西藏獅泉河地區(qū)多尼組火山巖巖石地球化學(xué)特征及其成因*

頓都

（西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，西藏 拉薩 851400）

許多學(xué)者、專(zhuān)家對(duì)岡底斯帶上的中生代巖漿巖做了大量研究，也取得了豐碩成果，但研究位置主要集中在中南部葉巴組、桑日群和林子宗群［1-5］；對(duì)岡底斯帶的中北部火山巖漿活動(dòng)關(guān)注相對(duì)較少（圖1a）。在中北岡底斯帶火山巖漿活動(dòng)存在兩種不同認(rèn)識(shí)，一種是將其歸因于雅魯藏布江洋殼北向俯沖［6-7］，而另一種認(rèn)為除了與雅魯藏布江洋殼北向俯沖有關(guān)外，還很可能與班公錯(cuò)—怒江洋殼向南的俯沖作用有關(guān)［8］，在獅泉河一帶出露的火山巖形成構(gòu)造背景提出了問(wèn)題。

在實(shí)施西藏1∶5 萬(wàn)噶爾地區(qū)6 幅區(qū)調(diào)過(guò)程中，在獅泉河結(jié)合帶北側(cè)北岡底斯帶上重新識(shí)別出一套早白堊世火山巖（圖1b），并對(duì)該火山巖進(jìn)行LA-ICPMS 鋯石U-Pb 年代學(xué)、巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)研究，為更好地揭示岡底斯北部火山巖漿活動(dòng)蘊(yùn)涵的信息，重新分析數(shù)據(jù)，初步分析北岡底斯帶早白堊世火山巖的構(gòu)造環(huán)境及成因，為北岡底斯帶晚中生代造演化提供了重要素材。

1 地質(zhì)概況

該火山巖出露于北班公錯(cuò)—怒江結(jié)合帶與南獅泉河—阿索—嘉黎結(jié)合帶北側(cè)，前人將其火山巖歸于早白堊世烏木壟鉛波巖組，但實(shí)施1∶5 萬(wàn)噶爾區(qū)調(diào)項(xiàng)目時(shí)，發(fā)現(xiàn)烏木壟鉛波巖組中含有早侏羅世、中—晚侏羅世、晚侏羅—早白堊世以及早白堊世火山巖，根據(jù)所處構(gòu)造位置、時(shí)代、巖性組合等特征，將該巖組解體，出露于獅泉河結(jié)合帶內(nèi)及中岡底斯帶的火山巖歸于巴秋巖組（J1b.）、接奴群（J2-3JN）和則弄群（J3K1Z）等，而北岡底斯帶上出露的這套火山巖組合歸于多尼組（K1d）。

多尼組（K1d）源于李璞（1955）在洛隆縣多尼村命名的“多尼煤系”，原義指分布于洛隆、八宿地區(qū)的一套白堊紀(jì)含煤砂頁(yè)巖地層，1964年全國(guó)地層委員會(huì)將其改稱(chēng)為多尼組。隨著1∶25 萬(wàn)和1∶5 萬(wàn)區(qū)調(diào)工作的進(jìn)展，除東部班戈暈布惡瑪一帶出露有少量玄武巖外，該帶火山巖主體巖性均為中酸性巖［17］。在研究區(qū)內(nèi)，出露于江瑪頂一帶（圖1c），該火山巖與下伏晚侏羅—早白堊世日松組為噴發(fā)不整合接觸，被晚白堊世競(jìng)柱山組不整合覆蓋。出露面積約60km2，厚度約1260m，巖性為杏仁狀安山巖、角閃安山巖、斑狀安山巖、玄武安山巖、斑狀流紋巖、霏細(xì)流紋巖、硅化斑狀流紋巖、蝕變流紋巖和斑狀流紋英安巖等。下部為中性巖，而上部為酸性巖。

2 分析方法

樣品主量元素、微量和稀土元素分析由西南冶金地質(zhì)測(cè)試中心完成；同位素樣品挑選鋯石、鋯石陰極發(fā)光照相工作由河北廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司承擔(dān)；鋯石U-Pb 同位素定年是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

鋯石U-Pb 年齡206Pb/238U 年齡加權(quán)平均值為110.0±1.0Ma（95%置信度），MSWD=2.6（圖2），為火山巖形成年齡，屬早白堊世阿爾布期。

3.2 主量元素

獅泉河一帶多尼組火山巖樣品在SiO2-（K2O+Na2O）圖解（圖略）中，都屬亞堿性火山巖。在火山巖分類(lèi)圖解Nb/Y-Zr/TiO2（圖3）中，中性火山巖樣品落入安山巖區(qū)域；酸性巖落入英安巖和流紋巖區(qū)域，與鏡下鑒定結(jié)果吻合。

3.3 稀土元素及微量元素

火山巖稀土元素總量（∑REE）變化于107.57×10-6～225.35×10-6之間，LREE/HREE 為3.38～10.62 之間，平均為6.41。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)（圖4ac）中，曲線(xiàn)都向右傾，但酸性火山巖重稀土相對(duì)平緩，總體為輕稀土元素富集；中性火山巖Eu 表現(xiàn)為輕微負(fù)異常。

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4bd）中，多尼組火山巖總體上具有類(lèi)似的曲線(xiàn)，大離子親石元素（LILE）Rb、Th、U、K等富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、Ta、Ti和Sr、P明顯虧損等特點(diǎn)。但酸性巖比中性巖具有更加明顯的Nb、Ta、Ti和P谷，具有明顯的Sr的負(fù)異常，這與其具有明顯的Eu負(fù)異常是一致。通常微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中Nb、Ta、Ti具有明顯“V”型特征，被解釋為與俯沖作用有關(guān)的火成巖的特征［9］。

4 討論

4.1 構(gòu)造背景

本次采集的16 件多尼組火山巖樣品應(yīng)用Hf/3-Th-Ta 圖解（圖5）判別構(gòu)造環(huán)境，其樣品均落入鈣堿性島弧火山巖區(qū)。研究區(qū)內(nèi)采集的10件中性巖（安山巖）利用La-La/Yb 圖解（圖6a）和La/Yb-Sc/Ni 圖解（圖6b）進(jìn)行構(gòu)造環(huán)境判斷，樣品均落入大陸邊緣弧安山巖區(qū)，16件酸性火山巖應(yīng)用Y+Nb-Rb圖解（圖7）判斷構(gòu)造環(huán)境，樣品落入后碰撞花崗巖區(qū)。綜述，多尼組中性火山巖形成構(gòu)造環(huán)境為大陸邊緣弧環(huán)境，而酸性火山巖為后碰撞環(huán)境。

4.2 巖石成因

本文兩組巖石在判斷巖石形成構(gòu)造環(huán)境上存在截然不同環(huán)境，這暗示這兩組巖石成因上存在不同。

多尼組火山巖都具有強(qiáng)烈富集Rb、Ba、Th 等大離子親石元素（LILE），相對(duì)虧損Nb、Ta、Ti 等高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE），具有島弧火山巖特征。在La-La/Yb 圖解（圖8a）中樣品分布總體具有正弦關(guān)系，表明多尼組火山巖部分熔融在研究區(qū)的巖漿形成過(guò)程中起主要作用。

多尼組火山巖中10 件中性巖的Mg#=28.61～61.66（平均42.23），比下地殼部分熔融有關(guān)的巖漿產(chǎn)物的Mg#（＜40）大，表明由下地殼鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融產(chǎn)生的可能性很小，并偏離原生巖漿成分的較低MgO含量，表明多尼組安山巖屬演化巖漿。多尼組安山巖稀土元素配分圖（圖4a）微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4b）中曲線(xiàn)與上地殼類(lèi)似。Ba/La 比值較低（介于1.65～12.60），在Ba/La-La/Yb 圖解（圖8b）上樣品點(diǎn)落到靠近虧損地幔區(qū)，同時(shí)中性巖中K2O 含量較低（平均1.43%），其中4 件樣品含量＜1%，可能暗示它們與消減沉積物和俯沖板片組分加入的關(guān)系不大，多尼組中性巖的原生巖漿可能也來(lái)源于幔源。

多尼組酸性火山巖具有如下特征，在主量元素上，具有較高含量SiO2（73.41%～77.42），Al2O3含量在11.81%～13.26% 之間，都小于14%，較低的CaO（0.13%～0.26%）和MgO（0.16%～1.09%），相對(duì)富鉀K2O/Na2O 比值（1.24～3.17），堿質(zhì)含量較高K2O+Na2O為6.57%～8.64%；富集稀土總量（ΣREE）在107.57×10-6～225.35×10-6之間，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)（圖5c）呈明顯右傾型，Eu 具有明顯負(fù)異常，LaN/YbN比值4.41～8.84 之間，在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4d）中Rb、Th、K、Hf、Zr、Sm 等元素富集，Sr、Ba、Ta、Nb、Ti 等元素相對(duì)虧損等，其中Sr 含量均＜100×10-6，上述特征與A 型花崗巖］特征一致，同時(shí)在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)（圖4c）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖4d）所示，在微量元素蛛網(wǎng)圖中顯示，Rb、Th、K 等大離子親石元素（LILE）相對(duì)富集，Nb、Ta 和Ti 等高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）明顯虧損，也與俯沖型花崗巖相似。在La-La/Yb 圖解（圖8a）中，顯示正相關(guān)性，表明巖漿形成過(guò)程中部分熔融起主要作用。在花崗巖Sr-Yb 分類(lèi)圖解（圖9a）中落入南嶺型區(qū)域。在R1-R2 花崗巖成因分類(lèi)圖解（圖9b）中，樣品均落入造山期后A 型花崗巖區(qū)域。在A型花崗巖的（K2O+Na2O）/CaO-Zr+Nb+Ce+Y 圖解（圖10）中樣品均落入A 型花崗巖區(qū)域。從上述巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征表明多尼組酸性火山巖屬A 型花崗巖。

根據(jù)地學(xué)專(zhuān)家［10］將A型花崗巖劃分為A1型和A2型2 個(gè)亞類(lèi)，A1 與洋島玄武巖（OIB）具有一定的相似性，侵位于板內(nèi)裂谷或者由推斷的地幔柱或熱點(diǎn)活動(dòng)形成；A2 與地殼平均值和島弧玄武巖具有一定的相似性，代表的環(huán)境范圍較廣，包括碰撞后花崗巖以及在漫長(zhǎng)的高熱流、花崗質(zhì)巖漿作用階段末期所侵位的花崗巖。一般講Y/Nb＜1.2時(shí)為A1型花崗巖，Y/Nb＞1.2 時(shí)為A2 型花崗巖［10］。本文酸性火山巖Y/Nb 比值為2.41～5.51之間，均＞1.2，總體屬A2型花崗巖。在A型花崗巖分類(lèi)圖解（圖略）中，都也落入A2 區(qū)；Nb/Ta為強(qiáng)不相容元素，在侵蝕和變質(zhì)作用過(guò)程中比較穩(wěn)定，因此，可以示蹤原始巖漿源區(qū)的特征［11～12］，本文多尼組酸性火山巖Nb/Ta 比值在9.3～12.26 之間，低于幔源巖漿值17±1［13］，而接近地殼平均值12～13［11］，暗示酸性火山巖的巖漿可能主要來(lái)源于地殼。

班公錯(cuò)—怒江洋閉合時(shí)代有兩種認(rèn)識(shí)，一些學(xué)者［14］認(rèn)為閉合于晚侏羅世末期—早白堊世早期；另一些［15-16］認(rèn)為閉合時(shí)間不晚于早白堊世晚期。在110Ma巖漿活動(dòng)背景存在兩種認(rèn)識(shí)，一些認(rèn)為在這時(shí)期北岡底斯帶處于巖石圈伸展背景下的碰撞后階段［15-16］，研究區(qū)內(nèi)扎獨(dú)頂A 型花崗巖（103.8Ma）認(rèn)為是在碰撞后巖石圈伸展背景下的產(chǎn)物［16］；而一些專(zhuān)家認(rèn)為，它們的形成可能受控于班公湖—怒江洋巖石圈早白堊世早中期的南向俯沖和110Ma 左右的板片斷離，導(dǎo)致中拉薩地塊與北拉薩地塊發(fā)生同時(shí)期的帶狀巖漿大爆發(fā)。

綜上所述，在獅泉河一帶出露的多尼組火山巖，從巖石化學(xué)、地球化學(xué)等顯示多尼組火山巖形成的構(gòu)造環(huán)境仍然存在兩種可能性，這兩種都是班公錯(cuò)—怒江洋盆向南消減俯沖過(guò)程中安山巖很可能與俯沖板片斷離，使上涌軟流圈地幔誘發(fā)上地殼部分熔融的產(chǎn)物，流紋巖是洋殼向南持續(xù)消減俯沖、碰撞至后碰撞背景下，構(gòu)造伸展作用導(dǎo)致加厚地殼的部分熔融的產(chǎn)物，并與扎獨(dú)頂A型花崗巖為同源不同相。

5 結(jié)論

（1）獅泉河江瑪頂一帶多尼組火山巖以酸性火山巖為主，底部出露少量中性火山巖，酸性火山巖（流紋巖）LA-ICP-MS 鋯石加權(quán)平均年齡為110.0±1.0Ma（95%置信度），為早白堊世晚期，阿爾布期。

（2）多尼組中性火山巖地球化學(xué)表明具有Rb、Ba、Th等大離子親石元素（LILE）強(qiáng)烈富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、Ta、Ti 等相對(duì)虧損，表明其具有中性火山巖具有活動(dòng)大陸邊緣火山巖的地球化學(xué)特征，很可能與俯沖板片斷離，使上涌軟流圈地幔誘發(fā)上地殼部分熔融有關(guān)；酸性火山巖具有較高含量SiO2，Al2O3含量＜14%，較低的CaO 和MgO，相對(duì)富鉀K2O/Na2O 比值（1.24～3.17），較高的K2O+Na2O；在微量（稀土）元素上，富集稀土總量（ΣREE）在107.57×10-6～225.35×10-6之間，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(xiàn)呈明顯右傾型，Eu 具有明顯負(fù)異常，δEu 平均值0.17×10-6＜0.3×10-6，Yb＞1.5×10-6，在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中Rb、Th、K、Hf、Zr、Sm 等元素富集，Sr、Ba、Ta、Nb、Ti 等元素相對(duì)虧損等，其中Sr＜100×10-6，酸性火山巖特征與A 型花崗巖特征一致，在構(gòu)造判別圖解上位于碰撞后的A2 型花崗巖區(qū)，是在碰撞后巖石圈伸展背景下，導(dǎo)致加厚地殼的部分熔融的產(chǎn)物。

（3）從獅泉河江瑪頂一帶多尼組火山巖仍存在兩種構(gòu)造背景，班公錯(cuò)—怒江洋殼向南俯沖消減或后碰撞加厚地殼的伸展。本文認(rèn)為獅泉河一帶多尼組可能指示早白堊世晚期，班公錯(cuò)—怒江洋盆閉合碰撞后，陸內(nèi)局部伸展已經(jīng)開(kāi)始。