Zircon U-Pb age and geochemistry of volcanic rock of Linzizong Group in Nanmulin area of Middle Gangdise belt, Tibet
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摘要:
林子宗群火山岩广泛分布在冈底斯带上，其岩石学特征及所代表的区域不整合事件被认为与特提斯洋俯冲消减到印度-亚洲大陆碰撞转变有关。对冈底斯带南木林地区的林子宗群火山岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地球化学研究，获得林子宗群火山岩帕那组LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为46.08 ±0.47Ma、49.00±1.30Ma，对比冈底斯带其他地区已发表的年龄数据，认为印度-亚洲大陆碰撞（在西藏南部）的时间，东部可能依次早于中部和西部。地球化学特征表明，冈底斯带南木林地区林子宗群火山岩具有碰撞后地壳加厚背景下产生的弧火山岩特征，应为新特提斯洋俯冲消减到印度-亚洲大陆碰撞构造背景下形成的。
Abstract:The volcanic rocks of Linzizong Group are widely distributed in the Gangdise belt. Their petrological characteristics together with regional unconformity events are considered to be related to the transform from Tethys Ocean subduction to the collision of Indian-Asian continent. In this paper, LA-ICP-MS zircon U-Pb age and geochemistry were investigated for the volcanic rocks in Linzizong Group, and the result indicates that the LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of Pana Formation volcanic rocks of Linzizong Group are 46.08 ±0.47Ma and 49.00 ±1.30Ma. Compared with the related age data of other regions of the Gangdese belt, the authors hold that the time of the India-Asia continent collision (in southern Tibet) in the eastern part may be earlier than that of the central and western regions. Additionally, the geochemical characteristics show that the Linzizong volcanic rocks were generated under the background of the crustal thickening after collision in the Nanmulin area of Gangdese belt, and were formed in the background from the transform from the new Tethys Ocean subduction to the collisional structure of the Indian-Asian continent.
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Keywords:
- zircon U-Pb age /
- Linzizong Group volcanic rocks /
- geochemistry /
- Nanmulin
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致谢: 野外工作过程中, 得到同事诸多的帮助; 论文写作过程中, 得到成都水文地质工程地质中心毛武林、中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院刘鹏飞及四川省核工业地质调查院马俊强各位师友的有益指点; 审稿专家提出宝贵的修改意见, 在此一并表示诚挚感谢。
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图 1 西藏冈底斯带林子宗群火山岩分布简图（据参考文献[20]修改）
BNSZ—班公湖-怒江缝合带；IYZSZ—印度河-雅鲁藏布江缝合带；SMLMF—沙莫勒-麦拉-洛巴堆-米拉山断裂；GLZCF—噶尔-隆格尔-扎日南木错-错麦断裂带；DMDF—达马错-马尔下-德庆断裂；JSSZ—金沙江缝合带；SLYNJOMZ—狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带；N.Gandese—北冈底斯带；M.Gandese—中冈底斯带；S.Gandese—南冈底斯带
Figure 1. Simplified map showing distribution of the Linzizong Group volcanic rocks in Gangdise belt, Tibet
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图 2 南木林地区地质简图（据参考文献①修改）
1—第四系冲积物；2—第四系洪积物；3—年波组；4—典中组；5—设兴组；6—塔克那组；7—比马组；8—楚木龙组；9—中新世二长花岗岩；10—渐新世钾长花岗岩；11—始新世石英闪长岩；12—古新世二长花岗岩；13—古新世花岗闪长岩；14—早白垩世石英闪长岩；15—早白垩世石英二长岩；16—早白垩世辉长辉绿岩；17—早白垩世斜辉橄榄岩；18—性质不明断层；19—韧性剪切带；20—取样位置
Figure 2. Simplified geological map of Nanmulin area
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图 3 南木林地区林子宗群火山岩（P301-02、P409-73）宏观及显微照片
a、b—P301-02样品宏观及显微照片；c、d—P409-73样品宏观及显微照片。Pl—斜长石；Qtz—石英；Am—角闪石
Figure 3. Macroscopic and microscopic photographs of Linzizong Groupvolcanic rocks(P301-02, P409-73)in Nanmulin area
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图 4 南木林地区林子宗群火山岩锆石U-Pb谐和图解
Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagrams of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
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图 5 南木林地区林子宗群火山岩（P301-02、P409-73）锆石阴极发光(CL)图像
Figure 5. CL images of zircons from Linzizong Group(P301-02, P409-73)volcanic rocks in Nanmulin area
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图 6 南木林地区林子宗群火山岩岩石分类图解
a—A/CNK-A/NK图解；b—TAS分类图解；c—SiO2-K2O判别图解。Pc—苦橄玄武岩；B—玄武岩；O1—玄武安山岩；O2—安山岩；O3—英安岩；R—流纹岩；S1—粗面玄武岩；S2—玄武质粗面安山岩；S3—粗面安山岩；T—粗面岩、粗面英安岩；F—副长石岩；U1—碱玄岩、碧玄岩；U2—响岩质碱玄岩；U3—碱玄质响岩；Ph—响岩；Ir—Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性
Figure 6. Rock Classification diagram of Linzizong Group volcanic rocks from Nanmulin area
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图 7 南木林地区林子宗群火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分图（a）和原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）
Figure 7. Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle normalized trace element spidergram (b) of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
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图 8 南木林地区林子宗群火山岩Y-Sr/Y图解
Figure 8. Y-Sr/Y diagram of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
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图 9 南木林地区林子宗群火山岩构造环境判别图解
a—（Yb+Ta）-Rb图解；b—Yb-Ta图解；c—Rb/30-Hf-3Ta图解；d—Rb/10-Hf-3Ta图解
Figure 9. Tectonic environment discrimination diagrams of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
表 1 研究区林子宗群火山岩样品概况
Table 1 Petrography of samples from Linzizong Group in the study area
样号 岩石名称 所属地层 采样位置 岩性描述 P403-33 褐红色含杏仁辉石玄武岩 典中组 29°38′46"N
89°16′56"E晶主要为斜长石（34%)和辉石（16%)，粒径0.3~ 1mm; 基质为隐晶质、玻璃质，由微晶斜长石(32%)、绿泥石(6%)、铁质（8%)及辉石(2%)组成，粒径0.01~0.1mm P403-37 灰色橄榄辉石玄武岩 典中组 29°38′54"N
89°16′57"E由斜长石(68%)、辉石（22%)、橄榄石（5%)及磁铁矿(5%)组成。橄榄石多蚀变为绿泥石。斜长石粒径0.2~1.2mm，磁铁矿小于0.3 mm P403-31 蚀变灰褐色安山-玄武质晶屑岩屑凝灰熔岩 典中组 29°38′44"N
89°16′56"E由晶屑（25%)、岩屑（45%)，填隙物（30%)组成。填隙物为安山-玄武质熔岩。晶屑、岩屑粒度小于2mm，晶屑主要为斜长石 P405-20 蚀变灰绿色安山岩 年波组 29°38′07"N
89°16′53"E由斜长石微晶（70%)、绿泥石和绿帘石(20%)及磁铁矿（10%)组成。斜长石微粒径小于0.5mm，磁铁矿粒径约为0.05 mm P408-37 暗红色块状安山岩 帕那组 29°37′38"N
89°29′30"E由斑晶（32%)、基质（68%)组成。斑晶主要为斜长石(30%)，粒径0.5-2mm。基质为隐晶质、玻璃质和铁质 P409-73 灰白色块状安山岩 帕那组 29°38′45"N
89°26′38"E由斑晶（35%)、基质（65%)组成。斑晶为斜长石(28%)和暗色矿物(7%)。基质主要为隐晶质、铁质，斜长石微晶混杂，粒径小于0.2mm P301-03 灰绿色似斑状英安斑岩 帕那组 29°34′10"N
89°03′35"E由斑晶（28%)和基质（72%)组成。斑晶主要为斜长石（12%)、角闪石（7%)、钾长石（5%)、石英(4%)，粒径1~4mm。基质为脱玻化酸性玻璃 P301-02 灰色块状流纹岩 帕那组 29°34′10"N
89°03′34"E由斑晶（14%)和基质（86%)组成。斑晶主要为钾长石（9%)、石英（5%)，粒径0.3~3mm。基质主要为脱玻化酸性玻璃 
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表 2 研究区林子宗群火山岩（P301-02、P409-73）锆石U-Th-Pb分析结果
Table 2 Zircon U-Th-Pb dating results of Linzizong Group(P301-02, P409-73)volcanic rocks in the study area
样品号及分析点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma U Th Pb 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ P301-02 1 385 242 0.45 0.63 0.04335 0.00121 0.006700 0.000057 43.1 1.2 43.0 0.4 2 342 242 0.66 0.71 0.04560 0.00137 0.006843 0.000051 45.3 1.3 44.0 0.3 3 283 181 0.20 0.64 0.05080 0.00158 0.007455 0.000073 50.3 1.5 47.9 0.5 4 85 38 0.17 0.45 0.05067 0.00302 0.007481 0.000139 50.2 2.9 48.0 0.9 5 365 294 0.50 0.80 0.05000 0.00154 0.006997 0.000075 49.5 1.5 44.9 0.5 6 71 42 0.60 0.59 0.05037 0.00348 0.007030 0.000130 49.9 3.4 45.2 0.8 7 112 58 0.41 0.52 0.05006 0.00278 0.007034 0.000106 49.6 2.7 45.2 0.7 8 123 73 0.37 0.59 0.04964 0.00257 0.007085 0.000105 49.2 2.5 45.5 0.7 9 125 52 0.65 0.42 0.04615 0.00227 0.007155 0.000093 45.8 2.2 46.0 0.6 10 306 206 0.66 0.67 0.04552 0.00149 0.007157 0.000060 45.2 1.4 46.0 0.4 11 129 71 0.66 0.55 0.04550 0.00208 0.007243 0.000087 45.2 2.0 46.5 0.6 12 89 45 0.39 0.50 0.04928 0.00289 0.007255 0.000119 48.8 2.8 46.6 0.8 13 135 86 0.52 0.64 0.04613 0.00204 0.007271 0.000084 45.8 2.0 46.7 0.5 14 235 145 0.40 0.62 0.04672 0.00207 0.007288 0.000087 46.4 2.0 46.8 0.6 15 270 270 0.66 1.00 0.05000 0.00177 0.007291 0.000071 49.5 1.7 46.8 0.5 P409-73 1 307 418 6.92 1.36 0.1054 0.0033 0.01545 0.00017 101.8 3.0 98.8 1.1 2 455 145 17.95 0.32 0.2386 0.0045 0.03411 0.00024 217.2 3.7 216.2 1.5 3 1836 1609 14.43 0.88 0.03988 0.00110 0.005931 0.000045 39.7 1.1 38.1 0.3 4 228 151 2.87 0.66 0.08784 0.00252 0.009717 0.000096 85.5 2.4 62.3 0.6 5 203 121 2.45 0.59 0.06541 0.00234 0.009747 0.00010 64.3 2.2 62.5 0.6 6 264 215 3.46 0.82 0.06948 0.00299 0.01010 0.00013 68.2 2.8 64.8 0.8 7 230 157 3.09 0.68 0.07105 0.00402 0.01079 0.00016 69.7 3.8 69.2 1.0 8 131 132 1.33 1.01 0.07143 0.00358 0.007008 0.00010 70.1 3.4 45.0 0.7 9 248 242 2.46 0.98 0.05043 0.00186 0.007154 0.000071 50.0 1.8 46.0 0.5 10 186 197 2.06 1.06 0.08241 0.00354 0.007363 0.000096 80.4 3.3 47.3 0.6 11 221 183 2.14 0.83 0.05342 0.00298 0.007443 0.00010 52.8 2.9 47.8 0.7 12 171 181 1.83 1.06 0.05833 0.00274 0.007469 0.000098 57.6 2.6 48.0 0.6 13 305 276 3.21 0.91 0.06701 0.00306 0.007471 0.000091 65.9 2.9 48.0 0.6 14 153 152 1.57 1.00 0.05268 0.00242 0.007493 0.000096 52.1 2.3 48.1 0.6 15 152 132 1.55 0.87 0.06237 0.00235 0.007537 0.000090 61.4 2.2 48.4 0.6 16 522 223 4.76 0.43 0.04873 0.00127 0.007639 0.000057 48.3 1.2 49.1 0.4 17 150 155 1.58 1.03 0.05808 0.00374 0.007684 0.00015 57.3 3.6 49.3 1.0 18 69 46 0.68 0.66 0.05353 0.00542 0.007795 0.00018 52.9 5.2 50.1 1.1 19 123 109 1.30 0.89 0.05524 0.00407 0.007837 0.00015 54.6 3.9 50.3 1.0 20 213 226 2.33 1.06 0.05659 0.00385 0.008024 0.00015 55.9 3.7 51.5 1.0 21 103 102 1.28 0.99 0.1239 0.00434 0.008287 0.00011 118.6 3.9 53.2 0.7 22 461 234 4.75 0.51 0.06579 0.00280 0.008331 0.00011 64.7 2.7 53.5 0.7 23 156 99 1.63 0.64 0.05476 0.00216 0.008345 0.00010 54.1 2.1 53.6 0.6 24 117 60 1.20 0.52 0.05763 0.00403 0.008375 0.00018 56.9 3.9 53.8 1.1
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表 3 南木林地区林子宗群火山岩主量、微量和稀土元素测试结果
Table 3 Whole-rock geochemical data of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
元素 典中组 年波组 帕那组 P403-33 P403-37 P403-31 P405-20 P408-37 P409-73 P301-03 P301-02 SiO2 51.00 47.83 49.32 55.64 74.56 76.32 64.56 76.75 TiO2 0.99 1.04 1.09 0.94 0.24 0.12 0.60 0.08 Al2O3 16.12 16.82 17.25 17.10 11.75 12.06 14.98 11.52 CaO 5.36 8.23 7.74 3.71 0.70 0.88 2.42 0.44 Fe2O3 4.02 7.69 4.79 2.68 1.20 1.09 1.89 0.36 FeO 3.70 1.87 3.73 4.15 1.37 0.95 3.41 1.79 MnO 0.13 0.17 0.13 0.10 0.06 0.03 0.10 0.03 Na2O 4.77 3.93 3.25 5.48 3.82 2.84 4.32 3.54 K2O 0.92 2.60 0.70 1.63 4.03 3.13 3.66 3.28 MgO 6.20 3.53 5.57 4.15 0.10 0.33 1.18 0.21 P2O5 0.41 0.52 0.43 0.39 0.08 0.03 0.20 0.02 烧失量 5.70 5.32 5.49 3.44 1.48 1.84 2.11 1.64 总计 99.33 99.53 99.50 99.42 99.37 99.61 99.43 99.66 A/CNK 0.69 0.20 0.98 0.52 1.09 1.54 0.39 2.27 Sc 19.16 15.77 19.79 20.06 1.89 3.44 12.20 3.66 Ti 5405 5961 6257 5647 1442 718.00 3591.00 483.00 Cr 111.50 23.26 130.70 71.55 25.79 7.45 9.96 8.71 Rb 23.83 76.83 21.03 28.37 77.28 89.00 101.77 84.24 Sr 636.70 1055.20 1309.06 741.29 61.48 87.04 278.70 106.89 Y 10.29 17.31 11.64 12.47 10.62 48.05 35.80 35.29 ∑REE 128.19 193.21 148.62 127.97 155.28 280.21 241.20 255.07 Rb/Sr 0.04 0.07 0.02 0.04 1.26 1.02 0.37 0.79 LREE/HREE 10.42 9.15 10.33 11.06 15.08 6.82 7.45 7.78 (La/Yb)N 15.94 13.35 15.90 16.84 20.34 6.59 7.31 6.48 Zr 89.06 97.31 87.45 126.95 220.20 139.67 245.66 160.52 Nb 7.95 8.20 8.39 9.92 4.88 14.43 14.92 17.78 Ba 276.55 749.95 133.63 682.22 506.55 160.60 646.7 245.0 La 23.73 34.92 27.38 23.84 39.30 39.42 36.76 38.35 Ce 46.37 66.91 53.63 46.05 59.68 95.28 86.94 99.57 Pr 5.66 8.44 6.70 6.40 7.27 9.85 8.91 9.35 Nd 25.42 38.24 29.78 23.99 24.83 44.73 38.44 38.69 Sm 4.78 7.67 5.60 4.28 3.70 12.60 8.85 8.53 Eu 1.63 2.38 1.81 1.37 0.88 0.61 1.20 0.26 Gd 4.13 6.61 4.84 3.78 3.25 10.01 7.66 7.29 Tb 0.57 0.95 0.67 0.52 0.43 1.40 1.12 1.08 Dy 2.57 4.40 2.99 2.47 2.06 7.58 6.32 6.40 Ho 0.46 0.79 0.55 0.42 0.42 1.44 1.26 1.29 Er 1.28 2.27 1.53 1.12 1.21 3.93 3.48 3.75 Tm 0.16 0.28 0.19 0.17 0.17 0.68 0.60 0.66 Yb 1.00 1.76 1.16 0.95 1.30 4.04 3.39 3.99 Lu 0.15 0.26 0.17 0.14 0.17 0.62 0.48 0.57 Hf 2.23 2.24 1.05 3.11 6.33 4.33 6.71 5.09 Ta 0.38 0.38 0.39 0.56 0.44 1.22 1.14 1.38 Th 2.59 4.16 3.58 2.44 11.54 13.83 12.00 19.49 K 7190 20588 5695 13606 33468 25994 30403 27267 P 1681 2240 1837 2269 335 113 888 82 δEu 1.10 1.00 1.04 1.02 0.76 0.16 0.44 0.10 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6
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表 4 西藏冈底斯带林子宗群火山岩年龄数据
Table 4 The dating result of Linzizong Group volcanic rocks in Gangdise belt, Tibet
分带 采样地点 样号 岩石名称 所属地层 年龄数据/Ma 备注 冈底斯西部 亚热区噶夏马一带 YR0991
YR0988流纹岩
流纹岩典中组底部
典中组底部64.52±0.48
64.25±0.91U-Pb年龄 狮泉河地区[20] 07ZN-08 流纹岩 帕那组 53.9±0.5 冈底斯中部 桑桑地区[17]
措麦地区TSS07-01
高钾钙碱性流纹岩
帕那组
年波组49.8±0.9
67U-Pb年龄 谢通门地区[35] P3H2-1 玄武安山玢岩 年波组下部 51.67±0.29 40Ar-39Ar年龄 朱诺地区[16] D1253/39-1 流纹质含岩屑晶屑凝灰岩 典中组上部 64.8±1.6 U-Pb年龄 D1253/38-1 英安质岩屑晶屑凝灰岩 年波组底部 59.7±1.8 D1195/1 流纹质玻屑晶屑凝灰岩 帕那组下部 48.9±0.8 北纳地区[41] 潜流纹岩 典中组 65.8±1.4 措勤县孔降至丁仁勒地区[21] LZ06022-2 英安质岩屑晶屑熔结凝灰岩 年波组下部 59.64±0.72 LZ06017-4 英安质晶屑凝灰岩 典中组下部 69.97±0.72 冈底斯-东部 林周盆地(一)[40] SH823034 英安质凝灰岩 帕那组 47.1±1.2 U-Pb年龄 SH831031 英安质凝灰岩 帕那组 43.9±1.4 SH830034
SH530022流纹质凝灰岩
流纹岩典中组
典中组62.6±2.4
68.7±2.4SH728032
SH522021酸性岩墙
酸性岩墙
52.0±1.0
51.7±1.5林周县典中村边[12] T233A 英安质火山角砾岩 典中组底部 62.5±1.1 林周县吓棍巴村[12] T235C 流纹质溶解凝灰岩 年波组下部 56.4±1.2 新嘎果地区[24] XGG-7 流纹质岩屑晶屑凝灰岩 典中组底部 70.89±0.31 米拉山地区[23] 12RD05-1 含角砾流纹岩 年波组 60.1±0.9 林周盆地(二）4] D-3 安山岩 典中组下部 63.32±0.89 40Ar-39Ar年龄 N-9 安山岩 年波组 54.16±0.49 LZ-1 流纹质溶解凝灰岩 帕那组下部 38.7±0.40
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