西藏朗縣蛇綠混雜巖中變輝綠巖和變玄武巖的年代學和地球化學

張萬平 莫宣學 朱弟成 袁四化 王立全

（1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京100083；2.成都地質調查中心，成都610082）

蛇綠巖作為構造侵入于大陸上的古大洋巖石圈殘片，其形成時代對于恢復古大洋形成演化史、重建古板塊構造格局等具有重要意義。雅魯藏布蛇綠混雜巖帶是橫貫印度－歐亞板塊的特提斯縫合帶的東延（圖1－A），該縫合帶不同地段蛇綠巖巖石組合不同，西段、中段和東段蛇綠巖的形成時代也有差異［1－11］。東段蛇綠巖體主要包括澤當蛇綠巖、羅布莎蛇綠巖和朗縣蛇綠混雜巖?！段鞑刈灾螀^(qū)區(qū)域地質志》最早提及朗縣地區(qū)存在蛇綠混雜巖［12］，國土資源大調查1∶25萬填圖［13］詳細查明了朗縣蛇綠混雜巖體的空間展布，但沒有精確的同位素年代學數據報道。因此，準確限定朗縣蛇綠混雜巖的年齡，對研究雅魯藏布縫合帶構造演化具有重要意義。在巖石學分析基礎上，本文利用SHRIMP II鋯石U－Pb法對朗縣蛇綠混雜巖中的輝綠巖和玄武巖進行了年齡測定，以約束朗縣蛇綠混雜巖的形成時代，并初步討論了其地質意義。

1 概況

朗縣蛇綠混雜巖是澤當、羅布莎蛇綠巖的東延部分，北界為澤當—加查—朗拉崗則斷裂（帶），北為岡底斯陸緣火山－巖漿弧，斷裂帶主體走向NNW－EW向，在米林南部一帶以近南北向具較大規(guī)模的左行走滑斷裂為主，南界為乃東—金東—莫洛韌性斷裂帶。朗縣蛇綠混雜巖呈分散的構造塊體產出，規(guī)模大小不一，其中規(guī)模較大者有朗縣西3km的魯見溝蛇綠巖，朗縣南東20km的秀章蛇綠巖和朗縣東70km的莫洛蛇綠巖。朗縣混雜巖呈帶狀分布于朗縣－洞嘎鎮(zhèn)一帶，由變質橄欖巖、堆晶雜巖、均質輝長巖、層狀輝長巖和變質基性火山巖、枕狀玄武巖組成（圖1－B）。枕狀玄武巖由玄武質枕體堆積而成，多數因構造擠壓壓扁拉長，枕體邊部發(fā)育放射狀裂紋和冷凝邊。本文分析樣品為蝕變較弱的輝綠巖和玄武巖，分別采自里龍村、拉索村和白露村附近。從圖1中可以看出，本次采樣地點均是朗縣蛇綠混雜巖出露的地段，是朗縣蛇綠巖的重要組成部分。采樣的具體GPS位置、巖石類型、巖石結構及礦物組合等特征見表1。

表1 朗縣蛇綠混雜巖SHRIMP鋯石U－Pb法年齡測定樣品的基本特征Table 1 Basic characteristics of the Lang County ophiolite mélange

2 樣品地球化學特征

朗縣蛇綠混雜巖中10件樣品的化學成分見表2和表3，其中包括變輝綠巖3件、變玄武巖5件、超基性巖2件。

朗縣蛇綠混雜巖中的巖石樣品顯示較高的SiO2含量，SiO2質量分數達50%以上的樣品有4件，最高者達57.40%（LL01－2），可能與強烈的蝕變作用有關。白露村附近的變玄武巖TiO2的質量分數較高，均在2%以上，最高達2.58%，與代表性的洋島玄武巖（OIB）十分接近（2.87%）［15］；里龍村附近蛇綠混雜巖，包括基性、超基性巖石，TiO2的含量不均一，質量分數在0.01%～1.42%之間，大多數在1%以下；拉索村附近變輝綠巖TiO2的質量分數為1.52%。朗縣蛇綠混雜巖的2件超基性巖石樣品（LL01－4和LL01－6）具有很高的 Mg#值（分別為92.10、89.79），其余8件樣品（變輝綠巖和變玄武巖）的Mg#明顯低于原生巖漿范圍（Mg#＝68～75）［16］。在 Mg#與TiO2含量圖解上（圖2－A），白露村的3件變玄武巖和拉索村的1件變輝綠巖（3件樣品測得的年齡值在～145Ma），其TiO2含量與Mg#呈現出明顯的負相關關系，表明發(fā)生了富鈦礦物相（如鈦鐵礦）的分離結晶作用；里龍村附近的蛇綠混雜巖，除2件超基性樣品外，剩下4件樣品（1件樣品測得的年齡值在～1 9 1Ma）的Al2O3含量與Mg#呈明顯的負相關關系（圖2－B），指示發(fā)生斜長石的分離結晶作用。P2O5含量低，里龍附近的2件超基性巖石樣品（LL01－4、LL01－6）極低，質量分數為0.01%；其余地方的變輝綠巖和變玄武巖P2O5的質量分數在0.14%～0.28%之間。

圖2 朗縣蛇綠混雜巖氧化物的Mg#－TiO2和 Mg#－Al2O3 圖解Fig.2 The Mg# －TiO2and Mg# －Al2O3plots of the Lang County ophiolite mélange

朗縣蛇綠混雜巖中的巖石樣品的稀土總量較低，白露村附近的3件變玄武巖ΣREE略高，質量分數分別為131.32×10－6、122.32×10－6和87.88×10－6；里龍村附近蛇綠混雜巖，包括基性、超基性巖石，ΣREE的含量很低，尤其2件超基性巖石樣品（LL01－4和 LL01－6）非常低（質量分數分別為0.28×10－6和0.75×10－6），質量分數最高的變玄武巖（LL01－3）也只有50.00×10－6；拉索村附近變輝綠巖ΣREE的質量分數為58.43×10－6。在稀土元素配分模式圖解上（圖3－A），曲線略為右傾，輕微富集 LREE，（La／Yb）N在0.81～6.70之間，多數（La／Yb）N在2～3之間。無Eu異常，里龍村附近的2件超基性巖石樣品δEu（LL01－4 和 LL01－6）稍高，分別為 1.40 和1.23，其余地方的變輝綠巖和變玄武巖δEu值在0.8～1.06之間。在原始地幔標準化微量元素圖解上（圖3－B），白露村附近的3件變玄武巖有Nb、Ta負異常，在高場強元素和稀土元素段（即La→Lu段）與E－MORB平行，表明白露村附近的朗縣蛇綠混雜巖兼具E－MORB和OIB的地球化學特征；里龍村附近蛇綠混雜巖，包括基性、超基性巖石，除Th、Nb、Ta、La、Ce等元素豐度與典型MORB有差別外，其他高場強元素和重稀土元素與MORB近似，總體上顯示MORB型地球化學特征［17，18］；拉索村附近的變輝綠巖無論稀土配分曲線還是微量元素蛛網曲線均與E－MORB近似。

表2 朗縣蛇綠混雜巖的化學成分（w／%）Table 2 Chemical components of the Lang County ophiolite mélange

表3 朗縣蛇綠混雜巖的化學成分（w／10－6）Table 3 Chemical components of the Lang County ophiolite mélange

3 SHRIMP鋯石U－Pb年齡測定方法

圖3 朗縣蛇綠混雜巖稀土元素配分模式（A）和微量元素蛛網圖（B）Fig.3 REE and trace elements spider diagrams of the Lang County ophiolite mélange

圖4 朗縣蛇綠混雜巖的鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 The CRT pictures of the Lang County ophiolite mélange

鋯石分選采用常規(guī)重力分選和顯微鏡下手工挑選的方法進行，然后將其與標準鋯石（TEM，417Ma）一起粘貼，制成環(huán)氧樹脂樣品靶，打磨拋光并使其露出中心部位，進行反射光、透射光和陰極發(fā)光（圖4）顯微照相。制靶、顯微照相和鋯石SHRIMP U－Pb同位素分析均在中國地質科學院地質研究所SHRIMP離子探針儀上進行。束斑平均大小為30μm，為了盡量降低鋯石表面普通Pb和鍍金過程中的污染，測定過程中先將束斑在120μm范圍內掃描5min，具體測試條件及流程見文獻［20，21］。LL01－5、QS01－1、LX03－1應用實測208Pb校正普通鉛，LX03－3應用實測204Pb校 正 普 通 鉛，LL01－5、QS01－1、LX03－1 和LX03－3測試結果見表4，年齡結果見圖5。單個測試數據誤差和206Pb／238U年齡的加權平均值誤差均為1σ；對變輝綠巖和變玄武巖鋯石，均采用206Pb／238U年齡。

圖5 朗縣蛇綠混雜巖鋯石U－Pb年齡諧和圖解（左）和加權平均年齡（右）Fig.5 The U－Pb concordant diagrams and age plots of the Lang County ophiolite mélange

表4 朗縣蛇綠混雜巖中變輝綠巖及變玄武巖SHRIMP鋯石U－Pb定年數據Table 4 The zircon U－Pb dating of the Lang County ophiolite mélange

續(xù)表4

4 樣品SHRIMP鋯石U－Pb法年齡測定結果

從朗縣蛇綠混雜巖中的輝綠巖、玄武巖中挑選出來的鋯石呈短柱狀，個別呈長柱狀，分析的鋯石長度變化于80～200μm之間。陰極發(fā)光照相顯示鋯石結構存在2種基本類型：LL01－5的鋯石具重結晶邊（圖4），對這種鋯石，選擇測定結晶顆粒干凈、能代表輝綠巖結晶時代的內緣部分；QS01－1、LX03－1和 LX03－3的鋯石具較好晶形，結構均一（圖4），結晶環(huán)境比較穩(wěn)定。一般認為，巖漿成因鋯石的Th／U比值大于0.5，Th與U之間具有正相關關系；變質重結晶鋯石則小于0.1［22］。朗縣蛇綠混雜巖LL01－5、QS01－1、LX03－1和LX03－3中測點的Th／U比值均大于0.5，且Th與U呈正相關關系，指示這些鋯石均為巖漿成因。

LL01－5變輝綠巖中的測點Th和U的質量分數分別介于（132～1 108）×10－6、（83～1 134）×10－6之間，206Pb占普通Pb的1.51%～8.79%之間，Th／U 比值介于0.55～1.84，測點5.1的207Pb／235U（0.578±8.2）偏高未作統(tǒng)計（圖5－A）。統(tǒng)計的13個測點，206Pb／238U年齡介于188.4～199.3Ma之間，加權平均年齡值為191.4±3.7 Ma（2σ，MSWD＝0.39，圖5－B）。

QS01－1變輝綠巖中的測點Th和U的質量分數分別介于（469～1 792）×10－6、（679～3 476）×10－6之間，206Pb占普通Pb的0.83%～2.21%之間，Th／U 比值介于1.36～2.51，測點4.1的207Pb／235U（0.253 0±7.0）偏高，測點13.1的年齡值為161.6±6.5Ma，誤差較大，未作統(tǒng)計（圖5－C）。統(tǒng)計的11個測點，206Pb／238U年齡介于138.3～155.8Ma之間，加權平均年齡值為147.2±3.4Ma（2σ，MSWD＝0.66，圖5－D）。

LX03－1變玄武巖中的測點Th和U的質量分數分別介于（470～1 768）×10－6、（765～3 792）×10－6之間，206Pb占普通Pb的0.62%～4.51%之間，Th／U 比值介于1.30～2.38，測點3.1的年齡值為158.6±6.5Ma，誤差較大，未作統(tǒng)計（圖5－E）。統(tǒng)計的13個測點，206Pb／238U年齡介于142.3～151.4Ma之間，加權平均年齡值為147.8±3.3Ma（2σ，MSWD＝0.23，圖5－F）。

LX03－3變玄武巖中的測點Th和U的質量分數分別介于（252～571）×10－6、（311～1 184）×10－6，206Pb占普通Pb的0.82%～6.91%之間，Th／U 比值介于1.28～2.21，測點3.1的年齡值為161.6±6.5Ma，誤差較大，測點14.1的207Pb／235U（0.370±16.0）偏高，未作統(tǒng)計（圖5－G）。統(tǒng)計的12個測點，206Pb／238U年齡介于140.2～149.4Ma之間，加權平均年齡值為145.7±2.5Ma（2σ，MSWD＝0.33，圖5－H）。

5 討論

5.1 朗縣混雜巖中巖漿活動的時代及區(qū)域對比

朗縣東部里龍地區(qū)，早期工作一直將其歸屬于白堊系朗縣混雜巖，但本文針對該混雜巖中的變輝綠巖（圖1－B）卻獲得了大約191Ma的SHRIMP鋯石U－Pb年齡數據，記錄了早侏羅世巖漿活動歷史。本文從采自朗縣西部拉索村（圖1－B）的1件變輝綠巖樣品（QS01－1）中獲得了大約147Ma的鋯石結晶年齡，該年齡與采自朗縣南部白露村附近（圖1－B）的2件變玄武巖樣品（LX03－1、LX03－3）的時代（146～148Ma B.P.）完全一致，這表明在侏羅紀最晚期朗縣地區(qū)發(fā)生了重要的巖漿事件。區(qū)域年代學資料表明（表5），在雅魯藏布縫合帶西段，休古嘎布蛇綠混雜巖大約形成于126～152Ma B.P.［23］；在雅魯藏布縫合帶中段，大竹卡和吉定蛇綠巖可能主要形成于126～128Ma B.P.［9，24］；在雅魯藏布縫合帶東段，羅布莎地區(qū)蛇綠巖大約形成于163～177Ma B.P.［1，2］；而更向東到澤當地區(qū)，蛇綠巖很可能形成于175Ma B.P.［6］。這些信息表明，雅魯藏布縫合帶內部的蛇綠巖形成時代跨度大（早侏羅世到早白堊世中晚期），并且很可能具有東早西晚的形成演化歷史。

5.2 地質意義

本文在朗縣混雜巖東部里龍地區(qū)首次發(fā)現了SHRIMP鋯石 U－Pb年齡為191.4±3.7Ma的N－MORB型輝綠巖，這是迄今為止在雅魯藏布蛇綠混雜巖帶發(fā)現的最老的N－MORB型巖漿活動記錄，很可能表明該地區(qū)在早侏羅世早期就已經存在洋盆，暗示新特提斯洋盆可能已經擴張產生的時代應該更早，這與近年來在該帶發(fā)現中晚三疊世放射蟲硅質巖的事實一致［25］，提供了新特提斯在早侏羅世以前就可能已經擴張產生的重要證據?？紤]到迄今在雅魯藏布混雜巖帶中段和西段尚未發(fā)現老于此時期的蛇綠巖，由此作者推測，東部的新特提斯洋盆很可能比中西部具有更早的發(fā)育歷史。

本文的SHRIMP鋯石U－Pb年齡測定還發(fā)現，1件具有E－MORB特征的輝綠巖樣品（QS01－1）與2件具有E－MORB特征的玄武巖樣品（LX03－1、LX03－3）大約同時侵入形成于侏羅紀最晚期（147Ma B.P.）。由于這些變輝綠巖和變玄武巖樣品已經發(fā)生了富鈦礦物相的分離結晶，所以其較高的TiO2含量（質量分數為1.5%～2.6%）應該指示其原始巖漿應該具有更高的TiO2含量；意味著僅從TiO2含量來看，可類比于典型OIB。其他微量元素兼具E－MORB和OIB型玄武巖地球化學特征，但其明顯的Nb、Ta負異常又不同于典型OIB。這種獨特的地球化學現象，既可能由受到消減組分影響的巖石圈地幔引起，也可能與熱點和洋脊相互作用過程中巖石圈地幔組分的加入有關。如果將這2件變玄武巖樣品（LX03－1、LX03－3）視為熱點與洋脊相互作用的結果［26］，那么就意味著在侏羅紀最晚期或白堊紀最早期，在雅魯藏布洋盆內部發(fā)生了重要的熱點型巖漿活動。更有意義的是，這一熱點型巖漿活動與雅魯藏布混雜巖帶南部措那地區(qū)的早期熱點型巖漿活動（（145Ma B.P.）［27］同期，表明那時在新特提斯洋殼巖石圈及南部被動大陸邊緣巖石圈之下，很可能存在彼此有成因聯系的地幔柱或熱點型巖漿活動。但同時也應該注意到這2個樣品有明顯的Nb、Ta虧損，目前不排除它們可能來自一個受到消減組分影響的巖石圈地幔，或者解釋成新特提斯洋內熱點和洋脊相互作用過程中有巖石圈地幔組分的貢獻。

表5 雅魯藏布縫合帶蛇綠巖年齡表Table 5 The ages of the ophiolite mélange in the Yarlung Zangbo suture zone

6 結論

a.朗縣蛇綠混雜巖中的巖漿活動有2幕，分別發(fā)生在早侏羅世（大約191Ma B.P.）和侏羅紀最晚期到白堊紀最早期（大約146～148Ma B.P.）。

b.本文SHRIMP鋯石U－Pb年齡數據提供了新特提斯在早侏羅世以前就可能已經擴張產生的重要證據。

c.在侏羅紀最晚期或白堊紀最早期，在新特提斯洋殼巖石圈及南部被動大陸邊緣巖石圈之下，存在彼此有成因聯系的地幔柱或熱點型巖漿活動，在巖漿活動過程中很可能巖石圈地幔組分有一定的影響和貢獻。

作者在SHRIMPⅡ年齡測試工作中得到中國地質科學院SHRIMP年齡測試室各位老師和同仁的幫助，西北大學大陸動力學國家重點實驗室承擔了樣品的化學測試分析，在此一并表示感謝。

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