西藏山南金魯西蛇綠巖U-Pb同位素年齡及地質(zhì)意義

吳海輝, 張高慶, 王 偉

(1.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì),廣東 廣州 510800；2.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

西藏山南金魯西蛇綠巖U-Pb同位素年齡及地質(zhì)意義

吳海輝1, 張高慶2,3, 王 偉1

(1.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì),廣東 廣州 510800；2.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

西藏山南金魯西鉻鐵礦地處雅魯藏布江縫合帶東段，位于雅江鉻銅金鉑鈀成礦帶西段，緊鄰國內(nèi)最大的羅布莎鉻鐵礦區(qū)，礦床形成于地幔橄欖巖內(nèi)，鉻鐵礦多呈豆莢狀、浸染狀產(chǎn)于超基性巖體內(nèi)。金魯西鉻鐵礦含礦巖體的成巖年齡為(154.9 ±2.0) Ma，羅布莎鉻鐵礦含礦巖體成巖年齡為(162.9±2.8) Ma。通過U-Pb同位素年齡測定，對金魯西和羅布莎巖體的年齡和成礦背景進(jìn)行了對比，分析顯示兩者具有相近的形成時(shí)代和相似的構(gòu)造環(huán)境，經(jīng)歷了相似的演化階段。

金魯西鉻鐵礦；U-Pb同位素年齡；形成時(shí)代；演化階段

吳海輝, 張高慶,王 偉.2017. 西藏山南金魯西蛇綠巖U-Pb同位素年齡及地質(zhì)意義[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，40(3)：246-252.

Wu Hai-hui, Zhang Gao-qing, Wang Wei.2017. U-Pb dating of chromite from Shannan Jinluxi in Tibet and its geological significance [J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(3):246-252.

西藏山南金魯西鉻鐵礦大地構(gòu)造位置處于青藏高原南部的雅魯藏布江縫合帶，喜馬拉雅板塊北緣，與北部岡底斯—念青唐古拉板片相鄰(圖1)。礦區(qū)位于縫合帶東段的扎囊—曲松—墨脫亞帶，該亞帶包括27個(gè)巖(體)群，其中已發(fā)現(xiàn)含礦巖體有6個(gè)，包括澤當(dāng)西巖體、羅布莎巖體等，礦區(qū)位于澤當(dāng)西巖體，與國內(nèi)規(guī)模最大的羅布莎鉻鐵礦區(qū)走向僅相距35 km。澤當(dāng)巖體可視為羅布莎巖的西延，大體上具有相似的礦物與巖石組合、巖相分布，及巖石化學(xué)特征。

隨著澤當(dāng)西巖體研究程度的深入，前人雖對羅布莎鉻鐵礦的研究較為詳盡，但現(xiàn)有研究成果并未對金魯西與羅布莎的形成時(shí)代方面進(jìn)行對比，年代測定方法也不盡相同，不能準(zhǔn)確反應(yīng)兩者的形成時(shí)代異同。本文對金魯西蛇綠巖U-Pb同位素年齡進(jìn)行測定，并與羅布莎巖體U-Pb同位素年齡做了對比，進(jìn)而從形成時(shí)代方面對比了金魯西與羅布莎的找礦遠(yuǎn)景。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 成礦地質(zhì)背景

區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺、擠壓片理帶等構(gòu)造發(fā)育，以區(qū)域雅江斷裂帶為基本構(gòu)造格架，與其對應(yīng)的近東西向構(gòu)造較為發(fā)育，主要表現(xiàn)為近東西向的巖體接觸界線。其次為北東向和北西向的次級斷裂帶，多被中基性巖脈充填。片理帶為蛇紋石化，分布在整個(gè)礦區(qū)，純橄巖和構(gòu)造發(fā)育的部位尤甚。

澤當(dāng)蛇綠巖套是一個(gè)較為完整的蛇綠巖套，包括枕狀—塊狀基性玄武巖、超基性巖、輝綠巖/輝長巖巖墻群和海相沉積物等。澤當(dāng)西巖體是蛇綠巖套的一部分，組成巖體的主要巖石為斜輝輝橄巖，約占巖體總面積的90%以上，其次有純橄巖小巖體，偶見斜輝橄欖巖。巖體為向南陡傾的單斜巖體，產(chǎn)狀北緩南陡，南部巖體傾角約60°～80°，北部傾角約30°～40°。

圖1 西藏山南金魯西地區(qū)大地構(gòu)造位置圖Fig.1 The structure of Shannan Jinluxi in TibetⅠ.喜馬拉雅板片；YS.雅魯藏布江結(jié)合帶；Ⅱ.岡底斯-念唐古拉板片；BS.班公錯(cuò)-怒江結(jié)合帶；Ⅲ.羌塘-三江復(fù)合板片；JS.金沙江結(jié)合帶；Ⅳ.南昆侖-巴彥喀拉板片；SA.西瓦利克A型俯沖帶

1.2 礦區(qū)地質(zhì)條件

(1)地層：礦區(qū)內(nèi)地層主要為上三疊統(tǒng)朗杰學(xué)群和第四系更新統(tǒng)沉積物。其中，朗杰學(xué)群在勘查區(qū)內(nèi)僅出露姐德秀組(T3j)，巖性為粉砂質(zhì)板巖、頁巖、細(xì)砂巖夾灰?guī)r透鏡體。

(2)構(gòu)造：勘查區(qū)內(nèi)構(gòu)造受東西向雅魯藏布江縫合帶控制，近2/3的面積出露混雜巖體與蛇綠巖套，蛇綠巖套內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，最明顯的構(gòu)造形跡是近東西向的逆沖斷層、擠壓片理帶、褶皺等壓性—壓扭性結(jié)構(gòu)面。

受構(gòu)造控制，各巖帶及各巖層間多以斷層接觸；區(qū)內(nèi)構(gòu)造按規(guī)模及性質(zhì)分為巖帶接觸面斷裂、帶內(nèi)斷裂破碎帶兩類。帶內(nèi)斷裂破碎帶多為次級斷裂帶。

(3) 巖漿巖：勘查區(qū)內(nèi)出露超基性巖漿巖，為“澤當(dāng)西巖體”西段，分布在勘查區(qū)中部和北部，約占礦區(qū)面積的50%。巖體為向南傾的單斜巖體，產(chǎn)狀北緩南陡，南部巖體傾角約70°～80°，北部傾角約30°～40°。其主要巖體由斜輝輝橄巖、純橄欖巖等組成，巖體上覆復(fù)理石硅質(zhì)巖，下部為枕狀及塊狀基性熔巖。巖體出露面積最廣的是斜輝輝橄巖和純橄巖；在勘查區(qū)的東北側(cè)，出露枕狀玄武巖，由枕狀體堆積而成，多數(shù)巖枕呈橢圓形，長軸最長達(dá)1.5 m，一般在0.2～0.5 m；在超基性巖巖體內(nèi)及接觸面附近，局部發(fā)育有中基性巖脈，主要為輝綠巖，局部為輝長巖。巖石均有不同程度的蛇紋石化，另常見碎裂巖化、糜棱巖化、滑石菱鎂礦化、綠泥石化、絹云母化等(圖2)。

圖2 西藏山南金魯西礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 The geological structure of Shannan Jinluxi chromite in Tibet1.鉻鐵礦體；2.鉻鐵礦轉(zhuǎn)石區(qū)；3.露天采坑；4.礦區(qū)范圍；5.片理產(chǎn)狀；6.地層產(chǎn)狀；7.斷裂帶；8.推測斷裂帶；9.Qal，Qapl，Qeol，Qgl第四系；K23，K23(Si)，K22上白堊統(tǒng)澤當(dāng)群；T31-2(3)， T31-2(2)上三疊統(tǒng)姐德秀組；∑53-5Ⅰ，∑53-5Ⅱ燕山晚期巖漿巖

鉻鐵礦多呈塊狀、似脈狀、豆莢狀等形態(tài)以捕虜體的形式賦存在地幔橄欖巖內(nèi)。金魯西地幔橄欖巖的顯微照片見圖3。

圖3 金魯西(A-B)地幔橄欖巖顯微照片F(xiàn)ig.3 The mantle peridotite micrograph of Jinluxi(A-B)Ol.橄欖石；Opx.斜方輝石；Cpx.單斜輝石；Sp.尖晶石；(A) 二輝橄欖巖(JLX06)，粗粒單斜輝石(Cpx1)被扭曲和折斷(正交偏光)；(B)方輝橄欖巖(JLX11)，粗粒斜方輝石(Opx)斑晶發(fā)生扭折并且具有波狀消光，內(nèi)部可見出溶單斜輝石(Cpx1)和交代產(chǎn)生的單斜輝石(Cpx2)(正交偏光)

2 樣品測試

2.1 測試原理方法

本次研究采用蛇綠巖套中結(jié)晶程度較低的玄武巖和輝綠巖為測年對象，主要是基于結(jié)晶程度較低的基性巖如玄武巖、輝綠巖含有俘獲鋯石，通過對俘獲鋯石的詳細(xì)研究,可以推測基性巖漿通道周圍地質(zhì)體的演化歷史,其作用如同穿越巖石圈上部的“探針”(丁妍等，2011)。

SHRIMP U-Pb分析在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ型離子探針儀器上進(jìn)行。將樣品鋯石和RSES標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(417 Ma)一起在玻璃板上用環(huán)氧樹脂固定，磨至約一半，暴露出鋯石的中心面，然后用反射光和透射光照相，用陰極發(fā)光(CL)進(jìn)行圖像分析，以確定鋯石顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選出要測試的點(diǎn)位，避開包裹體和裂紋，以免影響分析數(shù)據(jù)質(zhì)量，對于復(fù)合型鋯石，選取外包的增生邊而不選晶核來分析。然后用高靈敏度二次離子探針對所選的點(diǎn)進(jìn)行分析，Scan =5。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程和原理參考Compston等(1984)、宋彪等(2002)、劉敦一等(2003)和簡平等(2003)文章。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM進(jìn)行元素間的分餾校正，Pb/U校正公式采用Pb/U=A(UO/U)2。應(yīng)用另一標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13(年齡為572 Ma，U含量為238×10-6)標(biāo)定所測鋯石的U，Th和Pb含量。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用實(shí)測204Pb校正鋯石中的普通鉛。數(shù)據(jù)表中所列單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差均為1σ，采用206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為95%的置信度。

2.2 測試結(jié)果

(1)金魯西蛇綠巖中玄武巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡。分析樣品(編號JLX10)鏡下定名為?；鋷r， 巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，杏仁構(gòu)造。斑晶為輝石和板條狀斜長石，玻璃基質(zhì)相對較少。輝石微斑晶具有環(huán)帶和砂鐘構(gòu)造。輝石斜長石粒間為玻璃和一些鐵氧化物混合物(圖4)。

圖4 金魯西蛇綠巖玄武巖樣品JLX10 野外照片(A)和顯微照片(B)Fig.4 The field photograph and micrograph of Jinluxi ophiolite sample and basalt sample Cpx.單斜輝石；Pl.斜長石

JLX10樣品共分選出40 多粒鋯石， 鋯石粒度相對均勻，長約50～100 μm，長寬比約為(1.5～2)∶1，外形以短柱狀為主，多為透明自形晶，陰極發(fā)光圖像顯示典型的巖漿鋯石結(jié)晶環(huán)帶或條帶(圖4)。結(jié)合透射光、反射光和陰極發(fā)光照相選擇了13顆具有較少裂紋和包裹體的鋯石顆粒進(jìn)行U、Th和Pb同位素分析，測試結(jié)果見表1。樣品的U 含量介于445×10-6～2 718×10-6之間，Th 含量介于414×10-6～2 260×10-6之間。Th/U 值介于0.64～0.99之間，平均為0.78。在U-Pb諧和圖(圖5)上，13個(gè)數(shù)據(jù)投影在一致曲線或其附近，表明鋯石較好地保持了U-Pb封閉體系。13個(gè)測點(diǎn)給出了基本一致的206Pb/238U年齡，在149.9～158.8 Ma之間，206Pb/238U年齡加權(quán)平均值為(154.9±2.0) Ma(95%置信度，MSWD=0.98)，故將(154.9±2.0) Ma 解釋成玄武巖的噴發(fā)年齡。

金魯西蛇綠巖北部存在一套島弧火成巖的巖石組合，前人測定的島弧巖石形成年代為152～161 Ma。韋棟梁等(2006)在該島弧中厘定出一套洋內(nèi)島弧性質(zhì)的埃達(dá)克巖，并分析特提斯洋存在洋內(nèi)俯沖系統(tǒng)。本文用于定年的俯沖帶之上SSZ型蛇綠巖年齡(154.9 Ma)與洋內(nèi)島弧形成的年齡基本一致，說明洋內(nèi)島弧和SSZ型蛇綠巖很有可能是特提斯洋同一期俯沖即洋內(nèi)俯沖作用的產(chǎn)物。因此，在時(shí)間上金魯西蛇綠巖可能形成于洋內(nèi)俯沖機(jī)制。

表1 西藏金魯西蛇綠巖中玄武巖鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結(jié)果

圖5 金魯西蛇綠巖玄武巖鋯石U-Pb一致曲線圖Fig.5 The U-Pb uniform graph of Jinluxi ophiolite and basalt zircon

(2)羅布莎蛇綠巖輝綠巖鋯石SHRIMP U-Pb 年齡。羅布莎蛇綠巖輝綠巖中的鋯石SHRIMP U-Pb同位素定年結(jié)果見表2，18個(gè)測試點(diǎn)的206Pb/238U的表觀年齡呈現(xiàn)出十分復(fù)雜的格局，年齡范圍從新元古代(958±16) Ma到晚中生代(88.1±3.7) Ma，范圍跨度非常大。大體上可以分成三組：第一組206Pb/238U的表觀年齡范圍為148.3～174.2 Ma，共13個(gè)測試點(diǎn)，除了測點(diǎn)4.1的表觀年齡(174.2±1.3) Ma偏大而沒有納入計(jì)算外，在207Pb/235U-206Pb/238U圖解中，其余12個(gè)測點(diǎn)都投在諧和線上，獲得鋯石的諧和年齡為(162.9±2.8) Ma(95%置信度)，代表了羅布莎蛇綠巖質(zhì)輝綠巖的結(jié)晶年齡，也即是羅布莎蛇綠巖的形成年齡。第二組年齡數(shù)據(jù)有兩個(gè)測試點(diǎn)，從表2可知，這兩個(gè)測點(diǎn)的206Pb*分別為4.52 μg/g和6.17 μg/g，明顯低于其它測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所以這兩個(gè)206Pb/238U表觀年齡數(shù)據(jù)偏低，可能與放射性成因的206Pb的丟失有關(guān)。通常認(rèn)為鋯石是非常穩(wěn)定的礦物，在一般條件下不易變質(zhì)，但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，鋯石在某些熱液存在下，在相對低溫時(shí)也會發(fā)生重結(jié)晶作用(Compston et al.，1984)，同時(shí)通過研究鋯石中的包裹體，發(fā)現(xiàn)鋯石在熱液條件下于270～300 ℃和100 MPa左右就可以形成。在對該輝綠巖樣品進(jìn)行鏡下觀察時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)局部存在熱液蝕變和剪切作用，這些作用可能是導(dǎo)致本區(qū)蛇綠巖質(zhì)輝綠巖中部分鋯石變質(zhì)的原因。第三組3個(gè)測試點(diǎn)，年齡范圍非常大，實(shí)際上是3個(gè)獨(dú)立年齡值，206Pb/238U表觀年齡分別為(392.9±9.6) Ma(測點(diǎn)12.1)、(455.4±3.6) Ma(測點(diǎn)2.1)和(958±16) Ma(測點(diǎn)11.1)，并且與208Pb/232Th的表觀年齡吻合，所以不存在分析誤差問題。第三組與第一組數(shù)據(jù)差距巨大，在207Pb/235U-206Pb/238U圖解中這些數(shù)據(jù)沒有被納入。

表2 西藏羅布莎蛇綠巖中輝綠巖鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析結(jié)果

圖6 西藏羅布莎蛇綠巖輝綠巖鋯石U-Pb一致曲線圖Fig.6 The U-Pb uniform graph of Luobusha in Tibet ophiolite and diabase zircon

3 討論

金魯西與羅布莎蛇綠巖年代對比。本文選擇對蛇綠巖中玄武巖、輝綠巖中的鋯石SHRIMP U-Pb同位素定年，主要基于以下考量：由于蛇綠巖中Rb含量非常低，同時(shí)Rb、Sr是相對活潑的元素，容易受到流體活動(dòng)或后期熱事件的干擾，采用Rb-Sr同位素方法來確定蛇綠巖的形成時(shí)代存在一定的偏差；而147Sm同位素半衰期太長，加上蛇綠巖巖漿成分的相對均一，導(dǎo)致巖石樣品之間的Sm/Nd比值變化不大(簡平等，2003)，用Sm-Nd同位素體系測定蛇綠巖的年代也存在不確定性。故在本區(qū)中采用SHRIMP U-Pb同位素定年具有較高的可信度。

Aitchison等(2000)對金魯西蛇綠巖北側(cè)的島弧中安山巖的角閃石和英安角礫巖中的鋯石進(jìn)行40Ar/39Ar 和 U-Pb分析，得出的年齡分別為 (152.2±3.3) Ma和(161±2.3) Ma。結(jié)合上文對金魯西蛇綠巖中玄武巖進(jìn)行的鋯石SHRIMP U-Pb定年獲得了(154.9±2.0) Ma的數(shù)據(jù)，說明金魯西蛇綠巖與金魯西島弧的形成年代相近，結(jié)合韋棟梁等(2006)在該蛇綠巖套中發(fā)現(xiàn)的埃達(dá)克質(zhì)英云閃長巖，可以初步得出金魯西蛇綠巖具有與北側(cè)島弧相同的洋內(nèi)俯沖性質(zhì)，與前人對羅布莎蛇綠巖經(jīng)歷的演化階段結(jié)論一致。

綜合上述討論，金魯西和羅布莎的地幔橄欖巖具有相似的起源和演化歷史以及相近的形成時(shí)代，金魯西和羅布莎蛇綠巖均形成于相同的構(gòu)造環(huán)境(俯沖帶之上的島弧環(huán)境)，均經(jīng)歷了SSZ階段演化，其中金魯西蛇綠巖形成時(shí)代為154 Ma，羅布莎蛇綠巖形成時(shí)代為162 Ma。

4 結(jié)論

金魯西蛇綠巖形成時(shí)代為154 Ma，羅布莎蛇綠巖形成時(shí)代為162 Ma，兩者具有相近的形成時(shí)代，經(jīng)歷了同時(shí)期的構(gòu)造活動(dòng)，均形成于俯沖帶之上的島弧環(huán)境，經(jīng)歷了洋內(nèi)俯沖演化階段。初步認(rèn)為金魯西和羅布莎蛇綠巖成礦條件相似。

鮑佩聲，王希斌，彭永根，等.1999.中國鉻鐵礦床[M].北京：科學(xué)出版社.

丁妍，楊天南，張洪瑞，等.2011.輝綠巖脈中的俘獲鋯石：地殼構(gòu)造—熱歷史的“探針”—來自玉樹混雜帶輝綠巖俘獲鋯石的研究實(shí)例[J].巖石礦物學(xué)雜志，30(3)：438-448.

簡平，劉敦一，張旗，等.2003.蛇綠巖及蛇綠巖淺色巖的SHRIMPU-Pb測年[J].地學(xué)前緣，10(4)：439-456.

劉敦一，簡平，張旗，等.2003.內(nèi)蒙古圖林凱蛇綠巖中的埃達(dá)克淺色巖SHRIMPU-Pb測年：早古生代洋殼消減的證據(jù)[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，77(3)：317-327.

宋彪，張玉海，劉敦一.2002微量原位分析儀器SHRIMP的產(chǎn)生與鋯石同位素地質(zhì)年代學(xué)[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào)，23(1)：58-62.

韋棟梁，夏斌，周國慶，等.2006.西藏澤當(dāng)蛇綠巖的Sm-Nd等時(shí)線年齡及其意義[J].地球?qū)W報(bào)，27(1)：31-34.

Aitchison J C, Ba D Z, Davis A M, et al. 2000. Remnants of a Cretaceous intra-oceanic subduction system within theYarlung-Zangbo suture (southern Tibet)[J]. Earth and Planetary Science Letters, 183:231-244.

Compston W, Williams I S, Meyer C. 1984. U-Pb Geochronology of Zircons from lunar breccia73217 using a sensitive high mass-resolution ion microprobe[J]. Geophysical Research, 89:525-534.

U-PbdatingofChromitefromShannanJinluxiinTibetandItsGeologicalSignificance

WU Hai-hui1, ZHANG Gao-qing2,3, WANG Wei1

(1.293 Brigade of Guangdong Nuclear Industry Geological Bureau, Guangzhou,GD 510800, China；2.Gansu Key Laboratory of Oil and Gas Resources / Key Laboratory of Oil and Gas Resources; Chinese Academy of Sciences, Lanzhou,GS 730000, China；3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Shannan Jinluxi chromite in Tibet is located in zone of the eastern section of the Yarlung Zangbu Suture, located in the western Yajiang gold platinum palladium chromium copper metallogenic belt, adjacent to the largest Luobusha chromite deposits。 the deposit formed in the mantle peridotite, chromite in Podiform and disseminated in ultrabasic rock body. The ore bearing rock Jinluxi chromite diagenetic age was (154.9 ± 2.0) Ma, Luobusha chromite ore rock diagenetic age was (162.9 ± 2.8) Ma. The U-Pb isotopic age determination, compared to age and metallogenic background Jinluxi and Norbusa rock, shows that they are, similar to the formation age and tectonic environment similar to that experienced a similar evolution stage.

chromite of Jinluxi; U-Pb isotopic age; formation age; evolution stage

P533

A

1674-3504(2017)03-0246-07

2017-03-02

中央地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目“西藏山南乃東縣金魯西鉻鐵礦普查”(2013541006)

吳海輝(1989—)，男，工程師，主要從事固體礦產(chǎn)勘查。E-mail:735708641@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.03.005