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中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层

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第22卷第5期2008年lO月现代地质GEOSCIENCEVoL22No.5Oct.2008中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层王永和1”,焦养泉1,李建星2,雷桂侠2(1.中国地质大学资源学院,湖北武汉430074;2.西安地质矿产研究所,陕西西安710054)摘要:奥陶纪是祁连山加里东期构造带俯冲一碰撞格局奠定时期。通过区域填图和沉积环境分析及岩石地球化学研究,系统分析了沉积及岩浆作用过程,认为在肃北县野牛台地区的晚奥陶世地层是中祁连地块西段北缘岩浆弧的组成部分。该地层为一套浅变质的基性一中性火山岩、碎屑岩及少量含化石灰岩组合,由下部海相安静深水还原环境向上部近岸水下河道一滨岸过渡,上部夹有冲积扇一河流相沉积,物源区为近源的岩浆弧和古老结晶基底,反映出自下向上水体变浅、盆地收缩的进积序列。其中的火山岩自下向上由基性向中性转变、由岛弧拉斑—钠质碱性玄武岩向钾质碱性玄武岩过渡,反映出与挤压构造环境相关的成熟岩浆弧火山岩组合特点。晚奥陶世岩浆弧地层、侵入岩与其北的同期构造蛇绿混杂岩带的相伴产出,暗示北祁连西段该时期洋壳在北部向北俯冲的同时,南部还向南俯冲并形成汇聚边缘。关键词:中祁连地块北缘;野牛台;晚奥陶世;岩浆弧;沉积一火山岩地层;俯冲一碰撞中图分类号:P588.1;P534.42文献标志码:A文章编号:1000—8527(2008)05—0r724—09OrdovicianMagmaticArcStratumoftheMiddleQilianBlockWANGYong—hel・2,JIAOYang—quanl,LIJian.xin92,LEIGui.xia2(1.Facultyo,EarthResources,ChinaUniversityofC.eosciences,Wuhan,Hubei2.Xi'anInstitute430074,China;ofGeologyandMineralResources,Xi'an,Shaaxi710054,Ch/na)Abstract:Seduction.collisionoftheCaledoniantectonicbeltintheQilianunitformedintheOrdovicianperiod.Bygeologicmapping,analysisofenvironmentofsedimentationandstudyofrockgeochemistry,itisconsideredthattherockformationmarginofLateOrdovicianepochinYeniutai,SubeiCountyistheimportantpartofmagmaticinthewesternpartofthemiddlearcofthenorthernQilianblock.Companiedwiththeintermediate-acidintrusiverocksofLateOrdovicianvolcanicarcs,thisstratumismainlycomposedofsliishflymetamorphosedbas-icandintermediatevolcanicrocksandconglomerate,sandstone,slateandafewfossil—bearinglimestonesfrombottomofpeacefulanddeepwaterreducingenvironmentofmalinefaciestotheupperofalongshoreunderwatersourceriver-estuarineenvironmentwithalluvial—fluvialsedimentarysandwichedintheupperpart.Materialmagmaticarcisthearea,intrusiverock,volcano—sedimentaryrockandantiquitycrystallinebasementintheneighborawhichreflectsprogradationalsequenceinascendingorderwithlowerwaterandshrinkageofthebasin.Thearetransformationsofvolcanicrockinascendingorderlandarcfrombasictomiddlevolcanicrock,fromtholeiiteofis—sodiumalkalinebasahstopotassiumalkalinebasalts,fromextravasationsfaciestoburstfacies,general—arclyreflectingthecharacteristicofmaturemagmaticvolcanicrockassemblagewhichisrelatedtoextrusionofarCstratum,intrusiverockthetectonicenvironment.Theassemblageofmagmaticandtectonic—ophioliticm61angebeltsuggestscharacteristicofthecontinentalsectionofnorthernmarginproximalofLateOrdovicianoceaniccrustinwestQilianMountainssouth—dipping.Keywords:thenorthmarginofmiddleQilianblock;Yeniutai;LateOrdovicianperiod;magmaticarc;sedi一收稿日期:2007一12—20;改回日期:2008—05—20;责任编辑:孙义梅。基金项目:中国地质调查局“1:5万红坑子、国营鱼儿红牧场幅区域地质调查项目”;中国地质调查局综合研究项目(1212010610319)。作者简介:王永和,男,教授级高级工程师,1962年出生。地质矿产专业,主要从事区域地质调查与科研工作。Email:xawyonghe@cgs.gov.ca。万方数据 第5期王永和等:中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层mentary・・volcanostratum;seduction・・collisionO引言缘3部分组成。中祁连地块位于野牛台一刃岗沟一带,由太古宇一古元古界片岩、片麻岩结晶基底和中一新元古界托莱南山群浅变质砂岩、板岩和灰岩盖层组成。其上为奥陶系沉积一火山岩和大面积分布的奥陶纪基性一中酸性侵入岩。毛景文等¨5。卅对野牛台一带含钨花岗岩研究后,指出其形成于板块俯冲及其向碰撞过渡阶段的火山弧环境,并获得锆石U—Pb测年(459.6±2.5)Ma。西安地质矿产研究所2002年对野牛台一带的基性已往的研究表明,奥陶纪是祁连山造山带板块构造最重要的发展时期,奠定了其俯冲一碰撞的基本构造格局【l—J,并由此决定着cu、Au、w、Mo等多金属矿产的矿床类型与产出构造环境”。7J。在祁连山西段,前人将奥陶系划分为3个带HJ,北带为肃南一民乐一带的中一上奥陶统蛇绿岩系;中带为昌马一俄堡的下一中奥陶统蛇绿岩系;南带由沿中祁连地块北缘玉石沟一吊达坂一带分布的上寒武统一下奥陶统沉积岩和蛇绿岩岩块组成。它们均被划归早古生代北祁连构造带的组成部分H。13|。对于南带奥陶系的研究以往一中酸性侵入岩的区调填图和岩石地球化学研究也得到了类似的结论,获得锆石u—Pb测年(452±12)Ma。奥陶纪地层建造与中祁连北缘岩浆弧基性一中酸性侵入岩相伴,分布于野牛台一刃岗沟一带,呈北西向延伸40km以上,总体为一套主要集中于祁连中段玉石沟一川刺沟一带,认为主要以玄武岩、细碧岩及枕状熔岩等基性熔岩为低绿片岩相火山一沉积岩组合。其代表性剖面位于野牛台之北的东岔沟一刃岗沟(图2)。东岔沟一刃岗沟剖面地层描述如下:上覆:石炭系一二叠系(C—P):灰黑色泥质粉砂岩、粉砂质页岩,深灰色厚层状灰岩,局部夹煤线。产蠼类和植物化石>20.6m主,其中玉石沟地区的基性火山岩系和基性一超基性岩构成相对完整的洋脊型蛇绿岩层序【8],为大洋扩张环境下所形成的洋壳的残片,现以仰冲构造岩片形式被保存,向西延至吊达坂以西”J。分布于该带南侧肃北县野牛台一带的奥陶纪沉积—,————-一角度不整合———、—一奥陶系(0):总厚度>1218.23m一火山岩地层也被归入北祁连南带奥陶系中[4’131。西安地质矿产研究所Ⅲ通过野牛台一吊达坂一带地质填图和地层特征研究发现,肃北县野牛台一带29。浅灰色含石英砂微晶灰岩,间夹生物碎屑灰岩、砾屑灰岩,产Endocerotidae化石15.52m的奥陶纪沉积一火山岩地层与北祁连南带(玉石28.浅灰色含砾中、粗粒长石石英变砂岩一细粒长石石英沟一吊达坂一柳沟峡南)的奥陶系截然不同,而是一套与晚奥陶世岩浆弧相关的基性一中性火山岩和海相一陆相近源沉积岩组合,应属于中祁连地块北缘奥陶纪岩浆弧的组成部分。目前在对肃北变砂岩,呈韵律产出,单韵律厚0.4m,砂岩中可见对称与不对称波痕,发育人字形交错层理9r7.00m27.浅灰色、紫灰色复成分砾岩一中、粗粒长石岩屑砂岩、长石石英砂岩一粉砂岩、粉砂质泥岩构成韵律层38.80m县野牛台一带的奥陶纪沉积一火山岩地层板块构造格局的认识上还存在比较大的分歧哺以2I,从而制约了对区域构造演化的深入认识。本文将通过对野牛台一带奥陶纪岩浆弧盆地地层层序、物质组成以及相关的侵入岩和火山岩进行系统研究,揭示其形成环境和构造属性。26.浅灰色斑状粗安岩夹火山角砾岩、凝灰岩25.浅灰色安山质火山角砾岩、集块岩22.60m13.25m24.浅灰色粗安岩,具斑状结构。块状构造,斑晶成分为钠长石4L35mm23.灰绿色糜棱岩化玄武岩问夹基性火山角砾岩58.2022.浅灰色中、细粒石英变砂岩间夹少量绿灰色变凝灰质细砂岩、浅灰色钙质砾岩45.95m1地质简况与剖面结构如图1所示,研究区主体由柳沟峡南一吊达坂一玉石沟构造(蛇绿)混杂岩带‘5’93与其北的镜铁山~捷达坂中间地块m1和其南的中祁连地块北21.浅灰色中、粗粒钙质砾岩,砾石成分以白云岩为主,尚有少量玄武岩、石英岩、砂岩,粒径2~5cm不等。砾岩单层厚度0.8~3.2m。向上减薄13.33m20.深灰色细粒含凝灰质变砂岩,间夹少量细粒钙质变砂岩条带4.44m①西安地质矿产研究所.1:5万红坑子、国营鱼儿红牧场幅区域地质调查报告及测试数据.2002.万方数据 726现代地质2008年.…Ar-Ptl\广::警Pk,Z.捷达坂・㈣:i蠢N玉nⅡt祁毒t山膏、、[\:nI’Ⅱt中一曩●■量■斤t■膏1‘’\ⅡI^■纪岛量带n.*海膏坤聋毫奢11,幢馈山一盘选蕾矗■块Ⅱ't●置旱■■世津壳桷t■斡夏曩套■奄三萄Q;;望4KPt2名≮仪KN个5lOkraAr-Pt.臻Pt},T0L-----—-----I.—---...-J田,田z回s皿・圆s回e圆,心{j::4一"I飞.I热.L坂III囡e回。日伯回¨团,:囫,。曰¨二∑囫15囫,e团,,图18田,。团20,+●簇窝。?卜价,r上,:图1野牛台一吊达阪一带地质构造简图Fig.1Theschematic殍eolo面calmapofYeniutai—Diaodabanarea1.第四系;2.白垩系;3.石炭系一二叠系;4.奥陶系;5.中一新元古代朱龙关群;6.中一新元古代托莱南山群;7.太古宇一古元古界;8.似斑状花岗闪长岩;9.中粗粒花岗岩;10.正长岩;11.(辉长)辉绿岩;12.玄武岩;13.蛇纹化超基性岩;14.灰岩、大理岩;15.地层和侵入边界;16.不整合面;17.断层;18.构造混杂强片理带;19.化石产地;20.剖面位置;I.镜铁山一捷达坂中间地块;Ⅱ.柳沟峡南一吊达坂一玉石沟构造混杂岩带;Ⅲ.中祁连地块北缘图2野牛台一带地质剖面图(东岔沟一刃岗沟,文字说明见正文)Fig.2Thegeologicalprofile0fYemutai8Tea万方数据 第5期王永和等:中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层19.浅灰色角砾状透闪石化微晶灰岩4.44m18.绿灰色条纹状绢云板岩29.11m17.灰一灰绿色绿泥粉砂质板岩夹少量变细砂岩条带62.01m16.灰色细粒石英变砂岩夹粉砂质板岩58.10m15.深灰一灰色海绿石粉砂质板岩间夹少量变细砂岩10.25m14.深灰—灰色细粒含钙石英变砂岩间夹少量粉砂质板岩13.88m13.深灰一灰黑色含炭硅质板岩问夹少量含黄铁矿炭质粉砂质板岩54.83m12.灰绿色劈理化气孔、杏仁状玄武岩21.17m11.辉绿岩(脉)图3奥陶系杏仁状玄武岩中的枕状构造(东岔沟一刃岗10.灰绿色劈理化玄武岩、气孔杏仁状玄武岩,斑晶以辉沟剖面6分层)石为主,有少量斜长石,含量<15%132.46mF培3PillowstructureofOrdovieianamygdaloidalbasalt9.灰绿色片理化块状玄武岩20.50m2.1深水陆架_+浅水滨岸沉积环境8.灰绿色块状变玄武岩间夹少量深灰色粉砂质板岩、灰白色大理岩透镜体奥陶系中下部(1—13分层)以灰色含海绿石75.00m7.灰一深灰色条带状粉砂质板岩,下部夹少量灰色绢云千粉砂岩一泥质岩居多,细砂岩少见;粉砂岩一泥枚岩14.55m岩构成向上变细的细小韵律层,单韵律层厚<106.绿灰色片理化杏仁状蚀变玄武岩,中部夹大理岩透镜cm。粉砂岩中发育小型沙纹层理,粉砂岩、泥质体,局部可见枕状构造(图3)153.65m岩中可见水平纹层,见有鲍马层序(C+D+E),5.灰绿色片理化变玄武岩36.94m并有深灰一灰黑色含炭硅质泥质岩和同生黄铁矿4.灰色含砾钙质粉砂质板岩,砾石以灰岩为主,含量约产出,总体反映海相安静深水环境和还原条件。2%左右,粒径一般1.5—2em4.77m向上(14—22分层),砂岩单层厚度增大,由薄层3.灰色含钙粉砂质板岩问夹钙质板岩、深灰色硅质板岩渐变为中厚层;粒度逐渐变粗,由下部粉砂一细45.64m粒变为中部细一中粒;分选好,主要为颗粒支撑、2.(辉长)辉绿岩(脉)钙质胶结的石英砂岩和长石石英砂岩,反映水体1.灰一褐灰色凝灰质变砂岩夹凝灰质板岩130.49m=—=—韧性剪切带—=一向上变浅、进积陆架海向上变粗的层序和浅水海下伏:太古宇一古元古界(Ar—n,):棕灰色黑云母岸砂体再改造沉积特点。斜长片岩奥陶系下部夹含砾钙质粉砂岩、泥岩(4分层),中部出现数层钙质细砾岩(2l~22分层)。从上述代表性剖面可以看出,奥陶系与下伏自下向上,砾岩中泥质含量减少,砾石含量增加,太古宇一古元古界结晶岩系为韧性剪切带构造接粒径变粗,显示自下向上水体变浅,距离物源区触,未见底;其上被石炭纪一二叠纪煤系地层变近、水动力增强的特点。砾岩多呈块状层,砾(羊虎沟组)角度不整合覆盖。主要为一套浅变质石磨圆度低,无分选,大小混杂,砾石成分以灰的基性一中性火山岩和砾岩、砂岩、板岩及少量岩为主,反映出同沉积内源物质再改造成因(4、灰岩组合,总厚度大于1218.23m,其中,沉积21分层)。同时,见有少量外源花岗岩、石英岩、岩累计厚度大于643.11m,火山岩累计厚度大于砂砾岩,胶结物为含钙泥砂质,显示出陆架安静575.12m。二者厚度之比为53:47。水体中水道快速堆积和(或)近岸水下河道沉积特点【l7I。砾岩层内由浅灰色中、粗粒钙质砾岩,浅2地层层序与沉积特征灰色中细粒(长石)石英变砂岩,绿灰色凝灰质变奥陶系中下部为深水陆架_+浅水滨岸沉积一细砂岩构成韵律层(如20—22分层)。火山岩组合,上部出现河流、冲积扇砂砾岩组合,2.2河流、冲积扇沉积环境顶部为滨岸、浅海碎屑岩—碳酸盐岩,总体表现剖面上部(27分层)为河流相一冲积扇相的近出由下向上由深变浅的盆地进积充填序列。源甚至原地沉积砂砾岩组合。万 方数据现代地质2008年砂砾岩层由砾岩和含砾粗、中粒砂岩(一粉砂质泥岩)构成多个旋回韵律(图4),其底界面为明显的冲刷接触。下部,中、粗粒砂岩层呈不稳定夹层,砂岩杂基支撑,钙质、硅质胶结,发育槽状、板状交错层理(图5)和平行层理,粉砂质泥岩被上覆旋回的砂砾岩层冲蚀呈透镜状,分布不稳定,时有尖灭,总体反映出陆相近源或原地冲积扇相—辫状河流相的沉积特点;上部,粉砂质泥岩呈厚度不等的层状,并与砂砾岩、含砾砂岩呈互层交替,分布稳定,其中发育水平层理,表现出较明显的二元结构,总体反映出河流相特征。就砾石成分而言,有黑云母花岗岩、似斑状花岗闪长岩、玄武岩、安山岩、砂岩,粒径2—13cm,最大46cm。砾岩层的下部砾石含量可高达75%左右,其结构和成分成熟度均低,反映出图4奥陶系砂砾岩中由复成分砾岩—含砾中、粗粒长石岩屑砂岩构成的韵律层基本层序(辫状河亚相,东岔一刃岗沟剖面”分层)Fi&4Basicbedsuccessionofbraided—riversubfaeiesCOITI-posedbypolygenicconglomerate—・graval--bearingcoarse・-mediumfeldsparlithicsandstoneofOrdovicianglutenite图5奥陶系浅灰一紫灰色含砾中、粗粒长石岩屑砂岩中的槽状交错层理(东岔一刃岗沟剖面27分层)Fig.5TroughcrossbeddingofOrdoviciangraval—bearingcoal'8C・mediumfeldsparlithicsandstone万 方数据的砾石岩石地球化学分析发现,花岗岩砾石的(分子数)比值为1.13,属过铝型花岗岩,里特曼(分子数)为0.71,小于0.9,在Si02一AR(碱度率)图解中均为钙碱性岩类¨8|。A120,/(Na20+素洋脊花岗岩标准化配分曲线形态与阿曼同碰撞山弧花岗岩的曲线相似,Ta、Hf、Yb亏损明显,凹”形mJ。在W(Rb)_1cJ(Yb+Ta)中花岗岩和花岗闪长岩投入火山弧花岗岩或其与同碰撞花岗岩陶纪稍早时期的侵入岩。同时,砾岩层中也有结晶基底(野马南山群)Ⅲ1的产物。奥陶系顶部为滨岸、浅海碎屑岩-+碳酸盐岩碎屑岩为中粗粒长石岩屑砂岩和长石石英砂较明显的近源一原地沉积特点。对中酸性侵入岩Si02含量为74.04%,A120,/(Na20+K20+CaO)指数(鳓为1.76,但碱指数(K20+Na20)/A1203K:O+CaO)分子数比大于1.1,按照Chappell和White划分方案[19。驯。应属“S”型花岗岩。微量元花岗岩类型曲线相似旧1I。花岗闪长岩砾石的SiO:含量为60.87%一62.31%,A1203/(Na20+K20+CaO)(分子数)比值为0.82—1.08,(KO+Na20)/A1:O,(分子数)比值为0.61,属次铝型的花岗岩类型;里特曼指数(6)为2.36—2.57,处于1.8—3.3之间;碱指数(K20+Na20)/A1203(分子数)为0.55,小于0.9;在SiO:一AR(碱度率)图解均表明为钙碱性岩类。AI:03/(Na:O+K20+CaO)分子数比小于1.1,应属“I”型花岗岩。微量元素洋脊花岗岩标准化配分曲线总体形态与纽芬兰火K:O、Rb、Ba、Th和Sm相对富集,呈“三隆三过渡边界(图6)。这与盆地外围奥陶纪岩浆弧中酸性侵入岩特征¨5-J6)一致,因此,可以推断这些近源中酸性岩砾石是来自于盆地外侧岩浆弧带奥构成熟度和成分成熟度较低的石英岩、片岩等近源变质岩砾石,它们应该是太古宙一古元古代结2.3滨岸、浅海碎屑环境一碳酸盐岩沉积环境沉积(28、29分层)。岩、石英砂岩(28分层)。下部,砂岩中发育人字第5期王永和等:中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层缓坡环境的产物。在微晶灰岩(29分层)中采得Endocerotidae化石,经中国科学院南京古生物研究所鉴定,其时代为奥陶纪。2.4沉积环境的地质学意义综上所述,本区奥陶系沉积物来自盆地外侧近源的较早时期的岩浆弧侵入岩、火山一沉积岩和太古宙一古元古代古老结晶基底。顶部灰岩所l10100含的生物化石时代(0)和其下碎屑岩物源区中酸w(Yb+Ta)/lO。6性岩的同位素测年(452—459Ma),综合说明地图6奥陶系砾岩中中酸性侵入岩砾石W(Rb)一层时代应为晚奥陶世。沉积岩由下部海相向上部tt,(Yb+Ta)图解陆相一滨岸过渡,反映出自下向上水体变浅、盆Fig.6Rbversus(Yb+Ta)diagramofOrdovician地收缩的进积序列和构造挤压背景。intermediate-felsicintrusiverocksgravel3火山岩特征形双向交错层理(图7)和对称与不对称波痕;砂岩颗粒支撑,钙质胶结;颗粒圆度、分选皆好,奥陶系的火山岩主要产于中下部(26分层及其成分和结构成熟度较高,反映了滨岸高能环境其以下层位),以溢流相为主,爆发相次之。火山特点。上部,砂岩杂基含量增加,以(中)细粒砂熔岩主要产在下部,凝灰岩和火山角砾岩主要产岩为主,向上夹有薄层微晶灰岩与29分层呈渐变于中部层位。火山熔岩主体为玄武岩,上部产有过渡,可能为陆架内侧碎屑岩沉积产物。自下向粗安岩。玄武岩中可见枕状构造,气孔、杏仁明上反映出水体由浅变深、从高能滨岸海滩向陆架显,但多已被后期构造压扁,镜下呈变余斑状结内侧缓坡过渡特点。构、变余填问结构,斑晶为具辉石假象的柱状阳起石。基性凝灰岩中碎屑以晶屑为主(辉石、斜长石),并有少量玄武岩岩屑。粗安岩具斑状结构,斑晶成分为更一钠长石,块状构造。火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质板岩多呈夹层产出,凝灰质砂岩与砂泥岩过渡。奥陶系火山岩的主微量元素分析结果见表1。玄武岩Si02含量为44.4l%~47.94%,Ti02含量为0.26%一I.82%,A1203含量为14.13%一19.49%,Fe203含量为1.13%一3.32%,FeO含量为4.67%一10.13%;粗安岩Si02含量为58.86%,埘(Ti02)=0.35%,W(Ai203)=16.91%,tcI(ICe203)=1.84%,埘(FeO)=0.77%。在Winchester等ⅢJ图7奥陶系中、粗粒石英砂岩中的交错层理(东岔沟一的埘(Si02)1l,(历)/埘(Ti02)(图8(a))和Middem-刃岗沟剖面28分层)ost的硅一碱图上Ⅲ】,除个别火山岩落入非碱性区Fig.7CrossbeddingofOrdovicianCoarse—mediumquartz外,多数投入碱性玄武岩系列区;非碱性火山岩sandstone(2号样品)在碱性指数(丸L)一触:0,图解中又碳酸盐岩为灰色含石英砂微晶灰岩夹含生物落入拉斑玄武岩系列中。其中下部层位的基性火骨屑的砾屑一砂屑灰岩(29分层)。砂屑灰岩中可山岩(1、2、3号样品)碱含量3.45%一3.59%,见小型沙纹交错层理,生物碎屑丰富,亮晶胶结,钾(K0)/埘(Na20)为0.206~0.315,在玄武岩与强水动力环境的生物碎屑滩有关;微晶灰岩灰伽(K:O)1t,(Na:0)关系图(图8(b))Ⅲ’上表现为泥成分丰富,并含少量陆源石英碎屑,可能为安钠质类型,而上部层位的基性火山岩(4、5号样静水体环境沉积。碳酸盐组合整体为陆架碳酸盐品)为钾质一高钾质类型;上部层位中性岩(6号万 方数据730现代地质2008在14207/2H玄武岩46.605054/7H玄武岩46.994206/lH玄武岩47.944207/1H玄武岩46.345027/3H玄武岩“.4l2185/4H粗安岩58.86样号岩性VlL1.∞1.340.420.261.820.3514.1316.9018.4619.4917.0116.9lSc3.321.871.461.291.131.84cr104.008.058.334.964.6710.130.77co39.946.639.045.433.91.90.200.170.130.120.160.06Ni7.297.999.3911.007.860.899.7611.1013.008.609.315.232.732.861.952.161.304.07Sr4754852031420.860.59o.271.102.725.70Zr0.290.310.030.020.880.08Ba13.541.082.104.262.281.861.78100.35100.39100.66100.54100.38100.60U0.548It.dIL2340.870.511.261.373.98Th1.72IL56顺序号1趾23.218。512.I4207/2H玄武岩d38.1030.5034.5024.90535.007.03Hf117.0104.0112.0227.054.822.4201.065.369.563.6268.0357.0Tb060,0224.093,1339.0861.0205.0Yb2345054,7H玄武岩0.9244206/1H玄武岩0.573420711H玄武岩0.6285027/3H玄武岩1.4702185/4H粗安岩样号岩性m412.00388.00714.00120.002.84LaddlLddd44.3134.0130.011.dlLlL56493112dILd44.20Lu6.800顺序号TaCeNdSmEu注:由国土资源部西安地质矿产研究所测试中心测试;rLd.没有分析;主量元素的单位为%;微量元素的单位为∥g。紧>o葫主w(Zr)/w(TiO:)w(Na:O)/%图8野牛台一带奥陶系火山岩W(Si02)叫(Zr)/w(TiO:)(a)和W(K:O)叫(NazO)(b)图解(据Winchester,1977和Middlemost,1989)Fig.8Si02versusZr/Ti02(a)andK20versusNa20(b)diagrams区)。ofOrdovicianvolcanicrocksinYeniutaiarea样品)碱含量9.77%,W(K:0)1w(Na:0)>1,为钾质碱性岩类的中性粗安岩。由此可以看出,奥陶系的火山岩,自下向上总体由基性向中性过渡,下部以钠质碱性为主。向上有明显的钾富集,成为钾质碱性岩类。应用火山岩L091-与Logo,关系图奥陶系火山岩均表现处明显的富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素,在REE配分模式图上(图9(b))[28-29],玄武岩稀土配分有两种情况:一种为平坦型,玄武岩(ⅣLu)N=1.37~1.38,稀土元素分馏不明显;另一种为LREE中等富集的右解嵋刊(图9(a))(丁=(A1203一№O)/Ti02,盯=(K0+Na。O)2/(sio:一43)),大部分样品投入岛弧及活动边缘区(B区),个别样品(5号样品)投入B区与非活动区(A区)演化的碱性火山岩区(C倾曲线,(wLu)。=5.34~7.27,均落入岛弧玄武岩REE含量范围。粗安岩(ⅣLu)。=60.88,LREE高度富集,轻重稀土元素分馏明显。总之,万方数据 第5期王永和等:中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层图9野牛台一带奥陶系火山岩Logf—IJ09矿图解(a)和球粒陨石标准化BEE配分模式图(b)((a)据RiumannA,1973;球粒陨石标准化值据Boynton,1984;岛弧玄武岩数据引白Cullers.1984)晦9krver¥u8k盯岫(a)andchondrite—normalizedREEpatterns(b)ofOrdovicianbasaltinYeniutai绷野牛台奥陶系玄武岩一粗安岩组合表现出低TiO:、FeO含量,高A1203(14.1%一19.4%)和碱含量,以及富集Rb、Sr、Ba等大离子亲石元素和LREE类似于成熟岛弧的代表性岩石组合特征m1。结合玄武岩、粗安岩的上下层位关系分析和产出的构造环境,说明岩浆弧已走向成熟∞1-32]。综上所述,野牛台一带的奥陶纪火山岩自下图lO晚奥陶世祁连山西段板块构造模式图Fig.10Tvctonicthestructuremoddsoflate0idovicianin向上表现出由基性向中性、由岛弧拉斑玄武岩一钠质碱性玄武岩向钾质碱性玄武岩过渡,由以溢流相为主向以爆发相为主转变,总体反映出与挤westernoili∞Mountains1.阿拉善地块;2.中祁连地块;3.镜铁山—捷达坂中间地块;4.玉石沟一吊达坂洋;5.昌马一俄堡洋;6.九个泉一百泉门弧后盆地;7.洋壳;8.岩浆弧内盆地;9.岩浆弧中压构造环境相关的成熟岩浆弧火山岩组合特点。酸性侵入岩4讨论综上所述,可以看出野牛台的奥陶系是一套岩浆弧盆地建造,与北祁连南带洋脊型蛇绿岩截然不同。区域上,在玉石沟一吊达坂一柳沟峡南(蛇绿)构造混杂岩之南的中祁连地块北部奥陶纪5结论通过上述分析可以得出以下几点结论:(1)野牛台奥陶系沉积岩及物源区特征、火山岩岩石地球化学特征以及弧后盆地不发育等综合反映其构造环境为岩浆弧内盆地建造,火山岩喷发序列和碱性特征反映岩浆弧已趋成熟。岩浆弧侵入岩。16。1。¨中和本文介绍的沉积一火山岩建造之南,未见其他同时期拉张型盆地沉积发育的证据,也就是说弧后盆地可能不发育。根据发育蓝闪石高压变质岩¨3。的玉石沟一吊达坂—柳沟峡南构造(蛇绿)混杂岩和其南的岩浆弧的时空关系判断,在晚奥陶世,北祁连西段洋(2)沉积一火山建造特点反映盆地在挤压构造背景下,经历了由早期海相深水向晚期陆相一滨岸浅水的环境演迁。(3)奥陶系沉积岩碎屑成分的低成熟度、岩石结构和沉积构造特征反映其物源来自于结晶基底变质岩及晚奥陶世稍早时期岩浆弧火成岩。根据所含化石时代和物源区中酸性侵入岩同位素测年数据综合判断,其地层时代应为晚奥陶世。(4)晚奥陶世岩浆弧地层、侵入岩与同期柳沟峡南一吊达坂一玉石沟构造(蛇绿)混杂岩带的相伴产出,暗示了北祁连西段洋壳在北部向北俯冲壳在北部向北俯冲[93于阿拉善地块之下的同时,在镜铁山—捷达坂中间地块之南存在洋壳向南侧中祁连地块之下俯冲的可能(图lO),而本区的奥陶纪地层建造应该是类似于安第斯型岩浆弧内盆地的产物。万方数据 现代地质2008纯于阿拉善地块之下的同时,南部还向南俯冲于中祁连地块之下,并在中祁连地块北缘形成安第斯型汇聚边缘。参考文献:[I】左国朝,刘寄东.北祁连早古生代大地构造演化[J】.地质科学,1987,22(1):14—24..[17]HG里丁.沉积环境与相[M].周明鐾,译.北京:科学出版社。1991.[18]肖庆辉,邓晋福,马大铨,等.花岗岩研究思维与方法[M].北京:地质出版社,2002.[19]ChappdlBW,WhiteAJR.Twocontrasting[J].PacjfieC,eobtgy,1974。8:173—174[20]ChappeUBW。WhiteAJR.I-andS-typeLachlanFoldgranitesingranitetyp∞theBelt[J].EarthSciences,1992,83:1—26.P[2]冯益民,吴汉泉.北祁连山及其邻区古生代以来的大地构造演化初探[J].西北地质科学,1992,13(2):6l一74.[3]冯益民,何世平.祁连山大地构造与造山作用[M].北京:地质出版社.1996.[21]ManiarPD,PieeoliM.Tectonicdiscriminationofgrnnitoids[J].GeologicalSocietyAmericanBulletin,1989,10l:635—643.[22]WhalenJB,JennerCA,LongstaffeFJ,eta1.Geochemicalandisotopic(O,Nd,PbandSr)constraintsgenesisbasedonon[4]宋述光.北祁连山俯冲杂岩带的构造演化[J].地球科学进展,1997,12(4):351—365.A-typegranitepetro-theTopsailsigneoussuits,NewfoundlandAppa-[5]夏林祈,夏祖春,任有祥,等.祁连山及邻区火山作用与成矿[M].北京:地质出版社,1998.laehiam[j].1enmalofPetrology,1996,37(6):1463—1489.[23]甘肃省地质矿产局.甘肃省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1997:62—70.[6]汤中立,白云来.华北古西南边缘构造格架与成矿系统[J].地学前缘,1999,6(2):271—284.[7]汤中立,白云来.华北板块西南边缘大型、超大型矿床的[24]WinchestereotJA,FloydPA.Geochemicaldiscriminationofdiffer-magmaseriesandtheirdifferentiationproductsusingimmobile地质构造背景[J].甘肃地质学报.2000,9(1):1—15.[8]elements[J].ChemGeol,1977,20:325—343.肖序常,陈国铭,朱志直.祁连山古蛇绿岩的地质构造意义[J].地质学报,1978,52(1):287—295.[25]MiddlemostEAK.Namingmaterialsinthem88ma/i印”usrocksystem[J].Earth・ScienceReviews,1994,37:215—224.[26】MiddlemostEAK.1rnnoxlda6nncation0fvolcanic[9]许志琴,徐惠芬,张建新,等.北祁连走廊南山加里东俯冲杂岩增生地体及其动力学[J].地质学报,1994,68(1):l一15.ratios,n嘲玛andthecla髓ifi.rocks[J].ChemGeol,1989,77:19—26.Rocks[M].[27]RittmannA.StableMineralAssemblagesofIsneous[10]左国朝,吴汉泉.北祁连中段旱古生代双向俯冲一碰撞造山模式剖析[J】.地质科学进展,1997,12(4):315—323.Berlin,Heidelberg,NewYork:Spring-Verl且g,1973.[28]l咖tenWV.Cosmochemitry0ftheodteRateEartllElement:mete—[11]左国朝,吴茂炳,毛景文,等.北祁连西段早古生代构造演化史[J].甘肃地质学报,1999,8(I):6一13.[12]张建新,许志琴,陈文,等.北祁连中段俯冲一增生杂岩火studies[M]//HendersonP.RateEarthElementGeo.chemistry.Amsterdam:Elsevier,1984.[29]CullerstheRL,GrafJLRareearthelementsinigneousrocksof山孤的时代探讨【J].岩石矿物学杂志,1997。16(2):112—119.continenlalⅢ札.predominantlybasicandultmhasicrocks[M]//HendersonP.RateEarthElementGeoehemistry.Am-sterdam:Elsevier,1984.[13]甘肃省地质矿产局.甘肃省地质志[M].北京:地质出版社,1989.[14]左国朝,刘义科,张崇.北祁连造山带中一西段陆壳残块群的构造一地层特征[J].地质科学,2002,37(3):302—312.[30]Mom∞nGW.Characteristicsandtectonicsettingoftheshosho-niterockassociation[J].Lithos,1980,13:97—108.[31]夏林祈,夏祖春,任有祥,等.祁连秦岭山系海相火山岩[M].武汉:中国地质大学出版社,1991.[32]夏林祈,夏祖春,徐学义.北祁连山海相火山岩岩石成因[M].北京:地质出版社,1996.[33]吴汉泉,宋述光.北祁连山两种类型蓝闪片岩及其构造特征[15]毛景文,张作衡,简平,等.北祁连西段花岗质岩体的锫石u.Pb年龄报道【J].地质论评,2000,46(6):616—620.[16]毛景文,杨建民,张作衡,等.甘肃肃北野牛滩含钨花岗质岩岩石学矿物学和地球化学研究[J].地质学报,2000.74(2):142—155.[M].南京:南京大学出版社,1992.万方数据 中祁连北缘奥陶纪岩浆弧地层

作者:作者单位:

王永和, 焦养泉, 李建星, 雷桂侠, WANG Yong-he, JIAO Yang-quan, LI Jian-xing, LEI Gui-xia

王永和,WANG Yong-he(中国地质大学,资源学院,湖北,武汉,430074;西安地质矿产研究所,陕西,西安,7100), 焦养泉,JIAO Yang-quan(中国地质大学,资源学院,湖北,武汉,430074), 李建星,雷桂侠,LI Jian-xing,LEI Gui-xia(西安地质矿产研究所,陕西,西安,7100)现代地质GEOSCIENCE2008,22(5)3次

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4. 苏建平.张新虎.胡能高.付国民.张海峰 中祁连西段野马南山埃达克质花岗岩的地球化学特征及成因[期刊论文]-中国地质2004,31(4)

5. 王绘清.朱云海.林启祥.李益龙.王坤.WANG Hui-qing.ZHU Yun-hai.LIN Qi-xiang.LI Yi-long.WANG Kun 青海尖扎-同仁地区隆务峡蛇绿岩的形成时代及意义——来自辉长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据[期刊论文]-地质通报2010,29(1)

6. 李永军.张翔.庞振甲.胡晓隆.杨高学.李锁成.LI Yong-jun.ZHANGXiang.PANG Zhen-jia.HU Xiao-long.YANGGao-xue.LI Suo-cheng 天水地区花岗岩类及其构造演化[期刊论文]-西北地质2008,41(1)

7. 王玉往.王京彬.王莉娟.方同辉.WANG YuWang.WANG JingBin.Wang LiJuan.FANG TongHui 尾亚地区石英二长闪长岩的岩浆混合成因[期刊论文]-岩石学报2007,23(4)

8. 黄喜峰.钱壮志.孙保平.吴文奎.陆彦俊.王成.HUANG Xi-feng.QIAN Zhuang-zhi.SUN Bao-ping.WU Wen-kui.LUYan-jun.WANG Cheng 北祁连造山带与贺兰冷裂谷构造边界的探讨[期刊论文]-桂林理工大学学报2010,30(2)9. 王英超.夏斌.张玉泉.王彦斌.WANG Yingchao.XIA Bin.ZHANG Yuquan.WANG Yanbin 西南普兰错果弄巴电气石二云母花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年[期刊论文]-大地构造与成矿学2005,29(4)

10. 姚志刚.高珊.王永东.佘刚.YAO Zhi-gang.GAO Shan.WANG Yong-dong.SHE Gong 北祁连东段西、南华山中酸性侵入岩地球化学特征[期刊论文]-西安石油大学学报(自然科学版)2010,25(5)

引证文献(3条)

1.李建锋.张志诚.韩宝福 中祁连西段肃北、石包城地区早古生代花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义[期刊论文]-岩石学报 2010(8)

2.吴根耀.梁兴.陈方鸿 鄂尔多斯断块新生构造的继承性发育及对油气勘探的启示[期刊论文]-现代地质 2009(4)3.李建锋.张志诚.韩宝福 中祁连西段肃北、石包城地区早古生代花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义[期刊论文]-岩石学报 2010(8)

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