藏南古堆地區(qū)中基性脈巖SHRIMP鋯石U-Pb定年、地球化學特征及構造意義

任 沖，劉 順，朱利東，潘江濤，高偉先

（1.中國人民武裝警察部隊黃金第十一支隊，湖南 寧鄉(xiāng) 410699； 2．成都理工大學，成都 610059）

藏南古堆地區(qū)中基性脈巖SHRIMP鋯石U-Pb定年、地球化學特征及構造意義

任 沖1，劉 順2，朱利東2，潘江濤1，高偉先1

（1.中國人民武裝警察部隊黃金第十一支隊，湖南 寧鄉(xiāng) 410699； 2．成都理工大學，成都 610059）

通過對藏南隆子-古堆一帶廣泛發(fā)育近東西走向的中基性脈巖較系統(tǒng)的地質(zhì)年代學和巖石地球化學研究，3個基性脈巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為133～140.9Ma，代表了輝長巖的結晶年齡，而中性脈巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡130±1.7Ma代表了閃長巖的結晶年齡。表明中基性脈巖屬于鈣堿性-堿性系列，總體富TiO2，平均含量為3.08，LREE富集，輕重稀土分異較為明顯，LILE略為富集，HFSE虧損不明顯，屬被動大陸邊緣構造環(huán)境，可能代表了早白堊世新特提斯洋擴張引起喜馬拉雅被動大陸邊緣一側裂解的產(chǎn)物。

SHRIMP；地球化學；中基性脈巖；藏南

藏南古堆地區(qū)位于喜馬拉雅-岡底斯地層大區(qū)喜馬拉雅地層區(qū)，康馬-隆子地層分區(qū)，藏南拆離系東段，羊卓雍措-拿日雍措復式向斜東南段。該區(qū)中基性脈巖是新特提斯洋晚期發(fā)生大規(guī)模擴張的產(chǎn)物[3、4]（Jiang et al．，2006；江思宏，等，2007) ，近幾年的研究表明它們可能屬于措美大火成巖省OIB型鎂鐵質(zhì)巖的組成部分，與132Ma Kerguelen地幔柱的活動關系密切（Zhu et al.,2009）。對于研究區(qū)內(nèi)出露的大量中基性巖脈巖，其形成時代和構造環(huán)境一直是近年來爭論的焦點。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及樣品

藏南古堆地區(qū)巖漿巖出露面積較廣，時代主要集中在三疊紀、侏羅紀、白堊紀和新生代，巖性從酸性巖到基性巖均有分布。酸性的侵入巖以二長花崗巖、細晶巖為主，噴出巖以流紋巖、英安巖為主；中性的侵入巖以閃長巖為主，噴出巖以安山巖為主；基性的侵入巖以輝長巖、輝綠巖為主，噴出巖以玄武巖為主。研究區(qū)火山巖主要分布在上三疊統(tǒng)涅如組（T3n）、中侏羅統(tǒng)遮拉組（J2z）和下侏羅統(tǒng)-上白堊統(tǒng)桑秀組（J3K1s）地層中。閃長巖主要出露在也拉香波變質(zhì)核雜巖體西南約10km的扎那一帶，呈巖珠形式產(chǎn)出。輝長巖、輝綠玢巖主要分布于三疊系、侏羅系和下白堊統(tǒng)地層中，其中的鎂鐵質(zhì)巖脈呈近東西向展布，構成了措美殘余大火成巖省的組成部分[2]（Zhu et al., 2009a）。研究區(qū)中基性巖脈與圍巖大多呈順層侵入關系或低角度切割關系。輝長巖及灰綠玢巖脈寬約0.5～2m，延伸長度不等，巖石蝕變較為強烈。

圖1 樣品鋯石測試諧和圖與年齡分布圖

2 分析測試方法

樣品鋯石按常規(guī)方法分選，最后在雙目鏡下挑純。將待測鋯石與一片RESE參考樣SL13及數(shù)粒TEM

放置于環(huán)氧樹脂中，磨至一半，使鋯石暴露，用于陰極發(fā)光（CL）和透反射研究。CL研究在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所牛津MINICL陰極發(fā)光探測儀上完成，具體操作步驟見文獻[5]。SHRIMP鋯石U-Pb分析在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成。在分析過程中,用標準鋯石TEM（417 Ma）進行元素間的分餾校正，Pb/U校正公式采用 Pb/U=A(UO/U)2（Caoue-Long et al.,1995）;采用澳大利亞國立大學地學院標準鋯石SL13(年齡，572 Ma；U含量：238μg/g)標定所測的鋯石的U、Th和Pb含量，詳細分析流程和原理見參考文獻[6]（Willims et al., 2007）。樣品的主量元素采用X熒光光度儀，微量元素利用ICP，Au采用原子吸收，稀土元素采用ICP-MS方法進行測試，分析工作由湖南省礦產(chǎn)測試利用研究所完成。分析精度主量元素RSD<5%，稀土和微量元素RSD<10%。

3 SHRIMP鋯石U-Pb年齡

本文選擇了輝長巖、輝綠巖及閃長巖進行了SHRIMP鋯石U-Pb定年，對應的SHRIMP鋯石U-Pb協(xié)和圖與年齡分布圖見圖1。輝長巖的鋯石樣品，陰極發(fā)光圖像顯示鋯石基本呈兩種形態(tài)，粒度變化范圍為80～250μm，多數(shù)鋯石具有較好的結晶形態(tài)和環(huán)帶結構，少部分具有核、幔、邊三重結構，對于這樣復雜的鋯石選取與較規(guī)則的鋯石一樣的部位進行測年。閃長巖的結構較為復雜，粒度變化范圍為70～200μm，鋯石磨圓較差，多呈棱角狀，韻律環(huán)帶不清。具有環(huán)帶結構的鋯石可能代表巖漿巖的結晶年齡，不具有環(huán)帶結構的鋯石晶核可能代表了繼承鋯石或者基底圍巖的年齡。由測年結果可見，輝長巖（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6）U的含量分別為23～659μg/g、210～1 302μg/g、397～1 282μg/g，Th的含量分別為18～660μg/g、92～2 629μg/g、903～3 804μg/g，閃長巖的U、Th的含量分別為88～6 072μg/g和6～6 647μg/g。放射性成因Pb的含量變化較大，分別為（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.8～108μg/g、7.5～23.4μg/g、8.12～23.9μg/g、13～109μg/g ,Th/U 分別為（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.43～1.33、0.45～3.09、1.78～3.09、0.07～3.9 ,絕大多數(shù)測點的Th和U呈正相關關系，Th/U的平均比值為1.45，表明鋯石在形成過程中，可能受到了地殼物質(zhì)的混染。3個輝長巖與輝綠巖的年齡介于133～140.9Ma之間，即輝綠巖、輝長巖的結晶年齡，閃長巖的年齡為130.0 ± 1.7 Ma，即閃長巖的結晶年齡。

4 地球化學特征

4.1 主元素

藏南古堆地區(qū)中基性脈巖的主元素、稀土元素、微量元素分析結果見表1，中基性脈巖中的SiO2含量為42.37%～55.40%，平均值48.4% （10件樣品，下同）；K2O含量為0.12%～2.66%，平均值1.1%；Na2O含量為0.3%～4.39%,平均值3.05%；K2O+Na2O為0.58%～5.54%，平均值4.15%；K2O/Na2O為0.03～0.95?？鄢裏Я浚↙OI），并將其換算成100%后，投入到TAS圖解中（圖2），輝長巖、輝綠巖樣品落入在玄武巖、玄武質(zhì)粗面安山巖、玄武安山巖、粗面玄武巖區(qū)域，閃長巖投入到安山巖區(qū)域。在SiO2-K2O圖解上（圖3），有兩件樣品落入到低鉀（拉斑）系列，七件樣品落入到鈣堿性系列，1件樣品（閃長巖）落入到高鉀鈣堿性系列。里特曼指數(shù)σ=1.77～4.97，屬鈣堿性-堿性系列。Mg#值變化范圍較大，為36.98～57.22，Al2O3、P2O5、FeOT與Mg#相關性不強，暗示中基性脈巖的分離結晶作用較弱。

4.2 稀土元素

古堆地區(qū)中基性脈巖的ΣREE=126.64～505.28，（La/Yb）N=2.37～12.19，除了11PM1GS01和11PM1GS03外，其余樣品（La/Yb）N>5，輕重稀土分餾明顯，總體表現(xiàn)為向右傾斜配分曲線。δEu=0.7～1.42，總體表現(xiàn)為Eu弱富集，說明原始巖漿巖中斜長石的分離結晶不明顯。根據(jù)圖5，由（La/Yb）N和δEu可以將上述樣品分為兩類，一類由PM4QY02和11PM1GS04組成，其余樣品組成第二組，暗示它們在成巖物質(zhì)來源或成因上有一定的差別。

表1 古堆地區(qū)中基性脈巖的主元素(%)、稀土元素（10-6）和微量元素(10-6)分析結果

4.3 微量元素

在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖5）上，大離子親石元素（LILE）和輕稀土元素（LREE）較為富集，未見高場強元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf明顯負異常，類似于OIB，Sr元素相對虧損，可能反應了低壓條件下斜長石的分離結晶。Ti的平均含量為3.08，與典型的洋島玄武巖（OIB）接近（Sun and McDonough,1989）。Mg#范圍在36.98～57.22之間，相容元素Ni、Cr含量均很低（分別為1.68×10-6，153.6 ×10-6和11.8×10-6～171.4×10-6），明顯偏離原生玄武巖巖漿范圍（Ni=300×10-6～400×10-6，Cr=300～500×10-6；Frey et al.,1978；Hess,1992）,結合Mg#與Ni、Cr的線性關系，Mg#與Ni、Cr大致正相關關系，其含量隨Mg#的降低而降低表明巖漿在演化過程中有橄欖石和單斜輝石等鐵鎂質(zhì)礦物的結晶分異，而其它元素與Mg#相關性較差，可能反應了它們來自不同的巖漿巖源區(qū)。除樣品11Q6和樣品11Q8外，其余樣品的Nb/Ta值介于16～20之間，與原始地幔的Nb/Ta值（17.39）（Sun et al.,1989）相近。

5 形成環(huán)境討論

在古堆地區(qū)中基性脈巖主量元素FMA構造判別圖上（圖6）（Pearce.,1983），除一個樣品落在洋島區(qū)域外，其余樣品都落在大陸或者靠近大陸的區(qū)域。在微量元素Zr-Zr/Y構造環(huán)境判別圖圖上（圖7）(Pearce.,1983)，4個樣品落在板內(nèi)構造環(huán)境。前人研究表明（Lassiter and Depaolo,2000；張招崇，2004）來自深度地幔物質(zhì)的巖漿具有低的La/Ta比值（一般為8～15），巖石圈地幔的混染會導致該比值的迅速增加（大于25），而La/Sm比值變化不大，巖漿在受到地殼物質(zhì)混染以后，其比值迅速升高到5以上。分析表明樣品La/Ta=7.6～52.1，La/Sm=1.4～4.0，暗示研究區(qū)中基性脈巖在上升過程中可能受到了巖石圈地幔的混染。而是否是由于巖漿在上升過程中受到地殼混染的緣故？故從以下幾個方面進行衡量：1）古堆地區(qū)中基性脈巖LILE富集不明顯，這與受地殼混染的基性巖明顯不同（Halama et al., 2004）。2）樣品Th/Ta=1.0～13.8,樣品11PM1GS02、11Q6、11Q8、11Q14的比值均大于3，大于原始地幔Th/Ta比值（2.3）（Sun et al., 1989）,暗示這四個樣品的巖漿在上升過程中可能受到了陸殼物質(zhì)的混染。

3）樣品Zr/Hf=20.0～111.9，遠大于陸殼值11，樣品11PM3GS02、11Q8、11Q14的Zr/Hf比值小于原始地幔的比值36.27[9]（Weaver, 1991），表明這三個樣品可能受到了下地殼的混染。

圖2 古堆地區(qū)中基性脈巖TAS圖解（據(jù)Lemaitre，1989）

圖3 古堆地區(qū)中基性脈巖K2O-SiO2圖解（據(jù)Taylor etal.，1976）

圖4 古堆地區(qū)中基性脈巖稀土元素球粒隕石標準化分布形式圖（據(jù)Sun etal.,1989數(shù)據(jù)）

圖5古堆地區(qū)中基性脈巖原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖（據(jù)Sun etal.,1989數(shù)據(jù)）

圖6 古堆地區(qū)基性脈巖FMA圖解

圖7 古堆地區(qū)基性脈巖Zr-Zr/Y圖解

以上證據(jù)表明樣品中11Q8和11Q14受到地殼物質(zhì)混染的可能性較大，而其余樣品較好的保留了源巖的特征。10件樣品總體富TiO2，平均含量為3.08，遠大于一般地殼巖石和它們?nèi)廴隗w的TiO2含量（平均為0.72，Rudnick and Gao,2003）,且與夏威夷熱點玄武巖、巴基斯坦Bibai熱點型玄武巖一致[12]。同時樣品Zr/Ba=0.77～3.55，平均值為1.68，遠大于0.2，暗示這些中基性脈巖起源深度較大，可能起源于軟流圈地幔(Ormerod et al.,1988）。因此本區(qū)域中基性脈巖的產(chǎn)生與軟流圈地幔活動有一定的關系，且與EMⅡ關系密切。上述證據(jù)表明，在130～140Ma，雅魯藏布江南緣喜馬拉雅構造域可能出現(xiàn)被動大陸邊緣的裂解，并有起源于富集地幔的中基性脈巖的侵入。在中基性脈巖大規(guī)模產(chǎn)生的同時，1∶5萬區(qū)域地質(zhì)資料顯示（未刊出資料），研究區(qū)在早白堊世發(fā)育一套規(guī)模較大的玄武巖—英安巖—石英砂巖—泥質(zhì)粉砂巖的海相火山—沉積建造，沉積物具有典型的被動大陸邊緣的特點，火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為133 ±3.0Ma[11]，其主要特征和大陸裂谷玄武巖相似，形成于大陸邊緣拉張帶（初始裂谷）環(huán)境[4、10]。中基性脈巖和火山巖的巖漿源區(qū)性質(zhì)共同反應了研究區(qū)在早白堊世拉張背景下巖石圈伸展減薄、軟流圈持續(xù)上涌的地球動力學背景。

6 結論

1）對古堆地區(qū)的中基性脈巖采樣，并進行年代學研究，得到SHRIMP鋯石U-Pb年齡，其中3個輝長巖樣品的年齡為133～140.9Ma，為早白堊世，閃長巖的年齡為130.0 ± 1.7 Ma，為早白堊世，SHRIMP鋯石U-Pb數(shù)據(jù)為新特提斯洋的擴張?zhí)峁┝四甏鷮W的證據(jù)。

2）藏南古堆地區(qū)中基性脈巖屬于鈣堿性-堿性系列，總體富TiO2，平均含量為3.08，較為富集LREE，輕重稀土分異較為明顯，LILE略為富集，HFSE虧損不明顯，屬于板內(nèi)構造環(huán)境。

3）地球化學和年代學證據(jù)表明，早白堊世研究區(qū)處于強烈的裂解和巖石圈伸展減薄的構造環(huán)境和動力學背景，研究區(qū)所處的新特提斯被動大陸邊緣出現(xiàn)巖石圈減薄，造成軟流圈物質(zhì)上涌，并侵入有大量的中基性脈巖，這些中基性脈巖是新特提斯洋打開時在喜馬拉雅被動大陸邊緣一側的響應。

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Geochemistry and Zircon SHRIMP U-Pb Dating and Their Tectonic Significance for Intermediate-Basic Dyke In the Gudui Region,South Tibet

REN Chong1LIU Shun2ZHU Li-dong2PAN Jiang-tao1GAO Wei-xian1
1-No.11 Gold Geological Party, CAPF, Ningxiang, Hunan 410699; 2-Chengdu University of Technology , Chengdu 610059)

Geochronoloical study for intermediate-basic dyke in the Gudui region, south Tibet indicates that SHRIMP U-Pb dating for zircons from three basic samples yields an age of 133-140.9Ma, representing the crystallization age of gabbro, while the SHRIMP U-Pb dating for zircons from the intermediate sample yields an age of 130±1.7Ma, representing the crystallization age of diorite. Petrochemical study indicates that the intermediate-basic rocks are calc-alkaline and alkaline series with high TiO2of the average content of 3.08%. They are characterized by enrichment in LREE and high ratios of LREE/HREE, and slight enrichment in LILE, and less loss of HFSE. All these prove that the tectonic setting is WPB. The intermediate-basic rocks may be regarded as the products of the splitting of the Himalayan passive margin which caused the large-scale spreading of the Late Neo-Tethys ocean during the Late Jurassic-Early Cretaceous.

SHRIMP; geochemistry; intermediate-basic rocks; south Tibet

P597；P546

A

1006-0995（2014）04-0496-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.004

2014-07-28

任沖（1989-），男，湖北當陽人，助理工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作