映硅质岩所受热液活动影响程度的大小， TiO2 含量则反映混入碎屑物质成分的多少， 因此 MnO/ TiO2比值可以用来反映硅质岩岩石形成环境 形成 于大陆边缘的硅质岩 MnO/TiO2比值为 ＜ 0. 1; 形成 于边缘海硅质岩岩石的 MnO/TiO2比值为 0. 3 ～ 0. 5; 形成于深海盆地硅质岩岩石的 MnO/TiO2比值 为 0. 5 ～ 3. 5。到 了 上 世 纪 90 年 代，Murrary 等［13 －14 ］、 Girty 等［15 ］提出硅质岩中的 TiO2、 Fe2O3、 Th、 Sc 和稀土元素含量的变化不受成岩作用、 接触 变质作用和区域变质作用的影响。通过这些元素含 量变化特征分析， 可以进行硅质岩物源和形成环境 分析 Al2O3、 TiO2一般在陆缘或者岛弧源区沉积物 中含量较高， 是源区碎屑物质成分的判别标志; Fe2O3在金属矿物、 近洋中脊附近沉积物中含量较 高， 反映了大洋扩张中脊的热液活动。Murrary［16 ］于 1994 年研究认为， 硅质岩中 La 和 Ce 北美页岩标准 化比值 La/Ce SN和 Al2O3/ Al2O3 Fe2O3 不受成 岩作用的影响， 因此上述两种比值可以客观地反映 硅质岩岩石形成环境 形成洋中脊、 深海盆地和陆缘 环境硅质岩岩石 La/Ce SN比值分别为 3 ～ 4、 1 ～ 2. 5 和 0. 5 ～1. 5; Al2O3/ Al2O3 Fe2O3 比值分别 为 0. 05 ～0. 4、 0. 4 ～0. 7、 0. 55 ～ 0. 9。Girty 等［15 ］在 1996 年提出相似理论， 认为海水中的稀土元素一般 溶解于粉沙或者黏土物质中， 因此可以根据细粒沉 积物中的稀土元素特征来判别其形成于陆缘、 深海 盆地还是洋中脊周围， 并且提出一套标准 通常情况 下， 大陆边缘弧相关的沉积物 La/Ce SN＜1， 大洋深 海沉积物 La/Ce SN介于 2. 0 ～ 3. 0， 靠近洋中脊的 沉积物 La/Ce SN＞3. 5。 北祁连奥陶纪硅质岩同时也吸引了国内许多地 质学家的关注， 对其岩石地球化学特征研究也早已 开展。早在 1994 年冯益民等［17 ］得出结论 形成于 大洋中脊、 近弧环境和深海盆地的硅质岩岩石化学 成分存在明显差异， 硅质岩岩石化学成分存在明显 的指相意义。2001 年钱青等［18 ］对北祁连老虎山地 区硅质岩岩石地球化学特征进行研究， 认为该地区 457 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 硅质岩形成于弧后盆地中靠近陆缘的环境。2003 年徐学义等［19 ］通过对北祁连不同地质环境与火山 岩相伴生硅质岩稀土元素特征的分析， 证明产于不 同地质环境硅质岩岩石稀土元素数值， 特别是 ∑REEs、 δCe Ce/Ce* 、 La/Yb SN具有特定的规律 性变化， 可以利用硅质岩稀土元素的岩石地球化学 特征判定古老造山带构造环境。2006 年杜远生 等［20 －21 ］在北祁连肃南一带、 永登石灰沟地区采集硅 质岩样品， 并对其岩石地球化学特征进行了详细研 究， 认为该地区硅质岩形成于大陆边缘盆地的构造 背景， 但硅质岩稀土元素特征反映其受陆源影响不 明显， 应为远离陆源的深水盆地沉积， 推测北祁连奥 陶纪处于多岛洋的构造背景， 北祁连奥陶纪存在宽 阔、 多岛的古洋盆。2007 年朱杰等［22 ］在北祁连造 山带老虎山地区取得奥陶系硅质岩样品， 通过对其 地球化学研究表明老虎山地区在早奥陶世为相对稳 定的被动大陆边缘构造环境; 中、 晚奥陶世柴达木板 块向华北板块俯冲， 在弧后产生离散型活动大陆边 缘， 形成弧后盆地。同年杜远生等［10 ］总结了前人在 北祁连造山带各地区所采硅质岩样品的地球化学特 征， 认为北祁连寒武纪 － 奥陶纪与裂谷、 洋壳、 岛弧、 弧后盆地火山岩共生的硅质岩岩石构造背景不是典 型的远洋盆地和洋中脊， 而是部分靠近、 部分远离陆 源的大陆边缘深水盆地的多岛洋背景。北祁连及相 邻的柴达木微板块周缘地区存在多条早古生代的蛇 绿岩带说明该地区处于原特提斯洋东侧的多岛洋背 景。而在 2008 年闫臻等［23 ］也在北祁连石灰沟地区 采集了奥陶纪硅质岩样品， 其地球化学特征研究表 明源区为其形成提供了丰富的碎屑物质来源， 从而 表现为轻稀土 LREEs 富集， Eu*CN 负异常特征， 得 出石灰沟地区硅质岩形成于陆缘环境， 并非深海或 者洋中脊环境的结论。 本文通过玉石沟附近硅质岩岩石地球化学特征 分析得到的结果与上述观点不完全相同。北祁连下 奥陶统阴沟群火山岩以溢流相为主， 火山喷发经历 产生的正常沉积物在沉积 － 强烈喷发 － 宁静喷溢 － 正常沉积物的过程中形成， 以块状和枕状熔岩为主。 火山喷发由强到弱， 火山沉积物由多到少， 上部正常 沉积的碳酸盐岩、 碎屑岩增多， 属于间歇性喷发。夏 林圻等［24 ］在玉石沟做的蛇绿岩研究分析认为玉石 沟蛇绿岩带组成的深层俯冲杂岩代表奥陶纪大洋 － 海沟俯冲的杂岩组合。本文所采集样品玉石沟 西 沟 4 件样品 Al/ Al Fe Mn 平均比值为 0. 56， Al/ Al Fe 平均比值为 0. 57， La/Yb SN平均值为 0. 89， δCeSN平均值为 0. 88， δEuSN平均值为 1. 15 表 3 ， 球粒陨石标准化稀土元素配分曲线表现为 明显右倾的 LREEs 相对富集配分模式 图 5a ; 玉 石沟7 件样品的 Al/ Al Fe Mn 平均比值为0. 60 剔除受热液影响的样品 YSG －7 ， Al/ Al Fe 平 均比值为 0. 61， La/Yb SN平均值为 1. 2， δCeSN平均 值为 0. 93， δEuSN平均值为 1. 08 表 3 ， 球粒陨石标 准化稀土元素配分曲线表现为明显右倾的 LREEs 相对富集配分模式 图 5b 。这些比值特征反映与 玉石沟俯冲杂岩共生的硅质岩成因既不是典型的大 洋盆地， 也不是洋中脊构造背景， 而是介于大陆边缘 和远洋盆地的构造背景; 稀土元素配分曲线特征显 示玉石沟地区为不是开放洋盆的明显 HREEs 富集 的配分模式， 而是呈现明显右倾的 LREEs 富集配分 模式的大陆边缘构造背景。综上所述， 结合各类特 征比值数据， 本文研究区域玉石沟附近的硅质岩的 构造背景是部分靠近、 部分远离陆源的大陆边缘或 者其周围的深海盆地， 极有可能为多岛洋的构造 背景。 5参考文献 ［ 1］董顺利， 李忠， 高剑， 朱炼． 阿尔金祁连昆仑造山 带早古生代构造格架及结晶岩年代学研究进展［ J］ ． 地质论评， 2013， 59 4 731 －746． ［ 2］刘斌， 沈昆． 北祁连高压变质带流体活动和构造演化 ［ J］ ． 地质学报， 2002， 76 4 5． ［ 3］魏春景， 苏香丽， 李艳娟， 宋述光， 张立飞． 北祁连造山 带低温榴辉岩的变质作用演化［ J］ ． 矿物岩石地球化 学通报， 2008， 27 增刊 42 －48． ［ 4］张旗， 王焰， 钱青． 北祁连早古生代洋盆是裂陷槽