早侏羅世葉巴組與桑日群火山巖:特提斯洋俯沖過程中的陸緣弧與洋內(nèi)弧?*

黃豐 許繼峰 陳建林 康志強(qiáng) 董彥輝

HUANG Feng1，2，XU JiFeng1，3＊＊，CHEN JianLin1，3，KANG ZhiQiang4 and DONG YanHui5

1. 同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640

2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

3. 中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心，北京 100101

4. 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，桂林 541004

5. 國家海洋局海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012

1. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510640，China

2. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

3. CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences，Beijing 100101，China

4. School of Earth Science，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China

5. Key Laboratory of Submarine Geosciences，Second Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Hangzhou 310012，China

2014-08-26 收稿，2014-12-05 改回.

1 引言

雅魯藏布蛇綠巖所代表的新特提斯洋的消失導(dǎo)致印度-亞歐大陸碰撞，最終形成了青藏高原(Yin and Harrison，2000)，而對(duì)于新特提斯洋的形成和演化過程目前并不是很清楚，以往一直認(rèn)為新特提斯洋北向俯沖的最早地質(zhì)記錄是位于高原南部的桑日群火山-沉積巖系列，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將其時(shí)代確定為晚侏羅到早白堊世，最近，Kang et al.(2014)報(bào)道了拉薩南部桑日縣桑日群比馬組火山巖的鋯石U-Pb 年齡為189 ～195Ma，表明其時(shí)代為早侏羅世，顯示出類似葉巴組的時(shí)代特征，而與原來劃歸為桑日群下部的麻木下組(136.5Ma，Zhu et al.，2009)完全不同。因此，新特提斯洋俯沖早期可能產(chǎn)生了葉巴組和桑日群比馬組兩類火山巖，它們的形成時(shí)代類似，但是空間分布位置不同，并且?guī)r性組合和產(chǎn)出形式上有明顯差異，因此深入的研究對(duì)比葉巴組和桑日群火山巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征，有助于了解新特提斯洋早期俯沖歷史。本次研究選取了高原南部驅(qū)龍和甲馬溝的葉巴組代表性基性和中性樣品進(jìn)行鋯石年代學(xué)和主微量地球化學(xué)研究，并對(duì)比已有的葉巴組和桑日群火山巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)，探討葉巴組和桑日群在特提斯洋俯沖過程中可能代表的構(gòu)造環(huán)境和早期演化歷史。

2 地質(zhì)概況

青藏高原由四個(gè)東西向延伸的陸塊組成，由北向南主要包括松潘-甘孜、羌塘、拉薩及喜馬拉雅地塊，其縫合帶分別為金沙江、班公湖-怒江及印度-雅魯藏布江縫合帶(Yin and Harrison，2000;潘桂棠等，2004)。根據(jù)出露火山巖的形成時(shí)代，拉薩地塊被劃分為南岡底斯帶和北巖漿帶(Coulon et al.，1986)，而葉巴組和桑日群火山沉積巖組合主要分布于拉薩地塊南部(朱弟成等，2008a，b);根據(jù)沉積蓋層和巖石基底性質(zhì)差異，Zhu et al.(2011)將拉薩地塊劃分為北，中，南三部分，其分界線分別是獅泉河-納木錯(cuò)蛇綠混雜巖帶(SNMZ)和洛巴堆-米拉山斷裂帶(LMF)，本文所研究的葉巴組和桑日群火山巖均出露于南拉薩地塊的南部。

葉巴組火山巖主要分布于拉薩地塊東部拉薩-墨竹工卡-工布江達(dá)之間(圖1)，由淺海相鈣堿性火山巖組合夾變質(zhì)砂板巖組成，火山巖巖性主要為淺變質(zhì)玄武巖，玄武質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，英安巖，酸性凝灰?guī)r及火山角礫巖等，葉巴組大致可劃分為3 個(gè)巖性段，一段以含火山角礫巖、火山集塊巖為特征，二段以中酸性安山巖、英安巖、流紋巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r為主，三段則由沉凝灰?guī)r、變質(zhì)砂巖、粉砂巖及硅質(zhì)巖、板巖、結(jié)晶灰?guī)r組成，總厚達(dá)5796 ～7748m 以上，其中玄武巖厚度從幾十米到三千米不等，中酸性巖漿厚度可達(dá)7000m(王全海等，2002;耿全如等，2005)。晚侏羅統(tǒng)多底溝組和白堊系門中組地層角度不整合覆蓋葉巴組變火山沉積巖組合之上(圖2)，同時(shí)葉巴組內(nèi)可見少量基性巖脈侵入(Zhu et al.，2008)。本文研究的樣品位于拉薩東達(dá)孜縣一帶，已有研究表明該處葉巴組內(nèi)火山巖基性-中酸性端元屬于同一地層端元(耿全如等，2005，2006;Zhu et al.，2008)，達(dá)孜葉巴組火山巖東西延伸約250km，分布區(qū)南北最寬約30km，向東西兩端尖滅(董彥輝等，2006)，樣品顯示出較弱的片理化。

桑日群火山-沉積巖組合主要分布于拉薩地塊南部的中部和東部，典型剖面位于拉薩南部的桑日縣(圖1)。桑日群大致可劃分出12 個(gè)以上的韻律層，主要由灰白色角礫狀灰?guī)r、條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂巖夾安山巖、火山角礫巖等組成，角礫狀灰?guī)r由大小不等的灰?guī)r礫塊堆積而成，礫塊一般3 ～4cm，大者可達(dá)1m，無分選性，雜基支撐;礫塊為由含淺水生物的礁塊灰?guī)r和少量泥灰?guī)r、砂巖組成?；鹕綆r主要由上部的比馬組和下覆的麻木下組組成，比馬組以玄武巖，玄武安山巖，安山巖為主，間夾及少量英安巖，夾細(xì)粒的砂板巖及較多的碳酸鹽巖，區(qū)域上厚度穩(wěn)定，總厚度可達(dá)2400m，其中火山巖厚度為1600 ～1800m。桑日群下部麻木下組沉積巖部分為灰?guī)r質(zhì)礫巖及細(xì)晶灰?guī)r，其北側(cè)原劃歸為麻木下組火山巖，前人通過對(duì)這些火山巖的定年指示其形成在早白堊世(Zhu et al.，2009;康志強(qiáng)等，2010)，呈現(xiàn)與上部比馬組完全不同的時(shí)代和組成，暗示兩組巖石可能形成完全不同的構(gòu)造背景，前者應(yīng)該不屬于早侏羅世的桑日群，因而本文在余下的討論中，所述桑日群僅以典型標(biāo)準(zhǔn)剖面上的比馬組為代表，不再涉及麻木下組。

3 分析方法

圖1 葉巴組及桑日群火山-沉積巖分布簡圖(據(jù)Zhu et al.，2013 修改)Fig.1 Simplified map of Lhasa terrane showing the distribution of Yeba Formation and Sangri Group volcanic-sedimentary rocks(after Zhu et al.，2013)

圖2 達(dá)孜地區(qū)葉巴組火山巖分布圖Fig.2 Simplified geological map of Yeba Formation in Dazi

將選作鋯石分析的樣品粉碎后利用傳統(tǒng)重磁篩選法挑選鋯石，所有鋯石挑選后粘在環(huán)氧樹脂上進(jìn)行拋光后在雙目顯微鏡觀察并利用陰極發(fā)光照相，從而選擇未被改造和破壞的鋯石進(jìn)行U-Pb 定年，本研究的年代學(xué)分析均在澳大利亞Macquarie 大學(xué)GEMOC 研究中心進(jìn)行單顆粒鋯石定年，定年所用儀器為帶Merchantek LUV 266 nm 型激光的Agilent HP4500 型ICPMS。激光功率1350kW，等離子氣體Ar 速率為14L/min，補(bǔ)償氣Ar 速率0.8L/min，激光剝蝕載氣He 速率1L/min。激光剝蝕系統(tǒng)為Nd:YAG266nm，脈沖頻率10Hz，測(cè)試脈沖能量約為0.9mJ，剝蝕孔徑50μm，數(shù)據(jù)采集模式為快速跳峰下的時(shí)間分辨分析，詳細(xì)的分析方法參見文獻(xiàn)(董彥輝等，2006)。

圖3 達(dá)孜葉巴組中基性火成巖的鋯石U-Pb 年齡諧和圖Fig.3 U-Pb concordia diagrams of the basalt and andesite of Yeba Formation in Dazi

表1 達(dá)孜葉巴組基性巖(QL03-4)和安山巖(X03-70)的鋯石LA-ICPMS U-Pb 定年結(jié)果Table 1 Zircon LA-ICPMS U-Pb data of the basalt (QL03-4)and andesite (X03-70)of Yeba Formation in Dazi

選擇盡可能新鮮的樣品用于主微量分析，所有火山巖樣品主微量實(shí)驗(yàn)均在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成。主量元素分析采用堿熔玻璃片法，然后利用XRF 測(cè)試，分析精度優(yōu)于5%，詳細(xì)步驟參見文獻(xiàn)(李獻(xiàn)華等，2002)。微量元素利用HF +HNO3+HClO4混合酸在高溫高壓下溶解，稀釋后在Perjub-Ekmer Sciex Elan 6000 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)上完成，分析精度優(yōu)于10%，相關(guān)的方法參見劉穎等(1996)和Chen et al.(2010)。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb 年代學(xué)

進(jìn)行鋯石U-Pb 年代學(xué)測(cè)定樣品為玄武巖(QL03-4)和安山巖(X03-70)，分別位于驅(qū)龍和甲馬附近，所選出的鋯石均無色透明，鋯石自形程度完好，選取陰極發(fā)光圖上沒有明顯裂隙和變質(zhì)的鋯石顆粒進(jìn)行分析。QL03-4 和X03-70 兩個(gè)樣品中鋯石的Th/U 比值變化于0.51 ～0.95 和0.63 ～0.99 之間，屬于典型的巖漿成因鋯石(Corfu et al.，2003;吳元保和鄭永飛，2004)。所有鋯石U-Pb 比值均利用Andersen 的軟件進(jìn)行普通鉛校正(Andersen，2002)，206Pb/238U 年齡具有較小的變化范圍(表1)，兩個(gè)樣品分別集中在184 ～193Ma 和171～182Ma，這些樣品具有諧和的U-Pb 年齡(圖3a，b)，206Pb/238U 年齡的加權(quán)平均值分別為188 ± 2Ma 和175 ±2Ma，該年齡可代表巖石的巖漿結(jié)晶年齡。

表2 達(dá)孜葉巴組火山巖主量(wt%)、微量(×10 -6)元素組成Table 2 Whole rock major (wt%)and trace (× 10 -6)element compositions of Yeba Formation in Dazi

圖4 葉巴組和桑日群火山巖的Zr/TiO2-Nb/Y 巖石分類圖解葉巴組和桑日群火山巖數(shù)據(jù)引自耿全如等，2005;董彥輝等，2006;Zhu et al.，2008;曾忠誠等，2009;陳煒等，2009;Kang et al.，2014. 圖5 ～圖8 的葉巴組和桑日群火山巖數(shù)據(jù)來源同此圖Fig.4 Zr/TiO2-Nb/Y diagram of the Yeba Formation and Sangri Group volcanic rocks

4.2 主微量元素

葉巴組內(nèi)的基性巖具有較大變化范圍的SiO2含量(45.29% ～57.75%)，明顯的富Na 特征，MgO 含量均在2.5%以上，最高可達(dá)6.5%以上，具有較高的Mg#值(45 ～60)(表2)?？紤]到火山巖均已經(jīng)遭受輕微蝕變，本文主要利用微量元素進(jìn)行巖性分類，成分上主要為鈣堿性玄武巖-安山巖系列(圖4)。

在微量元素組成上，葉巴組基性巖的稀土配分模式近于平坦，(La/Yb)N僅為2.9 ～3.3，并沒有大量的輕重稀土分異，δEu=0.90 ～0.98，并不出現(xiàn)較大異常，與葉巴組酸性火山巖呈現(xiàn)出完全不同的分配特征(圖5)。基性巖大離子親石元素含量較低，如Rb =0.25 ×10-6～67.1 ×10-6，Ba =28.7 ×10-6～99.0 ×10-6，微量元素蛛網(wǎng)圖示上僅有Sr 顯示出正異常，高場(chǎng)強(qiáng)元素(如Nb，Ta)含量也較低，在蛛網(wǎng)圖上顯示出明顯的負(fù)異常，顯示出典型的弧巖漿成分特征。

5 討論

5.1 葉巴組和桑日群火山巖的時(shí)代

圖5 葉巴組、桑日群火山巖及安第斯大陸邊緣弧、馬里亞納洋內(nèi)弧火山巖的稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)安第斯大陸邊緣弧火山巖數(shù)據(jù)引自Stern(2004)，馬里亞納洋內(nèi)弧火山巖數(shù)據(jù)引自Tamura et al.(2014)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace-element spider diagrams of Yeba Formation，Sangri Group，Andes and Mariana arc volcanic rocks (normalization values after Sun and McDonough，1989)

火成巖的形成時(shí)代對(duì)于研究其地質(zhì)過程具有重要意義，正確的厘定火成巖的結(jié)晶年齡，可以為探索地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)提供線索。對(duì)于葉巴組和桑日群的形成時(shí)代一直都頗多爭議，早期(王乃文等，1983)根據(jù)拉薩附近葉巴組火成巖覆蓋在晚白堊世柳梧組之上，斷定其為晚白堊世產(chǎn)物，而后大量的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查根據(jù)葉巴組內(nèi)沉積巖中發(fā)現(xiàn)的雙殼，蟲跡及珊瑚化石，認(rèn)為葉巴組是侏羅紀(jì)的巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，但是對(duì)于葉巴組屬于早、中或晚侏羅世仍存在爭議(茍金，1994;陰家潤等，1998;裴樹文，1999;毛國政和胡敬仁，2002;Yin and Grant-Mackie，2005)。由于化石指示的年代可能有較寬的變化范圍，因?yàn)椴⒉荒芡耆珳?zhǔn)確確定葉巴組的時(shí)限。董彥輝等(2006)首次使用鋯石U-Pb 定年確定了葉巴組英安巖形成時(shí)代為174.4 ± 1.7Ma，而后耿全如等(2006)和Zhu et al.(2008)對(duì)拉薩附近葉巴組酸性火山巖鋯石U-Pb 定年顯示葉巴組火成巖時(shí)代為早侏羅世，最近，陳煒等(2009)報(bào)道了靠近工布江達(dá)得明頂?shù)貐^(qū)的葉巴組英安巖年齡為192.7 ±1.3Ma，這些最新的高精度定年結(jié)果顯示葉巴組火山巖噴發(fā)時(shí)代為早侏羅世。

盡管目前對(duì)于葉巴組火山巖形成時(shí)代限定已經(jīng)很多，然而已有的巖漿鋯石年齡均從英安巖中獲得，并不能代表與其共生的基性巖的形成年齡，本文的研究表明葉巴組中基性巖漿噴發(fā)時(shí)代為175 ～188Ma，顯示了與酸性巖近于一致的年齡，證實(shí)了葉巴組基性及中酸性火山巖噴發(fā)時(shí)代一致，均處于早侏羅世。

桑日群和葉巴組為拉薩地塊中生代早期拉薩地塊上僅有的火山巖出露，對(duì)于桑日群火山巖形成時(shí)代目前還存在爭議，西藏地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)曾在桑日群采集到較多的生物化石，在1994 年澤當(dāng)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中增加了一些新的種屬，經(jīng)鑒定為晚侏羅世-早白堊世，同時(shí)采集了桑日群比馬組安山巖進(jìn)行Rb-Sr 等時(shí)線測(cè)年，獲得了125Ma 和92Ma 的年齡，因此確定桑日群形成時(shí)代為早白堊世。2007 年對(duì)澤當(dāng)?shù)貐^(qū)進(jìn)行了1∶25 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查表明，桑日群中包含大量晚侏羅世雙殼，腹足，珊瑚等化石，因此將澤當(dāng)?shù)貐^(qū)桑日群時(shí)代歸屬為晚侏羅世。由于拉薩地塊上侏羅紀(jì)火山巖均遭受了不同程度的蝕變，全巖Rb-Sr 可能遭受后期變質(zhì)作用影響，而化石并不能良好的指示火成巖形成時(shí)代。最近，Kang et al.(2014)選取了桑日縣桑日群比馬組的火山沉積巖剖面進(jìn)行同位素年代學(xué)和地球化學(xué)研究，表明桑日群比馬組中基性凝灰?guī)r和安山巖的形成時(shí)代為189 ±3Ma 和195 ±3Ma，更新了以往對(duì)桑日群形成時(shí)代的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在日喀則地區(qū)也同時(shí)發(fā)現(xiàn)了少量桑日群火山沉積巖組合，其中英安巖鋯石定年顯示其形成時(shí)代為177Ma(康志強(qiáng)，未發(fā)表數(shù)據(jù))，表明桑日群火山巖主要形成于早侏羅世，基本與葉巴組同期。

5.2 葉巴組和桑日群火山巖的成因和構(gòu)造環(huán)境

葉巴組和桑日群火山巖廣泛分布于拉薩地塊南緣，它們均形成于早侏羅世，二者均包括基性-中酸性的巖石組合系列，已有研究表明葉巴組和桑日群中基性-中酸性巖石組合形成于具有相同的時(shí)代和類似的地球化學(xué)特征，因此可能形成于相同的構(gòu)造環(huán)境(Kang et al.，2014;Zhu et al.，2008)。本文結(jié)合前人發(fā)表的相關(guān)資料，試圖厘定和比較葉巴組和桑日群火山巖的成因和構(gòu)造環(huán)境。

5.2.1 基性巖

由于葉巴組和桑日群火山巖均遭受了不同程度的蝕變，在火山巖就位后長期的地質(zhì)演化過程中活動(dòng)性元素可能發(fā)生遷移(Ding et al.，2013)，較高的燒失量說明火成巖存在蝕變，因此高活動(dòng)性元素如K、U、Ba 等并不能代表巖石源區(qū)組成，交代作用會(huì)導(dǎo)致Sr 含量增加和Sr 同位素的快速增長，然而在Sr-Nd 同位素上葉巴組和桑日群均顯示了較低的變化范圍(圖6)，Sr-Nd 同位素可能并未遭受后期蝕變和海水交代作用影響，可以代表源區(qū)組成。在蝕變和低程度的變質(zhì)過程中，相容元素Cr、Ni、稀土元素及高場(chǎng)強(qiáng)元素(如Th、Ti、Nb、Ta、Zr、Hf)不會(huì)受到影響，因而可以指示源區(qū)特征(Bienvenu et al.，1990)。葉巴組和桑日群火山巖均顯示了一致的稀土和高場(chǎng)強(qiáng)元素含量和配分模式，進(jìn)一步證明了這些元素在后期演化過程中并未遭受重大改變。

葉巴組和桑日群玄武巖均呈現(xiàn)出變化范圍較大的Mg#值(35 ～65)，Cr 及Ni 含量，高M(jìn)gO 玄武巖并未表現(xiàn)出結(jié)晶分異和明顯的地殼混染，可以代表其源區(qū)組成，微量元素蛛網(wǎng)圖上類似島弧巖漿的分配模式(相對(duì)富集LILE 而虧損HFSE)，可以推斷兩套玄武巖均源自俯沖環(huán)境地幔楔物質(zhì)部分熔融(Zhu et al.，2008;Kang et al.，2014)。在Sr-Nd 同位素上，桑日群具有更原始的特征，接近于雅江蛇綠巖(圖6)，而葉巴組相對(duì)富集，暗示源區(qū)地幔物質(zhì)可能有所差異，或者葉巴組遭受了部分地殼物質(zhì)混合(Zhu et al.，2008)。

圖6 葉巴組和桑日群火山巖的Sr-Nd 同位素組成雅江蛇綠巖數(shù)據(jù)引自Miller et al.，2003;Xu and Castillo，2004Fig.6 εNd(t)vs. 87Sr/86 Sr diagrams of Yeba Formation and Sangri Group volcanic rocks

從微量元素蛛網(wǎng)圖上葉巴組和桑日群玄武質(zhì)系列均表現(xiàn)出類似島弧火山巖的元素配分模式(圖5)，Hf/3-Th-Ta 判別圖解上兩套火山巖均落在島弧巖漿內(nèi)(圖7a)，暗示兩套巖石均源自新特提斯洋北向俯沖過程中形成的島弧背景，大洋與大陸演化過程中常常伴隨著元素的遷移與富集趨勢(shì)，利用這些元素的活動(dòng)性可以區(qū)分大陸邊緣弧和洋內(nèi)弧，在Nb-Zr 圖解上，葉巴組玄武巖中Zr 和Nb 含量呈現(xiàn)了不同程度的增長趨勢(shì)，顯示了類似安第斯型大陸邊緣弧的特征，而桑日群玄武巖Nb 含量普遍在4 ×10-6以下，Zr 含量低于100 ×10-6，顯示了類似馬里亞納弧火山巖的特征(圖7b)，利用Th/Yb-Ta/Yb 圖解可以有效的區(qū)分陸緣弧和洋內(nèi)弧，對(duì)葉巴組和桑日群中的玄武質(zhì)巖石進(jìn)行對(duì)比，可以看出葉巴組主要顯示為大陸邊緣弧特征，桑日群火山巖相對(duì)于葉巴組火山巖來說表現(xiàn)出更虧損的地球化學(xué)特征(圖7c)。在La/Nb-Th/Y圖解上葉巴組玄武巖具有更接近大陸邊緣弧(如安第斯弧)的元素組成，桑日群火山巖也顯示了類似洋內(nèi)弧(如馬里亞納弧)親和性(圖7d)。Sr-Nd 同位素上桑日群火山巖類似更虧損的雅江蛇綠巖，葉巴組火山巖同位素變化范圍較大且更加富集，暗示大陸地殼物質(zhì)的不斷加入，考慮到桑日群火山巖均分布在葉巴組火山巖的南側(cè)，更靠近雅江蛇綠巖帶(圖1)，而兩者有具有同樣的巖漿結(jié)晶時(shí)間(早侏羅世)，表明在俯沖背景下葉巴組和桑日群源區(qū)遭受的俯沖物質(zhì)影響不同，葉巴組遭受了更多陸源地殼物質(zhì)的混染，暗示其源自大陸邊緣，相對(duì)于葉巴組來說，桑日群更靠近大洋內(nèi)部，巖漿產(chǎn)生過程中并未出現(xiàn)大量陸源物質(zhì)混染，在葉巴組內(nèi)含有大量砂板巖存在，而桑日群內(nèi)部大量出露灰?guī)r層，盡管灰?guī)r僅在淺海環(huán)境下形成，但也表明桑日群具有更多的大洋特征，桑日群火山巖東西向間斷延伸約400km，零星分布于拉薩地塊南部，可能為新特提斯洋俯沖早期形成的洋內(nèi)弧一側(cè)火山弧在后期地質(zhì)作用下變成無根的火山-沉積巖組合。

5.2.2 中酸性巖

圖7 葉巴組和桑日群基性火山巖的構(gòu)造判別圖Fig.7 Tectonic discrimination diagrams for Yeba Formation and Sangri Group basaltic volcanic rocks

對(duì)于中酸性巖漿成因一般具有兩種認(rèn)識(shí)，一是基性巖漿的結(jié)晶分異作用(Bacon and Druitt，1988)，形成成分連續(xù)變化的巖漿系列，如玄武巖，安山巖，英安巖等，在俯沖帶之下地幔部分形成的巖漿常常表現(xiàn)出結(jié)晶分異特征;二是地殼深部部分熔融作用(Roberts and Clemens，1993)，即地幔部分熔融形成熱的基性巖漿侵入到冷的地殼巖石使地殼部分發(fā)生部分熔融，從而產(chǎn)生酸性巖漿，這種巖漿特征具有與幔源基性巖明顯不同的同位素特征。基性巖漿結(jié)晶分異會(huì)造成基性巖漿與中酸性物質(zhì)具有類似的同位素組成，桑日群基性-酸性火山巖表現(xiàn)出類似的Sr-Nd 同位素特征，且酸性巖出露體積極小(僅為玄武巖的四分之一以下)，這與基性巖漿分異形成中酸性巖結(jié)果一致(Kang et al.，2014)。

以往認(rèn)為葉巴組火山巖是一套雙峰式火山巖(耿全如等，2005，2006)，最近的研究表明葉巴組是一套基性-中性-酸性連續(xù)演化的火成巖系列，并不具有典型的雙峰式火山巖特征。葉巴組中酸性巖的分布體積可達(dá)90%，微量元素及Sr-Nd 同位素上均與基性巖具有明顯差別，因此不可能是基性巖漿分異的結(jié)果，La-La/Sm 圖解表明葉巴組中酸性巖漿源于部分熔融(未示出)，稀土配分模式圖上顯示出中稀土的相對(duì)虧損，可能源于富集角閃石的下地殼的部分熔融(Zhu et al.，2008)。

葉巴組和桑日群的中酸性巖在Nb-Y 圖解上顯示了島弧/同碰撞的巖漿特征，而在Rb-Y +Nb 圖解上均落在島弧巖漿范圍內(nèi)，在拉薩地塊南部出現(xiàn)零散分布的早侏羅世花崗巖侵入體，主要集中在桑日縣，謝通門，尼木，南木林，工布江達(dá)及雄村(張宏飛等，2007;朱弟成等，2008a，b;陳煒等，2009;Zhu et al.，2011;Guo et al.，2013;董昕和張澤明，2013;Lang et al.，2014;郎興海等，2014)，這些花崗巖均顯示出島弧型的微量元素特征，與同時(shí)期的桑日群和葉巴組中酸性巖特征相似(圖8)，微量元素蛛網(wǎng)圖上葉巴組中酸性巖具有比桑日群更加富集的特征，與兩套玄武巖成分特征一致(圖5)，雖然二者均源自島弧背景，結(jié)合上述對(duì)兩類基性火山巖的分析，葉巴組和桑日群火山巖可能分別源自陸緣弧和洋內(nèi)弧。

5.3 對(duì)新特提斯早期俯沖及成礦的指示

圖8 葉巴組和桑日群中酸性火山巖的構(gòu)造判別圖拉薩地塊早侏羅紀(jì)花崗巖數(shù)據(jù)引自張宏飛等，2007;朱弟成等，2008a，b;陳煒等，2009;Zhu et al.，2011;Guo et al.，2013;董昕和張澤明，2013;和鐘鏵等，2006Fig.8 Tectonic discrimination diagrams for Yeba Formation and Sangri Group felsic volcanic rocks

葉巴組和桑日群火山巖的鋯石U-Pb 年齡顯示為早侏羅世，反映了早期新特提斯洋俯沖事件，盡管一些學(xué)者認(rèn)為拉薩地塊早侏羅火山巖可能和班公湖怒江洋向南俯沖有關(guān)(耿全如等，2005，2006;Zhu et al.，2011，2013)。但是葉巴組位于拉薩地塊南側(cè)，距離班公湖怒江縫合帶300km 以上，在早白堊世拉薩地塊南部出現(xiàn)了大量的地殼縮短(England and Houseman，1986;Murphy et al.，1997)，形成埃達(dá)克質(zhì)巖石，葉巴組出露的位置可能在班怒帶500km 外或者更遠(yuǎn)，而桑日群位于葉巴組更南邊，不太可能受到班公湖怒江洋的南向俯沖影響。同時(shí)，如果班公湖怒江洋的俯沖確實(shí)對(duì)拉薩地塊早侏羅世巖漿活動(dòng)有所貢獻(xiàn)，在靠近班公湖怒江縫合帶的拉薩地塊北側(cè)應(yīng)該出現(xiàn)同時(shí)代火山巖，目前的資料表明，拉薩地塊北部僅有聶榮出現(xiàn)少量早侏羅世花崗巖(朱弟成等，2008a，b;Zhu et al.，2011)，而這一套花崗巖被認(rèn)為是班公湖怒江洋與安多地體的小規(guī)模碰撞形成，而與班公湖怒江洋的大規(guī)模南向俯沖無關(guān)(Guynn et al.，2006;Zhu et al.，2011)。

因此本文認(rèn)為葉巴組和桑日群火山巖屬于新特提斯洋俯沖產(chǎn)物，拉薩地塊中部和南部出露大量中生代火成巖(朱弟成等，2008a，b)，Chu et al.(2006)首次報(bào)導(dǎo)了拉薩地塊南部早侏羅世花崗巖，并認(rèn)為其是新特提斯洋北向俯沖的結(jié)果，隨后大量晚三疊-早侏羅世花崗巖體被發(fā)現(xiàn)，這一系列花崗巖均表現(xiàn)出典型的島弧特征(朱弟成等，2008a，b)，結(jié)合葉巴組和桑日群的弧火山巖地球化學(xué)特征，可以確定新特提斯洋俯沖在晚三疊-早侏羅世就已經(jīng)開始。雅魯藏布江中段硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了中-晚三疊放射蟲(朱杰等，2005)，可能代表目前新特提斯洋最早的打開時(shí)間，通過對(duì)早侏羅世火山巖沉積組合中生物化石調(diào)查，確定了葉巴組主要形成于晚三疊-早侏羅世，這與本文所獲得的鋯石年齡一致，因此新特提斯洋板片俯沖在侏羅世就已經(jīng)開始，而大洋的打開很可能在早侏羅世甚至在此之前。

Aitchison et al.(2000)通過對(duì)拉薩地塊南部澤當(dāng)?shù)貐^(qū)的澤當(dāng)，大竹卡以及白朗三套地體研究認(rèn)為，其可能代表了新特提斯洋內(nèi)俯沖過程中形成的殘留洋弧，弧前蛇綠巖及俯沖增生雜巖。McDermid et al.(2002)、Aitchison et al.(2007)及韋棟梁等(2007)進(jìn)一步證實(shí)了這種推斷，確定澤當(dāng)洋內(nèi)弧形成于晚侏羅紀(jì)，然而Zhang et al. (2014)通過對(duì)澤當(dāng)火山巖的研究認(rèn)為，鉀含量增加是蝕變的結(jié)果，而并不指示澤當(dāng)?shù)貐^(qū)出現(xiàn)了洋內(nèi)俯沖形成的鉀玄巖，澤當(dāng)晚侏羅紀(jì)火山巖顯示了類似葉巴組火山巖特征，因而提出澤當(dāng)也是岡底斯大陸邊緣弧的一部分。本文通過對(duì)葉巴組和桑日群火山-沉積巖組合進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究認(rèn)為，葉巴組巖石組分遭受了更多的地殼物質(zhì)混染，可能代表新特提斯洋俯沖過程中靠近大陸邊緣的陸緣弧，而桑日群火山巖顯示了較為原始的地球化學(xué)特征，可能代表新特提斯洋北向俯沖過程中的洋內(nèi)弧(類似馬里亞納火山弧的結(jié)構(gòu))，新特提斯洋內(nèi)俯沖的最早時(shí)間可以據(jù)桑日群火山巖形成的時(shí)代追溯為早侏羅世，這一結(jié)論還需要更多的地球化學(xué)及沉積學(xué)資料證明。

在拉薩地塊南部日喀則附近雄村地區(qū)發(fā)現(xiàn)的超大型斑巖銅礦引起了地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注，已有研究表明雄村地區(qū)存在大量早侏羅世侵入巖體(181 ～171Ma，Lang et al.，2014;Tafti et al.，2014)，顯示了與桑日群火山巖類似的虧損島弧火山巖特征(Zr ＜100 ×10-6，εNd(t)= +5.5 ～+7.6，曲曉明等，2007;黃勇等，2011)，并不同于葉巴組代表的大陸邊緣弧環(huán)境，同時(shí)在日喀則附近發(fā)現(xiàn)了177Ma 的桑日群流紋巖(康志強(qiáng)，未發(fā)表數(shù)據(jù))，桑日群火山巖顯示了與雄村礦床成礦火山巖相似的年代學(xué)及地球化學(xué)特征，暗示桑日群火山巖可能與超大型斑巖礦床形成具有成因聯(lián)系，探索在拉薩地塊南部東西延伸約400km 的桑日群火山巖，對(duì)下一步找礦工作可能具有指導(dǎo)意義。深入探討雅江特提斯洋的早期演化，可以更好地理解早侏羅世俯沖的成巖及成礦過程。

6 結(jié)論

(1)本文首次對(duì)拉薩地塊南緣的葉巴組中的中基性巖進(jìn)行了鋯石U-Pb 年代學(xué)研究，結(jié)果表明其形成時(shí)代為188 ～175Ma，為早侏羅世的巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，與葉巴組英安巖年齡一致。

(2)葉巴組和桑日群屬于早侏羅世巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，它們的火山巖具有類似弧火山巖的地球化學(xué)特征，相對(duì)富集LILE而虧損HFSE，基性巖系列可能源自新特提斯洋俯沖的地幔楔源區(qū)。葉巴組中酸性系列很可能是富含角閃石的地殼部分熔融形成，而桑日群中酸性系列應(yīng)該是由基性巖漿分異而來。

(3)葉巴組火山巖代表了新特提斯洋俯沖早期的大陸邊緣弧，相對(duì)于葉巴組火山巖，桑日群火山巖顯示了更加虧損的特征，可能代表新特提斯洋內(nèi)弧的火山巖單元。

致謝 感謝鄔建斌、曾云川、熊秋偉和陳雪峰在野外采樣過程中的幫助。感謝中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所劉穎老師和胡光黔老師在巖石主微量分析方面的幫助。兩位匿名審稿人對(duì)本文提出了寶貴的修改意見，在此致以誠摯的謝意。

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