西藏仁錯(cuò)地區(qū)前寒武紀(jì)基底對北拉薩地塊起源的約束

胡培遠(yuǎn)，翟慶國，趙國春，唐 躍，楊 寧，李金勇

(1. 中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)研究所， 北京 100037； 2. 香港大學(xué) 地球科學(xué)系， 香港； 3. 大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系， 陜西 西安 710069)

在目前地學(xué)基本理論體系中，超大陸的聚合和裂解是地球演化最基本的規(guī)律之一(Hoffman, 1991; Zhaoetal., 2002, 2003, 2011; Zhao and Cawood, 2012; 翟明國, 2013; Lietal., 2018)。在漫長的演化歷史中，地球經(jīng)歷了哥倫比亞(Columbia)、羅迪尼亞(Rodinia)、岡瓦納(Gondwana)和泛大陸(Pangea)等超大陸的聚合和裂解過程(部分研究認(rèn)為岡瓦納的規(guī)模不足以稱為超大陸，本文為了將岡瓦納與印度、澳大利亞等區(qū)域性大陸區(qū)分，選擇將其歸為超大陸范疇)(陸松年, 2001; 陸松年等, 2004; 李三忠等, 2015; Lietal., 2018)。古陸塊的起源及其在各超大陸中的古地理位置一直是中外地球科學(xué)家關(guān)注和競相研究的熱點(diǎn)和前沿(Hoffman, 1991; Zhaoetal., 2003; 翟明國, 2013; Lietal., 2018)。通過對超大陸的研究，不僅可以探索地球早期形成、演化過程與動力學(xué)機(jī)制，還可以為有關(guān)礦產(chǎn)的形成與分布提供約束。

羅迪尼亞和岡瓦納是中元古代末期至早古生代主要大陸匯聚而成的兩個(gè)全球性超大陸(Hoffman, 1991; Moores, 1991; Dalziel, 1997; Cawoodetal., 2016)。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對羅迪尼亞和岡瓦納的古地理重建和各陸塊拼接方案開展了大量研究工作(Lietal., 1995, 2008; Condie, 2001; Zhaoetal., 2002; Meert and Torsvik, 2003)。在我國境內(nèi)，隨著近年來研究工作的逐步深入，華北、華南、塔里木、柴達(dá)木等主要陸塊的前寒武紀(jì)構(gòu)造演化過程及其在這兩個(gè)超大陸中的古地理位置已經(jīng)日趨清晰(Lietal., 1999; Zhouetal., 2002, 2006; 陸松年等, 2004, 2012; Pengetal., 2011a, 2011b; ; Fuetal., 2015； Wuetal., 2018; Luetal., 2018)，但是對其他古陸塊的起源和前寒武紀(jì)物質(zhì)組成的認(rèn)知程度仍然較低，尤其是它們在羅迪尼亞和岡瓦納超大陸中的位置和所扮演的角色仍不清楚。

青藏高原位于阿爾卑斯-喜馬拉雅巨型特提斯造山帶的東段，是地球上最年輕和最高的高原。雖然青藏高原經(jīng)歷了中新生代構(gòu)造運(yùn)動的強(qiáng)烈改造，但是仍然保存著大量的前寒武紀(jì)巖石。北拉薩地塊位于青藏高原中部，是組成青藏高原的主體地塊之一(圖1a)(Yin and Harrison, 2000; Metcalfe, 2006, 2013; Zhuetal., 2011a, 2011b, 2013)。念青唐古拉巖群廣泛分布于北拉薩地塊，從東部的工布江達(dá)，到中部的納木錯(cuò)西緣和念青唐古拉山，再到西部的日土地區(qū)，大致覆蓋了整個(gè)北拉薩地塊，是北拉薩地塊古老變質(zhì)基底的典型代表(李璞, 1955)。近年來，在念青唐古拉巖群中陸續(xù)報(bào)道了一些高精度的年代學(xué)資料(Huetal., 2005, 2018a; Dongetal., 2011a, 2011b; Zhangetal., 2012a; 張修政等, 2013)，進(jìn)一步確定了念青唐古拉巖群的時(shí)代主要為中元古代中期至新元古代末期(Huetal., 2005, 2018a; 張澤明等, 2010; Dongetal., 2011a, 2011b; Zhangetal., 2012a, 2012b;張修政等, 2013)，與羅迪尼亞和岡瓦納超大陸的過渡階段一致。同時(shí)，念青唐古拉巖群中包含較多的基性巖(Huetal., 2005; 胡培遠(yuǎn)等, 2016)，這為探討其形成的構(gòu)造環(huán)境提供了較好的素材。因此，念青唐古拉巖群是探索北拉薩地塊起源的最佳實(shí)物載體，通過對它的研究有望恢復(fù)和重建北拉薩地塊在羅迪尼亞和岡瓦納超大陸中的位置。

本文收集整理了念青唐古拉巖群的巖石學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)資料，重點(diǎn)關(guān)注其中的鎂鐵質(zhì)巖石，并將其與羅迪尼亞和岡瓦納超大陸聚合和離散過程中的典型巖漿事件進(jìn)行了綜合對比，有望對北拉薩地塊的起源、新元古代時(shí)的古地理位置和構(gòu)造演化歷史提供有效的約束。

1 地質(zhì)概況

早期研究認(rèn)為，在青藏高原中部地區(qū)存在3個(gè)地塊，分別為北羌塘、南羌塘和拉薩地塊(Yin and Harrison, 2000)(圖1a)，它們被龍木錯(cuò)-雙湖和班公湖-怒江板塊縫合帶分隔。近年來，在拉薩地塊內(nèi)部新識別出一條二疊紀(jì)特提斯板塊縫合帶——北岡底斯板塊縫合帶，其中包含蛇綠混雜巖、高壓變質(zhì)帶和島弧巖漿巖等，因而拉薩地塊又被進(jìn)一步劃分為北拉薩和南拉薩兩個(gè)地塊(Yangetal., 2009; Zhangetal., 2012a)(圖1a)。念青唐古拉巖群(胡培遠(yuǎn)等, 2016)和林芝巖群(Linetal., 2013)分別是北拉薩地塊和南拉薩地塊的前寒武紀(jì)基底的典型代表。念青唐古拉巖群由李璞(1955)所稱的念青唐古拉片麻巖和那更拉片巖系演變而來，主要由3部分巖石組成： ① 副變質(zhì)巖，以片巖和片麻巖為主，主要巖石類型為白云母石英片巖、白云母石英巖、長石石英巖、黑云母石英片巖等，可見少量大理巖； ② 正變質(zhì)巖，原巖以基性巖和酸性巖為主，包含少量的中性巖，主要巖石類型為變質(zhì)輝長巖(斜長角閃巖)和花崗片麻巖； ③ 后期侵入脈體，廣泛分布于副變質(zhì)巖和正變質(zhì)巖中，以花崗質(zhì)巖石為主，也可見少量的輝長巖，變質(zhì)變形程度較低(胡道功等, 2003; Huetal., 2005;胡培遠(yuǎn)等, 2016)。

雖然念青唐古拉巖群廣泛分布于工布江達(dá)、仁錯(cuò)、念青唐古拉山、日土等地區(qū)，但是不同地區(qū)的研究程度差別較大。在工布江達(dá)和日土地區(qū)，念青唐古拉巖群主要出露于高山峽谷區(qū)，開展研究工作十分困難，研究程度很低，同時(shí)這兩個(gè)地區(qū)位于北拉薩地塊的邊緣位置，能否代表北拉薩地塊的基底性質(zhì)尚未可知。在念青唐古拉山一帶，雖然出露有較大規(guī)模的片麻巖系，但是曾有學(xué)者在這一地區(qū)的片麻巖中獲得了古新世的巖漿結(jié)晶年齡(64～59 Ma)(胡道功等, 2003)，從而對該地區(qū)念青唐古拉巖群的時(shí)代提出了質(zhì)疑。本次研究重點(diǎn)關(guān)注仁錯(cuò)地區(qū)的念青唐古拉巖群，主要原因在于該地區(qū)位于北拉薩地塊的中央位置，可以較好地代表該地塊的性質(zhì)。

仁錯(cuò)地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要以東西向斷裂為主，巖石、地層受構(gòu)造活動強(qiáng)烈改造(圖1b、圖2)。區(qū)內(nèi)出露的地層包括前寒武系念青唐古拉巖群、泥盆系、二疊系、白堊系和第四系，巖漿巖主要為中生代蛇綠巖和中新生代花崗巖。念青唐古拉巖群中巖石普遍受到了后期變質(zhì)作用的改造，主要呈斷塊狀沿東西向斷續(xù)出露，與中生代蛇綠巖以及古生代地層均為斷層接觸，主要巖石類型包括變質(zhì)輝長巖、含石榴石變質(zhì)輝長巖、花崗片麻巖、白云母石英片巖、大理巖以及石英巖等，不同巖性間常呈斷層或韌性剪切帶接觸(圖2)。

2 念青唐古拉巖群的解體

近年來的大比例尺地質(zhì)填圖發(fā)現(xiàn)，仁錯(cuò)地區(qū)的念青唐古拉巖群是由大小不等、時(shí)代不同的構(gòu)造巖片組成的構(gòu)造-巖石單位，原巖包括沉積巖、火山巖、中酸性侵入巖等，并且?guī)r性、成因、同位素年齡等差異巨大，將該巖群解體是必要的。綜合現(xiàn)有的同位素年代學(xué)、地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)資料，可將念青唐古拉巖群劃分為4期新元古代巖漿-沉積-變質(zhì)記錄，詳述如下。

2.1 新元古代早期(約925～886 Ma)裂谷型巖漿-沉積記錄

Zhang等(2012a)對仁錯(cuò)地區(qū)前寒武紀(jì)變質(zhì)巖開展研究，發(fā)現(xiàn)其中部分變質(zhì)巖的原巖形成時(shí)代為897～886 Ma。隨后，陸續(xù)有研究在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)了新元古代早期的巖石，主要巖石類型為斜長角閃巖和石英巖，時(shí)代為925～886 Ma(胡培遠(yuǎn)等, 2016; Huetal., 2018d; Zengetal., 2018)。斜長角閃巖與周圍巖石呈斷層接觸，或與石英巖呈互層狀產(chǎn)出。這些斜長角閃巖普遍具有類似于N-MORB的同位素(圖3a)和地球化學(xué)特征(圖4a、4b，圖5)。前人研究表明，N-MORB型巖石可能形成于大洋中脊(Sun and Mcdonough, 1989)、弧前或弧后盆地(Dilek and Furnes, 2011; Zhaietal., 2013a)和大陸裂谷晚期(Pangetal., 2016； Chenetal., 2017)這3種構(gòu)造背景。形成于大洋中脊的沉積巖(例如硅質(zhì)巖)應(yīng)當(dāng)僅含有非常少量的碎屑鋯石，然而與斜長角閃巖伴生的石英巖具有非常多的古老鋯石(>1 000 Ma)(Huetal., 2018d)，因此斜長角閃巖不可能形成于大洋中脊環(huán)境。同時(shí)，在εNd(t)-MgO和Nb/Th-Nb/La圖解(圖3d、3e)上，斜長角閃巖表現(xiàn)出明顯的受地殼混染的演化趨勢，也與大洋中脊環(huán)境不符。形成于弧前或者弧后盆地的沉積巖通常具有相當(dāng)多的與沉積時(shí)代相近的碎屑鋯石，這與石英巖的碎屑鋯石資料不符(Cawoodetal., 2012)。定年結(jié)果顯示，石英巖中僅含有極少量與沉積時(shí)代相近的碎屑鋯石 (1 000～900 Ma) (Huetal., 2018d)。大陸裂谷是大陸向海洋演化的過渡階段，在其初始階段，形成的巖漿巖以O(shè)IB為主，N-MORB型巖石主要出現(xiàn)于其晚期(Fitton, 2007; Chenetal., 2017)。因此，前人工作將斜長角閃巖和石英巖解釋為大陸裂谷晚期環(huán)境(Huetal., 2018d; Zengetal., 2018)。值得注意的是，這些石英巖是目前青藏高原范圍內(nèi)最古老的裂谷型沉積記錄。

2.2 新元古代中期(約822～671 Ma)洋殼俯沖-陸塊拼貼巖漿-變質(zhì)記錄

念青唐古拉巖群中包含較多的新元古代中期巖漿巖，以花崗質(zhì)巖石為主，也可見少量的輝長巖。Hu 等(2005)曾在納木錯(cuò)西緣念青唐古拉巖群中識別出了新元古代拉斑玄武巖和花崗巖，其中拉斑玄武巖的繼承鋯石給出 1 766～988 Ma 的中元古代年齡，而花崗巖則獲得了748 Ma和787 Ma的諧和年齡； 張修政等(2013)報(bào)道該地區(qū)的念青唐古拉巖群中存在E-MORB型斜長角閃巖(約758 Ma)和近同時(shí)代的弧巖漿巖(約742～731 Ma)。近年來，Hu等(2018a, 2018b, 2018c, 2019a, 2021a)進(jìn)一步梳理了這些巖漿巖的年代學(xué)和地球化學(xué)資料，并將它們劃分為4期： 822～810 Ma、766～720 Ma、695 Ma和671 Ma。

822～810 Ma的巖漿巖主要為斜長角閃巖和花崗片麻巖，其中斜長角閃巖與念青唐古拉巖群中的其他巖石呈斷層接觸，而花崗片麻巖侵入于副變質(zhì)巖中。斜長角閃巖樣品具有明顯正的鋯石εHf(t)(+6.9～+12.4)和全巖εNd(t)值(+4.4～+10.4)(Huetal., 2018b)(圖3a)，與原始地幔或者新生地殼相似(Wuetal., 2006)。同時(shí)，它們具有變化范圍較小的鋯石δ18O值(4.87‰～5.81‰)(Huetal., 2018b)(圖3b)，指示地幔源區(qū)(Valleyetal.， 1998)。斜長角閃巖樣品的Nb/Yb值與N-MORB類似(Huetal., 2018b)(圖5b)，也指示虧損地幔源區(qū)。這些斜長角閃巖兼具M(jìn)ORB(平坦的高場強(qiáng)元素和稀土元素曲線)和島弧(偏高的Th/Yb比值)的地球化學(xué)特征。前人研究表明，具有這種地球化學(xué)特征的基性巖通常形成于弧前或者弧后盆地(Hawkins, 1995; Shinjoetal., 1999; Sandemanetal., 2006)?？紤]到斜長角閃巖及北拉薩地塊的同時(shí)代基性巖(Zhangetal., 2012b)均未表現(xiàn)出與波安巖類似的地球化學(xué)特征，與弧前盆地環(huán)境不符，因而前人將斜長角閃巖的形成環(huán)境解釋為弧后盆地。與斜長角閃巖的原巖時(shí)代一致的花崗片麻巖普遍具有A型花崗巖的特征，也與弧后盆地環(huán)境相符(Huetal., 2018b)。

766～720 Ma的巖石組合較為復(fù)雜，可以分為島弧巖漿巖和洋殼殘片(蛇綠混雜巖)兩部分。島弧巖漿巖的巖性均為變質(zhì)輝長巖，呈脈狀侵入于前寒武紀(jì)副變質(zhì)巖中，為鈣堿性系列巖石(圖3c)，具有類似于島弧巖漿巖的地球化學(xué)(富集Th，虧損Nb、Ta和Ti； 圖4d)和同位素特征(圖3a)，可能起源于受俯沖改造過的巖石圈地幔。這些輝長巖在Zr/Y-Zr(圖5a)、V-Ti(圖5d)和Hf-Th-Ta(圖5c)等構(gòu)造環(huán)境判別圖解上投點(diǎn)均落入島弧基性巖區(qū)域，也指示洋殼俯沖環(huán)境。此外，在該地區(qū)的大理巖中，也發(fā)現(xiàn)了同時(shí)代的變質(zhì)鋯石，可能也與洋殼俯沖相關(guān)(Huetal., 2021a)。張修政等(2013)首先報(bào)道仁錯(cuò)地區(qū)存在約758～730 Ma的蛇綠混雜巖，主要巖性包括E-MORB型輝長巖、斜長花崗巖等。近年來，Hu 等(2018c)在該地區(qū)又發(fā)現(xiàn)了N-MORB型的輝長巖，這些巖石均未受地殼混染的影響(圖3d、3e)，可能代表了古洋殼的殘留。弧后盆地的打開過程通常分為兩個(gè)階段：早期裂解階段(胚胎期)和晚期漂移階段(成熟期)(Gribbleetal., 1998)。早期裂解階段是大陸裂解的前奏，通常以兼具M(jìn)ORB和島弧特性的弧后盆地巖漿巖為代表(Gribbleetal., 1998)。較為典型的、不具有島弧親緣性的MORB型巖石通常只在晚期漂移階段才會出現(xiàn)(Saunders and Tarney, 1984)。因此，在7～8億年前，仁錯(cuò)地區(qū)可能存在一個(gè)島弧-弧后盆地系統(tǒng)，前文所述的822～810 Ma巖漿巖代表了弧后盆地的早期裂解階段，而典型的島弧巖漿巖和MORB型巖石(766～720 Ma)則代表了弧后盆地的晚期漂移階段(Huetal., 2018c)。

695 Ma的巖漿巖主要為變質(zhì)輝長巖，呈脈狀侵入于前寒武紀(jì)花崗片麻巖中(Huetal., 2021a)。同時(shí)，前人研究還在仁錯(cuò)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了近同時(shí)代的變質(zhì)記錄(707～696 Ma和680～660 Ma)，主要巖石類型為大理巖和副片麻巖，伴生巖石的主要礦物組合為中長石+角閃石+石英±石榴石(基性巖)、白云母+黑云母+石榴石+石英±斜長石(泥質(zhì)巖)，與角閃巖相變質(zhì)巖的礦物組合類似(Dongetal., 2011a; Huetal., 2021a)。這些變質(zhì)輝長巖的全巖地球化學(xué)特征與E-MORB類似(圖4e、4f)。它們變化范圍較大的同位素成分[εHf(t)=+1.6～+9.6，εNd(t)=+2.7～+6.1]、在Nb/Th-Nb/La和εNd(t)-MgO圖解(圖3d、3e)上表現(xiàn)出的正相關(guān)趨勢以及高于MORB-OIB地幔演化線的Th/Yb值(圖5b)指示較為明顯的地殼混染過程。Zr和Y對地殼混染不敏感，因此它們的含量和比值可以為這些輝長巖的構(gòu)造環(huán)境提供有效約束。在Zr/Y-Zr圖解上，樣品投點(diǎn)落入板內(nèi)玄武巖區(qū)域(圖5a)。在V-Ti圖解上，樣品投點(diǎn)也落入了類似的區(qū)域(圖5d)。總體來說，這些輝長巖與前文討論的822～720 Ma島弧或者與蛇綠巖相關(guān)的基性巖具有明顯的區(qū)別，反而與板內(nèi)玄武巖較為類似。板內(nèi)基性巖通常形成于威爾遜旋回中的洋盆初始裂解或者洋盆閉合后階段。但是，這些輝長巖的存在時(shí)間較短(約695 Ma)，并且處于兩次變質(zhì)事件中間(707～696 Ma，Huetal., 2021a； 680～660 Ma，Dongetal., 2011a)，這與洋盆初始裂解或者洋盆閉合后階段不符。另一種可能的構(gòu)造背景是陸塊拼貼之后的板片斷離(Cawoodetal., 2007; Zhuetal., 2012)。在俯沖-碰撞過程中，由于俯沖板片的斷離，會產(chǎn)生較短期的伸展階段以及地幔上涌，從而形成板內(nèi)基性巖(Davies and von Blanckenburg, 1995; Duretzetal., 2011)。此外，俯沖-碰撞會導(dǎo)致地殼增厚，所以在這一背景下可以產(chǎn)出的基性巖通常會受到地殼混染的影響。因此，這些輝長巖的構(gòu)造背景被解釋為陸塊拼貼導(dǎo)致俯沖板片斷離。

671 Ma的變質(zhì)輝長巖出露面積較小，僅約150 m2，與相鄰巖石均為斷層接觸(Heetal., 2021a)。由于樣品投點(diǎn)在Nb/Th-Nb/La和εNd(t)-MgO圖解(圖3d、3e)上缺少正相關(guān)關(guān)系，表明它受地殼混染影響的可能性較低。地殼混染的可能性排除之后，Nb/Yb值可以指示輝長巖巖漿源區(qū)的富集程度(Pearce, 2008)。這些輝長巖的Nb/Yb值(5.35～6.08)與E-MORB類似(圖5b)，指示富集的地幔源區(qū)(Sun and McDonough, 1989)。它們的由負(fù)及正的鋯石εHf(t)值(-3.2～+1.5)和較低的全巖εNd(t)值(+1.4～+2.0)也支持這一推斷(圖5a)。另外，在(Sm/Yb)N-(La/Sm)N圖解(圖5e)上投圖可知，這些輝長巖的源區(qū)可能在尖晶石-石榴石過渡區(qū)域(約80 km)左右。在構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，它們均投點(diǎn)落入E-MORB區(qū)域(圖5)。因此，可以將這些輝長巖解釋為洋殼的一個(gè)殘片。

2.3 新元古代中期(約658～646 Ma)陸-陸碰撞巖漿-變質(zhì)記錄

約658～646 Ma的巖漿巖的巖性包括輝長巖、閃長巖和英云閃長巖。輝長巖和英云閃長巖呈規(guī)模不等、東西向、脈狀侵入于念青唐古拉巖群的副片麻巖中，寬約0.5 m，長約20～100 m； 閃長巖與念青唐古拉巖群的其他巖石為斷層接觸。

輝長巖屬于鈣堿性系列(圖3c)，未受明顯的地殼混染(圖3d、3e)，具有略微富集的輕稀土元素含量、平緩的重稀土元素配分曲線和不明顯的Eu異常(圖4g、4h)。這些輝長巖樣品的Nb/Yb值(1.22～1.94)介于N-MORB(0.76)和E-MORB(3.50)之間，指示略微富集的源區(qū)(Sun and McDonough, 1989)(圖5b)。這一巖漿源區(qū)也得到了它們的Hf-Nd同位素分析結(jié)果的支持[εHf(t)=+1.0～+3.8，εNd(t)=-3.5～-1.4](圖3a)。此外，值得注意的是，相對于幔源鋯石，輝長巖中鋯石具有偏高的δ18O值(6.25‰～7.94‰)(Valleyetal., 1998)，因此輝長巖可能不是來自純的地幔源區(qū)(圖3b)，前人研究將其巖漿源區(qū)解釋為受俯沖端員改造過的巖石圈地幔(Huetal., 2019a)。

閃長巖樣品表現(xiàn)出明顯的全巖εNd(t)值與MgO的負(fù)相關(guān)關(guān)系(Huetal., 2019a)，指示存在地殼混染(Lietal., 2006)。同時(shí)，地殼混染也可以較好地解釋負(fù)的全巖εNd(t)值(-7.0～-4.7)、變化的Hf-O同位素成分[εHf(t)=-10.8～-0.1，δ18O=5.00‰～7.11‰)以及Nb、Ta、P和Ti元素的虧損(DePaolo, 1981)。這些巖石具有明顯富集的輕稀土元素，與OIB類似(Huetal., 2019a)。閃長巖的Sm/Yb值高于尖晶石二輝橄欖巖的熔融曲線，并且低于石榴石二輝橄欖巖的曲線，指示其源區(qū)深度高于尖晶石-石榴石轉(zhuǎn)化線(>85 km)(Aldanmazetal., 2000; Siddiqui and Ma, 2017)，也與OIB相似。綜合上述特征，前人將閃長巖解釋為OIB受地殼混染后的產(chǎn)物(Huetal., 2019a)。英云閃長巖樣品具有高的(La/Yb)N(14～187)和Sr/Y(49～100)值以及較高的重稀土元素(Yb=0.25×10-6～0.42×10-6)和較低的Y元素(2.43×10-6～3.39×10-6)含量，與埃達(dá)克巖類似(Defant and Drummond, 1990)，它們的全巖εNd(t)和鋯石εHf(t)值分別為+3.4～+6.2和-1.6～-0.4，對應(yīng)的Hf和Nd地殼模式年齡分別為1 363～1 188 Ma和1 443～1 231 Ma。前人認(rèn)為這些英云閃長巖形成于中元古代增厚地殼的熔融(Huetal., 2019a)。

輝長巖屬于鈣堿性系列，具有島弧親緣性，可能形成于俯沖消減改造后的巖石圈地幔的部分熔融過程，并且在Zr/Y-Zr圖解上也投點(diǎn)落入島弧玄武巖區(qū)域(圖5a)。與此形成對比的是，同時(shí)代的閃長巖與OIB具有親緣性，可能起源于深部地幔(>85 km)，并受到了地殼混染影響。對于島弧巖漿巖與OIB共存的情況，可能有兩種構(gòu)造環(huán)境：俯沖洋殼的板片斷離(van Lenteetal., 2009; Wangetal., 2018; Wuetal., 2019)、洋殼俯沖與地幔柱相互作用(Stein, 2003; Zhangetal., 2013; Moleetal., 2018)。前人研究傾向于第1種構(gòu)造環(huán)境，證據(jù)如下：首先，地幔柱活動會導(dǎo)致地殼伸展和減薄，但是英云閃長巖形成于增厚地殼的部分熔融，與此對應(yīng)的是，由于板片斷離伴生于陸-陸碰撞，因此地殼通常會增厚(Wangetal., 2007; Huetal., 2015)； 其次，地幔柱活動通常會導(dǎo)致規(guī)模巨大的板內(nèi)巖漿事件，往往會涉及多個(gè)微陸塊，而該巖漿事件規(guī)模明顯更??； 最后，Zhang 等(2012a)在這一地區(qū)識別出了約650 Ma的高壓麻粒巖，其峰期p-T條件(1.7～1.8 GPa， 690～730℃)和變質(zhì)地溫梯度(約14 ℃/km)與典型碰撞造山帶變質(zhì)作用相符，后續(xù)研究也在這一地區(qū)的大理巖中識別出了類似的變質(zhì)記錄(649±3 Ma)(Huetal., 2021a)。這些高壓麻粒巖的原巖是新元古代早期(約900 Ma)的洋殼巖石(Zhangetal., 2012a; Huetal., 2018d)。如果是洋殼俯沖與地幔柱相互作用的環(huán)境，很難理解洋殼在形成約300 Ma之后才發(fā)生俯沖消減和變質(zhì)，現(xiàn)今地球洋殼幾乎不存在年齡老于200 Ma的洋殼。更為可能的解釋是，高壓麻粒巖的原巖是先前已經(jīng)就位于地殼中的殘留洋殼殘片，在陸-陸碰撞過程中發(fā)生了高壓麻粒巖相變質(zhì)。

2.4 新元古代晚期(約572～541 Ma)安第斯型巖漿弧記錄

新元古代晚期的巖石包括英云閃長巖、流紋巖和輝長巖。英云閃長巖和輝長巖均侵入于念青唐古拉巖群中的副片麻巖中，而流紋巖與相鄰的念青唐古拉巖群為斷層接觸并且被奧陶紀(jì)底礫巖角度不整合覆蓋。

輝長巖虧損高場強(qiáng)元素(例如Nb和Ta)和Ti(圖4h)，與島弧巖漿巖類似(Pearce and Peate, 1995)，其中大多數(shù)鋯石具有負(fù)的εHf(t)值。這些特征有可能指示起源于島弧相關(guān)的富集地幔源區(qū)(Zhuetal., 2012; Huetal., 2017)，也可能指示經(jīng)歷了明顯的地殼混染(Zhaietal., 2013b)。由于殼源熔體和幔源熔體的Nb/Ta值區(qū)別明顯，因此Nb/Ta值對地殼混染比較敏感，但是受結(jié)晶分異過程影響較小(Weaver, 1991; Rudnick and Fountain, 1995; Barthetal., 2000)。這些輝長巖的Nb/Ta值為14.5～16.1，介于MORB(約17.7； Sun and McDonough, 1989)和地殼(約10.9； Rudnick and Fountain, 1995)之間，指示存在地殼混染。同時(shí)，前人研究認(rèn)為地殼混染不足以形成巖石的同位素特征，也需要島弧相關(guān)的富集地幔源區(qū)(Huetal., 2018a)。如果輝長巖起源于未受島弧影響的虧損地幔源區(qū)，至少約50%的地殼物質(zhì)需要加入輝長質(zhì)巖漿中，才能達(dá)到目前所分析到的同位素成分(Huetal., 2018a)。這樣高比例的地殼混入會明顯改變巖漿的成分，而呈現(xiàn)出中性巖的特征，與實(shí)際觀察到的基性成分不符。前人工作認(rèn)為被俯沖端員的巖石圈地?？赡苁禽x長巖的巖漿源區(qū)。綜合北拉薩地塊上埃迪卡拉紀(jì)-寒武紀(jì)巖漿記錄的時(shí)空分布和地球化學(xué)資料(Huetal., 2018a)以及寒武紀(jì)沉積地層的碎屑鋯石特征(Huetal., 2019b)，前人研究將輝長巖的形成背景解釋為陸緣弧相關(guān)環(huán)境(Huetal., 2021b)。

3 北拉薩地塊的起源

長期以來，北拉薩地塊的起源一直存有爭議。上世紀(jì)80年代，曾有多篇發(fā)表于《Nature》上的論文討論過這一問題(Audley-Charles, 1983, 1984; Allègreetal., 1984)。當(dāng)時(shí)，主要有起源于印度北緣(Allègreetal., 1984)和起源于澳大利亞西北緣(Audley-Charles, 1983, 1984)兩種不同的觀點(diǎn)。受限于當(dāng)時(shí)的測試分析手段，兩種觀點(diǎn)的證據(jù)基本類似，主要為石炭-二疊紀(jì)冰海雜礫巖、陸生植物群化石、熱帶和亞熱帶海相動物群化石、沉積記錄和巖漿事件對比和古地磁資料等。21世紀(jì)以來，隨著測試分析手段的進(jìn)步，有學(xué)者嘗試通過碎屑鋯石的手段來約束北拉薩地塊的起源，但是由于碎屑鋯石資料的多解性，效果并不明顯。Gehrels 等(2011)和Zhu 等(2011a)都對青藏高原范圍內(nèi)古生代沉積巖的碎屑鋯石開展了系統(tǒng)的定年和Hf同位素研究，并討論了北拉薩地塊的起源，得出了完全相反的結(jié)果，一篇論文支持印度北緣假說，另一篇支持澳大利亞起源假說。綜合來看，上述資料可以很好地把北拉薩地塊的古地理位置限制在岡瓦納超大陸的北緣，但是難以確定其與印度還是澳大利亞更具有親緣性。同時(shí)，這些資料大多來自顯生宙的巖石，難以限定北拉薩地塊與羅迪尼亞超大陸的關(guān)系。近年來，又有學(xué)者根據(jù)北拉薩地塊上新發(fā)現(xiàn)的約650 Ma的高壓麻粒巖提出了一個(gè)新的觀點(diǎn)，即北拉薩地塊可能起源于東非造山帶北段(Zhangetal., 2012a)。如前文所述，近年來的研究在北拉薩地塊上識別出了一系列的新元古代巖漿-沉積-變質(zhì)記錄，為北拉薩地塊的起源提供了新的約束，主要包括4部分內(nèi)容，分別討論如下。

3.1 新元古代-古生代地層碎屑鋯石資料

在北拉薩地塊上，古生代地層中碎屑鋯石具有強(qiáng)烈的1 200～1 000 Ma年齡峰值(Zhuetal., 2011a; Huetal., 2019b)(圖6b)。新近在新元古代沉積巖中也找到了類似的碎屑鋯石年齡峰值(Huetal., 2018d; Zhouetal., 2019)(圖6a)。在早期研究中，這一年齡峰值被認(rèn)為代表了與澳大利亞的古地理親緣性，主要原因是在澳大利亞西北部的Wilkes-Albany-Fraser造山帶中有大量的這一時(shí)代的碎屑鋯石(Zhuetal., 2011a)(圖6h)。然而，隨后的研究工作顯示，在其他地區(qū)也有類似的碎屑鋯石年齡峰值，例如非洲的加納(Kalsbeeketal., 2008)(圖6c)、莫桑比克(Biccaetal., 2018)(圖6d)地區(qū)和印度的南部地區(qū)(Plavsaetal., 2014)(圖6g)，甚至非洲現(xiàn)代河流中也有較多的1 200～1 000 Ma碎屑鋯石(Iizukaetal., 2013)(圖6e)。此外，Wang等(2019)新近總結(jié)了非洲北部和印度北部新元古代-早古生代地層碎屑鋯石的Hf同位素資料，并且指出二者具有不同的特征： 非洲北部的新元古代碎屑鋯石Hf同位素成分呈現(xiàn)由虧損到富集的演化趨勢(圖7b)，而印度北部具有相反的演化趨勢(圖7d)。本次研究進(jìn)一步收集了北拉薩地塊和澳大利亞西北部的相關(guān)數(shù)據(jù)(圖7a、7c)，結(jié)果顯示北拉薩地塊與澳大利亞和非洲具有親緣性，與印度區(qū)別明顯。

3.2 新元古代早期大陸裂解事件的全球分布

如前文所述，在北拉薩地塊上已識別出了新元古代早期(約900 Ma)的變質(zhì)基性巖和石英巖，很可能形成于大陸裂谷的晚期(胡培遠(yuǎn)等， 2016； Huetal., 2018d)。由于900 Ma左右不是全球性大陸裂解的時(shí)間，相關(guān)巖漿記錄較少，因而可以作為古地理重建的依據(jù)之一。通過系統(tǒng)收集全球資料可知，同時(shí)代的裂解型巖漿記錄存在于圣弗朗西斯科、剛果、西非、塔里木、華北和Afif-Abas等克拉通(或地塊)(圖8a)。在圣弗朗西斯科克拉通，Evans等(2015)報(bào)道鎂鐵質(zhì)巖墻中斜鋯石的年齡為920 Ma左右。同時(shí)代的裂解相關(guān)的鎂鐵質(zhì)巖墻、大陸溢流玄武巖和流紋質(zhì)火山巖(924～912 Ma)出露于剛果克拉通(Franssen and André, 1988; Correa-Gomes and Oliveira, 2000; Tacketal., 2001)。Correa-Gomes 和 Oliveira(2000)通過對比剛果和圣弗朗西斯科克拉通的鎂鐵質(zhì)巖墻而提出二者具有古地理親緣性。同時(shí)代的裂解巖漿記錄也發(fā)現(xiàn)于西非克拉通(lvaroetal., 2014)。在華北克拉通，前人發(fā)現(xiàn)了約925～900 Ma裂解相關(guān)的鎂鐵質(zhì)巖墻和巖席侵入體(Pengetal., 2011a, 2011b)。在塔里木克拉通，出露有略微年輕的雙峰式火山巖(約900～870 Ma； Wangetal., 2015)。在約900 Ma古地理重建圖(圖8b)上，上述受約900 Ma裂解事件影響的克拉通(或地塊)分成了兩組： ① 圣弗朗西斯科、剛果、西非和Afif-Abas； ② 塔里木和華北?？紤]到華北和塔里木克拉通的新元古代-早古生代沉積巖不具有1 200～1 000 Ma的碎屑鋯石年齡峰值(圖6i、6j)，本文傾向于認(rèn)為北拉薩地塊與第1組克拉通(或地塊)具有古地理親緣性。

3.3 東非造山帶新元古代中期造山事件

東非造山帶是地球上最大的造山帶之一，形成于東岡瓦納和西岡瓦納的聚合過程，其從阿拉伯地區(qū)經(jīng)過非洲西部一直延伸到南極大陸，總長超過8 000 km，演化時(shí)限開始于1 080 Ma之前，結(jié)束于620 Ma左右(Merdithetal., 2017; Moleetal., 2018)。近年來，北拉薩地塊念青唐古拉巖群中已經(jīng)識別出了742 Ma的基性巖漿記錄(張修政等, 2013)、772～727 Ma的花崗質(zhì)巖石(吳珍漢等, 2004; Huetal., 2005; 張修政等, 2013)、720～650 Ma的榴輝巖相-角閃巖相變質(zhì)巖(Dongetal., 2011a; Zhangetal., 2012a; 張修政等, 2013)，還發(fā)育有同時(shí)代的洋殼殘片(Dongetal., 2011a; 張修政等, 2013)。如前文所述，Hu 等(2018a, 2018b, 2018c, 2018d, 2019a, 2021a)在念青唐古拉巖群中識別出了約822～810 Ma弧后拉張巖漿記錄、約766～720 Ma島弧-弧后盆地巖漿記錄、約707～671 Ma陸塊拼貼巖漿-變質(zhì)記錄和約658～646 Ma陸-陸碰撞巖漿-變質(zhì)記錄。綜合北拉薩地塊的洋脊擴(kuò)張以及造山-后造山地質(zhì)記錄可知，它們與東非造山帶北段的活動時(shí)限較為一致，而印度(例如南拉薩地塊、南羌塘地塊)和澳大利亞大陸北緣未見同時(shí)代的類似地質(zhì)記錄(圖9)，支持了北拉薩地塊起源于東非造山帶北段的觀點(diǎn)。

3.4 岡瓦納超大陸北緣新元古代晚期-早古生代安第斯型巖漿弧的時(shí)空分布

埃迪卡拉紀(jì)—早古生代是岡瓦納超大陸演化的一個(gè)重要階段(Meert and Torsvik, 2003; Cawood and Buchan, 2007; Cawoodetal., 2007; Zhuetal., 2012)。在這一時(shí)期，岡瓦納超大陸的聚合已經(jīng)基本完成，隨后在其邊緣形成了新的板塊俯沖帶(Cawood and Buchan, 2007; Cawoodetal., 2007)。Meert 和Torsvik(2003)指出東岡瓦納(澳大利亞、東南極、印度、阿拉伯、卡拉哈里和剛果)形成于兩個(gè)造山帶：東非造山帶和Kuunga造山帶，它們的主洋盆閉合時(shí)代分別為650～560 Ma和570～530 Ma。前人研究在北拉薩地塊上識別出了埃迪卡拉紀(jì)的巖漿事件，它可能與Kuunga造山帶的晚期陸-陸碰撞過程、東非造山帶的后碰撞伸展過程、岡瓦納超大陸原特提斯邊緣的安第斯型巖漿弧這3種構(gòu)造過程相關(guān)。我們首先放棄了第1種可能，因?yàn)镵uunga造山帶位于岡瓦納超大陸內(nèi)部，距離原特提斯邊緣較遠(yuǎn)(圖10a)。其次，如上文所述，埃迪卡拉紀(jì)巖漿巖很可能形成于陸緣弧環(huán)境，與第2種構(gòu)造過程不符。因此，我們傾向于認(rèn)為這些埃迪卡拉紀(jì)巖漿巖與岡瓦納超大陸北緣的安第斯型巖漿弧相關(guān)。 類似的構(gòu)造模式也被用來解釋土耳其(Gürsuetal., 2015; Gürsu, 2016)和伊朗(Moghadametal., 2015)地區(qū)的同時(shí)代巖漿巖。

在過去幾十年內(nèi)，岡瓦納超大陸北緣各微陸塊上識別出了大量的新元古代-早古生代巖漿記錄(Huetal., 2021b及其中文獻(xiàn))。其中，大多數(shù)陸塊上的巖漿記錄均表現(xiàn)出明顯的島弧親緣性(Huetal., 2021b)。南羌塘地塊和澳大利亞北部的部分早古生代巖漿記錄雖然具有板內(nèi)巖漿巖的特征，但是新近研究將其解釋為弧后盆地成因(Zhuetal., 2012； Huetal., 2021b)。綜合上述資料可知，在岡瓦納超大陸拼合過程晚期，其北緣形成了規(guī)模巨大的安第斯型巖漿弧(Zhuetal., 2012； Gürsu, 2016；Huetal., 2021b)。綜合岡瓦納超大陸北緣與該巖漿弧相關(guān)的巖漿-變質(zhì)-沉積記錄(圖10b)可知，這一巖漿弧具有“西早東晚”的特征，西側(cè)阿拉伯原特提斯邊緣(土耳其，580～530 Ma； 伊朗，601～522 Ma)較早，東側(cè)(南羌塘，496～474 Ma； 喜馬拉雅，512～473 Ma； 滇緬泰馬，502～462 Ma)較晚。新進(jìn)的研究將這一時(shí)間差異解釋為岡瓦納超大陸兩階段拼合的結(jié)果，西側(cè)較早的安第斯型巖漿弧可能與東非造山帶相關(guān)，而東側(cè)較年輕的巖漿弧可能與Kuunga造山帶相關(guān)(Huetal., 2021b)。值得注意的是，北拉薩地塊上的相關(guān)記錄具有較長的時(shí)間跨度，從約580 Ma一直延伸到了480 Ma左右，既可以與西側(cè)的土耳其、伊朗地區(qū)對比，也可以與東側(cè)的南羌塘、喜馬拉雅和滇緬泰馬地區(qū)對比，暗示北拉薩地塊可能位于兩組地塊的交界位置，即東非造山帶的北段(圖10a)。

4 北拉薩地塊新元古代構(gòu)造演化歷史

綜上可知，北拉薩地塊很可能起源于東非造山帶北段的非洲一側(cè)(圖10a)?；谀壳耙阎男略糯刭|(zhì)資料，南、北拉薩地塊在新元古代可能經(jīng)歷以下演化階段： 在新元古代最早期(925 Ma之前)，南、北拉薩地塊分別位于非洲(剛果和西非克拉通)和印度附近(Zhangetal., 2014; Guoetal., 2017; Huetal., 2018a, 2018c)； 在925～900 Ma，剛果、圣弗朗西斯科和西非克拉通受到地幔柱活動的影響(Correa-Gomes and Oliveira, 2000; Tacketal., 2001;lvaroetal., 2014; Evansetal., 2015)； 在地幔柱活動的晚期(約900 Ma)，北拉薩地塊上形成了念青唐古拉巖群中的鎂鐵質(zhì)巖石和沉積巖(Huetal., 2018d)，繼而導(dǎo)致北拉薩地塊從非洲裂解出來，形成了莫桑比克洋的一個(gè)分支洋盆(圖11a)。這一洋盆的俯沖消減形成了北拉薩地塊上的島弧(826～799 Ma； Zhangetal., 2012b)和弧后盆地(822～758 Ma； Huetal., 2018b, 2018c, 2019a)巖漿記錄?；『笈璧氐拇蜷_可以分為2個(gè)階段： 早期階段尚未形成洋殼，代表性巖漿巖是兼具島弧和MORB特征的基性巖以及A2型花崗巖(822～806 Ma； Huetal., 2018b)(圖11b)； 晚期階段已經(jīng)形成一定規(guī)模的弧后盆地洋殼(Saunders and Tarney, 1984)，代表性巖漿巖是受俯沖影響較小的MORB型巖石(N-MORB型，766～758 Ma，Huetal., 2018c； E-MORB型，758～730 Ma，張修政等, 2013)和典型島弧基性巖(766～720 Ma； Huetal., 2018c, 2019a; 胡培遠(yuǎn)等, 2019)(圖11c)。這一弧后盆地的關(guān)閉，將會導(dǎo)致與俯沖-碰撞相關(guān)的變質(zhì)記錄(約700 Ma； Huetal., 2021a)及隨后的板片斷離。本次研究發(fā)現(xiàn)的約695 Ma具有板內(nèi)特征的基性巖應(yīng)當(dāng)與板片斷離導(dǎo)致的短暫伸展環(huán)境和軟流圈上涌相關(guān)(Zhuetal., 2012; Wuetal., 2018； Huetal., 2021a)(圖11d)。前人對東非造山帶的研究顯示，在700～650 Ma階段，莫桑比克洋的主洋盆并未關(guān)閉(Fritzetal., 2013; Moleetal., 2018)，北拉薩地塊上約680～660 Ma的變質(zhì)記錄很可能與洋殼俯沖相關(guān)(Dongetal., 2011b)，約671 Ma的E-MORB型基性巖可能是洋殼的殘片，在莫桑比克洋的俯沖過程中構(gòu)造就位于北拉薩地塊上(Huetal., 2021a)(圖11e)。莫桑比克洋的最終關(guān)閉應(yīng)當(dāng)發(fā)生于650～560 Ma，導(dǎo)致了非洲(Kabeteetal., 2012; Lundmarketal., 2012; Moleetal., 2018)、北拉薩地塊(Zhangetal., 2012a; Huetal., 2019a, 2021a)、南拉薩地塊(Linetal., 2013)和馬達(dá)加斯加(J?ns and Schenk, 2008)地區(qū)廣泛分布的與碰撞相關(guān)的巖漿-變質(zhì)記錄(圖11f)。此后，岡瓦納超大陸拼合完畢，受原特提斯洋俯沖的影響，在其北緣形成了“西早東晚”的巖漿弧，北拉薩地塊上的埃迪卡拉紀(jì)-寒武紀(jì)巖漿事件是這一巖漿弧的組成部分之一(Zhuetal., 2012; Huetal., 2018a, 2018e, 2021b)(圖10a)。

5 結(jié)論

綜合上述討論，初步得出以下結(jié)論：

(1) 青藏高原北拉薩地塊念青唐古拉巖群中存在莫桑比克洋演化的巖漿-沉積-變質(zhì)記錄，包括： ① 925～886 Ma，巖石組合為MORB型變質(zhì)基性巖和變質(zhì)沉積巖，代表了大陸裂谷最晚期的胚胎洋殼和伴生沉積物； ② 822～671 Ma，主要為斜長角閃巖和花崗片麻巖，其原巖為拉斑玄武巖、鈣堿性玄武巖、A2型花崗巖等，它們與同時(shí)代的角閃巖相變質(zhì)記錄共同形成于洋殼俯沖過程； ③ 658～646 Ma，包括中基性侵入巖和火山巖以及榴輝巖相-角閃巖相變質(zhì)巖，它們記錄了陸-陸碰撞環(huán)境下俯沖洋殼的斷離過程。

(2) 北拉薩地塊存在埃迪卡拉紀(jì)輝長巖、英云閃長巖和流紋巖(572～541 Ma)，與土耳其、伊朗地區(qū)的同時(shí)代巖漿巖可以對比，它們共同記錄了岡瓦納超大陸北緣“西早東晚”安第斯型巖漿弧。

(3) 北拉薩地塊可能起源于非洲大陸，在新元古代早期從非洲大陸裂解出來，在新元古代中期經(jīng)歷了莫桑比克洋的消減-閉合過程，隨后在新元古代晚期就位于東非造山帶北段并且受到了岡瓦納超大陸北緣安第斯型巖漿弧的影響。

致謝謹(jǐn)以此文祝賀沈其韓院士百歲壽誕，感謝沈先生多年來對我們的悉心教導(dǎo)和大力支持，敬祝沈先生生日快樂、福樂綿綿、健康長壽！