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  地质通报  2017, Vol. 36 Issue (10): 1783-1799  
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侯云岭, 黄柏鑫, 贾小川, 杨学俊, 叶春林, 吕志伟, 杨蕻. 西藏扎布耶茶卡北部早白垩世侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2017, 36(10): 1783-1799.
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Hou Y L, Huang B X, Jia X C, Yang X J, Ye C L, Lü Z W, Yang H. Zircon U-Pb ages and geochemistry of the Early Creta-ceous intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area, Tibet, and their geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(10): 1783-1799.
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基金项目

中国地质调查局项目《冈底斯-喜马拉雅铜矿资源基地调查》(编号:DD20160015)和《西藏扎布耶茶卡北地区1:5万H45E002001、H45E002002、H45E003001、H45E003002四幅区域地质矿产调查》(编号:121201010000150014-13)

作者简介

侯云岭(1988-), 男, 硕士, 助理工程师, 从事区域地质调查与研究。E-mail:yunlinghou@126.com

文章历史

收稿日期: 2016-09-10
修订日期: 2017-08-28
西藏扎布耶茶卡北部早白垩世侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义
侯云岭, 黄柏鑫, 贾小川, 杨学俊, 叶春林, 吕志伟, 杨蕻    
四川省地质调查院, 四川 成都 610081
摘要: 中冈底斯带在早白垩世发生的大规模岩浆爆发事件的成因模式仍然存在争议。对中冈底斯带扎布耶茶卡北部区域岩浆岩的野外特征、锆石U-Pb年龄、全岩地球化学特征进行研究,结果表明,扎布耶茶卡北部岩体主要侵位于142Ma和100Ma,2期岩浆作用均包含中酸性岩体和辉长岩脉体。第一期(约142Ma)岩体属I型偏铝质高钾钙碱性系列花岗质岩体,第二期(约100Ma)岩体为偏铝质高钾钙碱性系列闪长质岩体。2期中酸性岩体均富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta等高场强元素,并显示强烈的壳-幔岩浆混合特征。结合前人研究资料,扎布耶茶卡北部第一期花岗质岩体及辉长岩脉为南向俯冲的班公湖-怒江洋壳板片回转引起的岩浆作用;第二期闪长质岩体及辉长岩脉为班公湖-怒江洋壳板片断离的岩浆作用的响应。该研究成果为班公湖-怒江洋的南向俯冲、板片回转和板片断离演化模式提供了岩浆作用证据。
关键词: 中冈底斯带    LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄    全岩地球化学    班公湖-怒江洋演化    
Zircon U-Pb ages and geochemistry of the Early Creta-ceous intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area, Tibet, and their geological significance
HOU Yunling, HUANG Baixin, JIA Xiaochuan, YANG Xuejun, YE Chunlin, LÜ Zhiwei, YANG Hong     
Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081, Sichuan, China
Abstract: The genetic model of the widely distributed magmatism in the Mid-Gangdise belt of Tibet during Early Cretaceous is still controversial. The authors conducted field observation, zircon U-Pb dating and geochemical studies of the intrusions from Zabuye salt lake in the Mid-Gangdise belt. Zircon U-Pb age dating suggests that the the intrusion of Zabuye salt lake magma occurred in two periods (142Ma and 100Ma), and both have intermediate to acidic plutons and gabbro dikes. The first phase plutons are I-type metaluminous and high-k calcalkaline series granitic rocks, whereas the second phase plutons belong to metaluminous high-k calcalkaline series dioritic intrusions. Both intermediate to acidic plutons show enrichment of LILE (Rb, Ba, Th and U) and depletion of HFSE (Nb, Ta), with strong magma mixing characters.The data collected from previous researchers show that the first phase granitic plutons and gabbro dike were induced by the roll-back of the subducted Bangong-Nujiang Oceanic slab, while the second phase plutons and dike resulted from the oceanic slab break-off. The results obtained by the authors provide evidence for the southern direction subduction, roll-back and break-off of the Bangong-Nujiang Oceanic slab.
Key words: Mid-Gangdise belt    LA-ICP-MS zircon U-Pb age    whole rock geochemistry    Bangong-Nujiang Ocean evolution    

冈底斯构造岩浆岩带位于青藏高原南部,广泛分布于该岩浆岩带北部地区的中生代岩浆作用是近些年来国内外学者关注的焦点。由于缺少高质量的岩浆岩年龄和地球化学数据,使得这些岩浆作用的成因存在争议。一些学者认为,中生代的岩浆作用是新特提斯洋壳岩石圈北向俯冲的产物[1-5]。但近年来,大量的野外地质调查和年代学、地球化学研究显示,该岩浆岩带可能与班公湖-怒江洋岩石圈的俯冲有关。班公湖-怒江洋壳在175~115Ma期间向南俯冲至拉萨地体之下,相继发生的板片回转和断离作用,在冈底斯中北部引发了强烈的岩浆活动,形成中生代侵入岩体和145~115Ma的则弄群火山岩、多尼组火山岩等[6-16]

前人对冈底斯中北部岩浆岩的研究,多来自早白垩世中晚期岩浆作用,对早白垩世早期岩浆岩作用的报道很少。本次通过野外地质观察,在位于冈底斯中部的扎布耶茶卡区域发现了大量早白垩世晚期的岩浆岩。本文结合野外地质填图、锆石U-Pb年龄和岩石地球化学研究,探讨其岩石成因和源区特征,并通过区域对比讨论班公湖-怒江洋的演化过程。

1 区域地质背景

青藏高原为多个块体碰撞拼贴而成,由北向南依次为松潘-甘孜、羌塘、冈底斯和喜马拉雅带,分别以金沙江缝合带(JSSZ)、班公湖-怒江缝合带(BNSZ)和雅鲁藏布江缝合带(YZSZ)为界[17]图 1-a)。其中位于班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带之间的冈底斯构造岩浆岩带,南北宽150~300km,东西长约2500km,面积4.7×104km2,是整个青藏高原岩浆作用最发育的地区,仅中生代的岩浆岩面积就达10×104km2,约占整个冈底斯面积的20% [18]。冈底斯带又以沙莫勒-麦拉-洛巴堆-米拉山断裂(SMLMF)、噶尔-隆格尔-扎日南木错-措麦断裂带(GLCF)和狮泉河-拉果错-永珠-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带(SNMZ)为界,自南向北划分为南冈底斯(SG,即传统的冈底斯)、冈底斯弧背断隆带(GRUB)、中冈底斯(MG)和北冈底斯(NG)(图 1-b)。研究区扎布耶茶卡所在的中冈底斯带,地层主要由晚古生代拉嘎组、昂杰组、下拉组、敌布错组,晚侏罗世—早白垩世则弄群及早白垩世多尼组、郎山组构成,晚侏罗世—早白垩世地层出露大量的火山岩和火山碎屑岩[19]图 2)。

图 1 青藏高原构造单元划分(a)和中冈底斯早白垩世岩浆岩分布及年龄(b, 据参考文献[8]修改) Fig.1 Tectonic subdivision of the Tibetan Plateau JSSZ—金沙江缝合带;BNSZ—班公湖-怒江缝合带;YZSZ—雅鲁藏布江缝合带;SNMZ—狮泉河-纳木错蛇绿岩带;GLCF—噶尔-措麦断裂带;SMLMF—沙莫勒-米拉山断裂;GRUB—冈底斯弧背断隆带;NG—北冈底斯;MG—中冈底斯;SG—南冈底斯
图 2 研究区地质简图及采样位置[20] Fig.2 Simplified geological map of the study area
2 野外特征与样品

本文涉及扎布耶茶卡北部3个岩体(图 2),岩体1出露面积约8km2,侵入于中二叠统下拉组灰岩中,岩性以二长花岗岩为主(图版Ⅰ-a),可见辉长岩脉。二长花岗岩矿物组成为斜长石(约35%)、钾长石(约30%)、石英(约32%),副矿物为黑云母和磷灰石;辉长岩具辉长结构,主要矿物组成为斜长石(约50%)、单斜辉石(约30%)、紫苏辉石(约15%)、角闪石(含约3%),副矿物为黑云母、磷灰石、磁铁矿、榍石等。在该岩体中采集4件二长花岗岩样品用于锆石U-Th-Pb同位素(D4246、D4830)和全岩地球化学分析(D4246、D4830、D4804、D4869);采集1件辉长岩样品(D4257)用于锆石U-Th-Pb同位素和全岩地球化学分析。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a.扎布耶茶卡北部二长花岗岩野外照片;b.闪长岩野外照片,见细粒闪长质包体;c.闪长岩呈似斑状结构;d.闪长岩中紫苏辉石被黑云母包裹,其外见微粒状透辉石逆反应边;e.闪长岩中细小斜长石、辉石集合环绕斜长石、透辉石颗粒边缘分布,部分斜长石晶体呈齿状边;f.闪长岩中逆反应边结构,透辉石环绕于黑云母外。c~f为正交偏光照片。Hy—紫苏辉石;Bt—黑云母;Di—透辉石;Pl—斜长石

岩体2出露面积约1.3km2,侵入于中二叠统下拉组灰岩中,岩性以花岗闪长岩及闪长岩为主,花岗闪长岩矿物组成为斜长石(约65%)、钾长石(约25%)、石英(约15%),副矿物为黑云母、磷灰石等;闪长岩由斜长石(约60%)、角闪石(约35%)、石英(约8%)组成,副矿物见普通辉石、正长石、黑云母、磷灰石等。在该岩体中采集花岗闪长岩样品1件(D4392)、闪长岩样品1件(D4001)用于锆石UTh-Pb同位素和全岩地球化学分析。

岩体3出露面积约3.5km2,侵入于中二叠统下拉组灰岩和上石炭统—下二叠统拉嘎组碎屑岩中,岩性以闪长岩为主,发育灰黑色似椭圆状细粒闪长质包体,大小在3~15cm之间(图版Ⅰ-b),可见辉长岩脉。闪长岩主要由斜长石(约60%)、角闪石(约35%)、石英(约8%)组成,副矿物可见普通辉石、正长石、黑云母、磷灰石等。岩石受混染作用影响,形成细小斜长石、辉石集合,环绕斜长石(Pl)、透辉石(Di)颗粒边缘分布,紫苏辉石(Hy)被黑云母(Bt)包裹,其外见微粒状透辉石(Di)逆反应边(图版Ⅰ-c~f)。辉长岩具辉长结构,主要矿物组成为斜长石(约45%)、单斜辉石(约35%)、紫苏辉石(约15%)、角闪石(约3%),副矿物为黑云母、磷灰石、磁铁矿、榍石等。在该岩体中采集闪长岩样品1件(D4921)、辉长岩样品1件(D4713)用于锆石U-Th-Pb同位素和全岩地球化学分析。

3 分析方法

本文采集锆石U-Th-Pb同位素分析样品7件。野外采集样品3~5kg,在廊坊市峰泽源岩矿检测技术有限公司进行锆石单矿物分离。首先将原岩样品粉碎至全部能够通过60目筛,淘洗岩石粉末,将得到的重砂部分进行电磁选和重液分选,得到含有少量杂质的锆石样品,在显微镜下挑选锆石颗粒制作样品靶。

锆石U-Th-Pb同位素采用激光剥蚀电感耦合质谱法(LA-ICP-MS)测定,在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。实验仪器为Agilent 7500a ICP-MS与相干193nm激光取样系统连接。分析过程中,激光束斑直径采用32μm,频率为5 Hz。样品经剥蚀后,以氦气作为载气,再和氩气混合后进入ICP-MS进行分析。U-Pb分馏根据澳大利亚锆石标样GEMOC GJ-1[20]校正,以锆石标样Mud Tank[21]作为内标,控制分析精度。详细的分析方法和流程类似于参考文献[20, 22]。普通铅校正参照参考文献[23]的方法。用Ludwig博士编写的2.49版Isoplot程序[24]计算年龄加权平均值并绘制U-Pb谐和图。

采集全岩主量、微量元素测试样品9件,测试分析全部在国土资源部武汉矿产资源监督检测中心进行。其中主量元素使用X射线荧光法测定,分析误差优于5%。微量元素分析所用仪器为等离子质谱(X-series),分析精度:当元素含量大于10×10-6时,精度优于5%,当含量小于10×10-6时,精度优于10%。

4 测试结果 4.1 锆石U-Th-Pb同位素年龄

扎布耶茶卡北部侵入岩7件样品LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测定结果见表 1图 4

表 1 扎布耶茶卡北部侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb data of the intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area
图 4 扎布耶茶卡北部中酸性侵入岩及辉长岩脉定年样品的锆石U-Pb谐和图 Fig.4 Zircon U-Pb age concordia plots of the studied intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area

锆石阴极发光(CL)图像显示(图 3),本文用于测年的样品(二长花岗岩D4246、D4830、花岗闪长岩D4392、闪长岩D4001U、D4921和辉绿岩D4257、D4713)具有相似的锆石发育特征。锆石多呈自形-半自形,为长柱状,部分显示核-边结构,具有明显的振荡环带。所测锆石的Th/U值均大于0.1(表 1),不同于变质成因锆石(通常小于0.1),而与岩浆成因锆石一致,且Th、U含量呈正相关关系(表 1),结合CL图像特征,判断其为典型的岩浆成因锆石[25-28]

图 3 扎布耶茶卡北部定年样品的锆石阴极发光图像 Fig.3 The CL images of the zircon grains from the intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area

本次采集的7件锆石U-Th-Pb同位素测定样品分别选取了20颗锆石进行测定。由于锆石是在岩浆喷发或侵位前形成的,所有锆石的年龄都应大于岩浆喷发年龄或侵位年龄,故当岩石没有受到后期事件的影响且样品分选时也没有被污染,那么将样品中最小的年龄(通常是若干个)而不是众数(年龄)的平均值作为侵位年龄或喷发年龄的最大估计值是最合理的[29-30]

1号岩体的2件二长花岗岩锆石U-Th-Pb同位素测试样品(D4246、D4830)的206Pb/238U年龄加权平均值分别为142.1±0.56Ma和142.5±2.8Ma,样品D4246选取最小的8个206Pb/238U年龄数据进行年龄加权平均值计算(表 1),其锆石U-Pb谐和图如图 4-a所示;样品D4830的17个206Pb/238U年龄数据中,有2个年龄数据明显小于其他年龄,其206Pb/238U年龄加权平均值为142.5±2.8Ma,本文以此来代表岩浆的侵位年龄(表 1)。在侵入于1号岩体的辉长岩脉中采集了1件锆石U-Th-Pb同位素测试样品(D4257),在测定的数据中选取了11个数据(表 1),其206Pb/238U年龄加权平均值为141.7±1.2Ma,锆石U-Pb谐和图如图 4-b所示。

2号岩体为包含2期岩浆作用的复式岩体,分别采集了1件花岗闪长岩(D4392)及闪长岩(D4001)锆石U-Th-Pb同位素测试样品。样品D4392在测定的数据中选取了11个数据(表 1),其206Pb/238U年龄加权平均值为142.4±1.5Ma,锆石U-Pb谐和图如图 4-c所示。样品D4001的锆石206Pb/238U年龄数据集中在104Ma、121Ma和144Ma左右(表 1),其锆石U-Pb谐和图如图 4-d所示,其中3个206Pb/238U年龄明显小于其他年龄,其206Pb/238U年龄加权平均值为98.9±1.3Ma,以该年龄作为岩浆的侵位年龄,推测121Ma及144Ma左右的锆石为该期岩浆作用的捕获锆石。

3号岩体的1件闪长岩锆石U-Th-Pb同位素测试样品(D4921)的206Pb/238U年龄加权平均值为100.2±0.75Ma,样品选取了16个206Pb/238U年龄数据进行年龄加权平均值计算(表 1),其锆石U-Pb谐和图如图 4-e所示。在侵入于3号岩体的辉长岩脉中采集了1件锆石U-Th-Pb同位素测试样品(D4713),其锆石206Pb/238U年龄数据集中在103Ma和141Ma左右(表 1),其锆石U-Pb谐和图如图 4-f所示,其中2个206Pb/238U年龄明显小于其他年龄,其206Pb/238U年龄加权平均值为98.0±1.8Ma,以该年龄作为岩浆的侵位年龄,推测141Ma左右的锆石为该期岩浆作用的捕获锆石。

综上,扎布耶茶卡北部存在2期主要岩浆侵位作用,其侵位年龄分别为142Ma和100Ma左右。

4.2 全岩地球化学

本次对142Ma左右的4件二长花岗岩、1件花岗闪长岩和1件辉长岩,以及约100Ma的2件闪长岩和1件辉长岩样品进行了全岩地球化学测试分析。结果列于表 2中。

表 2 扎布耶茶卡北部侵入岩全岩地球化学数据 Table 2 Chemical compositions of the studied intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area

样品的烧失量为0.27%~3.28%(表 2),显示样品较新鲜,蚀变较少,与野外观察结果一致。第一期花岗质岩石具有较高的SiO2(63.70%~73.80%)和K2O(2.61%~4.14%)含量,在侵入岩TAS图解(图 5-a)中投入花岗闪长岩-花岗岩的区域,属高钾钙碱性系列(图 5-c),具较低的Al2O3含量(13.24%~15.43%),铝饱和指数(A/CNK)为0.96~1.09,属偏铝质岩石(图 5-b),Mg#值为39.60~49.13,平均值为45.15。在YNb(图 6-a)及(Y+Nb)-Rb(图 6-b)构造环境判别图中投入火山弧花岗岩区域。侵入二长花岗岩岩体的辉长质岩脉的SiO2含量为46.03%,在TAS图解(图 5-a)中投入辉长岩区域,K2O含量较低(0.99%),为中钾钙碱性系列(图 5-c),Mg#值为38.85。

图 5 扎布耶茶卡北部侵入岩岩石类型判别图解 Fig.5 Classification and serial diagrams of the intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area a—TAS图解[31];b—A/CNK-A/NK散点图[32];c—SiO2-K2O岩石系列划分图[33]
图 6 扎布耶茶卡北部岩体的构造环境判别图 Fig.6 Diagrams for discriminating the tectonic setting of intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area a—Y-N图解;b—(Y+Nb)-Rb图解[35]

第二期侵入岩主要为闪长质岩石,具有相对偏低的SiO2含量(56.24%~57.09%),K2O含量为1.89%~1.91%,在侵入岩TAS图解(图 5-a)中投入闪长岩区域。SiO2含量为46.54%,在TAS图解(图 5-a)中投入辉长岩区域,K2O含量较低(0.47%),为中钾钙碱性系列(图 5-c),Mg#值为53.54。

在球粒陨石标准化配分图解和原始地幔标准化蜘蛛图解上,2期样品中的中-酸性组分显示相似的分布模式,且与上地壳微量元素特征[34]类似(图 7)。在球粒陨石标准化配分图解(图 7-a)中,2期样品均显示轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相对亏损((La/Yb)N=5.62~15.09),以及Eu的负异常(δEu=0.50~0.89)。在原始地幔标准化蜘蛛图解(图 7-b)中,2期样品大部分强烈富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素(LILE)及Pb,相对亏损Ba、Sr等高场强素(HFSE),以及Nb、Ta等。

图 7 扎布耶茶卡北部侵入岩球粒陨石标准化稀土元素配分图解[36](a)和微量元素原始地幔标准化蜘蛛图解[37](b)(上地壳数据据参考文献[34]) Fig.7 Chondrite-normalized REE and primitive-mantle-normalized trace element patterns for the intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area

2期辉长质脉体均显示与中-酸性样品差异较大的微量元素地球化学特征,在球粒陨石标准化配分图解中,均显示轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损((La/Yb)N分别为4.71和4.22),无负Eu异常(δEu分别为1.18和1.12)(图 7-a)。在原始地幔标准化蜘蛛图解中,微量元素均富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,但富集程度弱于中酸性岩体。第一期辉长岩脉(约142Ma)相对亏损Nb、Ta等高场强元素,第二期辉长岩脉(110Ma)明显富集Nb、Ta等高场强元素(HFSE)(图 7-b)。

5 讨论 5.1 中冈底斯带早白垩世岩浆岩分布

中冈底斯带早白垩世岩浆岩广泛发育,年龄为100~143Ma,且显示从西向东逐渐变新的趋势:雄巴地区岩浆岩年龄为126~143Ma,措勤北部岩浆岩锆石年龄为100~142Ma,申扎地区岩浆岩锆石年龄集中在110~115Ma之间(图 1-b表 3)。

表 3 西藏中冈底斯早白垩世岩浆岩的年龄及分布 Table 3 Isotopic ages of representative intrusive rocks of the Early Creataceous in the Mid-Gangdise belt, Tibet

本研究获得的锆石U-Pb年龄显示,扎布耶茶卡北部岩体的侵位时代可分为2期,分别为142Ma和100Ma。在中冈底斯雄巴附近(143Ma)发现了与扎布耶茶卡北部第一期岩浆活动(142Ma)同期的岩浆作用记录[7-8, 38]。而约100Ma的岩浆记录在中冈底斯东部申扎地区大量发育[8, 10],与扎布耶茶卡北部区域的第二期岩浆作用一致。

综合中冈底斯现有的年龄数据表明,中冈底斯在早白垩世经历了大规模的岩浆活动事件,且在110~115Ma岩浆活动最强烈(图 1-b表 3)。

5.2 扎布耶茶卡岩浆岩的源区 5.2.1 扎布耶茶卡侵入岩的岩浆系列

研究表明,I型花岗岩A/CNK指数小于1.1,而S型花岗岩A/CNK指数大于1.1[4]。扎布耶茶卡北部2期中酸性岩体的A/CNK指数均小于1.1,属于I型岩浆系列的范畴(图 8-e)。磷灰石在偏过铝质岩浆中溶解度较低,其含量随SiO2含量的增加而降低;在强过铝质岩浆中与A/CNK呈正相关性[44],因此,P2O5和SiO2的关系可以有效地判别S型和I型花岗岩。扎布耶茶卡北部第一期花岗质岩石P2O5含量随SiO2含量的增加而降低,与I型花岗岩演化趋势一致。将第二期闪长质样品与中冈底斯区域同时期样品对比研究,可以发现P2O5的含量与SiO2含量呈负相关性,亦显示I型岩浆演化趋势(图 8-c)。

图 8 扎布耶茶卡北部侵入岩选择性地球化学散点图(图f据参考文献[46]修改;前人数据据参考文献[9, 40, 42]) Fig.8 Selective geochemical diagrams of the intrusive rocks in the north of Zabuye salt lake area

因此,扎布耶茶卡早白垩世的2期中酸性侵入岩均显示I型岩浆系列特征。

5.2.2 壳幔岩浆混合成因

在球粒陨石标准化配分图解和原始地幔标准化蜘蛛图解上,扎布耶茶卡北岩浆岩2期样品的中-酸性组分显示与上地壳微量元素特征[32]类似,暗示其物源很可能与上地壳有关。另外,Ba、Sr的亏损,反映样品可能是壳源物质低程度部分熔融的产物[45]。扎布耶茶卡北2组样品均显示Ba、Sr的强烈亏损,也指示其源区有地壳物质(图 7-b)。

大量的研究表明,在多元素同分母散点图及TFeO-MgO散点图上,显示明显的正相关关系,这种趋势常解释为岩浆混合作用[46-49]。将中冈底斯部分同期岩浆岩样品进行对比可以发现,在扎布耶茶卡北部2期岩体样品的TFeO-MgO图解及多元素同分母比值图解(Al2O3/CaO-Na2O/CaO、SiO2/CaO-Na2O/CaO)中,均呈线性正相关(图 8-f~h),暗示岩石在形成过程中发生了岩浆混合作用。另外,随着样品SiO2含量的增加,TiO2、MgO、P2O5、CaO的含量线性下降,显示负相关性;而A/CNK值线性增加,呈正相关性(图 8-a~e)。这种良好的线性关系也是岩浆混合作用的证据,反映了2期岩浆在形成过程中均发生了岩浆混合作用。

同时,扎布耶茶卡中-酸性侵入岩的岩石学特征也显示了岩浆混合成因。扎布耶茶卡北部第二期(约100Ma)闪长质岩石的薄片中可见反应边结构,紫苏辉石(Hy)被黑云母(Bi)包裹,黑云母(Bi)外见透辉石(Di)环绕,其外又见微粒状透辉石(Di)逆反应边;细小斜长石辉石集合环绕斜长石(Pl)透辉石(Di)颗粒边缘分布,构成类似沉积岩的胶结结构。这些都为岩浆混合作用的有力证据(图版Ⅰ)。

另外,I型花岗岩多为壳幔混合成因,扎布耶茶卡中-酸性侵入岩的源区可能还存在幔源物质。该区域2期辉长岩脉的发育,暗示研究区早白垩世存在地幔岩浆活动。

综上,扎布耶茶卡早白垩世的中-酸性侵入岩均为来自地壳和地幔的岩浆混合作用形成。

5.3 对班公湖-怒江洋演化的启示

现有的研究表明,新特提斯洋在侏罗纪已经开始沿拉萨地体南缘北向俯冲[17, 50-51];班公湖-怒江洋岩石圈开始向拉萨地体南向俯冲的时间大概在220Ma[8]。故对于中冈底斯带早白垩世岩浆岩的形成存在2种观点:①新特提斯洋岩石圈北向低角度俯冲和随后的板片回转[1-5];②班公湖-怒江洋岩石圈的南向俯冲和随后的板片回转及板片断离[6-12, 42, 52-54]

Coulon等[1]对于冈底斯中北部早白垩世岩浆作用的成因解释为新特提斯洋壳向北低角度或平板俯冲模式,主要是根据冈底斯带南部没有同期的岩浆作用,但近年的研究结果表明,在冈底斯带南部存在大量的早白垩世岩浆岩,因此,无法用平板俯冲的模式合理解释这些岩浆作用[39, 54]。另外,Gutscher等[55]提出板片的低角度平缓俯冲不能形成岛弧岩浆,亦否定了该种观点。同时,朱弟成等[54]根据中冈底斯火山岩与俯冲带的距离大于北冈底斯火山岩,且中冈底斯具有大于北冈底斯的地壳厚度,论证了形成冈底斯中北部地区岛弧火山岩的洋壳俯冲事件,其俯冲极性为南向。最近Sui等[13]和Chen等[14]基于北拉萨地体和中拉萨地体早白垩世岩浆岩的εHf(t)值从北向南变小的趋势,结合拉萨地体与羌塘地体碰撞时间与板片断离的时空联系,进一步证实拉萨地体中北部早白垩世晚期的岩浆作用与班公湖-怒江大洋岩石圈板片南向俯冲过程中发生的板片断离有关。

本文对于扎布耶茶卡北岩体的研究成果也支持班公湖-怒江洋壳岩石圈南向俯冲的观点。结合区域研究结果,提出俯冲-板片回转-板片断离的演化模式。

在142Ma,班公湖-怒江洋壳板片持续南向俯冲至拉萨地体之下,当俯冲到一定深度后,大洋板片由于重力作用,发生回转,引起地幔软流圈物质上涌,幔源岩浆侵入地表形成辉长岩脉。在壳幔结合带,由幔源岩浆提供热量,使下部地壳发生部分熔融,并与之混合,侵入地表,形成中冈底斯带第一期的I型花岗质岩体(图 9-a)。

图 9 中冈底斯早白垩世时期构造岩浆演化示意图(北冈底斯113Ma年龄数据据参考文献[8, 12]) Fig.9 Schematic illustration of the tectonomagmatic evolution of the Mid-Gangdese belt during Early Creataceous

在113Ma左右,班公湖-怒江洋壳板片断离,软流圈物质从楔形断口涌入,引起俯冲的班公湖-怒江洋壳前端发生部分熔融形成熔体,并与之混合,形成了扎布耶茶卡北部100Ma左右的闪长质岩体(图 9-b)。同期的辉长岩脉代表了幔源的岩浆,也与板片断离作用引起的岩浆作用的多样性一致。该期岩浆作用分布范围较广,包含了中冈底斯-北冈底斯的大部分区域。

6 结论

(1)中冈底斯带扎布耶茶卡北部岩体主要侵位于2期(约142Ma和约100Ma),前者以I型花岗质岩体和辉长岩脉为主,后者为闪长质岩体和辉长岩脉。

(2)2期中酸性岩浆活动均属于偏铝质-高钾钙碱性系列,均富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta等高场强素,显示强烈的岩浆混合特征。

(3)第一期(约142Ma)花岗质岩体和辉长岩脉,是班公湖-怒江洋向南俯冲至拉萨地体之下,并发生板片回转在中冈底斯带引发的岩浆作用。第二期(约100Ma)闪长质岩体和辉长岩脉是班公湖-怒江洋壳在113Ma左右发生板片断离岩浆作用的响应。

致谢: 野外工作期间得到四川省地质调查院李小刚工程师、吴大伟助理工程师及王刚、庞千耀、韩磊、吴冉、孟亮技术员的大力支持,薄片鉴定在吴钰工程师的指导下完成,刘卫新高级工程师对本文提供了宝贵意见。锆石U-Th-Pb同位素测定在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室吴斌老师指导下完成,全岩主量和微量元素测试由国土资源部武汉矿产资源监督检测中心夏灿老师完成,在此一并深表谢意。

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