藏北阿里地區(qū)改則縣雀康一帶納丁措組火山巖鋯石U-Pb年齡和地球化學特征

褚慧力

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州 350013)

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藏北阿里地區(qū)改則縣雀康一帶納丁措組火山巖鋯石U-Pb年齡和地球化學特征

褚慧力

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州 350013)

納丁措組火山巖分布于班公湖—怒江結(jié)合帶以北，屬于羌塘—三江復(fù)合板片內(nèi)多瑪?shù)貙臃謪^(qū)雀康地層小區(qū)的火山巖地層，代表了羌南地區(qū)古近紀的火山活動，為一套粗安巖-粗面巖的巖石組合。在地層區(qū)采集了3件巖石年齡樣品，測年結(jié)果分別為(35.99±0.29) Ma、(37.2±0.65) Ma、(35.23±0.37) Ma。樣品中SiO2含量均較高，介于58.7%～65.51%之間； 鋁飽和指數(shù)A/NFC為0.046～1.029，普遍較低，顯示偏鋁巖石的特性； MgO含量普遍略高，介于1.10%～2.95%之間。稀土元素(rare earth element,REE)特征顯示，樣品中REE總量為243.38×10-6～313.48×10-6，說明巖石屬于稀土元素偏高型，其中∑[w(Ce)]/∑[w(Y)]為15.24～20.61，屬于輕稀土富集型； [w(La)/w(Yb)]N為26.34～52.01，說明輕、重稀土分異明顯；δEu為0.77～0.91，屬于弱負異常。Rb、Th等大離子親石元素富集度高，而Hf和重稀土元素等高場強元素豐度值較低，絕大部分樣品分析結(jié)果顯示Ti、Ta、Nb虧損明顯，w(La)/w(Sm)值較為穩(wěn)定，w(Sm)/w(Yb)為4.3～6.7，比值較低。根據(jù)巖石地球化學特征，判斷納丁措組火山巖原始巖漿來源于青藏高原加厚陸殼之下與巖石圈地幔之上的特殊殼幔過渡帶，形成環(huán)境為造山帶附近的大陸拉張的板內(nèi)初始裂谷環(huán)境。

藏北阿里； 古近紀； 納丁措組火山巖； 鋯石U-Pb年齡； 地球化學特征

0 引言

改則縣位于西藏班公湖—怒江結(jié)合帶北部，其中納丁措組分布于改則縣附近的雀康一帶，所屬地層劃分為羌塘—三江復(fù)合板片多瑪?shù)貙臃謪^(qū)雀崗地層小區(qū)。西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查大隊對該區(qū)域進行了1∶25萬地質(zhì)調(diào)查工作，測得納丁措組多個樣品的K-Ar年齡，將該地層歸于古近紀，并認為納丁措組屬于一套以玄武巖-安山巖為主，局部可見中酸性熔巖及火山碎屑巖的基性巖-中性巖-酸性巖并偏堿性的火山巖系[1]。然而，由于地質(zhì)調(diào)查精度和其他方面的限制，納丁措組的巖石學特征并未收集完全，也缺乏更為精確的定年數(shù)據(jù)及相關(guān)的地球化學資料。

根據(jù)新開展的西藏改則縣1∶5萬六幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目成果，發(fā)現(xiàn)在雀康一帶，納丁措組為一套粗面巖-粗安巖的火山巖巖性組合。共采集3個U-Pb同位素年齡樣和14個巖石地球化學樣，獲得1個鋯石SHRIMP年齡為(35.99±0.29) Ma，2個鋯石LA-ICP-MS年齡分別為(37.2±0.65) Ma和(35.35±0.43) Ma。筆者對納丁措組最新年齡數(shù)據(jù)進行報道，并對相應(yīng)的地球化學特征進行分析。

1 地質(zhì)背景及巖石學特征

納丁措組主要出露于工作區(qū)改則縣以東的雀康一帶，位于班公湖—怒江結(jié)合帶以北，羌南地體的日干配錯前陸盆地內(nèi)部(圖1)。納丁措組下部為下—中侏羅統(tǒng)色哇組砂板巖組合，兩者構(gòu)成噴發(fā)不整合接觸關(guān)系； 其上部為新近系康托組砂巖—礫巖組合，兩者為角度不整合接觸關(guān)系。

圖1 改則縣雀康一帶地質(zhì)概況及樣品采集位置Fig.1 Geological setting and sampling in Quekang of Gêrzê

綜合西藏改則縣1∶5萬六幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目成果，將納丁措組劃分為上下兩段： 納丁措組上段(E2-3n2)，巖性為淺灰—深灰色粗面巖、粗面凝灰熔巖和粗面斑巖等； 納丁措組下段(E2-3n1)，巖性主要為紫紅色粗面安山巖、褐紅色氣孔—杏仁狀粗面安山巖，淺紫紅色安山巖局部夾細粒砂巖和泥質(zhì)粉砂巖等。

重要樣品薄片鑒定成果如下：

粗安巖： 具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量約35%，礦物成分為斜長石(15%～20%)、透長石(2%～5%)、輝石(2%～5%)、角閃石(>5%)和黑云母(2%～5%)，其中斜長石具熔蝕現(xiàn)象，聚斑狀分布，大部分環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，具輕黏土化，透長石表面較干凈。基質(zhì)主要由長英質(zhì)組成，呈纖狀、霏細狀結(jié)構(gòu)，球粒構(gòu)造，含量約65%。

粗面巖： 具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量約15%，由斜長石(10%～15%)和輝石(3%～5%)組成，斜長石環(huán)帶構(gòu)造發(fā)育，少量沿邊部具熔蝕麻點現(xiàn)象，輝石暗化邊明顯?；|(zhì)由長石(主要為斜長石，含量80%～85%)和暗色礦物假象(2%～5%)組成，長石雜亂分布構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)，暗色礦物呈填隙狀分布，多為輝石假象。

2 鋯石U-Pb分析

本次工作在納丁措組火山巖中共采取了1個SHRIMP鋯石U-Pb年齡樣和2個LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡樣。測試結(jié)果分述如下。

圖2 樣品TW-D1074-1鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb測試位置Fig.2 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D1074-1

2.1 SHRIMP鋯石U-Pb年齡樣

SHRIMP鋯石樣品TW-D1074-1年齡測定在中國地質(zhì)科學院北京離子探針中心完成。對樣品的19顆鋯石進行了測試(圖2)。鋯石以長柱狀為主，大小約50 μm×200 μm，個別短柱狀為50 μm×100 μm，形態(tài)較好，裂縫較少，環(huán)帶發(fā)育。鋯石Th含量為(93～5 795)×10-6，U含量為(119～4 028)×10-6，w(Th)/w(U)比值變化較小，絕大部分在0.4～1.9之間，顯示為巖漿鋯石特征(表1)。

表1 樣品TW-D1074-1鋯石測年數(shù)據(jù)Tab.1 Zircon dating data of sample TW-D1074-1

在19個鋯石SHRIMP年齡數(shù)據(jù)中，有3個數(shù)據(jù)與絕大多數(shù)的年齡數(shù)據(jù)相差很大，不具有代表性，故選取另外16個數(shù)據(jù)進行處理。從圖3、圖4可以看出，數(shù)據(jù)的諧和度好，諧和年齡為(35.99±0.29) Ma，加權(quán)平均年齡為(35.99±0.29) Ma(MSWD=0.89)，加權(quán)平均年齡與諧和年齡一致，數(shù)據(jù)可靠。

圖3 樣品TW-D1074-1 U-Pb同位素諧和年齡Fig.3 Isotope age harmonic figure of sample TW-D1074-1

圖4 樣品TW-D1074-1 U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值Fig.4 Isotope age weighted average figure of sample TW-D1074-1

2.2 LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡樣

LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡樣數(shù)據(jù)測試均在西北大學地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成。

對樣品TW-D5332-1中的24顆鋯石進行了測試(圖5)，鋯石以長柱狀為主，大小約50 μm×100 μm，個別長軸更長，大小約50 μm×200 μm，形態(tài)較好，裂縫較少，環(huán)帶發(fā)育。樣品中鋯石Th含量為(107.40～782.68)×10-6，U含量為(74.51～747.23) ×10-6，w(Th)/w(U)比值變化較小，范圍在0.4～1.9之間，顯示為巖漿鋯石特征(表2)。獲得的24個鋯石LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)諧和度好，諧和年齡(37.2±0.65) Ma(MSWD=1.6)(圖6)，加權(quán)平均年齡為(37.2±0.65) Ma(圖7)，加權(quán)平均年齡與諧和年齡一致，數(shù)據(jù)可靠。

圖5 樣品TW-D5332-1鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb測試位置Fig.5 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D5332-1

圖6 樣品TW-D5332-1 U-Pb同位素諧和年齡Fig.6 lsotope age harmonic figure of sample TW-D5332-1

圖7 樣品TW-D5332-1 U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值Fig.7 Isotope age weighted average figure of sample TW-D5332-1

對樣品TW-D3646-1的24顆鋯石進行了測試(圖8)，鋯石以長柱狀為主，大小約50 μm×100 μm，個別長軸更長，大小約50 μm×200 μm，形態(tài)較好，裂縫較少，環(huán)帶發(fā)育。樣品鋯石Th含量(97.38～1 160.52)×10-6，U含量(115.55～1 194.55)×10-6，w(Th)/w(U)比值變化較小，范圍在0.4～1.6之間，顯示為巖漿鋯石特征(表3)。獲得24個鋯石LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)，其中2個鋯石的年齡數(shù)據(jù)與其他鋯石數(shù)據(jù)差別很大，明顯不具有代表性，故沒有使用。另外22個鋯石諧和年齡為(35.84±0.59) Ma(MSWD=1.5)(圖9)，諧和度較好，加權(quán)平均年齡(35.35±0.43) Ma(圖10)，加權(quán)平均年齡與諧和年齡相差很小，數(shù)據(jù)可靠。

圖8 樣品TW-D3646-1鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb測試位置Fig.8 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D3646-1

表3 樣品TW-D3646-1鋯石測年數(shù)據(jù)Tab.3 Zircon dating data of sample TW-D3646-1

圖9 樣品TW-D3646-1 U-Pb同位素諧和年齡Fig.9 lsotope age harmonic figure of sample TW-D3646-1

圖10 樣品TW-D3646-1 U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值Fig.10 Isotope age weighted average Figure of sample TW-D3646-1

綜上所述，鑒定所得巖石樣年齡為(35.35～37.2) Ma，該結(jié)果代表了雀康一帶火山巖鋯石的結(jié)晶年齡,也就是該地區(qū)納丁措組火山巖的噴發(fā)熔巖與少量火山巖噴發(fā)間斷出現(xiàn)的沉積巖的形成年齡。

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素地球化學特征

本次樣品主量元素和微量元素測試均由廊坊市中鐵物探勘察有限公司完成。

從表4納丁措組的主量元素分析結(jié)果及主要參數(shù)可以看出，14件巖石地球化學樣品燒失量均低于3%，表明樣品相對新鮮。樣品SiO2含量均較高，介于58.7%～65.51%之間，鋁飽和指數(shù)A/NKC=0.046～1.029，普遍較低，顯示偏鋁質(zhì)巖石的特性； MgO普遍略高，介于1.10%～2.95%之間；σ為2.86～3.41，平均值為3.18，屬堿性系列； 分異指數(shù)DI為45.19～70.05，平均值為63.80，表明巖漿分異演化較好； 固結(jié)指數(shù)SI為7.57～18.31，平均值為12.74，表明巖漿經(jīng)過分異和同化形成。采用火山巖全堿-硅(TAS)分類圖進行投圖判斷(圖11)，雀康一帶的粗面巖均位于粗面巖區(qū)，與薄片鑒定結(jié)果(均位于粗面安山巖區(qū))基本一致。

3.2 稀土元素地球化學特征

從納丁措組火山巖稀土元素分析結(jié)果(表4)可以看出，樣品中REE總量為243.38×10-6～313.48×10-6，平均值為283.13×10-6，屬于稀土元素偏高型?！芠w(Ce)]/∑[w(Y)]為15.24～20.61，平均值為17.75，比值較大，均屬于輕稀土富集型，在稀土配分曲線(圖12)上表現(xiàn)為右傾型模式。[w(La)/w(Yb)]N為26.34～52.01，平均值為35.64，說明輕、重稀土分異明顯。δEu為0.77～0.91，平均值為0.86，呈弱負異常。Y與Yb含量較為穩(wěn)定，其中Y含量在12.42×10-6～20.97×10-6，平均值為16.15×10-6，Yb含量在0.99×10-6～2.05×10-6，平均值為1.48×10-6，兩者含量均高于巖石圈上部物質(zhì)局部熔融形成的埃達克巖相應(yīng)值[2]，說明納丁措組火山巖的形成并非與青藏高原加厚陸殼下部局部熔融有關(guān)，可能與殼幔過渡帶的部分熔融有關(guān)。

表4 雀康納丁措組火山巖主量及微量元素化學成分及參數(shù)Tab.4 Comparison of Qukang Nadingco volcano rock trace element contend and Vivtorinox,Liang Tong crust element abundance

續(xù)表

圖11 火山巖全堿-硅(TAS)分類Fig.11 TAS of volcano rock classification

圖12 稀土元素球粒隕石標準化分布型式Fig.12 Chondrite normalized REE distribution patterns figure

3.3 微量元素地球化學特征

將納丁措組火山巖微量元素分析結(jié)果與維諾格拉多夫(1962)和黎彤 (1976)的地殼元素豐度值[3]對比(表5)，可以看出區(qū)內(nèi)V、Cr、Co、Ni、Rb較地殼豐度值偏低，Sr、Zr、Nb、Ba、Hf較高，總體上各元素含量與地殼元素豐度值相差很大，故認為納丁措組火山巖可能與殼幔過渡帶的局部熔融有關(guān)。

表5 雀康納丁措組火山巖微量元素含量與地殼元素豐度值對比Tab.5 Comparison of Quekang Nadingco volcano rock trace elements content and Vivtorinox, Liang Tong crust elements abundance

從微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖13)上看，Rb、Th等大離子親石元素富集度高，而Hf和重稀土元素等高場強元素豐度值較低，絕大部分樣品結(jié)果顯示出Ti、Ta、Nb虧損明顯，可能與巖漿分異作用有關(guān)。

圖13 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)Fig.13 Spider diagram of trace elements of primitive mantle standard

4 巖石成因

4.1 形成年代

近年來，前人對羌塘地區(qū)火山巖年代學已經(jīng)開展了大量的研究工作，但多數(shù)學者如鄧萬明、李才和曾慶高等采用的是K-Ar法或Ar-Ar法定年[4-6]。一般情況下，鋯石U-Pb體系的穩(wěn)定性大于K-Ar或Ar-Ar體系，不易受到火山熱液階段和風化作用的干擾，能更好地反映巖漿的形成年齡。本次研究中，在納丁措組粗面巖TW-D5332-1、TW-D3646-1樣品和粗安巖TW-D1074-1樣品中挑選出鋯石，定年結(jié)果分別為(37.2±0.65) Ma、(35.35±0.43) Ma和(35.99±0.29) Ma，即古近紀時期，這與李才等[5]工作得出的定年結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致，成果的可信度較高。

4.2 巖漿起源及源區(qū)性質(zhì)

雀康一帶的納丁措組火山巖富含Na2O、K2O、Ba、Nb、Sr、U和輕稀土等不相容元素，且w(Fe2O3)/w(FeO)值高于0.4，屬堿性系列巖石。根據(jù)Allegre等[7]的研究，在隨著La豐度升高，w(La)/w(Sm)比值變化不大的情況下，該火山巖為巖漿分離結(jié)晶形成，反之則為平衡熔融形成。納丁措組w(La)/w(Sm)比值穩(wěn)定在9.6附近，震蕩幅度約10%，證明該火山巖為巖漿分離結(jié)晶形成的火山巖組合類型。巖石SiO2含量全部高于56%，顯示出陸殼局部熔融產(chǎn)物的通常特征，但其微量元素豐度值與地殼微量元素豐度值相差很大。從稀土元素Sm和Yb的豐度來看，巖石具有較低的w(Sm)/w(Yb)比值(4.3～6.7)，這表明它們可能來源于巖石圈地幔尖晶石橄欖巖的局部熔融，然而δEu 呈弱負異常，∑[w(Ce)]/∑[w(Y)]平均值為17.75，比值較大，屬于輕稀土富集型，說明成巖巖漿并非幔源在基性斜長石分離結(jié)晶后的殘余熔體，這一特征指示納丁措組火山巖不可能由正常的地幔橄欖巖部分熔融產(chǎn)生。

綜上所述，該組火山巖存在的一系列地球化學特征指示其既非青藏高原加厚陸殼下部榴輝巖相陸殼物質(zhì)局部熔融的產(chǎn)物，也非巖石圈地幔尖晶石二輝橄欖巖簡單局部熔融的產(chǎn)物，而是兼具二者的共同特點。這表明雀康一帶的納丁措組火山巖應(yīng)來源于青藏高原加厚陸殼之下與巖石圈地幔之上的特殊殼幔過渡帶，與鄧萬明等[8-10]和賴紹聰?shù)萚11-12]的研究成果相符，其成因機理應(yīng)為源自尖晶石二輝橄欖巖局部熔融的原生堿性巖漿在底侵過程中，與加厚地殼下部的地殼物質(zhì)或殼源巖漿發(fā)生了較充分的混合，而形成具有特殊地球化學性質(zhì)的殼幔過渡帶巖漿體系，該巖漿體系在上升及噴發(fā)過程中產(chǎn)生共源巖漿的結(jié)晶分異和演化，從而形成雀康一帶納丁措組火山巖粗安巖—粗面巖巖石系列和組合。

4.3 構(gòu)造環(huán)境判別及板塊構(gòu)造意義

在測區(qū)火山巖構(gòu)造環(huán)境w(Th)-w(Ta)判別圖解(圖14)中，所有樣品均落入大洋中脊玄武巖與板內(nèi)玄武巖區(qū)域中。根據(jù)玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf)圖解(圖15)，絕大部分粗安巖樣品投圖落入大洋島弧玄武巖區(qū)，所有粗面巖樣品和少量粗安巖樣品投圖落入大陸拉張帶玄武巖區(qū)。

圖14 測區(qū)火山巖構(gòu)造環(huán)境w(Th)-w(Ta)判別圖解Fig.14 Measuring w(Th)-w(Ta) volcano rock tectonic setting discrimination diagram

圖15 玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別 w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf)圖解Fig.15 The w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf) basalt tectonic discrimination diagram

綜上可知，雀康納丁措組火山巖同時具有板內(nèi)玄武巖和造山帶地區(qū)玄武巖的特征。根據(jù)巖漿演化序列，下段粗安巖更多具有造山帶地區(qū)火山巖特征，而上段更為酸性的粗面巖則全部具有板內(nèi)裂谷火山巖的特征。由于測區(qū)納丁措組火山巖出露位置為羌塘板塊中靠近班公湖—怒江結(jié)合帶附近，故火山活動的巖漿房混入了部分造山帶地區(qū)殼幔過渡帶物質(zhì)，噴發(fā)形成的火山巖巖石具有造山帶地區(qū)火山巖的巖石地球化學性質(zhì)； 而隨著羌塘板塊板內(nèi)拉張伸展活動的進行，火山活動的巖漿房逐漸遠離班公湖—怒江結(jié)合帶，造山帶地區(qū)的殼幔過渡帶物質(zhì)不再混入巖漿房，隨著時間推移，以納丁措組上段為主的后期噴發(fā)形成的火山巖巖石逐漸具有板內(nèi)裂谷地區(qū)火山巖的巖石地球化學性質(zhì)。

5 結(jié)論

(1)納丁錯組火山巖樣品形成時代分別為(35.99±0.29) Ma、(37.2±0.65) Ma和(35.35±0.43) Ma，顯示為古近紀時期，且該結(jié)果在區(qū)域上具有一定的代表性。

(2)從巖石地球化學特征來看，納丁錯組火山巖原始巖漿來源于青藏高原加厚陸殼之下與巖石圈地幔之上的特殊殼幔過渡帶，巖石形成環(huán)境為板內(nèi)初始裂谷環(huán)境。但由于巖石出露的特殊位置，在其形成初期混入了造山帶殼幔過渡帶的物質(zhì)，從而兼具了板塊邊緣環(huán)境的巖石地球化學性質(zhì)。

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(責任編輯： 劉永權(quán))

Nadingco Formation volcano rocks zircon U-Pb age and geochemical characteristics in Gêrzê county area of northern Tibet area

CHU Huili

(FujianInstituteofGeologicalSurvey,Fuzhou350013,China)

Volcanic rocks of the Nadingco Formation is mainly distributed in the north of the Bangong lake-Nujiang suture zone.It is belong to the volcano rock formation of the Qiangtang-Sanjiang composite plate Duoma stratigraphic division Quegang district formation,and represents the volcanic activity of the south of Qiangtang area in Paleogene。Its main rock type is latite-trachyte.There are 3 dating samples which show the ages of (35.99±0.29) Ma、(37.2±0.65) Ma and (35.23±0.37) Ma.The geochemistry samples exhibitw(SiO2)=58.7%-65.51% which is high, A/NFC=0.046-1.029 which is low,w(MgO)=1.10%-2.95% which is high,∑REE=243.38×10-6-313.48×10-6,andδEu=0.77-0.91. It indicates that the basalt is slightly enriched in light rare earth elements(LREE)and without remarkable Eu depletion. Large ion affinity rock elements such as Rb and Th are high content. High field-strength elements such as Hf and heavy rare earth elements (HREE) are low content.Most samples shows that Ti, Ta and Nb are low content.w(La)/w(Sm) shows stable content.w(Sm)/w(Yb)=4.3-6.7,which is low. According to the features of rock geochemistry,the primitive magma originates from the special crust mantle transitional zone, which is based on the thickened continental crust of the Qinghai Tibet Plateau. Its forming is the initial intraplate continental extensional rift environment near the orogenic belt.

Northern Tibet Ali; Paleogene; Nadingco Fromation volcanic rocks; zircon U-Pb dating; geochemistry

褚慧力.藏北阿里地區(qū)改則縣雀康一帶納丁措組火山巖鋯石U-Pb年齡和地球化學特征[J].中國地質(zhì)調(diào)查,2016,3(6): 37-49.

2016-04-07；

2016-07-08。

中國地質(zhì)調(diào)查局“西藏改則縣1∶5萬六幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查(編號： 1212011221080)”項目資助。

褚慧力(1986—)，男，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作。Email: 150438950@qq.com。

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2095-8706(2016)06-0037-12