對雅魯藏布江縫合帶嘎學(xué)組和澤當(dāng)組的新認(rèn)識

張鑫全，王金貴，張振利，專少鵬，張立國，程洲，鄧科，何嬌月

(1.河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，廊坊 065000；2.河北地質(zhì)大學(xué)，石家莊 050031；3.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(duì)，格爾木 816000)

0 引言

雅魯藏布江縫合帶是世界上最年輕的縫合帶，一直被認(rèn)為是雅魯藏布新特提斯洋俯沖消減的產(chǎn)物[1]。近年來，隨著大洋板塊地層學(xué)的興起[2]，學(xué)者們開始重新研究雅魯藏布江縫合帶的地質(zhì)特征及構(gòu)造演化。嘎學(xué)組和澤當(dāng)組是雅魯藏布江縫合帶的重要組成部分，是洋板塊地層序列的組成單元之一。嘎學(xué)組由嘎學(xué)群演變而來，而嘎學(xué)群由西藏區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)創(chuàng)名于薩嘎縣嘎學(xué)村一帶，為一套雜色千枚巖、板巖、放射蟲硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖、變玄武巖、輝綠巖、中基性火山熔巖等組成的地層體,產(chǎn)放射蟲，未見頂、底[2]。澤當(dāng)組則由西藏第二地質(zhì)大隊(duì)創(chuàng)名于山南市澤當(dāng)一帶，后改稱澤當(dāng)巖群，為一套玻安質(zhì)枕狀熔巖、安山質(zhì)火山巖、英安巖、流紋巖、蛇紋石化方輝輝橄巖、易剝鈣榴巖、輝長輝綠巖及方輝橄欖巖組合[2-3]。關(guān)于嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖的成因，一些學(xué)者認(rèn)為其屬于北帶蛇綠巖的組成部分之一[4-10]，與北帶蛇綠巖為同時(shí)異相的產(chǎn)物[3,11-13]或部分同時(shí)異相的產(chǎn)物[14]，形成于島弧構(gòu)造環(huán)境[15]。然而，嘎學(xué)組和澤當(dāng)組巖石的構(gòu)造屬性與蛇綠巖的構(gòu)造屬性截然相反，現(xiàn)有理論是否可以解釋存在同時(shí)異相的不同構(gòu)造背景下的產(chǎn)物仍有待商榷。

為進(jìn)一步厘清雅魯藏布江縫合帶北帶洋板塊地層序列的組成，本文在西藏桑耶地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過研究嘎學(xué)組和澤當(dāng)組的巖石組合、地層產(chǎn)出形態(tài)、巖石地球化學(xué)及年代學(xué)特征，探討了嘎學(xué)組和澤當(dāng)組的形成時(shí)代及構(gòu)造背景，認(rèn)為兩者形成于洋內(nèi)弧構(gòu)造環(huán)境，與雅魯藏布江蛇綠巖不是同時(shí)異相的產(chǎn)物，而是不同時(shí)代、不同成因類型的產(chǎn)物。該識認(rèn)豐富了洋板塊地層序列，為進(jìn)一步研究新特提斯洋構(gòu)造演化提供了新思路。

1 地質(zhì)背景

雅魯藏布江縫合帶位于青藏高原南部及西南部，主要沿雅魯藏布江展布，部分沿噶爾藏布江(獅泉河)分布，由西向東呈NW向至近EW向不規(guī)則帶狀展布。該帶夾持于岡底斯巖漿弧與喜馬拉雅陸塊之間(圖1(a))，沿走向可分為西段(薩嘎以西)、中段(薩嘎—仁布)和東段(仁布以東)。西段可分為南帶、北帶和仲巴微陸塊；東段可分為南帶、北帶和仁布—曲松褶沖帶(朗杰學(xué)增生楔)，在雅魯藏布江大拐彎處急劇變窄，南帶與北帶擠壓在一起；中段分為南帶與北帶(圖1(b))[6]。

嘎學(xué)組在雅魯藏布江縫合帶西段、中段和東段均有分布，在中段和西段主要分布于蛇綠巖或蛇綠混雜巖(昂仁蛇綠巖或昂仁蛇綠混雜巖)南側(cè)，部分分布于修康群混雜巖南側(cè)，在扎囊縣一帶呈混雜巖和斷夾塊狀產(chǎn)出(圖1(c))，在澤當(dāng)一帶呈巖塊狀產(chǎn)于羅布莎蛇綠混雜巖南緣。澤當(dāng)組主要分布于雅魯藏布江縫合帶東段澤當(dāng)一帶羅布莎蛇綠混雜巖北側(cè)(圖1(d))，多呈混雜巖和斷夾塊狀產(chǎn)出，部分分布于桑果組或桑果組混雜巖北側(cè)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置((a)(b))[16-17]及地質(zhì)簡圖((c)(d))[1,18]Fig.1 Tectonic locations((a)(b))[16-17] and geological sketch((c)(d))[1,18] of the study area

2 巖石學(xué)特征對比

嘎學(xué)組以玄武巖為主，夾安山巖、安山質(zhì)角礫熔巖、玄武質(zhì)與安山質(zhì)凝灰?guī)r、放射蟲硅質(zhì)巖、泥(頁)巖，巖石發(fā)生了不均勻蝕變，部分火山巖蝕變?yōu)榫G簾石巖，出露厚度為478～772 m[3,11-14]。澤當(dāng)組下部為玄武巖，中部為含角礫玄武安山巖與英安巖，上部為安山巖夾流紋巖、硅質(zhì)巖，巖石具不均勻蝕變，出露厚度為241～700 m[3,18]。

1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料[11,13]將嘎學(xué)組分為4部分：①將板巖、硅質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖組合劃歸修康群混雜巖的基質(zhì)；②將礫巖、砂巖、頁巖組合劃歸桑果組混雜巖的基質(zhì)；③將以玄武巖為主，夾安山巖、安山質(zhì)角礫熔巖、玄武質(zhì)與安山質(zhì)凝灰?guī)r、放射蟲硅質(zhì)巖、泥(頁)巖組合劃歸嘎學(xué)組混雜巖的基質(zhì)；④將厚層硅質(zhì)巖夾泥頁巖組合劃歸貢勒組(圖2)。將澤當(dāng)組分為4部分：①將超基性糜棱巖和糜棱巖化方輝橄欖巖組合劃歸羅布莎蛇綠混雜巖的基質(zhì)；②將礫巖、砂巖組合劃歸桑果組(中下部)；③將砂巖、泥頁巖組合劃歸桑果組混雜巖的基質(zhì)；④將玄武巖、含角礫玄武安山巖、安山巖、英安巖夾流紋巖、硅質(zhì)巖組合劃歸澤當(dāng)組(圖3)。各部分均呈斷夾片(塊)狀殘存于混雜巖帶中，在后期俯沖碰撞過程中，主體被改造為俯沖增生雜巖帶的構(gòu)造組合樣式。

圖2 薩嘎縣松多構(gòu)造地質(zhì)剖面[11] Fig.2 Tectonic geological profile of Songduo in Saga County[11]

圖3 扎囊縣卓學(xué)竹咔構(gòu)造地質(zhì)剖面[18] Fig.3 Tectonic geological profile of Zhuoxuezhuka in Zhanang County[18]

3 地球化學(xué)特征對比

為進(jìn)一步研究嘎學(xué)組與澤當(dāng)組火山巖的成因，在西藏桑耶地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，收集了87個(gè)嘎學(xué)組與澤當(dāng)組火山巖巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，對其巖石地球化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和統(tǒng)計(jì)。

3.1 嘎學(xué)組

通過計(jì)算，獲得的嘎學(xué)組火山巖地球化學(xué)參數(shù)如表1所示。嘎學(xué)組火山巖(La/Yb)N>1(50個(gè)樣品平均值為3.37)，表明火山巖為非洋中脊型蛇綠巖。在TiO2-Y圖解(圖4)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中47個(gè)為有效點(diǎn)，1個(gè)位于島弧拉斑玄武巖區(qū)，22個(gè)位于板內(nèi)玄武巖區(qū)，5個(gè)位于正常型洋中脊玄武巖區(qū)，19個(gè)位于異常型洋中脊玄武巖區(qū)。在V-Ti圖解(圖5)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中27個(gè)為有效點(diǎn)，1個(gè)位于前弧玄武巖類區(qū)，1個(gè)位于俯沖帶上盤型蛇綠巖區(qū)，25個(gè)位于洋中脊型蛇綠巖以及與地幔柱有關(guān)蛇綠巖和洋島玄武巖區(qū)。在Th/Yb-Nb/Yb圖解(圖6)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中28個(gè)位于陸緣型蛇綠巖區(qū)，1個(gè)位于與地幔柱有關(guān)蛇綠巖及洋島玄武巖區(qū)，21個(gè)位于俯沖帶上盤型蛇綠巖與前弧玄武巖類區(qū)。在Th/Yb-Ta/Yb圖解(圖7)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中49個(gè)為有效點(diǎn)，6個(gè)位于洋中脊玄武巖區(qū)，7個(gè)位于板內(nèi)玄武巖區(qū)，34個(gè)位于板內(nèi)火山巖帶區(qū)，2個(gè)位于活動陸緣火山巖區(qū)。在Cr-Y圖解(圖8)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中49個(gè)為有效點(diǎn)，1個(gè)位于洋中脊玄武巖區(qū)，2個(gè)位于洋中脊玄武巖與板內(nèi)玄武巖重疊區(qū)，12個(gè)位于洋中脊玄武巖與板內(nèi)玄武巖及火山弧玄武巖重疊區(qū)，5個(gè)位于火山弧玄武巖與板內(nèi)玄武巖重疊區(qū)，29個(gè)位于火山弧玄武巖區(qū)。在Zr/Y-Zr圖解(圖9)中，50個(gè)樣品點(diǎn)中47個(gè)為有效點(diǎn)，3個(gè)位于大洋弧區(qū)外、1個(gè)位于大陸弧區(qū)外，11個(gè)位于大洋弧區(qū)，18個(gè)位于大陸弧區(qū)，14個(gè)位于大陸弧與大洋弧重疊區(qū)。

表1 嘎學(xué)組火山巖地球化學(xué)參數(shù)及特征Tab.1 Geochemical parameters and characteristics of volcanic rocks in Gaxue Formation

圖4 火山巖TiO2-Y圖解[19]
Fig.4TiO2-Ydiagramofvolcanicrocks[19]

圖5 火山巖V-Ti/1 000圖解[20]Fig.5 V-Ti/1 000 diagram of volcanic rocks[20]

圖6 火山巖Th/Yb-Nb/Yb圖解[21]Fig.6 Th/Yb-Nb/Yb diagram of volcanic rocks[21]

圖7 火山巖Th/Yb-Ta/Yb圖解[21]Fig.7 Th/Yb-Ta/Yb diagram of volcanic rocks[21]

圖8 火山巖Cr-Y圖解[21]Fig.8 Cr-Y diagram of volcanic rocks[21]

圖9 火山巖Zr/Y-Zr圖解[19]Fig.9 Zr/Y-Y diagram of volcanic rocks[19]

綜合分析可知，圖4～6的判別結(jié)果具有不一致性和多解性，圖7～9的判別結(jié)果基本一致，可判斷嘎學(xué)組火山巖主要形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境。

3.2 澤當(dāng)組

通過計(jì)算，獲得的澤當(dāng)組火山巖地球化學(xué)參數(shù)如表2所示。澤當(dāng)組火山巖的(La/Yb)N>1(37個(gè)樣品平均值為1.54)，表明火山巖為非洋中脊型蛇綠巖。在TiO2-Y圖解(圖4)中，37個(gè)樣品點(diǎn)中10個(gè)位于島弧拉斑玄武巖區(qū)，2個(gè)位于板內(nèi)玄武巖區(qū)，7個(gè)位于正常型洋中脊玄武巖區(qū)，18個(gè)位于異常型洋中脊玄武巖區(qū)。在V-Ti圖解(圖5)中，36個(gè)樣品點(diǎn)中29個(gè)為有效點(diǎn)，12個(gè)位于前弧玄武巖類區(qū)，4個(gè)位于俯沖帶上盤型蛇綠巖區(qū)、11個(gè)位于洋中脊型蛇綠巖以及與地幔柱有關(guān)蛇綠巖和洋島玄武巖區(qū)，2個(gè)位于俯沖帶上盤型蛇綠巖與前弧玄武巖類區(qū)。在Th/Yb-Nb/Yb圖解(圖6)中，27個(gè)樣品點(diǎn)中7個(gè)位于洋中脊型蛇綠巖區(qū)，20個(gè)位于俯沖帶上盤型蛇綠巖與前弧玄武巖類區(qū)。在Th/Yb-Ta/Yb圖解(圖7)中，27個(gè)樣品點(diǎn)中1個(gè)位于洋中脊玄武巖區(qū)，15個(gè)位于板內(nèi)火山巖帶區(qū)，5個(gè)位于活動陸緣火山巖區(qū)，6個(gè)位于洋內(nèi)弧火山巖區(qū)。在Cr-Y圖解(圖8)中，30個(gè)樣品點(diǎn)中26個(gè)為有效點(diǎn)，2個(gè)位于洋中脊玄武巖區(qū)，11個(gè)位于洋中脊玄武巖與板內(nèi)玄武巖重疊區(qū)，1個(gè)位于火山弧玄武巖與板內(nèi)玄武巖重疊區(qū)，12個(gè)位于火山弧玄武巖區(qū)。在Zr/Y-Zr圖解(圖9)中，37個(gè)樣品點(diǎn)中36個(gè)為有效點(diǎn)，3個(gè)位于大洋弧區(qū)外，2個(gè)位于大陸弧區(qū)外，17個(gè)位于大洋弧區(qū)，14個(gè)位于大陸弧區(qū)。

表2 澤當(dāng)組火山巖地球化學(xué)參數(shù)及特征Tab.2 Geological parameters and characteristics of volcanic rocks in Zedang Formation

綜合分析可知，圖4～6的判別結(jié)果具有不一致性和多解性，圖7～9的判別結(jié)果基本一致，可判斷澤當(dāng)組火山巖主要形成于擠壓構(gòu)造環(huán)境。

因嘎學(xué)組和澤當(dāng)組屬于洋盆構(gòu)造環(huán)境，火山巖巖石地球化學(xué)性質(zhì)受洋殼和地幔巖石制約，巖漿上升過程中混染和熔融外來物質(zhì)量的不同，可能是造成圖4～6判別結(jié)果具有不一致性和多解性的原因[3,22-25]。混染和熔融外來物質(zhì)量少的巖石主要繼承了母巖的巖石地球化學(xué)性質(zhì)，而混染和熔融外來物質(zhì)量大的巖石具有不同于母巖的巖石地球化學(xué)性質(zhì)，體現(xiàn)了繼承性、改造性或新生性并存的不均衡構(gòu)造巖漿作用特點(diǎn)。

由于地球化學(xué)數(shù)據(jù)在研究中存在多解性，所以，本文綜合多種元素及其特征參數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，認(rèn)為嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖及北帶蛇綠巖主要形成于洋內(nèi)俯沖和整體俯沖構(gòu)造環(huán)境(圖10)。北帶蛇綠巖主要為俯沖帶上盤型蛇綠巖(SSZ型)，而嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖主要為前弧玄武巖類(FAB型)。雖然嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖與北帶蛇綠巖同樣形成于洋內(nèi)俯沖和整體俯沖構(gòu)造環(huán)境，但在形成和分布的具體構(gòu)造位置及成因類型等方面具有一定的差別，嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖不屬于北帶蛇綠巖的組成單元。

圖10 雅魯藏布江特提斯洋東段侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)洋內(nèi)俯沖與整體雙向俯沖演化模式剖面示意圖Fig.10 Profile sketch of the intra-oceanic subduction and overall bi-directional subduction evolution model from Jurassic to Cretaceous in the eastern section of Tethys Ocean in Yalu Tsangpo River

4 年代對比

對蛇綠巖和火山巖地層時(shí)代的厘定，最直接有效的方法是利用相關(guān)巖漿巖中鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)和沉積巖夾層所含化石的時(shí)代來確定。為便于對比分析，本文對雅魯藏布江縫合帶北帶蛇綠巖的時(shí)代也進(jìn)行了概述。

4.1 北帶蛇綠巖

通過以往研究可知，在雅魯藏布江縫合帶北帶蛇綠巖中已獲得的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(191.4±3.7) Ma[11]、(185.8±1.7) Ma[17]和(162.9±2.8) Ma[18]。目前進(jìn)行的西藏桑耶地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在方輝橄欖巖中獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(168±8) Ma。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景，認(rèn)為雅魯藏布江縫合帶北帶蛇綠巖主要形成于早侏羅世—中侏羅世。

4.2 嘎學(xué)組

在嘎學(xué)組玄武巖中獲得的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(154.9±2) Ma[1]。根據(jù)《西藏自治區(qū)巖石地層》[3]，嘎學(xué)組硅質(zhì)巖中含放射蟲Mirifususguadalupensis,M.bailieyi,Tripocycliajoneoi,Ristolahsui和“Eucyrtis”dicera,時(shí)代為晚侏羅世晚基末里期—早提塘期，Cecropsseptempordta時(shí)代為早白堊世晚凡蘭吟期—?dú)W特里期[2]。在薩嘎以西的嘎學(xué)組硅質(zhì)巖中產(chǎn)放射蟲Archaeodictyomitra-Cyclastrum組合，時(shí)代為早白堊世貝利亞斯期，Sethocapsa-Hemicryptocapsa組合的時(shí)代為早白堊世凡蘭吟期，Stichomitra-Dorypyle組合的時(shí)代為早白堊世阿爾必期[11,13]。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景，認(rèn)為嘎學(xué)組的形成時(shí)代為晚侏羅世—早白堊世。

4.3 澤當(dāng)組

在澤當(dāng)組玄武巖中獲得的SHRIMP鋯石U-Pb年齡分別為(147.8±3.3) Ma和(145.7±2.5) Ma[7]。目前進(jìn)行的西藏桑耶地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在澤當(dāng)組英安巖中獲得的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(132±8) Ma。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景，認(rèn)為澤當(dāng)組的形成時(shí)代為晚侏羅世—早白堊世。

上述研究表明，嘎學(xué)組和澤當(dāng)組與緊鄰的蛇綠巖不是同時(shí)異相的產(chǎn)物，而是不同時(shí)代、不同成因類型的產(chǎn)物，后期共同遭受了俯沖消減碰撞作用的改造。對嘎學(xué)組和澤當(dāng)組的進(jìn)一步合理劃分，有利于雅魯藏布江縫合帶北帶洋板塊地層序列的合理恢復(fù)與建立。

5 結(jié)論

(1)雅魯藏布江縫合帶內(nèi)的嘎學(xué)組和澤當(dāng)組火山巖與蛇綠巖不是同時(shí)異相的產(chǎn)物，而是不同時(shí)代、不同成因類型的產(chǎn)物。

(2)嘎學(xué)組和澤當(dāng)組形成于晚侏羅世—早白堊世與洋內(nèi)俯沖相關(guān)的洋內(nèi)弧構(gòu)造環(huán)境，為洋板塊地層序列的前弧玄武巖類(FAB型)。

(3)嘎學(xué)組和澤當(dāng)組主體被改造成混雜巖，或呈斷夾片(塊)狀殘存于混雜巖帶中，表現(xiàn)為俯沖增生雜巖帶的構(gòu)造組合樣式。