杜玮,姜常义,凌锦兰,周伟,夏明哲,夏昭德.2017.东昆仑夏日哈木铜镍矿床Ⅱ号岩体年代学、地球化学及其意义[J].矿床地质,36(5):1185~1196DU Wei,JIANG ChangYi,LING JinLan,ZHOU Wei,XIA MingZhe,XIA ZhaoDe.2017.Zircon SHRIMP U-Pb geochronology, geochemistry and implications of No. Ⅱ intrusion in Xiarihamu Cu-Ni deposit, East Kunlun Mountains[J].Mineral Deposits36(5):1185~1196
DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.05.009
东昆仑夏日哈木铜镍矿床Ⅱ号岩体年代学、地球化学及其意义
（1 长安大学地球科学与资源学院， 陕西 西安710054； 2 西部矿产资源与地质工程教 育部重点实验室， 陕西 西安710054； 3 中陕核工业集团地质调查院有限公司， 陕西 西安7101993； 4 陕西核工业集团公司， 陕西 西安710100）
第一作者简介杜玮， 女， 1991年生， 博士研究生， 矿物学、岩石学、矿床学专业。 Email: xaduwei@163.com
收稿日期2016_10_07
本文得到中国地质调查局地质矿产调查专项(编号： 1212011121089)、中央高校基本科研 业务费项目(编号： 310827172004、310827173401、310827171003)和国家自然科学基金资 助项目(编号： 41102045)的联合资助
摘要:夏日哈木超大型镍矿床位于东昆仑造山带昆中岛弧带内，其Ⅱ号岩体 主要由辉长岩和少量辉石岩组成，局部可见孔雀石、镍华、褐铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、 黄铜矿等矿化。 岩石主量元素化学特征具低硅（w（SiO2）＝48.12％～50.18％）、低钛（ w（TiO2）＝0.47％～0.73％）、高镁（w（MgO）＝13.15％～19.59 ％）的特征，属亚碱性系列岩石，m/f值为3.14～3.88，属铁质超基性岩类。岩石稀 土、微量元素标准化配分模式具一致性，表现为轻稀土元素弱富集的右倾型，并具有富集大 离子 亲石元素，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti的特征。辉长岩的锆石SHRIMP U_Pb年代学研究表明 ，岩体形成年龄为(424.1±4.6) Ma，属志留纪。笔者对夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体的主要 地质特征作了对比，认为二者同源，结合区域构造及Ⅰ号岩体形成的构造背景，认为Ⅱ 号岩体形成于岛弧环境。
关键词:
地球化学；构造环境；SHRIMP U_Pb年龄；镁铁质_超镁铁质岩；夏日 哈木铜镍矿床；东昆仑
文章编号： 0258_7106 (2017) 05_1185_12 中图分类号： P618.41, P618.63 文献标志码： A
Zircon SHRIMP U_Pb geochronology, geochemistry and implications of No. Ⅱ
intr usion in Xiarihamu Cu_Ni deposit, East Kunlun Mountains
intr usion in Xiarihamu Cu_Ni deposit, East Kunlun Mountains
(1 College of Earth Science and Resources, Changan University, Xian 710054, S haanxi, China； 2 Key Laboratory of Western Chinas Mineral Resources and Geolog ical Engineering, Ministry of Education, Xian 710054, Shaanxi, China; 3 Sino Sh annxi Nu_ clear Industry Group Geological Survey Co., Ltd., Xian 7101993 , Shaanxi, China； 4 Shaanxi Nuclear Group, Xian 710100, Shaanxi, China)
Abstract:The Xiarihamu super large nickel deposit is located in the island arc zone in th e middle part of the western segment of the East Kunlun orogenic belt. The No.Ⅱ intrusion is mainly composed of gabbro and pyroxenite with mineralization such as limonite, pyrrhotite, pentlandite and chalcopyrite. Major element values of Xiarihamu No.Ⅱ intrusion show sub_alkalic series and are characterized by low SiO2 content (48.12％～50.18％) and low TiO2 content (0.47％～0.73％ ), but high MgO content (13.15％～19.59％). The m/f ratios of the rocks ra nge from 3.14 to 3.88, falling into the range of ferrous_ultramafic rocks. LREE_ri ch trace elements patterns are enriched in LILE and relatively depleted in HFSE (Nb, Ta, Ti). Zircon SHRIMP U_Pb dating of gabbro yielded （424.1±4.6） Ma, s uggesting it formed in Silurian. In this paper, the geological characteristics b etween Xiarihamu No. Ⅰ and No.Ⅱ intrusions were compared, which shows the same comagmatic evolution for No.Ⅰ and No.Ⅱ intrusions. Combined with regional te ctonic evolution and structural setting of No.Ⅰ intrusion, the authors conclude that No.Ⅱ intrusion was formed in an island arc setting.
Key words:
geochemistry, tectonics setting, SHRIMPU_Pb age, mafic_ultra mafic intrusion, Xiarihamu Cu_Ni deposit, East Kunlun Mountains
夏日哈木镍矿床是由青海省第五地质矿产勘查院于2011年发现的超大型矿床，也是东昆仑地 区首次发现的镍矿。李世金等（2012）、杜玮等（2014，2015）、王冠等（2014）、奥踪（ 2014）和姜常义等（2015）对矿区成矿的Ⅰ号镁铁质_超镁铁质岩体的特征、岩体年代学、 岩石地球化学、矿床地质特征与成因等方面做了有关研究，取得了不少进展，但Ⅱ号岩体研 究 程度相对较低。本次研究采用锆石SHIRMP U_Pb法对Ⅱ号岩体进行了年代学研究，并结合岩 石地球化学特征，以期厘定夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体的时代归属及相互关系，并进一步约束 成岩成矿时代。本次研究不但有助于提高夏日哈木镍矿床的研究程度，同时可为东昆仑地区 镍矿的成矿作用及区域构造演化的研究提供重要资料。
东昆仑造山带早古生代岛弧带主要发育角闪岩相_麻粒岩相的古元古界金水口岩群和以早古 生界为主的花岗岩体2类地质体。区域性断裂以近东西向为主，北北西向、北东向断裂次之 。区内岩浆活动强，从元古宙到中生代间歇性火山喷发与岩浆侵入频繁交替，其中，以晚元 古界和古生代的中_酸性侵入岩为主（袁万明等，2000）。
夏日哈木矿区内出露有5个镁铁质_超镁铁质岩体，均侵位于古元古界金水口群白沙河岩组中 ，其中Ⅰ号和Ⅱ号岩体与镍矿床有关，本文重点对Ⅱ号岩体展开研究。
辉长岩岩石主要发育包辉结构、堆晶结构、辉长结构。暗色辉长岩主要为辉长结构，也见包 辉结构。辉石（85％）多为单斜辉石，偶见斜方辉石。单斜辉石多为半自形短柱状，发生较 强的次闪石化，成纤维状、针状集合体，蚀变多为阳起石化，偶有透闪石化，少部分辉石颗 粒发生黑云母化。其中，被斜长石包裹的、构成包辉结构的辉石较为自形，短柱状，蚀变较 弱，仅在边部有次闪石化。斜长石（10%～15％）多为半自形板条状，粒径2.0～3.5 mm， 聚 片双晶清晰，普遍有弱的绢云母化和钠黝帘石化，有的大颗粒者双晶不明显且包裹着颗粒较 小的、较为自形的辉石，构成包辉结构。不透明矿物（1%～2%）主要为磁黄铁矿、磁铁矿 等，它们生长于造岩矿物的粒间。
辉长岩中主要呈辉长结构，局部可见堆晶结构，斜长石作为填隙相，单斜辉石构成堆晶相。 偶见大颗粒斜长石包裹辉石，构成包辉结构（图2a）。辉石（55%～60％）多为半自形短柱 状 ，粒径2～3 mm左右，普遍发生强烈的次闪石化（图2b）。斜长石（40%～45％）多为半自形 板条状，粒径1.5～2.5 mm，具强烈的钠黝帘石化（图2c）。
京离子探针中心的SHRIMP Ⅱ上完成。详细分析流程参见文献（William et al., 1987; Com pston et al., 1984; Ireland et al., 1998; 刘敦一等, 2003）。应用标准锆石TEM(417 Ma)进行元素分馏校正，标准锆石SL13(年 龄：57 2 Ma， w(U)：238 μg/g)标定样品的U，Th和Pb含量（Black et al., 2003 ; Williams et a l., 1998）。数据处理采用SQUID 和ISOPLOT 程序（Ludwig et al., 1999; 2001），应用 实测204Pb校正锆石中的普通铅。单个数据点的误差均为1σ，采用年龄为 206Pb/238U年龄，其加权平均值为95%的置信度。
注： 比值单位为1。
注：比值单位为1。
夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩13个锆石颗粒的分析表现出较为一致的谐和年龄，13个测点 206Pb/238U年龄介于（408.6±8.2） Ma～（436.2±8.4） Ma，构成非 常集中的主锆石群，加权平均结果为（424.1±4.6） Ma（n=13， MSWD=0.74）(图6 )，这一年龄代表辉长岩的结晶年龄，为志留纪。
注： 误差为1σ，Pbc和Pb*分别代表普通铅和放射成因铅；普通Pb用204Pb 校正；括号内数字代表误差。
岩相学特征方面，夏日哈木Ⅱ号岩体主要由辉长岩相岩石组成，且发育堆晶结构，堆晶相主 要为单斜辉石。通常，若存在相当数量单斜辉石的分离结晶作用，则CaO/Al2O3和Sc/Y 值与Mg#值正相关（Spth et al., 2001）。样品CaO/Al2O3和Sc/Y值与Mg#值之间 的正相关性（图7a、b），表明岩浆演化过程中经历了单斜辉石的分离结晶作用。而δEu与S r的正相关性（图7c），说明发生了斜长石的分离结晶作用（Stanley et al., 1989）。
从元素地球化学角度来看，总分配系数相同或很近的元素比值在岩浆结晶过程中不会改变。 因此，根据总分配系数相同或很相近、对同化混染作用敏感的元素对比值（如Ce/Pb、Th/Yb 、Nb/Yb、La/Yb等）之间的协变关系可以验证同化混染作用的有无（Campbell et al., 199 3; Baker, 1997; Madonald et al., 2001）。本区样品La/Yb_Ce/Yb元素比值呈现 正相关性（图8a），说明有同化混染作用的存在，而Ce/Pb_Th/Zr、Nb/ Ce_Nb/U元素比值 不具有相关性（图8c、d），说明总体混染强度不高。通常认为La/Sm比值指示了地壳物质的 混 染（Lassiter et al., 1997），本次5件样品的La/Sm比值为1.87～2.27，暗示陆壳物质 混 染的程度较低。另外，岩石具有较高的Mg#值（Mg#=0.76～0.80），同样显示出岩浆 侵位过程中陆壳物质混染十分有限。
结合地球化学特征，说明夏日哈木Ⅰ号和Ⅱ号岩体来自于同一源区，在岩石组合方面具有互 补性，岩浆演化过程中分异明显，Ⅰ号岩体主要经历了橄榄石和斜方辉石的分离结晶作用， Ⅱ号岩体主要经历了单斜辉石和斜长石的分离结晶作用。Ⅰ号岩体富集超镁铁质组分，而Ⅱ 号岩体富集镁铁质组分，这主要由它们各自分离结晶/堆晶矿物的差异造成的。并且在形成过程中均经历了一定程度的地壳混染。
夏日哈木Ⅱ号岩体岩石样品具有强烈的Nb、Ta负异常，可能有2种成因，一种是地壳混染， 因为上地壳存在明显的Nb、Ta亏损；另一种是源区经历了俯冲过程中的流体交代作用（Stol z et al., 1996）。但样品高场强元素的亏损无法用地幔端元与地壳的同化混染来解释，而 是代表岩浆的地幔源区特征。样品均具有相对较高的Th/Yb比值（1.10～1.36），在Nb/Yb _T h/Yb图解（图9a）中，投点均明显偏离MORB_OIB演化线，暗示其源区明显受到俯冲组分的影 响 。微量元素比值（Ba/Th、Th/Nb、Ba/La、Th/Yb、Nb/Zr和Th/Zr）可以有效地识别含水流体 或俯冲带沉积物，各类岩石具有相对稳定的Th/Nb比值，变化范围较大的Ba/Th比值（图9b） ，在Nb/Zr_Th/Zr图解（图9c）中，样品显示俯冲流体交代趋势。以上特征指示有含水流体 进入地幔源区（Woodhead et al., 2001）。
如前所述，夏日哈木Ⅰ号（数据参见杜玮等，2015）和Ⅱ号岩体都属于亚碱性系列，岩石都 属于镁铁_超镁铁质堆晶岩，这与岩相学观察一致，且岩性互补。Ⅱ号岩体的辉长岩样品和 Ⅰ号岩体辉长岩相岩石主量元素组成相近，Mg#（Ⅰ号Mg#为0.80～0.86）和m/f （Ⅰ号m/f为3.88～6.30）具有较为一致的变化范围。二者各类岩石的稀土元素总量 均较 低，且具有非常一致的配分曲线，为轻稀土元素弱富集的右倾型，表现为轻、重稀土元素之 间分馏作用较强，而轻、 重稀土元素内部的分馏作用较弱，具富集大离子亲石元素，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti的特 征。岩相学与岩石地球化学特征表明二者具有同源性，且具备岛弧环境的地球化学特征（Gr auch, 1989; Балащов et al., 1972）。结合Th/Yb_La/Ba之间的关系（图9d）及Ⅰ 号岩体Sr、Nd同位素属富集型地幔范畴（姜常义等，2015），指示了夏日哈木Ⅰ号 和Ⅱ号岩体均来源于被流体交代改造的富集岩石圈地幔。
前已论述，夏日哈木Ⅰ、Ⅱ号岩体岩性互补，且具有显著Nb、Ta、Ti元素负异常的岛弧环境 地球化学信息，另外，Ⅱ号岩体取得的辉长岩年龄为（424.1 ± 4.6）Ma，考虑其误差范围 ，并结合夏日哈木Ⅰ、Ⅱ号岩体同源性，笔者认为Ⅱ号岩体亦形成于岛弧环境。另外，结合 柴达木地块周缘发现的含镍矿岩体获取的成矿年龄（牛鼻子梁岩体(367.0±2.0) Ma; 尕 秀雅平东岩体（423.0±4.95） Ma; 夏日哈木Ⅰ号岩体（439.1±3.0） Ma）都形成于 志留纪—泥盆纪。因此，中古生代也就成为中国继新元古界、二叠纪之后新确定的第三个镍 矿主成矿期（宋忠宝，2014）。
（2） 夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩的锆石SHRIMP锆石U_Pb 加权平均年龄为（424.1±4.6） Ma， 属志留纪。柴达木地块周缘镍矿主要形成于志留纪—泥盆纪。中古生代是与新元古界、二叠 纪并列的镍矿主成矿期。
（3） 夏日哈木Ⅱ号岩体各类岩石主量元素总体显示出低硅、低钛、高镁、贫碱的特征；岩 石稀土、微量元素标准化配分模式具一致性，表现为轻稀土元素弱富集的右倾型，富集LREE 和LILE，相对亏损HFSE（Nb、Ta、Ti）。
（4） 通过对夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体的主要地质特征、地球化学特征的对比，认为二者同 源 , 岩性互补。结合区域构造演化及Ⅰ号岩体形成的构造背景研究，认为Ⅱ号岩体形成于岛弧 环境。
志谢诚挚感谢青海省第五地质矿产勘查院和夏日哈木项目组在野外工作期间以 及北 京离子探针中心任鹏给予的帮助。匿名审稿人对本文提出了宝贵的意见。在此深表感谢！
1区域地质背景
青海夏日哈木镍矿床位于昆中带内(图1a)（李世金等,2012）。姜春发等（1992）、刘增轶等（2003）、李荣社等（2008） 和范丽琨等（2009）对青海省境 内的东昆仑造山带在早古生 代期间的构造格局与演化历史的观点大体相同。东昆仑造山带从北向南以昆北、昆中和昆南 3条岩石圈断裂为界，划分为昆北带、昆中带和昆南带。在早古生代期间，昆北带的构造属 性为弧后盆地，昆中带为岛弧带，昆南带为古洋盆(张雪亭等，2007)。
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图 1夏日哈木镍矿床大地构造略图（a）及岩体地质图(b)（据张雪亭等，2007；李世金等 ，2012修编） 1—第四纪冲积物; 2—古元古界金水口岩群白沙河组; 3—超镁铁质岩石; 4—镁铁质岩石; 5—早二叠世闪长岩; 6—晚三叠世花岗岩; 7—断层 Fig. 1Sketch geotectonic map (a) and geological map (b) of the Xiarihamu No.Ⅱ nickel deposit (modified after Zhang et al.,2017; Li et al., 2012) 1—Quaternary alluvium; 2—Baishahe Formation of PalaeoproterozoicJinshuikou Gro up; 3—Ultramafic rocks; 4—Mafic rocks; 5—Early Permian diorite; 6—Late Tri assic granite; 7—Fault |
夏日哈木矿区内出露有5个镁铁质_超镁铁质岩体，均侵位于古元古界金水口群白沙河岩组中 ，其中Ⅰ号和Ⅱ号岩体与镍矿床有关，本文重点对Ⅱ号岩体展开研究。
2岩体特征及岩相学
夏日哈木镍矿床Ⅱ岩体位于夏日哈木矿区东侧，围岩为金水口群片麻岩。岩体呈NEE向展布 ，走向约75°，长约550 m，宽50～240 m，岩体出露面积约0.15 km2（王冠，2004）。 岩体主要由辉长岩相岩石（暗色辉长岩、辉长岩）组成，其次含少量辉石岩相岩石（含长单 辉辉 石岩），二者渐变过渡，辉长岩中可见二长花岗岩的捕虏体。地表岩石普遍发育透闪石化、 蛇纹石化和碳酸盐化蚀变，局部可见孔雀石、镍华、褐铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿 等矿化。辉长岩岩石主要发育包辉结构、堆晶结构、辉长结构。暗色辉长岩主要为辉长结构，也见包 辉结构。辉石（85％）多为单斜辉石，偶见斜方辉石。单斜辉石多为半自形短柱状，发生较 强的次闪石化，成纤维状、针状集合体，蚀变多为阳起石化，偶有透闪石化，少部分辉石颗 粒发生黑云母化。其中，被斜长石包裹的、构成包辉结构的辉石较为自形，短柱状，蚀变较 弱，仅在边部有次闪石化。斜长石（10%～15％）多为半自形板条状，粒径2.0～3.5 mm， 聚 片双晶清晰，普遍有弱的绢云母化和钠黝帘石化，有的大颗粒者双晶不明显且包裹着颗粒较 小的、较为自形的辉石，构成包辉结构。不透明矿物（1%～2%）主要为磁黄铁矿、磁铁矿 等，它们生长于造岩矿物的粒间。
辉长岩中主要呈辉长结构，局部可见堆晶结构，斜长石作为填隙相，单斜辉石构成堆晶相。 偶见大颗粒斜长石包裹辉石，构成包辉结构（图2a）。辉石（55%～60％）多为半自形短柱 状 ，粒径2～3 mm左右，普遍发生强烈的次闪石化（图2b）。斜长石（40%～45％）多为半自形 板条状，粒径1.5～2.5 mm，具强烈的钠黝帘石化（图2c）。
3分析方法
3.1SHRIMP锆石U_Pb定年
锆石SHRIMP U_Pb分析在中国地质科学院北
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图 2夏日哈木Ⅱ号岩体岩石显微照片 a. 辉长岩包辉结构，斜长石包裹辉石; b. 辉石次闪石化; c. 斜长石钠黝帘石化 Cpx—单斜辉石; Pl—斜长石; Bt—黑云母; Act—阳起石; Tr—透闪石 Fig. 2Microphotograp HS of rocks from No.Ⅱ intrusion in the Xiarihama ore dist rict a. Pyroxene wrapped in plagioclase in gabbro; b. Amphibolization of pyroxene; c. Saussuritization of plagioclase Cpx—Clinopyroxene; Pl—Plagioclase; Bt—Biotite; Act—Actinolite; Tr—Tremolit e |
3.2主量、稀土及微量元素
样品元素地球化学分析在长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室完成。主量元 素分析采用日本岛津顺序扫描LAB CENTER XRF_1800型X射线荧光光谱仪完成，XRF熔片法依 据国家标准GB/T14506.28_1993，元素分析误差小于5％。微量元素分析采用美国X7型电感耦 合等离子体质谱仪测定。Co、Ni、Zn、Ga、Rb、Y、Zr、Nb、Ta、REE（除Lu）等元素分析误 差优于5%，其他低浓度元素分析误差5%～10%。
4地球化学特征
4.1主量元素地球化学特征
夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩样品取自地表露头，其主量元素组成见表1。其w(SiO2) 为48.12%～50.18%，w(TiO2)较低，为0.47%～0.73%，w(Al2O3) 变化大，为8.26%～13.64%，w(TF2O3)介于7.20%～10.78%，w(M gO)介于13.15%～19.59%；Mg#介于0.76～0.80，m/f为3.14～3.88，属铁质 系列，并处于有利于形成镍矿的数值范围（吴利仁，1963）。在硅碱图（图3a）中，所有样 品都位于亚碱性区域；在SiO2_FeO/MgO图（图3b）中，辉长岩样品位于钙碱性系列区； 而在AFM图（图3c）中，样品均位于堆晶镁铁质_超镁铁质岩区域，反映了岩石的堆晶成因 。
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表 1夏日哈木Ⅱ号岩体主量元素组成 Table 1Major element data for Xiarihamu No.Ⅱ intrusion |
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图 3夏日哈木Ⅱ号岩体SiO2_Na2O+K2O图解（a）、SiO2_TFeO/MgO图解（b）和 AFM图解（c） Th—拉斑系列; CA—钙碱性系列; UMC—镁铁质_超镁铁质堆晶岩 Fig. 3SiO2_Na2O+K2O diagram (a), SiO2_TFeO/MgO diagram (b) and AFM d iagram (c) of Xiarihama No.Ⅱ intrusion Th—Tholeiitic series; CA—Calc_alkaline series; UMC—Mafic_ultramafic cumulat e |
4.2稀土元素、微量元素地球化学特征
夏日哈木Ⅱ号岩体的稀土、微量元素组成见表2。从表中可以看出，辉长岩的稀土元素总量 （∑REE）为33.8×10-6～61.97×10-6，平均值为49.2×10-6 ，略 高于Ⅰ号岩体辉长岩相岩石的稀土元素总量（平均值为16.74×10-6，杜玮，2015） 。球粒陨石标准化配分曲线（图4a）为轻稀土弱富集的右倾型，(La/Sm)N=1.87～2.27 ，平均为1.98；(La/Yb)N=2.34～3.86，平均为3.18；(Gd/Yb)N=1.15～1.56，平 均为1.39；δEu=0.27～0.34，平均为0.31。表明轻、重稀土元素之间分馏作用较强， 而轻、重稀土元素内部的分馏作用较弱，在原始地幔标 准化的微量元素蛛网图（图4b）中，夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体不同岩石类型的微量元素配分 曲线变化一致，具富集大离子亲石元素（Th、U），亏损高场强元素Nb、Ta、Ti的特征。
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图 4夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图（a）和原始地幔标准 化蛛网图(b) Fig. 4Chondrite_normalized REE patterns （a） and primitive mantle_normalize d element spider diagrams (b) of Xiarihama No.Ⅰ and No. Ⅱintrusions |
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表 2夏日哈木Ⅱ号岩体稀土、微量元素组成（w（B）/10-6） Table 2Trace element data for Xiarihamu No.Ⅱintrusion（w（B）/10-6 ） |
注：比值单位为1。
5SHRIMP锆石U_Pb年龄
用于锆石U_Pb定年的样品采自Ⅱ号岩体的辉长岩。挑选的锆石多呈无色透明，阴极发光（CL ）图像（图5）显示锆石呈宽板状，长约150～200 μｍ，具振荡环带结构。SHRIMP锆石U_Pb 测年结果见表3和图6。锆石的Th、U含量均较高，分别为139×10-6～1908×10-6 ，349×10-6～1325×10-6。所测锆石的Th/U比值为0.44～1.49，均＞0. 3，且变化范围小，说明它们是 从同一岩浆中结晶形成的，属岩浆锆石（Claesson et al., 2000）。锆石的U_Pb年龄可以 代表辉长岩的形成时代。夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩13个锆石颗粒的分析表现出较为一致的谐和年龄，13个测点 206Pb/238U年龄介于（408.6±8.2） Ma～（436.2±8.4） Ma，构成非 常集中的主锆石群，加权平均结果为（424.1±4.6） Ma（n=13， MSWD=0.74）(图6 )，这一年龄代表辉长岩的结晶年龄，为志留纪。
6讨论
6.1AFC过程
在岩浆演化和侵位过程中，同化混染和结晶分异往往同时出现，即AFC过程（DePaol o et al., 1981; Halama et al., 2004）。岩相学及地球化学特征表明夏日哈木Ⅰ号岩体发育堆晶 结构，并且橄榄石和斜方辉石的分离结晶作用占据主要地位（姜常义，2014；杜玮，2015） 。
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图 5夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩锆石阴极发光图像 Fig.5CL images of zircons from gabbro in Xiarihamu No. Ⅱ intrusion |
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表 3夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩SHRIMP锆石U_Pb分析结果 Table 3SHIRMP Zircons U_Pb isotope dating results of gabbro in Xiarihamu No. Ⅱintrusion |
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图 6Ⅱ号岩体辉长岩锆石U_Pb年龄谐和图和加权平均年龄 Fig. 6Zircon U_Pb concordia diagram and weighted average age diagram for gabbr o in Xiarihamu No. Ⅱ intrusion |
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图 7夏日哈木Ⅱ号岩体分离结晶判别图 Fig. 7Discriminant diagram of fractional crystallization of Xiarihamu No.Ⅱ in trusion |
从元素地球化学角度来看，总分配系数相同或很近的元素比值在岩浆结晶过程中不会改变。 因此，根据总分配系数相同或很相近、对同化混染作用敏感的元素对比值（如Ce/Pb、Th/Yb 、Nb/Yb、La/Yb等）之间的协变关系可以验证同化混染作用的有无（Campbell et al., 199 3; Baker, 1997; Madonald et al., 2001）。本区样品La/Yb_Ce/Yb元素比值呈现 正相关性（图8a），说明有同化混染作用的存在，而Ce/Pb_Th/Zr、Nb/ Ce_Nb/U元素比值 不具有相关性（图8c、d），说明总体混染强度不高。通常认为La/Sm比值指示了地壳物质的 混 染（Lassiter et al., 1997），本次5件样品的La/Sm比值为1.87～2.27，暗示陆壳物质 混 染的程度较低。另外，岩石具有较高的Mg#值（Mg#=0.76～0.80），同样显示出岩浆 侵位过程中陆壳物质混染十分有限。
结合地球化学特征，说明夏日哈木Ⅰ号和Ⅱ号岩体来自于同一源区，在岩石组合方面具有互 补性，岩浆演化过程中分异明显，Ⅰ号岩体主要经历了橄榄石和斜方辉石的分离结晶作用， Ⅱ号岩体主要经历了单斜辉石和斜长石的分离结晶作用。Ⅰ号岩体富集超镁铁质组分，而Ⅱ 号岩体富集镁铁质组分，这主要由它们各自分离结晶/堆晶矿物的差异造成的。并且在形成过程中均经历了一定程度的地壳混染。
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图 8夏日哈木Ⅱ号岩体同化混染作用判别图 Fig. 8Plots of selected trace elements for checking contamination of Xiarihamu No.Ⅱ intrusion |
6.2岩浆源区
研究表明，夏日哈木Ⅰ号岩体的Sr_Nd同位素显示具有EMⅡ富集的趋势（姜常义等，2015） ，而岩体的橄榄岩相和辉石岩相岩石中含有角闪石，表明岩体的形成可能与俯冲环境有关。 而俯冲板片对源区的改造主要通过蚀变洋壳（镁铁质物质）或者是俯冲带沉积物的流体/熔 体与地幔楔的相互作用来实现的（Tian et al., 2011; Sajona et al., 2000）。夏日哈木Ⅱ号岩体岩石样品具有强烈的Nb、Ta负异常，可能有2种成因，一种是地壳混染， 因为上地壳存在明显的Nb、Ta亏损；另一种是源区经历了俯冲过程中的流体交代作用（Stol z et al., 1996）。但样品高场强元素的亏损无法用地幔端元与地壳的同化混染来解释，而 是代表岩浆的地幔源区特征。样品均具有相对较高的Th/Yb比值（1.10～1.36），在Nb/Yb _T h/Yb图解（图9a）中，投点均明显偏离MORB_OIB演化线，暗示其源区明显受到俯冲组分的影 响 。微量元素比值（Ba/Th、Th/Nb、Ba/La、Th/Yb、Nb/Zr和Th/Zr）可以有效地识别含水流体 或俯冲带沉积物，各类岩石具有相对稳定的Th/Nb比值，变化范围较大的Ba/Th比值（图9b） ，在Nb/Zr_Th/Zr图解（图9c）中，样品显示俯冲流体交代趋势。以上特征指示有含水流体 进入地幔源区（Woodhead et al., 2001）。
如前所述，夏日哈木Ⅰ号（数据参见杜玮等，2015）和Ⅱ号岩体都属于亚碱性系列，岩石都 属于镁铁_超镁铁质堆晶岩，这与岩相学观察一致，且岩性互补。Ⅱ号岩体的辉长岩样品和 Ⅰ号岩体辉长岩相岩石主量元素组成相近，Mg#（Ⅰ号Mg#为0.80～0.86）和m/f （Ⅰ号m/f为3.88～6.30）具有较为一致的变化范围。二者各类岩石的稀土元素总量 均较 低，且具有非常一致的配分曲线，为轻稀土元素弱富集的右倾型，表现为轻、重稀土元素之 间分馏作用较强，而轻、 重稀土元素内部的分馏作用较弱，具富集大离子亲石元素，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti的特 征。岩相学与岩石地球化学特征表明二者具有同源性，且具备岛弧环境的地球化学特征（Gr auch, 1989; Балащов et al., 1972）。结合Th/Yb_La/Ba之间的关系（图9d）及Ⅰ 号岩体Sr、Nd同位素属富集型地幔范畴（姜常义等，2015），指示了夏日哈木Ⅰ号 和Ⅱ号岩体均来源于被流体交代改造的富集岩石圈地幔。
6.3构造背景认识
已有的研究表明，东昆仑早古生代洋盆在早寒武世之前就已打开，蛇绿岩的形成时代为509 ～522Ma（Yang et al.，1996；陆松年，2002；冯建赟等，2010）。此后，原特提斯洋向北 俯冲，位于东昆仑中清水泉_可可沙_科科可特一线发育的岛弧型中酸性侵入岩（515～427Ma ，张亚峰等，2010；朱云海等，2002），可能就是对该时期洋壳俯冲事件的响应。东昆仑地 区在晚寒武世—中志留世期间，转化为沟_弧_盆体系，并具有多岛小洋盆的特点（姜春发等 ，1992；刘增轶等，2003；李荣社等，2008；张雪亭等，2007；殷鸿福等，1997），昆南带 为古洋盆，昆中带主体为岛弧，昆北带具弧后盆地的性质。刘战庆等（2011）、李荣社等（ 2008）、陈能松等（2002）分别依据区域地质和变质作用方面的研究成果论证了巴颜喀拉地 块与东昆仑造山带在晚志留世碰撞拼合，原特提斯洋盆关闭。多数学者认为牦牛山组磨拉石 建造是早古生代造山作用结束的标志（Pan et al., 1996；许志琴等，2007；李荣社等，20 07；张雪亭等，2007）。近年 来，陆露等（2010）和张耀玲等（2010）在东昆仑牦牛山组下部层序中发现了多层流纹岩，获得的4组锆石U_Pb年龄为400～423 Ma。
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图 9Ⅱ号岩体Th/Nb_Ba/Th (a)、Th/Zr_Nb/Zr (b)、Nb/Yb_Th/Yb (c)和Th/Yb_La/ Ba (d )图解 Fig. 9Th/Nb_Ba/Th(a), Th/Zr_Nb/Zr (b), Nb/Yb_Th/Yb (c) and Th/Yb_La/ Ba (d) di agrams of Xiarihamu No.Ⅱintrusion |
7结论
（1） 夏日哈木Ⅱ号岩体主要由辉长岩相岩石（暗色辉长岩、辉长岩）组成，其次含少量的 辉石岩相岩石（含长单辉辉石岩）。局部可见孔雀石、镍华、褐铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿 、黄铜矿等矿化。（2） 夏日哈木Ⅱ号岩体辉长岩的锆石SHRIMP锆石U_Pb 加权平均年龄为（424.1±4.6） Ma， 属志留纪。柴达木地块周缘镍矿主要形成于志留纪—泥盆纪。中古生代是与新元古界、二叠 纪并列的镍矿主成矿期。
（3） 夏日哈木Ⅱ号岩体各类岩石主量元素总体显示出低硅、低钛、高镁、贫碱的特征；岩 石稀土、微量元素标准化配分模式具一致性，表现为轻稀土元素弱富集的右倾型，富集LREE 和LILE，相对亏损HFSE（Nb、Ta、Ti）。
（4） 通过对夏日哈木Ⅰ号、Ⅱ号岩体的主要地质特征、地球化学特征的对比，认为二者同 源 , 岩性互补。结合区域构造演化及Ⅰ号岩体形成的构造背景研究，认为Ⅱ号岩体形成于岛弧 环境。
志谢诚挚感谢青海省第五地质矿产勘查院和夏日哈木项目组在野外工作期间以 及北 京离子探针中心任鹏给予的帮助。匿名审稿人对本文提出了宝贵的意见。在此深表感谢！
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