西藏那曲中酸性火山巖的鋯石U-Pb 年齡、Hf 同位素和地球化學(xué)特征及巖石成因*

孫賽軍 張麗鵬 丁興 孫衛(wèi)東 張兆榮

1.中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

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

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

5.福建省閩西地質(zhì)大隊(duì)，廈門 361004

1 引言

拉薩地塊一般指位于北部的班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)和南側(cè)的印度河-雅魯藏布江縫合帶(IYZS)之間的近東西向的狹長(zhǎng)地域，長(zhǎng)約2500km，南北寬150～300km，面積達(dá)4.5 ×105km2的巨型構(gòu)造巖漿帶。班公湖-怒江縫合帶是拉薩地塊與羌塘-保山地塊的匯聚縫合線，兩側(cè)發(fā)育了大量的變質(zhì)巖和巖漿巖(Ding et al.，2003;Kapp et al.，2003;Zhu et al.，2011;Sui et al.，2013;常青松等，2011;黃玉等，2012;吳浩等，2013)。這些巖石記錄了這兩個(gè)板塊在青藏高原形成過程中由新特提斯洋俯沖到陸-陸碰撞、拼合的歷史。通過這些巖石的成因研究，將有助于更深入了解青藏高原造山機(jī)制和深部動(dòng)力學(xué)過程。

白堊世時(shí)期，是現(xiàn)今歐亞大陸匯聚拼合的重要時(shí)期，也是青藏高原各微陸塊匯聚拼合的關(guān)鍵時(shí)期(Zhu et al.，2013;Ding et al.，2014)。通過對(duì)拉薩地塊班公湖-怒江縫合帶南部(岡底斯中北部)的早白堊世巖漿巖的研究，前人多認(rèn)為它們的形成與新特提斯洋殼北向俯沖有關(guān)(Xu et al.，1985;Coulon et al.，1986;Pearce and Mei，1988;Ding et al.，2003);但是近年更深入廣泛的研究表明，它們可能與班公湖-怒江特提斯洋殼南向俯沖所引起的板片斷離有關(guān)(Zhu et al.，2009b，2011，2013;莫宣學(xué)等，2005;潘桂棠等，2006;朱弟成等，2008;陳越等，2010;張亮亮等，2010，2011;張曉倩等，2010;黃玉等，2012;吳浩等，2013)?？梢?，關(guān)于這些早白堊世巖漿巖成因的更清晰的動(dòng)力學(xué)過程仍有待更多研究的解析。本文通過研究拉薩地塊中北部那曲地區(qū)的早白堊世火山巖的鋯石U-Pb 年齡、Hf 同位素和其地球化學(xué)特征，來討論那曲地區(qū)火山巖的巖漿源區(qū)、巖石成因及構(gòu)造背景意義，以期為拉薩地塊班公湖-怒江縫合帶南部巖漿巖的成因模型提供制約，繼而為更深入了解青藏高原造山機(jī)制和深部動(dòng)力學(xué)過程提供新的資料。

表1 那曲研究區(qū)巖石地層簡(jiǎn)表Table 1 The stratigraphic profile of the Nagqu study area

圖1 拉薩地塊在青藏高原中的地理位置(a，據(jù)Zhu et al.，2011)和那曲地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b、c)Qhal、Qhpl、Qhf、Qpl-全新世沉積物;E2γδ-始新世細(xì)粒角閃黑云花崗閃長(zhǎng)巖;K1d1、K1d2-多尼組上段、下段;K2ξγab-中粒黑云母花崗巖;K2δο-中粒角閃黑云石英閃長(zhǎng)巖;K2ηγ-中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖;J2-3 l2-拉貢塘組上段;J2-3 l1-拉貢塘組下段;J2s-?？ɡ瓊蚪M;J2m2-馬里組上段;Oph(T)-橄欖巖、輝長(zhǎng)巖;JSSZ-金沙江縫合帶;BNSZ-班公湖-怒江縫合帶;YZSZ-雅魯藏布縫合帶.黑色圓點(diǎn)標(biāo)注為采樣位置Fig.1 Location of Lhasa Terrane and simplified geological map of the studied area (after Zhu et al.，2011)

2 區(qū)域地質(zhì)背景與樣品描述

那曲地區(qū)位于青藏高原腹地，西藏自治區(qū)北部(圖1)，地處兩個(gè)板片結(jié)合地帶，南為岡底斯-念青唐古拉板片北緣(桑雄-麥地卡陸緣巖漿弧帶，為岡底斯-念青唐古拉板片的一部分)，北為班公湖-怒江結(jié)合帶中段，班-怒結(jié)合帶明顯收斂變窄的部位。測(cè)區(qū)地層屬岡底斯-騰沖地層區(qū)班戈-八宿地層分區(qū)之桑雄-麥地卡地層小區(qū)，出露地層主要為中生代地層，詳見表1。本文采集的中酸性火山巖樣品來自于多尼組上段，位于那曲南東方向約95km 處，屬于哈爾麥火山巖范疇。哈爾麥火山巖發(fā)育于哈爾麥鄉(xiāng)附近，被認(rèn)為夾于拉貢塘組砂板巖中，此套火山巖巖石類型以安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖和流紋質(zhì)火山角礫凝灰?guī)r為主(李?yuàn)^其等，2010)。從野外觀察來看，本次采集火山巖樣品風(fēng)化較嚴(yán)重、露頭出露一般，產(chǎn)狀不清，與拉貢塘組之間應(yīng)為不整合接觸關(guān)系(彭智敏等，2011)。

安山巖 巖石呈淺灰-淺灰綠色，殘余斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長(zhǎng)石，更長(zhǎng)石占25%，粒徑0.5～2.5mm;基質(zhì)主要為斜長(zhǎng)石，其中微粒更長(zhǎng)石占50%。也見絹云母呈鱗片狀不均勻分布其中，可見少量石英。副礦物為磷灰石、褐鐵礦等。

流紋質(zhì)火山角礫凝灰?guī)r 巖石呈灰綠色，巖屑晶屑火山角礫凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造?；鹕浇堑[占20%，主要由酸性火山巖，晶屑凝灰?guī)r等組成，粒徑0.5～1.5cm，多呈熔蝕狀;晶屑成份有鈉更長(zhǎng)石、石英、正長(zhǎng)石及少量金屬礦物等，呈次棱角狀，熔蝕狀;巖屑成分有酸性霏細(xì)狀長(zhǎng)英質(zhì)，呈棱角狀或長(zhǎng)橢圓狀。巖石中的膠結(jié)物多為次生的綠泥石。

3 分析方法

挑選較新鮮無(wú)污染樣品碎至200 目，主微量元素分析在福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局三明實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用原子吸收分光光度法在GGX-9 儀器上分析，微量元素在熱電ICP 6300 型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀上測(cè)定，精度均優(yōu)于5%。

鋯石分選是在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院完成。鋯石制靶在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成，首先在雙目鏡下挑選出晶形完整、無(wú)包裹體和裂隙的鋯石，和標(biāo)樣TEMORA 粘于雙面膠上，然后用環(huán)氧樹脂固化制靶，鋯石靶打磨、拋光至將近一半進(jìn)行鋯石陰極發(fā)光(CL)顯微照相。鋯石U-Pb 定年在中科院廣州地球化學(xué)研究所利用LA-ICPMS 測(cè)定。儀器采用美國(guó)Resonetics 公司的RESOlution M-5激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a 型的ICP-MS。儀器工作參數(shù):激光剝蝕斑束為33μm，頻率為8Hz，剝蝕時(shí)間為40s，背景積分時(shí)間25s(涂湘林等，2011;Li et al.，2012)。鋯石年齡計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA 作為外標(biāo)，元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM610 作為外標(biāo)，29Si 作為內(nèi)標(biāo)元素進(jìn)行校正。樣品的同位素比值和元素含量數(shù)據(jù)處理采用軟件ICPMSDataCal8.3 (Liu et al.，2008)。鋯石諧和年齡繪圖采用軟件Isoplot (Ludwig，2003)。

鋯石Hf 同位素分析是基于U-Pb 定年同點(diǎn)或同等效位置在中科院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室LA-MC-ICPMS 上完成。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件斑束為45μm，頻率8Hz，推薦176Hf/177Hf =0.282906 ±0.0000010 (2σ)的蓬萊鋯石作為標(biāo)樣(Li et al.，2010)。具體分析流程見Wu et al.(2006)。

圖2 那曲中酸性火山巖的鋯石CL 圖像、U-Pb 定年點(diǎn)(紅色實(shí)線圓圈)與Hf 同位素測(cè)試點(diǎn)(黑色實(shí)線圓圈)Fig.2 Cathodoluminescence (CL)images of zircon from Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks Red circles indicate locations of U-Pb dating，while black circles indicate Hf analyses positions

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb 年齡

西藏岡底斯那曲地區(qū)火山巖2 件樣品的鋯石分析結(jié)果見表2。

流紋質(zhì)英安巖PM201-2 樣品鋯石多為長(zhǎng)、短柱狀，半自形-自形晶形，多數(shù)鋯石具有明顯的巖漿振蕩環(huán)帶，部分鋯石顯示核邊結(jié)構(gòu)(圖2)。鋯石Th/U 比值為0.38～0.92(＞0.1)，均值為0.49，顯示典型的巖漿鋯石特征(Hoskin and Black，2000)。除去繼承核年齡點(diǎn)和由于包體或打穿引起的諧和度不好的數(shù)據(jù)點(diǎn)外，其余年齡點(diǎn)均落在一致曲線上或附近(圖3)，顯示較弱的Pb 丟失，它們的加權(quán)平均年齡為109.2 ±3.5Ma(MSWD =3.5)，代表英安巖漿活動(dòng)的時(shí)代。而位于核部的年齡點(diǎn)PM201-2-16，其Th/U 比值與巖漿鋯石相似，207Pb/206Pb 年齡為1439Ma，該繼承年齡的出現(xiàn)說明它有可能來源于源區(qū)古老殘留物或者是英安巖漿上侵過程中捕獲了元古代的物質(zhì)。

安山巖樣品PM205-1 中的鋯石較之PM201-2 普遍較大，短柱狀，自形-半自形晶為主，具明顯的巖漿振蕩環(huán)帶(圖2)。鋯石Th/U 比值介于0.56～1.78 之間，均值為0.95，屬巖漿成因鋯石。排除由于包體或鉛丟失引起的諧和度不好的數(shù)據(jù)點(diǎn)外，其206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為111.9 ±1.2Ma(MSWD=1.4)，代表了安山巖的成巖時(shí)代。

4.2 全巖地球化學(xué)

12 件那曲多尼組火山巖樣品主微量元素分析結(jié)果見表3，PM201-1～PM201-5 及PM205-1 樣品均發(fā)生了不同程度的熱液蝕變，燒失量較大(2.60%～8.86%)，故如Ba、K、Na、Rb、Sr、U 等活動(dòng)性元素不宜用來進(jìn)行相關(guān)解釋和判別。在蝕變過程中，一般認(rèn)為高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf 等)、相容元素(Cr、Ni)和稀土元素受到的影響較小，可用來討論蝕變巖石的類型和成因(Winchester and Floyd，1977;Hastie et al.，2007)。

表2 那曲中酸性火山巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果Table 2 Zircon LA-ICP-MS U-Pb data for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

圖3 那曲中酸性火山巖的鋯石U-Pb 年齡諧和圖Fig.3 The zircon U-Pb concordia diagrams for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

表3 那曲中酸性火山巖的全巖主量(wt%)與微量元素(×10 -6)組成Table 3 Whole rock major element (wt%)and trace elements (×10 -6)data for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

續(xù)表3Continued Table 3

圖4 那曲中酸性火山巖巖石類型劃分圖解(據(jù)Winchester and Floyd，1977)Fig.4 Diagrams of classification of Nagqu intermediatefelsic volcanic rocks (after Winchester and Floyd，1977)

12 件那曲火山巖樣品的SiO2含量為51.88%～74.62%，平均為66.03%;K2O + Na2O 含量為4.89%～10.19%，平均為7.65%。在SiO2-Zr/TiO2圖解中(圖4)，PM201-1～PM201-5 和PM205-1～PM205-7 樣品大致分為中性安山巖和酸性流紋英安巖，大多落于鈣堿性系列范圍內(nèi)。同時(shí)A/CNK 比值為0.90～1.48，平均為1.17，并且標(biāo)準(zhǔn)礦物中幾乎都出現(xiàn)剛玉分子，少見透輝石(Di)出現(xiàn)，屬過鋁質(zhì)巖石類型。在主量元素的Harker 圖解(圖5)中，隨著SiO2含量增加，Al2O3、CaO、MgO、TiO2的含量與其呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性，暗示PM201 和PM205 之間存在密切的成因聯(lián)系，樣品也經(jīng)歷過分離結(jié)晶作用。

那曲火山巖樣品的稀土總量為148.5 ×10-6～421.1 ×10-6，具有明顯的Eu 負(fù)異常(δEu=0.15～0.68)的輕稀土富集型((La/Yb)N=8.79～14.85)配分模式(圖6a)。總體上，那曲火山巖稀土配分模式與上地殼及前人研究(黃玉等，2012)類似，但稀土總含量明顯偏高(圖6a)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖6b)中，樣品相對(duì)富集不相容元素Th、Hf、Zr、Rb 等元素，而虧損P、Ba、Sr、Nb、Ta、Ti 等元素，與上地殼有著相似的變化趨勢(shì)。P、Nb、Ta、Ti 的虧損常認(rèn)為與俯沖作用有關(guān)的火成巖的特征(Condie，2001)。

表4 那曲中酸性火山巖鋯石Ti 溫度和Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值Table 4 Ti-in-zircon thermometers and Ce (Ⅳ)/Ce (Ⅲ)rations of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

圖5 那曲中酸性火山巖地球化學(xué)圖解(a，據(jù)Zorpi et al.，1991)Fig.5 The geochemical diagrams of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks (a，after Zorpi et al.，1991)

4.3 成巖溫度和氧逸度

巖漿鋯石常有Ce 的正異常，并且Ce 的異常程度取決于巖漿的氧逸度。Ce 有+3 價(jià)和+4 價(jià)，并且鋯石中的Zr4+的半徑(離子半徑0.97?)與Ce4+離的半徑(離子半徑0.84?)較相近，因此可以通過Ce4+/Ce3+比值來反映巖漿氧逸度的變化(Zhang et al.，2013)。本文根據(jù)Ballard et al.(2002)提出的Ce 氧逸度公式得出那曲火山巖樣品PM201-2 和PM205-1 的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)具有類似的特征，即在相似的年齡范圍內(nèi)Ce 比值普遍小于300，并且大多均小于100(表4)，與西藏東緣玉龍非成礦巖體相似(＜120)，指示巖體具有較低的氧逸度(梁華英等，2006)。我們用鋯石Ti 溫度計(jì)計(jì)算得出(Watson et al.，2006;Ferry and Watson.，2007)那曲中酸性火山巖樣品PM201-2 約～720℃，PM205-1 約～710℃，其中PM205-1-22 由于具有異常高的Ti 含量，其對(duì)應(yīng)的溫度為1930℃(表4)。總體上指示那曲地區(qū)早白堊世火山巖的巖漿具有低的溫度。

圖6 那曲中酸性火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)數(shù)據(jù)來源:灰色陰影(黃玉等，2012);上地殼(Rudnick and Gao，2003)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns (a)and primitive-mantle-normalized trace element patterns (b)for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks (normalization values after Sun and McDonough，1989)Data sources:The shades of gray (after Huang et al.，2012);Upper continental crust (after Rudnick and Gao，2003)

圖7 那曲中酸性火山巖εHf(t)-Age 圖解Fig.7 εHf(t)-Age diagram of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

4.4 鋯石Hf 同位素

那曲中酸性火山巖樣品(PM201-2、PM205-1)鋯石Hf 同位素分析結(jié)果見表5。樣品中鋯石的176Yb/177Hf 和176Lu/177Hf 比值范圍分別為:0.026231～0.139581 和0.000682～0.003431。176Lu/177Hf 比值大多小于0.002，表明這些鋯石在形成后基本上沒有明顯的放射性成因Hf 的積累，故所測(cè)定的176Hf/177Hf 比值可代表其形成時(shí)的Hf 同位素組成(吳福元等，2007)。樣品鋯石176Hf/177Hf 比值為0.281861～0.282730，εHf(t)值基本為負(fù)值(-13.6～0.5)，其中PM201-2 鋯石樣品中核部?jī)牲c(diǎn)(PM201-2-03 和PM201-2-09)更為偏負(fù)(-30.4 和-16.6)(圖7)，所對(duì)應(yīng)的Hf 同位素模式年齡也較老(2481Ma 和1785Ma)。樣品Hf 模式年齡大多集中于918～1336Ma，平均為1128Ma。與前面所得的鋯石繼承核年齡1439Ma 較為接近，我們推測(cè)鋯石繼承核可能來源于古老源區(qū)殘留物，而后期經(jīng)歷了～110Ma 變質(zhì)巖漿事件。

5 討論

5.1 巖漿源區(qū)與巖石成因

本次研究區(qū)多尼組火山巖主要以中酸性火山巖為主，玄武巖幾乎露頭不可見。一般認(rèn)為中酸性火山巖的成因有二種可能:(1)來自于玄武質(zhì)巖漿中廣泛的分離結(jié)晶作用及同化混染作用演化而產(chǎn)生，故與玄武巖具有相似的幔源地球化學(xué)特征(Bacon and Druitt，1988;Bonin，2004);(2)與玄武巖不同同位素特征的幔源基性巖漿引起的地殼物質(zhì)部分熔融形成(Tepper et al.，1993;Guffanti et al.，1996)。因?yàn)樾滟|(zhì)巖漿只有經(jīng)過強(qiáng)烈的結(jié)晶分離作用(＞90%)才能產(chǎn)生酸性熔體(Wilson，1993)，所以一般情況下第一種過程產(chǎn)生的大多是小規(guī)模的中酸性熔體(Shinjo and Kato，2000)。鑒于目前在研究區(qū)及附近幾乎不可見玄武質(zhì)火山巖及缺乏相應(yīng)的研究，作者認(rèn)為第二種過程更能產(chǎn)生以中酸性火山巖為主的多尼組火山巖系列。康志強(qiáng)等(2009)研究的拉薩北部的白堊紀(jì)多尼組火山巖也證明了這一觀點(diǎn)。

那曲中酸性火山巖富集Th、Zr、Hf，虧損Nb、Ta、Ti、P 等高場(chǎng)強(qiáng)元素，具有類似于島弧火山巖的特征(圖6b)。樣品的La/Nb 比值高于陸殼均值(2.5)，而Nb/U 比值普遍低于陸殼均值(6.2)(Rudnick and Gao，2003)，簡(jiǎn)單的陸殼混染難以解釋。MgO 與Nb/La、Hf/Sm 之間無(wú)相關(guān)關(guān)系(圖8)，說明高場(chǎng)強(qiáng)元素的異常是巖漿的原始特征(李海勇等，2008)。同時(shí)樣品具有較低的MgO 和Mg#＜40，也暗示了其形成可能與下地殼鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融有關(guān)(Rapp et al.，1999)。從Yb/Ta-Y/Nb 圖(圖9)中可以看出安山質(zhì)火山巖和幔源組分高的流紋質(zhì)火山巖都在下地殼和虧損地?；旌暇€上，只是大部分流紋質(zhì)樣品偏離，而偏離的原因是Y/Nb 比值降低。由于在中酸性巖漿中Y 更易進(jìn)入角閃石、黑云母、磷灰石、鋯石中，而隨著這些礦物的分離結(jié)晶，殘余熔體Y/Nb 比值變小。可見，簡(jiǎn)單的陸殼與虧損地幔混合不能完美解釋所有樣品，樣品的分離結(jié)晶作用或許是一種可行的解釋，同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)地殼的參與(＞80%)在那曲早白堊世火山巖形成過程中起著更重要的作用(圖9)。

表5 那曲中酸性火山巖的鋯石Hf 同位素組成Table 5 Zircon Hf isotope data for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

圖8 那曲中酸性火山巖MgO 與Nb/La (a)和Hf/Sm (b)的關(guān)系圖解Fig.8 Nb/La-MgO (a)and Hf/Sm-MgO (b)diagrams of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

圖9 那曲中酸性火山巖Yb/Ta-Y/Nb 圖解數(shù)據(jù)來源:BCC-平均大陸地殼(Rudnick and Gao，2003);LCC-大陸下地殼(Rudnick and Gao，2003);DMM-虧損地幔(Salters and Stracke，2004)Fig.9 Yb/Ta-Y/Nb discrimination diagram of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocksData source:BCC-Bulk Continental Crust (Rudnick and Gao，2003);LCC-Lower Continental Crust (Rudnick and Gao，2003);DMM-Depleted MORB Mantle (Salters and Stracke，2004)

樣品SiO2與Al2O3、P2O5、TiO2等呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，暗示了在形成中酸性火山巖過程中經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用。研究區(qū)內(nèi)流紋英安巖和流紋巖樣品具有較高的FeOT/MgO 值和分異指數(shù)，是明顯經(jīng)歷了強(qiáng)結(jié)晶分異作用形成。高分異流紋質(zhì)火山巖微量元素蛛網(wǎng)圖曲線與安山巖曲線變化趨勢(shì)相近，與安山巖相比，高分異流紋質(zhì)火山巖的Eu、Sr、Ba、P、Ti 更加虧損，在酸性巖漿體系中，由于Sr、Eu 及Ba 在斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石中為強(qiáng)相容元素，那么它們的虧損表明發(fā)生了斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。而Ti、P 的虧損很可能與含Ti 礦物(如鈦鐵礦和金紅石)及磷灰石的分離有關(guān)。本文和前人數(shù)據(jù)(黃玉等，2012)的微量元素及稀土元素配分曲線與上地殼具有近一致的曲線特征，但是區(qū)內(nèi)少有玄武巖出露，難以用基性巖漿的結(jié)晶分異作用來解釋大面積的中酸性巖漿活動(dòng)，筆者認(rèn)為可能與地殼物質(zhì)部分熔融有關(guān)。由于研究區(qū)內(nèi)安山巖和流紋質(zhì)火山巖在地球化學(xué)方面有著高度的相似性，同時(shí)在圖10 中我們可以看出安山質(zhì)火山巖和流紋質(zhì)火山巖經(jīng)歷了角閃石和長(zhǎng)石的不同程度的分離結(jié)晶作用(Ding et al.，2014)。因此筆者初步認(rèn)為，二者是同源巖漿受不同程度結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物。

圖10 那曲中酸性火山巖Rb/Sr-Sr 圖解(據(jù)Ding et al.，2014)Fig.10 Rb/Sr-Sr diagram of Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks (after Ding et al.，2014)

研究區(qū)樣品具有與西藏東緣玉龍非成礦巖體相似(＜120)的Ce 比值，指示巖體具有較低的氧逸度(梁華英等，2006)，同時(shí)在該區(qū)附近也未見礦體出露。安山巖樣品鋯石εHf(t)值為- 5.5～0.5，對(duì)應(yīng)的Hf 模式年齡為918～1226Ma。流紋巖鋯石εHf(t)大多為為-2.8～-13.6，對(duì)應(yīng)的Hf 模式年齡集中在1084～1636Ma 之間，其中鋯石核部區(qū)PM201-2-03 (107.6Ma)和PM201-2-09 (105.6Ma)顯示更負(fù)的εHf(t)分別為-30.4 和-16.6，相應(yīng)的Hf 模式年齡為2481Ma 和1785Ma。樣品不均一的Hf 同位素成分，需要一個(gè)開放體系來引起熔體中176Hf/177Hf 比值的變化，不均一的εHf(t)可能來源于虧損地幔與地殼的混合(Kemp et al.，2007)。并且這些火山巖的虧損地幔組分最多不超過20%(圖9)，可能是微陸塊的古老巖石圈地幔。樣品較低的成巖溫度(～715℃)與幔源物質(zhì)貢獻(xiàn)量不超過20%相符，不同于藏東緣察隅較高的成巖溫度(789～812℃)(Zhu et al.，2009a)。

那么古老巖石圈地幔是中拉薩地塊下伏的古老巖石圈地幔還是北邊具寒武紀(jì)結(jié)晶基底的安多微陸塊?前人研究表明，110Ma 時(shí)具寒武紀(jì)結(jié)晶基底的安多微陸塊與北拉薩地塊北緣已拼接在一起(Zhu et al.，2011)，考慮到晚白堊至古新世期間拉薩地殼的縮短，約110Ma 時(shí)那曲地區(qū)與具有寒武紀(jì)結(jié)晶基底的中拉薩地塊距離應(yīng)該大于100km，并且在桑巴地區(qū)酸性侵入巖鋯石εHf(t)=-6.0～5.7，說明了那曲與中拉薩之間的地塊至少有新生地殼的生成。因此古老巖石圈可能是具寒武紀(jì)結(jié)晶基底的安多微陸塊(Kapp et al.，2003;Zhu et al.，2011)。

表6 多尼組中基性火山巖與其他地區(qū)中基性火山巖在微量元素(×10 -6)的對(duì)比Table 6 Comparison between trace elements (×10 -6)of basic volcanic rocks from Duoni Formation and from other areas

綜合以上證據(jù)，我們初步認(rèn)為研究區(qū)那曲早白堊世火山巖很可能來源于:(1)班公-怒江洋南向俯沖過程中受流體改造的安多微陸塊古老巖石圈地幔(貢獻(xiàn)小部分)與(2)羌塘和北拉薩地塊陸-陸碰撞地殼加厚過程中下地殼部分熔融(貢獻(xiàn)大部分)及后期經(jīng)歷不同程度的分離結(jié)晶作用形成的。

5.2 構(gòu)造環(huán)境

拉薩地塊北部早白堊世火山巖從西到東依次為班-怒帶內(nèi)及南緣斷續(xù)出露的去申拉組，烏木壟鉛波巖組，多尼組及臥榮溝組火山巖。前人在詳細(xì)的地球化學(xué)及年代學(xué)基礎(chǔ)上，提出拉薩地塊中北部在113Ma 左右發(fā)生的大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，可能是班公湖-怒江洋巖石圈南向俯沖過程中板片斷離導(dǎo)致的(Zhu et al.，2011;Sui et al.，2013;Chen et al.，2014)。由于Yb 為不活潑元素，與不相容元素行為類似，那么在部分熔融和分離結(jié)晶過程中，Th/Yb、Nb/Yb 比值將保持不變(Pearce，1983;Rollinson，1993)，在該圖解中(圖11)樣品均落在大陸邊緣弧火山巖范圍內(nèi)，暗示那曲早白堊世中酸性火山巖成因可能與班公湖-怒江洋的南向俯沖有關(guān)。并且樣品富集Th、U 和輕稀土元素，虧損Nb、Ta、Ti 和P 等高場(chǎng)強(qiáng)元素，暗示源區(qū)曾受到與俯沖相關(guān)流體或熔體的改造。中生代拉薩地塊處于班公-怒江南向俯沖和雅魯藏布新特提斯北向雙向俯沖下，導(dǎo)致了拉薩地塊的縮短、陸殼加厚并產(chǎn)生了大量的弧火山巖、弧盆體系(潘桂棠等，2006)?？抵緩?qiáng)等(2009)將多尼組中基性火山巖與新西蘭Egmont 火山巖、阿根廷西北部火山巖及則弄群火山巖進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)(表6)，它們具有相似的微量元素分布特征(Zr、Hf、Y、Yb 等)，并且本次研究的安山巖樣品具有同樣相似的特征。由于La/Yb 可以指示地殼厚度并反應(yīng)巖漿來源的深度(Kay et al.，1991)，他們發(fā)現(xiàn)多尼組火山巖有著與則弄群類似的巖漿形成深度，暗示了當(dāng)時(shí)北拉薩地塊已經(jīng)加厚。班公怒江洋南向俯沖開始于中二疊紀(jì)(～263Ma)，終止于晚白堊紀(jì)(～113Ma)，之后轉(zhuǎn)入羌塘地塊與拉薩地塊陸-陸碰撞環(huán)境(Zhu et al.，2011)。而本文早白堊世中酸性火山巖加厚地殼的構(gòu)造背景很可能是班公湖-怒江洋俯沖結(jié)束進(jìn)入陸-陸碰撞過程中引起的。

圖11 那曲中酸性火山巖Th/Yb-Nb/Yb 圖解Fig.11 Th/Yb-Nb/Yb discrimination diagram for Nagqu intermediate-felsic volcanic rocks

6 結(jié)論

北拉薩地塊那曲地區(qū)哈爾麥鄉(xiāng)中酸性火山巖漿活動(dòng)侵位于110Ma 左右，是北部拉薩地塊～113Ma 巖漿大爆發(fā)事件的產(chǎn)物之一;

那曲早白堊世中酸性火山巖富集Th、Zr、Hf，虧損Nb，Ta，Ti，P 等高場(chǎng)強(qiáng)元素，顯示為負(fù)的εHf(t)值，暗示其形成來源于班公-怒江南向俯沖過程中受流體改造的安多微陸塊古老巖石圈地幔(貢獻(xiàn)小部分)與羌塘和北拉薩地塊陸陸碰撞地殼加厚過程中下地殼部分熔融(貢獻(xiàn)大部分)，并經(jīng)歷了不同程度的分離結(jié)晶作用形成的。

致謝 主微量元素測(cè)試得到福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局三明實(shí)驗(yàn)室工作人員的幫助;LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年得到廣州地化所李聰穎博士的幫助;鋯石Hf 同位素測(cè)試過程中得到過廣州地球化學(xué)研究所張樂的幫助;另外在本文修改過程中得到胡永斌、張潺蟬、祝紅麗、吳凱、劉芳等的幫助;在此表示誠(chéng)摯的感謝。

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