西藏岡底斯巖漿巖南亞帶乃巴巖體年代學(xué)、地球化學(xué)與巖石成因探討*

汪宏濤，魯有朋，張志平

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

岡底斯巖漿巖帶是沿雅魯藏布江北側(cè)展布的一條長(zhǎng)約2 500 km，寬約100～300 km 的巨型巖漿巖帶[1]。帶內(nèi)巖漿巖主要由不同時(shí)代、地球化學(xué)性質(zhì)各異的花崗質(zhì)巖石組成，其時(shí)空分布受北側(cè)班公湖-怒江特提斯洋的成長(zhǎng)及消亡影響強(qiáng)烈，同時(shí)也與雅魯藏布江新特提斯洋向北的俯沖碰撞密切相關(guān)，是研究青藏高原構(gòu)造-巖漿演化的熱點(diǎn)地區(qū)。根據(jù)空間分布特點(diǎn)，可大致將其分為3 個(gè)亞帶：北帶、中帶和南帶[2]。近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)岡底斯巖漿巖帶的時(shí)空分布和特征進(jìn)行過(guò)研究，但因缺乏高質(zhì)量的、系統(tǒng)的巖石年代學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)其巖石成因、地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境等的認(rèn)識(shí)仍存在較大的分歧[3-10]。選取了位于岡底斯構(gòu)造巖漿巖南亞帶的桑日縣乃巴山梁花崗巖為研究對(duì)象，通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查和取樣，結(jié)合巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)分析，深入研究其巖石生成機(jī)制及巖漿活動(dòng)所處的構(gòu)造背景，進(jìn)而為岡底斯巖漿巖帶南亞帶的巖石成因及地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境探討提供支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

乃巴巖體位于岡底斯島弧巖漿巖帶與特提斯喜馬拉雅的結(jié)合部位,緊鄰喜馬拉雅造山帶。具體在西藏山南市桑日縣西北側(cè)約6 km處，出露面積約60 km2。區(qū)域內(nèi)出露的地層有侏羅系、白堊系、古近系。侏羅系為葉巴組（J1-2y），主體為一套海相火山-沉積地層，以安山巖、英安巖等中酸性火山巖為主，夾大理巖、千枚巖、片巖為特征；白堊系為麻木下組（K1m）、比馬組（K2b）、旦師庭組（K2d），總體仍為一套海陸交互相的火山-沉積地層。古近系為典中組（E1d），以安山巖、英安巖、火山角礫巖、集塊巖為主的陸相火山熔巖及火山碎屑巖組合。構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，常見(jiàn)褶皺、斷裂、節(jié)理裂隙，構(gòu)造線總體上為近東西向。巖漿活動(dòng)明顯，侵入巖、火山巖大面積產(chǎn)出。乃巴巖體位于平面上呈橢圓形，與北部英云閃長(zhǎng)巖體（E2γδο）呈脈動(dòng)型侵入接觸，與侏羅系、白堊系、古近系地層均呈侵入接觸關(guān)系，如圖1所示。

圖1 西藏山南市乃巴一帶地質(zhì)略圖

1.2 巖體地質(zhì)與巖石學(xué)特征

乃巴巖體以巖基的形式產(chǎn)出，巖石多具中粒-中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶中鉀長(zhǎng)石常見(jiàn)有正長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石，斜長(zhǎng)石環(huán)帶不明顯，石英多為它形粒狀，可判斷為典型的中-深成相（3～10 km）侵入巖。

乃巴巖體中部巖性以中粗粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖為主，過(guò)渡區(qū)域?yàn)榧?xì)中粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖，邊部出現(xiàn)少量中?；◢忛W長(zhǎng)巖。巖性較穩(wěn)定，三者均為涌動(dòng)型侵入接觸，侵入次序由早到晚依次為中?；◢忛W長(zhǎng)巖、細(xì)中粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖、中粗粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖。

似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖，淺灰色，中粗粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石斑晶為斜長(zhǎng)石（±18%）、鉀長(zhǎng)石（±12%），其中斜長(zhǎng)石為相對(duì)自形的板條狀，晶體的棱邊多平直，自形程較好，粒度4～5 mm；鉀長(zhǎng)石為正長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石，條紋長(zhǎng)石具條紋結(jié)構(gòu)，微斜長(zhǎng)石具格子雙晶，局部微高嶺土化，自形程度一般，多呈短柱狀，粒徑約4 mm。基質(zhì)具中細(xì)粒整體含量占70%，為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等，自行程度較差，多呈它形粒狀，粒徑多在1～3 mm，巖石受到較弱的次生蝕變。副礦物為榍石和磷灰石，零星可見(jiàn)，粒徑在0.1 mm以下。

似斑狀二長(zhǎng)花崗巖，淺灰色，細(xì)中粒似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；巖石中斑晶為斜長(zhǎng)石（±14%）、鉀長(zhǎng)石（±11%），其中斜長(zhǎng)石為相對(duì)自形的板條狀，晶體的棱邊多平直，自形程較好，粒度4～5 mm，偶見(jiàn)大于1 cm斑晶；鉀長(zhǎng)石為正長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石，條紋長(zhǎng)石具條紋結(jié)構(gòu)，微斜長(zhǎng)石具格子雙晶，局部微高嶺土化，自形程度一般，多呈短柱狀，粒徑約4 mm。基質(zhì)具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，含量約占75%，組成礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、黑云母等，其中斜長(zhǎng)石的自形程度明顯高于鉀長(zhǎng)石，呈板狀、短柱狀和柱粒狀形態(tài)，粒度為2～3 mm，卡式和雙晶紋較細(xì)密的聚片雙晶發(fā)育；鉀長(zhǎng)石多呈短柱狀和柱粒狀形態(tài)，晶體的卡式和格子雙晶發(fā)育，條紋構(gòu)造十分發(fā)育，見(jiàn)顯微紋象結(jié)構(gòu)，以正長(zhǎng)石為主；石英多為不規(guī)則的它形粒狀，晶面多亮凈，普遍波帶狀消光，粒徑約2.0 mm；黑云母呈鱗片狀集合體雜亂分布，粒徑在1.0 mm 以下者；副礦物為榍石和磷灰石，常和黑云母伴生或被包裹，粒徑在0.1 mm以下。

中粒花崗閃長(zhǎng)巖，淺黃色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；組成礦物包括斜長(zhǎng)石（±35%）、鉀長(zhǎng)石（±30%）、石英（±30%）、黑云母（±5%），巖石的次生蝕變較弱。巖石中斜長(zhǎng)石具相對(duì)自形的板條狀、短柱狀和近粒狀，粒徑約5.0 mm，雙晶細(xì)密，為酸性斜長(zhǎng)石，具微弱的絹云母化、黏土化、簾石化。鉀長(zhǎng)石為它形晶粒狀，為正長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石，條紋長(zhǎng)石具條紋結(jié)構(gòu)，局部微高嶺土化，粒徑多在4.0 mm以下，充填空隙分布。石英多為不規(guī)則的它形粒狀，彼此呈鋸齒狀鑲嵌分布，粒徑多在4.0 mm左右。黑云母呈鱗片狀集合體，粒徑在3 mm 以下者居多，雜亂分布。副礦物為榍石和磷灰石，零星可見(jiàn)，粒徑在0.1 mm以下。

2 樣品采集與分析方法

研究在桑日縣乃巴地區(qū)采集了5件未經(jīng)蝕變的新鮮花崗巖樣品進(jìn)行巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)及年代學(xué)研究，樣品的巖石學(xué)鑒定由自然資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心承擔(dān)，主微量元素分析數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所測(cè)試獲取，鋯石U-Pb測(cè)年在南京大學(xué)檢測(cè)中心完成。

主量元素分析方法采用X 射線熒光光譜（XRF），精度高于1%；NexION等離子體質(zhì)譜儀用來(lái)進(jìn)行微量和稀土元素分析，且其分析精度高于5%。

采用193 nm 準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)（GeoLasPro）進(jìn)行年代學(xué)分析，該系統(tǒng)剝蝕物質(zhì)的載氣為氦氣，補(bǔ)充氣為氫氣，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）型號(hào)為Agilent7700，詳細(xì)分析條件及流程參考Liu等[11]。Zircon91500 作為U-Pb 測(cè)年的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣，NIST610 作為微量元素分析的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣，GJ-1 作為U-Pb同位素比值監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)樣。數(shù)據(jù)處理軟件使用ICPMSDATACAL 10.7，采用Ludwig（2003）編寫(xiě)的Isoplot程序進(jìn)行年齡計(jì)算及諧和圖的繪制。

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

乃巴巖體的主量元素分析結(jié)果及特征參數(shù)見(jiàn)表1。由表1可知，乃巴巖體的SiO2含量較高（61.07%～63.75%）；Al2O3含量較高（15.82%～16.72%），K2O＋Na2O 含量較高（7.91%～8.62%）；MgO 含量較低（2.18%～2.69%）；里特曼指數(shù)δ介于2.97～3.68 之間，平均為3.35，屬鈣堿性巖石系列[12]。分異指數(shù)DI介于68.45～73.91 之間，平均72.10，分異指數(shù)數(shù)值大，說(shuō)明巖漿分離結(jié)晶作用強(qiáng)烈，酸性程度較高。根據(jù)地球化學(xué)投圖顯示（圖2），在SiO2-Na2O+K2O圖解中，樣品均落入石英二長(zhǎng)巖區(qū)域；在K2O-SiO2圖解中，樣品幾乎全部落于高鉀鈣堿性系列區(qū)；在SiO2-AR圖解中，樣品均投入鈣堿性系列區(qū)域；在侵入巖A∕NK-CNK 圖解中，樣品均投入準(zhǔn)鋁質(zhì)區(qū)域。綜上所述，乃巴巖體為富鈉、高鉀、高鋁、低鎂的準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。

表1 乃巴巖體主量元素（%）及微量元素（10-6）分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)表

圖2 乃巴巖體主量元素相關(guān)判別圖解

3.2 微量元素特征

乃巴巖體的微量元素在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的蜘蛛網(wǎng)圖中（圖3），整體呈尖峰形，大離子親石元素Rb、Sr、K，放射性生熱元素U、Th，輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd，不相容元素Zr、Hf 等，相對(duì)呈富集趨勢(shì)，顯著虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素P、Nb、Ti，具有造山帶花崗巖中的火山弧花崗巖特征[13]。

圖3 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

3.3 稀土元素特征

稀土元素含量及特征參數(shù)顯示（表1），乃巴巖體的稀土元素總量∑REE（不包括Y 元素）介于320.28×10-6～383.83×10-6，平均值為355.34×10-6，稀土總量較高；LREE∕HREE 介于22.54～25.40，平均24.21，顯示輕稀土富集、重稀土虧損的特征，大大超過(guò)地幔的LREE∕HREE 值1.13～1.14；（La∕Yb）N=37.11～47.80，平均42.46，輕稀土分餾較好，重稀土分餾不明顯。δEu=0.82～0.92，平均0.86；δCe=1.02～1.06，平均1.04；稀土分配曲線左半部向右陡傾，右半部呈平緩波狀，負(fù)銪異常較弱（圖4）。

圖4 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖

4 年代學(xué)特征

在乃巴巖體中采集3 件同位素測(cè)年樣品，首先對(duì)被分析的樣品做陰極發(fā)光圖像，然后進(jìn)行LAICP-MS 鋯石U-Pb 測(cè)試。乃巴巖體花崗巖樣品中，大部分鋯石為無(wú)色透明，自形-半自形長(zhǎng)柱狀，棱角清晰，長(zhǎng)度在200～300 μm，個(gè)別達(dá)到350 μm，長(zhǎng)寬比一般為2:1，個(gè)別3:1。鋯石均呈現(xiàn)典型的韻律生長(zhǎng)環(huán)帶，為巖漿成因鋯石。

對(duì)3 件同位素樣品鋯石不同部位打點(diǎn)，獲得粗中粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖中（編號(hào)D6228-1-TW1）諧和年齡和加權(quán)平均年齡為32.0±0.19Ma（圖5）；粗中粒似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖中（編號(hào)D6232-1-TW1），諧和年齡和加權(quán)平均年齡為31.8±0.2Ma（圖6）；淺肉紅色似斑狀二長(zhǎng)花崗巖中（編號(hào)D7545-1-TW1），諧和年齡和加權(quán)平均年齡為31.9±0.2Ma（圖7）。綜合野外地質(zhì)關(guān)系，將其侵位時(shí)代厘定為漸新世。

圖5 樣號(hào)D 6228-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權(quán)平均年齡圖、陰極發(fā)光圖像（300 μm）

圖6 樣號(hào)D 6232-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權(quán)平均年齡圖、陰極發(fā)光圖像（300 μm）

圖7 樣號(hào)D 7545-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權(quán)平均年齡圖、陰極發(fā)光圖像（300 μm）

5 構(gòu)造環(huán)境分析

由侵入巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解顯示（圖8），乃巴巖體主量元素R1-R2圖解中，樣品全部投入碰撞后花崗巖區(qū)域。在花崗巖SiO2-wTFeO∕（TFeO+MgO）圖解中，樣品均投入“島弧+大陸弧+大陸碰撞花崗巖”區(qū)間。同時(shí)，在Nb－Y圖解中，研究區(qū)樣品均落入“火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖”區(qū)；在Rb∕30-Hf-3Ta 圖中，火山弧花崗巖區(qū)內(nèi)有3 件樣品，碰撞后花崗巖區(qū)有2 件樣品，具有弧巖漿巖的特點(diǎn)。與紀(jì)偉強(qiáng)等[14]認(rèn)為岡底斯巖基花崗巖各時(shí)期花崗巖均具有弧巖漿巖的特征相一致，但不一定代表板塊俯沖的進(jìn)行，很可能為碰撞后加厚的巖石圈發(fā)生大面積對(duì)流減薄所致。結(jié)合漸新世整個(gè)岡底斯及鄰區(qū)均處于碰撞后東西向伸展的環(huán)境，認(rèn)為乃巴巖體為具有弧巖漿巖特點(diǎn)的碰撞造山期后花崗巖，是印度板塊和歐亞板塊碰撞造山作用后伸展環(huán)境下，加厚巖石圈對(duì)流減薄的產(chǎn)物。

圖8 侵入巖構(gòu)造環(huán)境判別圖

6 巖漿成因探討

根據(jù)野外觀察，乃巴巖體邊部偶見(jiàn)暗色鎂鐵質(zhì)微粒包體，并見(jiàn)淺源捕虜體，表明漸新世侵入巖是殼源酸性巖漿中有幔源基性巖漿的混入，屬殼?；煸葱蛶r漿所形成的侵入巖。同時(shí)，依據(jù)侵入巖成因類(lèi)型判別圖（圖9），在K2O-Na2O 圖解中，乃巴漸新世侵入巖大部分投入I型花崗巖區(qū)域，顯示為I型花崗巖。在Zr-TiO2判別圖解中，樣品落入S型花崗巖區(qū)域內(nèi)；同時(shí)花崗巖的地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，該巖體鋁飽和指數(shù)A∕CNK 的比值介于0.87～1.05 之間，平均為0.91；A∕CNK 值小于1.1，表現(xiàn)為I 型花崗巖的特點(diǎn)[15]。綜上所述，乃巴漸新世花崗巖表現(xiàn)出I型兼具S 型花崗巖的雙重特征，說(shuō)明其形成既有殼源物質(zhì)的重熔，也有幔源組分的帶入。

圖9 侵入巖成因類(lèi)型判別圖

漸新世時(shí)期，由于板塊碰撞作用的影響，岡底斯一帶產(chǎn)生一系列近東西向逆沖推覆斷裂。因此，認(rèn)為乃巴漸新世IS 型花崗巖漿沿區(qū)域深大斷裂上侵或沿火山塌陷的空間被動(dòng)就位。

7 結(jié)論

（1）乃巴巖體由偏酸性的細(xì)中粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖、中粗粒似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖及少量中?；◢忛W長(zhǎng)巖組成的巖基，不同巖性之間為涌動(dòng)型侵入接觸關(guān)系。

（2）乃巴巖體富鈉、高鉀、高鋁、低鎂，為準(zhǔn)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，相對(duì)富集Rb、Sr、K 大離子親石元素，顯著虧損P、Nb、Ti高場(chǎng)強(qiáng)元素，稀土總量較高，輕稀土富集、重稀土虧損，負(fù)銪異常不顯著。

（3）LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)試顯示，鋯石均呈現(xiàn)典型的韻律生長(zhǎng)環(huán)帶，為巖漿成因鋯石，侵位年齡均在32 Ma左右，屬漸新世。

（4）乃巴巖體為具有弧巖漿巖特點(diǎn)的碰撞造山期后花崗巖，是印度板塊和歐亞板塊碰撞造山作用后伸展環(huán)境下，加厚巖石圈對(duì)流減薄的產(chǎn)物。

（5）乃巴巖體表現(xiàn)出I型兼具S型花崗巖的雙重特征，說(shuō)明其形成既有殼源物質(zhì)的重熔，也有幔源組分的帶入。

（6）乃巴巖體為殼?；煸葱蛶r漿沿區(qū)域深大斷裂上侵或沿火山塌陷的空間被動(dòng)就位形成的侵入巖。