特提斯喜馬拉雅馬拉山花崗巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及成因機(jī)制

王曉先, 張進(jìn)江, 楊雄英

(1.中國地震局地殼應(yīng)力研究所地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京　100085；2.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京　100871)

特提斯喜馬拉雅馬拉山花崗巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及成因機(jī)制

王曉先1,2, 張進(jìn)江2, 楊雄英2

(1.中國地震局地殼應(yīng)力研究所地殼動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100085；2.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100871)

馬拉山花崗巖位于特提斯喜馬拉雅的西部，其主要礦物組成為石英、鉀長石、白云母和黑云母。鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb定年表明，花崗巖的發(fā)育記錄了(28.0±0.5)Ma和(18.4±0.3)Ma兩期深熔作用，(18.4±0.3)Ma代表了最終的結(jié)晶時(shí)間。全巖地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，樣品具有高的SiO2(72.36%～72.51%)、Al2O3(15.22%～15.37%)和CaO(1.64%～1.66%)含量，高的K2O/Na2O值(0.97～1.05)和A/CNK值(1.15～1.20)，顯示高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)的特征；巖石富集Rb、Th、U和K，虧損Ba、Nb、Sr和Zr，Eu負(fù)異常不明顯(δEu=0.80～0.89)，輕重稀土分餾較強(qiáng)[(La/Yb)N=7.09～19.68]。馬拉山花崗巖具有較低的Rb/Sr值(0.90～1.10)和較高的CaO/Na2O值(0.44 ～ 0.46)，指示巖漿源區(qū)物質(zhì)成分可能以頁巖為主；樣品(87Sr/86Sr)i和εNd(t)分別為0.742 522 ～ 0.744 097和-14.5 ～ -13.7，與大喜馬拉雅結(jié)晶雜巖中變質(zhì)沉積巖成分一致，表明其來自變質(zhì)沉積巖的部分熔融。巖石具有較低的(87Sr/86Sr)i和較高的Sr含量，且隨著Ba含量的增加，Rb/Sr值基本不變，表明馬拉山花崗巖是水致白云母部分熔融的產(chǎn)物，部分熔融可能與南北向裂谷的東西向伸展關(guān)系密切。

馬拉山花崗巖；年代學(xué)；地球化學(xué)特征；成因機(jī)制；特提斯喜馬拉雅

始于65～55Ma(BECK et al.，1995；RAGE et al.，1995；ROWLEY，1996)的印度-歐亞大陸的碰撞-匯聚作用，不僅造就了全球規(guī)模最大的高原和最年輕、最經(jīng)典的碰撞型造山帶——青藏高原和喜馬拉雅造山帶，而且在碰撞的中晚期(始新世—中新世)觸發(fā)了大規(guī)模的地殼深熔作用(LE Fort，1975；SEARLE et al.，1997；HARRISON et al.，1999；LEE et al.，2000；SEARLE et al.，2003；ZENG et al.，2011；GUO et al.，2012)，形成了2條綿延數(shù)千千米的花崗巖帶。一條位于大喜馬拉雅結(jié)晶雜巖(GHC)的頂部，以淡色花崗巖為主，稱為大喜馬拉雅淡色花崗巖帶(Yin，2006)；另一條位于特提斯喜馬拉雅，以花崗巖為主，稱為北喜馬拉雅花崗巖帶。這些淡色花崗巖/花崗巖主要沿碰撞造山過程形成的伸展構(gòu)造分布(COPEL et al.，1990；HARRISON et al.，1995a，1995b，1997；COLEMAN，1998；HODGES，2000；SEARLE et al.，2003；ZHANG et al.，2004；ANNEN et al.，2006；GODIN et al.，2006；COTTLE et al.，2007；LEE et al.，2007；YANG et al.，2009；ZENG et al.，2009；KELLETT et al.，2010；LARSON et al.，2010；LELOUP et al.，2010；SACHAN et al.，2010；CHAMBERS et al.，2011；LIU et al.，2012；YAN et al.，2012)，并與造山帶的演化過程關(guān)系密切，是研究造山作用中晚期深部構(gòu)造-巖漿作用的重要“巖石探針”(莫宣學(xué)等，2003)。

北喜馬拉雅花崗巖帶位于特提斯喜馬拉雅的中部，主要有2種產(chǎn)出形式：一種以獨(dú)立侵入體形式侵入到特提斯喜馬拉雅沉積巖系(THS)中，如昌果、打拉和確當(dāng)?shù)葞r體(ZENG et al.，2009；LARSON et al.，2010)；另一種主要出露于北喜馬拉雅片麻巖穹窿(NHGD)核部，如麻布迦、然巴和雅拉香波等巖體(ZHANG et al.，2004；YAN et al.，2012；LIU et al.，2014)。近年來，許多學(xué)者對這些巖體進(jìn)行了大量的年代學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)北喜馬拉雅花崗巖形成時(shí)間跨度很大，如東部的雅拉香波穹窿中花崗巖年齡可達(dá)44～43Ma(ZENG et al.，2009)，而然巴穹窿中淡色花崗巖的年齡僅為8Ma(LIU et al.，2014)，但絕大多數(shù)巖體集中于26 ～ 13Ma(HARRISON et al.，1997；AOYA et al.，2005；LEE et al.，2006；KAWAKAMI et al.，2007；LEE et al.,2007；LELOUP et al.，2010；LEDERER et al.，2013；MITSUISHI et al.，2012；GAO et al.，2013；GAO et al.,2014)。雖然對北喜馬拉雅花崗巖的形成時(shí)代已經(jīng)有了較為準(zhǔn)確的厘定，但有關(guān)花崗巖的成因問題仍然存在不少的爭議。目前，爭議的焦點(diǎn)集中在以下兩方面：①花崗巖的源區(qū)和源巖。大部分學(xué)者認(rèn)為花崗巖來自大喜馬拉雅結(jié)晶雜巖(GHC)中變質(zhì)沉積巖的部分熔融(張宏飛等，2005；ZHANG et al.，2004；GAO et al.，2013；GAO et al.,2014)；而Zeng 等(2009)基于對雅拉香波穹窿中花崗巖的Sr-Nd同位素研究，認(rèn)為其源區(qū)為增厚地殼中的角閃巖，并有少量變泥質(zhì)巖參與部分熔融；謝克家等(2010)對打拉花崗巖的研究認(rèn)為其可能為下地殼基性物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。②花崗巖的形成機(jī)制。絕大多數(shù)的喜馬拉雅花崗巖主要來自白云母部分熔融這一結(jié)論已基本達(dá)成共識(shí)(HARRISON et al.，1997，1998；HARRIS et al.，1995；PATIO et al.，1998)，但導(dǎo)致白云母部分熔融的觸發(fā)因素還具有較大的爭議，如LE Fort等(1987)認(rèn)為水等流體的加入可能是導(dǎo)致部分熔融的主要因素，但是部分學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在無外來流體的情況下，部分熔融也可以發(fā)生(HARRIS et al.，1992)；而HARRIS和MASSEY(1994)以及DAVIDSON等(1997)認(rèn)為造山過程中相關(guān)的伸展構(gòu)造發(fā)生活動(dòng)導(dǎo)致的構(gòu)造減壓可能是部分熔融的主要觸發(fā)因素。后期又有學(xué)者提出斷裂活動(dòng)過程中的剪切摩擦生熱和放射性同位素生熱可以導(dǎo)致部分熔融(HARRISON et al.，1997，1998，1999；VISONet al.,2002)。但理論計(jì)算表明，單純的剪切摩擦熱和地殼放射性生熱元素生熱很難產(chǎn)生大規(guī)模的巖漿作用(NABELEK et al.,2004)。由此可見，北喜馬拉雅花崗巖的成因問題仍然需要進(jìn)一步的研究，尤其是來自巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)等方面的證據(jù)。

本次研究采集吉隆地區(qū)佩枯錯(cuò)湖西北部的馬拉山花崗巖，在LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)分析的基礎(chǔ)上，開展全巖主量、微量和Sr-Nd同位素地球化學(xué)分析，厘定花崗巖的形成時(shí)代，揭示其源區(qū)和成因機(jī)制，并探討其構(gòu)造動(dòng)力學(xué)意義。

1　區(qū)域和研究區(qū)地質(zhì)概況

狹義的喜馬拉雅造山帶指雅魯藏布江縫合帶與主前鋒逆沖斷裂(MFT)之間、由新生代印度-歐亞大陸碰撞形成的強(qiáng)烈變形、變質(zhì)帶(圖1)。造山帶自北向南發(fā)育一系列北傾的斷裂，包括藏南拆離系(STDS)、主中央逆沖斷裂(MCT)、主邊界逆沖斷裂(MBT)和MFT；被這些斷裂分隔的巖石-構(gòu)造單元自北向南依次為THS、GHC、小喜馬拉雅沉積系(LHS)和西瓦里克前陸盆地沉積(SS)。其中，最北部的THS主要由早古生代到始新世的、經(jīng)歷極低級變質(zhì)的碎屑巖和碳酸巖組成(BROOKFIELD，1993)。在其中部自西向東分布一系列片麻巖穹窿——北喜馬拉雅片麻巖穹窿(NHGD)，是北喜馬拉雅伸展構(gòu)造的重要組成部分(張進(jìn)江，2007)；GHC位于STDS和MCT之間，為中高級變質(zhì)結(jié)晶雜巖(AIKMAN et al.，2008)；LHS位于MCT和MBT之間，由碎屑沉積巖和低級變質(zhì)巖組成(BROOKFIELD，1993)；最南部為SS，為一套古近系-中新世的海相和陸相沉積。

馬拉山花崗巖體位于佩枯錯(cuò)片麻巖穹窿的西北部(圖2)，其圍巖為侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)的砂巖、泥巖、鈣質(zhì)片巖和矽卡巖等。以巖體為中心，圍巖中發(fā)育環(huán)狀的巴洛式變質(zhì)帶(KAWAKAMI et al.，2007)，但變質(zhì)級別較低，未見夕線石和混合巖化現(xiàn)象(AOYA et al.，2005)，僅在靠近巖體的變質(zhì)沉積巖中發(fā)育紅柱石，可能與巖體侵位過程中的接觸變質(zhì)作用有關(guān)。構(gòu)造解析表明，馬拉山花崗巖體邊緣和圍巖經(jīng)歷了強(qiáng)烈的變形，相關(guān)構(gòu)造指示了早期向南逆沖和晚期向北伸展的2期變形作用(AOYA ET al.，2004)。本次研究沿佩枯錯(cuò)湖西北部采集樣品，樣品被后期變形作用改造為糜棱巖化花崗巖，顯示透入性的面理(圖3a)，顯微鏡下觀察主要礦物組合為石英、鉀長石、黑云母和白云母，鉀長石以殘斑形式存在，黑云母和白云母發(fā)生定向排列(圖3b)。

2　分析方法

2.1鋯石U-Pb定年

樣品在河北廊坊地質(zhì)服務(wù)有限公司進(jìn)行破碎，經(jīng)浮選和磁選后，挑選鋯石顆粒進(jìn)行制靶，然后進(jìn)行透射光、反射光圖像的拍攝，而后在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋯石陰極發(fā)光照相，用于分析鋯石成因和確定測年位置點(diǎn)。

鋯石U-Pb定年測試工作在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。所用儀器為Thermo Fisher公司生產(chǎn)的Neptune型激光剝蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICP-MS)，并結(jié)合美國ESL公司生產(chǎn)的UP193-FX ArF準(zhǔn)分子激光器，激光剝蝕束斑直徑為35μm，激光能量密度為10J.cm-2，頻率為10Hz，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣送入Neptune的電感耦合等離子體，GJ-1作為外部鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行U-Pb同位素分餾校正(BLACK et al.，2003；JACKSON et al.，2004)。在測試過程中，每測定7個(gè)樣品點(diǎn)前后重復(fù)測試兩次鋯石標(biāo)樣GJ-1。分析數(shù)據(jù)的離線處理采用ICPMSDataCal程序(LIU et al.，2009)完成，鋯石年齡諧和圖用Isoplot/Ex(3.0)程序(LUDWIG，2003)獲得。

2.2全巖主量、微量元素和Sr-Nd同位素測定

采集的新鮮樣品完成巖石化學(xué)分析制備后，送往中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全巖主量、微量和Sr-Nd同位素測試。

主量元素采用荷蘭PA Nalytical 分析儀器公司制作的順序式X射線熒光光譜儀(AXIOS Minerals)完成測定，分析經(jīng)度達(dá)0.1%～1.0%；微量元素和稀土元素采用Agilent 7500a等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成測試，對美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)BCR-2、BHVO-2和AGV-1的分析結(jié)果顯示，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%。

全巖Sr、Nd同位素的化學(xué)分離在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所固體同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，并采用德國Finnigan公司生產(chǎn)的MAT-262型熱電離質(zhì)譜儀(TIMS)進(jìn)行同位素比值的測定，87Sr/86Sr和143Nd/144Nd值分別采用87Sr/86Sr =0.119 4和143Nd/144Nd = 0.721 9進(jìn)行質(zhì)量分餾校正。詳細(xì)的Sr-Nd同位素分析流程參見CHEN等(2002)。

圖2　北喜馬拉雅佩枯錯(cuò)穹窿地質(zhì)圖和剖面圖Fig.2　Geological map and cross-section of the Peiku cuo dome in northern Himalaya

3　分析結(jié)果

3.1鋯石U-Pb定年

馬拉山花崗巖樣品中大部分鋯石呈長柱或短柱狀，自形-半自形，棱角清晰，鋯石晶粒長度為200 ～ 300μm，長寬比為2∶1～3∶1。絕大部分鋯石發(fā)育清晰的核-邊結(jié)構(gòu)，核部色調(diào)較亮且形狀不規(guī)則，部分發(fā)育似港灣狀結(jié)構(gòu)，可能為邊部鋯石生長時(shí)熔體或熱液作用改造所致。邊部較窄(40～60μm)且色調(diào)較暗，發(fā)育明顯的巖漿韻律環(huán)帶(圖4)，表明為巖漿成因。

對樣品PKC-29中的鋯石共進(jìn)行了31個(gè)點(diǎn)位分析，其中9個(gè)分析點(diǎn)位于核部，另外22個(gè)分析點(diǎn)位于邊部，分析結(jié)果見表1。核部9個(gè)分析點(diǎn)的U和Th含量變化范圍為313.6×10-6～ 633.6 ×10-6和110.6 ×10-6～ 359.0 ×10-6，Th/U值較高，為0.19 ～1.13，206Pb/238U表觀年齡范圍為834.0～403.3Ma，其中4個(gè)分析點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為(486±12)Ma(MSWD=0.04)(圖5b)。邊部22個(gè)分析點(diǎn)的U和Th含量變化范圍分別為566.9 ×10-6～858.0×10-6和11.9 ×10-6～ 99.4 ×10-6，Th/U值較低，為0.01 ～ 0.15，206Pb/238U表觀年齡范圍為239.4～17.9Ma。22個(gè)分析點(diǎn)中有5個(gè)分析點(diǎn)的年齡較大且位于諧和線之下，可能是測試過程中剝蝕到鋯石的核部所致，代表了混合年齡。剩余17個(gè)分析點(diǎn)全部落在諧和線上，在U-Pb諧和圖上明顯分為2組：第一組共8個(gè)分析點(diǎn)，Th/U值為0.03～0.11，年齡范圍為29.1～26.9 Ma，加權(quán)平均年齡為(28.0±0.5)Ma(MSWD =0.8)； 第二組共9個(gè)分析點(diǎn)，Th/U值為0.01～0.11，年齡范圍為18.9～17.9Ma，加權(quán)平均年齡為(18.4±0.3)Ma(MSWD=0.5)(圖5c、圖5d)。2組不同年齡的鋯石其邊部具有相同的震蕩環(huán)帶以及較低的Th/U值，與深熔成因的花崗巖特征相吻合(WU et al.,2004)，代表了2期深熔作用，其中(28.0 ± 0.5)Ma(MSWD = 0.8)與研究區(qū)南部佩枯花崗巖體的時(shí)代一致(GAO et al.，2013)，指示早期的深熔作用，而(18.4±0.3)Ma(MSWD = 0.5)代表了馬拉山花崗巖的最終結(jié)晶年齡。

圖4　馬拉山花崗巖樣品代表性鋯石CL圖像Fig.4　Representative CL images of the zircons from the Malashan granite

圖5　馬拉山花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5　Zircon U-Pb concordia diagram of the Malashan granite

3.2全巖主量、微量元素和Sr-Nd同位素特征

樣品全巖主量、微量和Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)見表2。馬拉山花崗巖具有較高的SiO2(72.36% ～ 72.51%)、Al2O3(15.22% ～ 15.37%)和CaO(1.64% ～ 1.66%)。樣品的K2O/Na2O值較高，為0.97 ～1.05(表2)。在K2O-SiO2圖解中，位于高鉀鈣堿性系列中(圖6a)。A/CNK值為1.15 ～1.20，均大于1.1，在A/NK-A/CNK圖解中，全部位于過鋁質(zhì)區(qū)域中(圖6b)?？傮w來看，馬拉山花崗巖屬于高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)花崗巖。

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，馬拉山花崗巖顯示Rb、Th、U和K的正異常以及Ba、Nb、Sr和Zr的負(fù)異常(圖6c)。樣品稀土元素總量(TREE)為81.37×10-6～108.64×10-6，相對富集輕稀土元素(LREE)，虧損重稀土元素(HREE)，(La/Yb)N值為7.09～19.68，表明輕、重稀土元素分餾程度較強(qiáng)。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖中(圖6d)，顯示為右傾型的稀土分布曲線，Eu負(fù)異常不明顯，δEu值為0.80～0.89。

馬拉山花崗巖的(87Sr/86Sr)i較高，為0.742 522～0.744 097，εNd(t)較低，為-14.5～-13.7，Sr-Nd同位素初始比值變化不大。Nd同位素二階段虧損地幔模式年齡為1 994～1 928Ma，暗示其可能來自古老地殼的重熔。

表2　馬拉山花崗巖全巖主量、微量元素和Sr-Nd同位素分析結(jié)果

注：主量元素成分含量為%，微量元素成分含量為10-6；LOI為燒失量；A/NK= 摩爾Al2O3/(Na2O+K2O)，A/CNK=摩爾Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)；δEu=2EuN/(SmN+GdN)，其中N為球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值(據(jù)SUN et al.,1989)。87Rb/86Sr和147Sm/144Nd通過ICP-MS測試的微量元素Rb，Sr，Sm和Nd計(jì)算所得，計(jì)算公式為87Rb/86Sr = Rb/Sr × 2.981，147Sm/144Nd = Sm/Nd × [0.531 497 + 0.142 521 ×(143Nd/144Nd)s]。(87Sr/86Sr)t=(87Sr/86Sr)s+87Rb/86Sr(eλt-1)，(143Nd/144Nd)t=(143Nd/144Nd)s+147Sm/144Nd(eλt-1)；εNd= [(143Nd/144Nd)s/(143Nd/144Nd)CHUR-1] ×104，fSm/Nd=(147Sm/144Nd)CHUR-1。(143Nd/144Nd)CHUR=0.512 638，(147Sm/144Nd)CHUR=0.196 7，(143Nd/144Nd)DM=0.513 15，(147Sm/144Nd)DM=0.213 7；λRb=1.42×10-12/年(STEIGER et al.,1977)，λSm=6.54×10-12/年(LUGMAIR et al.,1978)；二階段模式年齡TDM2的計(jì)算見JAHN et al.，1999。

圖6　(a)馬拉山花崗巖的SiO2-K2O圖解、(b)A/NK-A/CNK分類圖解、(c)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖和(d)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(原始地幔和球粒隕石數(shù)值據(jù)SUN et al.,1989)Fig.6　(a)SiO2-K2O diagram，(b)A/NK-A/CNK diagram，(c)primitive mantle(PM)-normalized trace element spider diagram and (d) chondrite-normalized REE patterns of the Malashan granite

4　討論

4.1北喜馬拉雅花崗巖的時(shí)代

北喜馬拉雅花崗巖的形成時(shí)代一直是國際地學(xué)界研究的熱點(diǎn)，早期的年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)其年齡主要為晚漸新世—早中新世(26～13Ma)(高利娥等，2013；HARRISON et al.，1997；ZHANG et al.，2004；AOYA et al.，2005；LEE et al.，2006；KAWAKAMI et al.，2007；LEE et al.，2007；LARSON et al.，2010；LELOUP et al.，2010；MITSUISHI et al.，2012；YAN et al.，2012；GAO et al.，2013；LEDERER et al.，2013；GAO et al.，2014)。然而，近幾年隨著測年技術(shù)的提升，大量高質(zhì)量的年代學(xué)數(shù)據(jù)被相繼報(bào)道，如在THS東部，雅拉香波-打拉-確當(dāng)花崗巖的年齡為44 ～ 43 Ma(戚學(xué)祥等，2008；AIKMAN et al.，2008；ZENG et al.，2009)；在中部的麻布迦穹窿，淡色花崗巖年齡為10Ma(KALI et al.，2010)；在然巴穹窿，LIU等(2014)獲得了迄今為止最小的花崗巖年齡為7.6 Ma。這些年齡數(shù)據(jù)不斷的改寫北喜馬拉雅花崗巖的年齡跨度，隨著更多高精度的年代學(xué)數(shù)據(jù)的發(fā)表，北喜馬拉雅花崗巖的時(shí)代需要重新評估。馬拉山花崗巖記錄了早期(28.0±0.5)Ma(MSWD=0.8)和后期(18.4±0.3)Ma(MSWD=0.5)兩期深熔作用。這兩期深熔作用均可以與其他穹窿內(nèi)的花崗巖年齡對比，如然巴穹窿中斑狀二云母花崗巖年齡為28.2 Ma(LIU et al.，2014)，薩迦穹窿中淡色花崗巖年齡為27.5 Ma(張宏飛等，2004)，佩枯錯(cuò)穹窿中二云母花崗巖年齡為28.2 Ma(GAO et al.，2013)。而(18.4±0.3)Ma(MSWD=0.5)這一年齡更是北喜馬拉雅中新世花崗巖的主要形成期(吳福元等，2015)，如THS西部的昌果花崗巖年齡為18.4 Ma(LARSON et al.，2010)，扛錯(cuò)花崗巖年齡為19 Ma(MITSUISHI et al.，2012)，佩枯錯(cuò)二云母花崗巖年齡為19.8Ma(GAO et al.，2013)以及東部的雅拉香波淡色花崗巖年齡為20 Ma(YAN et al.，2012)。近期，吳福元等(2015)在前人已發(fā)表的大量年代學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，借鑒前人的劃分方案(HODGES，2000)，重新勾畫了喜馬拉雅花崗巖的年代學(xué)格架，將其大致劃分為始喜馬拉雅階段(EO-HIMALAYAN；44～26Ma)、新喜馬拉雅階段(NEO-HIMALAYAN；26～13Ma)和后喜馬拉雅階段(POST-HIMALAYAN；13～7 Ma)，筆者獲得的馬拉山花崗巖的2個(gè)年齡分別屬于上述劃分方案中的始喜馬拉雅階段和新喜馬拉雅階段。

4.2馬拉山花崗巖的源區(qū)和源巖

研究表明，北喜馬拉雅花崗巖可能的源區(qū)包括GHC變質(zhì)沉積巖(DANIEL et al.，1987；HARRIS et al.，1992；HARRIS et al.,1994；HARRISON et al.，1999)、LHS變質(zhì)沉積巖(LE FORt et al.，1987)和THS角閃巖或基性巖等(ZENG et al.，2009；謝克家等，2010)。GUILLOT和LE FORT(1995)認(rèn)為不同類型的花崗巖來自不同的源區(qū)，如二云母花崗巖來自雜砂巖區(qū)，而電氣石-石榴石花崗巖更多的與泥質(zhì)巖區(qū)有關(guān)。馬拉山花崗巖主要的礦物組成為石英、鉀長石、白云母和黑云母，且云母的含量較高。在地球化學(xué)特征上表現(xiàn)為較高的SiO2和Al2O3含量，相對富集大離子親石元素Rb及放射性生熱元素Th和U，虧損高場強(qiáng)元素Ba、Nb、Sr和Zr，這些特征與殼源S型花崗巖的特征吻合。樣品的A/CNK值大于1.1，顯示強(qiáng)過鋁質(zhì)的特征，強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖的源區(qū)具有多樣性，但主要的源區(qū)為地殼中的碎屑沉積巖(如泥質(zhì)巖、頁巖、碎屑巖和雜砂巖等)或變質(zhì)沉積巖(SYLVESTER，1998)。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明，強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖的CaO與Na2O含量及比值的差異可以反映源區(qū)成分的差異(CHAPPELL et al.，1992)，一般富斜長石貧泥質(zhì)的砂質(zhì)源巖形成的熔體的CaO/Na2O值大于0.3，而貧斜長石富泥質(zhì)巖的源巖形成的熔體的CaO/Na2O值小于0.3(PATIO DOUCE etal.，1991；SKJERLIE et al.，1996)。馬拉山花崗巖的CaO/Na2O值為0.44～0.46，均大于0.3，推測其源區(qū)可能以砂質(zhì)巖或相當(dāng)成分的巖石為主。另外，富集于云母和長石等礦物中的Rb、Ba、Sr及其比值也可以反映源區(qū)的成分性質(zhì)，在Rb/Ba-Rb/Sr判別圖解中(圖7a)，研究區(qū)花崗巖樣品均落入貧黏土的頁巖成分區(qū)，與上述推測的可能的源區(qū)物質(zhì)成分一致。樣品具有較高的(87Sr/86Sr)i值(0.742 522～0.744 097)和較低的εNd(t)值(-14.5～-13.7)，Nd同位素二階段虧損地幔模式年齡TDM2為1 994～1 928Ma，表明源區(qū)為古老的大陸地殼。綜上，馬拉山花崗巖的源區(qū)為古老大陸地殼的頁巖區(qū)或相當(dāng)成分的沉積巖區(qū)。

為進(jìn)一步限定花崗巖的源巖，將馬拉山花崗巖樣品的Sr、Nd同位素成分與可能的源巖包括GHC變質(zhì)沉積巖、LHS變質(zhì)沉積巖和THS片麻巖，以及部分穹窿中花崗巖樣品進(jìn)行綜合對比[(87Sr/86Sr)i和εNd(t)值統(tǒng)一以t=18Ma計(jì)算]，并表示在圖7b中。對比結(jié)果顯示，4件樣品的Sr、Nd同位素成分均落入GHC變質(zhì)沉積巖區(qū)域中，且其Nd同位素二階段虧損地幔模式年齡(1 994～1 928Ma)與GHC變質(zhì)沉積巖的相同，并與GHC內(nèi)碎屑鋯石獲得的2 000Ma的峰值年齡吻合(AHMAD et al.，2000；MILLER et al.，2001；RICHARDS et al.，2005)，暗示巖漿來自GHC變質(zhì)沉積巖的部分熔融。綜上所述，認(rèn)為馬拉山花崗巖的源巖主要為GHC變質(zhì)沉積巖。

4.3馬拉山花崗巖的形成機(jī)制

喜馬拉雅造山帶內(nèi)26～13Ma的花崗巖為典型的S型花崗巖，多數(shù)是源巖通過白云母脫水熔融產(chǎn)生的(HARRIS et al.，1995；HARRISON et al.，1997，1998；PATIO ET AL.,1998；ZHANG et al.，2004；KING et al.，2011)。與白云母脫水熔融形成的花崗巖相比，馬拉山花崗巖具有完全不同的地球化學(xué)組成，其Sr含量較高，而Rb/Sr值和(87Sr/86Sr)i值相對較低，造成這一差異的可能因素包括熔體形成時(shí)部分熔融機(jī)制的差異或熔體侵位過程中圍巖的混染作用，但考慮到樣品Sr、Nd同位素相對均一，不隨Rb、Sr含量的變化而變化，因此,可以排除圍巖混染的影響。

1.大喜馬拉雅變質(zhì)沉積巖；2.小喜馬拉雅變質(zhì)沉積巖；3.北喜馬拉雅穹窿片麻巖；4.拉軌崗日淡色花崗巖；5.麻布迦淡色花崗巖；6.然巴淡色花崗巖；7.本次研究圖7　(a)馬拉山花崗巖的Rb/Sr-Rb/Ba(據(jù)SYLYESTER，1998)和(b)(87Sr/86Sr)i - εNd(t)圖Fig.7　(a)Rb/Sr versus Rb/Ba diagram(After SYLVESTER, 1998)and(b)(87Sr/86Sr)i - εNd(t)diagram of the Malashan granite (注：Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)來自張宏飛等，2005；AHMAD et al.，2000；MILLER et al.，2001；RICHARDS et al.，2005；ZENG et al.，2011；GUO et al.,2012；WANG et al.，2012)

1.瑪納斯魯?shù)◢弾r；2.拉軌崗日淡色花崗巖；3.定結(jié)淡色花崗巖；4.聶拉木淡色花崗巖；5.洛扎淡色花崗巖；6.苦堆淡色花崗巖；7.薩迦淡色花崗巖；8.亞東淡色花崗巖；9.然巴淡色花崗巖；10.吉隆淡色花崗巖；11.本次研究圖8　(a)馬拉山花崗巖和喜馬拉雅造山帶內(nèi)花崗巖的Sr-(87Sr/86Sr)i和(b)Ba-Rb/Sr圖Fig.8　(a)Sr versus(87Sr/86Sr)i diagram and (b)Ba versus Rb/Sr diagram of the Malashan granite and other granites from Himalayan orogen(注：Sr和87Sr/86Sr數(shù)據(jù)來自張宏飛等，2005；HARRISON et al.，1999；GUO et al.，2012)

4.4構(gòu)造動(dòng)力學(xué)意義

喜馬拉雅造山帶發(fā)育多種類型的花崗巖組合，它們的形成與印度-歐亞大陸碰撞之后的不同的陸內(nèi)構(gòu)造過程相聯(lián)系，反映了不同的構(gòu)造背景和動(dòng)力學(xué)過程。如44～26Ma的二云母花崗巖主要分布于特提斯喜馬拉雅，其結(jié)晶時(shí)代與喜馬拉雅變質(zhì)巖進(jìn)變質(zhì)時(shí)代(45～39Ma)(CATLOS et al.，2002；COTTLE et al.，2009)相同，是逆沖增厚條件下地殼深熔作用的產(chǎn)物(ZENG et al.，2005b；AIKMAN et al.，2008)。這些熔體的形成使地殼弱化，并強(qiáng)烈影響著與STDS相關(guān)的中下地殼的伸展拆離，被認(rèn)為是觸發(fā)STDS啟動(dòng)的重要因素。另一類為中新世(26～13Ma)的淡色花崗巖(吳福元等，2015)，在特提斯喜馬拉雅和大喜馬拉雅均有分布，這類花崗巖的結(jié)晶時(shí)代與喜馬拉雅峰期變質(zhì)時(shí)代一致，楊曉松等(2001)認(rèn)為這類淡色花崗巖與碰撞后地殼伸展導(dǎo)致的快速隆升和減壓熔融有關(guān)，而HARRIS和MASSEY(1994)則認(rèn)為其形成于大喜馬拉雅構(gòu)造楔的迅速折返的減壓環(huán)境下，總之，與STDS向北伸展拆離的構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切。在13Ma之后，喜馬拉雅地區(qū)還發(fā)育一期花崗巖，其年齡集中于13～7Ma(EDWARDS et al.,1997；WU et al.，1998；KALI et al.，2010；LIU et al.，2014)，這類花崗巖的共同特點(diǎn)是發(fā)育在NSTR的下盤，其形成和侵位與NSTR活動(dòng)有關(guān)(吳福元等，2015)。

馬拉山花崗巖的最終結(jié)晶年齡為(18.4±0.3)Ma(MSWD=0.5)，屬于中新世的花崗巖, 僅從年代學(xué)考慮，其形成可能與STDS有關(guān)。然而，需要指出的是，上述與NSTR有關(guān)的花崗巖的年齡數(shù)據(jù)(13～7Ma)主要來自THS的東部地區(qū)，而在西部地區(qū)，相關(guān)裂谷的啟動(dòng)時(shí)間相對較早，為19～17Ma(GARZIONE et al.，2003；MITSUISHI et al.，2012)。馬拉山花崗巖位于南北向的吉隆裂谷中，其年齡與鄰區(qū)的Kung Co裂谷時(shí)代(19 Ma，MAYUMI et al.，2012)一致，據(jù)此，筆者更傾向于認(rèn)為其與NSTR東西向伸展的啟動(dòng)有關(guān)。

5　結(jié)論

(1)馬拉山花崗巖的發(fā)育記錄了(28.0±0.5)Ma(MSWD=0.8)和(18.1±0.4)Ma(MSWD=1.0)兩期深熔事件；巖石為高鉀鈣堿性過鋁質(zhì)花崗巖，強(qiáng)烈富集大離子親石元素Rb及放射性生熱元素Th和U，虧損高場強(qiáng)元素Ba、Nb、Sr和Zr，輕重稀土元素分餾較強(qiáng)[(La/Yb)N=7.09～19.68]，負(fù)Eu異常不明顯(δEu=0.80～0.89)；具有較高的CaO/Na2O值(0.44～0.46)和Sr含量以及較低的Rb/Sr值(0.90～1.10)，(87Sr/86Sr)i和εNd(t)分別為0.742 522～0.744 097和-14.5～-13.7。

(2)馬拉山花崗巖的源區(qū)為貧黏土的頁巖區(qū)或相當(dāng)成分的沉積巖區(qū)，源巖為GHC變質(zhì)沉積巖，是水致白云母部分熔融的產(chǎn)物。

(3)馬拉山花崗巖分布于吉隆裂谷中，其形成可能與NSTR東西向伸展的啟動(dòng)密切相關(guān)。

致謝：鋯石定年實(shí)驗(yàn)得到天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所耿建珍工程師的指導(dǎo)和幫助，地球化學(xué)測試得到中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所王芳博士和楊岳衡博士的指導(dǎo)和幫助，地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理得到合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院王志強(qiáng)博士的指導(dǎo)，在此一并致謝。

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Geochronology, Geochemistry and Formation Mechanism of Malashan Granite in Tethyan Himalaya

WANG Xiaoxian1,2，ZHANG Jinjiang2，YANG Xiongying2

(1. Key Laboratory of Crustal Dynamics, Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration，Beijing 100085，China；2. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution, Ministry of Education，School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871, China)

The Malashan granite was exposed in the west of the Tethyan Himalayan sedimentary sequence (THS).It is characterized by gneissic texture and the assemblage of quartz, K-feldspar, muscovite and biotite.LA-MC-ICP-MS zircon U-Pb dating results indicated that the granite recorded two episodes of anatexis at (28.0 ±0.5) Ma and (18.4 ±0.3) Ma, respectively.The age of (18.4 ±0.3) Ma represents the final crystallized time of Malashan granite.Geochemical data show that these samples are characterized by high SiO2(72.36%-72.51%), Al2O3(15.22%-15.37%), CaO (1.64%-1.66%) and high value of K2O/Na2O (0.97-1.05) and A/CNK (1.15-1.20), and the enrichment in Rb, Th, U and K, the depletion in Ba, Nb, Sr and Zr, weak negative Eu anomalies (δEu= 0.80-0.89), and strong fractionation between LREE and HREE((La/Yb)N= 7.09-19.68).These features suggest that they are high potassium calc-alkaline and peraluminous granites.The relatively low Rb/Sr ratios(0.90-1.10)and high CaO/Na2O ratios(0.44-0.46)imply that the magma source was probably psammitolite.The (87Sr/86Sr)I(0.742 522 -0.744 097) and εNd(t) (-14.5- -13.7) can compare well with those of the metasedimentary rocks in the Greater Himalaya Crystalline complex (GHC), so these granite wasgenerated from partial melting of the GHC metasedimentary rocks.The features of relatively low (87Sr/86Sr)iand high Sr content，and the constant Rb/Sr ratios relative to large variations in Ba concentrations approve that, the Malashangranite wasderived from fluxed melting of the GHC metasedimentary rocks，possibly associated tightly with the E-W extension along the North-South trend rift system (NSTR).

Malashan granite; geochronology; geochemistry; formation mechanism; Tethyan Himalaya

2015-02-15；

2015-07-07

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(ZDJ2014-09)和國家自然科學(xué)基金“藏南佩枯錯(cuò)片麻巖穹窿變形-變質(zhì)作用及形成演化研究”(41402175)聯(lián)合資助

王曉先(1986-)，男，博士，助理研究員，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，主要從事青藏高原地質(zhì)研究。E-mail：xiaoxianwang@pku.edu.cn

P597

A

1009-6248(2015)04-0070-17