柴北缘滩间山群火山岩年代学研究

柴北缘滩间山群火山岩年代学研究

柴北缘海滩山脉群面积广泛，主要分布在赛什腾山、吕凉山、双口山、锡铁山、沙柳河等地区，几乎覆盖了柴北缘地区。滩间山群不仅是构成柴北缘地区早古生代蛇绿岩套的一部分,指示了该地区早古生代大陆缝合带的存在,而且还是重要的成矿围岩。通常认为,相同类型的矿床一般具有相同或相似的成矿环境。柴北缘地区以滩间山群为赋矿围岩的矿床主要有锡铁山Pb-Zn矿床、双口山Pb-Ag矿床、青龙滩Cu矿床及绿梁山Cu矿床。虽然这些矿床受到后期岩浆作用或变质变形作用叠加,但主成矿时代与围岩成岩时代基本一致。通过对含矿围岩的定年及地球化学研究等工作,可以进行区域上矿床之间的对比研究,为找矿工作提供依据。出于地质调查或找矿目的,前人对滩间山群火山岩进行了大量定年工作。青海省地质局应用全岩Rb-Sr法测定,获得滩间山群火山岩的形成年龄为462Ma,通过K-Ar法测定获得的年龄为357Ma滩间山群定年结果跨度较大,使得区域上对滩间山群的形成时代难以确定,给找矿及地质填图等工作带来了一定困难。笔者对绿梁山地区滩间山群玄武安山岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年,试图为滩间山群火山岩的形成时代提供一个较为准确的结果。1岩型及岩体及岩组分类柴北缘位于柴达木盆地北东侧,祁连地块南西侧,以阿尔金断裂为其北西界,哇洪山-温泉断裂为其南东界,整体上呈长条状(图1),主要发育的地层有达肯大坂岩群、德令哈杂岩群、鱼卡河岩群(或沙柳河岩群)及滩间山群。该地区由北东至南西可分为祁连地块、蛇绿岩套带、超高压变质带及柴达木地块,其中滩间山群构成了蛇绿岩套带的一部分。柴北缘绿梁山地区主要出露前寒武纪鱼卡河岩群片麻岩、超基性岩和滩间山群火山岩三种岩体,其中主体为滩间山群火山岩(图2)。鱼卡河岩群分布面积较小,分布于绿梁山的西段,主要岩性有元古界片麻岩。变超基性岩主要由蛇纹岩、蛇纹石化辉橄岩、蛇纹石化纯橄岩及蛇纹石化橄辉岩等组成,根据岩性组合及矿化粒度存在明显变化确定为堆积岩系。滩间山群火山岩岩性组合为凝灰岩、玄武岩(玄武安山岩)和玄武岩夹凝灰岩。按火山岩相学分析,初步将滩间山群火山岩自西向东分为滩间山群第一岩组(玄武岩或玄武安山岩)、滩间山群第二岩组(玄武安山岩)、滩间山群第三岩组(玄武岩夹凝灰岩)及滩间山群第四岩组(变凝灰岩),分别对应火山喷发的不同阶段。绿梁山地区蛇绿岩套与鱼卡河岩群及达肯大坂岩群总体上均呈北西向的断层接触,断层倾角通常>60°,倾向北东(图2)。在蛇绿岩套超基性岩与鱼卡河岩群接触带附近,混杂及糜棱岩化现象较为普遍。蛇绿岩套主要由超基性岩、辉长岩及滩间山群火山岩组成。总体上,由西至东分别出露超基性岩、辉长岩及滩间山群火山岩,但局部地段超基性岩或辉长岩缺失。辉长岩一般呈岩脉产出,与超基性岩及滩间山群变火山岩均呈侵入接触关系。超基性岩与滩间山群火山岩常常呈北西向的断层接触,并且接触带附近糜棱岩化及劈理化现象普遍,形成大量的变质分泌成因石英脉。2岩石学和矿物学特征本次研究的5个样品P13GS2-1、P13GS2-2、P13GS29-1、P13GS29-2及P7TW13-4均为玄武安山岩,采样点位于绿梁山南侧,大柴旦镇北西约40km处。距玄武安山岩采样点西约2km处即为蛇绿岩套与达肯大坂岩群断层接触带。玄武安山岩具间-粒间隐结构,块状-板状构造,主要由角闪石、斜长石及少量石英等组成,角闪石长轴略具定向,粒径为0.5～1mm,含量为30%～35%;黑云母粒度较大,可达2mm,具定向性,含量为5%～10%;斜长石呈柱状-短柱状分布于角闪石及黑云母组成的裂隙中,粒径为0.1～0.4mm,含量为50%～60%;石英仅零星分布于其他矿物组成的裂隙中,呈它形产出,粒径为0.1～0.2mm,含量约3%;此外还含有少量磁铁矿,含量约2%。锆石单矿物挑选由廊坊区域地质矿产研究院完成。锆石制靶、阴极发光图像(CL)、LA-ICP-MSU-Pb均在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。锆石LA-ICP-MSU-Pb测年在Agilent型ICP-MS上完成,激光剥蚀斑束直径为32μm,标准锆石为91500,每完成5个点测试,进行两次标准锆石测定。锆石U-Pb定年具体操作参考相关文献(3分析的结果3.1岩石分析的结果绿梁山滩间山群玄武安山岩化学分析结果见表1。绿梁山玄武安山岩SiO绿梁山玄武安山岩稀土元素含量为30.04×103.2锆石cl图像特征对绿梁山玄武安山岩(P7TW13-4)进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年,其分析结果见表2。锆石CL图像(图5)显示,绿梁山玄武安山岩中的锆石较为破碎,一般呈柱状-短柱状、等轴状,长宽比大致2∶1～1∶1,震荡环带不明显,部分锆石具有老的继承核。8个锆石分析点Th/U比值介于0.20～1.18,均大于0.1,具有岩浆锆石特点(绿梁山玄武安山岩(P7TW13-4)的2、3、6、8号锆石分析点4讨论和结论4.1绿梁祝滩间山群玄武安山岩成因绿梁山玄武安山岩稀土元素较低、分馏现象不明显和无Eu异常表明其可能为来源于亏损地幔,指示其形成环境可能为洋脊;微量元素蛛网图中,相对富集Sr、Rb、Ba等大离子亲石元素,未见明显Nb、Ta亏损,指示玄武安山岩可能形成于大陆边缘;在Hf/3-Th-Ta及Hf/3-Th-Nb/16图解中(图7),5个样品均投点于N型洋中脊玄武岩与岛弧玄武岩之间。据此,判断绿梁山玄武安山岩形成于弧后盆地环境,为弧后盆地拉斑玄武岩。此结论与前人对滩间山群定年结果主要集中在514～440Ma,与本次定年结果(431.5±5.7)Ma相差较大。笔者认为,弧后盆地大洋玄武岩的形成是一个持续过程,年龄较老的岩体可能形成于弧后盆地演化初期,而年龄较新的岩体可能形成于弧后盆地演化晚期或闭合期。本次对绿梁山地区玄武安山岩定年结果较其他报道过的年龄都小,可能为弧后盆地闭合阶段形成。造山带范围内的超高压变质作用通常代表了碰撞造山过程中汇聚板片间的对接。一般观点认为,柴北缘早古生代造山作用经历了大洋俯冲至大陆碰撞两个阶段,前一阶段大致为443～473Ma,后一阶段大致为440～420Ma(宋述光等,2010)。鱼卡地区位于绿梁山北西侧约10～20km处,两地区较为接近,该地区超高压变质岩榴辉岩定年结果大多集中在431～436Ma(4.2柴达木地段岛弧带吉绿素地区具埃达克岩特点的英安岩锆石LA-ICP-MSU-Pb定年结果为(514.2±8.5)Ma(锡铁山地区滩间山群火山岩具岛弧玄武岩-拉斑玄武岩特点,其锆石U-Pb定年结果为486Ma,其形成环境为成熟的弧后盆地环境((1)大洋俯冲早期(514～496Ma):柴达木地块北东侧洋壳向欧龙布鲁克地块下俯冲,俯冲洋壳经绿片岩相、角闪岩至榴辉岩相逐渐完成脱水作用,并导致其上地幔契部分熔融,产生岛弧火山岩,其中吉绿素地区形成具埃达克岩特点的英安岩,此时为岛弧环境。(2)大洋俯冲中期(496～467Ma):洋壳继续向下俯冲,在早期形成岛弧的地方,由于新生洋壳的拉张作用,形成弧后盆地,该阶段末期局部地段岛弧与洋壳边缘的陆壳对接,或陆壳与陆壳之间直接对接,产生超高压变质矿物柯石英。(3)大洋俯冲晚期(467～432Ma):由于俯冲洋壳消耗殆尽,柴达木地块与岛弧及欧龙布鲁克微地块对接,弧后盆地面积逐渐减小,最后趋于消失,该阶段末期陆壳与陆壳之间全面对接,发生超高压变质作用,超高压变质作用的发生拉开了柴北缘陆陆碰撞造山的序幕。4.3青龙滩cu矿床成矿滩间山群火山岩是柴北缘地区重要的含矿围岩,以其作为含矿围岩的矿床主要有青龙滩Cu矿床、锡铁山Pb-Zn矿床及绿梁山Cu矿床。以滩间山群火山岩为含矿围岩的矿床通常具有喷流沉积特点,包括Sedex型Pb-Zn矿床和VMS型Cu矿床。青龙滩Cu矿床具VMS型矿床特点,其成矿年龄与其围岩安山岩成岩年龄一致,均为514Ma(柴北缘与滩间山群火山岩有关的三种类型矿床成矿年龄均不同,此处将其解释为大洋俯冲不同阶段形成特定类型的矿床:(1)大洋俯冲早期(大致>496Ma),该时期以发育岛弧为特征,形成岛弧岩浆岩,与之相