達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地林子宗群典中組火山巖地質(zhì)特征*

洛桑朗杰 尼瑪次仁 格桑次仁 尼瑪扎西 江白 次旺巴扎

西藏地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，西藏 拉薩 851400

印度-歐亞大陸碰撞伴生有大量火山巖漿活動(dòng)，形成著名的岡底斯巖漿巖帶，包含其中的林子宗群火山巖為其主體，形成東西長(zhǎng)約1200km 的火山巖噴發(fā)帶。該期火山巖作為印度-亞洲大陸碰撞過程的響應(yīng)，記錄著古新世至始新世印度-歐亞大陸之間的碰撞向碰撞后演化過程[1]，因而受到了地學(xué)界的廣泛關(guān)注。隨古近紀(jì)火山活動(dòng)，在岡底斯帶上發(fā)育近東西向展布的巨大區(qū)域性角度不整合面，從區(qū)域上看,該不整合面的下伏地層（古-中生代）均屬海相碎屑巖建造和碳酸鹽巖建造,巖層受擠壓構(gòu)造影響而褶皺構(gòu)造發(fā)育；上覆地層古近紀(jì)林子宗群為一套陸相中酸性火山巖系,巖層基本未受擠壓構(gòu)造影響,與下伏地層在沉積相、變形程度和樣式上截然不同。這表明在不整合面上、下地層之間確實(shí)發(fā)生過一次規(guī)模巨大的地質(zhì)事件。岡底斯帶林子宗群火山巖與下伏地層之間的不整合,應(yīng)當(dāng)是印度—?dú)W亞大陸開始碰撞的結(jié)果，其最晚時(shí)限已由林子宗火山巖底部的年齡所限定[2-3]。因此，通過對(duì)林子宗群底部火山巖進(jìn)行準(zhǔn)確定年來確定該不整合的形成時(shí)間，具有重要的意義。本文選取達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地內(nèi)貢居火山機(jī)構(gòu)，針對(duì)古新世典中組火山巖層序、巖相組合及活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行論述，并結(jié)合近年來岡底斯帶不同地段典中組火山巖中獲得的年齡數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)Ρ?，分析印度—?dú)W亞大陸碰撞的時(shí)空關(guān)系。

1 達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地地質(zhì)概況

達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地大地構(gòu)造位置屬拉達(dá)克－岡底斯－下察隅巖漿弧帶內(nèi)，北側(cè)為隆格爾－工布江達(dá)復(fù)合島弧帶，南側(cè)為日喀則弧前盆地，地層區(qū)劃屬岡底斯-喜馬拉雅地層大區(qū)，隆格爾-南木林地層分區(qū)[4]。岡底斯巖漿巖帶屬近東西向區(qū)域斷裂控制的火山噴發(fā)帶（Ⅰ火山構(gòu)造單元），是青藏高原大型的火山構(gòu)造組合群體，分布著大量由北東向、北西向、近南北向斷裂系控制的火山噴發(fā)亞帶（Ⅱ火山構(gòu)造單元）。達(dá)若-壯拉火山構(gòu)造洼地屬于由近南北向斷裂系控制的斷陷盆地，其主體由新生代陸相火山巖構(gòu)成，不整合疊置在基底早二疊世地層之上[5]。

研究區(qū)內(nèi)11 余座主火山及多個(gè)子火山簇立在北北東向火山洼地兩側(cè)，火山巖出露面積約1600km2。根據(jù)噴發(fā)時(shí)間火山巖可分為古新世典中組、始新世年波組、中新世布嘎寺組三個(gè)旋回。其中早期的古近紀(jì)（典中組、年波組）火山為該區(qū)火山巖的主體，火山巖受早期近東西向斷裂和晚期北西向、北東向斷裂控制，火山活動(dòng)以中心式噴發(fā)為主，局部見有中心-裂隙式噴發(fā)；晚期新近紀(jì)（布嘎寺組）火山受近南北走向基底斷裂控制，主要分布于斷陷谷地內(nèi)，表現(xiàn)為中心式噴發(fā)。不同時(shí)間段頻繁的火山活動(dòng)構(gòu)成了研究區(qū)一個(gè)類型繁雜的火山巖系。由于噴發(fā)方式、搬運(yùn)堆積方式、古地貌、古氣候、噴發(fā)強(qiáng)度等不同，形成的火山有破火山、火山錐、層火山、火山穹隆、盾火山等。不同火山之間或疊置、或切割、或鑲嵌、或套疊，構(gòu)成了復(fù)雜的火山構(gòu)造格架（圖1）。

圖1 達(dá)若地區(qū)火山巖地質(zhì)圖

達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地內(nèi)典中組主要集中分布于北側(cè)。通過開展“三相”地質(zhì)調(diào)查，目前典中組內(nèi)識(shí)別并圈定了貢居、崗梭娃、松母3 個(gè)火山機(jī)構(gòu)（圖1），三者均呈錐狀火山，其中以貢居錐狀火山最為典型。

2 貢居火山機(jī)構(gòu)特征

典中組貢居火山機(jī)構(gòu)位于達(dá)若鄉(xiāng)北西側(cè)約14km處，平面上呈不規(guī)則圓形，面積9.9km2，地貌上呈圓形山丘，發(fā)育半環(huán)狀及放射狀水系。衛(wèi)片上顯示圓形或弧形影像互相疊套，發(fā)育環(huán)狀及放射狀線性影紋（圖2）。各巖性巖相圍繞火山通道呈環(huán)狀、半環(huán)狀展布，產(chǎn)狀圍斜外傾，傾角9°～25°。火山噴發(fā)中心位于研究區(qū)北東角貢居一帶，發(fā)育錐狀火山。

圖2 貢居典中組錐狀火山巖巖性巖相構(gòu)造圖

2.1 典中組巖層層序特征

貢居古火山主體由典中組構(gòu)成，該區(qū)火山巖自中心的侵出相向前緣噴溢相巖層出露較全，因此巖石地層剖面起點(diǎn)設(shè)置于古火山噴發(fā)中心。剖面起點(diǎn)地理坐標(biāo)為E：86°49′08″，N：30°09′46″，H：5059m，剖面方向136°。剖面上典中組巖層層序如圖3。

圖3 貢居火山機(jī)構(gòu)典中組實(shí)測(cè)地層剖面圖

貢居火山先后經(jīng)歷了兩次噴發(fā)，形成了由下而上兩個(gè)巖石地層序列。其中下段（E1d1）是貢居火山早期噴發(fā)-溢流產(chǎn)物，剖面上由①、②、③、④等4 個(gè)巖性單元構(gòu)成。主要由流紋巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖等組成，根據(jù)對(duì)噴溢相中流紋構(gòu)造及爆溢相中流面、流線構(gòu)造等的測(cè)定，巖層總體產(chǎn)狀呈圍斜外傾，傾角9°～23°不等。底部噴溢的流紋巖作為火山噴發(fā)作用前緣堆積體，不整合覆蓋于早二疊世昂杰組之上。上段（E1d2）是貢居火山晚期爆溢-侵出產(chǎn)物，剖面上由⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等5個(gè)巖性單元構(gòu)成。主要由英安巖及英安質(zhì)火山碎屑巖構(gòu)成的火山錐，底部見安山巖，亦可作為上下兩段的標(biāo)志層，晚期火山活動(dòng)產(chǎn)物僅限于火山噴發(fā)中心地帶。

下伏地層：早二疊世昂杰組（P1a）絹云綠泥石化中薄層石英中-細(xì)砂巖偶夾千枚狀板巖。

2.2 典中組火山巖巖相特征

貢居火山機(jī)構(gòu)由古新世典中組火山巖組成，發(fā)育有典型的錐狀火山，火山巖厚度大于1139m。典中組火山旋回自早到晚發(fā)育3 個(gè)韻律層（圖4），第一韻律層主要表現(xiàn)高粘度的巖漿平靜地從火山口溢流或較低強(qiáng)度的火山爆發(fā)作用，在火山機(jī)構(gòu)外圍形成一套出露穩(wěn)定的流紋巖；第二韻律層主要表現(xiàn)為高強(qiáng)度巖漿爆發(fā)作用，火山噴發(fā)物按先后遠(yuǎn)近次序呈不規(guī)則同心狀掩蓋，從外圍向火山中心依次形成噴發(fā)沉積相―爆溢相―爆發(fā)相（碎屑流相）組合；第三韻律層表現(xiàn)為中等粘度的巖漿溢流和半凝固的巖漿從火山口擠出而充填火山通道作用，噴發(fā)物在火口中心形成爆溢相―侵出相組合，兩者呈切割關(guān)系。貢居火山機(jī)構(gòu)巖相特征及成因簡(jiǎn)述如下。

圖4 貢居火山機(jī)構(gòu)典中組火山旋回巖相綜合柱狀圖

噴溢相：見于貢居火山口東側(cè)，屬于早期火山噴溢的前緣熔漿流體，出露規(guī)模小，巖層厚約76.36m，噴發(fā)不整合于早二疊世昂杰組的細(xì)粒變質(zhì)石英砂巖和板巖之上（圖5）。主體巖性為流紋巖，巖石發(fā)育流動(dòng)構(gòu)造。

圖5 典中組火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

噴發(fā)沉積相：分布于貢居火山機(jī)構(gòu)南側(cè)強(qiáng)金火山穹窿環(huán)狀斷裂形成的構(gòu)造洼地內(nèi)，巖性為流紋質(zhì)火山碎屑凝灰?guī)r，層狀含砂礫凝灰?guī)r，凝灰質(zhì)砂巖等。巖石發(fā)育粒序?qū)永?，具河湖相沉積特點(diǎn)。

爆溢相：為測(cè)區(qū)分布最廣的火山巖相，巖性為各類火山碎屑凝灰熔結(jié)、火山碎屑角礫熔結(jié)、含火山碎屑熔結(jié)凝灰?guī)r等。主要分布在火山口附近及火山機(jī)構(gòu)外圍，多呈巖流、巖被狀產(chǎn)出。作為一個(gè)流動(dòng)單元的凝灰熔巖層，在縱橫方向上具有分帶特征。

侵出相：該巖相是噴溢相與火山頸相之間的一種過渡巖相，上部在地表開放環(huán)境中成巖，中下部是在半封閉環(huán)境下成巖。巖性為英安斑巖，與早期爆溢相的含火山角礫英安巖共同構(gòu)成了貢居火山錐頂層，充填了火山口及火山通道，地貌特征相對(duì)明顯。主錐海拔5767m，比高217m，火山錐底徑850m，錐體坡角為34°。

次火山巖相：分布在火山機(jī)構(gòu)的各個(gè)部位，主要受火山環(huán)狀構(gòu)造及放射狀構(gòu)造制約，個(gè)別的與區(qū)域北北東向斷裂有關(guān)。與火山巖同源，時(shí)空有一定聯(lián)系的淺成、超淺成的侵入體，呈巖柱狀分布在火山通道中或呈巖脈、巖墻侵入于不同的圍巖中，切割圍巖地層，由于差異性侵蝕而地貌上形成凸起，與圍巖具明顯的不同。研究區(qū)常見的次火山巖有花崗斑巖、閃長(zhǎng)玢巖、流紋斑巖、英安斑巖、安山玢巖等。

2.3 同位素年齡

本次研究選取未受礦化或熱液影響的新鮮巖石中采集了三件同位素樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb定年。鋯石是按常規(guī)方法分選而獲得鋯石精礦，并在雙目鏡下挑選出用于測(cè)年的鋯石。鋯石U-Pb同位素定年在廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。U-Pb同位素定年中，采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5個(gè)樣品點(diǎn)，分析2次標(biāo)樣91500。對(duì)于與分析時(shí)間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用標(biāo)樣的變化采用線性內(nèi)插的方式進(jìn)行了校正。鋯石標(biāo)樣91500的U-Th-Pb同位素比值推薦值據(jù)Wiedenbeck等。鋯石U-Pb諧和圖繪制和加權(quán)平均計(jì)算使用Isoplot／Ex＿ver37程序完成。單次測(cè)定數(shù)據(jù)點(diǎn)的誤差為1σ，普通鉛根據(jù)實(shí)測(cè)204Pb 校正，年齡值選用207Pb／235U 年齡，其加權(quán)平均值具有95%的置信度。分析結(jié)果見（表1）。

表1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)

早期火山活動(dòng)年齡：選擇貢居火山機(jī)構(gòu)內(nèi)第一階段（1韻律層）火山噴發(fā)活動(dòng)形成的噴溢相火山熔巖進(jìn)行鋯石U-Pb定年。樣品PM002-8TW1采自1韻律層噴溢相流紋巖，本次共測(cè)試20個(gè)顆粒的207Pb∕235U,其中19個(gè)顆粒207Pb∕235U表面年齡均比較集中，他們的加權(quán)平均年齡為67±1Ma（圖5a），該年齡可代表達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地貢居火山機(jī)構(gòu)早期火山活動(dòng)時(shí)間。

晚期火山活動(dòng)年齡：選擇貢居火山機(jī)構(gòu)內(nèi)第二階段（3 韻律層）火山噴發(fā)活動(dòng)形成的爆溢相和侵出相火山熔巖進(jìn)行鋯石U-Pb 定年。樣品PM002-15TW1 采自3 韻律層爆溢相英安質(zhì)含角礫巖屑晶屑凝灰熔巖，本次共測(cè)試20 個(gè)顆粒的207Pb∕235U,其中17個(gè)顆粒207Pb∕235U 表面年齡均比較集中,他們的加權(quán)平均年齡為66±1Ma（圖5b）；樣品PM002-23TW1 采自3韻律層侵出相英安斑巖，本次共測(cè)試20 個(gè)顆粒的207Pb∕235U,其中19 個(gè)顆粒207Pb∕235U 表面年齡均比較集中，他們的加權(quán)平均年為66±1Ma（圖5c），該年齡可代表達(dá)若-狀拉火山構(gòu)造洼地貢居火山機(jī)構(gòu)晚期火山活動(dòng)時(shí)間。

3 討論

3.1 典中組火山巖形成時(shí)代意義

林子宗群火山巖底部的年齡具有限定該區(qū)域性不整合的最晚時(shí)限的作用（莫宣學(xué)等，2003；莫宣學(xué)，2011）。研究區(qū)火山構(gòu)造洼地基底為早二疊世昂杰組（P1a）的碎屑巖、碳酸鹽巖系，褶皺、逆斷裂或推覆構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)為擠壓性質(zhì)。古新世典中組不整合疊置在早二疊世昂杰組（P1a）地層之上，巖石基本未受擠壓構(gòu)造影響。區(qū)域應(yīng)力這一特征與岡底斯其他地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象一致，說明該角度不整合是區(qū)域性的巨大角度不整合，暗示其代表著一個(gè)重大的地質(zhì)事件。

關(guān)于林子宗火山巖系前人做過很多工作。周肅等、莫宣學(xué)等（2004）對(duì)林周盆地一帶林子宗群火山巖進(jìn)行了系統(tǒng)的40Ar∕39Ar 同位素測(cè)年，提出了林子宗群火山巖年代格架，將典中組的年齡限定在了64.43～60.63Ma［6］，以往科研工作和區(qū)調(diào)工作大多以其為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。侯增謙、趙志丹等（2006）以橫貫高原腹地的NNE向負(fù)磁異常帶為界，將岡底斯分為三段，85°E 以西為西段、90°E 以東為東段，介于85°E與90°E 之間為岡底斯中段，其同構(gòu)造變形、巖漿活動(dòng)、成礦作用等與之對(duì)應(yīng)也具有分段性［7］。近年來鋯石U-Pb 測(cè)年技術(shù)被廣泛應(yīng)用及國(guó)家基金的支持，在岡底斯不同地段積累了一批高精度的年齡數(shù)據(jù)，豐富了該區(qū)林子宗群火山巖的年代學(xué)資料（表2）。

據(jù)前人研究成果數(shù)據(jù)，岡底斯西段典中組底部火山巖年齡數(shù)據(jù)相對(duì)較少。王喬林（2011）對(duì)岡底斯西段獅泉河亞熱地區(qū)林子宗群典中組底部的流紋巖進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb 測(cè)試，得到年齡為64.52±0.48；尼瑪次仁等（2016）對(duì)獅泉河一帶典中組英安巖上獲得LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為60.0±1.8Ma；扎西等（2021）對(duì)改則地區(qū)典中組火山巖中獲得鋯石U-Pb 年齡為56.57±0.3Ma。岡底斯西段林子宗群典中組年齡范圍在64～56Ma之間。

岡底斯中段，本次在典中組貢居火山機(jī)構(gòu)中分別在底部流紋巖、中上部英安質(zhì)凝灰熔巖、頂部英安巖采集了三件同位素樣品，獲得了LA-ICP-MS 鋯石UPb年齡為67±1Ma、66±1Ma、66±1Ma；李勇等（2019）在查孜地區(qū)分別在典中組底部流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、中部流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、頂部流紋質(zhì)凝灰?guī)r中采集了三件樣品，得到的年齡依次為70.7±1.4Ma、69.9±1.5Ma、68.3±1.2Ma；謝冰晶等（2013）在孔隆至丁仁勒地區(qū)典中組下部的安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r中獲鋯石SHRIMP 年齡為69.97±0.72Ma；曾成等（2022），西藏謝通門縣切瓊地區(qū)典中組近底部的流紋巖進(jìn)行了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡測(cè)試，獲得年齡為67.1±0.1Ma。岡底斯中段典中組年齡范圍在70～67Ma。

岡底斯東段，董國(guó)臣等（2005）在林周盆地系統(tǒng)采樣進(jìn)行40Ar∕39Ar 同位素測(cè)年工作，特別是采集了典中組最底層安山巖，獲得了64.43～61.45Ma；陳貝貝等（2016）對(duì)林周盆地選取兩條林子宗群火山巖剖面進(jìn)行了鋯石LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年代學(xué)研究，將典中組的年齡范圍限定在66～59Ma；魯麟等（2021）以日多地區(qū)林子宗群典中組火山巖為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行同位素研究LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測(cè)年結(jié)果表明,典中組玄武巖、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r鋯石U-Pb 年齡分別為57.9±1.2Ma 和57.4±1.2Ma；晏齊勝等（2021）對(duì)澤當(dāng)?shù)貐^(qū)典中組火山巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，典中組底部安山質(zhì)凝灰?guī)rLA-ICP-MS 鋯石UPb 年齡為65.79±0.55Ma。岡底斯東段典中組年齡范圍在66～59Ma。

綜合這些數(shù)據(jù)表明，林子宗群底部典中組火山巖的年齡沿不整合帶東西走向存在一定的時(shí)代差異，即岡底斯中段年齡早于兩側(cè)的東西兩段。表明印度-歐亞大陸在中段早先碰撞對(duì)接，隨后向東西兩側(cè)穿時(shí)性碰撞。丁林等（2017）最新的研究結(jié)果表明，印度與歐亞大陸首先于雅魯藏布江縫合帶中部發(fā)生正向碰撞，隨后向東西兩側(cè)穿時(shí)性碰撞［18］。

4 結(jié)論

貢居火山機(jī)構(gòu)內(nèi)典中組火山旋回表現(xiàn)為3個(gè)韻律層。第一韻律層主要為一套噴溢相的流紋巖；第二韻律層主要為一套流紋質(zhì)熔巖、熔結(jié)凝灰?guī)r和含碎屑凝灰?guī)r等，相組合為噴發(fā)沉積相―爆溢相―爆發(fā)相（碎屑流相）；第三韻律層主要為一套英安質(zhì)凝灰熔巖、含火山角礫英安巖和英安斑巖等，相組合為爆溢相―侵出相。

貢居火山機(jī)構(gòu)典中組火山活動(dòng)分為早晚兩期。其中早期火山活動(dòng)時(shí)間為67±1Ma，以流紋質(zhì)酸性火山巖為主；晚期火山活動(dòng)時(shí)間為67±1Ma，以英安質(zhì)中酸性火山巖為主。

根據(jù)區(qū)域上研究數(shù)據(jù)，岡底斯巖漿巖帶上林子宗群底部典中組火山巖的年齡沿不整合帶東西走向存在時(shí)代差異，即岡底斯中段年齡早于兩側(cè)的東西兩段。表明印度-歐亞大陸在中段早先碰撞對(duì)接，隨中段的進(jìn)一步俯沖，晚期東西兩側(cè)發(fā)生碰撞。