白●，郭周平，赵辛敏北祁连浪力克地区毛藏花岗闪长岩年代学、Hf同位素及地球化学特征[J].矿床地质，36 (1)： 158～170BAI Yun，GUO ZhouPing and ZHAO XinMinGeochronology，Hf isotopic and geochemical characteristics of Maozang granodio rite in Langlike area，North Qilian Mountain ,[J].Mineral Deposits,36 (1)： 158～170
DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.01.010
北祁连浪力克地区毛藏花岗闪长岩年代学、Hf同位素及地球化学特征
（1 核工业西藏地质调查院， 四川 成都610052； 2 中国地质调查局西安地质调查中心 ， 陕西 西安710054）
第一作者简介白●， 男， 1990年生， 硕士研究生， 主要从事矿产及成矿规律研究。 Email： bybaiyun@vip.qq.com
收稿日期2014_10_27
本文受中国地质调查局“青海门源县银灿_浪力克1∶5万成矿预测”项目（编号： 12120112 21043）和“青海门源县宁缠河_牛头山一带铜多金属矿调查评价”项目（编号： 121201150 22401）资助
摘要:青海省门源县浪力克地区毛藏花岗闪长岩岩体位于北祁连冷龙岭东段 ，文章通过开展 年代学和岩石地球化学研究，对该岩体的形成时代进行厘定并探讨其成因。LA_ICP_MS锆石U _Pb测年结果表明，毛藏花岗闪长岩体形成时代为（471.9±8.6） Ma（MSWD=1.6），属 早古 生代奥陶纪；锆石Hf同位素分析结果显示，该类岩石εHf(t)值介于-13 .3～5.26，TDM2为1112.4～2284.7 Ma，暗示岩浆可能是由壳幔混合作用形 成，其壳源源区很可能是古元 古代及中元古代古老地壳岩石。此外，岩石地球化学研究结果表明，该类岩石属弱过铝质中 钾 钙碱性系列的I型花岗岩，明显富集大离子亲石元素（如K、Ba、Rb）和活泼不相容元素（如 Th、U），相对亏损高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P），形成于俯冲消减环境，为火山弧花岗 岩。
关键词:
关键词：地球化学；中钾钙碱性侵入岩；岩石成因；锆石U_Pb年龄；北祁连毛 藏
文章编号： 0258_7106 (2017) 01_0158_13 中图分类号： P597+3 文献标志码：A
Geochronology，Hf isotopic and geochemical characteristics of Maozang
granodio rite in Langlike area，North Qilian Mountain
granodio rite in Langlike area，North Qilian Mountain
（1 Nuclear Industry of Tibet Geological Research Institute，Chengdu 610052， Si chuan, China； 2 Xian Institute of Geology and Mineral Resources, China Geolog ical Survey, Xian 710054, Shaanxi, China）
Abstract:The granodiorite pluton in Langlike area of Menyuan, Qinghai, is located in the eastern Lenglongling of North Qilian Mountain. The authors conducted a study of chronology and geochemistry to constrain its geochronology and petrogenesis. Zir con LA_ICP_MS dating yielded a concordant age of （471.9±8.6）Ma (MSWD=1.6), su ggesting Ordovician in Early Paleozoic. Zircon Hf isotope analysis suggests that the calc_alkaline units have TDM2 values between 1112.4 and 2284.7 Ma, with εHf(t) values from -13.3 to 5.26, indicating that the magma sou rces were involved in crust_mantle mixing, the source region of the crust type was likely to be an cient crustal rocks of Paleoproterozoic and Mesoproterozoic. In addition, rock g eochemistry indicates that the rock is a weak peraluminous potassium calc_alkali ne series of I_type granites, obviously enriched in LILE (such as K, Ba, Rb) and incompatible elements such as Th and U, and relatively depleted in high field s trength elements such as Nb, Ta, Ti and P, implying a volcanic arc granit e formed in a subduction environment.
Key words:
geochemistry， potassium calc_alkaline intrusive rock， petro genesis， zircon U_Pb age， Maozang area of North Qilian Mountain
祁连山是中国大陆主要造山带之一，祁连造山带夹持于华北地台和柴达木地块之间，包 括祁 连山脉、河西走廊及陇东地区。对于北祁连造山带，众多学者对其板块构造体制和格局进行 过详细地研究（王荃等，1976；肖序常等，1978；夏林圻等；1995；1998；2001；左国朝等 ，1987；许志琴等，1994），基本都认为北祁连洋与奥陶纪发生俯冲消减作用，洋壳自SW往 NE向华北板块俯冲。就处于北祁连中部冷龙岭火山带的浪力克地区而言，前人对该区浪力 克铜矿的含矿闪长玢岩进行了岩石地球化学研究，并判断其形成于岛弧环境（杨文敏等，20 08；张晓飞等，2012），但该区岩浆活动时限及岩石成因的探讨仍不清晰明确，本文选取冷 龙岭 浪力克地区毛藏花岗闪长岩作为研究对象，在LA_ICP_MS锆石U_Pb年代学研究基础上，结合 岩相学、地球化学及Hf同位素等问题的研究，旨在揭示该类岩石成因及成岩构造背景，对该 类问题进行探讨，望有助于加深对该区岩浆演化的认识，并为区域构造演化提供资料。
北祁连中段浪力克毛藏地区主要出露奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系，其岩性特 征为：奥陶系下统火山岩组，以火山熔岩、火山角砾岩和凝灰岩等为主；奥陶系下统碎屑岩 组，以板岩、板岩夹砂岩、砾岩和砂岩等为主；奥陶系中统大梁组，以灰黑色板岩夹砂岩、 紫红色砂岩夹砾岩、砂岩、绢云片岩、变砂岩夹千枚岩和砾岩等为主；泥盆系老君山组，以 细砂岩、砾岩和砂砾岩为主；石炭系羊虎沟组，以页岩与灰岩互层夹砂岩、石英砂岩、砂砾 岩和砾岩为主；二叠系大黄沟组，以泥岩、砂岩和页岩为主；二叠系窑沟组，以砂岩、含砾 砂岩、砾岩、粉砂岩夹页岩、细砂岩和硅质泥岩等为主；三叠系大西沟组，以碎屑岩为主； 三叠系南营儿组，以砂岩夹页岩和砂岩夹碳质页岩为主；覆盖物主要为第四系坡积物。
区域断裂构造发育，多呈北西—南东向展布，发育紧闭型线状褶曲及北西向断裂，局部发育 北东向或北北东向短轴褶皱平移断层。褶皱构造主要为冷龙岭复式向斜，断裂以红直大断裂 、下红沟_银灿剪切断裂等为主（张晓飞等，2012）。
区域岩浆活动强烈，火山岩比较发育，属北祁连加里东期构造_火山岩带，产出于奥陶系中 ， 属海相火山岩系列。岩石类型从基性—酸性均有产出，包括火山熔岩、火山碎屑岩、次火山 岩；侵入岩从超基性岩—酸性岩均有发育，其中以加里东期的中酸性岩为主，岩石类型 有闪长岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩、英云闪长岩，产出于中元古代—奥陶纪地层中，岩体 规模不大，多呈岩株、岩墙状产出。
毛藏花岗闪长岩（图2）为块状构造，半自形粒状结构。岩石中主要矿物为斜长石、条纹长 石、石英、黑云母、角闪石，另有少量榍石、磷灰石及金属矿物。其中，斜长石（约44%） ，晶体呈半自形板状，粒径一般介于0.6～2.5 mm，个别晶体达3.6 mm，矿物次生蚀变有 黝帘 石化、绿帘石化、绢云母化等；碱性长石种属为条纹长石（约13%），多呈填隙状产出，为 不规则粒状，粒径多介于0.5～2.0 mm，晶体产生泥化现象；石英（约26%）呈粒状或不规 则粒 状，粒径一般介于0.3～1.1 mm；黑云母（约6%）呈片状，已被绿泥石与绿帘石交代；角 闪石 （约6%）呈柱状，粒径介于0.5～1.5 mm；榍石及少量磷灰石约2%；金属矿物约占3%。
岩石地球化学测试分析在中国地质调查局西安地质调查中心实验测试中心完成。主量元素使 用 压片法、X射线荧光光谱测试，精度优于2％～5％。微量元素采用等离子体质谱法(ICP_ MS)测试完成，相对标准偏差小于5％。
锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，锆石阴极发光CL照相在西北大学大 陆动力学国家重点实验室完成。选择新鲜的原岩样品进行粉碎，经磁选和重液方法粗选锆石 ，然后在双目镜下逐一挑出。再在双目镜下对锆石进行精选，选择透明无包裹体、无裂隙、 晶形好、颗粒较大的锆石，用双面胶粘上，固定在透明的环氧树脂中。和树脂一起 打磨抛光，直至露出锆石的内部以适合实验分析。然后进行透射光、反射光和阴极发光（CL ）图像拍 照，以便为测试时选择测定位置提供依据。用体积分数为3%的硝酸清洗样品表面，以除去 样品表面的污染。
样品的锆石U_Pb和Hf同位素组成测试在中国地质科学院矿产资源研究所LA_ICP_MS实验室完 成。锆石U_Pb定年分析所用仪器为Finnigan Neptune型LA_MC_ICP_MS及与之配套的New wave UP 213激光剥蚀系统。LA_MC_ICP_MS激光剥蚀采用单点剥蚀的方式。数据分析前用锆石GJ_ 1调试仪器，使之达到最优状态，锆石U_Pb定年以锆石GJ_1作为外标,U、Th含量以 锆石M127 作为外标进行校正。同位素比值数据处理采用ICPMSDataCal程序，锆石U_Pb年龄 谐和图采用Isoplot程序进行绘制，详细实验测试过程参见侯可军等（2009）。
锆石Hf同位素组成的分析是在阴极发光图像及锆石U_Pb定年的基础上进行的， 分析前将锆 石 样品靶再次清洗干净并晾干。测试在中国地质科学院矿产资源研究所MC_ICP_MS同位素实验 室Thermo Finnigan Neprtune型多接收电感耦合等离子体质谱计(MC_ICP_MS)上进行，系统 配有213 nm紫外激光系统 (New wave UP 213 Laser Ablation System)，激光剥蚀时间为27 s，分析过程中以标准锆石GJ_1作为外标，仪器的运行条件、详细的分析流程、数据校正方 法及锆石标准参考值见侯可军等（2007）。
原始地幔标准化微量元素蛛网图（图4a）显示，岩石微量元素配分模式近乎一致。相对于原 始地幔，岩石明显富集大离子亲石元素（如K、Ba、Rb）和活泼不相容元素（如Th、U），相 对亏损高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P），P和Ti的亏损可能是受到了磷灰石及钛铁矿分离结 晶作用的影响。
岩石稀土元素总量介于102.15×10-6～126.73×10-6，平均115.36×10 -6。在稀土元素配分模式图（图4b）中，曲线均表现为明显右倾形式，（La/Yb）N为 17.51～24.15，轻、重稀土元素分馏明显，强烈的富集轻稀土元素，LREE总量与∑REE呈 正相关性，而重稀土元素总量变化小，表明岩体∑REE的差别主要是由LREE引起的。δEu为0 .78～0.82，为弱负Eu异常。
较为少见，因此，自然界中花岗岩的成因类型主要为I型、S型和A型。从矿物组成上，角闪 石、堇青石和碱性铁镁矿物被认为是判断上述3大类型花岗岩最有效的矿物学标 志（Miller，1985；吴福元等，2007）。毛藏花岗闪长岩中含有大量角闪石，从矿物学上可 确定其为I型花岗岩，此外，主量元素方面，毛藏花岗闪长岩的w（P2O5）介于 0.14％～0.16％，明显不同于S型花岗岩常具较高P2O5含量（>0.20％，Chappell，1 999）的特征，其铝饱和指数（A/CNK）介于1.05～1.16，平均值1.09，也不同于典型S型 花岗岩的A/CNK（>1.1，Chappell et al.，1974；1992)。微量元素方面，毛藏花岗闪长 岩 在微量元素蛛网图中，Nb、Ti、P呈显著负异常，稀土元素配分曲线显示其轻、重稀土元素 分异明显，呈右倾轻稀土元素富集型，具有弱的负Eu异常，同样与I型花岗岩相似。同时， 岩体明显富集大离子亲石元素、L REE和活泼不相容元素，相对亏损高场强元素，显示出岛弧或活动大陆边缘弧岩浆特点。综 上所述，毛藏花岗闪长岩应归属为I型花岗岩。
花岗岩的特征差异主要是由岩浆差异和构造环境所控制的，岩石特征可以提供岩浆演化方面 的相关信息。毛藏花岗闪长岩的CaO、MgO、TFeO、P2O5、TiO2与SiO2含量呈负 相关，而K2O、Na2O与SiO2含量基本呈正相关，岩浆具有一致的演化 趋势。在岩浆结晶分异过程中，元素组成将发生规 律性的变化，毛藏花岗闪长岩体的Rb/Sr比值（0.12～0.19）明显低于全球 上地 壳的平均值（约为0.32，Taylor et al.，1995），Nb/Ta比值（12.33～14.65）明显高 于壳源 岩石的Nb/Ta比值（约为11，Taylor et al.，1995；Green et al.，1995），而向幔源岩石 的Nb/Ta比值（约为17.5，Hofmann，1988；Green et al.，1995）接近，Zr/Hf比值（36. 23～39.67）同样明显高于地壳岩石的Zr/Hf比值（约为33，Taylor et al.，1995；Green ，1995），而接近或高于幔源岩石的Zr/Hf 比值（约为36.3，Hofmann，1988；Green et al.，1995），这些特征显示其成岩过程中有 较多地幔物质的加入。同时，毛藏花岗闪长岩具有高w （Ba)（438×10-6～723×10-6）、w（Sr）（455×10-6 ～601×1 0-6）的特征，与有较多地幔物质参与的高w（Ba）、w（Sr）花岗 岩相似（Fowler et al.，1996；2001）。另外，其Mg#在46.74～52.55之间，而由下地 壳或地壳中玄武质岩石部分熔融产生的熔体Mg#一般小于45，加之毛藏花岗闪长岩伴有较 高的Cr、Ni含量，也说明其形成过程中有部分幔源物质的加入。
毛藏花岗闪长岩的εHf(t)值变化于-13.3～5.26，在εHf(t)_t 图解（图7a）和176Hf/177Hf_t图解（图7b）中，样品均 落在球粒陨石演化线附近及以下的下地壳区域，表明其岩浆可能来源于古老地壳的 重熔，成岩过程可能有年轻地幔组分的参与。年轻 组分参与花岗岩成岩过程的方式可能包括2种形式： 一种为幔源岩浆与其诱发的地壳物质部 分熔融形成的长英质岩 浆在地壳深部混合形成壳幔混源岩浆（Griffin et al.，2002；Belousova et al.，2006 ； Kemp et al.， 2007； Yang et al.， 2007）；另一种是幔源岩浆首先侵入到地壳基底岩石中形成初生地壳，然后在后期热事件的影响下，这种既有初生地壳 又有古老基底地壳构成的混 合地壳原岩发生部分熔融（Pitcher et al.，1985；Jahn et al.，2000；Wu et al.， 2006；Zheng et al.，2007）。
毛藏花岗闪长岩的εHf(t)值变化于正值与负值之间，并且变化范围较大（ 约18个εHf单位），这种Hf同位素不均一性可以理解为幔源和壳源2种端员之间 相互作用的结果（Bolhar et al.，2008），由此判断毛藏花岗闪长岩可能是由幔源岩浆与 其诱发的地壳物质部分熔融 形成的长英质岩浆在地壳深部直接混合形成的。此外，毛藏花岗闪长岩的二阶段模式年龄 TDM2为1112.4～2284.7 Ma，显示其壳源源区来源于古元古代—中元古代古老地 壳岩石。
在早_中奥陶世，北祁连洋壳俯冲，随着俯冲深度增加，压力及温度上升，俯冲洋壳脱水形 成俯冲带流体，俯冲带流体在一定深度范围内各种深度上，降低熔点促进地幔部分熔融，直 接交代地幔发生部分熔融，形成玄武质岩浆，玄武质岩浆的底侵作用带来巨大能量，熔融地 壳物质，发生壳幔岩浆混合作用，形成该区域I型花岗岩（李碧乐等，2012；熊子良等，201 2；魏方辉等，2012）。另外，岩浆混合作用是壳幔相互作用的主要表现形式，众多实例表 明，岩浆底侵_混合作用有利于多数金属的成矿作用。事实上，许 多与岩浆作用有关的矿床类型，如斑岩型铜矿、火山岩型块状硫化物矿床、铜镍硫化物矿床 等，都可与岩浆混合作用有关（Galley，2003； Cawthorn，2005； Halter et al.，2005）。
毛藏花岗闪长岩与区域 上浪力克铜矿（斑岩型）、银灿铜锌矿（块状硫化物型）在空间上仅相距几公里，在形成时 间上也在误差范围内一致，如浪力克铜矿区安山岩和含矿石英闪长玢岩的成岩年龄分别为（ 479.2±3.4） Ma和（461.5±7.3） Ma，含辉钼矿矿石中辉钼矿的Re_Os等时线年龄为 （470.5±3.4） Ma（郭周平等，2015）。因此，壳幔岩浆混合作用在该区域矿床的形成 过程中可能具有重要贡献。
（2） 毛藏花岗闪长岩含角闪石，明显富集大离子亲石元素（如K、Ba、Rb）和活泼不相容 元 素（如Th、U），相对亏损高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P），稀土元素配分曲线呈右倾型， 属弱过铝质中钾钙碱性系列的I型花岗岩。
（3） 毛藏花岗闪长岩具火山弧花岗岩的特征，其微量元素特征及锆石Hf同位素特征表明， 岩浆可能是由壳幔混合作用形成，其壳源源区很可能是古元古代—中元古代古老地壳岩石。 岩石具有碰撞前火山弧的特征，岩浆由俯冲过程中俯冲带交代地幔形成的玄武质岩浆与地壳 物质熔融形成的酸性岩浆混合形成。
（4） 毛藏花岗闪长岩形成于俯冲消减环境，进一步确定北祁连浪里克地区在早-中奥陶世 时期为俯冲背景下的弧环境。
1区域地质概况
祁连造山带夹持于华北地台与柴达木地块之间，范围包括祁连山脉、河西走廊及陇东地区， 又以中祁连北缘断裂和南缘断裂自北向南分为北祁连造山带、中祁连变质基底及南祁连褶皱 带（冯益民等，1996）。北祁连中段浪力克毛藏地区主要出露奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系，其岩性特 征为：奥陶系下统火山岩组，以火山熔岩、火山角砾岩和凝灰岩等为主；奥陶系下统碎屑岩 组，以板岩、板岩夹砂岩、砾岩和砂岩等为主；奥陶系中统大梁组，以灰黑色板岩夹砂岩、 紫红色砂岩夹砾岩、砂岩、绢云片岩、变砂岩夹千枚岩和砾岩等为主；泥盆系老君山组，以 细砂岩、砾岩和砂砾岩为主；石炭系羊虎沟组，以页岩与灰岩互层夹砂岩、石英砂岩、砂砾 岩和砾岩为主；二叠系大黄沟组，以泥岩、砂岩和页岩为主；二叠系窑沟组，以砂岩、含砾 砂岩、砾岩、粉砂岩夹页岩、细砂岩和硅质泥岩等为主；三叠系大西沟组，以碎屑岩为主； 三叠系南营儿组，以砂岩夹页岩和砂岩夹碳质页岩为主；覆盖物主要为第四系坡积物。
区域断裂构造发育，多呈北西—南东向展布，发育紧闭型线状褶曲及北西向断裂，局部发育 北东向或北北东向短轴褶皱平移断层。褶皱构造主要为冷龙岭复式向斜，断裂以红直大断裂 、下红沟_银灿剪切断裂等为主（张晓飞等，2012）。
区域岩浆活动强烈，火山岩比较发育，属北祁连加里东期构造_火山岩带，产出于奥陶系中 ， 属海相火山岩系列。岩石类型从基性—酸性均有产出，包括火山熔岩、火山碎屑岩、次火山 岩；侵入岩从超基性岩—酸性岩均有发育，其中以加里东期的中酸性岩为主，岩石类型 有闪长岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩、英云闪长岩，产出于中元古代—奥陶纪地层中，岩体 规模不大，多呈岩株、岩墙状产出。
2岩体地质及岩相学特征
研究区位于北祁连东段冷龙岭地区，区内侵入岩有钾长花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩等 。其中，毛藏岩体（图1a）位于浪力克铜矿以东约4.5 km处，岩石类型主要为花岗闪长岩 ， 出露面积约2 km2，侵位于下奥陶系碎屑岩组中，该岩体与二叠系大黄沟组和石炭系羊虎 沟组呈断层接触关系。毛藏花岗闪长岩（图2）为块状构造，半自形粒状结构。岩石中主要矿物为斜长石、条纹长 石、石英、黑云母、角闪石，另有少量榍石、磷灰石及金属矿物。其中，斜长石（约44%） ，晶体呈半自形板状，粒径一般介于0.6～2.5 mm，个别晶体达3.6 mm，矿物次生蚀变有 黝帘 石化、绿帘石化、绢云母化等；碱性长石种属为条纹长石（约13%），多呈填隙状产出，为 不规则粒状，粒径多介于0.5～2.0 mm，晶体产生泥化现象；石英（约26%）呈粒状或不规 则粒 状，粒径一般介于0.3～1.1 mm；黑云母（约6%）呈片状，已被绿泥石与绿帘石交代；角 闪石 （约6%）呈柱状，粒径介于0.5～1.5 mm；榍石及少量磷灰石约2%；金属矿物约占3%。
3样品和分析方法
在北祁连毛藏沟地区采集7件花岗闪长岩样品，1件用于锆石U_Pb和Hf同位素分析测试，6件 用于岩石地球化学分析测试，样品新鲜弱蚀变，采样位置见图1a。
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图 1北祁连浪力克地区毛藏岩体地质简图(a)及大地构造位置图(b) 1—第四系冲洪积; 2—三叠系南营儿组; 3—三叠系大西沟组; 4—二叠系窑沟组; 5—二叠 系大黄沟组; 6—石炭系羊虎沟组; 7—泥盆系老君山组; 8—奥陶系中统大梁组; 9—奥陶系 下统碎屑岩组; 10—奥陶系下统火山岩组; 11—钾长花岗岩; 12—英云闪长岩; 13—花岗闪 长 岩; 14—花岗岩; 15—断层; 16—实测角度不整合界线; 17—实测平行不整合界 线; 18—样品采样位置 Fig. 1Geological map (a) and tectonic location (b) of Maozang rock mass in Lan glike，North Qilian Mountain 1—Quaternary alluvial and diluvial material; 2—Triassic Nanyinger Formation; 3 —Triassic Daxigou Formation; 4—Permian Yaogou Formation; 5—Permian Dahuanggou Formation; 6—Carboniferous Yanghugou Formation; 7—Devonian Laojunshan Formati on; 8—Middle Ordovician Daliang Formation; 9—Lower Ordovician clastic rock Gro up; 10—Lower Ordovician volcanic rock Group; 11—Moyite; 12—Tonalite; 13—Gran odiorite; 14—Granite; 15—Fault; 16—Measured angular unconformity; 17 —Measured parallel unconformity; 18—Sampling location |
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图 2毛藏花岗闪长岩标本照片 a. 花岗闪长岩； b. 花岗闪长岩矿物成分和结构； c. 花岗闪长岩中斜长石的环带结构； d. 花岗闪长岩矿物成分和结构 Qtz—石英； Kfs—钾长石； Pl—斜长石； Am—角闪石； Bt—黑云母 Fig. 2Specimen photos of granodiorite in Maozang area a. Granodiorite; b. Mineral composition and structure of granodiorite; c. Zonal structure of plagioclase in granodiorite; d. Mineral composition and structure of granodiorite Qtz—Quartz; Kfs—Feldspar; Pl—Plagioclase; Am—Amphibole; Bt—Biotite |
锆石分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，锆石阴极发光CL照相在西北大学大 陆动力学国家重点实验室完成。选择新鲜的原岩样品进行粉碎，经磁选和重液方法粗选锆石 ，然后在双目镜下逐一挑出。再在双目镜下对锆石进行精选，选择透明无包裹体、无裂隙、 晶形好、颗粒较大的锆石，用双面胶粘上，固定在透明的环氧树脂中。和树脂一起 打磨抛光，直至露出锆石的内部以适合实验分析。然后进行透射光、反射光和阴极发光（CL ）图像拍 照，以便为测试时选择测定位置提供依据。用体积分数为3%的硝酸清洗样品表面，以除去 样品表面的污染。
样品的锆石U_Pb和Hf同位素组成测试在中国地质科学院矿产资源研究所LA_ICP_MS实验室完 成。锆石U_Pb定年分析所用仪器为Finnigan Neptune型LA_MC_ICP_MS及与之配套的New wave UP 213激光剥蚀系统。LA_MC_ICP_MS激光剥蚀采用单点剥蚀的方式。数据分析前用锆石GJ_ 1调试仪器，使之达到最优状态，锆石U_Pb定年以锆石GJ_1作为外标,U、Th含量以 锆石M127 作为外标进行校正。同位素比值数据处理采用ICPMSDataCal程序，锆石U_Pb年龄 谐和图采用Isoplot程序进行绘制，详细实验测试过程参见侯可军等（2009）。
锆石Hf同位素组成的分析是在阴极发光图像及锆石U_Pb定年的基础上进行的， 分析前将锆 石 样品靶再次清洗干净并晾干。测试在中国地质科学院矿产资源研究所MC_ICP_MS同位素实验 室Thermo Finnigan Neprtune型多接收电感耦合等离子体质谱计(MC_ICP_MS)上进行，系统 配有213 nm紫外激光系统 (New wave UP 213 Laser Ablation System)，激光剥蚀时间为27 s，分析过程中以标准锆石GJ_1作为外标，仪器的运行条件、详细的分析流程、数据校正方 法及锆石标准参考值见侯可军等（2007）。
4分析结果
4.1主、微量元素测试结果
毛藏花岗闪长岩地球化学分析测试结果见表1，其中，岩石的w（SiO2）为67.55 %～68.33%， 属酸性岩石，具有硅饱和的特征。在硅碱图（图3a）中，样品全部落入花岗闪长岩区域内， 属亚碱性范围；在SiO2_(FeOT/MgO)图解（图3b）中， 样品全部落入钙碱性系列（C）区 域。 样品的w（Al2O3）较高（15.20%～15.89%），A/CNK比值介于1.05～1.16 ，平均1.09；在A/CNK _A/NK图解（图3c）中，样品大部分落入弱过铝质区域，显示弱过铝质特征，Mg#平均值为 48 .87。样品的全碱（ALK）含量较高（6.41%～6.82%），w(K2O)普遍小于w (Na2O)，K2O/Na2O比值为0.55～0.60，相对富集Na，里特曼指数（σ）介于1 .63～1.82，在SiO2_K 2O图解（图3d）中，样品均落入中钾钙碱性系列。原始地幔标准化微量元素蛛网图（图4a）显示，岩石微量元素配分模式近乎一致。相对于原 始地幔，岩石明显富集大离子亲石元素（如K、Ba、Rb）和活泼不相容元素（如Th、U），相 对亏损高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P），P和Ti的亏损可能是受到了磷灰石及钛铁矿分离结 晶作用的影响。
岩石稀土元素总量介于102.15×10-6～126.73×10-6，平均115.36×10 -6。在稀土元素配分模式图（图4b）中，曲线均表现为明显右倾形式，（La/Yb）N为 17.51～24.15，轻、重稀土元素分馏明显，强烈的富集轻稀土元素，LREE总量与∑REE呈 正相关性，而重稀土元素总量变化小，表明岩体∑REE的差别主要是由LREE引起的。δEu为0 .78～0.82，为弱负Eu异常。
4.2锆石LA_ICP_MS定年
毛藏花岗闪长岩样品中锆石（图5）主要为长柱状，少数为短柱状，个别为粒状。多数锆石 自形程度较好，发育清晰的岩浆韵律环带（吴元保等，2004）。16个分析点测试结果（表2 ）表明，其w(U)为144.38×10-6～331.40×10-6、w(Th) 为90.88×10-6～367.28×10-6，Th/U比值介于0.63～1.28，平均0.87， 显示锆石具有岩浆锆石的特点（Hoskin et al.，2000；Rubatto et al.，2000；吴元保等 ，2004）。16个206Pb/ 238U分析数据的加权平均年龄为(471.9±8.6) Ma（M SWD=1.6），应该代表毛藏沟花岗闪长岩体的结晶年龄。因此，结合毛藏花岗闪 长岩侵位于下奥陶系碎屑岩组中，与石炭系及二叠系断层接触的特征，本文将毛藏沟花岗闪 长岩体的岩浆结晶时代定为(471.9±8.6) Ma，属早古生代奥陶纪（图6）。
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表 1毛藏花岗闪长岩的主量元素及微量元素含量 Table 1The content of major elements and trace elements in the granodiorite in Maozang area |
4.3锆石Hf同位素特征
在上述U_Pb定年的锆石中，将16颗锆石进行锆石Lu_Hf同位素测定(表3)。它们的17 6Hf/177Hf比值介于0.282 117～0.282 635， 176Lu/177Hf比值变化于0.000 672～0.001 682， 176Lu/177Hf比值皆小于0.002，因而初始176Lu/ 177Hf比值代表锆石形成时的176Lu/177Hf值。因为 fLu/Hf值变化于-0.98～-0.95，小于镁铁质地壳的fLu/Hf值（ -0. 34，Amelin et al.，2000）和硅铝质地壳的fLu/Hf值（-0.72，Vervoort et al.，1996），故二阶段模式年龄更能反映 其源区物质从亏损地幔被抽取的时间（或其源区物质在地壳的平均存留年龄），毛藏花岗闪 长岩的二阶段模式年龄（TDM2）为1112.4～2284.7 Ma。根据该样品锆石平均 年龄(471.9 Ma)统一计算的εHf(t)值变化于-13.3～5.26，平均值为2.10， 在花岗闪长岩锆石Hf同位素图解（图7）中，它们位于球粒陨石演化线上及其附近，由此指 示花岗岩的岩浆源区来自古老地壳及亏损地幔。
5讨论
5.1岩石成因
花岗岩成因类型的判定是花岗岩研究最重要的基础问题，其判定需要结合矿物组成及地球化 学特征综合分析。目前，最常用的花岗岩成因分类方案 是Chappell等（1974）提出的ISAM方案，其中M型
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图 3毛藏花岗闪长岩主量元素图解 a. 毛藏花岗闪长岩TAS图解（据wilson，1989）; b. 毛藏花岗闪长岩SiO2_(FeOT/MgO) 图解（据Miyashiro，1974）; c. 毛藏花岗闪长岩ACNK_ANK图解（据Peccerillo et al. ，1976）; d. 毛藏花岗闪长岩SiO2_K2O图解（据Rickwood，1989） Fig. 3Major element diagram for granodiorite in Maozang area a. TAS diagram for granodiorite in Maozang area（after Wilson，1989）; b. SiO2 _(FeOT/MgO) diagram for granodiorite in Maozang area（after Miyashiro，1974）; c. ACNK_ANK diagram for granodiorite in Maozang area（after Peccerillo et al.，1 976）; d. SiO2_K2O diagram for granodiorite in Maozang area（after R ickwood，1989） |
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图 4毛藏花岗闪长岩微量元素蛛网图（a， 标准化值据Sun et al.，1989）和毛藏花岗闪 长岩稀土元素配分模式图 （b， 标准化值据Sun et al.，1989） Fig. 4Trace element spider diagrams for granodiorite in Maozang area（a， norm a lization values after Sun et al.，1989） and REE patterns for granodiorite in M aozang area （b， normalization values after Sun et al.，1989）图 5毛藏花岗闪长岩锆石阴极发光图像 Fig. 5Zircon CL images for granodiorite in Maozang area |
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图 6毛藏花岗闪长岩锆石U_Pb谐和图(a)及加权平均 年龄直方图(b) Fig. 6Zircon U_Pb concordia diagrams (a) and the histogram of the weighted a verage age (b) for granodiorite in Maozang area |
花岗岩的特征差异主要是由岩浆差异和构造环境所控制的，岩石特征可以提供岩浆演化方面 的相关信息。毛藏花岗闪长岩的CaO、MgO、TFeO、P2O5、TiO2与SiO2含量呈负 相关，而K2O、Na2O与SiO2含量基本呈正相关，岩浆具有一致的演化 趋势。在岩浆结晶分异过程中，元素组成将发生规 律性的变化，毛藏花岗闪长岩体的Rb/Sr比值（0.12～0.19）明显低于全球 上地 壳的平均值（约为0.32，Taylor et al.，1995），Nb/Ta比值（12.33～14.65）明显高 于壳源 岩石的Nb/Ta比值（约为11，Taylor et al.，1995；Green et al.，1995），而向幔源岩石 的Nb/Ta比值（约为17.5，Hofmann，1988；Green et al.，1995）接近，Zr/Hf比值（36. 23～39.67）同样明显高于地壳岩石的Zr/Hf比值（约为33，Taylor et al.，1995；Green ，1995），而接近或高于幔源岩石的Zr/Hf 比值（约为36.3，Hofmann，1988；Green et al.，1995），这些特征显示其成岩过程中有 较多地幔物质的加入。同时，毛藏花岗闪长岩具有高w （Ba)（438×10-6～723×10-6）、w（Sr）（455×10-6 ～601×1 0-6）的特征，与有较多地幔物质参与的高w（Ba）、w（Sr）花岗 岩相似（Fowler et al.，1996；2001）。另外，其Mg#在46.74～52.55之间，而由下地 壳或地壳中玄武质岩石部分熔融产生的熔体Mg#一般小于45，加之毛藏花岗闪长岩伴有较 高的Cr、Ni含量，也说明其形成过程中有部分幔源物质的加入。
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表 2毛藏花岗闪长岩体中锆石U_Pb同位素LA_ICP_MS定年测试数据 Table 2Zircon U_Pb isotope LA_ICP_MS dating data for granodiorite in Maozang a rea |
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图 7毛藏花岗闪长岩锆石Hf同位素图解 a. εHf(t)-t图解； b. 176Hf_177Hf图解 Fig. 7Hf isotope diagram for zircon in the granodiorite in Maozang area εHf(t)-t diagram； b. 176Hf_177Hf diagra m |
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表 3毛藏花岗闪长岩体中锆石Hf同位素测试数据 Table 3Hf isotope analytical data for zircon in the granodiorite in Maozang ar ea |
5.2地球动力学背景
北祁连造山带作为中国中生代之前的古板块研究最透彻的造山带之一，其形成及构造演化仍 存在一些争议，但同时也达成了一定的共识，大多数人认为北祁连从古元古代中期开始，大 陆岩石圈拉伸减薄，发生裂谷化，发育元古宙大陆溢流玄武岩（左国朝等，1987；夏林圻等 ，1995）；新元古代裂谷作用继续加强，发育以双峰式火山岩为特征的大陆裂谷火山作用； 最终至晚寒武世，发生大陆裂解和分离，形成北祁连早古生代洋盆，并于奥陶纪北祁连洋盆 开始了俯冲消减作用（左国朝等，1987；夏林圻等，1995），俯冲消减作用可贯穿整个奥陶 纪，最终于志留纪—泥盆纪发生碰撞造山（Zhang et al.，2007）。在此 区域构造演化的年 代学框架内限定岩浆活动的时限，综合区域构造演化和成岩年代学资料，毛藏花岗闪长岩形 成于早、中奥陶世（锆石U_Pb年龄为（471.9±8.6） Ma），对应于俯冲背景下的弧环境 。毛藏花岗闪长岩体的微量元素原始地幔标准化分布模式显示其富集Rb、Ba、Th、K、LREE等 元素，相对亏损HFSE（Ta、Nb、P、Ti）和HREE，具消减带岩浆生成物相对富集LILE，贫化H FSE和亏损Nb、Ta的微量元素分布规律，Sr、Th的分布与火山弧花岗岩具有一定的相似性。 在花岗岩Nb_Y（Pearce et al.，1984）（图8a）构造环境判别图中，所有样品数据点均落 入火山弧和碰撞型花岗岩区域，在花岗岩Rb_（Y+Nb）（Forserh et al.，1997）（图8b） 判别图中，所有样品点均落入火山弧花岗岩类区域。在R1_R2图解（图9）中， 样品均位于碰 撞前俯冲消减区域，上述均表明毛藏花岗闪长岩为火山弧花岗岩。另外，岩石的中钾钙碱性 特征暗示俯冲还未进入末期阶段。
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图 8毛藏花岗闪长岩微量元素构造环境判别图（据Pearce et al.，1984） a. w(Nb)-w(Y)图解； b. w(Rb)-w(Y+Nb)图解 Fig. 8Tectonic setting discrimination diagram by trace element for the granodi orite in Maozang area（after Pearce et al.，1984） a. w(Nb)-w(Y) diagram； b. w(Rb)-w(Y+Nb) diagram |
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图 9毛藏花岗闪长岩R1_R2图解 （据Richard et al.，1985） Fig. 9R1_R2 diagrams for Maozang granodiorite （after Richard et al., 1985） |
6结论
（1） LA_ICP_MS锆石U_Pb测年结果表明，毛藏花岗闪长岩体形成时代为（471.9±8.6） Ma（MSWD=1.6），属早古生代奥陶纪。（2） 毛藏花岗闪长岩含角闪石，明显富集大离子亲石元素（如K、Ba、Rb）和活泼不相容 元 素（如Th、U），相对亏损高场强元素（如Nb、Ta、Ti、P），稀土元素配分曲线呈右倾型， 属弱过铝质中钾钙碱性系列的I型花岗岩。
（3） 毛藏花岗闪长岩具火山弧花岗岩的特征，其微量元素特征及锆石Hf同位素特征表明， 岩浆可能是由壳幔混合作用形成，其壳源源区很可能是古元古代—中元古代古老地壳岩石。 岩石具有碰撞前火山弧的特征，岩浆由俯冲过程中俯冲带交代地幔形成的玄武质岩浆与地壳 物质熔融形成的酸性岩浆混合形成。
（4） 毛藏花岗闪长岩形成于俯冲消减环境，进一步确定北祁连浪里克地区在早-中奥陶世 时期为俯冲背景下的弧环境。
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