柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义.pdf

408第31卷第3期2023 年 6 月Vol.31 No.3Jun.，2023Gold Science and Technology柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义魏生云1，王建国1*，郭学忠2，邢佳11.青海大学地质工程系，青海 西宁 810016；2.西部矿业股份有限公司投资发展部，青海 西宁 810001摘 要：柴北缘夏日达乌铌钽矿区分布有大量早古生代花岗岩，剖析花岗岩的岩浆来源、形成机制和构造环境，对于揭示柴北缘陆壳的形成与演化机制具有重要作用。对柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩进行了岩石学和地球化学特征分析，结果表明：夏日达乌地区黑云母花岗斑岩主量元素具有高硅、高钾、富铝以及低镁、贫锰、少钛的特征；富集轻稀土元素，相对亏损重稀土元素，REE球粒陨石标准化配分曲线呈“”字形分布，具有明显负Eu异常；相对富集大离子亲石元素，相对亏损高场强元素。岩石成因属于高分异S型过铝质花岗岩，其中物源主要由地壳物质发生低温熔融所提供，不排除地幔物质的混染；推断花岗岩形成于碰撞造山向板内过渡的碰撞构造环境。关键词：柴北缘；夏日达乌地区；S型花岗岩；物源分析；构造背景中图分类号：P595 文献标志码：A 文章编号：1005-2518（2023）03-0408-15 DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.102引用格式：WEI Shengyun，WANG Jianguo，GUO Xuezhong，et al.Geochemical Characteristics and Geological Significance of Granite in Xiaridawu Niobium-Tantalum Mining Area，Northern Margin of Qaidam Basin J.Gold Science and Technology，2023，31（3）：408-422.魏生云，王建国，郭学忠，等.柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义 J.黄金科学技术，2023，31（3）：408-422.柴北缘位于柴达木盆地以北、祁连造山带以南，地处构造岩浆活动强烈的秦祁昆（秦岭祁连昆仑）造山带，是近年来地球科学研究的热点地区之一（Zhang et al.，2010；张建新等，2015；岳悦等，2021；王秉璋等，2022）。20世纪90年代，研究人员在柴北缘地区发现了以榴辉岩为主的高压超高压变质带（Yang et al.，1998；杨经绥等，2000；宋述光等，2011），引起了地质工作者对柴北缘早古生代岩浆活动及构造背景的广泛关注。早古生代花岗岩作为柴北缘高压超高压变质岩带的基本组成部分，出露广泛，记录了柴北缘早古生代岩浆活动及变质作用程度，揭示了洋、陆壳深俯冲碰撞过程中的岩浆响应事件及柴北缘构造带的形成与演化，保留了其形成环境、地壳分异及壳幔相互作用的重要信息，因此柴北缘分布的花岗岩已成为当前研究的重点对象。前人对柴北缘花岗岩开展了大量的年代学、地球化学和岩石成因等方面的研究工作（Li et al.，2001；吴才来等，2004；贾群子等，2013；张金鹏等，2022）。在岩石成因方面，由于受岩浆源区的物质组成、熔融温度、岩浆结晶分异和围岩混染等多重混合作用的影响，存在物源的不确定性，但基本可以确认除壳源物质之外，也有部分幔源物质（吴才来等，2016；彭璇等，2022；张金鹏等，2022）。然而，收稿日期：2022-08-15；修订日期：2022-12-20基金项目：国家自然科学基金项目“基于微观层面分析的岩矿电阻率耦合机理及其模型：以查藏错铜铅锌矿床为例”（编号：42164007）资助作者简介：魏生云（1997-），男，青海西宁人，硕士研究生，从事成矿预测、资源勘查及地球化学等方面的研究工作。*通信作者：王建国（1972-），男，河南平顶山人，副教授，从事成矿预测、资源勘查、地球物理及矿山安全等方面的教学和研究工作。关于柴北缘花岗岩构造背景，仍存在较多争议。吴才来等（2016）推测早期花岗岩的形成与祁连岩石圈拆沉导致的欧龙布鲁克陆块北缘减薄、拉伸有关，晚期花岗岩类的形成与宗雾隆洋壳向南俯冲于欧龙布鲁克陆块之下有关。朱小辉等（2016）和贺小元等（2020）认为柴达木山花岗岩岩体是由挤压至伸展等多种构造体制下多期次岩浆活动的产物。张金明等（2022）认为柴北缘胜利口东花岗岩源于古元古代地壳物质的重熔再造，形成于柴北缘高压超高压变质带碰撞阶段。彭璇等（2022）认为柴北缘小赛什腾山片麻状花岗岩形成于后碰撞环境，其物源除中元古代的地壳物质之外，也有流体加入。因此，剖析花岗岩的岩浆来源、熔融机制和构造环境，对于揭示柴北缘陆壳的形成与演化机制具有重要作用。选择柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩作为研究对象，通过分析区域及研究区地质特征、岩石学和地球化学特征、主微量元素及稀土元素组成，探讨花岗岩岩石成因、物质来源及构造环境。该研究有助于深化对柴北缘花岗岩成因的认识，为柴北缘花岗岩构造背景提供理论依据。1 区域地质及岩石学特征1.1 区域及研究区地质特征青海省乌兰县夏日达乌铌钽矿区位于柴达木盆地东北缘，欧龙布鲁克乌兰元古宙古陆块体的东段，大地构造位置上处于柴达木阿尔金超高压变质杂岩带东端（徐新文，2009；吴来才等，2016；荣骁等，2022），西北部靠祁连地块，东南接拉脊山蛇绿岩/洋内盆地 图1（a），具体位置位于托莫儿日特山阿里根刀若山南坡。研究区经历了吕梁期至喜山期多次构造运动的叠加，形成了NW向和NNW向复杂的剪切带和断裂（徐新文，2009；王进寿等，2022），其中稀有金属成矿期以加里东期和印支期多旋回造山作用为主（李善平等，2018）。研究区出露地层为古元古界达肯大坂群和奥陶志留系滩间山群 图1（b）。达肯大坂群分布于研究区南部，呈 NW-SE 向，倾向 NE，倾角约为50。下岩段为浅灰色条痕状黑云斜长片麻岩，穿插花岗伟晶岩脉及细粒花岗岩，浅灰色绢云石英片岩、深灰色斜长角闪片岩；上岩段为一套角闪岩相片麻岩类，具有混合岩化作用。岩性组合为浅灰色图1祁连柴达木造山带主要构造单元简图（a）和夏日达乌矿区地质简图（b）（修改自张建平，2005）Fig.1Schematic map of main tectonic units of Qilian-Qaidam orogenic belt（a）and geological map of Xiaridawu mining area（b）（modified after Zhang，2005）1.喜山期山间断盆沉积；2.达肯大坂群；3.滩间山群；4.深灰色中细粒闪长岩；5.浅灰色中粗粒斜长花岗岩；6.浅灰色中粗粒花岗闪长岩；7.断层；8.糜棱岩带2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期409魏生云等：柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义关于柴北缘花岗岩构造背景，仍存在较多争议。吴才来等（2016）推测早期花岗岩的形成与祁连岩石圈拆沉导致的欧龙布鲁克陆块北缘减薄、拉伸有关，晚期花岗岩类的形成与宗雾隆洋壳向南俯冲于欧龙布鲁克陆块之下有关。朱小辉等（2016）和贺小元等（2020）认为柴达木山花岗岩岩体是由挤压至伸展等多种构造体制下多期次岩浆活动的产物。张金明等（2022）认为柴北缘胜利口东花岗岩源于古元古代地壳物质的重熔再造，形成于柴北缘高压超高压变质带碰撞阶段。彭璇等（2022）认为柴北缘小赛什腾山片麻状花岗岩形成于后碰撞环境，其物源除中元古代的地壳物质之外，也有流体加入。因此，剖析花岗岩的岩浆来源、熔融机制和构造环境，对于揭示柴北缘陆壳的形成与演化机制具有重要作用。选择柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩作为研究对象，通过分析区域及研究区地质特征、岩石学和地球化学特征、主微量元素及稀土元素组成，探讨花岗岩岩石成因、物质来源及构造环境。该研究有助于深化对柴北缘花岗岩成因的认识，为柴北缘花岗岩构造背景提供理论依据。1 区域地质及岩石学特征1.1 区域及研究区地质特征青海省乌兰县夏日达乌铌钽矿区位于柴达木盆地东北缘，欧龙布鲁克乌兰元古宙古陆块体的东段，大地构造位置上处于柴达木阿尔金超高压变质杂岩带东端（徐新文，2009；吴来才等，2016；荣骁等，2022），西北部靠祁连地块，东南接拉脊山蛇绿岩/洋内盆地 图1（a），具体位置位于托莫儿日特山阿里根刀若山南坡。研究区经历了吕梁期至喜山期多次构造运动的叠加，形成了NW向和NNW向复杂的剪切带和断裂（徐新文，2009；王进寿等，2022），其中稀有金属成矿期以加里东期和印支期多旋回造山作用为主（李善平等，2018）。研究区出露地层为古元古界达肯大坂群和奥陶志留系滩间山群 图1（b）。达肯大坂群分布于研究区南部，呈 NW-SE 向，倾向 NE，倾角约为50。下岩段为浅灰色条痕状黑云斜长片麻岩，穿插花岗伟晶岩脉及细粒花岗岩，浅灰色绢云石英片岩、深灰色斜长角闪片岩；上岩段为一套角闪岩相片麻岩类，具有混合岩化作用。岩性组合为浅灰色图1祁连柴达木造山带主要构造单元简图（a）和夏日达乌矿区地质简图（b）（修改自张建平，2005）Fig.1Schematic map of main tectonic units of Qilian-Qaidam orogenic belt（a）and geological map of Xiaridawu mining area（b）（modified after Zhang，2005）1.喜山期山间断盆沉积；2.达肯大坂群；3.滩间山群；4.深灰色中细粒闪长岩；5.浅灰色中粗粒斜长花岗岩；6.浅灰色中粗粒花岗闪长岩；7.断层；8.糜棱岩带Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价410条痕状黑云斜长片麻岩、条带状黑云斜长片麻岩及眼球状黑云斜长片麻岩互层，穿插有少量的花岗伟晶岩脉，其分布方向与片麻理一致。岩石中普遍发育碳酸盐化、钾化、角闪岩化、弱黄铁矿化和褐铁矿化。由于区域变质作用和混合岩化作用，形成长英质熔液，沿裂隙或破碎带充填。后期有细粒花岗岩（脉）沿断裂侵入，呈不规则展布（徐新文，2009；潘鑫等，2019）。滩间山群呈NW向展布，严格受断裂控制，南部逆冲于达肯大板群之上。下岩段岩层发育有一套以灰绿色斜长角闪片岩、糜棱岩及灰斜长角闪片麻岩夹斜长角闪岩为主的火山岩（廉康等，2016；陈擎等，2021）。蚀变普遍为绿帘石片岩、阳起石片岩和绿帘绿泥石片岩，含少量片理化中基性熔岩凝灰岩、沉凝灰岩及片理化安山岩。研究区以NW和NNW向韧性剪切带脆性断裂为主体构造格架，褶皱断裂发育（李秀财等，2015）。韧性剪切（变形）带位于研究区中部，呈NWW向横贯全区，由中深中浅2个层状韧性剪切带合并而成，宽度达1 km以上。构造带中岩石由眼球状、条痕状及条带状片麻岩、片岩组成，早期角闪石岩及大理岩呈石香肠、透镜状构造定向分布。由于后期断裂叠加，韧性剪切带内形成一系列劈理、折理、擦痕线理以及构造变形、剪切褶皱和拉伸线理等构造形迹，是稀有金属矿床成矿的有利位置。此外，研究区脆性断裂发育，由于后期花岗岩的侵入和动力变质作用，在外接触带形成NW向矿化带。夏日达乌地区岩浆岩较发育，岩浆活动对成矿物质组分起活化萃取作用，岩浆活动具有多期次、多阶段性，对成矿十分有利（潘鑫等，2019）。浅灰色中粗粒斜长花岗岩体（）分布于研究区北东侧图1（b），中粗粒结构，局部具有斑状结构，块状构造，与南侧花岗闪长岩体 图1（b）呈侵入接触，为晚奥陶世岩浆活动的产物（李峰等，2007；张孝攀等，2015）。矿区北部分布有浅灰色中粗粒花岗闪长岩体（），其中含有大量的闪长岩析离体，大小不等，宽度为几厘米至几米，呈长条状，近EW向展布，与达肯大板群和滩间山群火山岩组呈侵入或断层接触（徐新文，2009）。深灰色闪长岩体（）分布于矿区中部，呈长条状近EW向展布，中细粒结构，块状构造，可能为南华纪至泥盆纪岩浆活动的产物（王进寿等，2022）。研究区属柴达木变质岩区柴北缘变质岩带，达肯大坂群片麻岩岩组（Pt1d）主要岩石组合为片麻岩，夹有云母石英片岩、角闪片岩及大理岩。由于受后期中深构造相塑性流变和浅构造相韧性剪切变质变形作用的改造，达肯大坂群片麻岩岩性多样化，构造形迹复杂，具有层状无序特征，多呈强变形的构造片麻状。滩间山群由变火山岩组（OST1）组成的变质岩带，呈NWW-SEE向展布，变质程度为低绿片岩相。变质作用使原岩绿片岩化，构成早古生代浅变质地层，局部见火山熔岩、火山碎屑岩及正常沉积碎屑岩残留。后期叠加了较强的动力变质作用，广泛发育强变形顺层韧性剪切带、剪切褶皱及糜棱岩系列构造岩。1.2 岩石学特征夏日达乌铌钽矿区出露的斜长花岗岩、花岗闪长岩体侵位于达肯大坂（岩）群下岩段地层中，主要表现为中粗粒黑云母花岗斑岩（图2）。岩石主要由钾长石、斜长石、角闪石和石英等组成。其中，钾长石含量最高，约占岩石总量的 30%50%，多呈板状，颗粒表面轻微有黏土化蚀变，可见格子状双晶，条纹发育，主要为微斜长石及少量条纹长石，局部石英与钾长石互结成楔形连晶，形成文象结构。斜长石约占岩石总量的20%35%，呈板状，表面可见细密的聚片双晶，环带发育，斜长石颗粒表面发生严重的绢云母化蚀变。石英占岩石总量的 10%30%，波状消光不明显，呈团块状聚集分布。黑云母占岩石总量的2%8%，呈片状，多色性明显，杂乱分布，局部呈团块状聚集。2 样品特征及分析方法对乌兰县夏日达乌地区达肯大坂（岩）群花岗斑岩进行了系统的野外地质调查，采集一套岩矿鉴定样品，选取10个典型样品进行了全岩元素地球化学分析，分析测试工作由澳实分析检测（广州）有限公司完成。其中，全岩主量元素采用XRF方法测定，将样品研磨至0.074 mm，并将粉末熔制为玻璃片，采用3080E型X射线荧光光谱仪进行分析；微量 及 稀 土 元 素 采 用 ICP-MS 方 法 测 定，采 用Agilent7500a 型电感耦合等离子体质谱仪进行分2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期411魏生云等：柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义析。分析数据的相对标准偏差小于5%，分析结果见表1和表2。3 地球化学特征3.1 主量元素地球化学特征样品的主量元素及相关参数分析结果见表1。由表1可知，测试样品的烧失量介于0.98%3.02%之间，平均值为1.63%。其中，SiO2含量较高，变化范围为 75.05%78.84%，K2O 含量在 4.92%7.54%之 间，Al2O3含 量 在 11.94%13.81%之 间，ALK（K2O+Na2O）含量在 6.45%7.79%之间。在 TAS岩石类型划分图解中，样品投点均位于花岗岩区域内（图 3），里特曼指数（）为 1.202.23，属于钙碱性岩，碱度率（AR）在3.085.37之间，与花岗岩硅碱分类图（图 4）中相吻合。A/CNK 值为 1.191.68，在A/NK-A/CNK判别图（图5）中，样品投点分布于过铝质区域，属于过铝质岩。SI值介于 0.952.64之间，说明岩浆分异程度高。在K2O-SiO2图解（图6）中，样品投点普遍落入高钾范围内，反映岩浆原始成分具有富钾性质。样品主量元素分析结果显示，该地区花岗岩具有高硅高钾富铝，其余主量元素显示出低镁低锰、贫磷低钛的特征。3.2 稀土元素地球化学特征稀土元素测试结果见表2。黑云母花岗斑岩稀土元素总量在 48.2310-669.4310-6之间，其中轻图2花岗岩手标本及显微镜下特征Fig.2Hand specimens and microscopic characteristics of graniteQtz-石英；Pl-斜长石；Kf-钾长石；Bit-黑云母Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价412重稀土元素含量差异较为明显，LREE 含量在39.5810-660.9310-6之 间，HREE 含 量 在 6.7710-610.4210-6之间，LREE/HREE比值变化范围在4.217.75之间，表明相对富集轻稀土元素，亏损重稀土元素。（La/Yb）N值介于 2.945.58 之间，（Gd/Yb）N值均小于1，表明轻重稀土存在较明显的分异作用。（La/Sm）N值介于10.6615.97之间，（Sm/Nd）N值均小于0.5，表明稀土元素分馏程度较高；Eu为0.280.51，平均值为 0.41，显示出明显的负异常；Ce为0.730.81，平均值为0.78。在球粒陨石标准化稀土元素配分图（图7）上，表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的右倾型曲线，整体上轻（La-Nd）、中（Sm-Ho）、重（Er-Lu+Y）元素分异明显，在Eu元素处出现明显的“谷”。3.3 微量元素地球化学特征由夏日达乌铌钽矿区微量元素分析测试结果（表2）可知，10件花岗斑岩样品中富集高场强元素Nb、Ta、Hf、Zr和大离子亲石元素Rb、Ba、Th。Nb元素相对富集，含量为11310-614410-6，Ta含量为7.5710-69.2810-6，Nb/Ta比值为15.1。Rb含量为34110-644810-6，Ba 含量为 73.710-620510-6，二者含量相对较高。Sr 含量为 21.310-640.210-6，Eu含量较低，在0.0810-60.2010-6之间。在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图8）中，表现出大离子亲石元素相对富集、高场强元素相对亏损的特征。4 讨论4.1 岩石成因根据CIPW标准矿物计算，夏日达乌铌钽矿区黑云母花岗斑岩含有白云母、电气石和石榴子石等矿物，属于过铝质花岗岩，这与前人提出的S型花岗岩的岩相学特征（Sylvester，1998；Forst et al.，2001；吴继承等，2010）相吻合。主量元素显示出高硅、高钾、富铝的特征，在Na2O-K2O图解（图9）中，样品投点位于S型花岗岩处。在Rb/Sr-Rb/Ba图解（图 10）中，样品投点落入富黏土源岩区。在 Rb-表1研究区铌钽矿样品主量元素分析结果Table 1Analysis results of major elements of niobium-tantalum ore samples in study area元素（化合物）SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5LOITotalALKA/NKA/CNKARSI各样品主量元素含量DS1-Wu76.410.0713.140.580.460.060.180.291.924.920.021.1898.056.841.551.463.081.402.23DS2-Wu77.220.1312.680.060.100.000.080.040.257.540.020.9898.127.791.481.464.161.771.00DS3-Wu75.260.1213.610.160.220.000.140.110.326.700.021.2396.667.021.751.703.101.531.86DS4-Wu76.810.1212.740.050.100.000.090.060.236.940.022.0397.167.171.611.593.551.521.21DS5-Wu75.050.1413.810.140.180.000.200.150.336.840.020.5696.867.171.731.683.111.602.60DS6-Wu75.650.1313.140.210.100.000.210.150.317.130.020.9797.057.441.591.543.541.702.64DS7-Wu76.710.1212.540.120.100.000.110.101.696.980.022.1298.498.671.211.195.372.231.22DS8-Wu78.840.1211.940.070.100.000.150.060.216.680.022.4198.196.891.571.553.701.322.08DS9-Wu77.790.1212.550.150.170.010.090.050.236.220.023.0297.406.451.761.743.101.201.31DS10-Wu77.940.1212.440.080.200.010.070.040.216.780.021.8297.916.991.621.603.551.400.95注：主量元素含量单位为%，其他为无量纲2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期413魏生云等：柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义Ba-Sr图解（图11）中，样品投点落在SDG区，属于高度分异花岗岩（Bouseily et al.，1975）。在 Th-Rb和Y-Rb图解（图12）中，除个别样品外，多数样品投点的Th和Y随Rb升高呈基本不变的趋势，这与Chappell et al.（1999）提出的S型花岗岩特征基本吻合。S型花岗岩中U、Th、Nb、La和Ce等元素的背景值较高，是成矿来源的母体。相比其他岩类，研究区过铝质S型花岗岩中稀土、金属元素含量普遍较高，轻、重稀土元素分异较大，各元素之间相关性较强，富集大离子亲石元素和高场强元素。综上所述，认为夏日达乌铌钽矿区黑云母花岗斑岩为高分异过铝质S型花岗岩。表2研究区铌钽矿样品微量和稀土元素分析结果Table 2Analysis results of trace elements and rare earth elements of niobium-tantalum ore samples in study area元素RbBaThUNbTaSrHfZrYLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuREELREEHREELREE/HREEEuCe（La/Sm）N（La/Yb）N（Sm/Nd）N（Gd/Yb）N各样品微量和稀土元素含量DS1-Wu408.0083.9021.305.35122.007.8428.506.64152.0011.4016.5020.801.644.480.650.080.620.191.650.431.840.403.040.4652.7844.158.635.120.380.7715.973.660.450.16DS2-Wu448.0097.1019.206.74120.007.5728.106.70148.0013.9015.9021.001.724.450.680.110.790.212.020.522.260.463.640.5254.2843.8610.424.210.460.7914.712.940.470.18DS3-Wu381.00205.00441.0011.10144.009.2821.307.78169.0014.0015.8020.402.216.130.910.150.870.241.900.491.880.433.170.4755.0545.609.454.830.510.7310.923.360.460.22DS4-Wu404.0092.3019.704.59113.007.6332.407.03147.0012.8016.7021.901.734.480.660.100.750.201.760.481.970.453.480.5055.1645.579.594.750.430.8015.923.240.450.17DS5-Wu416.00104.0029.204.75132.008.6336.207.17158.0013.4020.3027.702.466.540.960.140.930.231.990.512.060.443.370.5368.1658.1010.065.780.450.8013.304.060.450.22DS6-Wu451.00108.0037.505.01133.008.8341.907.68159.0013.6021.5028.402.435.840.890.130.820.251.880.512.110.463.680.5369.4359.1910.245.780.460.7915.203.940.470.18DS7-Wu391.0084.6023.604.64135.008.9928.507.30152.0012.4020.9029.202.677.021.050.090.880.211.620.451.710.362.690.4369.2860.938.357.300.280.8112.525.240.460.26DS8-Wu368.0088.4045.003.57123.008.1821.507.12149.008.9819.0025.002.205.900.800.100.800.101.300.301.400.302.300.3059.2452.476.777.750.320.7915.285.580.400.27DS9-Wu341.0073.70230.006.62125.008.3324.106.38142.0012.8013.9017.901.795.060.820.110.790.221.690.441.770.392.900.4548.2339.588.654.580.410.7410.663.230.500.22DS10-Wu433.0086.2013.205.06125.008.3430.506.49148.0013.5016.9022.001.854.610.680.110.880.221.910.471.910.413.120.5055.5746.159.424.900.430.7815.633.650.450.23注：微量和稀土元素含量单位为10-6，其余为无量纲Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价4144.2 物质来源以往研究表明，过铝质花岗岩主要是地壳物质发生部分熔融形成的（Sylvester，1998；王立功等，2022）。Al2O3/TiO2比值能够反映其形成时的部分熔融温度（Sylvester，1998；陈有炘等，2017），当熔融温度低于 875 时，Al2O3/TiO100，而当熔融温度图6K2O-SiO2图解（底图据Peccerillo et al.，1976）Fig.6K2O-SiO2 diagram（base map after Peccerillo et al.，1976）图4（K2O+Na2O-CaO）-SiO2图解（底图据Frost，2001）Fig.4（K2O+Na2O-CaO）-SiO2 diagram（base map after Frost，2001）图5A/CNK-A/NK图解（底图据Maniar et al.，1989）Fig.5A/CNK-A/NK diagram（base map after Maniar et al.，1989）图3火成岩系统全碱硅（TAS）分类图（底图据Middlemost，1994）Fig.3Total alkali-silicon（TAS）classification diagram of igneous rock system（base map after Middlemost，1994）1-橄榄辉长岩；2a-碱性辉长岩；2b-亚碱性辉长岩；3-辉长闪长岩；4-闪长岩；5-花岗闪长岩；6-花岗岩；7-硅英岩；8-二长辉长岩；9-二长闪长岩；10-二长岩；11-石英二长岩；12-正长岩；13-副长石辉长岩；14-副长石二长闪长岩；15-副长石二长正长岩；16-副长正长岩；17-副长深成岩；18-霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩图7稀土元素配分曲线（底图据Sun et al.，1989）Fig.7Distribution curves of rare earth elements（base map after Sun et al.，1989）2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期415魏生云等：柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义超过 875 时，Al2O3/TiO2100。研究区样品 Al2O3/TiO2比值平均值为110，表明源区属于低温熔融类型。此外，利用锆石Ti温度计，根据样品中锆石的Ti 含量，计算得出锆石的结晶温度范围为 594767，平均值为694。因此，从发生部分熔融到岩浆固结，温度范围从767 左右下降至约594。岩浆初始结晶的温度表明，研究区花岗岩是地壳在低温（700）环境下部分熔融形成的。但锆石饱和温度计算结果表明，夏日达乌地区花岗岩的锆石饱和温度介于814874 之间，平均值为833，属于高温花岗岩，不排除地幔物质上侵的可能。稀土、微量元素含量及其配分模式可指示物源信息（王中刚等，1989）。由原始地幔标准化微量元素蛛网图（图7）中可以看出，大离子亲石元素Rb和Th相对富集，Ba、Sr相对亏损，高场强元素Nb、Ta、Hf和Nd相对富集，暗示着花岗岩的原岩具有壳源岩石的特征。其中，Nb、Ta元素在地质作用过程中较稳定，很少被流体迁移，有示踪原始岩浆源区的特征（Jrg et al.，2007；Donoghue et al.，2008；魏均启等，2021）。10件测试样品中Nb/Ta比值约为15，判断图8微量元素原始地幔标准化蛛网图（底图据Sun et al.，1989）Fig.8Primitive mantle normalized spider diagram of trace elements（base map after Sun et al.，1989）图10花岗岩Rb/Sr-Rb/Ba图解（底图据Sylvester，1998）Fig.10Rb/Sr-Rb/Ba diagram of granite（base map after Sylvester，1998）图9花岗岩Na2O-K2O图解（底图据Collins et al.，1982）Fig.9Na2O-K2O diagram of granite（base map after Collins et al.，1982）图11花岗岩Rb-Ba-Sr图解（底图据 Bouseily et al.，1975）Fig.11Rb-Ba-Sr diagram of granite（base map after Bouseily et al.，1975）SDG-高度分异的花岗岩；NG-正常花岗岩；AG-异常花岗岩；GD-花岗闪长岩；QD-石英闪长岩；D-闪长岩Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价416物源为地壳物质，此外Nd/Th比值也与壳源岩石特征相似，Rb-Sr比值对花岗岩浆源区成分具有很好的指示作用（Sylvester，1998；史少飞等，2020）。一般幔源岩浆Rb/Sr0.5，测试样品Rb/Sr较高，变化范围在9.217.9之间，说明源岩可能主要来自地壳，并经历了较高程度的结晶分异。由La/Yb-Eu变异图（图13）可知，样品投点落在壳源区。由La/Sm-La判别图（图14）可以看出，样品投点大致与部分熔融曲线类似，暗示着岩浆形成机制可能与部分熔融有关（Sylvester，1998；菅坤坤等，2020）。由此可以推测，柴北缘夏日达乌铌钽矿区黑云母花岗斑岩物质来源主要由地壳发生低温熔融所提供，但也有幔源物质及分离结晶产物的混入。4.3 构造环境花岗岩构造环境的准确识别对于研究其动力学背景具有重要意义，S型花岗岩被认为是同碰撞构造背景下形成的花岗岩（Sylvester，1998）。在多组主量元素构造环境判别图解（图15）中，柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗斑岩样品投点主要落入POG和 IAG+CAG+CCG 区，因此总体上属于 POG（造山后）和IAG+CAG+CCG组类型。在多组微量元素构造环境判别图解（图 16）中，样品投点落入由 syn-COLG区（同碰撞）向WPG（板内）过渡的区域，暗示着该矿区花岗斑岩形成于碰撞造山向板内过渡的造山后构造环境（张新远等，2015）。根据Rb-Hf-Ta三元图解来区分碰撞带中不同构造演化阶段花岗岩（图17），夏日达乌铌钽矿区黑云母花岗斑岩样品投点均落在后碰撞构造环境中。即在后碰撞期之内，发生构造运动并产生大量的岩浆，形成过铝图12花岗岩Th-Rb和Y-Rb图解（底图据Sylvester，1998）Fig.12Th-Rb and Y-Rb diagrams of granite（base map after Sylvester，1998）图14花岗岩La/Sm-La判别图解（底图据Allegre et al.，1978）Fig.14La/Sm-La diagram of granite（base map after Allegre et al.，1978）图13夏日达乌地区La/Yb-Eu图解（底图据Pearce，1996）Fig.13La/Yb-Eu diagram of the Xiaridawu area（base map after Pearce，1996）2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期417魏生云等：柴北缘夏日达乌铌钽矿区花岗岩地球化学特征及地质意义质花岗斑岩，此后发生部分熔融及分离结晶作用形成高分异花岗斑岩。5 结论（1）夏日达乌地区黑云母花岗斑岩具有高硅、高钾、富铝的特征，其余主量元素显示出低镁低锰、贫磷低钛的特征；富集轻稀土元素，相对亏损重稀土元素，REE球粒陨石标准化配分曲线呈“”字形分布，具有明显负Eu异常；相对富集大离子亲石元素，相对亏损高场强元素。（2）根据主微量及稀土元素相关参数分析，该矿区花岗斑岩属于高分异S型过铝质花岗岩，物质来源主要由地壳发生低温熔融所提供，不排除有地幔物质的混染，也不乏部分分离结晶产物，对该地区铌钽矿成矿具有重要作用。（3）根据多组主量及微量元素构造环境判别，柴北缘夏日达乌花铌钽矿区花岗斑岩形成于碰撞造山向板内过渡的碰撞构造环境。图15花岗岩类构造环境主量元素类别图解（底图据Maniar et al.，1989）Fig.15Classification diagram of major elements in granite tectonic environment（base map after Maniar et al.，1989）IAG-岛弧；CAG-大陆弧；CCG-大陆碰撞；POG-造山后；RRG-与裂谷有关；CEUG-陆内造陆运动降起；OP-大洋斜长花岗岩类图16花岗岩类构造环境微量元素类别图解（底图据Pearce et al.，1984）Fig.16Classification diagram of trace elements in granite tectonic environment（base map after Pearce et al.，1984）VAG-火山弧；syn-COLG-同碰撞；WPG-板内；ORG-洋脊Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价418参考文献（References）：Allegre C J，Minster J F，1978.Quantiative models of trace element behavior in magmatic process J.Earth and Planetary Science Letters，38（1）：1-25.Bouseily A M E，Sokkary A A E，1975.The relation between Rb，Ba and Sr in granitic rocks J.Chemical Geology，16（3）：207-219.Chappell B W，White A J R，1999.Aluminium saturation in I and S-type granites and the characterization of fractionated haplogranites J.Lithos，46：535-551.Chen Qing，Zhao