西藏昌都地區(qū)早白堊世二長花崗巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義①

程爍 張自濤

1 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，北京 100013

2 新疆能源（集團(tuán)）石油天然氣有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000

瀾滄江構(gòu)造帶作為特提斯造山帶的重要構(gòu)造單元，同時也是特提斯成礦域的重要組成部分，其復(fù)雜獨特的地質(zhì)構(gòu)造特征、演化歷程及豐富的礦產(chǎn)資源，備受地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注[1-2]。以往的研究主要集中在沿瀾滄江結(jié)合帶發(fā)育的印支期瀾滄花崗巖帶[3-6]，對于其它時期巖體的研究相對較少，因而對整個構(gòu)造帶屬性和成因的認(rèn)識還不夠充分。本文以瀾滄花崗巖帶北段昌都地區(qū)早白堊世二長花崗巖為研究對象，通過巖石地球化學(xué)特征和構(gòu)造環(huán)境分析，為進(jìn)一步認(rèn)識瀾滄江結(jié)合帶的性質(zhì)及構(gòu)造演化提供新的事實依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青藏高原東部，三江流域中段北部，大地構(gòu)造位置處于班公湖-怒江結(jié)合帶（岡底斯-念青唐古拉陸塊北緣）、南羌塘-左貢陸塊與昌都-思茅陸塊構(gòu)造線由東西向南北向轉(zhuǎn)彎的關(guān)鍵地帶，主體由班公湖-怒江結(jié)合帶和雙湖-瀾滄江結(jié)合帶所挾的類烏齊-東達(dá)山巖漿弧東段與昌都-思茅盆地之類烏齊-左貢前陸盆地西緣構(gòu)成，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層展布方向與構(gòu)造線一致。區(qū)域上出露的地層主要有元古界吉塘巖群和酉西群，古生界下石炭統(tǒng)卡貢巖組，中生界上三疊統(tǒng)甲丕拉組、波里拉組、阿堵拉組和奪蓋拉組，下侏羅統(tǒng)查郎嘎組，中侏羅統(tǒng)土拖組和東大橋組，上侏羅統(tǒng)小索卡組及新生界第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。區(qū)域上印支期-燕山期巖漿活動較為頻繁，形成了廣泛分布的侵入巖，主要由中酸性-酸性巖漿巖組成。侵入巖主要沿桑多-吉塘斷裂呈北西向展布，多呈復(fù)式巖基、巖株狀產(chǎn)出。侵入活動時代以晚三疊世最為強(qiáng)烈，形成較大的巖基，至早白堊世侵入巖漿活動趨于減弱，多呈小巖基、巖株狀產(chǎn)出。研究區(qū)內(nèi)侵入巖帶狀分布較為明顯，其中晚三疊世侵入巖主要分布于調(diào)查區(qū)中東部，沿桑多-吉塘構(gòu)造巖漿巖帶展布；而早白堊世侵入巖分布于調(diào)查區(qū)西北部、東南部，多分布于桑多-吉塘構(gòu)造巖漿巖帶西部（圖1）。

早白堊世侵入巖巖性以二長花崗巖為主，分布于研究區(qū)西北部恩達(dá)村-濱達(dá)鄉(xiāng)公路以南熱西-鄂血普一帶、東南部休色、郭井塘及龍曉一帶，處于桑多-吉塘斷裂帶西部，被該斷裂及次級斷裂切割呈不規(guī)則囊狀，總體呈北西向展布。其中濱達(dá)巖體東側(cè)圍巖為酉西群，呈侵入接觸，北側(cè)侵入晚三疊世斜長花崗巖中，南西側(cè)與阿堵拉組灰黑色砂板巖呈斷層接觸，圍巖角巖化，形成百余米寬的角巖帶，巖體內(nèi)部斷層發(fā)育。其余巖體侵入于古-中元古代吉塘巖群片麻巖中，規(guī)模小，呈小巖體零星分布，東南部郭井塘巖體侵入侏羅紀(jì)地層中，巖體西側(cè)內(nèi)接觸帶云英巖化強(qiáng)烈，構(gòu)成云英巖化帶，為重要含錫花崗巖體。前人對研究區(qū)濱達(dá)二長花崗巖體開展了一些同位素年代學(xué)研究[7]，結(jié)合野外接觸關(guān)系調(diào)查，將其形成時代為早白堊世。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖[8]Fig.1 Geological sketch map of the study area

2 樣品采集及分析方法

本文所涉及的早白堊世二長花崗巖的樣品主要在實測剖面上采集，采集點位于龍曉巖體和濱達(dá)巖體，巖石類型為粗粒二長花崗巖和中粒二長花崗巖，其巖相學(xué)特征如下：二長花崗巖，巖石呈灰白色，具中（粗）粒花崗結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等，塊狀構(gòu)造。由石英（22%～25%）、鉀長石（27%～45%）、斜長石（25%～45%）、黑云母（2%～5%）等組成，巖石中主要礦物粒度 2～6mm。巖石因構(gòu)造作用而蝕變強(qiáng)烈，石英顆粒拉長具波狀消光，礦物解理及雙晶紋扭曲普遍。斜長石強(qiáng)烈絹云母化并交代鉀長石，在與鉀長石晶體接觸部位，由細(xì)小乳滴狀或乳蟲狀的石英嵌于鈉長石中形成蠕英結(jié)構(gòu)，石英嵌晶多者形似指紋結(jié)構(gòu)。巖石中硅化現(xiàn)象普遍，硅化強(qiáng)烈時石英含量顯著增加。

本文共取硅酸鹽樣品、稀土元素樣品、微量元素樣品各7件，由中礦（天津）巖礦檢測有限公司實驗室完成檢測。采集的樣品先經(jīng)過顯微鏡下薄片鑒定，然后選擇最新鮮的樣品粉碎至 200目以下的粉末。主量元素分析在飛利浦PW2404X射線熒光光譜儀上完成，采用X射線熒光光譜法分析測定，相對誤差小于 5%；包括稀土元素在內(nèi)的微量元素采用 FinniganMAT制造的HR-ICP-MS（ElementⅠ）儀器完成，使用ICPMS測試，樣品測定值和推薦值的相對誤差小于10%，且所有值均在5%以內(nèi)。

3 分析結(jié)果

昌都地區(qū)早白堊世二長花崗巖的主量元素、稀土元素及微量元素分析數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 研究區(qū)早白堊世二長花崗巖主量元素（%）分析結(jié)果和CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物參數(shù)Table 1 Main oxide content and CIPW standard mineral index of the Early Cretaceous monzogranite in the study area

續(xù)表1

3.1 主量元素特征

早白堊世二長花崗巖巖石 SiO2的含量較高，為 68.84%～74.70%，平均為 71.41%。堿質(zhì)含量高，且相對富 K2O，Na2O+K2O含量變化在6.56%～8.52%，平均為7.33%；K2O/Na2O平均為1.35。巖石的里特曼指數(shù)（δ）為1.59～2.38，均小于3.3，為鈣堿性巖石系列，在AFM圖解中所有樣品全部落入鈣堿性系列（圖2a）；在SiO2-AR圖解上樣品全部落入鈣堿性系列區(qū)域（圖 2b）；在 SiO2-K2O圖解上樣品全部落入高鉀鈣堿性系列（圖2c）；巖石Al2O3普遍較高（13.6%～15.26%），平均為 14.58%，A/CNK=1.51～1.85，全部大于1.1，屬于過鋁質(zhì)鈣堿性花崗巖，在A/CNK-A/NK圖解中，樣品全部落入過鋁質(zhì)區(qū)域（圖2d）。CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物計算中各樣品均出現(xiàn)剛玉（C）（2.07～3.96），反映巖漿物質(zhì)來源與地殼有關(guān)。A/CNK均大于1.1，DI值較高，平均為84.2，說明巖漿分異程度較高。巖石中大多數(shù)K2O含量大于Na2O含量，SiO2含量大于65%，礦物組份中不含角閃石，據(jù)前人人工重砂資料，多見鈦鐵礦，反映物源為陸殼的部份熔融，屬S型花崗巖。

圖2 研究區(qū)早白堊世二長花崗巖性質(zhì)判別圖解Fig.2 Classification diagram of the early Cretaceous monzogranite in the study area

表2 研究區(qū)早白堊世二長花崗巖稀土元素和微量元素分析結(jié)果Table 2 REE and trace elements contents of the early Cretaceous monzogranite in the study area

3.2 稀土元素和微量元素特征

該期侵入巖巖石稀土元素分析結(jié)果顯示，其ω(ΣREE)介于 58.72×10-6～205.95×10-6，ω(LREE)介于 52.17×10-6～180.03×10-6，ω(HREE)介于6.55×10-6～25.92×10-6，ω(LREE/HREE)介于 4.73～7.96。稀土總量較低，相對富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，其虧損可能與源區(qū)殘留石榴石有關(guān)。（La/Yb）N=3.74～8.70，輕重稀土分餾明顯。Eu異常δEu=0.46～1.17，多數(shù)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的負(fù)異常，僅1個樣品大于 1。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線表現(xiàn)為輕稀土曲線明顯的右傾，重稀土曲線平緩（圖3a），與地殼重熔型花崗巖相似[13]。

由原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖上（圖3b）可以看出，Rb、U、Th、K、Sr等大離子親石元素明顯的富集，而Nb、Ti、等高場強(qiáng)元素和P相對虧損，具有明顯的負(fù)異常特征，Ti的虧損程度隨巖漿演化而增加，反映巖石經(jīng)歷了較強(qiáng)的分離結(jié)晶作用。

圖3 研究區(qū)早侏羅世花崗巖稀土元素和微量元素的標(biāo)準(zhǔn)化分布圖Fig.3 Distribution of REEs and trace elements standardized by the chondrite or primitive mantle in early Jurassic granite in the study area

4 討論

4.1 早白堊世巖漿演化特征

該期侵入巖巖石酸性程度較高，巖石中SiO2含量高，鐵、鎂、鈣含量低，巖石化學(xué)分析屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖系，與后造山或造山后構(gòu)造環(huán)境形成的花崗巖特征類似[15]。巖石中低的 Ba值也反映巖漿中發(fā)生了強(qiáng)烈的分離結(jié)晶，同時高的DI值及明顯的負(fù)銪異常顯示巖漿分異演化程度很高。隨著巖石酸度的增高，該期花崗巖主要以成分演化為主，均具有富硅、堿而貧鐵、鎂、鈣的特征，由于斜長石的分離結(jié)晶，導(dǎo)致花崗巖的δEu強(qiáng)烈虧損。隨著巖漿演化，DI值、A/CNK值近一步升高，SI值進(jìn)一步降低，顯示巖漿結(jié)晶分異程度愈來愈高，演化更趨徹底的特點。該期侵入巖在La-（La/Sm）圖解中，總體呈現(xiàn)較好的正相關(guān)分布，反映該期侵入巖屬于以平衡部分熔融為主，巖漿演化后期經(jīng)歷結(jié)晶分異作用形成的產(chǎn)物（圖 4）。綜上所述，該期巖漿是通過平衡部分熔融-結(jié)晶分異作用形成的。

圖4 早白堊世二長花崗巖La/（La/Sm）圖解Fig.4 La/(La/Sm) diagram of the early Cretaceous monzogranite

4.2 巖石成因類型

區(qū)內(nèi)該期侵入巖巖石地球化學(xué)特征表明，早白堊世侵入巖隨SiO2含量的增加，巖石由鈣堿性演化為堿性，DI值進(jìn)一步升高，SI值進(jìn)一步降低，顯示巖漿結(jié)晶分異程度愈來愈高，演化更徹底的特點；CIPW 標(biāo)準(zhǔn)礦物中剛玉含量不斷增加，輕重稀土分餾逐漸增強(qiáng)，稀土總量逐漸增高，輕稀土富集程度逐漸增強(qiáng)，重稀土不斷富集，Eu從強(qiáng)烈負(fù)異常到正異常。所有這些巖石地球化學(xué)特征顯示早侏羅世二長花崗巖主要為殼源熔融形成的S型花崗巖。在ACF圖解（圖5）上所有樣品全部落入S型花崗巖區(qū)域，進(jìn)一步驗證了該期侵入巖成因類型為S型花崗巖。

圖5 早白堊世二長花崗巖ACF圖解[16]Fig.5 ACF diagram of the early Cretaceous monzogranite

4.3 構(gòu)造環(huán)境分析

該期侵入巖類通過對其巖石地球化學(xué)分析，屬于S型花崗巖類。按照Bernard Barbarin的劃分觀點，相當(dāng)于其劃分的高鉀鈣堿性花崗巖類（高鉀低鈣-KCG型）[17]。在 Maniar等提出的FeOt(FeOt+MgO)-SiO2(圖 6a)、Al2O3-SiO2（圖6b）兩組判別圖解中[12]，部分樣品落入 POG區(qū)域內(nèi)，部分樣品落入IAG+CAG+CCG。據(jù)前人資料，該期侵入巖中δ18O為11.76、11.85，屬于＞10的高δ18O花崗巖，源巖多為富δ18O的沉積巖[18]。以上這些說明巖石為擠壓環(huán)境下由陸殼重熔形成的S型花崗巖。

圖6 研究區(qū)早白堊世二長花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.6 Discriminant diagram of tectonic environment of the early Cretaceous monzogranite in the study area

基于以上認(rèn)識結(jié)合前人研究認(rèn)為，燕山中晚期，隨著怒江洋盆的關(guān)閉，昌都陸塊東部陸緣弧造山帶受擠壓隆起，并且沿北瀾滄江斷裂發(fā)生了由西向東的陸內(nèi)俯沖碰撞，兩側(cè)的造山帶發(fā)生連續(xù)擠壓碰撞作用，再次引發(fā)陸殼的熔融，造成侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)期間昌都陸塊盆地兩側(cè)不斷隆升，出現(xiàn)以S型為主的中酸性巖漿侵入活動，沿印支期吉塘-東達(dá)山深成巖帶的西側(cè)一帶形成一系列小的侵入體，包括本文研究的早白堊世二長花崗巖，巖體主要侵入于下石炭統(tǒng)、上三疊統(tǒng)以及砂泥質(zhì)碎屑巖中[19-22]。

5 結(jié)論

昌都地區(qū)早白堊世二長花崗巖具有高硅、富堿特征，屬于過鋁質(zhì)堿性系列花崗巖；稀土元素和微量元素地球化學(xué)特征揭示其為擠壓環(huán)境下由陸殼重熔形成的S型花崗巖。早白堊世由于怒江洋盆的關(guān)閉，導(dǎo)致沿北瀾滄江斷裂發(fā)生了由西向東的陸內(nèi)俯沖碰撞，連續(xù)擠壓碰撞作用再次引發(fā)陸殼的熔融，造成侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)期間出現(xiàn)以S型為主的中酸性巖漿侵入活動。