Zircon U-Pb age and geochemical characteristics of igneous rocks from the Dianzhong Formation in the Shengong area of Tibet
-
摘要:
新特提斯洋俯冲消减、印度-亚洲板块碰撞导致西藏冈底斯构造带分布大量火成岩，其形成年龄尚存在一定争议，形成时代及构造意义对揭示板块运动信息具有重要意义。对神公地区典中组火成岩样品分别进行了锆石U-Pb同位素测年和元素地球化学分析，结果表明，典中组底顶部火成岩锆石U-Pb年龄值分别为65.37±0.58Ma和57.42±0.20Ma；该套火成岩主要为钙碱性系列岩石，稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾形态，且负Eu异常明显，K2O/Na2O值平均为1.57，微量元素Rb/Sr值平均为1.78，Nb/Ta值平均为13.28，Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素富集，Nb、Ta、Ti亏损。由此认为，典中组火成岩是在俯冲碰撞背景下，来自地幔和地壳的岩浆以不同比例混合形成的，可能指示了新特提斯洋关闭引起的洋壳俯冲作用。
Abstract:The subduction of the Neo-Tethyan Ocean and the collision of the India-Asia plate resulted in the distribution of large amounts of igneous rocks in the Gangdise tectonic belt in Tibet, whose age remains in dispute, and the exact age and tectonic significance are important for revealing the information of plate movement. In this study, the U-Pb isotopic age of zircon samples from the Dianzhong Formation in Shongong area was determined, and the geochemical analysis of major elements, trace elements and REE was carried out. The result indicates that the age of igneous rocks at the bottom and top of the Dianzhong Formation is 65.37±0.58Ma and 57.42±0.20Ma, respectively. The distribution curve of REE shows the rightward form of LREE concentration and HREE loss, with obvious negative Eu anomalies. The average ratio of K2O/Na2O, Rb/Sr and Nb/T is 1.57, 1.78 and 13.28, respectively. The Dianzhong Formation igneous rocks in Shongong area are enriched in Rb, Th, U and Pb and depleted in Nb, Ta and Ti. The authors hold that the igneous rocks of the Dianzhong Formation were formed by magmatic mixing of the mantle and the crust in different proportions in the background of subduction collision, which may indicate the subduction of oceanic crust caused by the closure of the Neo-Tethyan Ocean.
-
Keywords:
- Dianzhong Formation /
- Shongong area /
- igneous rocks /
- zircon U-Pb age /
- geochemistry
-
西藏神公地区位于冈底斯构造带南部，分布有大量的钙碱性系列火成岩，形成于晚侏罗世—古近纪，其中以林子宗群中酸性火成岩为主体岩系，该套岩系自下而上划分为典中组、年波组、帕那组。以往研究表明[1-3]，该套火成岩系的形成与新特提斯洋俯冲闭合及随后的印度-欧亚大陆碰撞事件关系密切，蕴含丰富的陆块碰撞的动力学信息，因此得到广泛的关注。
近年来，典中组火成岩的喷发时间及形成环境的研究一直是印度-欧亚板块碰撞活动研究的热点。周肃等[4]利用Ar-Ar定年得到林周盆地典中组火成岩的年龄值为64.4~60.5Ma；聂国永等[5]通过堆龙德庆县马区典中组底部底砾岩的研究认为，印度-欧亚大陆的碰撞时限约为65Ma；胡新伟等[6]测得措勤地区典中组火成岩的K-Ar同位素年龄值为63.9Ma，且稀土元素特征表现为轻稀土元素富集，负Eu异常，微量元素Rb、Ba、K、Th、U富集，Ti、P、Sr、Ta亏损，并认为典中组火成岩源于俯冲带幔源基性岩浆与陆壳重熔酸性岩浆的不同比例混合；梁银平等[7]利用U-Pb测年得到朱诺地区典中组上部流纹质凝灰岩的年龄值为64.8±1.6Ma，并指出典中组火成岩具有岛弧火成岩的特点。
本文在前人研究成果的基础上，对冈底斯构造带神公地区典中组顶底中酸性火成岩进行了锆石U-Pb同位素定年及主量、稀土和微量元素测试，进一步厘定该地区典中组火成岩的形成时限，同时探讨其构造环境意义，为青藏高原的构造演化提供新的依据。
1. 区域地质背景
冈底斯构造带位于青藏高原南部，呈近东西向展布，长约2000km，北以班公湖-怒江结合带为界，南以印度河-雅鲁藏布江缝合带为界，构成南北宽100~300km的带状岩浆岩分布区，指示了裂隙式喷发的特征[8]。研究区位于冈底斯构造带的次一级构造单元隆格尔-工布江达弧背断隆带的神公地区（图 1），区内白垩纪—古近纪中酸性火成岩广泛分布，记录了印度-欧亚板块碰撞过程的岩浆活动信息。晚侏罗世末期，欧亚陆块南缘的特提斯洋开始向北俯冲消减，至晚白垩世，俯冲消减持续进行，海水下降明显，沉积了一套海相-陆相红色砂泥岩，至晚白垩世末期，特提斯洋俯冲消减速度加快，最终形成岛弧背景下的火山喷发活动。
![]()
图 1 研究区构造位置地质简图Figure 1. Simplified geological map of the tectonic location of the study area典中组中酸性火成岩厚度为635.7~1200m，岩石类型主要包括安山岩、流纹岩、英安岩，以及相应的火山碎屑岩，另少见火山集块岩，与下伏晚白垩世设兴组紫红色泥砂岩之间呈角度不整合接触关系，底部局部可见底砾岩，上部与年波组火山-沉积岩系呈平行不整合接触。
2. 样品及实验条件
研究区典中组火成岩出露面积广，主要为一套中酸性火成岩，岩石类型主要有英安岩、安山岩、流纹岩，以及相应的火山碎屑岩。另外，在底部可见基性玄武安山岩。对主要岩石类型简要描述如下。
英安岩：灰绿色，斑状结构，块状构造，斑晶含量约25%，几乎都由石英组成，偶见斜长石斑晶，基质含量约75%，主要由隐晶长英质成分组成，部分硅化重结晶形成细粒集合体状石英和少量鳞片状绢云母，集合体状石英多呈完全长条状（图 2-a、d）。
![]()
图 2 研究区中组主要火成岩类型a—灰绿色英安岩；b—浅灰绿色玄武安山岩；c—安山岩，具斑状结构，基质显微嵌晶结构；d—英安岩，具斑状结构，基质显微嵌晶结构。Pl—斜长石；Bt—基性斜长石Figure 2. The main igneous rock types of Dianzhong Formation in the study area玄武安山岩：浅灰绿色，斑状、聚斑结构，基质为玻基交织结构，块状构造。主要由斑晶和基质组成。斑晶：斜长石占10%~20%，呈自形板状晶及聚斑产出，轻微碳酸盐化，具环带结构，以中性斜长石为主；基质占70%~80%，由微细晶斜长石和玻璃质、铁质、磁铁矿和少量橄榄石组成，组成玻基交织结构，橄榄石呈半自形粒状细晶产出（图 2-b）。
安山岩：浅灰色，斑状结构，基质具微晶结构，块状构造。主要由斑晶、基质组成。斑晶：斜长石微晶，占25%~30%，半自形柱状，碎裂纹发育，有隐约的环带构造，偶见角闪石，半自形柱状；基质以斜长石微晶为主，占60%~65%，呈定向-半定向排列，有强绿帘石化、绿泥石化，少见微小的杏仁体，由绿泥石、硅质充填（图 2-c）。
以神公地区典中组火成岩为研究对象，采集火成岩样品12件。选取顶底的DPM013TW19（英安岩）、DPM013TW25（玄武质安山岩）样品进行LAICP-MS锆石U-Pb同位素测试，测试结果见表 1。同时，对10件样品分别进行主量、微量和稀土元素测试，测试结果见表 2。
表 1 典中组火成岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测试分析结果Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of Dianzhong Formation igneous rocks测点号 Pb Th U Th/U 同位素比值 锆石年龄/Ma 含量/10-6 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ DMP013TW25玄武安山岩 1 2.44 186 183 1.01 0.0726 0.0064 0.0101 0.0002 71.2 6.1 64.7 1.4 2 3.15 252 252 1.00 0.0693 0.0033 0.0097 0.0001 68.0 3.1 62.2 0.9 3 2.01 166 161 1.03 0.0687 0.0035 0.0098 0.0001 67.5 3.3 62.9 0.8 4 2.75 240 201 1.20 0.0687 0.0042 0.0101 0.0002 67.4 4.0 64.8 1.1 5 2.59 245 195 1.26 0.0667 0.0036 0.0100 0.0001 65.5 3.4 64.3 0.8 6 3.61 327 265 1.23 0.0698 0.0038 0.0104 0.0001 68.5 3.6 66.7 0.9 7 2.60 223 192 1.16 0.0677 0.0035 0.0106 0.0001 66.5 3.4 67.7 0.9 8 2.35 216 171 1.26 0.0703 0.0043 0.0105 0.0002 69.0 4.1 67.3 1.0 9 2.37 229 178 1.29 0.0639 0.0029 0.0100 0.0001 62.9 2.7 64.2 0.7 10 2.44 208 185 1.12 0.0679 0.0030 0.0102 0.0001 66.7 2.9 65.6 0.7 11 4.89 326 395 0.83 0.0666 0.0019 0.0102 0.0001 65.5 1.8 65.5 0.5 12 2.60 213 198 1.08 0.0656 0.0026 0.0103 0.0001 64.5 2.5 66.2 0.7 13 2.21 177 169 1.05 0.0697 0.0032 0.0104 0.0001 68.4 3.1 66.4 0.8 14 2.55 205 199 1.03 0.0673 0.0029 0.0102 0.0001 66.1 2.8 65.7 0.7 15 1.82 140 143 0.98 0.0671 0.0034 0.0102 0.0001 66.0 3.2 65.6 0.8 DMP013TW19英安岩 1 11.63 856 1074 0.80 0.0591 0.0015 0.0092 0.0001 58.3 1.5 59.0 0.5 2 18.64 1742 1726 1.01 0.0591 0.0012 0.0088 0.0001 58.3 1.2 56.3 0.4 3 15.45 1287 1420 0.91 0.0605 0.0013 0.0088 0.0001 59.6 1.3 56.2 0.4 4 19.06 2034 1686 1.21 0.0586 0.0012 0.0089 0.0001 57.9 1.2 57.2 0.4 5 19.15 1776 1739 1.02 0.0596 0.0012 0.0089 0.0001 58.7 1.1 57.4 0.4 6 13.55 1345 1203 1.12 0.0609 0.0015 0.0092 0.0001 60.1 1.5 58.9 0.5 7 17.80 1486 1674 0.89 0.0576 0.0011 0.0089 0.0001 56.9 1.1 56.9 0.4 10 20.10 1553 1863 0.83 0.0623 0.0012 0.0090 0.0001 61.4 1.2 57.9 0.4 11 29.39 3774 2441 1.55 0.0594 0.0010 0.0088 0.0001 58.6 1.0 56.7 0.4 12 19.98 1744 1832 0.95 0.0600 0.0012 0.0089 0.0001 59.1 1.1 57.2 0.4 13 20.97 2026 1922 1.05 0.0574 0.0011 0.0088 0.0001 56.6 1.1 56.4 0.4 14 13.62 975 1251 0.78 0.0614 0.0015 0.0092 0.0001 60.5 1.4 59.0 0.5 16 18.79 1730 1679 1.03 0.0609 0.0013 0.0090 0.0001 60.0 1.2 57.6 0.4 18 14.83 830 1419 0.59 0.0604 0.0014 0.0092 0.0001 59.5 1.3 59.2 0.5 19 21.17 2025 1863 1.09 0.0572 0.0012 0.0091 0.0001 56.5 1.1 58.2 0.4 20 23.78 1976 2136 0.93 0.0597 0.0011 0.0090 0.0001 58.9 1.0 57.6 0.4 表 2 典中组火成岩主量、微量、稀土元素测试分析结果Table 2. Analytical results of major elements, trace elements and REE in Dianzhong Formation igneous rocks样品号 XT-01 XT-02 XT-03 XT-04 XT-05 XT-06 XT-07 XT-08 XT-09 XT-10 岩性 安山岩 流纹岩 安山岩 安山岩 安山岩 英安岩 英安岩 流纹岩 流纹岩 粗面岩 SiO2 60.58 73.97 59.57 60.72 61.36 69.08 68.45 74.13 70.28 66.57 TiO2 0.65 0.12 0.99 0.85 0.92 0.63 0.53 0.27 0.27 0.31 Al2O3 15.12 13.88 16.34 16.00 15.49 15.02 14.42 13.17 14.73 15.79 CaO 4.52 0.42 3.71 4.29 4.38 0.77 2.17 0.32 1.56 1.90 Fe2O3 2.16 0.22 5.03 3.54 3.94 2.59 0.80 1.69 1.28 1.34 FeO 3.14 1.39 2.04 2.64 2.48 1.20 3.88 0.85 1.10 2.54 Na2O 3.03 2.53 4.12 3.41 3.32 2.83 3.11 2.60 3.67 3.30 K2O 2.30 5.43 2.12 3.15 2.21 4.89 4.18 5.67 5.77 5.56 P2O5 0.43 0.20 0.25 0.25 0.25 0.19 0.14 0.11 0.08 0.11 H2O+ 1.95 1.09 0.01 1.79 0.01 2.22 1.34 0.78 0.59 0.98 CO2 0.26 0.13 0.21 0.62 0.10 0.18 0.04 0.09 0.26 0.13 总量 94.16 99.37 94.39 97.25 94.47 99.59 99.06 99.68 99.58 98.52 Na2O+K2O 5.34 7.95 6.23 6.56 5.53 7.73 7.29 8.26 9.44 8.87 K2O/Na2O 0.76 2.15 0.51 0.92 0.67 1.73 1.34 2.18 1.57 1.68 La 89.63 19.36 37.91 49.87 35.13 88.71 94.02 120.23 81.92 107.53 Ce 122.40 33.55 75.87 80.52 67.37 130.86 132.86 152.44 101.00 141.84 Pr 16.70 4.28 8.22 10.77 7.83 13.60 17.14 17.58 12.75 18.05 Nd 61.67 15.06 30.74 40.02 32.18 43.93 61.43 53.50 42.44 62.21 Sm 10.60 3.13 6.06 6.85 5.86 6.52 10.30 7.83 6.63 9.83 Eu 2.11 0.63 1.54 1.56 1.46 1.31 2.10 0.94 1.10 1.73 Gd 7.87 2.78 5.76 6.17 4.95 5.79 8.95 6.68 4.97 7.23 Tb 1.19 0.55 0.92 1.06 0.86 0.95 1.55 1.12 0.76 1.06 Dy 5.30 2.45 5.22 5.22 4.97 4.50 7.72 5.57 3.41 4.62 Ho 0.96 0.45 0.98 1.06 0.99 0.86 1.49 1.11 0.65 0.85 Er 2.62 1.10 3.06 2.91 2.94 2.52 4.21 3.19 1.86 2.47 Tm 0.42 0.21 0.49 0.49 0.46 0.42 0.69 0.54 0.31 0.41 Yb 2.56 1.08 3.33 3.13 3.07 2.61 4.12 3.41 1.94 2.74 Lu 0.38 0.16 0.48 0.43 0.44 0.37 0.56 0.48 0.27 0.38 ƩREE 324.44 84.78 180.57 210.07 168.52 302.95 347.13 374.62 260.01 360.97 LREE/HREE 14.23 8.67 7.92 9.26 8.02 15.81 10.86 15.95 17.35 17.25 δEu 0.74 0.70 0.86 0.79 0.89 0.70 0.72 0.42 0.61 0.65 (La/Yb)N 20.75 10.64 6.77 9.46 6.80 20.21 13.56 20.96 25.13 23.30 (La/Sm)N 5.28 3.87 3.91 4.55 3.75 8.50 5.70 9.60 7.72 6.84 (Gd/Yb)N 1.88 1.58 1.06 1.21 0.99 1.36 1.33 1.20 1.58 1.62 Rb 258.23 347.34 87.21 129.19 53.23 284.46 166.71 381.11 389.52 340.45 Th 40.58 17.22 14.53 14.82 12.60 45.05 23.16 79.09 65.02 55.65 U 9.01 5.68 3.61 2.73 3.52 4.77 2.58 2.81 14.78 13.62 Hf 7.10 2.83 5.02 5.78 5.60 7.89 12.66 6.89 6.73 8.37 Zr 179.44 61.98 153.13 210.97 126.79 266.02 484.43 188.95 202.28 186.32 Sr 1091.50 54.44 356.04 397.59 441.04 220.30 203.97 87.84 422.45 723.20 V 106.22 8.84 113.52 89.26 124.10 51.02 28.05 18.57 25.30 52.23 Pb 35.38 76.15 25.29 32.58 20.35 64.26 44.50 51.07 60.49 51.39 Co 19.04 0.85 15.13 8.92 17.64 6.61 4.47 2.77 2.43 4.36 Y 30.87 12.32 28.41 29.67 28.76 24.52 49.16 33.31 20.14 28.22 Nb 13.95 12.95 11.03 10.38 11.25 8.14 13.81 17.79 7.26 24.65 Tb 0.49 0.55 1.13 1.06 0.93 0.95 1.55 1.12 0.76 0.73 Zn 58.63 24.50 96.54 82.98 60.73 73.77 95.64 30.56 45.30 71.43 Sb 0.84 1.36 0.53 0.47 0.64 1.15 0.32 0.50 0.75 1.35 Ta 0.92 0.67 0.76 0.73 0.71 0.65 1.01 1.24 0.58 1.43 Rb/Sr 0.24 6.38 0.24 0.32 0.12 1.29 0.82 4.34 0.92 0.47 Nb/Ta 15.16 19.33 14.51 14.21 15.84 12.52 13.67 14.35 12.51 17.23 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6 在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室使用激光剥蚀等离子体质谱仪分析完成锆石U-Pb同位素测试，激光束直径32μm，以氦为载气，以标准锆石91500为外标进行同位素分馏校正，数据采用ICPMSDataCal10.2软件处理，详细的实验操作见Liu等[9]。主量、微量、稀土元素均在西南冶金地质测试中心完成，其中主量元素采用XRF法测定，微量、稀土元素采用ICP-MS法测定。
3. 锆石U-Pb同位素年龄
典中组底部和顶部玄武安山岩样品DPM013TW25和英安岩样品DPM013TW19的锆石特征相似，均呈无色透明、长柱状或短柱状，且自形程度较高，在CL图像上可见明显岩浆成因特征的振荡生长环带（图 3）。另外，底部样品DPM013TW25锆石的Th/U值为0.83~1.29，平均值为1.04；顶部样品DPM013TW19锆石的Th/U值为0.59~1.55，平均值为0.79（表 1），也反映了岩浆成因特征[10]。
![]()
图 3 典中组火成岩锆石阴极发光图像Figure 3. Cathodoluminescence images of zircons from Dianzhong Formation igneous rocks测试结果表明，底部样品（DPM013TW25）15个测点的206Pb/238U年龄值分布于62.2~67.7Ma之间，在U-Pb谐和图（图 4-a）上，这些测点均落于谐和线上或其附近，给出的206Pb/238U年龄加权平均值为65.37±0.58Ma（2σ；MSWD=1.7），指示了典中组底部火成岩的形成时代，代表了典中组岩浆活动的起始时间，同时，也代表了林子宗火成岩最初的形成年龄。顶部样品（DPM013TW19）16个测点的206Pb/238U年龄值分布于56.2~59.2Ma之间，在UPb谐和图（图 4-b）上，这些测点均落于谐和线上或附近，给出的206Pb/238U年龄加权平均值为57.42±0.20Ma（2σ；MSWD=4.9），指示了典中组顶部火成岩的形成时代，同时也代表了典中组岩浆活动的终止时间。
![]()
图 4 典中组火成岩锆石U-Pb谐和图a—典中组底部玄武安山岩样品DPM013TW25；b—典中组顶部英安岩样品DPM013TW19Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagrams of Dianzhong Formation igneous rocks4. 地球化学特征
本次研究选取研究区典中组10件火成岩样品分别进行主量、微量和稀土元素分析，测试结果见表 2。
4.1 主量元素
主量元素测试结果表明，典中组火成岩样品的SiO2含量为60.58%~74.13%，平均值为66.47%，Al2O3含量为13.17% ~15.79%，平均值为14.99%，全碱（Na2O+K2O）含量为5.35%~9.44%，平均值为7.32%，里特曼组合指数为1.63~3.34，平均值为2.33，属钙碱性系列岩石。在TAS图解（图 5-a）中，典中组火成岩样品点落入中酸性火成岩区域，位于亚碱性岩石范围；在Na2O-K2O图解（图 5-b）中，除2个样品外，其余样品点均落在钾玄岩范围。K2O/Na2O值介于0.51~2.18之间，平均值为1.35，而钾玄岩的出现被认为是大洋岩石圈俯冲结束，陆内汇聚开始的重要标志[7, 13]。总体看，研究区典中组火成岩样品与杨辉等[14]报道的西藏马乡地区和胡新伟等[6]报道的西藏措勤地区典中组火成岩类似，以钙碱性系列岩石为主，显示富碱、富硅的特征。
![]()
4.2 稀土元素
稀土元素因地球化学性质相似，在地质作用过程中往往表现为相似的地球化学行为，具有良好的成岩指示信息，而广泛应用于成岩流体性质及成岩环境分析的研究中[15]。研究区典中组10个火成岩样品的稀土元素分析结果如表 2所示。稀土元素总量（∑REE）普遍偏高，除1个样品较低（84.78×10-6）外，其余样品的∑REE值多为168.52×10-6~374.62×10-6，平均值为281.03×10-6；轻、重稀土元素比值偏大，在7.92~17.35之间，平均值为12.53，(La/Yb)N值分布在6.77~25.13之间，平均值为15.76，反映轻重稀土元素经历了较强的分馏作用，呈现轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的特征。另外，(La/Sm)N值在3.75~9.60之间，(Gd/Yb)N值在0.99~1.88之间，反映LREE（轻稀土元素）相对HREE（重稀土元素）经历了更高程度的分馏作用。
从稀土元素球粒陨石标准化配分图解（图 6-a）可以看出，研究区典中组火成岩稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损的右倾形态。另外，Eu具明显的负异常，δEu值分布在0.42~0.89之间，平均值为0.71，可能与岩浆结晶分异造成的斜长石析出有关[17]。典中组火成岩样品的稀土元素组成特征与区内同时期的钙碱性中酸性火成岩类似。
![]()
图 6 典中组火成岩稀土元素配分模式（a）和微量元素蛛网图（b）（原始地幔数据据参考文献[16]）Figure 6. REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) of Dianzhong Formation igneous rocks4.3 微量元素
研究区典中组10组火成岩微量元素测试结果见表 2，Sr、Zr、Hf、Ce等元素含量普遍偏高，且接近于贾建称等[18]测定的林子宗群火成岩微量元素值。Rb/Sr值在0.12~6.38之间，平均值为1.52，高于陆壳均质0.24[8]，另外，Nb/Ta值在12.51~19.33之间，平均值为14.94，介于地幔标志值17.5[16]和地壳标志值11~12[19]之间，说明典中组火成岩的岩浆来源和地幔、地壳有关，可能为二者以不同比例混合的产物。典中组火成岩的微量元素原始地幔标准化蛛网图（图 6-b）与前人的研究结果相似[6, 14]，表现为明显的“峰谷”特征，即Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素富集，Nb、Ta、Ti亏损，并呈“槽谷”形态。Nb、Ta、Ti的槽谷形态可能与俯冲碰撞环境有关[8, 20]，且明显的Ti谷也说明有陆壳物质的混入。因此认为，典中组火成岩是在俯冲碰撞背景下，幔源和壳源岩浆以不同比例混合形成的。
5. 讨论
通过对典中组顶底岩浆锆石U-Pb同位素定年可知，典中组岩浆活动发生在65.37±0.58~57.42± 0.20Ma之间，与冈底斯构造带其他地区典中组火成岩测得的年龄值基本一致，表明典中组岩浆活动开始于晚白垩世，结束于古新世末，同时进一步确认林子宗群火成岩的形成时期为晚白垩世，与印度-欧亚板块开始发生碰撞的时间65/70Ma基本吻合[8]。主量元素分析表明，研究区典中组火成岩样品的里特曼组合指数平均值为2.33，属钙碱性系列岩石，TAS图解中，典中组火成岩样品基本分布在中酸性火成岩区域，位于亚碱性岩石范围，稀土元素组成特征也说明研究区典中组火成岩属钙碱性中酸性火成岩范畴，同时，K2O/Na2O值较高，平均值为1.35；在Na2O-K2O图解中，典中组火成岩样品基本落在钾玄岩范围，指示了俯冲造山的构造背景。结合前人的锶、氧同位素研究结果[6]，典中组火成岩为壳源岩浆和幔源岩浆以不同比例混合的产物。大离子亲石元素Rb、Th、U、Pb的富集，Nb、Ta、Ti等元素的亏损进一步说明俯冲背景下岩浆中陆壳物质的混入。前人[6, 17]对冈底斯地区典中组火成岩形成的构造环境分析结果表明，典中组火成岩在相关图解中落入火山弧区域，指示其形成于俯冲造山的构造环境，且与古新世喜马拉雅特提斯洋壳向北大规模俯冲产生的远程效应有关。结合区域地质背景，认为典中组火成岩形成于印度-欧亚板块碰撞期间的白垩纪末—古近纪初，为俯冲构造背景下的造山带环境中幔源和壳源岩浆以不同比例混合的产物。
6. 结论
（1）冈底斯构造带神公地区典中组底部火成岩样品DPM013TW25锆石U- Pb年龄为65.37 ± 0.58Ma，顶部火成岩样品DPM013TW19锆石U-Pb年龄为57.42±0.20Ma，指示典中组火成岩形成的年龄时限为65.37~57.42Ma，限定典中组火山活动发生在白垩纪末—古近纪初，也指示了林子宗群火成岩最开始形成的时期，同时也限定了林子宗群火成岩与下伏地层之间不整合接触面的形成时间。
（2）典中组火成岩主要为一套钙碱性系列中酸性火成岩，与区内同时期火成岩类似，Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素富集，Nb、Ta、Ti等因亏损呈现“槽谷”形态，Rb/Sr值在0.12~6.38之间，Nb/Ta值在12.51~19.33之间，表明典中组火成岩中含有大量陆壳成分，为俯冲碰撞背景下的岛弧环境中幔源岩浆和壳源岩浆混合的产物，可能与新特提斯洋关闭引起的洋壳俯冲作用有关。
致谢: 感谢审稿专家的宝贵意见和编辑的精心审阅，感谢参加野外考察及取样工作的所有专家、同志，感谢西南冶金地质测试中心等单位对实验测试的精心指导和帮助。 -
![]()
图 1 研究区构造位置地质简图
Figure 1. Simplified geological map of the tectonic location of the study area
![]()
图 2 研究区中组主要火成岩类型
a—灰绿色英安岩；b—浅灰绿色玄武安山岩；c—安山岩，具斑状结构，基质显微嵌晶结构；d—英安岩，具斑状结构，基质显微嵌晶结构。Pl—斜长石；Bt—基性斜长石
Figure 2. The main igneous rock types of Dianzhong Formation in the study area
![]()
图 3 典中组火成岩锆石阴极发光图像
Figure 3. Cathodoluminescence images of zircons from Dianzhong Formation igneous rocks
![]()
图 4 典中组火成岩锆石U-Pb谐和图
a—典中组底部玄武安山岩样品DPM013TW25；b—典中组顶部英安岩样品DPM013TW19
Figure 4. Zircon U-Pb concordia diagrams of Dianzhong Formation igneous rocks
![]()
![]()
图 6 典中组火成岩稀土元素配分模式（a）和微量元素蛛网图（b）（原始地幔数据据参考文献[16]）
Figure 6. REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) of Dianzhong Formation igneous rocks
表 1 典中组火成岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测试分析结果
Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of Dianzhong Formation igneous rocks
测点号 Pb Th U Th/U 同位素比值 锆石年龄/Ma 含量/10-6 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ DMP013TW25玄武安山岩 1 2.44 186 183 1.01 0.0726 0.0064 0.0101 0.0002 71.2 6.1 64.7 1.4 2 3.15 252 252 1.00 0.0693 0.0033 0.0097 0.0001 68.0 3.1 62.2 0.9 3 2.01 166 161 1.03 0.0687 0.0035 0.0098 0.0001 67.5 3.3 62.9 0.8 4 2.75 240 201 1.20 0.0687 0.0042 0.0101 0.0002 67.4 4.0 64.8 1.1 5 2.59 245 195 1.26 0.0667 0.0036 0.0100 0.0001 65.5 3.4 64.3 0.8 6 3.61 327 265 1.23 0.0698 0.0038 0.0104 0.0001 68.5 3.6 66.7 0.9 7 2.60 223 192 1.16 0.0677 0.0035 0.0106 0.0001 66.5 3.4 67.7 0.9 8 2.35 216 171 1.26 0.0703 0.0043 0.0105 0.0002 69.0 4.1 67.3 1.0 9 2.37 229 178 1.29 0.0639 0.0029 0.0100 0.0001 62.9 2.7 64.2 0.7 10 2.44 208 185 1.12 0.0679 0.0030 0.0102 0.0001 66.7 2.9 65.6 0.7 11 4.89 326 395 0.83 0.0666 0.0019 0.0102 0.0001 65.5 1.8 65.5 0.5 12 2.60 213 198 1.08 0.0656 0.0026 0.0103 0.0001 64.5 2.5 66.2 0.7 13 2.21 177 169 1.05 0.0697 0.0032 0.0104 0.0001 68.4 3.1 66.4 0.8 14 2.55 205 199 1.03 0.0673 0.0029 0.0102 0.0001 66.1 2.8 65.7 0.7 15 1.82 140 143 0.98 0.0671 0.0034 0.0102 0.0001 66.0 3.2 65.6 0.8 DMP013TW19英安岩 1 11.63 856 1074 0.80 0.0591 0.0015 0.0092 0.0001 58.3 1.5 59.0 0.5 2 18.64 1742 1726 1.01 0.0591 0.0012 0.0088 0.0001 58.3 1.2 56.3 0.4 3 15.45 1287 1420 0.91 0.0605 0.0013 0.0088 0.0001 59.6 1.3 56.2 0.4 4 19.06 2034 1686 1.21 0.0586 0.0012 0.0089 0.0001 57.9 1.2 57.2 0.4 5 19.15 1776 1739 1.02 0.0596 0.0012 0.0089 0.0001 58.7 1.1 57.4 0.4 6 13.55 1345 1203 1.12 0.0609 0.0015 0.0092 0.0001 60.1 1.5 58.9 0.5 7 17.80 1486 1674 0.89 0.0576 0.0011 0.0089 0.0001 56.9 1.1 56.9 0.4 10 20.10 1553 1863 0.83 0.0623 0.0012 0.0090 0.0001 61.4 1.2 57.9 0.4 11 29.39 3774 2441 1.55 0.0594 0.0010 0.0088 0.0001 58.6 1.0 56.7 0.4 12 19.98 1744 1832 0.95 0.0600 0.0012 0.0089 0.0001 59.1 1.1 57.2 0.4 13 20.97 2026 1922 1.05 0.0574 0.0011 0.0088 0.0001 56.6 1.1 56.4 0.4 14 13.62 975 1251 0.78 0.0614 0.0015 0.0092 0.0001 60.5 1.4 59.0 0.5 16 18.79 1730 1679 1.03 0.0609 0.0013 0.0090 0.0001 60.0 1.2 57.6 0.4 18 14.83 830 1419 0.59 0.0604 0.0014 0.0092 0.0001 59.5 1.3 59.2 0.5 19 21.17 2025 1863 1.09 0.0572 0.0012 0.0091 0.0001 56.5 1.1 58.2 0.4 20 23.78 1976 2136 0.93 0.0597 0.0011 0.0090 0.0001 58.9 1.0 57.6 0.4 
下载: 导出CSV
表 2 典中组火成岩主量、微量、稀土元素测试分析结果
Table 2 Analytical results of major elements, trace elements and REE in Dianzhong Formation igneous rocks
样品号 XT-01 XT-02 XT-03 XT-04 XT-05 XT-06 XT-07 XT-08 XT-09 XT-10 岩性 安山岩 流纹岩 安山岩 安山岩 安山岩 英安岩 英安岩 流纹岩 流纹岩 粗面岩 SiO2 60.58 73.97 59.57 60.72 61.36 69.08 68.45 74.13 70.28 66.57 TiO2 0.65 0.12 0.99 0.85 0.92 0.63 0.53 0.27 0.27 0.31 Al2O3 15.12 13.88 16.34 16.00 15.49 15.02 14.42 13.17 14.73 15.79 CaO 4.52 0.42 3.71 4.29 4.38 0.77 2.17 0.32 1.56 1.90 Fe2O3 2.16 0.22 5.03 3.54 3.94 2.59 0.80 1.69 1.28 1.34 FeO 3.14 1.39 2.04 2.64 2.48 1.20 3.88 0.85 1.10 2.54 Na2O 3.03 2.53 4.12 3.41 3.32 2.83 3.11 2.60 3.67 3.30 K2O 2.30 5.43 2.12 3.15 2.21 4.89 4.18 5.67 5.77 5.56 P2O5 0.43 0.20 0.25 0.25 0.25 0.19 0.14 0.11 0.08 0.11 H2O+ 1.95 1.09 0.01 1.79 0.01 2.22 1.34 0.78 0.59 0.98 CO2 0.26 0.13 0.21 0.62 0.10 0.18 0.04 0.09 0.26 0.13 总量 94.16 99.37 94.39 97.25 94.47 99.59 99.06 99.68 99.58 98.52 Na2O+K2O 5.34 7.95 6.23 6.56 5.53 7.73 7.29 8.26 9.44 8.87 K2O/Na2O 0.76 2.15 0.51 0.92 0.67 1.73 1.34 2.18 1.57 1.68 La 89.63 19.36 37.91 49.87 35.13 88.71 94.02 120.23 81.92 107.53 Ce 122.40 33.55 75.87 80.52 67.37 130.86 132.86 152.44 101.00 141.84 Pr 16.70 4.28 8.22 10.77 7.83 13.60 17.14 17.58 12.75 18.05 Nd 61.67 15.06 30.74 40.02 32.18 43.93 61.43 53.50 42.44 62.21 Sm 10.60 3.13 6.06 6.85 5.86 6.52 10.30 7.83 6.63 9.83 Eu 2.11 0.63 1.54 1.56 1.46 1.31 2.10 0.94 1.10 1.73 Gd 7.87 2.78 5.76 6.17 4.95 5.79 8.95 6.68 4.97 7.23 Tb 1.19 0.55 0.92 1.06 0.86 0.95 1.55 1.12 0.76 1.06 Dy 5.30 2.45 5.22 5.22 4.97 4.50 7.72 5.57 3.41 4.62 Ho 0.96 0.45 0.98 1.06 0.99 0.86 1.49 1.11 0.65 0.85 Er 2.62 1.10 3.06 2.91 2.94 2.52 4.21 3.19 1.86 2.47 Tm 0.42 0.21 0.49 0.49 0.46 0.42 0.69 0.54 0.31 0.41 Yb 2.56 1.08 3.33 3.13 3.07 2.61 4.12 3.41 1.94 2.74 Lu 0.38 0.16 0.48 0.43 0.44 0.37 0.56 0.48 0.27 0.38 ƩREE 324.44 84.78 180.57 210.07 168.52 302.95 347.13 374.62 260.01 360.97 LREE/HREE 14.23 8.67 7.92 9.26 8.02 15.81 10.86 15.95 17.35 17.25 δEu 0.74 0.70 0.86 0.79 0.89 0.70 0.72 0.42 0.61 0.65 (La/Yb)N 20.75 10.64 6.77 9.46 6.80 20.21 13.56 20.96 25.13 23.30 (La/Sm)N 5.28 3.87 3.91 4.55 3.75 8.50 5.70 9.60 7.72 6.84 (Gd/Yb)N 1.88 1.58 1.06 1.21 0.99 1.36 1.33 1.20 1.58 1.62 Rb 258.23 347.34 87.21 129.19 53.23 284.46 166.71 381.11 389.52 340.45 Th 40.58 17.22 14.53 14.82 12.60 45.05 23.16 79.09 65.02 55.65 U 9.01 5.68 3.61 2.73 3.52 4.77 2.58 2.81 14.78 13.62 Hf 7.10 2.83 5.02 5.78 5.60 7.89 12.66 6.89 6.73 8.37 Zr 179.44 61.98 153.13 210.97 126.79 266.02 484.43 188.95 202.28 186.32 Sr 1091.50 54.44 356.04 397.59 441.04 220.30 203.97 87.84 422.45 723.20 V 106.22 8.84 113.52 89.26 124.10 51.02 28.05 18.57 25.30 52.23 Pb 35.38 76.15 25.29 32.58 20.35 64.26 44.50 51.07 60.49 51.39 Co 19.04 0.85 15.13 8.92 17.64 6.61 4.47 2.77 2.43 4.36 Y 30.87 12.32 28.41 29.67 28.76 24.52 49.16 33.31 20.14 28.22 Nb 13.95 12.95 11.03 10.38 11.25 8.14 13.81 17.79 7.26 24.65 Tb 0.49 0.55 1.13 1.06 0.93 0.95 1.55 1.12 0.76 0.73 Zn 58.63 24.50 96.54 82.98 60.73 73.77 95.64 30.56 45.30 71.43 Sb 0.84 1.36 0.53 0.47 0.64 1.15 0.32 0.50 0.75 1.35 Ta 0.92 0.67 0.76 0.73 0.71 0.65 1.01 1.24 0.58 1.43 Rb/Sr 0.24 6.38 0.24 0.32 0.12 1.29 0.82 4.34 0.92 0.47 Nb/Ta 15.16 19.33 14.51 14.21 15.84 12.52 13.67 14.35 12.51 17.23 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6
下载: 导出CSV
-
董国臣.西藏林周盆地林子宗火山岩及其反演的印度-欧亚大陆碰撞过程[D].中国地质大学(北京)博士学位论文, 2002. 莫宣学, 赵志丹, 邓晋福, 等.西藏林周盆地林子宗火山岩及其反演的印度-欧亚大陆碰撞过程[J].地学前缘, 2003, (3):135-148. doi: 10.3321/j.issn:1005-2321.2003.03.013 刘安琳, 朱弟成, 王青, 等.藏南米拉山地区林子宗火山岩LAICP-MS锆石U-Pb年龄和起源[J].地质通报, 2015, 34(5):826-833. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2015.05.003 周肃, 莫宣学, 董国臣, 等.西藏林周盆地林子宗火山岩40Ar/39Ar年代格架[J].科学通报, 2004, (20):2095-2103. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2004.20.014 聂国永, 钟康惠, 苟金, 等.西藏自治区堆龙德庆县马区典中组底砾岩特征及其地质构造意义[J].四川有色金属, 2012, (1):37-41. doi: 10.3969/j.issn.1006-4079.2012.01.006 胡新伟, 马润则, 陶晓风, 等.西藏措勤地区典中组火山岩地球化学特征及构造背景[J].成都理工大学学报(自然科学版), 2007, (1):15-22. doi: 10.3969/j.issn.1671-9727.2007.01.003 梁银平, 朱杰, 次邛, 等.青藏高原冈底斯带中部朱诺地区林子宗群火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征[J].地球科学——中国地质大学学报, 2010, 35(2):211-223. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkx201002005 莫宣学.青藏高原新生代碰撞-后碰撞火成岩[M].北京:地质出版社, 2009:1-50. Liu Yongsheng, Gao Shan, Hu Zhaochun, et al. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen:U-Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons of mantle xenoliths[J]. Journal of Petrology, 2010, 51(1/2):537-571. doi: 10.1093-petrology-egp082/
吴元保, 郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报, 2004, (16):1589-1604. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002 Le Maitre R W, Bateman P, Dudek A, et al. A classification of igneous rocks and glossary of terms, recommendations of the international union of geological sciences subcommission on the systematics of igneous rocks[M]. London: Blaskwell Scientific Publications, 1989.
付文春, 康志强, 潘会彬.西藏冈底斯带西段狮泉河地区林子宗群火山岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义[J].地质通报, 2014, 33(6):850-859. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2014.06.008 李再会, 郑来林, 李军敏, 等.冈底斯中段林子宗火山岩岩石地球化学特征[J].矿物岩石地球化学通报, 2008(01):20-27. doi: 10.3969/j.issn.1007-2802.2008.01.004 杨辉, 向树元, 王欣, 等.西藏马乡地区典中组年龄厘定及其构造背景[J].地质科技情报, 2013, 32(4):89-96. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201304014 韩吟文, 马振东.地球化学[M].北京:地质出版社, 2003:181-202. Sun S S, Mcdonough W F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalt: Implications for mantale composition and processes[C]//Saunders A D, Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. London: Geological Society of London special Publications, 1989, 42: 313-345.
Rollision H R, Yang X M, Yang X Y, et al. Using geochemical date:evaluation, presentation, interpretation[M]. Hefei:University of Science and Technology Press, 2000.
贾建称, 温长顺, 王根厚, 等.冈底斯地区林子宗群火山岩岩石地球化学特征及地球动力学意义[J].中国地质, 2005, (3):396-404. doi: 10.3969/j.issn.1000-3657.2005.03.007 Taylor S R, Mclennan S M. The continental crust:Its composition and evolution[M]. New York:Oxford University Press, 1985:1-328.
Condie K C. Mantle Plume and Their Recod in Earth History[M]. London:Cambridge University Press, 2001.
-
期刊类型引用(5)
1. 黄永高，韩飞，康志强，冯佐海，李应栩，李光明. 西藏南木林盆地林子宗群火山岩年代学和地球化学特征. 地球科学. 2024(03): 822-836 . 
百度学术
2. 吴浩，徐祖阳，严维兵，郝宇杰，刘海永. 西藏中部聂尔错地区辉绿岩锆石U-Pb年龄与地球化学特征：对新特提斯洋板片断离的指示. 中国地质. 2023(06): 1804-1816 . 百度学术
3. 曾成，闫茂强，沈志远，高强，魏俊浩，毛国正，邓永明. 西藏谢通门县切琼地区典中组流纹岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及地球化学特征. 大地构造与成矿学. 2022(01): 154-174 . 百度学术
4. 周鹏，荣峰，周连河，刘恭喜，范源，万忠焱，尼玛洛卓. 冈底斯中段格达地区典中组火山岩锆石 U-Pb年龄和地球化学特征. 中国地质调查. 2022(03): 76-86 . 百度学术
5. 王元青，李茜，白滨，张兆群，徐冉成，王晓阳，张欣玥. 中国古近纪岩石地层划分和对比. 地层学杂志. 2021(03): 402-425 . 百度学术
其他类型引用(1)
计量
- 文章访问数: 3144
- HTML全文浏览量: 497
- PDF下载量: 2224
- 被引次数: 6
