西藏懲香錯(cuò)地區(qū)拿布隆措拉巖體巖石地球化學(xué)、年代學(xué)特征及地質(zhì)意義

陳 偉

(福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，泉州，362021)

西藏岡底斯在古近紀(jì)發(fā)生了較大規(guī)模的巖漿活動(dòng)事件[1-4]，巖漿活動(dòng)自林芝至霍爾均有發(fā)育，相對(duì)于研究程度較高的岡底斯中東部地區(qū)，西部懲香錯(cuò)地區(qū)的巖漿作用研究程度較低，缺乏巖石學(xué)、地球化學(xué)等方面的數(shù)據(jù)，尤其是花崗巖類巖石類型及構(gòu)造意義等研究較缺乏，對(duì)地球動(dòng)力學(xué)背景認(rèn)識(shí)還存在一定程度的分歧[5-6]。以岡底斯西段懲香錯(cuò)地區(qū)的拿布隆措拉巖體為研究對(duì)象，進(jìn)行了較為詳細(xì)的野外調(diào)查和室內(nèi)研究，利用巖石地球化學(xué)及鋯石U-Pb年代學(xué)分析測(cè)試，研究其成因及構(gòu)造背景。

1 地質(zhì)背景

拿布隆措拉巖體位于阿里地區(qū)措勤縣南部，屬岡底斯西段。巖體出露范圍較廣，主要分布于拿布隆措拉一帶，出露面積約167.04 km2，呈巖基產(chǎn)出，且形態(tài)不規(guī)則。主要巖性有細(xì)粒石英二長(zhǎng)巖、中細(xì)粒黑云石英二長(zhǎng)巖、中細(xì)粒角閃二長(zhǎng)巖、中細(xì)粒輝石二長(zhǎng)巖。拿布隆措拉巖體與古近紀(jì)典中組地層呈侵入接觸關(guān)系，局部有第四系殘坡積物覆蓋(圖1)。

圖1 拿布隆措拉巖體區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Nabronzola1—第四系；2—漸新世日貢拉組；3—始新世帕拉組；4—古新世典中組二段；5—古新世典中組一段；6—始新世黑云母二長(zhǎng)花崗巖；7—始新世花崗斑巖；8—始新世二長(zhǎng)花崗巖；9—始新世輝石二長(zhǎng)巖；10—始新世石英二長(zhǎng)巖；11—始新世角閃二長(zhǎng)巖；12—古新世二長(zhǎng)花崗巖；13—樣品位置及編號(hào)；14—同位素測(cè)年樣

2 巖石學(xué)及礦物學(xué)特征

此次研究對(duì)象以拿布隆措拉巖體中的石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖為主，開展巖石學(xué)和巖石地球化學(xué)方面的研究。

石英二長(zhǎng)巖：呈灰白色、淺紫灰色，似斑狀結(jié)構(gòu)、中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。鉀長(zhǎng)石含量為35%～45%，斜長(zhǎng)石含量為40%～45%，石英含量為5%～10%，以及少量黑云母、角閃石等暗色礦物。斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀，無(wú)序排列，隱約有環(huán)帶構(gòu)造，斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石。晶體呈似斑晶，具有微弱的絹云母化。鉀長(zhǎng)石呈半自形柱狀，常有卡式雙晶充填于斜長(zhǎng)石的間隙中。鉀長(zhǎng)石具有強(qiáng)泥化。石英為細(xì)粒狀，填于長(zhǎng)石的間隙中。黑云母呈鱗片狀，填于長(zhǎng)石的間隙中。

角閃二長(zhǎng)巖：呈灰白色、淺灰色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，鉀長(zhǎng)石含量為40%，斜長(zhǎng)石含量為50%，黑云母-角閃石含量約10%，石英少見。斜長(zhǎng)石呈半自形柱狀，隱約有環(huán)帶構(gòu)造，斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石?；旧蠠o(wú)蝕變，晶體呈似斑晶，包裹有細(xì)小的斜長(zhǎng)石。鉀長(zhǎng)石呈半自形或他形，填于斜長(zhǎng)石的間隙中，為條紋長(zhǎng)石。具有中-強(qiáng)的泥化。黑云母-角閃石充填于斜長(zhǎng)石的間隙中。角閃石有弱黑云母化。石英顆粒細(xì)小，充填于長(zhǎng)石的間隙中。

3 樣品采集及分析方法

此次研究共采集10件新鮮巖體樣品用于分析測(cè)試，其中石英二長(zhǎng)巖樣品8件、角閃二長(zhǎng)巖2件。巖石磨至細(xì)粉，送西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心進(jìn)行主微量元素分析。

對(duì)石英二長(zhǎng)巖(編號(hào)為PM012-TW3)進(jìn)行了鋯石U-Pb同位素測(cè)年。測(cè)年鋯石的分選由河北廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，鋯石制靶及CL照相由北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成，鋯石U-Pb測(cè)試分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，儀器為ICP-MS(Agilent 7500a)，激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 200M，剝蝕斑束直徑為30μm，剝蝕深度20～40 μm。鋯石年齡標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500為外標(biāo)，元素含量用標(biāo)準(zhǔn)鋯石NISTSRNI 610作為外標(biāo)、29Si作為內(nèi)標(biāo)。鋯石U-Pb數(shù)據(jù)處理用GLITTER 4.0軟件完成[7]，用AM-ICP MS Common Lead Correct ion(ver3.15)進(jìn)行普通鉛校正。鋯石U-Pb諧和圖、加權(quán)平均年齡計(jì)算和繪圖采用Isoplot/Ex version3.0軟件完成[8]。

4 巖石地球化學(xué)特征

拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖SiO2含量為61.42%～63.9%，平均62.6%，Al2O3含量為15.26%～18.38%，平均為16.54%；MgO含量為0.88%～1.92%，平均為1.33；分異指數(shù)DI為61.6～80.59，平均為76.3；角閃二長(zhǎng)巖SiO2含量為56.56%～59.28%，平均為57.9%，Al2O3含量為16.32%～18.24%，平均為17.28%；MgO含量為2.12%～2.19%，平均為2.15；分異指數(shù)DI為61.6～65.8，平均為63.7?？梢娛⒍L(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖均屬于中性巖，且分異程度不高。2種巖性的 A/CNK(Al2O3/CaO+Na2O+K2O)為0.86～0.96，Na2O+K2O為7.52%～9.88%，Na2O/K2O比值小于1.0(表1)。在侵入巖巖石TAS圖解(圖2a)中樣品點(diǎn)主要落在石英二長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖區(qū)內(nèi)，極少數(shù)落入正長(zhǎng)巖區(qū)內(nèi)；在SiO2-K2O圖解(圖2b)中樣品全部落入鉀玄巖系列，說(shuō)明巖石富鉀。

石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖微量元素表現(xiàn)出富集Rb、Th、La、Zr、Hf等元素，虧損Ba、U、Nb、Sr、P、Ti等元素，反映了大陸弧背景下造山花崗巖的特征，曲線向下凹陷，表現(xiàn)出大陸弧的“三弧”隆起特征(圖3a)。

2種巖性稀土元素含量變化較小，ΣREE為139.39×10-6～302.65×10-6，平均為242.96×10-6，與上部地殼的平均總量(210.07×10-6)相比略偏高，LREE為128.01×10-6～278.6×10-6；平均為221.62×10-6；LREE/HREE比值為8.27～11.58，平均為10.37；(La/Yb)N為8.9～14.55，表明屬輕稀土富集型，且輕重稀土分異較好，所以稀土配分曲線向右傾。(La/Sm)N為3.52，說(shuō)明輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯，所以稀土配分曲線左半部斜率較大，右半部則近水平。 δEu為0.35～0.7，平均為0.58，δCe為0.94～1.24，平均為1.02，銪具有較強(qiáng)的負(fù)異常，鈰具微弱正異常，稀土曲線呈右斜的“海鷗型”(圖3b)。稀土元素特征說(shuō)明拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖有相同的巖漿起源，但石英二長(zhǎng)巖可能比角閃二長(zhǎng)巖的結(jié)晶分異程度略高。

表1 拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖巖石主量(%)、微量、稀土元素(10-6)含量

續(xù)表1

圖3 拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖微量稀土原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖[11](a)和稀土元素配分模式圖(b)[12]Fig.3 Standardized spider web map of trace rare earth primitive mantle(a) and Partition pattern diagram of rare earth elements (b)of Nabronzola quartz binary rock and angular dibolite

5 鋯石U-Pb測(cè)年

此次研究對(duì)石英二長(zhǎng)巖進(jìn)行了鋯石U-Pb測(cè)定，石英二長(zhǎng)巖的鋯石多呈短柱狀，少數(shù)呈長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)寬比多數(shù)在3∶2左右，少數(shù)為2∶1。晶形較完好，部分發(fā)育裂紋，少數(shù)鋯石內(nèi)見捕虜體，錐面和柱面較好，部分鋯石具有繼承性核部特征，巖漿振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶特征較明顯。部分鋯石可見到扇形分帶結(jié)構(gòu)，發(fā)育次生加大邊現(xiàn)象，反映變質(zhì)改造現(xiàn)象(圖4)。

圖4 拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖體鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 Zircon cathode luminous image of Nabronzola quartz binary rock

對(duì)石英二長(zhǎng)巖進(jìn)行16個(gè)點(diǎn)次分析(表2)，部分鋯石U-Pb年齡顯示較差的諧和度，主要原因是207Pb信號(hào)太低無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試導(dǎo)致207Pb/235U年齡數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。其中2，3，6，9，10，15 六個(gè)分析點(diǎn)位的鋯石年齡由于諧和度較低被剔除去。剩余10個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U的加權(quán)平均年齡為(48.74±0.67)Ma(圖5)，可以代表石英二長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡，屬始新世時(shí)期。

圖5 拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖體鋯石U-Pb同位素加權(quán)平均年齡值圖(a)和諧和圖(b)Fig.5 Zircon U-Pb aighted average age value diagram (a) and harmonic diagram (b) of Nabronzola quartz binary rock

6 討論

6.1 巖石成因類型

拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖整體上具有中等含量的SiO2、Al2O3和MgO，分異指數(shù)中等，屬典型的中性巖范疇。A/CNK比值均小于1，A/NK比值為1.24～1.75，在A/CNK-A/NK圖解中樣品數(shù)據(jù)全落入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域，符合I型花崗巖類的巖石地球化學(xué)特征(圖6)。巖石微量元素特征還顯示，巖石Nb/Ta比值為9.48～12.43，接近大陸地殼平均值(8.33～11.22)，與原始幔源巖漿值(17)有較大差異；Zr/Hf比值為33.9～36.3亦接近大陸地殼平均值(33)。鋯石中稀土元素作為判斷源巖性質(zhì)和形成的依據(jù)[14]，研究中發(fā)現(xiàn)該巖體鋯石∑REE為1 265×10-6～3 890×10-6，全部大于1 000×10-6，具典型的殼源特征。結(jié)合巖石CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中沒有剛玉出現(xiàn)，認(rèn)為拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖均具備I型花崗巖特征，源巖以殼源為主，可能有少量的幔源物質(zhì)的加入。

圖6 拿布隆錯(cuò)拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖A/CNK-A/NK圖解[13]Fig.6 A/CNK-A/NK diagram of Nabronzola quartz binary rock and angular dibolite

6.2 巖石年代學(xué)及形成構(gòu)造背景

岡底斯中東段地區(qū)在始新世時(shí)期發(fā)生過(guò)大規(guī)模的底侵作用和巖漿混合作用[15-17]。董國(guó)臣等[18]通過(guò)對(duì)西段那不如巖體的成巖時(shí)代進(jìn)一步推斷岡底斯帶在始新世早期(約45 Ma)發(fā)生了大規(guī)模的底侵作用和巖漿混合作用，構(gòu)成重要的新生代構(gòu)造-巖漿事件，從而形成了巨大的岡底斯構(gòu)造-巖漿巖帶。測(cè)得岡底斯西段拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖體的成巖年代學(xué)為(48.74±0.67)Ma，結(jié)合此次區(qū)調(diào)工作獲得的角閃二長(zhǎng)巖和輝石二長(zhǎng)巖U-Pb年齡分別為(49.83±0.91) Ma、(48.23±0.52) Ma，認(rèn)為拿布隆措拉巖體為始新世巖漿活動(dòng)的重要產(chǎn)物。前人研究認(rèn)為，印度和歐亞板塊的俯沖碰撞開始于65 Ma，結(jié)束于45Ma左右，由拿布隆措拉巖體的年代學(xué)特征可大致推斷其形成于俯沖背景下島弧構(gòu)造環(huán)境。在Yb-Ta和Rb/30-Hf-3Ta圖解(圖7)，石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖的全部落入火山弧環(huán)境花崗巖類，進(jìn)一步判定其形成于島弧環(huán)境。

圖7 拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖和角閃二長(zhǎng)巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.7 Structural environment criterion diagram of Nabronzola quartz binary rock and angular dibolite

7 結(jié)論

(1)拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖具有中等的SiO2(56.56%～63.9%)、Al2O3(15.26%～18.38%)和MgO(1.08%～2.19%)含量，分異程度一般。巖石富集Rb、Th、La、Zr、Hf等元素，虧損Ba、U、Nb、Sr、P、Ti等元素，富集輕稀土，輕重稀土分餾較明顯，巖石地球化學(xué)特征表明其屬于I型花崗巖。

(2)鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明拿布隆措拉石英二長(zhǎng)巖成巖年齡為(48.74±0.67) Ma，屬始新世早期，與岡底斯中東部巖漿活動(dòng)作用時(shí)期一致，根據(jù)年代學(xué)和地球化學(xué)特征，認(rèn)為其形成于島弧構(gòu)造環(huán)境。