西藏阿翁錯(cuò)地區(qū)多仁組火山巖地球化學(xué)特征及其意義

楊紹鴿

(中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司 中國(guó)煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心，北京 100040)

阿翁錯(cuò)地區(qū)地處青藏高原西部，羌塘高原南西緣，與班公湖—怒江結(jié)合帶毗鄰。班怒帶南北兩側(cè)分布有大量的火山巖，它們往往能用來(lái)揭示其地質(zhì)演化。前人對(duì)這些火山巖開(kāi)展過(guò)諸多較為詳細(xì)研究，以北緣火山巖研究為甚，南緣則相對(duì)偏少[2-6]。多仁組是廣布于班公湖-革吉-改則一帶類深水斜坡-盆地相濁積巖，所夾火山巖是班怒帶火山巖重要組成部分之一。通過(guò)深入研究，能夠了解地區(qū)巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)，進(jìn)而為判別區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造演化的歷程提供重要依據(jù)。

筆者依據(jù)所參與的阿翁錯(cuò)地區(qū)區(qū)調(diào)項(xiàng)目工作成果，重點(diǎn)對(duì)該火山巖地質(zhì)特征、巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征進(jìn)行分析研究，探討其形成的構(gòu)造環(huán)境及其成因，進(jìn)一步豐富區(qū)內(nèi)火山巖研究資料。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造上主體處于獅泉河晚燕山期結(jié)合帶唐雜-補(bǔ)曲白堊紀(jì)褶斷帶以北的班戈-嘉黎巖漿弧帶之中(圖1)。

古生界至新生界在區(qū)內(nèi)皆有出露。主要有古生界下二疊統(tǒng)昂杰組，中生界上侏羅統(tǒng)拉貢塘組，下白堊統(tǒng)則弄群、多仁組、日松組、多尼組和郎山組，上白堊統(tǒng)竟柱山組，新生界牛堡組以及第四系。多仁組(K1dr)在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛，共分為三段：即以砂巖及粉砂巖為主的下段、砂板巖互層的中段和典型的復(fù)理石建造的上段，火山巖呈整合的夾層狀分布于中段。

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，有侵入巖、火山巖、蛇綠巖及脈巖。以中酸性侵入巖為主，主要活動(dòng)期為晚侏羅世-白堊紀(jì)，具多期次活動(dòng)的特點(diǎn)。中酸性侵入巖主要分布于北東部的阿翁錯(cuò)一帶和南部的帕阿一帶，基性侵入巖僅在嚇那錯(cuò)北發(fā)育，火山巖不甚發(fā)育。

斷裂褶皺構(gòu)造十分發(fā)育。斷裂以北西-南東向、北北西-南南東向?yàn)橹?，并伴有大量的褶皺，而北東-南西向斷裂為典型的后期構(gòu)造。構(gòu)造多期次明顯，構(gòu)造期次的繼承改造較為明顯，主要分為中晚侏羅世構(gòu)造、晚侏羅世-白堊紀(jì)構(gòu)造和晚白堊世-古近紀(jì)構(gòu)造三期。

Ⅰ.岡底斯-拉薩-騰沖陸塊(Ⅰ1.岡底斯-下察隅晚燕山期巖漿弧帶；Ⅰ2左左斷隆帶)；Ⅱ.獅泉河晚燕山期結(jié)合帶(Ⅱ1.一亞帶； Ⅱ2.南島弧鏈；Ⅱ3.二亞帶；Ⅱ3-1.納格蛇綠巖帶；Ⅱ4.中島弧鏈；Ⅱ5.三亞帶；Ⅱ6.唐雜-補(bǔ)曲白堊紀(jì)褶斷帶)；Ⅲ.班公湖-怒江早燕山 結(jié)合帶(Ⅲ1.班戈-嘉黎巖漿弧帶；Ⅲ2.班公湖蛇綠巖主帶；Ⅲ3.班公湖蛇綠巖南帶)；K1sh1-獅泉河蛇綠巖一亞帶；K1sh2-獅泉河 蛇綠巖二亞帶；K1sh3-獅泉河蛇綠巖三亞帶；F1.嚇拉錯(cuò)斷裂；F2.喀喇昆侖右型走滑斷裂；F3.同溫尚嘎斷裂；F4.獅泉河斷列； F5.班公錯(cuò)-納屋錯(cuò)斷裂；F25.扎隆瓊瑪斷裂；F28.側(cè)瑪日斷裂；研究區(qū)范圍；采樣位置。圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFigure 1 Study area structural element partitioning

2 火山巖地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)多仁組火山巖以?shī)A層形式分布革吉-擦咔一帶，厚約數(shù)十厘米，延伸數(shù)百米至1km以上。巖石類型以安山巖為主。呈北北東向展布，產(chǎn)狀約120°∠76°。區(qū)內(nèi)未測(cè)得有效的安山巖鋯石結(jié)晶年齡，但通過(guò)鄰區(qū)的工作成果[7]，多仁組安山巖的鋯石結(jié)晶年齡為134.0±0.36Ma～141.3±1.7Ma，屬早白堊世早期。

2.1 巖石學(xué)特征

安山巖巖石呈褐灰色，具交織結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由斜長(zhǎng)石(60%～65%)、角閃石(15%～20%)、黑云母(約2%～5%)和鐵質(zhì)(8%～10%)組成。斜長(zhǎng)石多呈半自形柱狀或長(zhǎng)條狀，粒徑0.25～1.75mm，表面略顯渾濁，多發(fā)生輕微土化和絹云母化，干涉色一級(jí)灰，多見(jiàn)長(zhǎng)條狀斜長(zhǎng)石定向分布，暗色礦物和鐵質(zhì)礦物充填于長(zhǎng)石顆粒間，構(gòu)成交織結(jié)構(gòu)；角閃石多被碳酸鹽礦物和鐵質(zhì)礦物交代，呈交代假象，個(gè)別保留有角閃石柱狀晶形；黑云母多呈半自形片狀，淺黃至黃褐色多色性，發(fā)育一組極完全解理，平行消光；鐵質(zhì)礦物主要為黃褐色氧化鐵質(zhì)，多呈他形粒狀或長(zhǎng)條狀，大小0.1～1.5mm，多充填于斜長(zhǎng)石顆粒間呈填隙狀分布。

2.2 地球化學(xué)特征

本次工作共采集5件多仁組安山巖樣品，編號(hào)為ASB-Y1～Y5，其主量元素、微量元素、稀土元素含量及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2.1 主量元素

由表1可知，5件安山巖樣品SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.32%～57.78%，屬于中性巖類。K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.82%～2.05%，Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.95%～3.42%，里特曼指數(shù)σ為1.54～1.95，說(shuō)明巖石為鈣性巖-鈣堿性巖；Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.88%～18.17%，鋁飽和指數(shù)A/CNK值為1～1.01，A/NK值為2.28～2.61，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)系列；MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.07%～3.21%，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.52%～5.96%，TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.94%～0.98%。巖石固結(jié)指數(shù)(SI)為20.98～21.26，分異指數(shù)(DI)為51.76～54.7。

在TAS分類命名圖解中(圖2)，樣品均投影于安山巖區(qū)域(4)，并表現(xiàn)為亞堿性特征；在巖石系列FAM圖解中(圖3)， 全部樣品顯示為鈣堿性系列(CA)；同時(shí)在巖漿巖SiO2-K2O判別圖解中，樣品落入鈣堿性-高鉀鈣堿性系列(圖4)。總體來(lái)說(shuō)，巖石屬鈉質(zhì)低鎂亞鋁質(zhì)鈣堿性系列。

表1 多仁組安山巖主量元素(%)、微量元素(10-6)、稀土元素(10-6)含量及相關(guān)參數(shù)表Table 1 Data sheet of Dorin Formation andesite principal element (%),trace element (10-6),REE (10-6) contents and related parameters

1-苦橄玄武巖；2-玄武巖；3-玄武安山巖；4-安山巖；5-英安巖； 6-流紋巖；7-英石巖；8-粗面玄武巖；9-玄武巖質(zhì)粗面安山巖； 10-粗面安山巖；11-粗面英安巖；12-粗面巖；13-堿玄巖； 14-響質(zhì)堿玄巖；15-堿玄質(zhì)響巖；16-響巖；17-副長(zhǎng)火山巖圖2 TAS分類圖解[8]Figure 2 TAS classification diagram[8]

圖3 FAM圖解[9]Figure 3 FAM diagram[9]

圖4 SiO2-K2O圖解[10]Figure 4 SiO2-K2O diagram[10]

2.2.2 稀土元素

安山巖的稀土元素總量(ΣREE)整體較低，為(105.90～120.42)×10-6，平均110.24×10-6。LREE/HREE比值6.13～6.41，LaN/YbN為6.83～7.42，具有富集輕稀土元素(LREE)和虧損重稀土元素(HREE)特征。δEu值0.90～0.94，為弱負(fù)Eu異常。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(圖5)中，所有樣品均為右傾的LREE富集模式，反映LREE在成巖過(guò)程中發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的分餾。

2.2.3 微量元素

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6)中，5件安山巖樣品整體呈右傾，均富集大離子親石元素Rb、U、Th，明顯虧損Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素及Ba元素，具典型的島弧巖漿巖特征。

圖5 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖[11]Figure 5 REE chondrite standardized partition mode[11]

圖6 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[11]Figure 6 Trace element primitive mantle standardized[11]

3 構(gòu)造環(huán)境判別及成因分析

3.1 構(gòu)造環(huán)境判別

鄧晉福等曾指出，正確使用火成巖圖解對(duì)區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的判別能起到重要的作用。由于高場(chǎng)強(qiáng)元素(如Nb、Ti、Th、Ta、Zr和Yb等)一般不受熱液蝕變和低于角閃巖相變質(zhì)作用的影響，因此常被用于判別不同大地構(gòu)造環(huán)境下火成巖的判別因子[13-15]。但需要明確的是，Nb、Ta、Ti等微量元素的虧損不應(yīng)當(dāng)被看作為島弧或活動(dòng)大陸邊緣火山巖系絕對(duì)性標(biāo)志，某些受到大陸地殼或大陸巖石圈強(qiáng)烈混染的大陸板內(nèi)玄武巖，也能夠給出類似島弧信號(hào)(如：低Nb、Ta、Ti)[16-17]。為此采用Ti/100-Zr-3Y圖解和Hf/3-Th-Ta圖解，來(lái)判別巖石構(gòu)造環(huán)境。

本次采集的安山巖在Ti/100-Zr-3Y構(gòu)造判別圖解(圖7)[12]和Hf/3-Th-Ta構(gòu)造判別圖解(圖8)[18]中，均落入島弧鈣堿性玄武巖區(qū)域(CAB)。故該安山巖的構(gòu)造環(huán)境應(yīng)為與洋殼俯沖有關(guān)的島弧環(huán)境。

圖7 Ti-Zr-Y構(gòu)造判別圖解[12]Figure 7 Ti-Zr-Y structural discrimination diagram[12]

圖8 Hf/3-Th-Ta構(gòu)造判別圖解[18]Figure 8 Hf/3-Th-Ta structural discrimination diagram[18]

3.2 成因分析

當(dāng)前關(guān)于安山巖成因的主要觀點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①高M(jìn)gO安山巖是由幔源原生巖漿形成的；②拉斑系列的安山巖是由幔源拉斑玄武巖質(zhì)巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用形成的；③島弧鈣堿性安山巖的形成則不能用簡(jiǎn)單的源區(qū)物質(zhì)的部分熔融或簡(jiǎn)單的分離結(jié)晶模式來(lái)解釋，而應(yīng)與島弧環(huán)境的特殊地質(zhì)背景有關(guān)。

阿翁錯(cuò)地區(qū)多仁組火山巖總體屬于鈉質(zhì)低鎂亞鋁質(zhì)鈣堿性系列安山巖。具有中等SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)(57%左右)、高Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)(整體上大于17%)、低TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)(小于1%)、富集輕稀土元素(LREE)、虧損重稀土元素(HREE)、未見(jiàn)明顯的負(fù)Eu異常顯示(δEu：0.90～0.94)、富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素等地球化學(xué)特征。這種元素組合特征與俯沖洋殼熔融形成的經(jīng)典島弧巖漿巖的特征相似。

前人對(duì)島弧鈣堿性安山巖成因已做了詳盡的研究分析，其基本過(guò)程如下：首先俯沖洋殼開(kāi)始脫水，上升交代上覆地幔楔；其次俯沖洋殼繼續(xù)脫水，上升到30Km以下時(shí)，玄武巖、輝長(zhǎng)巖轉(zhuǎn)變成榴輝巖；接著地幔楔橄欖巖開(kāi)始脫水，被交代形成輝石巖；最后變質(zhì)的洋殼和地幔楔物質(zhì)部分熔融形成安山巖巖漿[18]。

班公湖-怒江洋東段俯沖始于晚三疊世，于侏羅紀(jì)逐漸向西發(fā)展，及至中侏羅世班公湖-怒江洋盆整體發(fā)生了南向俯沖[8-12]。晚侏羅早白堊世在研究區(qū)丁則-補(bǔ)曲一帶陸續(xù)沉積形成岡瓦納大陸邊緣海盆，主要有在大陸斜坡-陸隆沉積環(huán)境下形成的重力流碎屑巖(拉貢塘組)，深水斜坡-盆地濁積巖(多仁組)和濱岸-陸棚潮坪環(huán)境下沉積的碎屑巖與碳酸鹽組合(日松組)。在這一過(guò)程中，深部變質(zhì)洋殼和地幔楔物質(zhì)部分熔融而成的巖漿間斷性噴發(fā)，最終形成多層多仁組夾層狀安山巖。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)內(nèi)多仁組安山巖呈夾層狀分布于中段?？傮w屬于鈉質(zhì)低鎂亞鋁質(zhì)鈣堿性系列安山巖。

(2)安山巖具有中等SiO2含量、高Al2O3含量、低TiO2含量、富集輕稀土元素、虧損重稀土元素、未見(jiàn)明顯負(fù)Eu異常顯示、富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素等地球化學(xué)特征。

(3)研究表明，在區(qū)內(nèi)形成多仁組安山巖的構(gòu)造環(huán)境是與洋殼俯沖有關(guān)的島弧環(huán)境，而間斷性島弧型火山巖漿活動(dòng)則是多層狀安山巖形成的直接成因。