藏南布主地區(qū)基性巖成因及其地質(zhì)意義

土登次仁，次仁頓珠，次仁歐珠

（1.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710000；2.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000；3.西藏地勘局西勘集團(tuán)，西藏 拉薩 850000；4.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 850000）

1 研究背景

喜馬拉雅造山帶以北部的雅魯藏布江縫合帶（Ⅰndus-Yarlung Zangbo Suture Zone，ⅠYZSZ）和南部的主邊界沖斷層（Main Boundary Thrust，MBT）為界，包括3 個(gè)主要單元： 特提斯喜馬拉雅（ Tethyan Himalaya，THS）、高喜馬拉雅（Greater Himalayan Crystalline，GHC）和低喜馬拉雅序列（Lesser Himalayan Sequence，LHS）[1-2]。在岡瓦納大陸東部裂解之前，THS 被認(rèn)為位于印度板塊的北部邊緣[3]，這3 個(gè)單元被2 個(gè)結(jié)構(gòu)不連續(xù)性地分開，即THS 和GHC 之間的藏南拆離系（South Tibetan Detachment System，STDS）以及GHC 和LHS 之間的主中央沖斷層（Main Central Thrust，MCT）。本文以布主地區(qū)為研究區(qū)，其構(gòu)造位置圖如圖1 所示。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

在地理上，研究區(qū)位于西藏自治區(qū)日喀則康馬縣境內(nèi)， 地理坐標(biāo)為： 89°50′55″E—90°01′55″E ，28°40′00″N—28°43′00″N，面積大約為45 km2[4]。在地質(zhì)上，研究區(qū)屬于印度大陸古被動(dòng)大陸邊緣內(nèi)，位于特提斯喜馬拉雅構(gòu)造帶中段，介于ⅠYZSZ 和STDS 之間的地塊。主體為一套古生代以來的海相沉積序列，其中白堊紀(jì)—早新近紀(jì)地層出露相對(duì)有限。前人通過研究研究區(qū)及鄰區(qū)地球化STDS 之間的地塊，認(rèn)為主體為一套古生代以來的海相沉積序列，其中白堊紀(jì)—早新近紀(jì)地層出露相對(duì)有限。前人通過分析研究區(qū)及鄰區(qū)地球化學(xué)元素的特征，并結(jié)合研究區(qū)鄰區(qū)南尼鄉(xiāng)基性巖測得的鋯石U-Pb 年齡（177 Ma）[5]，認(rèn)為研究區(qū)及鄰區(qū)基性巖是同一個(gè)構(gòu)造背景下形成，即受前導(dǎo)洋殼物質(zhì)拖拽下使陸內(nèi)發(fā)生伸展，導(dǎo)致深部地幔物質(zhì)上涌而形成。但最新資料顯示，研究區(qū)基性巖年齡為（144.5±1.6）Ma[6]。因此，其成因及地質(zhì)意義需重新厘定。

2 地質(zhì)特征

2.1 巖性特征

研究區(qū)廣泛出露脈巖，基性侵入巖以輝綠巖（斑巖）為主，走向?yàn)榻蔽飨颍?guī)模大小不等。主體為以輝綠巖為主，閃長玢巖常伴生在巖脈內(nèi)部，少有單獨(dú)產(chǎn)出。輝綠巖脈多呈脈狀、透鏡狀侵入到圍巖中，受近北西向褶皺影響隨地層發(fā)生明顯變形，總體上脈體寬度較小，規(guī)模不一。

2.2 地球化學(xué)特征

前人的研究數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)全堿二氧化硅（TAS）圖解中侵入巖落入了堿性-亞堿性玄武巖系列，如圖2 所示。SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于43%～50%，MgO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍較大，為3.9%～13.1%，Mg#介于36.0～68.2。

圖2 研究區(qū)及鄰區(qū)基性侵入巖中w（Nb）∶w（Y）-w（Zr）∶w（TiO2）圖解[7]和Mg#-FeOT質(zhì)量分?jǐn)?shù)圖解

3 成因討論

3.1 演化過程討論

由研究區(qū)侵入巖分析結(jié)果可知，隨Mg#的降低，其FeOT質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，表明其可能經(jīng)歷了磁鐵礦或者鈦鐵礦等富鐵礦物的堆晶作用。如圖3 所示，Mg#隨Cr 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低而降低，呈正相關(guān)關(guān)系，表明巖漿在演化過程中經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用。

圖3 研究區(qū)及鄰區(qū)基性侵入巖Mg#-Cr 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Mg#-Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)圖解

研究認(rèn)為，玄武質(zhì)巖漿往往來自于地幔，而深部地幔的巖漿中w（La）∶w（Ta）的值（8～15）較低，在受到巖石圈地?；烊竞笤摫戎禃?huì)迅速上升（w（La）∶w（Ta）＞25），且w（La）∶w（Sm）幾乎保持不變，只有巖漿受到地殼物質(zhì)混染之后，其比值會(huì)迅速增大到5 以上[8-9]。w（La）∶w（Nb）也被認(rèn)為是地殼混染指數(shù)，當(dāng)w（La）∶w（Nb）遠(yuǎn)小于1 時(shí)，地殼的混染作用可以忽略不計(jì)。研究區(qū)的w（La）∶w（Ta）=6.3～40，變化范圍較大；w（La）∶w（Sm）=1.6～4.2；w（La）∶w（Nb）=0.9～3.5。因此，本文認(rèn)為研究區(qū)經(jīng)歷了一定程度分離結(jié)晶作用，并在形成過程中可能受到了殼源物質(zhì)混染[10-12]。

3.2 形成環(huán)境討論

在稀土配分圖解中顯示，稀土元素特征和稀土配分曲線與典型的OⅠB 曲線相似，富集輕稀土元素，虧損重稀土元素，Eu 負(fù)異常不明顯，［w（La）∶w（Yb）N=2.0～19.5，也與OⅠB 相似[13]。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，未見Nb、Ta 負(fù)異常，類似于OⅠB。OⅠB 型被廣泛認(rèn)為是源于深部地幔柱作用相關(guān)的產(chǎn)物。因此，本區(qū)OⅠB型輝綠巖與絨布輝綠巖、桑秀組玄武一樣，均屬于大陸裂谷環(huán)境下地幔柱的成因。更重要的是，研究區(qū)基性侵入巖稀土配分曲線總體上與Kerguelen 地幔柱成因的眾多OⅠB 型基性侵入巖的稀土配分曲線相似，指示其形成與Kerguelen 地幔柱有關(guān)。

大多數(shù)典型地幔柱短持續(xù)較短（1～5 Ma），Kerguelen 地幔柱與它們有明顯區(qū)別，其持續(xù)時(shí)間可達(dá)147 Ma[14]。其長時(shí)間持續(xù)不斷活動(dòng)[15-17]的結(jié)果是從侏羅紀(jì)晚期到現(xiàn)在產(chǎn)生了大量的巖漿巖，由于南極、澳大利亞、印度和特提斯喜馬拉雅構(gòu)造單元的位置不斷變化，使這些巖漿巖從原來的侵位位置向四周大范圍分布。ZHU 等首次提出特提斯喜馬拉雅構(gòu)造單元內(nèi)措美地區(qū)大規(guī)?；詭r漿活動(dòng)與澳大利亞西南部的Bunbury 玄武巖為與Kerguelen 地幔柱早期活動(dòng)有關(guān)的同一個(gè)大火成巖省，并將其命名為措美大火成巖省。

前人測得輝綠巖鋯石U-Pb 年齡為（144.5±1.6）Ma。在構(gòu)造上，特提斯喜馬拉雅是緣于岡瓦納大陸的裂解，因此基性脈巖可能與伸展環(huán)境有關(guān)。布主基性脈巖結(jié)晶年齡處于Kerguelen 地幔柱相關(guān)的OⅠB型鎂鐵質(zhì)巖脈最古老年齡（約147 Ma）和最年輕（約125 Ma）年齡之間，因此本文認(rèn)為布主基性巖脈可能是地幔柱早期活動(dòng)的產(chǎn)物，并在巖漿上升侵位過程中受到了殼源物質(zhì)的混染。

4 結(jié)束語

全巖地球化學(xué)元素特征指示，布主地區(qū)基性侵入巖，受到了殼源物質(zhì)的混染。布主基性巖脈與措美大火成巖省中諸多OⅠB 型基性火成巖具有相同成因。可能是伸展環(huán)境下Kerguelen 地幔柱早期活動(dòng)的產(chǎn)物，并在巖漿上升侵位過程中受到了殼源物質(zhì)的混染。