Petrogeochemical and Pb-Nd-Sr isotope characteristics of ultrabasic rocks in the Yizhuxingla area, Eastern Tibet
-
摘要:
对出露于班公湖-怒江缝合带东段衣珠兴拉地区超基性岩的野外地质调查,以及岩石学、岩石地球化学、Pb-Nd-Sr同位素等研究表明:岩石类型为强烈蛇纹石化的方辉橄榄岩,具有富MgO(45.33%~47.70%)、贫CaO(0.15%~0.37%)和Al2O3(0.08%~0.39%)、低TiO2(0.011%~0.014%)的特征;稀土元素含量低于原始地幔,稀土元素配分模式呈平缓右倾型,轻、重稀土元素分馏明显,具有明显的正Eu异常和弱负Ce异常;过渡金属元素表现为不对称的配分型式,在Ti和Cu处形成明显的负异常;岩石具有高(87Sr/86Sr)i、低εNd(t)的特征。上述特征表明,衣珠兴拉超基性岩相当于SSZ型地幔橄榄岩,由原始地幔经15%~25%部分熔融形成亏损地幔岩,形成于洋内岛弧环境,在俯冲消减作用过程中,混染了20%~40%的地壳物质。
-
关键词:
- 岩石地球化学 /
- Pb-Nd-Sr同位素 /
- 衣珠兴拉 /
- 亏损地幔
Abstract:The field geological survey and petrology study of the ultrabasic rocks in the Yizhuxingla area of the eastern Bangonghu-Nujiang suture zone show that the rocks in this area are strongly serpentinized peridotite.Geochemical studies show that these rocks are rich in MgO (45.33%~47.70%), poor in CaO (0.15%~0.37%) and Al2O3 (0.08%~0.39%), and deficient in TiO2 (0.011%~0.014%).Its total content of REE is lower than that in the primitive mantle, and the REE distribution pattern is gentle to the right, the fractionation of light and heavy REE is obvious, and there are obvious positive Eu anomaly and weak negative Ce anomaly.Transition metal elements show an asymmetric W-type distribution pattern, forming obvious negative Ti and Cu anomalies, and the rocks have high (87Sr/86Sr)i and low εNd(t) characteristics.The above characteristics indicate that the ultrabasic rocks in the Yizhuxingla area is similar to SSZ type mantle peridotite.The depleted mantle rocks resulted form the partial meltingof original mantle(15%~25%).These ultrabasic rocks were formed in the oceanic island arc environment and had mixing of 20%~40% crustal material during the subduction process.
-
Keywords:
- petrogeochemistry /
- Pb-Nd-Sr isotope /
- Yizhuxingla ultrabasic rocks /
- depleted mantle
-
晚三叠世随着印支运动的不断进行,地壳开始抬升,残存于中国南方的海水已大部分退去,使得中国南方晚三叠世沉积了以河流、三角洲及海陆交互相为主的中粗粒碎屑岩及煤系地层[1-3]。植物以苏铁类植物最繁盛,同时银杏类植物和松柏类植物大量出现,种子蕨植物有所增加,莲座目的树蕨则大为减少,真蕨目双扇蕨科植物仍然很多,而卷柏科、紫萁科、马通科、里白科等草本植物有所增加,反映了中国南方热带-亚热带的古气候特点[4-5]。
在古昆仑、古祁连、古秦岭和古大别山以北的华北广大地区,此时的气候比较干旱,沉积以曲流河、辫状河流及局部泻湖沼泽相为主的碎屑岩建造[6-14]。贺兰山地区则表现为广阔的陆内伸展,形成三叠纪陆相坳陷盆地。印支运动使得贺兰山晚古生代—中三叠世地层普遍发生褶皱和断裂,伴有岩浆活动[7-8]。而古植物以耐旱型的木贼目和松柏目较多,喜热的苏铁植物稀少,种子蕨则以耐旱而嫌热的丁菲羊齿最多。因此,落叶分子增多,常绿分子减少,反映了半干热的大陆性气候,与中国南方的植物群性质几乎相反。印支运动后,基本结束了南海北陆的格局,陆地的气候特征引人关注[15-17]。
劳亚大陆晚三叠世植物群分为南、北2个植物带[18]。北带包括哈萨克地区和中国的北方植物区,南带包括南欧阿尔卑斯地区、东格陵兰-瑞典、北欧东南部、帕米尔、伊朗、东南亚、日本和中国西南、川北鄂西、华南、中南、闽西、华东等地。南带研究较细,植物群资料更丰富,而北带可能由于缺乏材料,研究较粗,只有新疆、青海、甘肃等地区可找到相关植物群的研究资料。
中国南北地区相比,晚三叠世北方区气候相对温凉,化石丰富,是研究陆地植被和气候特征的良好场所。贺兰山地区地处华北晚三叠世植物群分布的核心地区(图 1),地层出露齐全,沉积相明显,上三叠统上田组产丰富的植物化石。
本文在大量野外区域调查、沉积地层及沉积相分析的基础上,重点研究贺兰山地区上三叠统上田组植物化石的组合特征、地质时代及古气候意义。
1. 上田组
1.1 上田组剖面
贺兰山区的延长群与陕北的延长群在岩性、岩相和古生物特征上有较大差异,因而将该地区的延长群改称为白芨芨沟群,并划分为大风沟组和上田组。本次调查依岩性将大风沟组分为3段,上田组分为上、下2段。
研究区上田组广泛分布,现将内蒙古阿拉善左旗南圈子实测剖面描述如下(图 2)。
上三叠统上田组(T3s) >766m
二段(T3s2) 未见顶
24.灰绿色薄-中层钙质细粒长石石英砂岩与灰绿、灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩、炭质页岩互层 >13.1m
Sphenobaiera sp., Cladophlebisraciborskii Zeillere, Dictyophyllumnathorsti Zeille,Glossophyllum?shensiense Sze, Pterophyllumcrassinervum Huang et Zhou, Anomozamitesloczyi Schenk, Asterotheca? szeiana (P’ an),Cladophlebisi chunensis Sze, Neocalamites sp., Cladophlebisgracilis Sze, Toditesshensiensis(P’an), Taeniopterisobliqua Chow et Wu, Danaeopsisfecunda Halle, Thinnfeldiarigida Sze, Strobilites sp.
23.灰绿色中-厚层钙质细粒长石石英砂岩夹灰绿色粉砂岩 35.4m
22.灰绿色、灰黑色粉砂岩,粉砂质泥岩 4.0m
21.灰绿色、灰黑色粉砂岩夹灰绿色、黄绿色薄-中层钙质细粒长石石英砂岩 24.0m
20.灰色、黄绿色中层细-中粒岩屑砂岩夹少量灰绿色、灰黑色粉砂岩 2.9m
19.灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩夹灰绿色薄-中层钙质粗粒长石石英砂岩 20.6m
18.灰绿色、黄绿色中层钙质含砾中细粒岩屑石英砂岩夹少量深灰绿色粉砂岩 68.3m
17.灰绿色、灰黑色粉砂岩与灰绿色、黄绿色薄层钙质细粒长石石英砂岩互层 7.8m
16.灰绿色、灰黑色粉砂岩夹灰绿色、黄绿色薄层钙质细砂岩 61.0m
15.浅灰绿色、黄绿色巨厚层砂砾岩夹极少量黄绿色含砾长石石英砂岩 1.8m
14.黄绿色、浅灰绿色中细粒岩屑石英砂岩与深灰绿色、灰黑色粉砂岩互层 53.0m
13.浅黄绿色、灰绿色薄-中层中细粒岩屑石英砂岩夹少量灰绿色粉砂岩,粉砂质页岩 25.4m
12.灰绿色、灰黑、灰黄色粉砂岩,粉砂质页岩夹灰绿色薄层钙质中细粒岩屑石英砂岩 17.6m
整合接触
一段(T3s1)
11.浅灰绿色、黄绿色薄-中层钙质中细粒岩屑长石砂岩 4.8m
10.灰绿色、黄绿色厚层钙质中细粒岩屑长石砂岩 3.6m
9.浅灰黄色、黄绿色中-厚层中细粒岩屑长石砂岩夹少量灰绿色粉砂岩、粉砂质泥岩 39.2m
8.黄绿色、灰绿色薄-中层钙质中细粒岩屑长石砂岩 29.4m
7.灰绿色、灰黑色厚层粉砂岩夹灰绿色、黄绿色中-厚层钙质中细粒岩屑长石砂岩 10.4m
6.灰绿色中-厚层钙质中细粒岩屑长石砂岩夹灰黑色粉砂岩 78.2m
5.灰绿色巨厚层钙质细粒岩屑长石砂岩夹极少量灰绿色粉砂岩 55.2m
4.上部为灰绿色粉砂岩夹黄绿色、灰绿色中-厚层钙质细粒长石砂岩 29.3m
3.灰绿色粉砂岩夹黄绿色、灰绿色中-厚层钙质细粒长石砂岩 26.1m
2.灰绿色厚层钙质中细粒长石砂岩夹少量灰绿色粉砂岩 36.8m
1.灰白色、灰绿色中-厚层钙质中细粒长石砂岩 88.3m
下伏地层:大风沟组三段(T3d3):灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩、页岩夹少量黄绿色、灰绿色薄-中层中细粒岩屑长石砂岩
1.2 上田组综合特征
上田组与下伏大风沟组整合接触,研究区内未见顶,厚度大于766.2m。
一段主要由灰绿色、黄绿色中-厚层长石砂岩、长石石英砂岩、岩屑长石砂岩、石英砂岩及少量灰黑色薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成。砂体具有向上变细的特征,发育大型板状斜层理和波痕构造,粉砂岩发育沙纹层理。显示了离湖泊较近的河流沉积环境,整体为一进积序列。
二段主要由深灰色、灰黑色泥质粉砂岩、泥岩及炭质页岩组成。粉砂岩、炭质页岩发育水平层理、沙纹层理,含植物化石,显示大陆湖泊水泛期的沉积特点。由西向东粉砂岩类增多,粒度变细、厚度增加,反映了该段岩石为河流冲淤作用下向南东逐渐接近并进入湖泊的特点。
2. 上田组植物化石
2.1 植物化石组成
贺兰山地区上田组植物化石丰富,此次在阿拉善左旗南圈子采集的植物化石经鉴定包括12属14种,结合前人资料[7-8],共计20属35种。
楔叶纲:Neocalamites sp.,N. carcinoides,N. carrerei,N. cf. carrerei。真蕨纲:Asterothaca szeiana (P’ an),A.?szeiana(P’ an),Bernoullia Zeilleri P’ an,Danaeopsis sp.,D. fecunda,D. cf.fecunda,D. fecunda Halle,Todites shensiensis,Dictyophyllum sp.,D. nathorstii Zeiller, Cladophlebis sp.,C.stenophylla,C. raciborskii Zeillere,C.Gracilis Sze,C. shensiensis,C. Ichunensis Sze,Sphenopteris?sp.。种子蕨纲:Thinnfeldia rigida Sze、Protoblechnum cf. wongii。苏铁纲:Pterophyllum sp.,P. crassinervum Huang et Zhou,Anomozamites loczyi Schenk,Sphenozamites Changi Sze,Taeniopteris sp.,T. obliqua Chow et Wu.。银杏纲: Glossophyllum? shensiense Sze,Sphenobaiera sp.。松柏纲:Elatides sp.,Cycadocarpidium sp.,Podozamites sp.。裸子植物种子化石: Strobilites sp.。
已发现的贺兰山晚三叠世植物化石,楔叶纲1属4种,占11%;真蕨纲和种子蕨纲9属19种,占54%;苏铁纲4属6种,占17%;银杏纲2属2种,占6%;松柏纲3属3种,占9%;分类位置不明的种子1属1种,占3% (表 1)。
表 1 植物化石组成Table 1. Statistics of plant fossil composition分类单位 属 种 种的百分比 楔叶纲 1 4 11% 真蕨纲和种子蕨纲 9 19 54% 苏铁纲 4 6 17% 银杏纲 2 2 6% 松柏纲 3 3 9% 分类位置不明种子 1 1 3% 总计 20 35 100% 2.2 植物化石组合特征
贺兰山地区上田组植物化石有20属35种,其中确定种21种,相似种3种,未定种11种。植物化石组合以真蕨类、种子蕨类等占优势,楔叶纲和苏铁纲也占有一定比例,各类植物的主要特征分述如下。
楔叶纲1属4种,占植物组合总数的11%,仅为新芦木属Neocalamites Halle一属。本次虽只采获1种,但是贺兰山地区延长群已发现楔叶纲1属4种[7]。
真蕨纲和种子蕨纲9属19种,占植物组合总数的54%;根据目前植物化石的组成分子看,这类植物在整个贺兰山晚三叠世植物化石中占绝对优势。其中真蕨纲7属17种,包括星囊蕨科、合囊蕨科、莲座蕨科、紫萁蕨科及双扇蕨科,还有分类位置不明的枝脉蕨属及楔羊齿属。种子蕨纲有2属2种,即为种子蕨目的丁菲羊齿属和原始乌毛蕨属。这一类植物组合与陕北延长群Danaeopsis-Bernoullia植物群极相似[15-16]。需要说明的是,其中混入了真蕨纲双扇蕨科的网叶蕨Dictyophyllum nathorstii Zeiller (图3),该分子为中国南方植物群的主要分子[18-21],在新疆库车、青海祁连山南部、甘肃靖远、辽西北票等地也有分布[9-14, 20-26],但这些地区位于中国南方植物区Dictyophyllum-Clathropteris的结合带。而双扇蕨科Dictyophyllum在贺兰山的出现,说明2种植物群的混生现象不仅在地块接合带附近发生,部分分子还可以进行较长距离的迁移和扩散[4]。
苏铁纲4属6种,占植物组合总数的17%。当前标本中有本内苏铁目的Pterophyllum和Anomozamites,以及分类位置不明的Sphenozamites和Taeniopteris,以本内苏铁目占优势地位;
银杏纲2属2种,占植物组合总数的6%。在整个植物化石中所占比例较小,仅有银杏科的舌叶属Glossophyllum,楔拜拉属Sphenobaiera。
松柏纲3属3种,占植物组合总数的9%。仅有杉科似樅属Elatides及可能属于松柏类植物的准苏铁果属Cycadocarpidium和苏铁杉属Podozamites。
分类不明种子化石1属1种。
综上所述,贺兰山晚三叠世上田组植物化石组合以真蕨纲和种子蕨纲占优势,其次为楔叶纲和苏铁纲,银杏类和松柏类数量不多。以北方型DanaeopsisBernoullia植物群的属种占主导地位,其中包括北方型Danaeopsis-Bernoullia植物群的重要组成分子,如Danaeopsis,Bernoullia,Asterothaca,Todites,Glossophyllum等,其组成反映了贺兰山晚三叠世上田组植物化石组成主体应属中国北方植物区Danaeopsis-Bernoullia型植物群。
3. 上田组地质时代的确定
贺兰山地区上田组植物化石分子对应的地质时代分布如下。
楔叶纲:Neocalamites产于北欧、北美、南美、南非及澳洲、中国、俄罗斯、日本、朝鲜半岛、越南等地,中国常见于华南的瑞替克里阿斯期含煤沉积和西北的延长群中,华北的早、中侏罗世沉积也有分布,时代为三叠纪—中侏罗世。其中N.carcinoides产于中国陕西延长及宜君、内蒙古阿拉善地区、四川宝鼎、宁夏固原等地的晚三叠世地层中,在东格陵兰、瑞典、俄罗斯则出现在晚三叠世—早侏罗世初期。N.carrerei产于四川宜宾,陕西延安、安定和宜君的延长群上部;云南广通的晚三叠世—早侏罗世地层;四川西南宝鼎地区晚三叠世大荞地组中上部;格陵兰、瑞典等的晚三叠世—早侏罗世地层中。此种植物分布较广,一般出现于中国晚三叠世地层中[18-21, 25-41]。
真蕨纲和种子蕨纲:Asterotheca一属分布于东格陵兰、西欧、北美、越南、中国的上三叠统,南非的中、上三叠统及朝鲜的上侏罗统。而其种Asterothecazeiana(P’ an)主要分布于陕西宜君四郎庙、延长七里村、绥德怀林坪及叶家坪、甘肃华亭的上三叠统中;Bernoullia Zeilleri P’ an分布于中国陕西宜君、清涧、甘肃华亭、宁夏固原、新疆准格尔盆地、河南济源,以及越南、西欧等地的晚三叠世地层;Danaeopsis在北欧瑞典、瑞士、奥地利、北美、中国等地的上三叠统有分布。其中D. fecundaHalle产于中国陕西延长、淳华、宜君、耀县、麟游,甘肃华亭、武威、景泰,山西临县、兴县,河南济源、宜阳,新疆准格尔盆地,广东华林、开恩,云南广通—平浪等地及北欧瑞典的晚三叠世地层中;Toditesshensiensis与瑞士相当地层中的Cladophlebisrutimeyeri Heer相近,该植物在陕西宜君四郎庙炭河沟和杏树坪,延长七里村烟雾沟,绥德叶家坪、沙滩坪、高家庵和桥上,甘肃华亭,新疆准格尔盆地,云南广通的晚三叠世地层中分布。在河南济源,山西宁武、交城,青海等地都有发现,山西宁武的早—中三叠世二马营组中也有报道;在越南北部及哈萨克斯坦费尔干盆地相当地层中也有发现。Cladophlebis分布遍及全球,时代为二叠纪—白垩纪。其中C.stenophylla产于陕西宜君杏树坪黄家湾和甘肃华亭安口窑的延长群中,时代属晚三叠世。C. raciborskii Zeillere产于陕西宜君四郎庙炭河沟,内蒙古阿拉善的上三叠统,四川彭县青杠林大石鼓、广元须家河的上三叠统—下侏罗统,以及湖北秭归香溪的下侏罗统中。C.Gracilis Sze和C. Ichunensis Sze产于陕西宜君杏树坪黄草湾的延长群上部,时代为晚三叠世。C. Shensiensis产于山西大同曹家沟的下—中侏罗统中;Sphenopteris广布于世界各地,时代主要为晚泥盆世—白垩纪,中国北方植物群Danaeopsis-Bernoullia和南方植物群Dictyophyllum-Clathropteris中均有化石保存;Dictyophyllum主要分布于欧亚的上三叠统—中侏罗统。其中Dictyophyllumnathorstii Zeiller产于中国四川巴县、威远、宜宾,江西萍乡,云南广通,湖南等地的上三叠统—下侏罗统中。在新疆库车、甘肃靖远、青海、辽西等地上三叠统中亦有该分子混入。在国外主要分布在越南、日本等地的晚三叠世—早、中侏罗世地层中[9-15, 21-38]。
苏铁纲:Pterophyllum最早出现于早三叠世,在晚三叠世特别繁盛,以后逐渐减少,至白垩纪绝灭。该属植物广泛分布于新疆、四川、东北、甘肃、云南等中国晚三叠世地层中;Anomozamites出现于晚三叠世—早白垩世,分布地区亦十分广泛,亚洲、欧洲、东格陵兰均有分布;Sphenozamites这一属自早二叠世—早白垩世发现,中国的晚三叠世—早侏罗世、法国的早二叠世—晚侏罗世、意大利的侏罗世、英国的中侏罗世、越南的晚三叠世—早侏罗世,以及美国、阿根廷的晚三叠世都有发现。S.Changi Sze发现于陕西宜君杏树坪的晚三叠世延长群中;Taeniopteris分布时代极广,始现于晚石炭世,中生代最多,白垩纪后很少见[10-16, 18, 22-26]。
银杏纲:Glossophyllum发现于欧洲奥地利Lunz地层的上三叠统中,类似的化石广布于南、北半球上三叠统—下白垩统中,但均未研究其表皮和气孔构造。其中G.? shensiense Sze产于陕西宜君、延长及绥德,甘肃华亭,新疆准格尔盆地的晚三叠世延长群的下部至上部;Sphenobaiera分布几乎遍及全球,以北半球最多,时代为早二叠世—早白垩世[10, 14-15, 18]。
松柏纲:Elatides广泛分布于北半球的中侏罗世早期—早白垩世威尔登期地层中;Cycadocarpidium分布于中国、瑞典、格陵兰、日本、越南的晚三叠世地层中;Podozamites分布广泛,主要为北半球各地的晚三叠世—早白垩世地层[18, 27]。
综上所述,贺兰山上田组植物化石组成分子所显示的地质时代为晚三叠世,应为晚三叠世晚期。
4. 古气候
该植物化石中真蕨纲和种子蕨纲9属19种,占植物组合总数的54%,苏铁纲4属6种,占植物组合总数的17%,且混入了真蕨纲双扇蕨科的网叶蕨Dictyophyllumnathorstii Zeiller,该分子为中国南方植物群的主要分子。而中国晚三叠世植物群地理分区也主要以Dictyophyllum分布来划分[5-6, 19-20, 38-41],生长在潮湿、炎热的气候条件下的植物。需要指出的是,苏铁类植物在延长组为数甚少,不及全部植物的5%,与本次所采获化石资料不一致。
该植物群混生了中国南方型Dictyophyllum-Clathropteris植物群的分子Dictyophyllum,且苏铁类植物占一定的比例。植物群中喜湿蕨类较丰富,说明当时植物群生长环境湿润,可能为近岸沼泽或湿地。双扇蕨科和苏铁类占一定比例,反映了较湿热的气候环境。
因此,贺兰山晚三叠世上田组植物化石组合总体反映了气候由半干旱的亚热带环境向湿热的环境过渡,该时期贺兰山上田组植物处于半干旱的亚热带大陆型气候环境,且气候较陕北延长地区更显炎热。
5. 结论
(1) 上田组下段由灰绿色、黄绿色中厚层-块状长石砂岩、长石石英砂岩、岩屑长石砂岩、石英砂岩夹少量粉砂岩组成,具有河流相沉积特征;上段主要由灰黑色、深灰绿色泥质粉砂岩、泥岩及炭质页岩组成,具有湖泊相沉积特征。
(2) 贺兰山晚三叠世植物化石丰富,共计20属35种,本次鉴定描述共计12属14种。通过分析植物化石的组合特征,认为贺兰山地区晚三叠世上田组植物化石是以中国北方型Danaeopsis-Bernoullia植物群分子为主体,同时混生了中国南方型Dictyophyllum-Clathropteris植物群主要分子Dictyophyllum nathorstii的混生植物群。
(3) 根据植物化石组合及沉积相特征,讨论了贺兰山晚三叠世的气候及沉积环境,认为此时期贺兰山上田组古植物化石处于半干旱的亚热带大陆型气候环境,且开始变得湿热。
致谢: 在成文过程中得到成都理工大学地球科学学院倪志耀教授的悉心指导和帮助,在此表示衷心的感谢。 -
图 3 超基性岩Ol-Opx-Cpx(a)、Al2O3-CaO-MgO(b)[24]、CaO-Al2O3(c)[25]和SiO2-Al2O3(d)变异图解
图a:Ol—橄榄岩;Opx—斜方辉石;Cpx—单斜辉石;1—纯橄榄岩;2—方辉橄榄岩;3—二辉橄榄岩;4—单辉橄榄岩;5—橄榄方辉辉石岩;6—橄榄二辉岩;7—橄榄单辉辉石岩;8—方辉辉石岩;9—二辉辉石岩;10—单辉辉石岩;图c:Lh和Hz分别为现代洋底二辉橄榄岩和方辉橄榄岩的平均成分;L、R和T分别为Liguria, Ronda和Troodos变质橄榄岩的平均成分
Figure 3. Diagrams of Ol-Opx-Cpx(a), Al2O3-CaO-MgO(b), CaO-Al2O3(c)and SiO2-Al2O3(d)of ultrabasic rocks
图 4 衣珠兴拉超基性岩稀土元素球粒陨石标准化配分图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)[33]
Figure 4. Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace earth element patterns(b)of Yizhuxingla ultrabasic rocks
图 5 衣珠兴拉超基性岩原始地幔标准化的过渡金属元素配分型式图(标准化数据据参考文献[33])
Figure 5. Primitive mantle normalized TME patterns of Yizhuxingla ultrabasic rocks
图 7 衣珠兴拉超基性岩Al2O3/SiO2-MgO/SiO2(a)和Yb-Ti(b)图解[40]
Figure 7. Diagrams of Al2O3/SiO2-MgO/SiO2(a) and Yb-Ti (b) for Yizhuxingla ultrabasic rocks
图 8 衣珠兴拉超基性岩铅同位素(a、b、c)和(87Sr/86Sr)i-εNd(t)(d)[40]图解
图a、b:UC—上地壳;LC—下地壳;OR—造山带;OIV—洋岛火山岩;图d中:其中数字表示地壳物质参与比例;DM—软流圈地幔;LCC—下地壳;UCC—上地壳
Figure 8. Diagrams of Pb isotopic(a, b, c)and (87Sr/86Sr)i-εNd(t)(d)for Yizhuxingla ultrabasic rocks
表 1 衣珠兴拉超基性岩主量、微量和稀土元素分析结果
Table 1 Major, trace elements and REE data of Yizhuxingla ultrabasic rocks
样号 YZ-B6 YZ-B7 YZ-B8 YZ-B9 YZ-B10 YZ-B11 YZ-B12 YZ-B13 YZ-B14 YZ-B15 YZ-B16 SiO2 37.54 38.38 38.52 38.88 38.84 39.60 38.94 39.54 36.42 35.41 36.38 TiO2 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Al2O3 0.21 0.32 0.21 0.26 0.22 0.28 0.14 0.21 0.07 0.06 0.21 Fe2O3 4.26 4.94 4.33 4.44 3.62 4.86 4.61 4.42 4.64 5.20 5.24 FeO 2.26 1.29 2.15 2.53 2.74 1.67 1.01 2.44 2.26 1.78 1.70 MnO 0.08 0.08 0.07 0.08 0.08 0.08 0.07 0.08 0.08 0.08 0.08 MgO 38.27 36.44 37.75 38.85 39.06 38.31 37.61 39.88 39.55 38.99 37.29 CaO 0.31 0.25 0.17 0.32 0.26 0.25 0.16 0.20 0.18 0.13 0.12 Na2O 0.039 0.037 0.033 0.036 0.031 0.041 0.042 0.034 0.032 0.047 0.038 K2O 0.027 0.018 0.022 0.022 0.017 0.022 0.029 0.022 0.017 0.024 0.022 P2O5 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 烧失量 13.58 15.24 13.10 12.02 11.92 12.94 14.92 10.84 13.22 15.00 15.16 总计 96.59 97.00 96.37 97.45 96.79 98.07 97.55 97.68 96.48 96.73 96.25 TFeO 7.34 7.01 7.26 7.63 7.06 7.09 6.24 7.38 7.71 7.89 7.90 Mg 0.86 0.86 0.86 0.86 0.87 0.86 0.88 0.86 0.86 0.86 0.85 m/f 4.84 4.90 4.81 4.59 5.03 4.89 5.62 4.79 4.74 4.65 4.48 Di 0.89 0.06 0.08 0.61 0.23 0.44 0.44 0.56 0.82 0.59 0.24 Hy 26.21 37.21 33.16 28.88 29.65 34.12 36.26 28.28 18.08 15.92 25.63 Ol 69.67 59.15 63.54 67.04 66.90 62.08 60.59 68.10 78.43 80.69 70.86 La 0.30 0.29 0.28 0.28 0.28 0.23 0.19 0.26 0.24 0.25 0.19 Ce 0.41 0.41 0.41 0.41 0.31 0.35 0.30 0.38 0.38 0.33 0.29 Pr 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05 0.04 0.04 0.03 Nd 0.21 0.20 0.18 0.18 0.18 0.14 0.13 0.17 0.13 0.14 0.12 Sm 0.07 0.06 0.06 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04 0.04 0.03 0.04 Eu 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Gd 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 Tb 0.04 0.02 0.04 0.03 0.03 0.02 0.03 0.03 0.02 0.03 0.02 Dy 0.05 0.04 0.05 0.03 0.04 0.03 0.03 0.04 0.04 0.05 0.03 Ho 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 Er 0.03 0.02 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 Tm 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Yb 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.02 Lu 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 Y 0.28 0.28 0.28 0.27 0.32 0.20 0.20 0.23 0.28 0.29 0.21 ΣREE 1.23 1.18 1.15 1.10 1.02 0.94 0.84 1.05 0.98 0.96 0.79 LREE 1.06 1.03 0.98 0.97 0.87 0.82 0.72 0.91 0.85 0.81 0.69 HREE 0.18 0.16 0.17 0.13 0.14 0.12 0.11 0.14 0.13 0.15 0.11 LREE/HREE 5.93 6.62 5.84 7.30 6.11 6.79 6.32 6.70 6.37 5.37 6.49 LaN/YbN 5.63 5.41 6.21 8.12 6.53 7.24 6.96 7.32 5.76 5.81 5.89 δEu 2.10 2.07 1.65 1.80 2.15 2.07 2.05 2.00 2.14 2.69 2.56 δCe 0.76 0.80 0.84 0.83 0.64 0.91 0.86 0.83 0.94 0.80 0.92 Ba 17.30 17.30 15.60 16.00 18.00 15.80 14.90 20.20 20.90 19.70 21.20 Hf 3.86 4.27 4.43 4.11 3.70 3.70 3.78 3.94 4.35 4.11 4.11 Th 6.92 5.34 7.71 9.03 7.10 6.66 3.05 7.98 8.06 6.66 6.39 Zr 7.15 7.24 6.33 7.06 6.79 8.24 5.88 9.33 6.70 7.33 8.42 Co 67.70 69.70 66.80 68.00 66.80 70.60 66.10 71.10 75.30 71.80 67.00 Ni 2054 2082 2118 2056 2109 2122 1999 2175 2405 2275 2064 V 7.18 14.00 7.55 11.80 10.50 12.60 4.85 9.94 5.41 4.95 9.31 Cr 483 810 579 432 711 676 415 542 88 104 538 Cu 4.59 4.69 3.04 2.41 3.61 3.14 2.66 3.55 3.83 2.72 3.11 Zn 36.60 42.50 39.10 26.90 40.50 34.20 37.60 36.60 33.30 35.30 35.40 Li 4.96 2.31 4.62 3.60 2.70 2.46 2.25 2.03 1.40 1.05 2.31 Be 0.03 0.02 0.03 1.00 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.02 0.03 Sc 6.17 6.35 5.29 7.47 6.20 6.88 4.51 6.03 4.20 3.82 5.33 Ga 1.51 1.20 1.33 1.33 1.47 1.01 1.11 1.34 1.24 1.26 1.28 Rb 1.33 0.99 1.37 1.15 1.69 0.90 0.75 0.77 0.61 0.57 1.27 Sr 2.26 3.02 3.29 2.21 2.29 2.48 1.97 1.77 2.39 2.07 1.92 Mo 0.39 0.16 0.28 0.15 0.13 0.14 0.10 0.17 0.23 0.18 0.13 Pb 2.84 2.81 1.57 2.12 2.77 2.78 2.21 2.13 2.65 2.60 2.35 Bi 0.02 0.02 0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.04 0.02 0.01 U 0.03 0.04 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.01 Nb 19.00 18.50 19.20 19.80 19.50 18.30 17.60 18.70 19.30 19.80 19.70 Ta 0.12 0.10 0.03 0.10 0.04 0.58 0.13 0.13 0.85 0.95 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 表 2 衣珠兴拉超基性岩铅同位素分析结果
Table 2 Pb isotope data of Yizhuxingla ultrabasic rocks
样品号 Pb/10-6 Th/10-6 U/10-6 206Pb/204Pb 207Pb/204Pb 208Pb/204Pb (206Pb/204Pb)i (207Pb/204Pb)i (208Pb/204Pb)i YZ-B10 2.77 7.1 0.021 18.98 15.658 38.556 18.963 15.657 36.723 YZ-B15 2.6 6.66 0.031 18.79 15.652 38.556 18.764 15.651 36.729 表 3 衣珠兴拉超基性岩Nd-Sr同位素分析结果
Table 3 Nd-Sr isotope data of Yizhuxingla ultrabasic rocks
样品号 Sm/10-6 Nd/10-6 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd (143Nd/144Nd)i εNd(t) YZ-B10 0.049 0.18 0.1664 0.512055 0.511637 -14.09 YZ-B15 0.031 0.14 0.1320 0.511873 0.511868 -9.58 样品号 Rb/10-6 Sr/10-6 87Rb/86Sr 87Sr/86Sr (87Sr/86Sr)i εSr(t) YZ-B10 1.69 2.29 2.1350 0.715591 0.709 67.5 YZ-B15 0.57 2.07 0.7937 0.734722 0.73227 398 -
曹圣华, 廖六根, 邓世权, 等. 西藏班公湖蛇绿岩组合层序、地球化学及其成因研究[J]. 沉积与特提斯地质, 2005, 25(3): 101-110. doi: 10.3969/j.issn.1009-3850.2005.03.016 江军华, 王瑞江, 曲晓明, 等. 西藏班公湖岛弧带含硫化镍超基性岩的源区性质与基底背景[J]. 矿床地质, 2009, 28(6): 793-802. doi: 10.3969/j.issn.0258-7106.2009.06.008 黄启帅, 史仁灯, 丁炳华, 等. 班公湖MOR型蛇绿岩Re-Os同位素特征对班公湖-怒江特提斯洋裂解时间的制约[J]. 岩石矿物学杂志, 2012, 31(4): 465-478. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2012.04.001 秦雅东, 李德威, 刘德民, 等. 班公湖中特提斯洋打开的时限: 来自MOR型辉长岩的年代学制约[J]. 大地构造与成矿学, 2017, 41(6): 1148-1157. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGYK201706012.htm 史仁灯, 杨经绥, 许志琴, 等. 西藏班公湖存在MOR型和SSZ型蛇绿岩——来自两种不同地幔橄榄岩的证据[J]. 岩石矿物学杂志, 2005, 24(5): 397-408. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2005.05.008 史仁灯. 班公湖SSZ型蛇绿岩年龄对班-怒洋时限的制约[J]. 科学通报, 2007, 52(2): 223-227. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2007.02.016 韦少港, 宋扬, 唐菊兴, 等. 西藏改则县多龙SSZ型蛇绿岩的锆石U-Pb年龄、岩石地球化学及Sr-Nd同位素特征: 班公湖-怒江洋晚二叠世洋内俯冲的证据[J]. 岩石学报, 2019, 35(2): 505-522. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB201902015.htm 罗伟, 李佑国, 彭静. 西藏班公湖地区富镍硫化物超基性岩的成因[J]. 矿物岩石, 2016, 36(3): 29-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS201603004.htm Mei H J, Liu X N, Chi J X, et al. On ophiolite system on Qinghai-Xizang plateau with particular reference to its genesis in West Xizang[C]//Geological studies of Qinghai-Xizang plateau. Beijing: Science Press, 1981: 545-556.
Pearce J A, Deng W M. The ophiolites of the Tibet geotraverse Lhasa to Golmud(1985) and Lhasa to Kathmandu(1986)[J]. Philosoplical Transactions of the Royal Society, 1988, 327(1594): 215-238. http://ci.nii.ac.jp/naid/10011069484
Dunlap W J, Wysoczanski R. Thermal evidence for early Cretaceous metamorphism in the Shyok suture zone and age of the Khardung volcanic rocks, Ladakh, India[J]. J. Asia Earth Science, 2002, (20): 481-490. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912001000426
张旗, 杨瑞英. 西藏丁青蛇绿岩中玻镁安山岩类的深成岩及其地质意义[J]. 科学通报, 1985, (16): 1243-1245. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KXTB198516012.htm 张旗, 杨瑞英. 西藏丁青蛇绿岩中玻镁安山岩类侵入岩的地球化学特征[J]. 岩石学报, 1987, (2): 64-74. doi: 10.3321/j.issn:1000-0569.1987.02.006 黄婉康, 王岩国, 张旗, 等. 丁青和新喀里多尼亚玻安岩类的辉石及其超微结构[J]. 矿物学报, 1993, (2): 115-123, 198-199. doi: 10.3321/j.issn:1000-4734.1993.02.004 王玉净, 王建平, 刘彦明, 等. 西藏丁青蛇绿岩特征、时代及其地质意义[J]. 微体古生物学报, 2002, (4): 417-420. doi: 10.3969/j.issn.1000-0674.2002.04.009 王玉净, 王建平, 裴放. 西藏丁青蛇绿岩带中一个晚三叠世放射虫动物群[J]. 微体古生物学报, 2002, 19(4): 323-336. doi: 10.3969/j.issn.1000-0674.2002.04.001 强巴扎西, 谢尧武, 吴彦旺, 等. 藏东丁青蛇绿岩中堆晶辉长岩锆石SIMS U-Pb定年及其意义[J]. 地质通报, 2009, 28(9): 1253-1258. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2009.09.013 李小波. 班公湖-怒江结合带安多-丁青蛇绿岩地球化学特征及构造演化研究[D]. 中国地质大学(北京)硕士学位论文, 2016. 潘桂棠, 丁俊, 姚东生, 等. 青藏高原及邻区地质图(1: 1500000)[M]. 成都: 成都地图出版社, 2004. 庞小丽, 刘晓晨, 薛雍, 等. 粉晶X射线衍射法在岩石学和矿物学研究中的应用[J]. 岩矿测试, 2009, 28(5): 452-456. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2009.05.011 孙朝阳, 杨凯, 代小吕, 等. 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定岩石中的稀土元素[J]. 中国无机分析化学, 2015, 5(4): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.2095-1035.2015.04.011 梁亚丽, 杨珍, 阿丽莉, 等. ICP-MS法测定钼矿石中伴生锂、镓和稀土元素[J]. 吉林大学学报(理学版), 2021, 59(2): 427-434. 濮巍, 高剑峰, 赵葵东, 等. 利用DCTA和HIBA快速有效分离Rb-Sr、Sm-Nd的方法[J]. 南京大学学报(自然科学版), 2005, 41(4): 445-450. doi: 10.3321/j.issn:0469-5097.2005.04.017 Coleman R G. Ophiolite-ancient Oceanie Lithosphere[M]. Berlin. Heidelberg, NewYork: Springer-Verlag, 1977: 1-229.
Ishiwatari A. Igneouspetrogenesis of the Yakunoophiolite (Japan) in the context of the diversity of ophiolites[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1985, 89(2): 155-167. doi: 10.1007/BF00379450
索波列夫HЛ., 杨凤英. 超基性岩的岩石化学[C]//地质部地质科学研究院情报研究室编. 国外超基性岩. 北京: 中国工业出版社, 1964: 37-52. Niu Y L. Bulk-rock Major and trace Element Compositions of Abyssal Peridotites: Implications for Mantle Melting, Melt Extraction and Post-melting Processes Beneath Mid-ocean Ridges[J]. Journal of Petrology, 2004, 47(45): 2423-2458. http://www.tandfonline.com/servlet/linkout?suffix=cit0060&dbid=16&doi=10.1080%2F08120099.2018.1433235&key=10.1093%2Fpetrology%2Fegh068
张旗, 张魁武, 李达周. 横断山区镁铁-超镁铁岩石[M]. 北京: 科学出版社, 1992: 9-100. 吴利仁. 论中国基性岩、超基性岩的成矿专属性[J]. 地质科学, 1963, 4(1): 29-41. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKX196301003.htm 白文吉, 杨经绥, 胡旭峰, 等. 内蒙古贺根山蛇绿岩岩石成因和地壳增生的地球化学制约[J]. 岩石学报, 1995, 11(S1): 112-124. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB5S1.008.htm Peace J A, Lippard S J, Robert S. Characteristics and tectonic significance of suprasubduction zone ophiolites[C]//Kokelaar B P, Howells M F. Marginal Basin Geology. London: Geological Society Special Publication, 1984, 16: 77-94.
Taylor S R, McLennan S M. The continental crust-Its composition and evolution, an examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks[M]. Oxford: Blackwell Scientific, 1985: 1-312.
Sun S S, McDonough W F. Chemical and isotopic systematics in ocean basalt: Implication for mantle composition and processes[C]//Saunders A D, Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society of London Special Publications, 1989, 42: 313-345.
Faure G. Principles of Isotope Geology[M]. NewYork: John Wiley and Sons, 1986: 321-343.
Gerlach D, Cliff R A, Davies G R, et al. Magma sources of the Cape Verdes archipelago: Isotopic and trace element constraints[J]. Geochim. Cosmochim. Acta, 1988, 52(12): 2979-2992. doi: 10.1016/0016-7037(88)90162-7
Cliff R A, Baker P E, Mateer N J. Geochemistry of inaccessible island volcanics[J]. Chemical Geology, 1991, 92(4): 251-260. doi: 10.1016/0009-2541(91)90073-Z
Hoernle K, Tilton G, Schmincke H U. Sr-Nd-Pb isotopic evolution of Gran Canaria: evidence for shallow enriched mantle beneath the Canary Islands[J]. Earth Planet. Sci. Letters, 1991, 106(1/4): 44-56. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0012821X9190062M
Dick H J B. Partical melting in the Josephine Peridotite: Ⅰ The effect on mineral composition and its consequence for geobarometry and geothemometry[J]. American Journal of Science, 1977, 277(7): 801-832. doi: 10.2475/ajs.277.7.801
Dick H J B, Fisher R L. Mineralogic Studies of the Residues of Mantle Melting: Abyssal and Alpline-Type Peridotites[J]. Developments in Petrology, 1984, 11(2): 295-308. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444422743500317
Parkinson I J, Pearce J A, Thirlwall M F, et al. Trace Element Geochemistry of Peridotites from the Izu-Bonin-Mariana Forearc, Leg125[M]. Proceedings of the Ocean Drilling Program Scientific Result, 1992.
Piccardo G B, ZanrttiA, Muntener O. Melt/peridotite interaction in the Southern Lanzoperidotite: Field, textural and geochermical evidence[J]. Lithos, 2007, 94(1/4): 181-209. http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/reference/ADS?id=2007Litho..94..181P
Macdonald R, Rogers N W. Plume-Lithosphere Interactions in the Generation of the Basalts of the Kenya Rift[J]. East Africa Journal of Petrology, 2001, 42(5): 877-900. http://ieeexplore.ieee.org/document/8158878/
周新, 冯德新, 樊炳良, 等. 西藏类乌齐地区含镍碳酸岩的发现与地质意义[J]. 矿物学报, 2020, 40(2): 109-115. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWXB202002001.htm Elthon D, Stewart M, Rose D K. Composition trends of minerals in oceanic cumulates[J]. Geophy., 1992, 97(15): 189-199. doi: 10.1029/92JB01187
鲍佩声. 新疆西准噶尔重点含铬岩体成矿条件及找矿方向的研究[C]//中国地质科学院地质研究所文集(24). 中国地质学会, 1992: 1-178. 王希斌, 鲍佩声, 戌合. 中国蛇绿岩中变质橄榄岩的稀土元素地球化学[J]. 岩石学报, 1995, (S1): 24-41. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB5S1.002.htm 王希斌. 试论中国蛇绿岩成因类型及其成矿专属性[C]//蛇绿岩与地球动力学研讨会论文集. 北京地质出版社, 1996: 69-74. 史仁灯, 杨经绥, 许志琴, 等. 西藏班公湖蛇绿混杂岩中玻安岩系火山岩的发现及构造意义[J]. 科学通报, 2004, 49(12): 1179-1184. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2004.12.012