西藏山南比馬組安山巖形成時代及意義

閆國強 丁 俊 黃 勇 王欣欣,3 張 凱

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；3.山西地勘局217地質(zhì)隊，山西 大同 037008；4.中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院，福建 甫田 351111)

西藏山南比馬組安山巖形成時代及意義

閆國強1丁 俊2黃 勇2王欣欣1,3張 凱4

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；3.山西地勘局217地質(zhì)隊，山西 大同 037008；4.中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院，福建 甫田 351111)

通過對西藏山南努日礦區(qū)南礦段出露的白堊系下統(tǒng)比馬組地層頂部巖性段采集的安山巖，運用野外宏觀描述、鋯石陰極發(fā)光、鋯石微區(qū)LA-ICP-MS的方法，對安山巖產(chǎn)狀、安山巖中鋯石形態(tài)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)果顯示：比馬組安山巖與下伏麻木下組火山巖呈整合接觸關(guān)系，鋯石的陰極發(fā)光圖像顯示其具有較好的晶形、清晰的振蕩環(huán)帶和w(Th)/w(U)值大于0.1的特點，為典型的巖漿成因鋯石，鋯石U-Pb諧和年齡為92.04±0.71 Ma(MSWD=0.74)，屬晚白堊世。這一年齡代表了比馬組安山巖的形成時間，也代表了桑日群火山巖噴發(fā)持續(xù)時間從晚侏羅世一直持續(xù)到晚白堊世，精確的鋯石U-Pb年代學(xué)證據(jù)，很好地約束了桑日群弧火山巖的活動時限，同時也暗示了努日礦床自晚侏羅世開始即有大規(guī)模的、持續(xù)的巖漿活動。

桑日群 安山巖 比馬組 鋯石U-Pb定年

新特提斯洋的演化過程對于青藏高原的形成具有重要的意義，一直以來，桑日群火山巖被認(rèn)為是其俯沖作用的代表性巖漿記錄[1]。自晚侏羅世雅魯藏布江新特提斯洋的俯沖消減過程開始，岡底斯帶伴隨著強烈的巖漿火山活動受到了極大關(guān)注[2]，桑日群火山被認(rèn)為是這一俯沖消減過程中最重要的弧火山巖之一，其位于岡底斯南緣火山—島弧巖漿的中、東段，緊鄰雅魯藏布江縫合帶的北側(cè)[3]，分為下部麻木下組和與其整合接觸的上部比馬組，已有的成果僅為麻木下組的地球化學(xué)[4]、同位素年齡[5]等方面，桑日群下部麻木下組安山巖的鋯石SHRIMP年齡為136.5 Ma；而對更大規(guī)模噴發(fā)的比馬組火山巖卻缺少系統(tǒng)的研究，尤其是缺少對桑日群火山活動上限的約束。

1 地質(zhì)背景

桑日群火山巖主要分布在岡底斯帶南緣靠近雅魯藏布江兩側(cè)，是岡底斯南緣火山—巖漿弧中一條重要的火山巖帶，分為下部的麻木下組和上部的比馬組，二者呈整合接觸關(guān)系。本次研究區(qū)域主要在山南地區(qū)乃東縣附近，該地區(qū)出露的白堊系下統(tǒng)比馬組主要分布于雅江北岸昌果—努日一帶，雅江南岸明則—沖木達(dá)一帶也有零星出露，總體成東西向條帶狀斷續(xù)分布，出露長大于90 km，寬1～5 km。該組為一套優(yōu)地槽海相火山巖、砂泥巖至碳酸鹽巖建造。厚度大于4 119 m。根據(jù)沉積旋回遞變規(guī)律，區(qū)域上劃分5個巖性段。主要以安山質(zhì)火山巖為主，間夾砂巖、薄層灰?guī)r以及厚層塊狀的碳酸鹽巖。努日大型銅鉬鎢礦床是近年來在岡底斯中東段靠近雅魯藏布江縫合帶發(fā)現(xiàn)的礦床，也是西藏首例達(dá)到大型礦床的鎢礦床，礦區(qū)出露大量中酸性侵入巖及火山巖，比馬組地層在礦區(qū)內(nèi)出露較完整，這就為礦床的形成提供了優(yōu)良的條件，具有較大的成礦潛力。采樣位置位于努日礦區(qū)南礦段，可見大面積出露的灰綠色安山巖露頭，局部可見麻木下組英安巖及沉積火山角礫巖。比馬組火山巖呈灰綠色斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀、杏仁狀構(gòu)造，斑晶粒度一般為2～5 mm，主要以斜長石為主，未見明顯蝕變。

2 樣品采集及分析方法

本次工作所采樣品位于西藏山南乃東縣劣布村，靠近雅魯藏布江北岸的努日銅鎢鉬礦床南礦段，安山巖野外露頭出露面積較大，樣品采集時敲除風(fēng)化部分，選取新鮮干凈樣品約20 kg。樣品經(jīng)人工粗碎后送往河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室進(jìn)行鋯石挑選。

2.1 分析方法

首先將測試樣品碎至80～100目后，經(jīng)重砂和磁選出約2 000顆鋯石在雙目鏡下精心挑選，將樣品靶表面經(jīng)拋光直至鋯石內(nèi)部近晶體中心截面，對靶上鋯石分別進(jìn)行鏡下顯微透射光、反射光照相，最后對鋯石靶用體積百分比為3%的HNO3清洗樣品并鍍金制靶，鍍膜后進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)分析，鋯石的顯微照相及陰極發(fā)光實驗在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司實驗室完成，根據(jù)CL圖像及透射光、反射光照相結(jié)果，對鋯石進(jìn)行U-Pb定年分析[6]。鋯石年齡測定在中國科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升重點實驗室利用LA-ICP-MS(激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀)完成。

2.2 鋯石CL圖像特征

安山巖樣品中挑選的鋯石以無色透明為主，晶形主要為雙錐狀、寬板狀、柱狀，晶體除受后期人工挑選及制靶過程中破壞外，基本呈自形晶。晶體長軸為20～250 μm，短軸為20～80 μm，長短軸比為(1∶1)～(3∶1)，陰極發(fā)光圖像顯示鋯石具有明顯的韻律震蕩環(huán)帶及生長韻律，具有清楚的灰白色幔部及核部，屬于典型的巖漿結(jié)晶產(chǎn)物，盡管鋯石有不同形態(tài)，但均未見明顯后期熱液改造、二次捕獲等跡象，代表該期巖漿活動為一次結(jié)晶形成，從后期鋯石測年數(shù)據(jù)的均勻分布、鋯石CL圖像等均暗示未受后期明顯影響，因而其鋯石年齡不僅代表了桑日群安山巖的成巖年齡，也代表了桑日群火山巖形成時間的上限。

3 分析結(jié)果

樣品鋯石22個測點同位素含量測試數(shù)據(jù)及后期同位素比值數(shù)據(jù)見表1。測點均位于鋯石震蕩環(huán)帶發(fā)育、無裂縫及包裹體的幔部，22個數(shù)據(jù)點顯示鋯石Th含量為(42.69～272.78)×10-6，U含量變化范圍為(59.3～472.1)×10-6，w(Th)/w(U)值變化范圍為0.090～1.246，均大于0.1(1#點除外)，與巖漿成因鋯石w(Th)/w(U)值一致[7]，且21個測點的w(Th)/w(U)值均在0.4以上[8]，具有典型巖漿鋯石的成分，1#測點w(Th)/w(U)值為0.09，結(jié)合鋯石陰極發(fā)光圖像，排除其為捕獲鋯石成因，可能為巖漿上升過程中受輕微影響，21個測點的w(207Pb)/w(206Pb) 值非常接近，為0.047～0.049(21#點除外)，表明該類鋯石為同期巖漿結(jié)晶形成，但總體說明這些鋯石為典型的巖漿成因鋯石[9]。由于235U衰變比238U快6.3倍，放射成因的207Pb在地球早期歷史中更為豐富，而顯生宙以來207Pb生成率很低及計數(shù)速率低，造成207Pb測定誤差較大，使w(207Pb)/w(206Pb)和w(207Pb)/w(235U)值可信度降低。因此，顯生宙鋯石一般采用w(206Pb)/w(238U)年齡[10]。22個測點的U-Pb同位素組成在誤差范圍內(nèi)諧和度較高，數(shù)據(jù)非常集中分布在諧和線附近，數(shù)據(jù)質(zhì)量高，見圖1。在置信度為95%時的w(206Pb)/w(238U)值為92.04±0.71 Ma(MSWD=0.74)。研究樣品鋯石w(Th)/w(U)值范圍屬于典型巖漿成因鋯石，w(207Pb)/w(206Pb)值非常接近，表明鋯石屬于同期巖漿結(jié)晶形成；22個測點的同位素校正曲線集中分布在諧和線附近，表明火山巖鋯石對U-Pb同位素體系保持完全封閉，未受后期變質(zhì)事件擾動，因此，其U-Pb諧和年齡是可信的，代表了桑日群比馬組火山巖的成巖時代。

表1 努日礦區(qū)比馬組安山巖樣品鋯石U-Pb定年結(jié)果

(a)鋯石U-Pb諧和年齡

(b)鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡

4 討 論

4.1 火山巖時代上限

研究表明，岡底斯帶桑日群火山巖是新特提斯洋俯沖消減過程中產(chǎn)生的重要島弧型火山巖，由下部的埃達(dá)克質(zhì)麻木下組火山巖和上部的比馬組鈣堿性火山巖構(gòu)成，兩者之間為整合接觸關(guān)系，朱弟成等對下部麻木下組安山巖的鋯石做了精確的時代厘定，其SHRIMP年齡為136.5 Ma，屬于晚侏羅世—早白堊世，而桑日群上部比馬組火山巖的時代主要通過地層中化石來約束，比馬組地層中主要產(chǎn)早白堊世阿爾布期—賽諾曼期圓粒蟲、雙殼類、腹足類及六射珊瑚等。1∶20萬澤當(dāng)幅區(qū)調(diào)報告中獲得Rb-Sr等時線年齡為92.76±2.42 Ma，與本次研究的比馬組一段安山質(zhì)火山巖鋯石U-Pb年齡(92.04±0.71 Ma)高度一致，屬于晚白堊世，結(jié)合野外出露完整比馬組宏觀露頭的情況，認(rèn)為其年齡可精確約束桑日群火山巖持續(xù)時間的上限為92.04±0.71 Ma。桑日群火山巖自晚侏羅世—晚白堊世的持續(xù)活動，代表了新特提斯洋俯沖消減過程是一個連續(xù)過程。

4.2 地球動力學(xué)意義

岡底斯南緣火山-巖漿弧帶的研究表明：岡底斯南緣曾經(jīng)歷了新特提斯洋殼的多次俯沖，發(fā)生過非常復(fù)雜的演化歷史，它大致在中侏羅世—晚白堊世發(fā)生過2次俯沖[11]，而桑日群火山巖被認(rèn)為是晚期雅魯藏布江新特提斯洋沿岡底斯南緣向北俯沖消減的產(chǎn)物，因而桑日群火山巖是俯沖背景下的埃達(dá)克巖和典型島弧火山巖組合，埃達(dá)克巖是俯沖洋殼部分熔融的產(chǎn)物[12]；多數(shù)大陸島弧環(huán)境中，典型島弧火山巖由下插洋殼板片之上的地幔楔部分熔融形成。比馬組火山巖地球化學(xué)特征顯示，其來源于一個沒有明顯陸殼混染的虧損地幔，沒有經(jīng)歷明顯的結(jié)晶分離作用，是一套典型的正常鈣堿性島弧火山巖。桑日群火山巖中板片熔體的貢獻(xiàn)在空間上由雅魯藏布江南岸向北岸減小，而上覆地幔楔物質(zhì)的貢獻(xiàn)，時間上從晚侏羅世至晚白堊世越來越強[5]。這種從下部麻木下組至上部比馬組整合過渡的巖石組合特征，不但證實存在洋殼板片的俯沖消減，而且還指示了洋殼板片的俯沖方向和洋盆縮減的開始，記錄了殼幔物質(zhì)相互作用的歷史。晚白堊世埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長巖代表了80 Ma之前隨著新特提斯洋板片俯沖角度變緩而進(jìn)入了平板俯沖的階段[13]，努日礦區(qū)南礦段新近發(fā)現(xiàn)了晚白堊世90 Ma的具有埃達(dá)克巖性質(zhì)的花崗閃長巖體，其成巖時代與桑日群火山巖年齡接近，但其地球化學(xué)特征、巖石組構(gòu)以及物源卻存在很大變化，表明它們是新特提斯洋構(gòu)造演化階段的不同產(chǎn)物。綜上所述，新特提斯洋板片在晚侏羅世初始的高角度俯沖階段，板片前緣發(fā)生部分熔融，其上升過程中與部分上覆地幔楔物質(zhì)發(fā)生不同程度的交代形成麻木下組具埃達(dá)克質(zhì)的火山巖，隨著俯沖的持續(xù)，下插板片角度的變緩，俯沖板片之上的地幔楔物質(zhì)也發(fā)生部分熔融形成比馬組鈣堿性正常島弧火山巖。

5 結(jié) 論

雅魯藏布江新特提斯洋向北俯沖消減形成的桑日群火山巖，俯沖帶的消減方向為自南向北，其上部的比馬組弧火山巖鋯石U-Pb諧和年齡應(yīng)為92.04±0.71 Ma(MSWD=0.74)，時代為晚白堊世，結(jié)合野外宏觀露頭及采樣層位(采于比馬組頂部巖性段)及其與下伏麻木下組火山巖整合接觸的事實，表明桑日群的火山作用持續(xù)時間的上限為92 Ma，也即新特提斯洋板片俯沖角度開始變緩，向平板俯沖模式轉(zhuǎn)變的時限。

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(責(zé)任編輯 鄧永前)

Geochronology and Significances of Bima Formation Andesite of Shannan,Tibet

Yan Guoqiang1Ding Jun2Huang Yong2Wang Xinxin1,3Zhang Kai4

(1.AcademyofEarthScience,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;2.ChengduCenterofChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,China; 3.The217GeologicalTeamofBureauofGeologyandInvestigationofShanxi,Datong037008,China; 4.TheNo.2GeologicalExplorationInstituteofCMGB,Putian351111,China)

The occurrences,morphology of zircon,geochemistry and geochronology of andesite sampled from the upper section of cretaceous Bima formation emerged in Nuri mining area of Shannan,Tibet were analyzed in detail through the field macroscopic description,cathodoluminescence images of zircon and LA-ICP-MS to zircon.The results showed that Bima formation andesite has a comformable contact with underlying Mamuxia formation volcanic rock.The cathodoluminescence images of zircons showed that the zircon have better crystal form and clearer oscillatory band with ratio ofw(Th)/w(U) greater than 0.1,which indicated that the zircon is a typical magmatic origin rock.Zircon with the U-Pb concordant age of 92.04±0.71 Ma(MSWD=0.74)belongs to the late Cretaceous epoch which represents the ore-forming time of Bima formation andesite,also represents that the eruptions of Sangri Group volcanic rock lasts from late Jurassic epoch to the late Cretaceous epoch.The accurate zircon U-Pb chronology evidence greatly constraints the activity time of Sangri Group arc volcanic rocks.Meanwhile,it implies that the Nuri deposit suffer from many large-scale and sustaining magmatic activities since the late Jurassic epoch.

Sangri group， Andesite， Bima formation， Zircon U-Pb dating

2014-05-26

西藏大型礦床成礦專屬性研究項目(編號：1212011221073)，青藏高原南部礦床勘查模型與定位預(yù)測技術(shù)項目(編號：2011CB403105)，西藏米拉山銅礦整裝勘查區(qū)關(guān)鍵基礎(chǔ)地質(zhì)研究項目(編號12120114050501)。

閆國強(1985—)，男，博士研究生。

P588.14+4

A

1001-1250(2014)-08-091-04