西藏多龍礦集區(qū)早白堊世美日切錯組火山巖成因

石洪召, 李玉昌, 黃瀚霄, 劉 洪, 黃 勇, 李光明, 張林奎, 馬東方, 李玉彬

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081；2.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第五地質(zhì)大隊，青海 格爾木 816000；3.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 地質(zhì)調(diào)查院，拉薩 850000)

圖1 西藏多龍礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the Duolong ore concentration area(B圖據(jù)祝向平等[29]修改)Q.第四系; N1k.上漸新統(tǒng)康托組; K1m.下白堊統(tǒng)美日切錯組; J2s.中侏羅統(tǒng)色哇組; J1q.下侏羅統(tǒng)曲色組; T3r.上三疊統(tǒng)日干配錯組。1.花崗閃長斑巖; 2.花崗斑巖;3.斷層; 4.不整合接觸界線; 5.輝綠巖; 6.全巖地球化學(xué)及同位素樣品取樣位置

多龍礦集區(qū)位于西藏阿里地區(qū)改則縣北西方向約90 km處(圖1-A)，是西藏首個以斑巖型-淺成低溫?zé)嵋盒豌~金成礦作用為特色的世界級銅金礦礦集區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)多不雜、波龍等多個超大型斑巖型銅金礦床和鐵格隆南超大型淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床[1-9]。近年來，多龍礦集區(qū)中的中酸性斑巖體成巖成礦時代、地球化學(xué)特征、深部殼幔作用過程及其成礦作用的研究均取得了重要進展，但礦集區(qū)內(nèi)火山巖的研究卻相對滯后。

美日切錯組(K1m)最初指發(fā)育于西藏雙湖縣美日切錯湖北部的一套中、基性火山巖，后經(jīng)重新取樣分析，建組地的美日切錯組火山巖實際上為始新世魚鱗山組高鉀火山巖[10]。因此，現(xiàn)在的美日切錯組是指早白堊世的一套陸相火山巖。李金祥等[1]和Li等[5]以多不雜斑巖型銅礦床的成礦時代為節(jié)點，將礦區(qū)內(nèi)的火山巖分為成礦期前火山巖、成礦同期火山巖和成礦滯后型火山巖，并將成礦期前的火山巖歸為下白堊統(tǒng)美日切錯組。然而，成礦期前的火山巖大多為增生雜巖中的基性巖和超基性巖塊，它們是班公湖-怒江特提斯洋北向俯沖過程中的洋島殘片[11-12]。目前，大部分學(xué)者將覆蓋于增生雜巖和中酸性侵入巖之上的不規(guī)則狀、瘤狀和帶狀的陸相火山巖歸為美日切錯組。李金祥等[1]和Li等[5]通過鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究，對其中的玄武安山巖和安山巖的源區(qū)及成因進行了初步探討，認為所研究的火山巖屬于成礦滯后型火山巖，該火山巖具有島弧火山巖性質(zhì)，其形成與班公湖-怒江特提斯洋北向俯沖作用有關(guān)；王勤等[13]對美日切錯組中的安山巖進行了地球化學(xué)約束，認為安山巖具有活動大陸邊緣火山巖的性質(zhì)；Wei等[6]和韋少港等[7]對安山巖和流紋巖開展了鋯石U-Pb年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究，認為火山巖具有島弧巖漿巖的特點，是班公湖-怒江特提斯洋俯沖板片斷離的產(chǎn)物。總體上看，美日切錯組陸相火山巖為一套中性、基性、酸性的火山巖組合。目前對該套火山巖地球化學(xué)研究仍不系統(tǒng)，火山巖的巖石成因和形成的構(gòu)造環(huán)境仍然需要進一步的探討。鑒于此，為進一步明確多龍礦集區(qū)內(nèi)美日切錯組陸相火山巖的噴發(fā)時間、成因機制和動力學(xué)背景，本文在野外地質(zhì)調(diào)查和前人研究基礎(chǔ)上，選擇了多龍礦集區(qū)不同地理位置、不同類型的火山巖開展系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，并對其中的安山巖進行了鋯石U-Pb年齡測定。

1 地質(zhì)背景

班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)橫亙于西藏中部，是羌塘地塊和拉薩地塊的分界線，也可能是岡瓦納大陸的北界[14-16]?？p合帶北側(cè)的羌塘地塊又以龍木錯-雙湖縫合帶為界，可進一步劃分為南羌塘地塊和北羌塘地塊，且南北羌塘地塊不屬于同一地塊[16-17]。南羌塘地塊受班公湖-怒江特提斯洋構(gòu)造演化的影響，主體為侏羅紀(jì)海相盆地，具有弧后盆地的性質(zhì)，其南緣局部地段具有增生楔混雜帶特征[12,16]。受班公湖-怒江特提斯洋北向俯沖消減的影響，在晚侏羅世末—早白堊世初，羌塘地塊南緣發(fā)生了較大規(guī)模的中酸性巖漿侵位事件，在尼瑪縣蝦別錯，改則縣多龍、熱那錯，革吉縣扎普以及日土五峰尖、拉熱拉新等地都保留有該時期的巖漿記錄[1,18-26]。該時期的中酸性巖漿巖屬于I型花崗巖，具有與島弧俯沖型巖漿巖相似的地球化學(xué)特征，其中部分巖體同時具備埃達克巖的地球化學(xué)特征[1,27]。此外，在早白堊世晚期，羌塘地塊和拉薩地塊發(fā)生碰撞，南向俯沖板片斷離同時在拉薩地塊北部和羌塘地塊南緣誘發(fā)了不同程度的巖漿活動[6,21,28]。

多龍礦集區(qū)大地構(gòu)造位置處于羌塘地塊南緣(圖1-A)，出露的地層有上三疊統(tǒng)日干配錯組(T3r)、下侏羅統(tǒng)曲色組(J1q)和中侏羅統(tǒng)色哇組(J2s)、下白堊統(tǒng)美日切錯組(K1m)、上漸新統(tǒng)康托組(E3k)及第四系(Q)(圖1-B)。其中，曲色組、色哇組為一套總體無序、局部有序的非史密斯地層，其巖石組合為細碎屑巖、枕狀玄武巖、輝綠巖墻等，具有增生楔混雜帶的特征[11]。在早白堊世(約120 Ma B.P.)，中酸性巖漿沿NE-SW方向構(gòu)造侵位于曲色組、色哇組增生雜巖中，形成波龍等斑巖型銅金礦床，并伴有同時期的火山巖(圖1-B)。侵位的中酸性巖體主要巖性為花崗閃長巖，屬于鉀玄巖系列-高鉀鈣堿性系列巖石，具有島弧花崗巖特征，是俯沖洋殼重熔的產(chǎn)物；同時期的火山巖以玄武巖和玄武安山巖為主，屬于島弧火山巖，受巖漿侵位的影響，具有不同程度的蝕變。其中玄武巖具有高Nb的特征，被認為是俯沖板片流體交代弧下地幔熔融的產(chǎn)物[1,5]。大部分學(xué)者將多龍礦集區(qū)內(nèi)與花崗閃長巖空間位置基本一致、下伏于康托組陸相磨拉石建造、上覆于曲色組和色哇組增生雜巖的火山巖歸為美日切錯組(圖1-B)。該套火山巖呈暗灰-紫紅色，不規(guī)則狀、瘤狀和帶狀，柱狀節(jié)理構(gòu)造，屬于一套陸相火山巖，由下往上可分為3個巖性段：第一巖性段為灰綠色、紫灰色的玄武巖、安山巖、流紋巖等，其中以安山巖為主體；第二巖性段為灰綠色、紫灰色的英安質(zhì)火山角礫巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖；第三巖性段為灰綠色、紫灰色的安山質(zhì)火山角礫巖、火山集塊巖，屬于一套中基性的火山碎屑巖：表明火山活動以溢流相開始，以爆發(fā)相結(jié)束。

2 樣品特征

安山巖SHRIMP鋯石U-Pb測試年齡的樣品(樣品編號RN1)采于多龍礦集區(qū)的榮那地區(qū)，采樣點坐標(biāo)為東經(jīng)83°30′35″，北緯32°53′05″。用于巖石地球化學(xué)分析的火山巖樣品采于多龍礦集區(qū)不同斑巖型礦床上覆的美日切錯組，其中玄武巖3件，安山巖4件，流紋巖4件，采樣位置見圖1-B。本次采集的樣品新鮮，無礦化蝕變，脈體不發(fā)育(圖2-A)。

玄武巖：灰黑色-灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)、氣孔狀構(gòu)造。斑晶主要為角閃石和斜長石，少量普通輝石；斑晶直徑0.3～4 mm，面積分數(shù)約為15%；基質(zhì)主要由細粒的斜長石微晶、輝石及磁鐵礦顆粒組成，具間粒結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)。斜長石微晶雜亂分布，粒間充填有輝石和磁鐵礦顆粒等。

安山巖：紫紅色，安山結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔狀構(gòu)造。斑晶主要為斜長石、角閃石和石英，面積分數(shù)約為30%。斑晶中斜長石呈半自形粒狀和板狀，有清晰的卡鈉復(fù)合雙晶，角閃石被鐵質(zhì)所交代，石英斑晶發(fā)育熔蝕邊?；|(zhì)的面積分數(shù)約為70%，具交織結(jié)構(gòu)，主要由微晶斜長石、石英組成。其中微晶斜長石有明顯的定向排列(圖2-A、B、C)。

流紋巖：紫紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造。斑晶面積分數(shù)約為10%，以石英、長石為主。其中石英斑晶呈半自形粒狀，邊緣被熔蝕，粒徑多為2.0 mm，面積分數(shù)約為5%；斜長石斑晶為他形粒狀，具有聚片雙晶，粒徑1.00 mm，屬鈉-更長石，面積分數(shù)約為5%。基質(zhì)由石英和長石組成，面積分數(shù)約為90%。鏡下可見玻璃質(zhì)脫?；纬傻拈L英質(zhì)礦物集合體呈斷續(xù)紋帶狀及條帶狀分布(圖2-D)。

玄武質(zhì)安山巖：灰黑色-灰綠色，安山結(jié)構(gòu)、氣孔狀構(gòu)造。斑晶主要為輝石和斜長石(圖2-E、F)，顆粒直徑為0.3～3 mm，面積分數(shù)約為15%；基質(zhì)主要為斜長石和石英，具定向排列。巖石綠簾石化、碳酸鹽化較為普遍，局部見少量金屬礦物(圖2-E、F)。

圖2 多龍礦集區(qū)美日切錯組火山巖照片F(xiàn)ig.2 Field picture and microphotographs of Meiriqiecuo Formation volcanic rocks in Duolong ore concentration area(A)安山巖標(biāo)本; (B,C)安山巖,正交偏光; (D)流紋巖,正交偏光; (E,F)玄武安山巖,正交偏光。Pl.斜長石; Hb.角閃石; Qz.石英; Px.輝石

3 測試方法

鋯石分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)照片在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所拍攝。鋯石SHRIMP U-Pb同位素分析在北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ儀器上進行。測試條件為：一次離子流強度約3～5 nA，加速電壓約10 kV，離子束斑直徑約30 μm。采用RSES鋯石標(biāo)樣TEMORA進行元素間的分餾校正，運用鋯石標(biāo)樣SL13(572 Ma,wU=238×10-6)標(biāo)定樣品的U、Th 、Pb 含量，詳細實驗流程和數(shù)據(jù)處理見文獻[31]，根據(jù)實測的204Pb值校正普通鉛，單個數(shù)據(jù)點的分析誤差均為1σ，采用206Pb/238U年齡，其加權(quán)平均值為95%置信度。年齡計算和圖件處理采用ISOPLOT程序[32]完成。

火山巖樣品地球化學(xué)分析是在西南冶金地質(zhì)測試中心完成。選取新鮮的樣品手工破碎至1～5 mm后，用5%硝酸和5%鹽酸在超聲波清洗儀中清洗，樣品烘干后粉碎至200目用于巖石地球化學(xué)分析。主元素用AXIOS-X熒光光譜儀完成，分析精度(質(zhì)量分數(shù))優(yōu)于5%。痕量元素和稀土元素分析采用NexION 300x ICP-MS 等離子體質(zhì)譜儀，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。詳細的測試方法和分析流程參見文獻[33]。

4 分析結(jié)果

美日切錯組安山巖(NR1)鋯石SHRIMP U-Pb測試結(jié)果和火山巖全巖地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)分別列于表1和表2。部分鋯石CL圖像和分析位置及測試結(jié)果見圖3。

4.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

安山巖的鋯石顏色以無色-淺黃色為主，具有完整的柱狀、長柱狀晶形，長寬比大多為2∶1，LOI為燒失量；Mg#=100×Mg2+/(Mg2++TFe2+)；A/CNK= Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)。

表1 多龍礦集區(qū)美日切錯組安山巖的鋯石SHRIMP U-Pb分析結(jié)果Table 1 SHRIMP zircon U-Pb dating results of Meiriqiecuo Formation andesite in the Duolong ore concentration area

圖3 多龍礦集區(qū)美日切錯組安山巖樣品(RN1)陰極發(fā)光照片及部分分析點位置Fig.3 Cathodoluminescence images of zircons from Meiriqiecuo Formation andesite in the Duolong ore concentration area

樣號NN3NN4RN4RN2RN3DB2RN5TG1GG1DB3DB4巖石名稱玄武巖玄武巖玄武巖安山巖安山巖安山巖安山巖流紋巖流紋巖流紋巖流紋巖采樣位置拿若拿若榮那榮那榮那地保那木崗榮那鐵格隆尕爾勤地保那木崗地保那木崗SiO251.4952.6249.9260.4560.9561.0560.3271.1672.6869.7769.02TiO21.111.021.090.880.860.840.980.430.200.340.36Al2O316.0914.3616.1316.7416.3516.5117.0014.0212.2215.1515.38Fe2O37.555.337.625.945.735.556.862.603.412.232.48FeO1.553.331.420.390.330.330.350.200.050.150.01MnO0.120.170.130.090.090.080.120.040.070.060.13MgO6.247.906.961.882.392.241.610.270.840.410.65CaO9.439.419.224.544.174.213.662.361.111.591.40Na2O2.933.053.113.823.943.773.843.622.993.202.88K2O1.301.091.122.792.682.802.904.154.515.595.59P2O50.200.190.230.250.240.240.230.130.0520.140.12LOI1.420.962.302.112.122.241.590.581.180.941.61Total99.4399.4399.2599.8699.8599.8699.4699.5699.3199.5799.63Na2O+K2O4.234.144.236.596.626.576.747.777.508.798.47K2O/Na2O0.440.360.360.730.680.740.761.151.511.751.94A/CNK0.690.620.700.960.960.981.060.951.031.071.15Mg#61.0767.0963.8140.7447.7446.8734.1118.2336.1028.5037.82Sc30.1229.1331.3016.4115.2214.8114.424.1910.732.522.42V22618519813913312411228152418Cr203.0284.63202.9820.2116.7314.8319.327.523.511.921.42Co34.5339.8336.9218.9317.9417.8341.213.213.731.431.69Ni92.2315586.7219.8418.1416.9124.424.119.522.331.59Rb28624120113113105155162181186Sr424354422417381391353332119367393Y21.921.820.921.522.923.517.511.026.815.316.4Zr129126111169171179190158341178181Nb4.986.034.4111.6312.1212.1311.7412.1116.7212.1311.34Ba2441722455475695654707281576863105La19.1114.8117.1230.9331.9431.5230.7343.1140.6231.4430.91Ce42.0233.2336.7259.4361.2459.5250.1376.6184.7357.9158.54Pr5.234.234.726.957.127.046.388.129.976.836.83Nd21.8218.1320.3426.3526.9126.6223.4325.1436.6224.1324.33Sm4.924.254.565.185.325.334.353.867.134.214.22Eu1.581.361.421.341.351.341.441.021.081.091.08Gd4.974.474.965.035.135.193.922.976.193.413.57Tb0.740.690.690.720.750.780.590.420.940.490.51Dy4.274.034.294.364.634.653.352.255.212.742.88Ho0.870.840.880.890.930.940.710.461.140.590.63Er2.422.392.562.582.792.821.891.283.281.691.77Tm0.380.380.370.370.390.420.290.210.540.270.28Yb2.282.312.262.442.732.691.941.313.631.731.87Lu0.350.360.350.420.410.430.290.210.610.280.32Hf2.712.722.964.474.634.665.324.519.414.014.12Ta0.420.610.290.820.830.780.971.031.191.010.92Th4.923.274.5311.1310.3410.129.8211.1313.5210.2310.21U1.490.871.092.492.482.412.762.232.213.183.11Nb/La0.260.410.260.380.380.380.380.280.410.390.37Zr/Y5.9010.35.317.867.477.6210.9114.3212.7011.6011.10LaN/YbN6.024.595.439.098.398.4011.4123.628.0313.0111.92δEu0.970.950.910.790.780.771.050.870.490.850.83LREE/HREE5.824.905.187.767.537.348.9817.318.3711.2110.62

且發(fā)育規(guī)則的巖漿震蕩環(huán)帶(圖3)。鋯石wTh/wU值為0.62～1.16，反映其巖漿成因的特點。對安山巖14顆鋯石進行了U-Pb同位素分析，測點都選擇在震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)清晰的部位(圖3)。本次測試的14個分析點206Pb/238U表面年齡在105.1～115.7 Ma，在誤差范圍內(nèi)比較一致，其加權(quán)平均值為111.1±1.4 Ma(MSWD=1.6, 圖4)，該年齡代表了火山巖的噴發(fā)年齡。

4.2 巖石地球化學(xué)特征

美日切錯組火山巖巖石組合為玄武巖、安山巖、玄武安山巖和流紋巖(圖5-A)。玄武巖和安山巖的SiO2質(zhì)量分數(shù)(w)為49.92%～61.05%，Na2O>K2O，Al2O3質(zhì)量分數(shù)較高(14.36%～17.00%)，TiO2質(zhì)量分數(shù)低(0.84%～1.11%)；流紋巖的SiO2質(zhì)量分數(shù)為69.02%～72.68%，K2O>Na2O，Al2O3質(zhì)量分數(shù)為12.22%～15.38%(表2)?；鹕綆r屬于鉀質(zhì)巖類，在K2O-SiO2圖解上(圖5-B)，酸性巖落在了高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列區(qū)域，基性巖主要落在鈣堿性系列區(qū)，而中性巖則完全落入高鉀鈣堿性系列區(qū)。在A/NK-A/CNK圖解上(圖5-C)，玄武巖和安山巖均具有準(zhǔn)鋁質(zhì)特征，而流紋巖則具有過鋁質(zhì)特征。

圖4 多龍礦集區(qū)美日切錯組安山巖鋯石SHRIMP U-Pb諧和圖與206Pb/238U年齡加權(quán)平均年齡Fig.4 Zircon SHRIMP U-Pb concordia diagram and 206Pb/238U weighted average age of Meiriqiecuo Formation andesite in the Duolong ore concentration area

圖5 多龍礦集區(qū)美日切錯組火山巖選擇性地球化學(xué)圖解Fig.5 Selected geochemical plots of Meiriqiecuo volcanic rocks in the Duolong ore concentration area(A)作圖方法據(jù)文獻[34]; (B)作圖方法據(jù)文獻[35]; (C)作圖方法據(jù)文獻[36]; (D,E)作圖方法據(jù)文獻[37]; (F)作圖方法據(jù)文獻[38]; (H)作圖方法據(jù)文獻[39]。本文之外的樣品數(shù)據(jù)來自文獻[5-7]和[13]

美日切錯組火山巖樣品稀土元素總質(zhì)量分數(shù)為113.21×10-6～177.91×10-6，LREE/HREE值為4.90～17.31，LaN/YbN值為4.59～23.60，δEu值為0.49～1.05。從球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖來看，美日切錯組火山巖樣品的中稀土與重稀土分餾較弱(圖6-A)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化痕量元素蛛網(wǎng)圖上，美日切錯組火山巖具有富集大離子親石元素(Rb、Ba、K)，虧損高場強元素(Nb、Ta、P、Ti)和重稀土元素的特征(圖6-B)。

圖6 多龍礦集區(qū)美日切錯組火山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化痕量元素蛛網(wǎng)圖Fig.6 Chondrite-normalized REE pattern and primitive mantle-normalized trace element spider diagram for the volcanic rocks of Meiriqiecuo Formation in the Duolong ore concentration area(A)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻[40]; (B)原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)文獻[41]

5 討 論

5.1 火山巖成巖時代

多龍地區(qū)自古生代以來發(fā)生了多期次的巖漿活動。最早的巖漿記錄是在多龍礦集區(qū)尕爾勤發(fā)現(xiàn)的枕狀玄武巖，該玄武巖多為侏羅系海相沉積地層中的巖塊，具有E-MORB的地球化學(xué)特征，其SHRIMP鋯石U-Pb年齡為298±11 Ma，被認為是早二疊世班公湖-怒江特提斯洋初始裂解時期大規(guī)?；鹕交顒拥漠a(chǎn)物[42]。早白堊世初期，在多不雜礦床的西北部和鐵格隆地區(qū)發(fā)育大量輝綠巖脈(圖1-B)，輝綠巖的40Ar/39Ar同位素年齡為141 Ma[29]，其成因可能與班公湖-怒江特提斯洋北向俯沖作用有關(guān)；到了早白堊世中期(約120 Ma B.P.)，班公湖-怒江特提斯洋持續(xù)向北俯沖，多龍地區(qū)巖漿活動逐漸增強，多階段中酸性斑巖體侵位于曲色組增生雜巖中，形成多不雜、波龍等斑巖型銅金礦床和鐵格隆南淺成低溫?zé)嵋盒豌~金礦床[1,12,43]。與此同時，中酸性侵入巖體還伴生大量的火山巖，如曲色組中的流紋巖以及多不雜高Nb玄武巖等[1]。美日切錯組陸相火山巖以角度不整合覆蓋在曲色組、色哇組增生雜巖之上，或者超覆于早白堊世中酸性侵入巖體[7,13]。從地質(zhì)體接觸關(guān)系來看，該期火山作用的早期記錄應(yīng)不早于早白堊世中期。

目前關(guān)于多龍地區(qū)美日切錯組的年齡已有大量精確數(shù)據(jù)約束。王勤等[13]獲得了榮那安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為110.1±0.7 Ma；Li等[5]在多不雜北采集的安山巖年齡為105.2±1.3 Ma；韋少港等[7]在鐵格隆南獲得的美日切錯組安山巖成巖年齡為108.2±2.6 Ma，拿若流紋巖成巖年齡為109.3±2.2 Ma；Wei等[6]在多龍礦集區(qū)西部采集的玄武安山巖和安山巖的年齡集中在108.2～113 Ma，流紋巖成巖年齡為109 Ma。本文獲得的榮那安山巖SHRIMP鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為111.1±1.4 Ma(MSWD=1.6)，此結(jié)果與前人在多龍地區(qū)獲得的美日切錯組火山巖年齡基本一致，代表該火山巖成巖時期為早白堊世。由此可見，美日切錯組火山活動集中于113～105 Ma B.P.，晚于多龍礦集區(qū)中酸性含礦斑巖的侵位時間(約120 Ma B.P.)。研究表明，美日切錯組火山活動并不孤立存在，拉薩地塊中、北部和羌塘地塊南緣均存在該時期的巖漿活動[21]。拉薩地塊中、北部的去申拉組火山巖、鹽湖南雙峰式火山巖以及羌塘地塊南緣的熱那錯雙峰式火山巖均是該時期火山活動事件的典型代表[21,44]。

5.2 巖石成因

巖漿巖的巖石組合能夠有效表征大地構(gòu)造環(huán)境或板塊邊界的性質(zhì)[45-46]。以安山巖為主體的玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖的火山巖組合常表征島弧環(huán)境；而以安山巖、英安巖和流紋巖為主體，并含有少量玄武巖的火山巖組合常出現(xiàn)在大陸邊緣弧環(huán)境[45]。近年來的研究表明，陸-陸碰撞造山早期的火成巖組合也可以與大陸邊緣弧巖石組合相似，如西藏林子宗群火山巖[45]。再從巖石組合特征來看，多龍礦集區(qū)早白堊世陸相火山巖主要巖石類型為玄武巖、玄武安山巖、安山巖和流紋巖，這與安第斯型大陸邊緣弧環(huán)境火山巖的巖石組合相似，但也不排除它們形成于陸-陸碰撞造山早期環(huán)境。美日切錯組火山巖屬于鉀質(zhì)火成巖，由于其富K、虧損高場強元素，運用Ti-Zr等單一構(gòu)造環(huán)境判別圖解不能有效確定其形成的構(gòu)造環(huán)境，只有綜合運用多個圖解才能有效確定火山巖的形成環(huán)境。研究表明，運用Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3圖解能將產(chǎn)于板內(nèi)環(huán)境、洋弧和陸緣弧環(huán)境的鉀質(zhì)火成巖區(qū)分開；如果鉀質(zhì)火山巖形成于陸緣弧環(huán)境，則可采用Ce/P2O5-Zr/TiO2圖解進一步判別它的構(gòu)造環(huán)境是大陸弧還是后碰撞??；如果火山巖構(gòu)造環(huán)境是洋弧，則可運用Zr/Al2O3-P2O5/Al2O3判別出火山巖是形成于早期洋弧還是晚期洋弧[46]。鑒于此，本文采用Zr/Al2O3-TiO2/Al2O3圖解(圖5-D)識別出美日切錯組火山巖屬于陸緣弧環(huán)境；結(jié)合Ce/P2O5-Zr/TiO2圖解(圖5-E)進一步確定火山巖形成于大陸弧環(huán)境。其中安山巖屬于高鉀鈣堿性系列巖石，明顯不同于以低鉀、中鉀鈣堿性火山巖為主的傳統(tǒng)島弧火山巖，而與秘魯南部和智利北部的中安第斯火山巖[48]具有很強的相似性。在安山巖的La/Yb-Sc/Ni圖解中(圖5-F)，安山巖樣品均落在安第斯型活動大陸邊緣范圍內(nèi)或附近。因此，美日切錯組火山巖與安第斯型活動陸緣火山巖具有親緣性。

美日切錯組火山巖富集輕稀土和大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti等高場強元素，這與島弧俯沖消減的火山巖地球化學(xué)特征相似。然而，大陸橫向增生致使陸殼混染的板內(nèi)巖漿作用也能產(chǎn)生類似島弧巖漿巖的微量稀土元素特征[49]。美日切錯組火山巖的不相容元素豐度較低，與稀土元素配分曲線變化趨勢一致，明顯不同于陸殼混染后的火山巖不相容元素豐度普遍增高的特點[50]；此外，火山巖La/Nb值變化范圍小(2.43～3.88)，在La/Nb-La/Sm圖解中(圖5-I)也不具備正相關(guān)關(guān)系，這表明巖漿在上升過程中受到陸殼物質(zhì)混染的可能性較小。利用巖漿的結(jié)晶分異作用也很難解釋火山巖的成因，因為火山巖的稀土元素在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖上有著相似的配分模式，但流紋巖和安山巖均不具備比玄武巖更加分異的稀土元素配分模式；其次，在哈克圖解上(圖略)，火山巖的多個元素的演化趨勢演化不一致，這說明巖漿并沒有發(fā)生強烈的結(jié)晶分異作用。在La/Sm-La圖解(圖5-G)中，火山巖均顯示出部分熔融成因的特點。

實驗巖石學(xué)研究表明，玄武巖部分熔融產(chǎn)生的熔漿Mg#值一般小于40，Mg#值高于40說明熔漿受到了比玄武巖更基性物質(zhì)的混染[51]。玄武巖和安山巖的Mg#值變化范圍為40.74～63.80，高于基性下地殼熔融產(chǎn)生的熔漿Mg#值，表明它們可能不是下地殼鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融形成，其中玄武巖Mg#值明顯高于安山巖，可能是玄武巖源區(qū)受到了更基性物質(zhì)混染。玄武巖和安山巖Nb、Ta、Ti等元素的虧損，可能是由于源區(qū)殘留有金紅石、鈦鐵礦等礦物；其大離子親石元素富集和高場強元素虧損，較弱的負δCe異常以及高Sr低Nd的特征，可能與消減沉積物的加入有關(guān)[7]。在Ba/La-Th/Yb圖解(圖5-H)中也顯示巖漿源區(qū)明顯有消減沉積物的加入。Dy/Yb比值也是判斷源區(qū)特征的重要地球化學(xué)指標(biāo)，如果巖漿源區(qū)是含石榴石的地幔源區(qū)，其熔體的 Dy/Yb>2.5；如果熔融作用發(fā)生在尖晶石地幔源區(qū)，其熔體的Dy/Yb<2.5[52]。美日切錯組的中、基性巖Dy/Yb變化范圍為1.70～1.90，表明它們均源自巖石圈地幔尖晶石二輝橄欖巖。由此可見，有消減沉積物參與的地幔楔源區(qū)部分熔融可能是美日切錯組中、基性火山巖的成因，這也得到了玄武巖和安山巖Sr-Nd同位素和鋯石Hf同位素研究結(jié)果的支持。研究表明，玄武巖和安山巖Sr-Nd同位素組成相似，它們均具有較低的εNd值(-1.7～-4.0)和較高的87Sr/86Sr值(0.705 4～0.707 2)，顯示它們有相似的巖漿源區(qū)，均來自于巖石圈地幔[5-7]。不同的是，安山巖的Sr-Nd同位素組成顯示源區(qū)有更多的地殼物質(zhì)加入[5]。安山巖的初始176Hf/177Hf值為 0.282 798～0.282 926，εHf(t)變化于+3.4～+8.0之間，其對應(yīng)的第二階段虧損地幔模式年齡為666～956 Ma，暗示它們可能直接起源于虧損地幔橄欖巖的部分熔融[5-6]。

幔源巖漿加熱導(dǎo)致地殼物質(zhì)脫水重熔和基性巖漿經(jīng)歷結(jié)晶分異、地殼混染作用均可形成流紋巖。較大面積出露的安山巖和較少玄武巖、流紋巖露頭顯示流紋巖不可能是中基性巖漿高度演化形成的，最有可能的來源是地殼的部分熔融。流紋巖富集大離子親石元素和輕稀土元素，高K2O/Na2O值、Rb/Sr值和Ti/Zr值，以及明顯低于玄武巖部分熔融產(chǎn)生的巖漿Mg#值(18.23～37.82)，顯示流紋巖為陸殼巖石部分熔融的產(chǎn)物。其次，在La/Sm-La圖上(圖5-G)，La和La/Sm值表現(xiàn)出部分熔融的趨勢。因此，流紋巖可能來源于島弧區(qū)上覆地殼的部分熔融，這也與前人的流紋巖Sr-Nd同位素和鋯石Hf同位素研究結(jié)果相吻合。流紋巖的(87Sr/86Sr)i值為0.705 0～0.705 2，(143Sr/144Sr)i值為 0.512 558～0.512 564，εNd值為1.18～1.29，對應(yīng)的t2DM值為802～809 Ma；鋯石εHf(t)為+11.6～+15.5：這些特征表明流紋巖是新生玄武巖部分熔融形成，而玄武巖則源于古老的虧損地幔[5-7]。鑒于此，流紋巖可能為新生下地殼鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融所形成。

5.3 地球動力學(xué)背景

班公湖-怒江縫合帶在中生代經(jīng)歷了班公湖-怒江特提斯洋俯沖消減和羌塘地塊、拉薩地塊碰撞造山等階段。由于缺乏系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)等地質(zhì)資料，班公湖-怒江特提斯洋俯沖極性以及閉合的準(zhǔn)確時限尚存爭議[16,44,53]，因而導(dǎo)致羌塘地塊南緣早白堊世花崗巖成因認識存在分歧。主要觀點為：①班公湖-怒江特提斯洋巖石圈的北向俯沖過程中洋殼部分熔融的產(chǎn)物[1,8,12,16]；②班公湖-怒江特提斯洋殘余洋殼板片的淺部斷離(或者拆沉)背景下，新生地殼物質(zhì)的重熔[21]；③拉薩地塊-羌塘地塊碰撞后增厚地殼重熔的產(chǎn)物[27]。

目前主流觀點認為，班公湖-怒江特提斯洋盆在晚侏羅世-早白堊世發(fā)生雙向俯沖，洋盆從東往西剪刀式逐漸閉合[16,53]。李金祥等[1]發(fā)現(xiàn)多龍礦集區(qū)內(nèi)約120 Ma B.P.的含礦花崗閃長斑巖與高Nb玄武巖共生，屬于典型的島弧構(gòu)造背景，認為此時中特提斯洋盆仍然沒有關(guān)閉；Kapp等[18]發(fā)現(xiàn)的改則紅層沉積物下層火山巖角閃石的40Ar/39Ar年齡為116±2 Ma，上層火山巖中全巖40Ar/39Ar年齡為107±1 Ma，指示改則地區(qū)開始非海相的沉積是在早白堊世中期；雙湖縣南部塔仁本洋島火山巖[54]以及改則縣仲崗洋島火山巖[55]形成時間約為110 Ma B.P.，具有洋島玄武巖特征，認為該期火山巖的構(gòu)造環(huán)境為大洋板塊內(nèi)的洋島環(huán)境，而此時班公湖-怒江特提斯洋仍然沒有關(guān)閉。美日切錯組火山巖地球化學(xué)特征具有典型島弧巖漿性質(zhì)，且形成時間約為110 Ma B.P.，這表明班公湖-怒江特提斯洋在該時期仍未關(guān)閉，拉薩地塊與羌塘地塊碰撞時間應(yīng)晚于早白堊世中期。

6 結(jié) 論

a.多龍地區(qū)美日切錯組安山巖鋯石U-Pb年齡為111.1 ± 1.4 Ma，表明火山巖形成于早白堊世中期。

b.多龍地區(qū)美日切錯組玄武巖和安山巖具有類似于俯沖帶巖漿的地球化學(xué)特征，屬于俯沖流體交代后的地幔楔物質(zhì)熔融的產(chǎn)物，而流紋巖則是新生下地殼的部分熔融形成。

c.多龍礦集區(qū)美日切錯組火山巖形成于羌塘地塊和拉薩地塊碰撞前的大陸弧環(huán)境。

野外地質(zhì)工作得到了西藏地質(zhì)勘查局地質(zhì)五隊陳紅旗高級工程師的幫助，室內(nèi)研究得到了雍永源研究員、張斌輝高級工程師的指導(dǎo)，特此表示感謝！