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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (4): 570-588  
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李佐臣, 裴先治, 李瑞保, 裴磊, 张永明, 王旭斌, 刘成军, 陈有炘, 王盟. 青海南山地区角孔变质岩地质特征、年代学及其地质意义[J]. 地质通报, 2018, 37(4): 570-588.
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Li Z C, Pei X Z, Li R B, Pei L, Zhang Y M, Wang X B, Liu C J, Chen Y X, Wang M. Geological characteristics and geochronology of Jiaokong metamorphic rocks from the Nanshan area, Qinghai Province, and their geological implications[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(4): 570-588.
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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》(编号:DD20160012)、《青海省共和县曲什那地区1:5万J47E021017、J47E021018、J47E022018三幅区域地质矿产调查》(编号:12120114041201)、《青海省循化县道帏地区1:5万I48E002003、I48E003003两幅区域地质矿产调查》(编号:12120114018219)、《美武临潭构造解析与构造演化》(编号:DD2016007901)和国家自然科学基金项目《东昆仑东段晚古生代—早中生代构造演化与造山过程研究》(批准号:41472191)、《东昆仑东段东昆中蛇绿岩年代学及构造属性研究》(批准号:41502191)

作者简介

李佐臣(1979-), 男, 博士, 副教授, 从事构造地质学和区域地质学研究。E-mail:lizuochen2003@163.com

通讯作者

裴先治(1963-), 男, 博士, 教授, 从事构造地质学和区域地质学研究。E-mail:peixzh@263.net

文章历史

收稿日期: 2017-07-07
修订日期: 2018-01-31
青海南山地区角孔变质岩地质特征、年代学及其地质意义
李佐臣1 , 裴先治1 , 李瑞保1 , 裴磊1,2 , 张永明1,3 , 王旭斌4 , 刘成军1 , 陈有炘1 , 王盟1     
1. 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室/国土资源部岩浆作用与找矿重点实验室/长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710054;
2. 中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083;
3. 山东理工大学资源与环境工程学院, 山东 淄博 255049;
4. 陕西矿业开发工贸公司, 陕西 西安 710054
摘要: 青海南山达不祖乎山北部一带的角孔变质岩系原划为早中三叠世隆务河组。通过野外实测地质剖面和路线地质调查,查明该套地层单元野外产出状态及岩石组合特征,并对其物质来源和形成时代进行分析,对进一步研究该区晚古生代-早中生代的构造演化具有重要意义。该套变质岩系为一套长石石英岩、石英岩、大理岩和黑云石英片岩组合,由下向上划分为3个岩段,叠置厚度大于3186.3m。根据碎屑锆石年龄分布特征,可大致划分为5个年龄组段,分别为250~304Ma、405~546Ma、649~1077Ma、1402~1620Ma和1861~2990Ma,其中250~304Ma可进一步划分为250~269Ma和289~304Ma两个亚组。综合前人研究资料与区域构造岩浆活动,将青海南山地区角孔变质岩的沉积时代限定为二叠纪,物源主要来自祁连造山带加里东期和晋宁期岩浆弧,柴北缘构造带海西期岩浆弧也提供了部分物质,晚古生代—早中生代经历了陆内裂陷、洋盆拉张及俯冲碰撞的构造演化过程。
关键词: 青海南山    西秦岭造山带    南祁连构造带    变质岩    碎屑锆石    锆石U-Pb年龄         
Geological characteristics and geochronology of Jiaokong metamorphic rocks from the Nanshan area, Qinghai Province, and their geological implications
LI Zuochen1, PEI Xianzhi1, LI Ruibao1, PEI Lei1,2, ZHANG Yongming1,3, WANG Xubin4, LIU Chengjun1, CHEN Youxin1, WANG Meng1     
1. Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering, Ministry of Education/Key Laboratory for the Study of Focused Magmatism and Giant Ore Deposits, MLR/Faculty of Earth Science and Resources, Chang'an University, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
2. Faculty of Earth Science and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
3. Faculty of Resources and Environmental Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, Shandong, China;
4. Shaanxi Mining Industry and Trade Company, Xi'an 710054, Shaanxi, China
Abstract: The Jiaokong metamorphic rocks in northern Dabuzuhu Mountain of Nanshan area, Qinghai Province, were originally assigned to Early-Middle Triassic Longwuhe Formation. Through detailed field work, the authors examined the output state and rock assemblage of the Jiaokong metamorphic rocks. Then the provenance and the formation age of this metamorphic suite were studied, with the purpose of investigating the evolution of the study area during Late Paleozoic to Early Mesozoic period. This metamorphic suite was composed of arkosic sandstone, quartzite, marble, and mica-quartz schist. The suite has a total thickness of over 3186.3m, and can be divided into 3 sections from bottom upward. The detrital zircon ages can be divided into 5 age clusters, i.e., 250~304Ma, 405~546Ma, 649~1077Ma, 1402~1620Ma and 1861~1990Ma. The 250~304Ma age cluster can be further divided into two sub-clusters of 250~269Ma and 289~304Ma. Taking into account of previous study results and regional tectonic-magmatic activities, the authors confined the depositional time limit of the Jiaokong metamorphic rocks to Permian, and its sedimentary sources might have mainly come from Caledonian and Jinningian magmatic arc in Qilian orogenic belt, with Hercynian magmatic arc in the structural belt of North Qaidam basin also providing some sedimentary materials. Nanshan area of Qinghai experienced a complete process from intracontinental rifting, basin extension and oceanic subduction to continental collision in the Late Paleozoic-Early Mesozoic period.
Key words: Nanshan    Qinghai    Western Qinling orogen    Southern Qilian tectonic belt    metamorphism rocks    detrital zircon    zircon U-Pb ages    

青海南山地处青藏高原东北缘,位于共和盆地北侧、西秦岭造山带西段北缘,是西秦岭、祁连、东昆仑、柴北缘等多个构造带的重要交接转换部位,也是古亚洲构造域、特提斯构造域和太平洋构造域的复合叠加部位,对研究中国大陆多块体拼合形成演化与构造域时空转换具有重要意义[1]。秦岭-祁连造山带结合部位在中新元古代构造演化的基础上,经历了早古生代洋盆形成-洋壳俯冲消减-陆陆碰撞造山的板块构造演化阶段,晚古生代末期—三叠纪完成造山过程,并形成主体构造格架[1-5],集中反映并记录了多块体、小洋陆的拼合过程及动力学机制、不同造山带的形成机制及多块体拼合、复合的衔接关系[2]。前人[1-5]在青海南山地区做了一些基础性地质调查工作,但研究程度较低,有待进一步研究。

本文青海南山地区达不祖乎山北部一带原早中三叠世隆务河组中的一套变质岩系为研究对象,通过野外实测地质剖面和路线地质调查,查明该套变质地层单位野外产出状态及岩石组合特征,并对其物质来源和形成时代进行分析。这对进一步分析研究区晚古生代—早中生代的构造演化具有重要意义。

1 区域地质背景

研究区大地构造位置处于中央造山系西段西秦岭北缘印支期构造带和宗务隆海西期构造带东延部分与南祁连构造带之间的交接部位[1],地理位置位于青藏高原东北缘,夹持于青海湖盆地与共和盆地之间(图 1)。西秦岭造山带(西段)北部与祁连造山带以青海南山断裂为界,南部与巴颜喀拉造山带以阿尼玛卿蛇绿混杂岩带为界,西侧受控于北西西向的瓦洪山边界走滑断裂,与柴达木地块、东昆仑造山带相接。

图 1 研究区位置(a)、西秦岭造山带及其邻区地质简图(b)和青海南山江西沟地区区域地质简图(c) Fig.1 Location of the study area (a), sketch geological map of the West Qinling orogen and its neighboring areas (b) and simplified geological map of Jiangxigou area in Nanshan, Qinghai Province (c)

西秦岭造山带作为秦岭造山带的西延部分,北侧以天水-武山-商丹构造带与祁连造山带为界,南侧以阿尼玛卿-文县-勉略构造带与巴颜喀拉-松潘造山带为邻,显著特征是发育震旦纪-三叠纪多层盖层的层序组合并形成由北向南的叠瓦状逆冲推覆构造,东段发育一系列北东向中新生代断陷盆地,呈现西秦岭造山带多期次、多旋回的发展演化过程和大地构造属性,由北向南划分为同仁-礼县逆冲推覆构造带、碌曲-成县逆冲推覆构造带、西倾山-武都逆冲推覆构造带、玛曲-南坪-文县逆冲推覆构造带。作为西秦岭造山带的主体部分,多层盖层的层序组合记录了该造山带的形成、发展、演化及最终碰撞造山的全过程[6-8]

2 变质地层地质特征

角孔变质岩系主要出露于达不祖乎山一带的拉日托陇与角孔地区,变质地层呈北西-南东向条带状分布(图 1-c)。在拉日托陇地区(图 2-a),角孔变质地层仅出露片岩岩段与少量大理岩岩段,分布于拉日托陇沟口两侧,在沟口北西侧与南侧出露印支期闪长岩体、二长花岗岩体,两者与变质地层均呈侵入接触关系,岩体边部可见变质岩捕虏体呈透镜状分布;南侧亦可见出露少量印支期石英闪长岩体,侵入于角孔变质地层中;东侧与下三叠统隆务河组呈逆冲断层接触(图 3-a)。在角孔地区(图 2-b),变质地层3个岩段均有出露,南侧可见印支期闪长岩体或独立的侵入体与角孔变质岩系呈侵入接触;南东侧出露印支期似斑状二长花岗岩体,两者为侵入接触关系(图 3-b);西侧与东北侧为下三叠统隆务河组,野外露头明显可见角孔变质岩系逆冲于隆务河组之上,两者之间为断层接触关系。在角孔变质地层内部可见3条平移断层将其错断。

图 2 青海南山拉日托陇(a,PM101)和角孔地区(b,PM108)变质岩系实测地质剖面 Fig.2 Measured geological section of metamorphic rocks in Laritulong (a, PM101) and Jiaokong area, Nanshan, Qinghai Province 1—第四系松散堆积物;2—含砾砂岩;3—长石石英砂岩;4—含砾变砂岩;5—变砂岩;6—含砾石英片岩;7—含砾黑云石英片岩;8—含石榴堇青黑云石英片岩;9—石英片岩;10—黑云石英片岩;11—长石石英岩;12—石英岩;13—大理岩;14—条带状大理岩;15—含砂岩块大理岩;16—闪长岩;17—第四系;18—下三叠统隆务河组;19—三叠纪闪长岩;20—片岩岩段;21—大理岩岩段;22—石英岩岩段;23—逆冲断层;24—平移断层;25—产状;26—采样位置及样品编号
图 3 青海南山角孔变质岩野外接触关系照片 Fig.3 The outcrop contact relationship photos of Jiaokong metamorphic rocks in Nanshan, Qinghai Province a—角孔变质岩大理岩段(Jkmb)与下三叠统隆务河组(T1l)呈断层接触关系;b—角孔变质岩大理岩段(Jkmb)与三叠纪二长花岗岩(ηγT)呈侵入接触关系

青海南山地区出露的角孔变质岩系主要为一套变碎屑岩与大理岩组成的中级变质岩系,与下三叠统隆务河组的低级变质碎屑岩系有明显区别,呈侵入岩中残留状态或推覆体状态出现。主要岩石类型为长石石英岩、石英岩、大理岩、条带状大理岩、黑云石英片岩和少量黑云母变粒岩、黑云斜长变粒岩等,变质岩片理主体南倾,变质程度总体以低角闪岩相区域变质作用为主,受后期区域大规模由北向南逆冲推覆构造影响,局部发育糜棱岩化大理岩。角孔地区变粒岩中主要有黑云母、石榴子石,以及少量白云母等变质矿物,相当于Barrow带的铁铝榴石带,变质程度达高绿片岩相。在该区糜棱岩化大理岩中可见少量透辉石等变质矿物,根据变质矿物组合分析,变质程度达低角闪岩相,反映该地区变质程度具有高角闪岩相向低角闪岩相过渡的进变质趋势,说明在变质峰期前存在进变质过程。故而暂称为“角孔变质岩”。

通过实测地质剖面,结合地质路线观察,对出露于研究区的角孔变质岩岩石组合、接触关系、变形特征进行详细研究,在此基础上划分不同的构造岩石地层单位。由北向南依次划分为3个构造岩层单位,其中上部片岩岩段在拉日托陇剖面中出露较典型,中部大理岩岩段与下部石英岩岩段在角孔实测剖面中出露较完整,叠置厚度大于3186.3m。

石英岩岩段(Jkq):岩性以长石石英岩、石英岩、条带状石英片岩为主,夹少量大理岩、变质复成分砾岩及弱变质含砾长石岩屑砂岩,原岩应为一套粗碎屑岩组合。以角孔实测剖面为代表,出露较完整,其中主要变质特征矿物为石榴子石,叠置厚度为701.2m。

大理岩岩段(Jkmb):岩性以浅灰白色-灰白色中厚层状大理岩、糜棱岩化大理岩、条带状大理岩为主,夹少量灰色黑云母变粒岩及含堇青石黑云斜长变粒岩,原岩应为一套碳酸盐岩夹少量碎屑岩建造组合。主要由角孔实测剖面控制,剖面出露不完整,叠置厚度大于428.7m。

片岩岩段(Jksch):岩性为浅灰色-灰色黑云石英片岩、含变砂岩团块黑云石英片岩夹条带状黑云石英片岩、含石榴子石黑云石英片岩、含砾石英片岩及少量黑云斜长变粒岩、大理岩,原岩为一套细碎屑岩。以拉日托陇实测剖面为代表,剖受印支期岩浆活动影响,出露不完整,主要特征变质矿物为石榴子石、堇青石、蓝晶石等,叠置厚度大于2056.4m。

角孔实测地质剖面(图 2-b)出露的主要岩石类型为含石榴子石黑云母变粒岩、黑云斜长变粒岩、含石榴堇青石黑云斜长变粒岩、大理岩、糜棱岩化大理岩及少量黑云石英片岩,其中变粒岩类与拉日托陇实测剖面片岩岩段可对比,大理岩类与拉日托陇实测剖面、角孔实测剖面中部岩段均可对比。由于区域内构造岩浆活动强烈,角孔地区岩石多经历后期变质变形作用,部分发生糜棱岩化,主要特征变质矿物为石榴子石、堇青石。

3 岩石学特征

青海南山地区出露的角孔变质岩岩性描述如下。

(1) 含石榴堇青黑云石英片岩:呈浅灰色-灰色,鳞片粒状变晶结构,片状构造,组成矿物主要为石英(55%~60%)、斜长石(15%~20%)、黑云母(20%~25%)、堇青石(5%~10%)、石榴子石(2%~5%)及少量绢云母、高岭土等次生矿物。其中石英呈他形粒状,粒径为0.1~0.3mm,部分为0.3~0.5mm,呈弱定向分布;斜长石呈半自形粒状,表面较脏,多发生粘土化,大小一般为0.2~0.3mm,少量可见聚片双晶,定向分布,局部被绢云母交代;黑云母呈棕黄色,具有鳞片状变晶,片径一般为0.2~0.3mm,个别可达0.5~0.8mm;堇青石呈他形粒状,大小一般为0.5~1mm,部分为1~2mm,局部被绢云母交代,表面可见矽线石、尖晶石等矿物共生,多呈星散状分布;石榴子石呈不规则粒状,大小为1~2mm,表面裂理发育,呈星散状分布。副矿物有磁铁矿、锆石及磷灰石。在拉日托陇沟口附近,可见少量含变砂岩团块黑云石英片岩,变砂岩团块呈角砾状定向分布,为应力拉伸的产物(图版Ⅰ-ab)。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a.黑云石英片岩中含变砂岩团块及同构造分泌脉;b.含石榴堇青黑云石英片岩;c.顺层掩卧褶皱;d.长石石英岩;e.大理岩露头特征;f.糜棱岩化大理岩, 发育缝合线构造;g.弱变质含砾长石岩屑砂岩;h.变质含砾长石岩屑砂岩。b、d、h显微照片中,上为正交偏光,下为单偏光。Bt—黑云母;Pl—斜长石;Grt—石榴子石;Crd—堇青石;Sil—硅线石;Spl—尖晶石;Qtz—石英;Cal—方解石;Kfs—钾长石

(2) 长石石英岩:呈浅灰白色-浅灰色,粒状变晶结构,块状构造,主要组成矿物为石英(80%~85%)、斜长石(10%~15%)、黑云母(3%~5%),还有少量绢云母、绿泥石与极少量金属矿物。石英呈他形粒状,颗粒大小一般为0.1~0.4mm,个别可达0.8mm,具有明显的波状消光特征,呈弱定向或不定向分布;斜长石表面较浑浊,粒径多为0.2mm,可见明显的聚片双晶和机械双晶;黑云母呈鳞片粒状变晶,片径较细小,为0.1~0.2mm,断续定向分布(图版Ⅰ-cd)。

(3) 石英岩:呈浅灰色-灰白色,粒状变晶结构,块状构造,局部呈条带状构造,主要由石英(大于95%)组成,还有少量黑云母、绿泥石及金属矿物。石英呈不规则粒状变晶结构,粒径一般为0.1~0.2mm,较大者可达0.3~0.6mm,零散分布,可见明显的波状消光现象。在石英岩岩段中,局部岩石变质程度较低,为弱变质含砾石英片岩,呈变余砂状结构向粒状变晶结构过渡,块状构造,组成矿物以石英为主,砾石成分为花岗质,被拉伸呈椭圆形,砾径为2cm左右,含量约为2%。

(4) 大理岩:呈浅白色-土黄色,具有中细粒粒状变晶结构,块状、条带状构造。露头尺度上根据大理岩颜色、出露厚度,可分为浅灰白色中厚层状(条带状)大理岩和淡肉红色薄层状大理岩,层厚分别为40~80cm和5~10cm,其中薄层状大理岩作为夹层,可见不对称紧闭褶皱。大理岩组成矿物主要为方解石(大于95%),此外有少量金云母、透辉石、石英等。方解石呈他形粒状,大小为0.5~1cm,部分为1~3cm,定向分布,机械双晶发育,常见双晶弯曲,局部糜棱化明显;金云母呈片状,大小为0.1~0.2mm,星散状分布;透辉石呈他形柱状,偶见呈包体状分布于方解石中。可见缝合线构造,呈锯齿状,内有铁质分布。岩石轻碎裂,见少量裂隙,充填方解石微颗粒与不透明矿物(图版Ⅰ-ef)。

(5) 黑云斜长变粒岩:呈灰色,鳞片粒状变晶结构,块状构造,主要组成矿物为斜长石(60%~65%)、钾长石(2%~5%)、石英(20%~25%)、黑云母(15%~20%)和极少量石榴子石。斜长石呈他形粒状,粒径为0.1~0.2mm,定向分布,局部被绢云母、方解石交代;钾长石呈他形粒状,粒径为0.1~0.5mm,部分为0.5~1mm,呈星散状、填隙状分布,表面发生轻土化;石英呈他形粒状,粒径为0.1~0.3mm,定向分布,可见波状消光;黑云母呈浅棕黄色他形鳞片状,片径为0.2~0.3mm,定向分布,表面新鲜干净,局部被绿泥石交代;石榴子石含量极少,呈他形粒状,大小为0.1~0.2mm,星散状分布。副矿物有磷灰石、锆石、磁铁矿等。

(6) 变质含砾长石岩屑砂岩:呈浅灰白-浅灰色,变余含砾粗粒砂状结构,块状构造。岩石主要由砾级碎屑、砂级碎屑和填隙物组成,砾级碎屑(10%)多变为长英质集合体,呈假象产出,透镜状,大小一般为2~5mm,星散状分布。砂级碎屑为长石(25%~30%)、石英(10%~15%)及岩屑(50%~55%),呈次棱角状-次圆状,大小一般为1~2mm,部分为0.5~1mm,少部分为0.25~0.5mm,定向分布。长石为钾长石、斜长石,岩屑已变为长英质集合体、黑云长英质集合体及黑云母集合体,呈假象产出,界线多模糊不清或消失。填隙物为粘土杂基(2%~5%)与含铁质钙硅质胶结物(1%~2%),其中粘土杂基已变为黑云母,片直径一般为0.05~0.1mm,部分为0.1~0.2mm,多被绿泥石交代,部分为假象,呈填隙状、定向分布;含铁质钙硅质胶结物已变为阳起石及透辉石,呈他形柱状,大小多为0.05~0.1mm,局部被方解石交代,呈填隙状分布。岩石多发生轻碎裂,沿裂隙多被方解石、不透明矿物充填交代(图版Ⅰ-gh)。该岩石变质变形程度略低,应与岩石能干性较强有关。

4 测试方法

锆石年龄样品在河北廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司进行预处理。采用常规方法进行粉碎,采用常规浮选方法分选锆石,最后使用双目镜挑选出晶形和透明度较好的锆石作为测年对象。将锆石颗粒粘在双面胶上,经环氧树脂固定-环氧树脂固化-表面抛光工序后,进行锆石显微照相和阴极发光照相。锆石的反射光和透射光显微照相及阴极发光(CL)显微照相在北京锆年领航科技有限公司的扫描电镜加载阴极发光仪上完成。

锆石U-Pb分析测试在天津地质矿产研究所完成。采用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-CPMS)进行微区原位分析,分析仪器为GeoLas200M型激光剥蚀系统和Elan6100DRC型四级杆质谱仪,配有193nmA Rf-excimer准分子激光器。采用人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610进行仪器最佳化,采用GJ-1作为外部锆石年龄标准进行同位素分馏校正,采用标准锆石91500作为外标,每8个分析点后插入1次标样测定,以确保标样和样品的仪器条件完全一致。在所测锆石样品分析前后各测一次NIST610,以29Si作为内标元素进行校正。采用中国地质大学(武汉)刘勇胜博士研发的ICPMSDataCal程序[9]进行数据处理,采用208Pb校正法对普通铅进行校正,年龄计算和谐和图绘制采用Isoplot[10]程序。具体实验方法见参考文献[11]。

5 碎屑锆石U-Pb年代学

本次测试样品共2件,岩性分别为含石榴子石黑云石英片岩(PM101/36TW3),地理坐标为北纬36° 34′ 18″、东经100° 00′ 55″;石英片岩(PM108/11TW2),地理坐标为北纬36°32′56″、东经100°09′34″。

5.1 碎屑锆石形态特征及年龄分布特征

拉日托陇剖面(图 2-a)含石榴子石黑云石英片岩样品PM101/36TW3中代表性锆石CL图像(图 4-a)显示,锆石多为无色透明或浅黄色透明,晶形较差,多呈短柱状、不规则状,少数为长柱状,粒径多为70~150μm,长宽比介于1~2.3之间,由于经过一定距离的搬运,部分锆石被不同程度地磨圆,个别锆石由于Th、U值较低,阴极发光图像呈现灰白色或白色相间的环带。碎屑锆石阴极发光图像显示,锆石结构特征复杂,部分具有变质成因锆石的特征,可见无分带结构、弱分带结构、扇状分带结构、面状分带结构等(测点44、32、37、49);大部分锆石具有岩浆韵律的典型环带结构或明暗相见的条带状结构,属于典型的岩浆锆石;少数锆石具有核幔结构(测点35、38、70),核部为继承核或捕获核,边部为变质增生边;测点23位于锆石核部,Th/U值为0.37,可见弱的岩浆振荡环带,依据锆石形态判断为受晚期流体交代改造,具有溶蚀结构特征。从碎屑锆石形态学研究,锆石具有不同成因,不同类型碎屑锆石直接反映了沉积物源的复杂性。本次共测试了80颗单颗粒锆石(表 1),挑选其中谐和度大于85%的73个测点进行年龄统计,绝大多数数据点位于谐和线上或其附近(图 5-a),表明样品锆石U-Pb体系基本保持封闭,大部分具有谐和年龄,考虑到样品中部分碎屑锆石年龄大于1000Ma,因此对大于1000Ma年龄的碎屑锆石采用受铅丢失影响较小的207Pb/206Pb年龄。样品锆石的Pb含量为49.88×10-6~315.69×10-6,Th含量为24.33×10-6~364.98×10-6,U含量为92.56×10-6~675.60×10-6,Th/U值为0.03~1.66。测得样品最年轻锆石和最古老锆石年龄分别为250Ma和2990Ma,根据碎屑锆石年龄直方图(图 5-b),将其年龄划分为250~304Ma、405~516Ma、713~1077Ma、1402~1620Ma和2024~2990Ma五个年龄组。其中250~304Ma年龄组共有锆石32颗,占锆石总数的44%,具有强烈峰值特征,可进一步划分为250~269Ma(21颗)、289~304Ma(11颗) 2个亚组,峰值年龄分别为257Ma与297Ma;405~516Ma年龄组共有锆石25颗,约占锆石总量的34%,具有强烈的峰值特征,峰值年龄为447Ma;年龄组713~1077Ma、1402~1620Ma和2024~2990Ma分别有锆石5颗、4颗与8颗,分别占锆石总量的7%、5%和11%,其中最后2组碎屑锆石具有不明显的峰值特征,峰值年龄分别为1408Ma与2375Ma。

图 4 青海南山角孔变质岩代表性锆石阴极发光(CL)图像及年龄 Fig.4 CL images of selected zircons for Jiaokong metamorphic rocks in Nanshan, Qinghai Province
表 1 南山地区角孔变质岩系含石榴子石黑云石英片岩(PM101/36TW3)锆石U-Th-Pb同位素分析结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analytic data for Jiaokong metamorphic rocks(PM101/36TW3)in Nanshan
图 5 青海南山角孔变质岩碎屑锆石U-Pb谐和图与年龄直方图 Fig.5 Detrital zircons U-Pb concordia diagrams and histograms of Jiaokong metamorphic rocks in Nanshan, Qinghai Province

石英片岩样品(PM108/11TW2)采自角孔实测地质剖面(图 2-b),其代表性锆石为无色透明状,部分呈淡黄色,CL图像(图 4-b)显示锆石具有不同程度的磨圆,多数呈半自形短柱状、长柱状,少数呈半自形长锥状或双锥状,表明碎屑锆石多来自较近的物源区。锆石粒径多在50~130μm之间,长宽比介于1~3.5之间。碎屑锆石阴极发光图像显示,大多数锆石具有明暗相间的振荡环带,其中测点4、7、43等锆石具有明显的岩浆振荡生长环带,Th/U值为0.37~0.78,为典型的岩浆成因锆石;部分锆石发育核幔结构(测点23、80),核部呈浑圆状,可见明暗相间的生长韵律环带,边部发育不同程度的变质增生边,宽度约为10μm,反映角孔变质岩可能经历后期变质作用影响;测点18可见溶蚀结构特征,可能受到后期流体的交代,推测应为变质成因锆石;测点58锆石形态呈椭圆状,具有无分带结构特征,Th、U含量分别为41.57×10-6、648.16×10-6,Th/U值为0.04,为典型的变质成因锆石。形态的多样化反映锆石具有不同成因,可能来自不同的岩石类型。与PM101/36TW3相比,样品PM108/11TW2岩浆成因锆石数量相对增加,且锆石磨圆度较差,表明其物源区较近且物源成分可能多来自长英质火山岩区。共测试了80颗单颗粒锆石(表 2),其中测点33、45、55、59、60、70及74偏离谐和曲线较远,可能存在铅丢失,予以剔除,其余大部分谐和性较好,均落在谐和线上或其附近(图 5-c)。样品PM108/ 11TW2碎屑锆石的Pb含量介于54.94×10-6~303.54×10-6之间,Th含量介于41.57×10-6~433.31×10-6之间,U含量为87.19×10-6~648.16×10-6,Th/U值介于0.03~1.66之间。从样品的年龄直方图可以看出(图 5-d),剩余74颗锆石的年龄变化范围为262~2546Ma,依据年龄分布特征可划分为262~265Ma、411~546Ma、649~846Ma、1550~2546Ma四个年龄组,其中262~265Ma共有2颗锆石,占锆石总数的3%,分别为测点18、49,具有变质锆石的结构特征,可能代表了角孔变质岩后期的一次变质作用事件;411~546Ma年龄组共有锆石46颗,占锆石总数的62%,具有最强峰值特征,峰值年龄为440Ma;649~846Ma年龄组共有锆石19颗,占锆石总数的26%,峰值年龄为803Ma;1550~2546Ma年龄组共有锆石5颗,占锆石总数的7%,无明显峰值特征,分别为测点5、46、67、26、42,其中前3个测点年龄代表了中元古代年龄信息,后2个测点年龄代表了古元古代年龄信息,应为来自前寒武系古老变质基底的继承锆石。

表 2 青海南山地区角孔变质岩系石英片岩(PM108/11TW2)锆石U-Th-Pb同位素分析结果 Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analytic data for Jiaokong metamorphic rocks(PM108/11TW2) in Nanshan, Qinghai Province
5.2 碎屑锆石年龄谱信息及物源分析

样品PM101/36TW3与PM108/11TW2碎屑锆石年龄显示,两者均有约447Ma、800Ma、1.4Ga和2.4Ga的年龄谱特征(图 6),但采自片岩岩段的含石榴子石黑云石英片岩(PM101/36TW3)具有明显的257~297Ma的年龄谱信息,石英岩岩段中仅有2颗类似的锆石年龄信息,分别为262Ma和265Ma,表明在沉积后期,受周缘造山带海西晚期岩浆活动强烈影响。将2件样品中谐和度大于85%的147颗锆石进行统计分析,根据年龄分布特征可大致划分为5个年龄组段,分别为250~304Ma、405~546Ma、649~1077Ma、1402~1620Ma和1861~2990Ma,其中250~304Ma可进一步划分为250~269Ma和289~304Ma两个亚组。

图 6 青海南山角孔变质岩碎屑锆石U-Pb年龄直方图 Fig.6 Detrital zircons U-Pb histogram of Jiaokong metamorphic rocks in Nanshan, Qinghai Province

(1) 海西晚期年龄信息

250~304Ma年龄组锆石有33颗,约占锆石总数的22%。该年龄组可以细分为2个亚组,分别为250~269Ma(23颗)和289~304Ma(10颗),其峰值年龄分别为258Ma和297Ma,分别对应晚二叠世和晚石炭世。其中250~269Ma亚组中锆石CL图像显示,大部分锆石具有明显的岩浆振荡环带,个别碎屑锆石具有溶蚀结构、面状分带结构、无分带结构等,少数发育增生边(如测点34),且呈不规则状,表明碎屑锆石具有多成因特征,反映在晚二叠世存在一期构造岩浆热事件,该亚组年龄信息与晚二叠世古特提斯洋俯冲作用有关(表 3)。张智勇等[12]在苦海-赛什塘构造混杂岩带中获得辉长岩中变质纤闪石和辉石单矿物40Ar/39Ar坪年龄分别为278.3± 0.8Ma、263.6±2.8Ma,并获得264Ma的岛弧火山岩和267Ma的俯冲型花岗岩。Rieser等[37]对柴达木盆地北缘的路乐和剖面不同层位碎屑云母进行了40Ar/39Ar热年代学研究,所有样品均存在250Ma左右的年龄范围,而张德全等[13]获得柴北缘滩间山和野骆驼金矿的成矿40Ar/39Ar坪年龄为284Ma、246Ma,表明柴北缘—南祁连地区在二叠纪中晚期遭受了一次较强烈的区域构造热事件改造。南祁连刚察大寺地区的花岗闪长岩体锆石U-Pb年龄为254.8± 2.0Ma[14]。吴锁平等[15]获得柴北缘西段三岔沟I型花岗岩的年龄为271.2±1.5Ma和260.4±2.3Ma,代表了早二叠世末—中二叠世初古特提斯洋俯冲的产物。王毅智等[16]在青海天峻南山一带的基性岩墙群中获得318±3.0Ma的Rb-Sr等时线年龄,代表了宗务隆洋盆开始裂解的时限,而本次获得的289~304Ma年龄信息可能与宗务隆洋盆的裂解事件有关。综合岩浆事件年龄和本次研究的年龄谱之间的关系,柴北缘构造带普遍发育海西晚期岩浆活动,并为角孔变质岩提供了一定的碎屑物质成分。

表 3 青海南山及邻区岩浆岩同位素年龄 Table 3 The geochronological data from the magmatic intrusions in Nanshan of Qinghai Province and its adjacent areas

(2) 加里东期年龄信息

405~546Ma年龄组占有较大比例,其中共有71颗锆石,约占锆石总数的48%,且具有最强峰值特征,峰值年龄为447Ma。根据碎屑锆石CL图像分析,锆石发育明显的岩浆振荡环带,为典型岩浆锆石。该组碎屑锆石年龄与早古生代原特提斯洋壳向北俯冲挤压碰撞及南祁连拉脊山洋壳裂解产生的构造岩浆活动相对应,在南祁连及柴北缘地区广泛发育俯冲碰撞相关的侵入岩和火山熔岩,且保存少量原特提斯洋壳残片。通过对南祁连构造带西段柴北缘地区出露的花岗岩的综合研究,吴才来等[17]认为,祁连南缘存在496~445Ma与俯冲作用相关的岛弧钙碱性花岗岩,代表了早奥陶世柴达木地块向南祁连地块的俯冲消减作用。同时,闫臻等[18]对南祁连构造带化隆岩群中的二长花岗岩、花岗闪长岩、黑云母花岗岩及花岗片麻岩进行了研究,也获得450~426Ma的年龄。卢欣祥等[19]获得柴北缘塔塔楞环斑花岗岩锆石U-Pb年龄为440±14Ma,代表了柴北缘加里东期造山运动由挤压造山向后碰撞拉张体制转折的构造环境。柴北缘大柴旦地区柴达木岩体年龄为446.3±3.9Ma,代表了柴达木陆块与中南祁连地块碰撞的时代[20]。南祁连构造带扫迪南部地区侵位于志留系巴龙贡噶尔组中的花岗岩年龄为461.5±1.6Ma[21]。分布于南祁连化隆地区鲁满山花岗岩体的成岩年龄为452.9±1.8Ma[22],形成于柴北缘洋壳与中南祁连陆壳俯冲碰撞的大地构造背景。南祁连北缘刚察大寺花岗闪长岩年龄为435±4Ma[23];谢其锋等[14]获得刚察大寺花岗闪长岩成岩年龄为458.0±1.3Ma,认为其可能形成于岛弧或活动大陆边缘环境。裴先治等(未刊资料)在青海南山地区侵位于化隆岩群中的恰洛合镁铁-超镁铁质岩体辉长岩中获得了443.4±1.8Ma锆石U-Pb年龄,并认为其形成于俯冲相关的构造环境。余吉远等[24]测得分布于南祁连化隆微地块中的乙什春地区基性-超基性岩体中辉长岩的年龄为455Ma,并认为其形成于俯冲碰撞后期陆缘伸展环境。付长垒等[25]通过对拉脊山口蛇绿混杂岩中辉绿岩的研究,获得491.0±5.1Ma的锆石U-Pb年龄,表明拉脊山蛇绿混杂岩中包含晚寒武世洋壳;拉脊山口蛇绿混杂岩的复理石杂砂岩碎屑锆石,峰值年龄为462± 6Ma[18],表明拉脊山蛇绿岩可能形成于晚寒武世,最终形成于中志留世,进一步说明拉脊山地区俯冲增生作用在拉脊山地区可能一直持续到志留纪末期。

上述构造岩浆事件的年龄,表明了405~546Ma年龄组与南祁连及柴北缘早古生代原特提斯洋构造演化之间的关系。研究表明,祁连造山带作为一条重要的加里东期造山带,是在大陆裂谷的基础上发展演化的,晋宁运动以后,祁连造山带南缘为陆缘裂开的活动小洋盆,早期洋盆为扩张环境,中晚期为板块俯冲下的洋盆闭合环境[38]。综合区域早古生代构造岩浆活动,南祁连及柴北缘早古生代岩浆弧为角孔变质岩提供了主要物源。

(3) 新元古代年龄信息

649~1077Ma年龄组共有碎屑锆石24颗,约占锆石总数的16%,具有不明显的峰值特征,峰值年龄为798Ma。CL图像显示,锆石既有典型岩浆结晶锆石的生长环带,也具有无分带、弱分带等变质锆石结构特征,反映了碎屑物源的复杂性。受全球Rodinia超大陆汇聚与裂解事件影响,新元古代祁连造山带产生了一系列构造岩浆活动。雍拥等[26]在中祁连东段湟源地区对日月亭岩体、五间房岩体、响河尔岩体和五峰村岩体进行研究,测得年龄在756~887Ma之间,表明中祁连地块在新元古代存在强烈的岩浆活动。曾建元等[27]测得北祁连造山带雷公山岩体片麻状石英闪长岩、片麻状花岗岩年龄分别为774±23Ma、776±10Ma,代表了Rodinia超大陆裂解事件在该地区的响应。李献华等[28]和田毓龙等[29]获得龙首山地区基性-超基性岩体年龄分别为827Ma和807Ma,结合地球化学特征,认为其形成于俯冲碰撞形或的陆缘伸展环境。何世平等[30]获得祁连造山带西段北大河岩群片麻状角闪岩的形成年龄为724.4±3.7Ma,为Rodinia超大陆裂解的物质记录。徐旺春等[31]测得侵入于化隆岩群中弱片麻状花岗岩的结晶年龄为875±8Ma,而万渝生等[32]获得化隆南部片麻状钾长花岗岩的锆石U-Pb年龄为750± 0.03Ma。根据碎屑锆石年龄谱信息,结合前人年代学资料,角孔变质岩新元古代的碎屑物源主要来自于祁连造山带。

(4) 中元古代年龄信息

1402~1620Ma年龄组共有锆石6颗,占锆石总体的4%,锆石多呈浑圆状,并具有增生边,核部形态呈次圆或椭圆状,推测应为多期变质生长的产物,个别锆石可见弱的岩浆环带。徐学义等[39]认为,中祁连东段榆中县兴隆山群基性火山岩岩浆成因锆石存在1036~1548Ma多个年龄信息,指示该区在中元古代存在多期构造岩浆事件。王洪亮等[33]获得祁连造山带东段马衔山花岗杂岩体的年龄为1192± 38Ma,认为其形成于碰撞构造环境。依据上述年龄值和本次获得的中元古代碎屑锆石年龄,笔者认为,角孔变质岩碎屑物质成分有来自周围前寒武系变质基底的可能性。

(5) 古元古代及新太古代年龄信息

1861~2990Ma年龄组共有11颗锆石,占锆石总数的7%,其中新太古代有2颗锆石,年龄分别为2706Ma和2990Ma,从直方图可以看出,该组碎屑锆石年龄较分散。CL图像显示,锆石形态呈不规则状,具有弱分带、面状分带结构特征,为变质成因锆石。该组年龄反映了祁连造山带及邻区前寒武系变质结晶基底的年龄。裴先治等[40]在祁连造山带东段早古生代葫芦河群变质岩碎屑锆石中获得了大量2053~2872Ma的年龄信息,并认为其可能来源于华北板块基底或祁连造山带中具华北板块属性的变质基底杂岩。王银川等[34]获得祁连造山带东端陇山岩群中长宁驿花岗质片麻岩的形成年龄为1765± 57Ma。王勤燕等[35]获得德令哈地区达肯大坂岩群中花岗伟晶岩的结晶年龄为2427+44/-38Ma,代表了柴北缘最早的花岗质岩浆活动。欧龙布鲁克微陆块德令哈杂岩中莫河花岗岩体的结晶年龄为2470+19/-18Ma,其来源于地幔物质的部分熔融,暗示欧龙布鲁克微陆块于约2.5Ga可能发生了地壳增生事件[36]。依据上述年代学资料,角孔变质岩中可能有来自祁连造山带及邻区古老变质基底的碎屑物质。

综上所述,结合碎屑锆石U-Pb年龄谱信息与区域地质特征,从碎屑锆石年龄跨度范围看,祁连造山带和柴达木地块的变质结晶基底都可能为角孔变质岩提供物源;从年龄谱分析,角孔变质岩物源主要来自祁连造山带加里东期岩浆弧及晋宁期岩浆弧,而柴北缘海西晚期岩浆弧也为其提供了部分物源。

6 区域地质对比

青海南山地区处于西秦岭构造带、宗务隆构造带、南祁连构造带的交接部位,构造复杂,前人对该区的地层划分存在不同认识。角孔变质岩分布于西秦岭西段北缘构造带的青海南山主脊达不祖乎山一带,该地层在《1:20万共和幅区域地质测量报告》 中,将拉日托陇地区的变质岩划归为二叠系,角孔地区的变质岩划为三叠系,并将拉日托陇地区的变质岩分为下部砾岩段和上部碳酸盐岩段。在青海省地勘局《青海省地质图(1:100万)》 [41]中,将其统一划归为下三叠统隆务河群;在张雪亭等[42]编制的《青海省地质图(1:100万)》和李荣社等[43]编制的《昆仑山及邻区地质图(1:100万)》上,将其划归为中下三叠统隆务河群或隆务河组。

本文通过对角孔变质岩的岩石组合特征分析,认为其总体为一套碎屑岩和碳酸盐岩为主的地层序列,可划分为石英岩岩段、大理岩岩段、片岩岩段3个岩段,岩性、岩相变化显著,并遭受一定程度的区域变质作用改造。石英岩岩段岩性以长石石英岩、石英岩、条带状石英片岩为主,夹少量大理岩、变质复成分砾岩及弱变质含砾长石岩屑砂岩,原岩应为一套粗碎屑岩;大理岩岩段岩性以浅灰白色-灰白色中厚层状大理岩、糜棱岩化大理岩、条带状大理岩为主,夹少量灰色黑云母变粒岩及含堇青石黑云斜长变粒岩,原岩应为一套碳酸盐岩建造;片岩岩段岩性以灰色黑云石英片岩、含变砂岩团块黑云石英片岩为主,夹条带状黑云石英片岩、含石榴子石黑云石英片岩、含砾石英片岩及少量黑云斜长变粒岩、大理岩,原岩为一套细碎屑岩。因此,该套变质岩的原岩可能为砂岩、杂砂岩、泥质砂岩组成的碎屑岩与碳酸盐岩为主的一套浅海相沉积序列,结合碎屑岩地球化学特征,认为其物质来源以长英质岩石为主,反映碎屑物质具有近源沉积特征,构造背景主要为活动大陆边缘,部分为大陆岛弧环境。这与隆务河组有重大区别。该套地层与《青海省岩石地层》 [44]中重新厘定的上石炭统-二叠系“甘家组”的定义:“指出露于兴海-同仁小区,不整合于化隆(岩)群之上,隆务河群之下一套由碎屑岩、碳酸盐岩组合而成的地层序列,产丰富的腕足类、双壳类、珊瑚等化石,顶、底界常发育不全,有时与上覆地层或下伏地层为整合接触”,也不一致。因此,本文将该套变质地层单位作为一个非正式填图单位表示,并从原划二叠系和中下三叠统中解体出来,暂称为“角孔变质岩”。根据碎屑锆石年龄分析,角孔变质岩主要物源区为北侧柴北缘与南祁连晋宁期、加里东期岩浆弧,研究区内海西期岩浆弧也有一定的贡献,获得最年轻锆石年龄为251Ma,其可能代表了该套变质岩的沉积上限;获得侵位于角孔变质岩的拉日闪长岩的锆石U-Pb年龄为242.1± 2.5Ma。根据野外特征,角孔变质岩逆冲于下三叠统隆务河组之上,中三叠世闪长岩与角孔变质岩和隆务河组之间均为侵入接触关系,表明中三叠世闪长岩侵位于该套变质岩逆冲之后。结合地层沿革与同位素年代学资料,将青海南山地区角孔变质岩的沉积时代暂定为二叠纪。

7 地质意义

青海南山位于南祁连、柴北缘、西秦岭、宗务隆等多个构造带的交接部位,显生宙以来主要经历了原特提斯洋和古特提斯洋2个构造演化旋回。原特提斯洋在加里东期具有多陆块、多岛洋的特征,并经历了复杂的俯冲-碰撞-拼合过程[45]。祁连造山带作为典型的加里东期造山带,以北祁连造山带的构造演化最具代表性。晚寒武世,北祁连洋向南俯冲,在祁连地块北缘形成具有岛弧性质的岩体,之后受柴北缘洋壳和柴达木陆壳向北俯冲影响,俯冲极性转变,于中奥陶世开始向北俯冲,在靠近阿拉善地块一侧形成沟-弧-盆体系;早中奥陶世,柴北缘洋壳向北俯冲于中南祁连地块之下,形成以滩间山群为代表的弧岩浆岩,之后随着俯冲加剧发生陆陆碰撞造山作用;晚志留世,柴达木地块与祁连地块、阿拉善地块拼合在一起,北祁连洋盆发生闭合,形成北祁连造山带[20, 46]。分布于东昆仑造山带、柴北缘构造带的泥盆系牦牛山组磨拉石组合标志着加里东期造山运动的结束,也标志着古特提斯洋构造演化阶段的开始[47-49]。研究区的二叠系角孔变质岩浅海相碎屑岩与碳酸盐岩沉积建造,以及下三叠统隆务河组深海-半深海浊流相沉积建造,表明青海南山地区在晚古生代-早中生代存在有限拉张的小洋盆,这与宗务隆构造带在该时期的演化类似。郭安林等[50]认为,宗务隆构造带在晚古生代-早中生代经历了陆内裂陷、洋盆拉张及俯冲碰撞的完整演化过程,其沉积建造向东可能延至青海橡皮山一线,认为其属于华北板块南缘斜坡带沉积,并与秦岭-昆仑深海盆相邻。结合区域地层及构造岩浆活动,认为青海南山地区在晚古生代-早中生代大致经历拉张裂解和俯冲2个构造演化阶段。

晚古生代早期,受华北与扬子板块间古洋盆沿柴北缘-商丹缝合带向北俯冲消减作用,以及柴北缘加里东晚期岩石圈拆沉作用影响,西秦岭构造带及柴达木地块北缘处于持续拉伸状态[4, 51]。晚泥盆世牦牛山组磨拉石建造及苦海赛什塘蛇绿岩墙群393.5±3Ma[4]的出现,代表晚泥盆世邻区已经开始了初始裂陷。宗务隆构造带中段出露泥盆纪鱼北沟群浅海相碳酸盐岩建造、碎屑岩,以及可与古特提斯洋化石群对比的珊瑚类化石,表明在晚泥盆世宗务隆构造带已经开始拉张裂解形成小洋盆[52]。上述表明,晚泥盆世-早石炭世宗务隆构造带在柴北缘构造带与南祁连构造带的前寒武系变质基底和早古生代褶皱基底的基础上发生陆内拉张裂陷,形成初始小洋盆。

前人在对青海天峻南山一带的石炭系果可山组研究时,发现了一套具有小洋盆环境蛇绿岩特征的岩石组合,岩石地球化学分析具有E-MORB性质,并获得其中玄武岩和基性岩墙的Rb-Sr同位素年龄分别为331.13±88.3Ma和318±3Ma,表明晚石炭世宗务隆构造带存在有限小洋盆[16],并在此之后洋盆进入扩张阶段。晚石炭世洋盆进一步拉伸扩张,发生海侵,开始接受沉积,发育宗务隆群土尔根大坂组的海相沉积建造[53],其中,土尔根大坂组岩性为千枚岩夹大理岩、变火山岩组成的一套浅变质岩系,原岩为一套碎屑岩夹碳酸盐岩沉积组合;到早二叠世早期,随着海侵的进一步加剧,沉积物中碎屑物质自下而上灰岩沉积开始增多,进入稳定构造沉积阶段,在构造带内主要沉积宗务隆群果可山组,岩性主要为灰岩、条带状灰岩、结晶灰岩夹少量碎屑岩与变火山岩,在构造带东南侧一带开始接受海相沉积建造;晚二叠世发生构造折返,沉积物中碎屑组分开始增加[51]。研究区内发育的二叠系角孔变质地层,原岩为一套碎屑岩、碳酸盐岩岩性组合,应当沉积于宗务隆洋扩张阶段,碎屑物源主要来自北侧的祁连造山带加里东期岩浆弧及晋宁期岩浆弧,少量来自柴北缘海西期岩浆活动。以上沉积特征说明,青海南山地区在二叠纪具有与宗务隆构造带相似的沉积构造环境。

早三叠世洋盆开始进入俯冲阶段,在宗务隆构造带及青海南山地区发育大量的弧岩浆岩。强娟等[52]获得天峻南山和青海湖南山花岗岩体的锆石U-Pb年龄分别为246±1.5Ma和238±1.5Ma,为岛弧俯冲环境的产物。分布于宗务隆构造带晒勒克郭来花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为249.2±2.6Ma,察汗诺花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄为242.7±1.9Ma和243.5±2.4Ma,二者均具有典型的I型花岗岩特征[54]。王玉松等[55]获得柴北缘宗务隆构造带中具岩浆弧性质的果可山石英闪长岩锆石U-Pb年龄为247±3Ma。张宏飞等[56]获得青海南山西段黑马河花岗岩的锆石U-Pb年龄为235±2Ma。张永明等[57]对青海南山东段当家寺花岗闪长岩和二长花岗岩进行了研究,获得锆石U-Pb年龄分别为240.1±2.1Ma和241.0±2.6Ma,认为其可能代表了宗务隆洋向南俯冲的产物。本项目组通过对青海南山一带出露的中基性杂岩及似斑状二长花岗岩体的研究,获得242~247Ma的结晶年龄,地球化学特征表明,其为形成于大陆活动边缘的弧岩浆岩。通过对宗务隆构造带呈线状分布的晚古生代残余洋壳、沉积岩、印支期花岗岩,以及地球物理数据分析,认为宗务隆构造带为一条独特的岩浆、沉积及变形特征的构造带。综上所述,青海南山地区在早中三叠世处于宗务隆洋向南俯冲的构造背景。

8 结论

(1) 角孔变质岩为一套以低角闪岩相区域变质作用为主,局部达到高绿片岩相的变质岩系,主要由长石石英岩、石英岩、大理岩和黑云石英片岩组成,由下向上划分为石英岩岩段、大理岩岩段、片岩岩段3个岩段,叠置厚度大于3186.3m。

(2) 角孔变质岩碎屑锆石U-Pb年龄谱具有250~304Ma、405~546Ma、649~1077Ma、1402~1620Ma、1861~2990Ma五组年龄,分别对应海西晚期、加里东期、新元古代、中元古代及古元古代-新太古代5个演化阶段的年龄信息,其中以加里东期年龄为主。综合区域地质资料,认为物源主要来自祁连造山带加里东期和晋宁期岩浆弧,柴北缘构造带海西期岩浆弧也提供了部分物质。

(3) 综合前人研究资料与区域构造岩浆活动,认为青海南山地区晚古生代-早中生代经历了陆内裂陷、洋盆拉张及俯冲碰撞的构造演化过程。

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