Geochronology, Geochemistry and Geological Significance of Tuanbaoshan Metamorphic Rocks in Haiyan, Qinghai Province

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.149

Abstract

Abstract:

The Tuanbaoshan metamorphic rocks (Hualong Group) are widely distributed in eastern South Qilian (Haiyan County, Qinghai Province). To deepen our understanding on the local metamorphic rocks and their geological significance, analyses of petrography, geochronology and geochemistry were conducted on the least-altered samples. The obtained weighted average ages ((2,047±30) Ma and (755±13) Ma) indicate that the formation age is Late Proterozoic. The average chemical content of the rock: SiO₂ accounts for 62%, FeO accounts for 4.79%, Fe₂O₃ accounts for 6.44%, MgO accounts for 3.46%, and the average total amount of rare earth elements is 476×10^-6. The rocks right-inclining chondrite-normalized REE and flat HREE patterns, weak Eu anomalies and LREE enrichment. The metamorphic rocks are rich in high field strength elements (HFSEs, e.g., Th, U, Ce, Zr, and Hf), but depleted in lithophile elements (e.g., Ba, P, and Ti). Comprehensive geochronological and geochemical characteristics suggest that protoliths of the local metamorphic rocks are mainly felsic sandy mudstone, and the protolithic formation environment may have been continental arc associated with the Rodina supercontinent breakup.

Key words: geochronology, geochemistry, protolith characteristic, metamorphic rock, Tuanbaoshan

CLC Number:

WANG Xiangwei, ZHANG Baotao, YANG Haoqiang, HAN Jinguo. Geochronology, Geochemistry and Geological Significance of Tuanbaoshan Metamorphic Rocks in Haiyan, Qinghai Province[J]. Geoscience, 2023, 37(03): 586-598.

Figures/Tables 12

References 37

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岩石名称	颜色	结构构造	矿物组成	矿物含量及特征
云母石英片岩	灰白色	鳞片粒状变晶结构,片状构造	黑云母、石英、长石	黑云母:含量25%~30%,片状,片径为0.04~0.85 mm,具连续定向斜长石:含量15%~20%,粒径0.08~0.40 mm,聚片双晶发育,部分晶粒表面污浊,与石英伴生分布石英:含量55%~60%,粒径0.15~1.40 mm,晶粒可见不规则状消光,定向分布
黑云斜长片麻岩	灰黑色、灰褐色	鳞片粒状变晶结构,片麻状构造	石英、长石、黑云母	斜长石:含量25%~30%,粒度0.5~0.8 mm,少数见聚片双晶石英 :含量45%~50%,粒度多为0.5~0.7 mm,少数为0.10~0.25 mm 黑云母:含量20%~25%,褐红色,具多色性、吸收性,有定向排列趋势,构成片麻状构造
石英岩	灰白色	柱粒状变晶结构,定向构造	石英、斜长石	石英:含量85%~88%,粒状,粒径0.1~1.9 mm,受应力影响,晶粒具较强的波状及不规则状消光,部分晶粒可见变形纹,大多已拉长变形,呈定向分布斜长石:含量10%~12%,柱状、粒状,粒径为0.05~0.60 mm,大多具绿帘石化,被微粒状、极细小的绿帘石交代;部分晶粒具绢云母化,少量的可见聚片双晶;受应力影响,晶粒常被拉长,大致呈定向条带状分布

岩石名称	颜色	结构构造	矿物组成	矿物含量及特征
云母石英片岩	灰白色	鳞片粒状变晶结构,片状构造	黑云母、石英、长石	黑云母:含量25%~30%,片状,片径为0.04~0.85 mm,具连续定向斜长石:含量15%~20%,粒径0.08~0.40 mm,聚片双晶发育,部分晶粒表面污浊,与石英伴生分布石英:含量55%~60%,粒径0.15~1.40 mm,晶粒可见不规则状消光,定向分布
黑云斜长片麻岩	灰黑色、灰褐色	鳞片粒状变晶结构,片麻状构造	石英、长石、黑云母	斜长石:含量25%~30%,粒度0.5~0.8 mm,少数见聚片双晶石英 :含量45%~50%,粒度多为0.5~0.7 mm,少数为0.10~0.25 mm 黑云母:含量20%~25%,褐红色,具多色性、吸收性,有定向排列趋势,构成片麻状构造
石英岩	灰白色	柱粒状变晶结构,定向构造	石英、斜长石	石英:含量85%~88%,粒状,粒径0.1~1.9 mm,受应力影响,晶粒具较强的波状及不规则状消光,部分晶粒可见变形纹,大多已拉长变形,呈定向分布斜长石:含量10%~12%,柱状、粒状,粒径为0.05~0.60 mm,大多具绿帘石化,被微粒状、极细小的绿帘石交代;部分晶粒具绢云母化,少量的可见聚片双晶;受应力影响,晶粒常被拉长,大致呈定向条带状分布

测点号	元素含量(10^-6)			同位素比值						同位素年龄(Ma)
	Pb	²³²Th	²³⁸U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
	Pb	²³²Th	²³⁸U	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ
1	185	333	345	0.1281	0.0040	6.0227	0.1850	0.3322	0.0060	2073	56	1979	27	1849	29
2	37	258	170	0.0660	0.0030	1.1542	0.0540	0.1239	0.0027	806	94	779	25	753	15
3	110	331	208	0.1102	0.0033	4.6487	0.1428	0.2997	0.0056	1802	55	1758	26	1690	28
4	148	224	291	0.1246	0.0035	5.8120	0.1622	0.3313	0.0056	2033	50	1948	24	1845	27
5	68	371	364	0.0643	0.0022	1.1216	0.0375	0.1242	0.0022	754	77	764	18	755	12
6	72	83	142	0.1253	0.0039	6.5670	0.2290	0.3732	0.0084	2033	55	2055	31	2045	39
7	83	120	149	0.1252	0.0041	6.4896	0.2174	0.3683	0.0065	2032	64	2044	29	2021	30
8	52	84	94	0.1250	0.0048	6.4234	0.2482	0.3692	0.0078	2028	68	2035	34	2026	37
9	51	56	112	0.1274	0.0062	5.9277	0.2697	0.3321	0.0114	2065	85	1965	40	1849	55
10	58	72	108	0.1289	0.0056	7.0459	0.3132	0.3876	0.0090	2083	76	2117	40	2112	42
11	48	77	90	0.1250	0.0042	6.5544	0.2241	0.3729	0.0066	2029	60	2053	30	2043	31
12	61	115	111	0.1272	0.0039	6.5464	0.2133	0.3656	0.0066	2061	54	2052	29	2009	31
13	79	130	180	0.1260	0.0038	5.7327	0.1781	0.3234	0.0061	2043	54	1936	27	1806	30
14	104	490	693	0.0600	0.0019	0.9265	0.0296	0.1103	0.0020	611	101	666	16	674	11
15	39	30	80	0.1272	0.0040	6.9373	0.2211	0.3913	0.0076	2059	55	2103	28	2129	35
16	57	176	333	0.0629	0.0021	1.2033	0.0413	0.1368	0.0027	702	70	802	19	826	16
17	104	152	214	0.1280	0.0038	6.4468	0.2122	0.3574	0.0070	2070	52	2039	29	1970	33
18	56	42	116	0.1249	0.0041	6.6451	0.2242	0.3807	0.0078	2028	58	2065	30	2079	37
19	37	35	79	0.1263	0.0038	6.4181	0.2055	0.3624	0.0078	2047	53	2035	28	1993	37
20	96	113	197	0.1213	0.0031	6.2760	0.1708	0.3677	0.0064	1976	46	2015	24	2018	30
21	141	266	267	0.1180	0.0031	5.7864	0.1581	0.3480	0.0063	1926	46	1944	24	1925	30
22	44	246	241	0.0656	0.0024	1.1423	0.0421	0.1239	0.0023	792	78	774	20	753	13
23	78	231	467	0.0626	0.0019	1.1013	0.0334	0.1250	0.0023	694	67	754	16	759	13
24	71	93	142	0.1243	0.0060	5.9116	0.2518	0.3378	0.0086	2020	85	1963	37	1876	41

测点号	元素含量(10^-6)			同位素比值						同位素年龄(Ma)
	Pb	²³²Th	²³⁸U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U		²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb		²⁰⁷Pb/²³⁵U		²⁰⁶Pb/²³⁸U
	Pb	²³²Th	²³⁸U	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ	测值	1σ
1	185	333	345	0.1281	0.0040	6.0227	0.1850	0.3322	0.0060	2073	56	1979	27	1849	29
2	37	258	170	0.0660	0.0030	1.1542	0.0540	0.1239	0.0027	806	94	779	25	753	15
3	110	331	208	0.1102	0.0033	4.6487	0.1428	0.2997	0.0056	1802	55	1758	26	1690	28
4	148	224	291	0.1246	0.0035	5.8120	0.1622	0.3313	0.0056	2033	50	1948	24	1845	27
5	68	371	364	0.0643	0.0022	1.1216	0.0375	0.1242	0.0022	754	77	764	18	755	12
6	72	83	142	0.1253	0.0039	6.5670	0.2290	0.3732	0.0084	2033	55	2055	31	2045	39
7	83	120	149	0.1252	0.0041	6.4896	0.2174	0.3683	0.0065	2032	64	2044	29	2021	30
8	52	84	94	0.1250	0.0048	6.4234	0.2482	0.3692	0.0078	2028	68	2035	34	2026	37
9	51	56	112	0.1274	0.0062	5.9277	0.2697	0.3321	0.0114	2065	85	1965	40	1849	55
10	58	72	108	0.1289	0.0056	7.0459	0.3132	0.3876	0.0090	2083	76	2117	40	2112	42
11	48	77	90	0.1250	0.0042	6.5544	0.2241	0.3729	0.0066	2029	60	2053	30	2043	31
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14	104	490	693	0.0600	0.0019	0.9265	0.0296	0.1103	0.0020	611	101	666	16	674	11
15	39	30	80	0.1272	0.0040	6.9373	0.2211	0.3913	0.0076	2059	55	2103	28	2129	35
16	57	176	333	0.0629	0.0021	1.2033	0.0413	0.1368	0.0027	702	70	802	19	826	16
17	104	152	214	0.1280	0.0038	6.4468	0.2122	0.3574	0.0070	2070	52	2039	29	1970	33
18	56	42	116	0.1249	0.0041	6.6451	0.2242	0.3807	0.0078	2028	58	2065	30	2079	37
19	37	35	79	0.1263	0.0038	6.4181	0.2055	0.3624	0.0078	2047	53	2035	28	1993	37
20	96	113	197	0.1213	0.0031	6.2760	0.1708	0.3677	0.0064	1976	46	2015	24	2018	30
21	141	266	267	0.1180	0.0031	5.7864	0.1581	0.3480	0.0063	1926	46	1944	24	1925	30
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23	78	231	467	0.0626	0.0019	1.1013	0.0334	0.1250	0.0023	694	67	754	16	759	13
24	71	93	142	0.1243	0.0060	5.9116	0.2518	0.3378	0.0086	2020	85	1963	37	1876	41

样品编号		Pm01- 1-1	QHHYPm 19-1-1	Pm01- 2-1	QHHY T1	QHHY T4	QHHY T5	QHHY T7	QHHY T6	QHHY 0257	QHHY 1489	QHHY 1040-1	QHHY 1166	Pm01- 8-1	Y3-1	Y6-1	Y11-1	Y3412	Y12-1	Y7-1
岩性		黑云斜长片麻岩岩	黑云母斜长片麻岩	云母石英片岩	黑云石英片岩	二云石英片岩	黑云石英片岩	黑云石英片岩	黑云石英片岩	云母石英片岩	云母石英片岩	云母石英片岩	云母石英片岩	石英岩	二云二长片麻岩	黑云母斜长片麻岩	黑云母斜长片麻岩	黑云母斜长片麻岩	黑云母二长片麻岩	黑云母斜长角闪片岩
	SiO₂	55.04	48.27	61.42	53.27	63.16	57.22	70.06	60.14	60.02	69.45	55.23	73.13	79.59	73.81	72.31	71.88	72.88	64.90	47.94
	Al₂O₃	18.98	13.36	14.90	19.05	16.96	17.24	13.09	17.88	17.77	12.93	13.21	11.82	9.37	13.09	12.34	12.09	14.15	15.57	12.73
	Fe₂O₃	6.98	14.81	6.79	7.50	5.61	7.31	5.23	7.51	6.01	5.94	3.58	3.35	3.04	2.47	0.91	1.45	0.42	1.75	3.14
	FeO	5.32	10.49	5.32	5.96	3.54	5.54	4.01	5.66	5.01	4.77	2.98	1.79	1.93	0.12	3.55	3.10	0.82	3.88	13.10
	MgO	4.56	7.57	4.11	6.00	2.35	4.79	2.50	3.13	3.02	2.48	1.98	1.50	0.95	0.19	1.51	2.31	0.50	1.64	5.50
	CaO	2.95	9.91	3.88	2.14	0.80	2.80	1.83	0.83	1.17	2.01	15.77	0.75	1.13	1.16	1.74	1.84	1.24	1.49	8.74
	Na₂O	2.33	1.80	3.14	2.87	2.73	2.87	1.48	1.57	3.51	3.03	0.44	3.89	2.60	2.80	2.80	2.36	2.49	3.00	1.70
	K₂O	6.46	0.48	3.05	5.60	4.62	4.38	4.01	4.67	5.08	2.26	1.36	3.31	2.30	3.62	2.21	2.14	5.87	3.86	1.34
	TiO₂	0.99	1.38	0.70	0.92	0.61	0.82	0.62	0.96	1.23	0.84	0.75	0.40	0.37	0.24	0.68	0.74	0.15	0.71	2.90
	P₂O₅	0.17	0.11	0.18	0.17	0.10	0.24	0.12	0.18	0.23	0.13	0.17	0.06	0.06	0.09	0.10	0.11	0.09	0.09	0.39
	MnO	0.07	7.57	0.10	0.06	0.08	0.08	0.07	0.10	0.15	0.10	0.08	0.07	0.07	0.02	0.12	0.04	0.04	0.11	0.22
	总量	103.85	115.75	103.59	103.54	100.56	103.29	103.02	102.63	103.20	103.94	95.55	100.07	101.41	99.81	99.81	99.83	99.75	99.78	99.76
尼格里参数	al	30.00	13.54	26.06	28.41	36.75	28.16	31.17	33.92	33.03	28.87	22.77	34.88	34.30	47.50	37.74	35.78	47.37	39.48	18.26
	fm	44.41	64.68	46.80	49.68	39.52	48.06	44.76	48.73	42.07	46.36	24.01	31.59	33.40	13.91	31.18	35.97	10.12	30.55	52.84
	C	8.48	18.25	12.34	5.81	3.15	8.32	7.94	2.87	3.95	8.16	49.43	4.05	7.52	7.65	9.68	9.90	7.55	6.87	22.80
	alk	17.11	3.53	14.81	16.09	20.59	15.45	16.13	14.48	20.95	16.61	3.78	29.48	24.77	30.93	21.40	18.34	34.97	23.10	6.09
	C/fm	0.19	0.28	0.26	0.12	0.08	0.17	0.18	0.06	0.09	0.18	2.06	0.13	0.23	0.55	0.31	0.28	0.75	0.22	0.43
	Si	147.62	82.99	182.27	134.86	232.22	158.62	283.02	193.54	189.35	263.08	161.58	366.17	494.43	454.57	375.35	361.06	414.01	279.27	116.73
	ti	2.00	1.79	1.56	1.74	1.70	1.72	1.89	2.33	2.92	2.41	1.65	1.51	1.73	—	—	—	—	—	—
	p	0.19	0.08	0.23	0.18	0.16	0.28	0.20	0.24	0.31	0.21	0.21	0.13	0.16	—	—	—	—	—	—
	k	0.65	0.15	0.39	0.56	0.53	0.50	0.64	0.66	0.49	0.33	0.67	0.36	0.37	0.46	0.34	0.37	0.61	0.46	0.34
	mg	0.41	0.30	0.39	0.46	0.33	0.41	0.34	0.31	0.34	0.30	0.36	0.35	0.26	0.13	0.37	0.48	0.42	0.34	0.38
	o	0.32	0.30	0.32	0.29	0.39	0.32	0.36	0.37	0.34	0.37	0.33	0.40	0.43	0.82	0.11	0.15	0.18	0.19	0.11
	t	4.41	-8.24	-1.09	6.51	13.01	4.39	7.11	16.56	8.13	4.10	-30.45	1.35	2.01	—	—	—	—	—	—
	qz	-23.02	-31.11	23.04	-32.77	43.37	-5.38	114.96	27.32	1.47	94.60	46.45	147.58	294.34	—	—	—	—	—	—
	Rb	191.00	71.99	124.00	82.2	58.18	129.60	95.27	85.47	150.40	87.85	113.00	56.36	67.50	118.00	140.00	156.00	235.00	58.90	229.00
	Ba	2390.00	1556.00	939.00	1095.59	454.11	922.87	660.7	1602.66	970.12	1149.7	801.04	533.29	449.00	748.00	660.00	381.00	1329.00	548.00	582.00
	Th	12.70	7.70	8.10	7.18	7.43	13.50	10.58	13.20	24.25	10.35	11.10	7.25	8.76	14.30	16.60	15.10	23.20	3.30	3.40
	Ta	1.45	0.93	1.12	0.77	0.74	0.38	1.32	2.08	1.77	1.19	1.43	0.57	0.52	1.2	1.3	1.2	2.8	1.3	0.38
	Nb	17.7	15.84	15.8	10.85	10.83	4.7	19.6	31.95	23.9	17.59	18.85	6.91	5.09	13.9	17.2	13.3	25.9	20.1	1.4
	Ce	123	89.86	71.6	—	—	—	—	—	—	—	—	—	68.4	—	—	—	—	—	—
	Hf	3.5	4.63	3.59	3.87	5.12	6.06	4.38	6.34	8.12	5.11	6.53	4.44	3.17	5.4	8.0	6.4	6.9	7.5	1.8
	Zr	178	177.93	187	118.57	168.4	195.49	175.21	281.11	370.33	195.81	238.23	160.54	166	169	270	197	201	240	54.8
	Sr	406	199.2	483	93.77	132.7	399.7	108.1	79.85	424.5	257.2	215.5	175.2	211	185	257	289	235	314	167
	Y	18.9	17.47	20.3	—	—	—	—	—	32.22	16	22.51	10.18	12.4	—	—	—	—	—	—
	Yb	2.52	2.12	3.32	—	—	—	—	—	2.94	1.9	1.92	0.83	0.81	—	—	—	—	—	—
	U	3.28	3.42	1.78	2.52	1.85	3.37	1.74	3.03	2.44	1.6	1.82	1.64	2.63	—	—	—	—	—	—
	P	889	1061	735	528.25	321.62	499.21	696.78	671.46	1024	579	761	280	284	389	320	460	363	1472	848
	Ti	—	—	—	0.53	0.35	0.9	0.73	1.01	0.8	0.49	0.65	0.28	—	2418	4068	4635	5527	14634
	Y	17.79	22.82	18.57	19.68	10.15	24	18.26	33.29	18.97	13.46	16.37	9.68	8.66	—	—	—	—	—	—
	La	31.8	8.95	28.31	48.37	18.66	46.48	10.83	50.68	11.81	35.23	25.02	28.73	25.3	32.81	54.45	48.25	43	23.21	6.48
	Ce	113.15	27.19	73.34	124.54	47.62	116.4	31.5	145.71	49.25	82.21	71.79	71.14	61.21	60.17	98.94	84.29	83.32	52.08	12.64
	Pr	13	3.36	8.61	14.16	5.69	12.59	4.22	15.98	7.58	9.85	9.27	8.78	6.68	7.32	11.59	11.12	10.27	7.5	1.8
	Nd	43.11	14.14	31.02	50.39	21.08	42.34	18.51	57.5	30	32.99	32.74	29.14	22.62	25.4	39.8	38.38	36.23	33.29	5.43
	Sm	6.89	3.9	6.15	8.3	3.97	6	4.46	9.57	6.4	5.69	5.9	4.22	3.97	4.95	6.87	6.95	7.07	7.61	1.43
	Eu	2.3	1.39	1.86	2.09	1.19	2.32	1.25	2.13	1.41	1.47	1.49	1.15	1.2	1.3	1.01	1.16	1.42	2.47	0.82
	Gd	6.66	4.66	5.66	7.59	3.73	6.21	4.37	9.37	6.07	5.73	5.95	4.03	3.43	4.19	5.48	5.38	5.81	7.64	1.48
	Tb	0.82	0.82	0.72	0.96	0.49	0.87	0.66	1.3	0.9	0.71	0.77	0.48	0.38	0.67	0.85	0.8	0.88	1.22	0.3
	Dy	4.16	5.23	3.7	4.87	2.48	5.09	3.78	7.34	4.97	3.68	4.14	2.52	1.81	3.88	4.77	4.23	4.4	7.27	1.93
	Ho	0.78	1.06	0.73	0.91	0.44	1.07	0.79	1.48	1	0.72	0.81	0.52	0.35	0.8	0.94	0.83	0.79	1.36	0.43
	Er	2.24	3.12	2.07	2.69	1.17	3.19	2.44	4.45	2.84	1.92	2.24	1.54	0.97	2.13	2.39	1.97	1.91	3.45	1.34
	Tm	0.32	0.47	0.29	0.41	0.17	0.49	0.39	0.67	0.39	0.28	0.33	0.25	0.13	0.33	0.36	0.28	0.28	0.5	0.25
	Yb	2.45	3.06	2.12	2.7	1.1	3.14	2.7	4.24	2.64	1.89	2.25	1.48	0.97	2.01	2.11	1.64	1.55	3.06	1.88
	Lu	0.39	0.44	0.3	0.41	0.16	0.45	0.42	0.61	0.38	0.27	0.32	0.21	0.14	0.29	0.31	0.24	0.22	0.45	0.28
	Sc	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	6.8	9.8	11.8	22	33.5	4.85
	Cr	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	32.1	53.9	79.5	76	37.3	1.9
	Co	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	4.5	10.7	12.3	16.9	60.6	1.5