青海阿木尼克山地区牦牛山组火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及其地质意义

寇贵存; 冯金炜; 罗保荣; 周维贵; 柳树权

青海阿木尼克山地区牦牛山组火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及其地质意义

成都理工大学地球科学学院, 四川成都 610059

基金项目:
中国地质调查局项目《柴达木周缘及邻区成矿带地质矿产调查评价》下属研究项目《青海省都兰县阿木尼克山地区J47E017001、J47E018001、J47E018002、J47E019003 四幅1∶5 万区域地质矿产调查》（编号：1212011221146）

详细信息

作者简介: 寇贵存(1992-),男,在读硕士生,矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:kgc1992@126.com

通讯作者: 冯金炜(1991-),男,在读硕士生,矿物学、岩石学、矿床学专业。E-mail:fengjw1991@163.com

中图分类号: P588.14;P597⁺.3

收稿日期: 2016-03-09

修回日期: 2016-07-11

刊出日期: 2017-03-25

Zircon U-Pb dating and geochemistry of the volcanic rocks from Maoniushan Formation in Amunike area, Qinghai Province, and its geological implications

College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China

More Information

Corresponding author: FENG Jinwei, fengjw1991@163.com

Received Date: 09 March 2016

Revised Date: 11 July 2016

Publish Date: 25 March 2017

摘要

摘要:
利用岩石地球化学分析和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法,对阿木尼克山地区牦牛组火山岩进行了系统的地球化学特征和锆石U-Pb年代学研究。其地球化学特征为，SiO₂含量介于53.94%~64.69%之间，全碱含量介于5.38%~9.86%之间，范围较大，里特曼指数介于1.45~4.54之间，属于碱性岩和钙碱性岩，铝饱和指数A/CNK均大于1.1，具有S型花岗岩的特征；稀土元素总量为68×10^-6~372×10^-6，LREE/HREE值介于4.51~18.25之间，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，稀土元素配分曲线右倾；微量元素中不相容元素Rb、Ba、Th富集，Ta、Nb亏损明显，蛛网曲线呈现峰谷迭起的曲线形式。锆石CL图像和U-Pb同位素分析结果显示，牦牛山组火山岩锆石自形程度好，均有岩浆振荡环带的特征，Th/U值介于0.4~1.3之间，属于岩浆成因锆石。测得该火山岩中2件样品的锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄介于371~399Ma 之间，年龄加权平均值分别为374.8±3.1Ma 和392.4±3.3Ma，表明火山岩形成时代为中—晚泥盆世。结合区域特征，认为牦牛山组火山岩的形成与柴达木盆地北缘的演化有关，其是后碰撞阶段伸展作用的产物。
- 牦牛山组 /
- 火山岩 /
- 地球化学特征 /
- 构造事件 /
- LA-ICP-MS 锆石U-Pb 测年
Abstract:
Geochemical analysis and LA-ICP-MS zircon U-Pb dating were conducted for zircon grains and geochemical characteristics of the volcanic rocks from Maoniushan Formation in Amunike area. The geochemical characteristics show that the volcanic rocks form Maoniushan Formation have the following data: SiO₂=53.94%~64.69%, total alkali content(ALK(Na₂O+K₂O))=5.38%~ 9.86%, varying in a large range, Rittmann Index(δ)=1.45~4.54, belonging to alkaline rocks and calc-alkaline rocks, and all of aluminum saturation indexes A/CNK are higher than 1.1, exhibiting characteristics of S type granite. Rare earth element analyses reveal that ΣREE=68×10^-6~372×10^-6,and LREE/HREE=4.51~18.25, exhibiting right-dipping REE patterns strongly enriched in LREE and depleted in HREE. Trace elements analyses reveal strong enrichment of incompatible elements Rb, Ba, Th and conspicuous depletion of Ta, Nb, assuming the curve form that cobweb curve appears frequently in peak and valley. CL investigations show that zircon grains from Maoniushan Formation are euhedral in shape and display fine-scale oscillatory zoning as well as Th/U ratio of 0.4~ 1.3, implying their magmatic origin. Zircon dating of two samples indicates ²⁰⁶Pb/²³⁸U age of 371~399Ma, weighted mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages of 374.8±8.1Ma and 392.8±3.3Ma, which are interpreted to be the time of the formation of volcanic rocks. Therefore, it is suggested that the Maoniushan Formation should occur in the Middle-Late Devonian period. Combined with regional characteristics, it is concluded that the formation of volcanic rocks in Maoniushan Formation was related to the evolution of the northern area of the Qaidam Basin, and volcanic rocks were probably formed by lithospheric extension at the post-collision stage.
- Maoniushan Formation /
- volcanic rock /
- geochemical characteristics /
- tectonic event /
- LA-ICP-MS zircon U-Pb dating

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图 1 区域大地构造位置

Figure 1.

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图 2 牦牛山组火山岩TAS 图解

Figure 2.

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图 3 牦牛山组火山岩SiO₂-K₂O 图

Figure 3.

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图 4 牦牛山组安山岩(a)和酸性火山岩稀土元素配分图（b）

Figure 4.

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图 5 牦牛山组安山岩ORG 标准化蛛网图（a）和酸性火山岩ORG 标准化蛛网图（b）

Figure 5.

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图 6 火山岩代表性锆石阴极发光（CL）图像

Figure 6.

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图 7 牦牛山组火山岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb谐和图（a、c）及²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄图(b、d)

Figure 7.

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图 8 安山岩Th-La/Yb 图解

Figure 8.

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图 9 酸性火山岩Y-Nb 图解

Figure 9.

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图 10 酸性火山岩SiO₂-Al₂O₃图解

Figure 10.

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表 1 牦牛山组火山岩主量元素分析数据

Table 1. Major element compositions of the volcanic rocks in Maoniushan Formation

%
样品编号	岩性	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	TiO₂	MnO	P₂O₅	烧失量	总量	ALK	δ	A / CNK
P3-16 REE1	粗面英安岩	64.69	13.79	2.56	0.50	0.46	2.96	0.14	9.18	0.11	0.043	0.033	4.71	99.17	9.78	3.84	1.12
P3-21 REE1	流纹岩	72.77	11.55	0.74	0.35	0.14	2.15	1.08	8.39	0.10	0.021	0.019	2.46	99.77	9.71	2.98	0.99
P5-3 REE1	流纹岩	71.67	12.03	1.52	0.47	0.80	1.54	1.87	6.06	0.27	0.025	0.053	3.39	99.70	8.20	2.16	1.27
P10-3 REE1	英安质晶屑凝灰岩	62.99	14.10	3.92	1.70	0.85	3.08	3.91	4.50	0.53	0.046	0.20	3.92	99.76	8.76	3.40	1.23
P10-5 REE1	安山玻质岩	61.88	18.57	0.89	2.70	2.77	0.47	9.25	0.12	0.80	0.014	0.27	1.87	99.60	9.54	4.54	1.89
P12-11 REE1	粗面安山岩	53.94	16.83	4.75	2.54	4.12	4.18	6.17	1.18	1.05	0.086	0.16	4.31	99.31	7.69	4.42	1.46
P12-12 REE1	杏仁状流纹岩	71.99	14.08	1.25	0.26	0.19	0.70	2.97	5.96	0.37	0.014	0.082	1.83	99.70	9.10	2.73	1.46
YP07(3) REE1	碳酸盐化流纹岩	70.13	12.62	0.19	0.53	0.91	2.11	3.85	5.70	0.22	0.044	0.055	3.12	99.49	9.86	3.31	1.08
D3450 REE1	流纹岩	73.08	13.41	2.01	0.73	0.29	0.79	4.09	3.52	0.18	0.019	0.033	1.74	99.89	7.74	1.91	1.60
P16-60 REE1	流纹岩	69.65	13.50	0.43	1.88	0.75	2.03	3.44	5.01	0.35	0.041	0.088	2.55	99.73	8.67	2.64	1.29
P19-6 REE1	流纹岩	76.61	10.75	0.47	0.64	0.25	1.55	3.31	3.68	0.12	0.032	0.026	1.92	99.36	7.12	1.45	1.26
P19-30 REE1	流纹岩	67.60	12.08	0.88	0.97	0.83	4.48	1.81	5.36	0.40	0.048	0.066	5.03	99.56	7.55	2.02	1.04
P19-32 REE1	安山岩	55.66	16.77	2.54	4.87	3.96	6.54	3.32	1.93	1.12	0.13	0.251	2.30	99.39	5.38	2.07	1.42
D3560GS1	流纹岩	75.48	12.54	0.74	0.20	0.4	1.18	3.451	3.746	0.0721	0.0177	0.0721	1.78	99.68	7.33	1.59	1.50
D-D7015GS1	凝灰岩	70.81	15.58	1.24	0.43	0.37	1.26	3.50	4.42	0.12	0.016	0.063	2.10	99.90	8.08	2.23	1.70
D4012GS1	安山岩	59.15	16.73	1.22	5.31	2.19	3.55	4.49	1.87	1.10	0.097	0.33	3.35	99.38	6.58	2.38	1.69
P35-35GS1	流纹岩	72.56	14.21	0.81	0.15	0.60	0.68	3.42	4.15	0.069	0.021	0.033	3.35	100.05	7.83	1.91	1.72

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表 2 牦牛山组火山岩稀土元素分析数据

Table 2. Rare earth element compositions of the volcanic rocks in Maoniushan Formation

10^-6
样品编号	岩性	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Y	ΣREE	LREE	HREE	LREE/ HREE	LaN/YbN	δEu
P3-16 REE1	粗面英安岩	70.61	157.95	14.39	57.95	10.82	0.87	9.60	1.23	5.59	1.05	3.15	0.45	3.13	0.47	25.56	337.26	312.60	24.66	12.68	16.21	0.26
P3-21 REE1	流纹岩	34.60	92.73	8.40	34.67	6.94	0.64	7.28	1.26	7.34	1.52	4.54	0.67	4.39	0.63	35.98	205.61	177.97	27.64	6.44	5.65	0.27
P5-3 REE1	流纹岩	27.98	73.95	6.80	28.88	5.81	1.34	6.07	0.97	5.50	1.09	3.20	0.44	2.71	0.40	24.41	165.12	144.74	20.37	7.11	7.41	0.69
P10-3 REE1	英安质晶屑凝灰岩	27.96	73.87	6.85	29.98	6.21	1.59	6.40	1.05	5.96	1.24	3.87	0.55	3.56	0.55	34.06	169.64	146.46	23.18	6.32	5.63	0.76
P10-5 REE1	安山玻质岩	18.36	43.37	4.64	20.23	4.27	1.34	4.78	0.83	4.91	0.99	2.72	0.38	2.31	0.34	30.29	109.47	92.22	17.25	5.34	5.71	0.90
P12-11 REE1	粗面安山岩	13.39	33.75	3.79	17.48	3.97	1.58	4.32	0.73	4.43	0.92	2.82	0.40	2.60	0.40	22.84	90.58	73.96	16.63	4.45	3.70	1.16
P12-12 REE1	杏仁状流纹岩	20.03	69.73	5.29	22.82	4.93	1.06	5.03	0.83	4.73	0.96	2.81	0.42	2.70	0.42	29.06	141.76	123.86	17.90	6.92	5.32	0.64
YP07(3) REE1	碳酸盐化流纹岩	82.39	180.17	15.45	61.66	10.05	1.44	9.10	1.05	4.41	0.80	2.46	0.34	2.28	0.35	21.62	371.95	351.17	20.78	16.90	25.94	0.45
D3450 REE1	流纹岩	19.02	44.41	4.73	19.61	3.88	1.12	3.80	0.59	3.27	0.64	1.98	0.29	2.02	0.33	15.95	105.69	92.77	12.92	7.18	6.75	0.88
P16-60 REE1	流纹岩	22.04	58.65	5.09	20.57	3.97	1.04	3.96	0.61	3.37	0.67	2.13	0.30	1.98	0.30	18.38	124.67	111.36	13.31	8.36	8.00	0.79
P19-6 REE1	流纹岩	21.51	63.31	5.88	25.68	5.88	0.59	6.32	1.08	6.65	1.40	4.16	0.62	4.08	0.61	34.50	147.77	122.86	24.91	4.93	3.78	0.30
P19-30 REE1	流纹岩	29.30	80.40	7.20	29.61	5.54	1.46	5.38	0.79	4.21	0.84	2.55	0.35	2.34	0.37	25.35	170.33	153.51	16.82	9.13	9.00	0.81
P19-32 REE1	安山岩	24.41	66.32	6.23	27.90	5.39	1.62	5.39	0.78	4.16	0.83	2.28	0.30	2.01	0.29	20.26	147.90	131.87	16.03	8.23	8.73	0.91
D3560 GS1	流纹岩	17.62	26.12	3.68	13.15	2.48	0.39	1.82	0.24	0.95	0.16	0.48	0.07	0.48	0.08	6.35	67.72	63.46	4.26	14.88	26.50	0.54
D-D7015 GS1	凝灰岩	27.12	69.79	5.18	18.51	3.26	0.72	2.63	0.46	1.34	0.38	0.78	0.24	0.75	0.25	8.30	131.42	124.59	6.83	18.25	25.79	0.73
D4012 GS1	安山岩	31.74	70.58	7.95	34.50	7.00	1.62	6.35	1.13	5.26	1.26	3.04	0.56	2.60	0.52	32.00	174.10	153.38	20.71	7.41	8.76	0.73
P35-35 GS1	流纹岩	23.92	45.18	5.51	20.54	4.01	0.65	2.97	0.39	1.49	0.30	0.71	0.13	0.81	0.12	8.75	106.72	99.80	6.91	14.44	21.12	0.55

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表 3 牦牛山组火山岩微量元素分析数据

Table 3. Trace element compositions of the volcanic rocks in Maoniushan Formation

10^-6
样品编号	岩性	As	Ba	Bi	Co	Cu	Ga	Hf	Mo	Nb	Ni	Pb	Rb	Sb	Sr	Ta	Th	Ti	U	V	Zn	Zr
P3-16 REE1	粗面英安岩	299	845.6	7.71	7.682	4624	12.74	5.29	3.025	14.35	4.536	23.35	250.1	5.48	38.03	1.379	24.86	672	6.587	11.37	32.32	178.6
P3-21 REE1	流纹岩	448	446.7	7.02	10.98	387.65	13.23	5.56	0.82	13.64	4.17	7.61	210.75	5.74	31.29	1.24	19.28	609	3.64	3.30	9.36	170.2
P5-3 REE1	流纹岩	33.0	715.8	2.99	8.19	131.6	12.37	6.16	0.325	8.313	2.828	5.486	151.9	3.20	40.86	0.884	15.57	1644	3.229	10.98	7.494	204.2
P10-3 REE1	英安质晶屑凝灰岩	20.3	476.6	44.1	8.377	74.35	17.85	8.06	0.868	11.35	3.33	218.6	130.1	23.3	64.61	0.878	13.75	3192	3.045	15.85	27.65	262.2
P10-5 REE1	安山玻质岩	2.29	39.67	3.31	9.545	21.61	18.32	5.05	0.157	11.36	3.67	6.634	30.92	1.80	24.8	0.928	7.815	4814	1.465	30.41	12.94	163
P12-11 REE1	粗面安山岩	6.45	333.9	2.46	22.75	17.84	17.66	4.2	0.409	7.956	44	6.397	62.1	1.51	252.7	0.618	5.615	6272	1.437	118.6	66.46	152.2
P12-12 REE1	杏仁状流纹岩	3.14	499.1	3.17	6.223	18.72	18.41	6.61	0.521	7.451	3.291	33.67	158.1	2.81	39.34	0.727	15.49	2203	3.89	18	66.1	211.6
YP07(3) REE1	碳酸盐化流纹岩	27.8	478.1	0.28	7.05	1.842	14.73	7.52	1.406	8.625	2.093	178.1	100.1	9.01	40.29	0.472	14.54	1347	3.256	6.845	329.4	250.8
D3450 REE1	流纹岩	1.13	646.5	0.16	7.56	3.81	15.48	9.01	0.32	10.38	1.33	40.78	128.65	0.69	92.43	0.74	12.22	1074	1.78	2.34	119.70	312.8
P16-60 REE1	流纹岩	3.15	640.9	0.27	8.537	1.903	14.26	4.56	0.552	5.731	12.3	14.42	159.1	0.93	65.68	0.654	12.64	2121	3.177	33.25	41.25	150.1
P19-6 REE1	流纹岩	3.97	424.1	0.32	7.183	4.972	13.77	4.36	0.459	11.27	5.74	26.38	139.9	0.75	64.84	0.922	18.91	714	3.819	7.669	25.96	131.4
P19-30 REE1	流纹岩	9.54	1058	0.48	5.984	7.299	14.41	5.05	2.444	9.816	7.846	29.43	207.4	0.71	84.25	0.748	11.88	2420	3.391	44.66	32.46	176.5
P19-32 REE1	安山岩	2.60	582.1	0.07	20.04	18.12	18.7	4.89	1.152	12.12	17.19	14.52	66.38	0.55	355.5	0.631	6.929	6688	1.458	138.8	88.92	177.9
D3560GS1	流纹岩		584		13.4	2.511		2.85		16.4	5.6		130.6		228.9	1.31	10.8		2.001	5.23		89.4
D-D7015GS1	凝灰岩		753		2.93			4.11		13.1	1		148.85		258.9	1.16	12.3		3.07	7.16	74.77	131
D4012GS1	安山岩		398		16.7			6.61		9.73	3.17		63.15		246.5	0.77	10.2		2.35	76.2	74.2	253
P35-35GS1	流纹岩		517		11.2			3.34		10.8	1.01		145.47		183.9	1.08	9.08		2.84	3.12	47.775	99.5

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表 4 牦牛山组火山岩LA-ICP-MS 锆石U-Th-Pb 年龄测定结果

Table 4. LA-ICP-MS U-Th-Pb ages of zircons from the volcanic rocks in Maoniushan Formation

测点	Pb /10^-6	Th /10^-6	U /10^-6	Th/U	²⁰⁷Pb /²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb /²³⁸U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄/Ma	1σ	谐和度/%
YP07(3)TW1流纹岩
01	26	185	424	0.45	0.447	0.010	0.061	0.001	380	8	-1.32
02	14	105	233	0.46	0.445	0.011	0.059	0.001	372	8	0.54
03	21	162	387	0.42	0.581	0.016	0.055	0.001	338	9	14.20
04	15	121	250	0.48	0.410	0.015	0.058	0.001	373	11	-4.38
05	-	234	539	0.45	0.011	0.055	0.001	0.001	343	8	9.33
06	12	214	198	1.09	0.456	0.016	0.059	0.001	371	9	2.96
07	8	63	140	0.44	0.482	0.014	0.060	0.001	379	8	3.09
08	30	203	502	0.42	0.450	0.019	0.059	0.001	371	9	2.16
09	21	153	352	0.45	0.457	0.016	0.059	0.001	371	9	2.96
10	9	101	158	0.66	0.447	0.021	0.060	0.001	376	9	-0.27
11	16	117	265	0.44	0.473	0.010	0.061	0.001	380	8	3.42
12	22	168	366	0.47	0.442	0.011	0.060	0.001	373	9	-0.27
13	20	273	329	0.83	0.453	0.019	0.060	0.001	377	9	0.80
14	23	170	396	0.43	0.500	0.013	0.058	0.001	363	8	13.22
15	9	72	156	0.46	0.441	0.014	0.059	0.001	371	9	0.00
16	11	81	185	0.44	0.477	0.014	0.060	0.001	373	9	6.17
17	18	134	298	0.45	0.569	0.013	0.061	0.001	375	9	7.20
18	19	172	366	0.47	0.579	0.019	0.051	0.001	317	8	10.73
19	23	174	395	0.44	0.430	0.016	0.059	0.001	371	11	-2.16
20	13	199	209	0.95	0.484	0.010	0.060	0.001	378	9	3.62
21	20	145	338	0.43	0.490	0.010	0.059	0.001	368	8	10.05
22	27	214	456	0.47	0.445	0.011	0.060	0.001	375	9	-0.27
23	17	133	296	0.45	0.444	0.013	0.058	0.001	373	8	2.47
YP07(3)TW1流纹岩
24	8	59	140	0.42	1.115	1.012	0.060	0.001	375	9	-0.27
D3450TW1流纹岩
01	12	117	198	0.59	0.474	0.009	0.063	0.001	392	6	0.51
02	35	320	552	0.58	0.514	0.010	0.064	0.001	399	6	5.51
03	13	203	199	1.02	0.505	0.021	0.063	0.001	392	7	5.87
04	12	102	186	0.55	0.566	0.018	0.063	0.001	393	6	15.78
05	16	137	254	0.54	0.471	0.012	0.063	0.001	392	6	0.00
06	22	198	354	0.56	0.478	0.013	0.062	0.001	390	6	1.79
07	26	232	415	0.56	0.485	0.009	0.063	0.001	392	6	2.30
08	25	346	389	0.89	0.473	0.008	0.063	0.001	395	6	-0.51
09	22	202	355	0.57	0.665	0.014	0.063	0.001	396	6	30.81
10	20	157	275	0.57	1.133	0.026	0.072	0.001	445	7	72.81
11	24	224	386	0.58	0.472	0.009	0.063	0.001	392	6	0.26
12	19	253	266	0.95	0.641	0.012	0.072	0.001	446	6	12.78
13	32	270	500	0.54	0.473	0.009	0.063	0.001	393	6	0.00
14	16	233	423	0.55	0.285	0.006	0.038	0.001	242	3	4.96
15	16	142	259	0.55	0.467	0.013	0.062	0.001	391	6	0.78
16	23	211	363	0.58	0.487	0.009	0.063	0.001	393	6	2.54
17	24	206	375	0.55	0.470	0.010	0.063	0.001	392	6	-0.26
18	10	126	159	0.79	0.620	0.015	0.062	0.001	389	6	26.29
19	13	112	203	0.55	0.555	0.010	0.064	0.001	399	6	12.28
20	12	102	189	0.54	0.477	0.010	0.063	0.001	393	6	0.76

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