Zircon U-Pb ages, petrogenesis and tectonic setting of basic rocks in Gudui area, southern Tibet
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摘要:
藏南古堆地区处于喜马拉雅带北东段, 雅鲁藏布江缝合带南部, 措美大火成岩省东南部, 区内基性岩分布较广泛, 主要呈脉状侵位于侏罗纪—三叠纪地层中。为探讨古堆地区基性岩的成因及其构造动力学背景, 对区内基性岩进行了锆石U-Pb年龄、岩石地球化学等研究。结果表明, SHRIMP锆石206Pb/238U同位素测年得出辉绿岩年龄加权平均值为137.7±0.9 Ma;辉长岩年龄加权平均值为133.8±0.8 Ma, 其形成时代为早白垩世, 与措美大火成岩省OIB型基性岩形成时代相近(130~136 Ma)。岩石地球化学证据表明, 基性岩具有高TiO2和P2O5特点, 不具有Nb-Ta槽特征, 微量元素比值(Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Th/Yb)及稀土元素配分模式与板内洋岛玄武岩(OIB)相似。综合研究表明, 古堆地区基性岩源于富集地幔, 并且基性岩浆在上侵过程中未受到地壳混染, 其形成于板内构造环境, 可能是Kerguelen地幔柱早期活动的产物。对古堆地区基性岩的研究, 为近一步认识藏南地区早白垩世基性岩的成因及其大地构造背景提供了地质年代学和岩石地球化学方面的证据。
Abstract:The Gudui area in southern Tibet is located in the northeast section of the Himalaya belt, the south of the Yarlung Zangbo River suture zone, and the southeast of the cuomei large igneous province.The basic rocks in the area are widely distributed, mainly located in the Jurassic-Triassic strata.In order to explore the origin and structural dynamic background of basic rocks in Gudui area, zircon U-Pb chronology and rock geochemistry of basic rocks in the area are studied in this paper.The results show that the SHRIMP zircon 206Pb/238U isotopic dating shows that the weighted average age of diabase is 137.7±0.9 Ma, and the weighted average age of gabbro is 133.8±0.8 Ma, its formation age is early Cretaceous, which is similar to that of OIB basic rocks in Cuomei igneous Province(130~136 Ma).Rock geochemical evidence shows that the basic rocks have high TiO2 and P2O5 characteristics, not Nb-Ta groove characteristics, and the trace element ratios(Ce/Zr, Zr/Nb, Zr/Y, Th/Yb)and rare earth distribution patterns are similar to those of intraplate ocean island basalt(OIB).The comprehensive study shows that the basic rocks in gudui area originated from the enriched mantle, and the basic magma was not contaminated by the crust during the upwelling process.It was formed in the intraplate tectonic environment and may be the product of the early activities of the Kerguelen mantle plume.Through this study of basic rocks in Gudui area, geological chronology and rock geochemistry evidence are provided for further understanding the genesis and tectonic background of Early Cretaceous basic rocks in the southern Tibet.
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藏南特提斯喜马拉雅带广泛分布白垩纪火成岩[1]。近年，区域地质调查工作的开展及众多学者的研究表明，在雅鲁藏布江缝合带南侧浪卡子—洛扎—错那—措美等地区出露一套以玄武岩、辉长岩、辉绿岩等为主的火成岩，其形成时代主要集中于早白垩世[2-5]。众多学者对上述地区出露的火成岩的成因及其构造背景等进行了大量研究，但对藏南古堆地区基性岩的研究甚少。因此，本次研究有望填补该地区基性岩的形成时代、成因及其构造背景等方面的空白。
目前，尽管前人对藏南地区基性岩进行了深入研究，但一些关键问题仍然存在争议。如早白垩世基性岩的成因及其构造动力学背景，有学者[2-3, 6-7]认为，早白垩世基性岩的形成与新特提斯洋晚期大规模的扩张有关，是被动大陆边缘伸展背景下的产物；另有学者[8-10]认为，早白垩世基性岩与Kerguelen地幔柱岩浆活动有关，可能是Kerguelen地幔柱早期活动的产物。为解决上述争议，本文以藏南古堆地区基性岩为研究对象，在野外地质调查和岩相学研究的基础上，开展锆石U-Pb地质年代学、岩石地球化学等研究，为近一步认识藏南地区早白垩世基性岩的成因及其大地构造背景提供地质龄和岩石地球化学方面的证据。
1. 地质概况和岩石矿物学特征
班公湖-怒江缝合带(BNSZ)将青藏高原南部地区划分为两大构造区，即晚古生代羌塘-三江构造区和冈瓦纳北缘中生代冈底斯-喜马拉雅构造区[11]，在冈底斯-喜马拉雅构造区，以雅鲁藏布江缝合带(IYZSZ)为界，北部为拉萨地块，南部为喜马拉雅带(图 1-a)。藏南古堆地区处于喜马拉雅带北东段、雅鲁藏布江缝合带的南部、措美大火成岩省东南部(图 1-b)。在措美大火成岩省内广泛分布白垩纪火成岩，其岩石类型主要有玄武岩、辉绿岩、辉长岩等。
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图 1 古堆地区地质简图JSSZ—金沙江缝合带；BNSZ—班公湖-怒江缝合带；IYZSZ—印度河-雅鲁藏布江缝合带；1—第四系；2—侏罗系；3—三叠系涅如组；4—古生界曲德贡岩组；5—黑云母二长花岗岩；6—措美大火成岩省辉绿岩墙；7—措美大火成岩省辉长岩；8—措美大火成岩省玄武岩；9—花岗岩；10—闪长岩；11—辉绿、辉长岩；12—煌斑岩；13—火山岩；14—断层；15—逆冲推覆断裂；16—拆离断层；17—地质界线；18—最初提出的措美大火成岩省范围；19—后续新增的措美大火成岩省范围；20—采样点Figure 1. Simplified geological map of Gudui area研究区出露的地层为古生代—新生代沉积岩及火山碎屑岩。其中中生代地层较发育，以NW向断裂及逆冲推覆断裂为界(图 1-c)，其北东部为三叠系涅如组，西南部为侏罗系。岩石类型以泥质砂岩、砂页岩、炭质板岩为主。该地层被认为是金、金-锑和锑矿床(点)的主要容矿围岩[12]。研究区北部分布达拉变质核杂岩，变质核杂岩核部为淡色花岗岩体，其成因可能与藏南拆离系有关[13-14]。
研究区基性岩较发育，岩石类型为辉绿岩、辉长岩等，基性岩主要呈脉状侵位于侏罗纪—三叠纪地层中。岩脉宽度从数米至数几十米不等，长度为数米至数百米，且分布较广泛。
辉绿岩多呈灰绿色，具辉绿结构，块状构造。主要矿物为斜长石、辉石，两者含量占85%以上。次要矿物主要为角闪石，含量为10%左右(图 2-a)。显微镜下，斜长石为无色，呈长板状、长柱状，自形程度较好。单斜辉石为无色，呈半自形短柱状—他形粒状，自形程度较差。岩石中还含有少量磁铁矿、石英等(图 2-c)。
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图 2 辉绿岩(a、c)、辉长岩(b、d)野外照片及显微照片Pl—斜长石；Hb—角闪石；Px—辉石Figure 2. Field photos and micrographs of diabase(a, c)and gabbro(b, d)辉长岩多呈暗灰色，具辉长结构，块状构造。矿物成分主要为辉石和斜长石，其中辉石含量占40%左右，斜长石含量为40%~50%，副矿物为少量钛铁矿(图 2-b)。显微镜下，辉石呈半自形短柱状，自形程度较差，以单斜辉石为主。斜长石呈长柱状，自形程度较好。钛铁矿呈不透明粒状。岩石蚀变见弱绿泥石化(图 2-d)。
2. 样品分析方法
样品锆石按常规方法进行分选，在双目镜下挑选，将待测的锆石与RESE参考样SL13和数粒TEM放在环氧树脂中将其固定，抛磨至露出内部中心面，用于透射光、反射光及阴极发光(CL)研究。CL研究在中国地质科学院矿产资源研究所(牛津MINICL阴极发光探测仪)完成，具体操作流程见周剑雄等[15]。样品SHRIMP锆石U-Pb分析在北京离子探针中心完成，在分析过程中主要运用标准锆石TEM(417 Ma)进行元素分馏校正，Pb/U校正公式运用Pb/U=A(UO/U)2[16]；运用澳大利亚国立大学地学院标准锆石SL13(年龄为572 Ma；U含量为238×10-6)进行标定所测锆石的U、Th、Pb含量，具体分析流程及原理见宋彪等[17]。
本次在研究区基性岩中采集了7件样品，对其进行全岩地球化学分析，主量元素由武警黄金十一支队实验室测试完成，采用X荧光光谱仪2100测试，并执行JY/T 016—1996标准；微量和稀土元素由自然资源部长沙矿产资源监督检测中心测试完成，微量元素运用ICP、Au运用原子吸收、稀土元素运用ICP-MS方法进行测试分析，主量元素分析精度RSD＜5%，微量和稀土元素分析精度RSD＜10%。
3. 测试结果
表 1显示，辉绿岩锆石的Th、U含量分别为684×10-6~3840×10-6和397×10-6~1282×10-6，Th/U值介于1.72~3.00之间，平均值为2.16，大于0.4，属于岩浆成因锆石[18]。10个锆石测点均落在谐和线上或其附近(图 3-a)，其锆石206Pb/238U年龄多集中在136.0~140.3 Ma之间，年龄加权平均值为137.7±0.9 Ma(MSDW=1.6)，代表了辉绿岩的结晶年龄，时代为早白垩世。辉长岩锆石的Th、U含量分别为92~2629×10-6和210~1302×10-6，Th/U值介于0.44~2.99之间，平均值为1.98，大于0.4，属于岩浆成因锆石。辉长岩样品9个锆石测点均落在谐和线上或其附近(图 3-b)，其锆石206Pb/238U年龄数据多集中在130.8~135.5 Ma之间，年龄加权平均值为133.8±0.8 Ma(MSDW=0.9)，代表了辉长岩的结晶年龄，时代为早白垩世。
表 1 古堆地区辉绿岩和辉长岩SHRIMP锆石U-Th-Pb分析结果Table 1. SHRIMP zircon U-Th-Pb analysis results of diabase and gabbro in Gudui area测试点号 206Pbc/% 含量/10-6 232Th/238U 207Pb*/206Pb* ±% 207Pb*/235U ±% 206Pb*/238U ±% 206Pb/238U
年龄/MaU Th 206Pb* 辉绿岩 1 1.21 549 1156 10.5 2.17 0.0473 13.6 0.14 13.6 0.0220 1.3 140.3 1.8 2 0.68 933 1914 17.3 2.12 0.0533 9.7 0.16 9.7 0.0214 1.0 136.5 1.4 3 1.71 585 1118 11.1 1.97 0.0447 16.9 0.13 17.0 0.0216 1.3 137.9 1.8 4 0.49 589 1061 11.1 1.86 0.0501 4.7 0.15 4.8 0.0219 0.9 139.7 1.2 5 0.83 835 2244 15.4 2.78 0.0457 6.8 0.13 6.8 0.0213 0.8 136.1 1.1 6 1.01 483 903 9.1 1.93 0.0479 6.3 0.14 6.4 0.0218 1.0 138.8 1.3 7 0.54 397 684 7.3 1.78 0.0488 8.6 0.14 8.8 0.0214 1.4 136.4 1.9 8 0.35 774 1972 14.2 2.63 0.0482 3.7 0.14 3.8 0.0213 0.8 136.0 1.0 9 0.64 427 799 8.1 1.93 0.0518 9.0 0.16 9.1 0.0220 1.1 140.3 1.6 10 0.30 1282 3840 23.9 3.09 0.0487 2.8 0.15 3.2 0.0216 1.5 137.9 2.1 辉长岩 1 2.28 210 92 3.8 0.44 0.0449 18.1 0.13 18.2 0.0205 1.7 130.8 2.2 2 0.00 1302 1962 23.4 1.51 0.0497 1.8 0.14 1.9 0.0209 0.5 133.6 0.7 3 1.74 1043 2010 19.1 1.93 0.0534 8.2 0.15 8.2 0.0209 0.8 133.6 1.1 4 2.04 991 2028 18.3 2.11 0.0485 9.5 0.14 9.6 0.0211 0.9 134.5 1.2 5 1.52 408 810 7.5 2.05 0.0439 17.0 0.13 17.1 0.0210 1.4 134.3 1.8 6 1.13 1020 2629 18.7 2.66 0.0427 10.2 0.12 10.2 0.0211 1.2 134.4 1.7 7 0.68 628 1343 11.5 2.21 0.0471 7.5 0.14 7.6 0.0212 1.2 135.5 1.6 8 1.31 818 2446 15.1 3.09 0.0490 8.2 0.14 8.3 0.0212 0.9 135.2 1.2 9 0.52 718 1567 12.8 2.26 0.0519 3.9 0.15 4.1 0.0207 1.0 131.8 1.3 ![]()
图 3 古堆地区辉绿岩(a)和辉长岩(b)SHRIMP锆石谐和曲线Figure 3. SHRIMP zircon harmonic curves of diabase(a)and gabbro(b)in Gudui area4. 地球化学特征
4.1 主量元素
11PM302样品的烧失量(LOI)较高(表 2)，为9.66%，表明该样品受到一定程度的蚀变。其余样品的烧失量介于2.02%~3.19%之间, 平均值为2.63%，小于3%，表明蚀变不严重[19]。为消除蚀变作用的影响，本文对主量元素进行了重新归一化处理[20]。
表 2 古堆地区基性岩主量、微量和稀土元素分析结果Table 2. Analysis results of major, trace and rare earth elements of basic rocks in Gudui area元素 辉长岩 辉绿岩 元素 辉长岩 辉绿岩 PM4QY002 11PM101 11PM102 11PM301 11PM302 11Q6 11Q8 PM4QY002 11PM101 11PM102 11PM301 11PM302 11Q6 11Q8 SiO2 52.14 49.85 48.76 49.18 48.14 51.70 50.61 Lu 0.69 0.48 0.31 0.49 0.54 0.74 0.72 TiO2 3.64 2.93 2.84 4.13 2.51 2.42 2.22 Y 48.98 34.71 35.19 36.53 42.41 55.17 49.69 Al2O3 13.96 14.68 13.86 14.36 13.88 14.36 13.34 ΣREE 325.49 128.53 265.92 184.2 235.31 220.31 191.63 Fe2O3 3.02 3.24 2.70 2.32 2.92 2.12 1.86 LREE 287.48 103.89 235.78 156.72 203.2 184.7 160.01 MnO 0.15 0.17 0.16 0.15 0.17 0.16 0.15 HREE 38.01 24.64 30.14 27.48 32.11 35.61 31.62 MgO 3.54 3.53 6.36 4.48 3.63 5.33 5.42 LREE/HREE 7.56 4.22 7.82 5.7 6.33 5.19 5.06 CaO 6.52 7.51 8.90 6.79 6.66 7.65 8.50 Na2O 3.84 3.82 3.07 4.39 2.83 2.74 2.46 (La/Yb)N 8.73 2.37 12.19 5.1 7.12 5.3 5.09 K2O 1.63 1.37 0.12 1.15 0.91 1.44 1.31 FeO 7.48 8.59 8.56 8.91 8.14 7.95 7.34 δEu 1.01 1.02 1.4 1.12 0.92 1.34 1.36 P2O5 0.66 0.53 0.34 0.47 0.51 0.29 0.26 Ba 433 501.5 155.7 205.8 201.8 355.4 279.4 Mg# 46.00 42.52 57.22 47.51 44.53 54.69 57.07 Co 40.8 24.2 45.5 52.2 36.5 43.83 41.65 烧失量 2.89 2.69 3.19 2.52 9.66 2.02 2.49 Cu 27 11.4 20.1 18.8 6 — — 总计 99.47 98.91 98.86 98.85 98.96 98.18 97.96 Ni 17.6 18.1 49.6 18.7 2 20.33 24.01 σ 3.27 3.93 1.77 4.97 2.72 2.01 1.87 Sc 19.6 17.6 26.8 23.6 16.7 26.3 25.4 Na2O+K2O 5.47 5.19 3.19 5.54 3.74 4.18 3.77 Sr 441.6 128.9 121.7 183.8 127.3 394.3 412.3 Zn 119.8 99.7 100.9 103 110.5 100.5 95.43 K2O/Na2O 0.42 0.36 0.04 0.26 0.32 0.53 0.53 Cr 12.2 37.5 132.6 18.8 11.8 131.7 115.8 Rb 22.2 125.3 5.0 20.4 26.1 50.3 49.92 A/CNK 0.70 0.68 0.65 0.69 0.72 0.72 0.73 Nb 61.7 27.15 18.19 41.99 29.24 26.44 28.56 La 57.72 10.69 38.74 24.02 37.03 37.34 32.84 Ta 3.54 1.69 0.97 2.54 1.45 0.72 0.63 Ce 119.2 44.51 94.78 65.64 85.91 78.77 68.17 W 0.68 2.64 0.91 0.62 0.41 2.11 1.59 Pr 15.94 6.37 13.7 9.15 11.56 10.23 8.78 Pb 13.8 26 5.7 13.7 20.9 21.65 24.77 Nd 75.72 32.31 69.13 45.03 54.38 43.64 37.5 Th 3.64 23.55 1.4 3 4.87 5.8 5.61 Sm 14.45 7.58 13.58 9.56 11.13 10.34 8.86 U 1.06 2.43 0.28 0.69 0.43 0.61 0.81 Eu 4.45 2.43 5.85 3.32 3.19 4.38 3.86 Sn 8.3 3.74 3.92 2.35 5 2.82 2.07 Gd 11.96 6.68 11.28 8.25 9.64 9.35 8.17 Zr 914.8 387.8 332.1 598.3 175.3 273.6 216.3 Tb 2.08 1.37 1.9 1.53 1.83 1.72 1.49 Li 17.2 39.8 35.7 31.5 74.1 36.92 25.66 Dy 10.39 7.13 8.67 7.69 9.14 10.39 9.08 Hf 12.8 10.2 5.4 6.8 7.3 7.21 10.82 Ho 2.04 1.47 1.59 1.57 1.83 2.05 1.83 V 237.8 139.7 271.4 312 256.4 273.2 257.3 Er 5.38 3.76 3.7 4.02 4.76 5.45 4.91 Au 0.1 0 0 0 0.07 0.82 0.88 Tm 0.73 0.52 0.41 0.55 0.64 0.86 0.79 Sb 1.12 0.72 0 0.57 0.54 0 0 Yb 4.74 3.23 2.28 3.38 3.73 5.05 4.63 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6，其中Au为10-9 经扣除烧失量，归一化到100%后[21]，样品中SiO2含量为48.14%~52.14%，平均值为50.05%；K2O含量为0.12%~1.63%，平均值为1.13%；Na2O含量为2.46%~4.39%，平均值3.3%；全碱K2O+Na2O含量为3.19%~5.54%，平均值4.4%；K2O/Na2O平均值为0.35；Al2O3含量为13.34%~14.68%，平均值14.06%；TiO2含量为2.22%~4.13%，平均值3.0%；P2O5含量为0.26%~0.66%，平均值0.4%；A/CNK为0.65~0.73，平均值为0.69，属于偏铝质岩石。由于部分样品受到一定程度的蚀变，本文选用抗蚀变较强的元素进行岩石分类。Nb/Y-Zr/TiO2图解(图 4)显示，有3件样品落入亚碱性玄武岩区域，其余4件落入碱性玄武岩区域。里特曼指数σ显示，有6件样品的σ小于4，有1件样品σ大于4，其值为4.97，暗示部分岩石的碱性程度较高。总体表明，研究区基性岩属于亚碱性—碱性玄武岩系列。
4.2 稀土及微量元素
稀土元素测试结果(表 2)显示，样品的稀土元素总量(ΣREE)较高，介于128.53×10-6~325.49×10-6之间，平均值为221.63×10-6，明显富集轻稀土元素(LREE/HREE=4.22~7.82，平均值为5.98)，相对亏损重稀土元素，轻、重稀土元素分馏显著((La/Yb)N=2.37~12.19，平均值为6.56)，具有轻微正Eu异常特征(δEu=0.92~1.42，平均值为1.17)。稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(图 5-a)显示，样品稀土元素曲线表现为右倾型，与洋岛玄武岩(OIB)相似。
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图 5 基性岩稀土元素标准化图(a)和微量元素蛛网图(b)Figure 5. REE normalization graph(a)and trace element spider diagram (b) of basic rocks在微量元素方面，富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th，Sr亏损，富集高场强元素Nb、Ta、Ce，P相对亏损。不相容元素如Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y与Th/Yb值分别为0.11~0.49、6.00~14.83、4.13~18.68和0.61~7.29，平均值为0.25、12.22、9.87、1.89，与OIB玄武岩相似(分别为0.3、5.8、9.7和1.9)[22-23]。此外，样品中Sb含量为0.54×10-6~1.12×10-6，平均值为0.74×10-6，是陆壳平均值(0.2×10-6)[24]的3.7倍，而其他元素(Au、Cu、Zn、Ni等)的含量低于或接近陆壳平均值，显示基性岩浆的侵入为后期区内锑矿的形成提供了部分物源。
5. 讨论
5.1 岩石成因
5.1.1 岩浆源区
古堆地区基性岩样品中Ba/Nb、La/Nb、Ba/La(平均值分别为9.87、1.12、12.93)等参数比值均接近EMⅠ OIB的比值，暗示基性岩浆可能源于EMⅠ型富集地幔区域[25]。设想如果基性岩浆源于亏损地幔，那么Zr/Nb值应大于18[26]，而古堆地区基性岩Zr/Nb值(平均值为12.22)小于18。此外，在稀土元素配分曲线上可见轻稀土元素(LREE)呈富集趋势，指示其源区可能为富集型地幔源区。另据图 6显示，7件样品均落在富集地幔或靠近富集地幔端元，其岩浆具有富集地幔的特征。综上所述，古堆地区基性岩源于富集地幔，这与藏南地区多处OIB型基性岩墙群的源区一致[2, 9, 18]。
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图 6 古堆地区基性岩Zr/Nb-Y/Nb(a)与Ta/Yb-Th/Yb(b)图解Figure 6. Zr/Nb-Y/Nb(a)and Ta/Yb-Th/Yb(b)diagrams of basic rocks in Gudui area5.1.2 地壳混染
野外地质调查发现，基性岩主要呈脉状侵位于侏罗纪—三叠纪地层中，那么基性岩浆在上侵过程中是否受到地壳混染？①通常基性岩受地壳混染后，往往具有明显富集LILE的特征[27]，且地壳物质通常具有低Nb、Ta和高Th的特征，因此受地壳混染后会导致Nb、Ta与Th之间呈现明显的负相关关系[19]，而古堆地区基性岩Nb、Ta与Th之间负相关关系并不明显(图 7)。②样品的Th/Ta值为1.03~13.9，除11PM101样品外，其余样品的Th/Ta值均小于大陆地壳比值(约为10)[28]。另外，样品的Zr/Hf=19.99~87.99，远大于陆壳值(11)，表明基性岩受地壳混染的可能性较小[29]。③Lassiter等[30]认为，岩浆在上侵过程中受地壳混染后，La/Sm值会迅速增加到5以上，而古堆地区基性岩的La/Sm值为1.4~3.9(小于5)。上述研究表明，古堆地区基性岩浆在上侵过程中未遭受地壳混染。
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图 7 古堆地区基性岩Th-Nb(a)和Th-Ta(b)图解Figure 7. Th-Nb(a) and Th-Ta(b) diagrams of basic rocks in Gudui area5.1.3 结晶分异
样品中Mg#值均大于40，变化范围介于42.52~57.22之间，平均值为49.93，稍低于原生玄武岩浆的Mg#值(参考值为65)[31-32]。Ni含量为2.00×10-6~49.6×10-6，Cr含量为11.8×10-6~132.6×10-6，Ni、Cr含量较低，暗示基性岩可能是原生玄武质岩浆经历一定程度的结晶分异作用的产物[32-34]。Harker图解(图 8-a、b)显示，Mg#与Ni、Cr呈正相关线性关系，暗示岩浆演化过程中分异橄榄石和(或)单斜辉石等；Mg#与TFe2O3、TiO2呈负相关线性关系(图 8-c、d)，暗示Fe-Ti氧化物的分离作用不明显；Mg#与CaO呈正相关线性关系(图 8-e)，暗示含Ca矿物(如单斜辉石)的分离[34]。样品中的Sr具有明显的负异常特征，而Sr的负异常一般与斜长石的结晶分异作用有关。然而，Mg#与Al2O3呈负相关线性关系(图 8-f)及样品轻微的正Eu异常(δEu=0.92~1.42)特征暗示，岩浆演化过程中斜长石的结晶分异作用不明显，或斜长石是在岩浆演化晚期才晶出的[32, 34]，因此推测Sr的负异常可能是斜长石在岩浆演化的晚期结晶所致，或岩石受轻微蚀变作用所致[35]；Mg#与P2O5、Zr大体呈负相关线性关系(图 8-g、h)，暗示磷灰石、锆石等分异作用不明显[34]。
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图 8 古堆地区基性岩样品Harker图解Figure 8. Harker diagrams of basic rock samples in the Gudui area5.2 构造环境
基性岩一般是深源岩浆侵位于不同地壳层次的产物，且含有丰富的地球动力学背景方面的信息[2]，因此通过对基性岩的研究，可以推测其形成时的大地构造背景。在古堆地区基性岩FMA构造环境判别图(图 9-a)上，绝大多数样品落入陆内环境。在Zr-Zr/Y构造环境判别图(9-b)上，有4件样品落在板内构造环境，其余样品落在靠近板内构造环境附近区域，这与朱弟成等[36]和江思宏等[2]的研究结果一致。综上所述，古堆地区基性岩形成于板内构造环境。
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图 9 古堆地区基性岩FMA(a)和Zr-Zr/Y(b)构造判别图解Ⅰ—洋中脊和洋底；Ⅱ—洋岛；Ⅲ—大陆；Ⅳ—扩展型中央岛；Ⅴ—造山带；WPB—板内玄武岩;MORB—大洋中脊玄武岩；IAB—岛弧玄武岩Figure 9. FMA(a)and Zr-Zr/Y(b)structural discrimination diagrams of basic rocks in Gudui area长期以来，藏南地区基性岩的形成被认为与雅鲁藏布新特提斯洋晚期大规模扩张有关，是被动大陆边缘伸展背景下的产物[2-3, 6-7]。值得注意的是，在雅鲁藏布新特提斯洋晚期发生大规模扩张时，洋脊扩张产生的推动力促使扩张脊两侧的洋壳岩石圈发生相向运动，在被动大陆边缘一侧形成一种挤压背景，因此，用被动大陆边缘伸展模式解释藏南地区基性岩的成因及相应的大地构造背景不妥。另一种解释是，基性岩可能是拉萨陆块南缘雅鲁藏布新特提斯洋壳岩石圈向北初始俯冲作用的产物，但前人[37-40]的研究成果表明，在俯冲作用下形成的镁铁质岩石通常具有明显的Nb-Ta槽，并含有非常低的Ti含量(如典型岛弧玄武岩的TiO2含量大部分小于1%)和Zr含量(岛弧玄武岩Zr含量小于130×10-6)。而研究区基性岩的Ti(TiO2平均值为3.0%)和Zr(Zr含量平均值为414.03×10-6)含量较高，且不具有Nb-Ta槽特征，因此用俯冲作用解释古堆地区基性岩的构造背景也不合适。
朱弟成等[41-42]的研究表明，早白垩世措美大火成岩省内发生了大规模的岩浆活动，形成了OIB型基性火山岩、酸性火山岩等，这些白垩纪火山岩主要分布于浪卡子—洛扎—错那—措美等地区(图 1-b)。随后的研究表明，措美大火成岩省地幔柱头部物质成分(Sr/Nd同位素、锆石Hf同位素，(87Sr/86Sr)t=0.7047, εNd(t)=+1.5，εHf(t)=+2.1~+5.7)与白垩纪Kerguelen地幔柱头部物质成分非常相似[42]，指示措美大火成岩省与Kerguelen地幔柱具有共同的岩浆源区[43-44]，并认为OIB型基性岩可能是Kerguelen地幔柱早期活动的产物[41-42, 45-46]。夏瑛等[38]研究发现，措美大火成岩省OIB型镁铁质岩具有典型的高TiO2、P2O5特征，碱性镁铁质岩(OIB)未受地壳混染，且不具有Nb-Ta负异常。本次研究发现，古堆地区基性岩TiO2(平均值为3.0%)和P2O5(平均值为0.4%)含量较高，与夏瑛等[38]研究成果一致(TiO2平均值为3.0%，P2O5平均值为0.4%)，且样品未受地壳混染，不具有Nb-Ta负异常。此外，辉长岩和辉绿岩的结晶年龄分别为133.8±0.8 Ma、137.7±0.9 Ma，与措美大火成岩省OIB型基性岩的结晶年龄相近(130~136 Ma)[41]，且同样显示OIB的地球化学特征。综上所述，古堆地区基性岩属于措美大火成岩省的一部分，其成因可能是Kerguelen地幔柱早期活动的产物。
6. 结论
(1)通过SHRIMP锆石U-Pb测年得出，藏南古堆地区辉长岩、辉绿岩年龄加权平均值分别为133.8±0.8 Ma，(MSDW=0.9)和137.7±0.9 Ma(MSDW=1.6)，形成于早白垩世。
(2)辉长岩和辉绿岩具有高TiO2和P2O5特点，不具有Nb-Ta负异常特征。微量元素比值(如Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Th/Yb)及稀土元素配分模式均与板内洋岛玄武岩(OIB)相似。
(3)古堆地区基性岩形成于板内构造环境，其成因可能是Kerguelen地幔柱早期活动的产物，且基性岩浆在上侵过程中未受到地壳混染。
致谢: 野外工作过程中，得到武警黄金第十一支队李武毅、陈武等诸多同仁的帮助；论文写作过程中，得到桂林理工大学地球科学学院罗先熔教授的指导；审稿专家提出宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。 -
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图 1 古堆地区地质简图
JSSZ—金沙江缝合带；BNSZ—班公湖-怒江缝合带；IYZSZ—印度河-雅鲁藏布江缝合带；1—第四系；2—侏罗系；3—三叠系涅如组；4—古生界曲德贡岩组；5—黑云母二长花岗岩；6—措美大火成岩省辉绿岩墙；7—措美大火成岩省辉长岩；8—措美大火成岩省玄武岩；9—花岗岩；10—闪长岩；11—辉绿、辉长岩；12—煌斑岩；13—火山岩；14—断层；15—逆冲推覆断裂；16—拆离断层；17—地质界线；18—最初提出的措美大火成岩省范围；19—后续新增的措美大火成岩省范围；20—采样点
Figure 1. Simplified geological map of Gudui area
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图 2 辉绿岩(a、c)、辉长岩(b、d)野外照片及显微照片
Pl—斜长石；Hb—角闪石；Px—辉石
Figure 2. Field photos and micrographs of diabase(a, c)and gabbro(b, d)
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图 3 古堆地区辉绿岩(a)和辉长岩(b)SHRIMP锆石谐和曲线
Figure 3. SHRIMP zircon harmonic curves of diabase(a)and gabbro(b)in Gudui area
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图 5 基性岩稀土元素标准化图(a)和微量元素蛛网图(b)
Figure 5. REE normalization graph(a)and trace element spider diagram (b) of basic rocks
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图 6 古堆地区基性岩Zr/Nb-Y/Nb(a)与Ta/Yb-Th/Yb(b)图解
Figure 6. Zr/Nb-Y/Nb(a)and Ta/Yb-Th/Yb(b)diagrams of basic rocks in Gudui area
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图 7 古堆地区基性岩Th-Nb(a)和Th-Ta(b)图解
Figure 7. Th-Nb(a) and Th-Ta(b) diagrams of basic rocks in Gudui area
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图 8 古堆地区基性岩样品Harker图解
Figure 8. Harker diagrams of basic rock samples in the Gudui area
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图 9 古堆地区基性岩FMA(a)和Zr-Zr/Y(b)构造判别图解
Ⅰ—洋中脊和洋底；Ⅱ—洋岛；Ⅲ—大陆；Ⅳ—扩展型中央岛；Ⅴ—造山带；WPB—板内玄武岩;MORB—大洋中脊玄武岩；IAB—岛弧玄武岩
Figure 9. FMA(a)and Zr-Zr/Y(b)structural discrimination diagrams of basic rocks in Gudui area
表 1 古堆地区辉绿岩和辉长岩SHRIMP锆石U-Th-Pb分析结果
Table 1 SHRIMP zircon U-Th-Pb analysis results of diabase and gabbro in Gudui area
测试点号 206Pbc/% 含量/10-6 232Th/238U 207Pb*/206Pb* ±% 207Pb*/235U ±% 206Pb*/238U ±% 206Pb/238U
年龄/MaU Th 206Pb* 辉绿岩 1 1.21 549 1156 10.5 2.17 0.0473 13.6 0.14 13.6 0.0220 1.3 140.3 1.8 2 0.68 933 1914 17.3 2.12 0.0533 9.7 0.16 9.7 0.0214 1.0 136.5 1.4 3 1.71 585 1118 11.1 1.97 0.0447 16.9 0.13 17.0 0.0216 1.3 137.9 1.8 4 0.49 589 1061 11.1 1.86 0.0501 4.7 0.15 4.8 0.0219 0.9 139.7 1.2 5 0.83 835 2244 15.4 2.78 0.0457 6.8 0.13 6.8 0.0213 0.8 136.1 1.1 6 1.01 483 903 9.1 1.93 0.0479 6.3 0.14 6.4 0.0218 1.0 138.8 1.3 7 0.54 397 684 7.3 1.78 0.0488 8.6 0.14 8.8 0.0214 1.4 136.4 1.9 8 0.35 774 1972 14.2 2.63 0.0482 3.7 0.14 3.8 0.0213 0.8 136.0 1.0 9 0.64 427 799 8.1 1.93 0.0518 9.0 0.16 9.1 0.0220 1.1 140.3 1.6 10 0.30 1282 3840 23.9 3.09 0.0487 2.8 0.15 3.2 0.0216 1.5 137.9 2.1 辉长岩 1 2.28 210 92 3.8 0.44 0.0449 18.1 0.13 18.2 0.0205 1.7 130.8 2.2 2 0.00 1302 1962 23.4 1.51 0.0497 1.8 0.14 1.9 0.0209 0.5 133.6 0.7 3 1.74 1043 2010 19.1 1.93 0.0534 8.2 0.15 8.2 0.0209 0.8 133.6 1.1 4 2.04 991 2028 18.3 2.11 0.0485 9.5 0.14 9.6 0.0211 0.9 134.5 1.2 5 1.52 408 810 7.5 2.05 0.0439 17.0 0.13 17.1 0.0210 1.4 134.3 1.8 6 1.13 1020 2629 18.7 2.66 0.0427 10.2 0.12 10.2 0.0211 1.2 134.4 1.7 7 0.68 628 1343 11.5 2.21 0.0471 7.5 0.14 7.6 0.0212 1.2 135.5 1.6 8 1.31 818 2446 15.1 3.09 0.0490 8.2 0.14 8.3 0.0212 0.9 135.2 1.2 9 0.52 718 1567 12.8 2.26 0.0519 3.9 0.15 4.1 0.0207 1.0 131.8 1.3 
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表 2 古堆地区基性岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 2 Analysis results of major, trace and rare earth elements of basic rocks in Gudui area
元素 辉长岩 辉绿岩 元素 辉长岩 辉绿岩 PM4QY002 11PM101 11PM102 11PM301 11PM302 11Q6 11Q8 PM4QY002 11PM101 11PM102 11PM301 11PM302 11Q6 11Q8 SiO2 52.14 49.85 48.76 49.18 48.14 51.70 50.61 Lu 0.69 0.48 0.31 0.49 0.54 0.74 0.72 TiO2 3.64 2.93 2.84 4.13 2.51 2.42 2.22 Y 48.98 34.71 35.19 36.53 42.41 55.17 49.69 Al2O3 13.96 14.68 13.86 14.36 13.88 14.36 13.34 ΣREE 325.49 128.53 265.92 184.2 235.31 220.31 191.63 Fe2O3 3.02 3.24 2.70 2.32 2.92 2.12 1.86 LREE 287.48 103.89 235.78 156.72 203.2 184.7 160.01 MnO 0.15 0.17 0.16 0.15 0.17 0.16 0.15 HREE 38.01 24.64 30.14 27.48 32.11 35.61 31.62 MgO 3.54 3.53 6.36 4.48 3.63 5.33 5.42 LREE/HREE 7.56 4.22 7.82 5.7 6.33 5.19 5.06 CaO 6.52 7.51 8.90 6.79 6.66 7.65 8.50 Na2O 3.84 3.82 3.07 4.39 2.83 2.74 2.46 (La/Yb)N 8.73 2.37 12.19 5.1 7.12 5.3 5.09 K2O 1.63 1.37 0.12 1.15 0.91 1.44 1.31 FeO 7.48 8.59 8.56 8.91 8.14 7.95 7.34 δEu 1.01 1.02 1.4 1.12 0.92 1.34 1.36 P2O5 0.66 0.53 0.34 0.47 0.51 0.29 0.26 Ba 433 501.5 155.7 205.8 201.8 355.4 279.4 Mg# 46.00 42.52 57.22 47.51 44.53 54.69 57.07 Co 40.8 24.2 45.5 52.2 36.5 43.83 41.65 烧失量 2.89 2.69 3.19 2.52 9.66 2.02 2.49 Cu 27 11.4 20.1 18.8 6 — — 总计 99.47 98.91 98.86 98.85 98.96 98.18 97.96 Ni 17.6 18.1 49.6 18.7 2 20.33 24.01 σ 3.27 3.93 1.77 4.97 2.72 2.01 1.87 Sc 19.6 17.6 26.8 23.6 16.7 26.3 25.4 Na2O+K2O 5.47 5.19 3.19 5.54 3.74 4.18 3.77 Sr 441.6 128.9 121.7 183.8 127.3 394.3 412.3 Zn 119.8 99.7 100.9 103 110.5 100.5 95.43 K2O/Na2O 0.42 0.36 0.04 0.26 0.32 0.53 0.53 Cr 12.2 37.5 132.6 18.8 11.8 131.7 115.8 Rb 22.2 125.3 5.0 20.4 26.1 50.3 49.92 A/CNK 0.70 0.68 0.65 0.69 0.72 0.72 0.73 Nb 61.7 27.15 18.19 41.99 29.24 26.44 28.56 La 57.72 10.69 38.74 24.02 37.03 37.34 32.84 Ta 3.54 1.69 0.97 2.54 1.45 0.72 0.63 Ce 119.2 44.51 94.78 65.64 85.91 78.77 68.17 W 0.68 2.64 0.91 0.62 0.41 2.11 1.59 Pr 15.94 6.37 13.7 9.15 11.56 10.23 8.78 Pb 13.8 26 5.7 13.7 20.9 21.65 24.77 Nd 75.72 32.31 69.13 45.03 54.38 43.64 37.5 Th 3.64 23.55 1.4 3 4.87 5.8 5.61 Sm 14.45 7.58 13.58 9.56 11.13 10.34 8.86 U 1.06 2.43 0.28 0.69 0.43 0.61 0.81 Eu 4.45 2.43 5.85 3.32 3.19 4.38 3.86 Sn 8.3 3.74 3.92 2.35 5 2.82 2.07 Gd 11.96 6.68 11.28 8.25 9.64 9.35 8.17 Zr 914.8 387.8 332.1 598.3 175.3 273.6 216.3 Tb 2.08 1.37 1.9 1.53 1.83 1.72 1.49 Li 17.2 39.8 35.7 31.5 74.1 36.92 25.66 Dy 10.39 7.13 8.67 7.69 9.14 10.39 9.08 Hf 12.8 10.2 5.4 6.8 7.3 7.21 10.82 Ho 2.04 1.47 1.59 1.57 1.83 2.05 1.83 V 237.8 139.7 271.4 312 256.4 273.2 257.3 Er 5.38 3.76 3.7 4.02 4.76 5.45 4.91 Au 0.1 0 0 0 0.07 0.82 0.88 Tm 0.73 0.52 0.41 0.55 0.64 0.86 0.79 Sb 1.12 0.72 0 0.57 0.54 0 0 Yb 4.74 3.23 2.28 3.38 3.73 5.05 4.63 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6，其中Au为10-9
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