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北祁连牛心山似斑状正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

张越, 李向民, 潘峰, 宋忠宝

张越, 李向民, 潘峰, 宋忠宝. 2018: 北祁连牛心山似斑状正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义. 地质通报, 37(4): 724-733.
引用本文: 张越, 李向民, 潘峰, 宋忠宝. 2018: 北祁连牛心山似斑状正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义. 地质通报, 37(4): 724-733.
ZHANG Yue, LI Xiangmin, PAN Feng, SONG Zhongbao. 2018: LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the porphyaceous syenogranite in Niuxinshan along the central segment of North Qilian orogenic belt and its geological significance. Geological Bulletin of China, 37(4): 724-733.
Citation: ZHANG Yue, LI Xiangmin, PAN Feng, SONG Zhongbao. 2018: LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the porphyaceous syenogranite in Niuxinshan along the central segment of North Qilian orogenic belt and its geological significance. Geological Bulletin of China, 37(4): 724-733.

北祁连牛心山似斑状正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

基金项目: 

中国地质调查局项目《祁连成矿带肃南—大柴旦地区地质矿产调查》 DD20160012

详细信息
    作者简介:

    张越(1985-), 男, 硕士, 工程师, 从事岩石地球化学研究。E-mail:413027602@qq.com

  • 中图分类号: P588.12+1;P597+.3

LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the porphyaceous syenogranite in Niuxinshan along the central segment of North Qilian orogenic belt and its geological significance

  • 摘要:

    青海省祁连县西出露一个似斑状正长花岗岩体,运用LA-ICP-MS方法,对似斑状正长花岗岩中的锆石进行U-Pb同位素分析。测年结果显示,似斑状正长花岗岩的形成年龄为166.6±2.4Ma,表明其形成于燕山期中侏罗世,继承锆石显示前寒武纪源区的时代信息。岩石地球化学特征表明,似斑状正长花岗岩具有高硅、富碱特点,属于过铝质高钾钙碱性岩,具弱负Eu异常,富集Rb、Th、K,亏损Ba、Nb、P、Ti,Rb/Sr值平均为1.86,反映出壳源特点,为S型花岗岩。

    Abstract:

    The porphyaceous syenogranite pluton is exposed in the west of Qilian Country, Qinghai Province. The authors conduct-ed LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the porphyaceous syenogranite and the result shows that the age is 166.6±2.4Ma, suggesting the Middle Jurassic of Yanshanian period. Several inheritable magmatic zircons yielded the age information of the Precambrian peri-od. Geochemical data show that the porphyaceous syenogranite is silica-enriched in composition with high content of alkali, and hence it is a peraluminous granite and belongs to the high-K calc-alkaline series. It is characterized by enrichment of Rb, Th, K, de-pletion of Ba, Nb, P, Ti, and weak negative anomaly of Eu, with the average Rb/Sr ratio being 1.86, which reflects the characteris-tics of the crust source and indicates S type granite.

  • 党的十九大报告指出,“要以‘一带一路’为重点,坚持引进来和走出去并重,遵循共商共建共享原则,加强创新能力开放合作,形成陆海内外联动、东西双向互济的开放格局”。在国家实施“一带一路”建设及拉美战略的契机下,提升中国在拉丁美洲地区地学领域的话语权,提高服务水平和质量,从粗放型服务向精准型服务转变,依靠科技创新解决全球重大资源环境问题和地球系统科学问题的能力,是新形势下对境外地质工作的新需求。因此,“两种资源、两个市场”、实施“走出去”是中国长期的资源战略任务,而拉丁美洲地区是中国实施“走出去”战略最重要的优选地区之一。

    拉丁美洲是指从墨西哥起的西半球南部的整个地区,也就是地处北纬32°42′和南纬56°54′之间的大陆,东濒加勒比海和大西洋,与非洲大陆的最短距离约为2494.4km;西临太平洋;南隔德雷克海峡与南极洲相望;北界墨西哥与美国界河布拉沃河(即格兰德河),与美国为邻。拉丁美洲包括北美洲的墨西哥、中美洲和南美洲大陆,共有34个国家和地区,2008年人口约5.77亿,主要是印欧混血和黑白混血人种,其次为黑人、印第安人和白种人。由于本区都隶属拉丁语族,因此这些国家被称为拉丁美洲国家,这个地区被称为拉丁美洲。

    早在20世纪20年代,澳大利亚学者安德鲁斯E就已指出统一的环太平洋成矿带的存在。40年代原苏联学者斯米尔诺夫C C将环太平洋成矿带划分为以铜为主的内带和以锡钨为主的外带,尔后西里托(1976)、米切尔(1976)、拉德科维奇(1983)均做出了巨大贡献,包括拉丁美洲在内的环太平洋地区的构造与矿产受到普遍重视,发表了大量的论文和专著。中国学者从西太平洋和东太平洋分析对比的角度出发做了许多研究,如张炳熹、李文达、裴荣富、戚建中、陆志刚、陶奎元等。近年来,随着境外地质矿产工作的开展,年轻一代的学者又做了许多有益的工作。特别是中国地质调查局南京地质调查中心境外地质室,他们的工作成果正陆续推向社会。《拉丁美洲地区重要矿产成矿规律研究》专辑的发表正是其集中体现。

    该专辑系国内首次总结拉丁美洲地区的成矿地质条件,划分成矿区带,研究成矿系列,将对该地区进一步规划和开发起到指导作用。其主要特色在于:

    (1)全面清晰地讨论了拉丁美洲地区重要成矿带的区域地质背景和成矿地质环境,通过对代表性的成矿带、成矿作用和典型矿床的研究,以点带面地阐明了拉丁美洲地区的优势矿产资源。

    (2)利用大量的第一手资料,涉及原创、方法及技术,进行系统性、集成性、综合性分析整理,为拉丁美洲地区优势矿产资源成矿规律研究的真实性、准确性提供了依据,并能够使读者顺藤摸瓜,进一步查找所需资料。

    (3)文章涵盖面广泛,论文编写单位以中国地质调查局南京地质调查中心为主,中国地质调查局发展研究中心、中国地质科学院地质研究所、吉林大学地球科学学院、福州大学紫金学院,以及秘鲁地质矿产冶金研究院、中国中资企业等多家单位参与;从学科领域看,从典型矿床解剖、重要成矿带成矿规律到投资环境均有涉及,并进行了国际、国内的对比研究,提升了文章的学术水平。可以服务不同层面,满足不同层次的需求。

    总之,加强境外地质矿产研究工作十分重要,不仅要收集境外地质矿产资料,开展实地考察,更要加强综合研究,使境外地质矿产编图、成矿区带划分、成矿规律总结等得到深化,才能集成为有影响的大成果。《拉丁美洲地区重要矿产成矿规律研究》专辑的出版,为进一步开展境外地质成矿规律综合研究提供了有借鉴意义的工作思路、方法和实例。

    在此,我热诚祝贺这一系列研究成果的取得,并向具有创新意识和国际化视野的地学人才、为境外地质矿床研究作出贡献的专家学者们表示由衷的祝贺!

    致谢: 感谢甘肃四堪院张野工程师及中国地质大学(北京)博士生邵华胜对野外工作的帮助,审稿专家对文章提出了诸多宝贵意见,在此表示感谢。
  • 图  1   北祁连牛心山一带地质图

    Figure  1.   Geological map of Niuxinshan, North Qilian

    图  2   花岗岩样品野外和镜下显微特征

    Qtz—石英;Tur—电气石;Kfs—钾长石;Grt—石榴子石

    Figure  2.   Photos of rocks and microphotographs of granites

    图  3   锆石阴极发光(CL)图像

    Figure  3.   Cathodoluminescence (CL) images of zircons

    图  4   锆石U-Pb谐和图和年龄频谱图

    Figure  4.   Zircon U-Pb concordia diagram and age spectra

    图  5   锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄

    Figure  5.   Zircon U-Pb concordia diagram and weighted average diagram

    图  6   锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄

    Figure  6.   Zircon U-Pb concordia diagram and weighted average diagram

    图  7   锆石Th-U之间的相关性

    Figure  7.   Diagram of relativity between Th and U in zircons

    图  8   花岗岩A/CNK-A/NK[33]和SiO2-K2O图解[34]

    Figure  8.   A/CNK-A/NK and SiO2-K2O diagrams of the granites

    图  9   花岗岩SiO2-Fe*(a)和SiO2-MALI图解(b)[35-36]

    Figure  9.   SiO2-Fe*(a) and SiO2-MALI(b) diagrams of the granites

    图  10   稀土元素球粒陨石配分模式图[37](a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图[37](b)

    Figure  10.   Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b)

    表  1   LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年结果

    Table  1   Results of zircon LA-ICP-MS U-Th-Pb dating

    样点编号 含量/10-6 同位素比值 年龄/Ma
    238U 232Th 206Pb 207Pb 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 208Pb/232Th 232Th/238U 208Pb/232Th 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/206Pb
    1 300.53 135.79 173.85 13.22 0.0688 0.0017 1.2402 0.0296 0.1308 0.0015 0.0449 0.0008 0.4518 892 31 819 13 792 8 887 15
    2 384.63 280.91 44.58 2.5 0.0508 0.0027 0.1837 0.0094 0.0262 0.0004 0.0088 0.0002 0.7303 231 92 171 8 167 2 178 4
    3 228.4 75.93 131.38 9.51 0.0655 0.0023 1.1779 0.0398 0.1304 0.0017 0.0365 0.0011 0.3324 791 49 790 19 790 10 725 21
    4 697.09 29.79 765.67 77.78 0.0921 0.0023 3.1631 0.0761 0.2492 0.0030 0.0616 0.0043 0.0427 1469 28 1448 19 1434 15 1209 81
    5 387.47 122.34 219.75 15.72 0.0649 0.0018 1.1518 0.0307 0.1288 0.0015 0.0403 0.0009 0.3157 770 37 778 14 781 8 798 17
    6 430.83 265.38 49.21 2.91 0.0536 0.0027 0.1920 0.0096 0.0260 0.0004 0.0084 0.0002 0.6160 356 86 178 8 165 2 169 4
    7 227.47 166.8 26.47 1.49 0.0513 0.0036 0.1874 0.0129 0.0265 0.0005 0.0081 0.0003 0.7333 253 125 174 11 169 3 162 5
    8 484.55 287.34 56.76 2.99 0.0480 0.0024 0.1767 0.0087 0.0267 0.0004 0.0087 0.0002 0.5930 97 84 165 7 170 2 175 4
    9 461.8 373.97 53.92 2.97 0.0501 0.0031 0.1843 0.0111 0.0267 0.0004 0.0087 0.0002 0.8098 201 108 172 10 170 3 174 5
    10 504.2 279.14 58.35 4.55 0.0710 0.0031 0.2590 0.0109 0.0265 0.0004 0.0113 0.0003 0.5536 8 139 154 9 163 2 164 5
    11 349.02 223.98 39.74 2.47 0.0565 0.0036 0.2030 0.0125 0.0261 0.0004 0.0092 0.0003 0.6417 45 168 156 11 164 3 165 4
    13 371.47 237.93 42.3 2.38 0.0515 0.0032 0.1861 0.0111 0.0262 0.0004 0.0095 0.0003 0.6405 264 108 173 10 167 3 191 5
    14 359.5 245.05 41.09 2.29 0.0509 0.0045 0.1846 0.0158 0.0263 0.0006 0.0084 0.0004 0.6816 234 155 172 14 168 3 170 7
    15 258.16 100.14 145.86 10.84 0.0680 0.0023 1.2214 0.0391 0.1303 0.0016 0.0440 0.0011 0.3879 868 46 810 18 789 9 870 21
    16 320.47 180.03 36.47 2.12 0.0533 0.0035 0.1930 0.0123 0.0263 0.0005 0.0101 0.0003 0.5618 342 114 179 11 167 3 204 7
    17 319.24 98.01 35.86 2.07 0.0528 0.0044 0.1891 0.0152 0.0260 0.0005 0.0098 0.0005 0.3070 322 146 176 13 165 3 196 11
    19 149.97 65.74 85.13 6.05 0.0653 0.0025 1.1845 0.0446 0.1316 0.0018 0.0386 0.0011 0.4384 783 56 793 21 797 10 766 22
    20 216.3 66.39 121.36 9.05 0.0685 0.0041 1.2294 0.0721 0.1302 0.0024 0.0530 0.0024 0.3069 883 91 814 33 789 14 1044 45
    23 304.44 87.81 362.98 39.51 0.1002 0.0033 3.8348 0.1233 0.2776 0.0040 0.0915 0.0031 0.2884 1628 39 1600 26 1579 20 1770 58
    24 756.36 392.66 423.72 32.34 0.0703 0.0017 1.2655 0.0300 0.1306 0.0014 0.0508 0.0008 0.5191 937 31 830 13 791 8 1001 16
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    表  2   花岗岩主量、微量和稀土元素分析结果

    Table  2   Major, trace and rare earth elements compositions of the granites

    样品号 BG01-1 BG01-2 BG01-3 BG01-4 BG01-5 BG01-6 BG01-7 BG01-8
    SiO2 74.42 74.15 74.22 72.42 74.13 75.98 73.93 74.85
    TiO2 0.07 0.12 0.07 0.10 0.06 0.08 0.04 0.07
    Al2O3 13.95 13.87 14.24 14.23 14.13 13.47 14.08 13.77
    Fe2O3 0.20 0.19 0.19 0.32 0.21 0.25 0.23 0.19
    FeO 0.40 0.64 0.31 0.56 0.31 0.39 0.48 0.44
    MnO 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0.05 0.01
    MgO 0.36 0.35 0.27 0.61 0.23 0.39 0.27 0.33
    CaO 1.34 0.91 1.28 1.16 1.17 1.27 1.60 1.29
    Na2O 3.79 4.58 3.90 3.64 4.06 4.78 3.77 4.20
    K2O 4.86 4.39 4.93 5.77 4.92 2.73 4.76 4.11
    P2O5 0.06 0.05 0.06 0.07 0.05 0.05 0.07 0.05
    H2O+ 0.14 0.26 0.20 0.18 0.10 0.18 0.14 0.10
    烧失量 0.50 0.68 0.45 1.07 0.66 0.55 0.68 0.65
    总计 100.11 100.21 100.14 100.15 100.05 100.14 100.10 100.06
    全碱 8.65 8.97 8.83 9.41 8.98 7.51 8.53 8.31
    Mg# 0.53 0.44 0.50 0.56 0.45 0.53 0.41 0.49
    FeO* 0.58 0.82 0.48 0.86 0.50 0.62 0.69 0.62
    Fe* 0.47 0.56 0.50 0.44 0.55 0.47 0.59 0.51
    MALI 7.35 8.12 7.59 8.34 7.87 6.28 6.98 7.07
    A/NK 1.21 1.13 1.21 1.16 1.18 1.24 1.24 1.21
    A/CNK 1.00 0.99 1.01 0.99 1.00 1.03 0.99 1.00
    Cu 4.73 7.05 5.74 6.07 6.03 5.20 5.65 4.13
    Pb 30.50 22.50 28.50 36.30 30.40 20.00 30.10 27.50
    Zn 6.23 6.45 5.18 10.30 4.99 6.99 < 4.4 7.86
    Cr 27.80 9.49 8.01 17.30 10.80 18.40 22.20 13.90
    Ni 5.17 3.68 3.65 9.97 3.11 5.30 3.32 4.21
    Co 1.65 1.72 1.17 2.73 0.98 1.59 1.11 1.50
    Li 4.88 5.26 4.54 6.45 4.24 5.91 4.48 5.76
    Rb 181.00 175.00 171.00 215.00 185.00 104.00 170.00 152.00
    Cs 5.22 3.35 4.68 6.00 5.33 3.38 5.76 4.71
    Sr 96.60 90.20 86.20 94.40 87.70 93.30 86.50 94.80
    Ba 267.00 268.00 157.00 207.00 210.00 163.00 160.00 208.00
    V 13.30 13.00 12.60 15.80 10.40 14.80 10.30 13.20
    Nb 8.55 7.73 7.80 9.04 6.83 6.60 5.59 7.69
    Ta 1.40 0.94 1.18 1.43 1.03 1.10 1.07 1.23
    Zr 39.10 27.10 37.30 62.20 52.70 32.10 63.00 42.90
    Hf 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
    Be 6.37 3.64 6.15 4.99 7.02 6.98 7.93 6.98
    Ga 15.90 15.80 17.30 16.00 16.30 14.90 18.00 15.80
    Ge 1.93 1.23 2.02 1.96 1.93 1.27 2.33 1.71
    U 3.73 2.08 2.72 3.75 4.09 2.58 4.80 3.89
    Th 2.91 3.36 2.81 3.06 2.78 2.24 5.38 2.43
    La 9.20 9.67 6.97 8.44 7.88 7.53 11.40 7.89
    Ce 18.50 20.60 14.00 16.50 16.10 15.00 23.30 16.00
    Pr 2.46 2.66 1.81 2.14 2.09 1.92 3.12 2.07
    Nd 9.32 9.63 6.71 8.09 7.84 7.05 11.60 7.59
    Sm 2.78 2.57 2.01 2.54 2.36 2.08 3.40 2.34
    Eu 0.75 0.72 0.53 0.66 0.74 0.66 0.57 0.73
    Gd 3.67 3.02 2.48 3.76 3.03 2.84 4.04 3.23
    Tb 0.93 0.68 0.62 1.07 0.78 0.73 1.01 0.85
    Dy 6.48 4.43 4.18 7.40 5.59 5.08 7.04 6.48
    Ho 1.37 0.92 0.86 1.66 1.14 1.07 1.54 1.30
    Er 3.70 2.41 2.39 4.54 3.21 2.92 4.48 3.49
    Tm 0.57 0.38 0.39 0.71 0.51 0.47 0.79 0.56
    Yb 3.42 2.28 2.45 4.44 3.07 2.71 5.08 3.34
    Lu 0.49 0.31 0.35 0.64 0.45 0.39 0.77 0.49
    Y 38.70 25.30 24.70 50.50 33.40 30.80 43.80 36.40
    ∑REE 63.64 60.28 45.75 62.59 54.79 50.45 78.14 56.36
    LREE/HREE 2.08 3.18 2.33 1.58 2.08 2.11 2.16 1.86
    (La/Yb)N 1.83 2.88 1.93 1.29 1.74 1.89 1.52 1.60
    (La/Sm)N 2.07 2.35 2.17 2.08 2.09 2.26 2.09 2.11
    (Gd/Yb)N 0.87 1.07 0.82 0.69 0.80 0.85 0.64 0.78
    δEu 0.72 0.79 0.72 0.65 0.84 0.83 0.47 0.81
    Nb/La 0.93 0.80 1.12 1.07 0.87 0.88 0.49 0.97
    Hf/Ta 0.71 1.06 0.85 0.70 0.97 0.91 0.93 0.81
    Zr/Nb 4.57 3.51 4.78 6.88 7.72 4.86 11.27 5.58
    Ta/Yb 0.41 0.41 0.48 0.32 0.34 0.41 0.21 0.37
    Th/Ta 2.08 3.57 2.38 2.14 2.70 2.04 5.03 1.98
    La/Ta 6.57 10.29 5.91 5.90 7.65 6.85 10.65 6.41
    注:主量元素含量单位为%,微量和稀土元素含量为10-6
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-06
  • 修回日期:  2018-03-12
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2018-03-31

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