地质通报  2019, Vol. 38 Issue (5): 719-732  
0

引用本文 [复制中英文]

张运昌, 陈彦, 杨青, 王廷栋, 毛双喜. 西藏冈底斯带中部南木林地区林子宗群火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征[J]. 地质通报, 2019, 38(5): 719-732.
[复制中文]
Zhang Y C, Chen Y, Yang Q, Wang T D, Mao S X. Zircon U-Pb age and geochemistry of volcanic rock of Linzizong Group in Nanmulin area of Middle Gangdise belt, Tibet[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(5): 719-732.
[复制英文]

基金项目

中国地质调查局项目《西藏卡孜地区1:5万区域地质调查(H45E015019H45E015020H45E015021H45E015022)》(编号:121201010000150014-39)

作者简介

张运昌(1990-), 男, 学士, 工程师, 从事区域地质调查相关工作。E-mail:ych_zhang@126.com

文章历史

收稿日期: 2018-07-25
修订日期: 2018-11-02
西藏冈底斯带中部南木林地区林子宗群火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征
张运昌1 , 陈彦1 , 杨青1 , 王廷栋1 , 毛双喜1,2     
1. 四川省核工业地质调查院, 四川 成都 610041;
2. 成都理工大学, 四川 成都 610059
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。
关键词: 锆石U-Pb年龄    林子宗群火山岩    地球化学特征    南木林    
Zircon U-Pb age and geochemistry of volcanic rock of Linzizong Group in Nanmulin area of Middle Gangdise belt, Tibet
ZHANG Yunchang1, CHEN Yan1, YANG Qing1, WANG Tingdong1, MAO Shuangxi1,2     
1. Sichuan Institute of Nuclear Geology, Chengdu 610041, Sichuan, China;
2. Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, Sichuan, China
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.
Key words: zircon U-Pb age    Linzizong Group volcanic rocks    geochemistry    Nanmulin    

青藏高原的形成是地体连续碰撞、结合的结果。古新世-始新世印度-亚洲大陆的碰撞事件是规模最宏大的地体碰撞、拼贴事件[1]。冈底斯带上广泛分布林子宗群火山岩, 其岩石学特征及代表的区域不整合事件包含新特提斯洋俯冲消减到印度-亚洲大陆碰撞转变的丰富信息, 一直以来受到广泛关注[2-9]

林子宗群火山岩最初由李朴于1953年命名, 自命名以来, 众多学者对其进行了研究[10-11]。该地层层序自下而上可划分为3个单元:典中组、年波组和帕那组, 形成时代为65~40Ma, 并认为65Ma可能代表印度-亚洲大陆碰撞作用的起始时间[2]。上述研究主要集中在命名林子宗群的林周盆地周围[4, 10, 12-15], 近年依次向西, 逐渐波及到朱诺[16]、桑桑[17]、错麦[18]、错勤[19]、狮泉河[20]等地区[21-24]。对于南冈底斯带中部研究较密集的南木林地区, 缺乏精确的年代学研究。本文在西藏卡孜地区1:5万区域地质调查研究的基础上, 获得精确的年龄数据, 探讨该地区林子宗群火山岩的地球化学特征与成因, 结合区域特征, 进一步探讨该套火山岩在南木林地区的构造背景。另外, 通过与冈底斯带西部(将东经84°以西划为西部)狮泉河等地区, 中部(东经84°~ 90°之间)朱诺地区、桑桑等地区, 以及东部(东经90°以东)林周盆地等附近的年代学资料对比, 揭示林子宗群火山岩在时间展布上的异同。

1 地质概况及样品位置

位于中部的班公湖-怒江结合带(BNSZ)将青藏高原南部地区划分为两大构造区: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。在冈底斯-喜马拉雅构造区, 以南部的印度河-雅鲁藏布江缝合带(IYZSZ)为界, 其间狭长的区域即为冈底斯带。这里分布着长约2500km、宽150~300km、面积4.5×105km2的巨型构造岩浆岩带。自南向北, 以沙莫勒-麦拉-洛巴堆-米拉山断裂(SMLMF)、噶尔-隆格尔-扎日南木措-错麦断裂(GLZCF)、达瓦错-马尔下-德庆断裂(DMDF)和狮泉河-拉果错永珠-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带(SLYNJOMZ)为界, 将冈底斯带划分为南冈底斯带(即传统上认为的冈底斯带)、隆格尔-念青唐古拉带(即冈底斯弧背断隆带)、措勤-多瓦后陆拗陷带、中冈底斯带和北冈底斯带[25-27](图 1)。本文以南冈底斯带南木林地区的林子宗群火山岩为主要研究对象。

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) Fig.1 Simplified map showing distribution of the Linzizong Group volcanic rocks in Gangdise belt, Tibet 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

区域上, 林子宗群火山岩西起狮泉河附近, 向东一直展布到拉萨东部一带, 东西延伸约1500km, 南北展布约100km, 主要呈北倾, 地层产状近水平。其建组剖面位于拉萨东部的林周盆地, 自下而上可划分为3个喷发旋回:典中组旋回、年波组旋回和帕那组旋回[10-11]。早期典中组旋回以流纹质火山角砾岩的形成为开始, 演化成大面积的安山质-英安质岩浆, 以爆发相和喷溢相为主, 喷发强度强弱交替, 呈周期性变化; 中期年波组旋回总体以流纹质-英安质岩浆开始, 转变为晚期的玄武安山质-钾玄质岩浆活动; 帕那组旋回早期由一套流纹岩、流纹质熔岩夹凝灰岩组成, 中期表现为大规模爆发, 火山活动达到高潮, 晚期变为间歇性爆发为主体的火山活动[10]

研究区林子宗群火山岩主要出露在东北部一带, 西北部达那普乡附近有少量出露。样品主要采自东北部生机娃和弄布弄一带(图 2)。根据前人1:25万日喀则市幅区域地质填图资料, 研究区样品均采自古新世典中组和早白垩世比马组, 其中6个样品采自古新世典中组, 2个样品采自早白垩世比马组。根据火山活动、岩性岩相、年龄证据及其接触关系, 将研究区古新世典中组与早白垩世比马组火山岩归属于古新世-渐新世林子宗群火山岩系, 并自下而上依次划分为典中组、年波组和帕那组。

图 2 南木林地区地质简图(据参考文献修改) Fig.2 Simplified geological map of Nanmulin area 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
2 样品特征及测试方法

本文分析了2件锆石U-Pb定年样品, 编号为P301-02、P409-73, 两者均采自于帕那组, 后者位于帕那组底部。共对8件林子宗群火山岩样品进行了主量和微量元素分析, 以及室内薄片鉴定(图 3)。各类测试样品的岩石名称、岩性特征及采样位置见表 1

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 Fig.3 Macroscopic and microscopic photographs of Linzizong Groupvolcanic rocks(P301-02, P409-73)in Nanmulin area 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
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

在南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定。将锆石采用常规方法粉碎至0.180~0.154mm(80~100目), 并经过淘洗、电磁选、酒精精淘后进行分选, 得到300多颗锆石, 再在双目镜下挑选出晶形完整的锆石颗粒, 制作样品靶。之后将锆石颗粒粘在双面胶上, 用标乐环氧树脂镶嵌固定, 待其充分凝固后, 对表面进行抛光打磨至锆石内部暴露, 再进行锆石显微镜照相(透射光和反射光)、阴极发光(CL)图片研究及LA- ICP- MS分析。阴极发光采用TESCAN MIRA3场发射扫描电镜和TESCAN公司阴极发光探头。测试所用分析仪器为Agilent 7700x型四级杆质谱仪和Photon Machines Excite型激光剥蚀系统, 激光器为193nm ArF准分子激光器。激光剥蚀斑束直径为35μm, 剥蚀深度为20~40μm。原始的测试数据经过ICPMSDataCal软件离线处理完成[28], 采用Isoplot4.15版软件对测试数据进行普通铅校正[29], UPb同位素分析结果见表 2

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

本文主量、微量及稀土元素样品的加工与分析及室内薄片的鉴定, 均由西南冶金地质测试所完成。选取新鲜的岩石样品, 经室内岩石薄片观察鉴定, 再综合选取新鲜样品进行岩石化学分析。为保证样品的均匀性, 全样破碎至1mm以下才进行缩分。主量元素采用无水四硼酸锂熔融, 以硝酸铵为氧化剂, 加氟化锂和少量溴化锂作助熔剂和脱模剂, 制成玻璃样片。在荷兰帕纳科X射线分析仪器有限公司生产的Axios X射线荧光光谱仪上进行测定; 稀土元素采用过氧化钠熔融分解样品, 之后用美国珀金埃尔默公司生产的NexION 300x等离子体质谱仪进行测定; 微量元素等采用盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸溶解, 用美国珀金埃尔默公司生产的NexION 300x等离子体质谱仪测定。

3 测试结果

2件林子宗群火山岩样品的锆石U-Pb同位素分析结果见表 2。根据这些数据, 绘制的锆石U-Pb谐和图如图 4所示。

图 4 南木林地区林子宗群火山岩锆石U-Pb谐和图解 Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagrams of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area

样品P301-02中的锆石大部分具有岩浆振荡环带(图 5)。锆石的Th/U值在0.42~1.00之间, 平均值为0.49, 大于0.4, 应属岩浆成因[30-31]锆石。共对15颗锆石进行了LA-ICP-MS分析, 每颗锆石选取1个测点, 得到15个测值。所有测点的206Pb/238U年龄分布在43.0~48.0Ma之间, 其中11个测点的206Pb/238U年龄分布在44.9~46.8Ma之间, 年龄加权平均值为46.08±0.47Ma(MSND=1.6), 代表了火山岩的形成时代。

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 Fig.5 CL images of zircons from Linzizong Group(P301-02, P409-73)volcanic rocks in Nanmulin area

样品P409-73中的锆石无色透明, 晶形完好, 大部分颗粒呈不规则状, 少量为长柱状、不规则形状, 粒径在100~400μm之间(图 5)。在300颗锆石中优化选取24个测点, 得到24个测值, 其中21个测点206Pb/238U年龄分布在45.0~69.2Ma之间, 都落在谐和线上或附近(其中2号测点206Pb/238U年龄较大, 为216.2Ma, 推测可能为岩浆上升过程中捕获围岩的锆石)。锆石的Th/U值在0.43~1.36之间, 平均值为0.82, 表明为典型的岩浆成因锆石。其中17个测点的206Pb/238U年龄分布在45.0~53.8Ma之间, 年龄加权平均值为49.00±1.30Ma(MSND=1.6), 代表了岩浆岩锆石的结晶年龄或母岩的成岩年龄。

4 地球化学特征

本次对采自南木林地区的8件林子宗火山岩样品进行了详细的地球化学分析。其中典中组样品3件, 年波组样品1件, 帕那组样品4件(由于年波组样品数量少, 在下面的地球化学特征分析中, 暂不列入)。

4.1 主量元素

典中组样品的SiO2含量为47.83%~51.00%, 平均值为49.38%;Al2O3平均含量为16.73%;全碱Na2O + K2O平均含量为5.39%;K2O平均含量为1.41%;K2O/Na2O平均值为0.36;铝饱和指数A/ CNK为0.20~0.98, 平均值为0.62, 具有准铝质岩石特点(图 6-a)。在硅-碱图(TAS分类图)(图 6-b)中, 样品点主要落在玄武质粗面安山岩、玄武安山岩区域, 在SiO2-K2O图(图 6-c)中, 样品点主要落在钙碱性范围(仅样品P403-31落在钾玄岩系列区), 整体显示高钾特征。总体上与大陆边缘弧火山岩特征类似。

图 6 南木林地区林子宗群火山岩岩石分类图解 Fig.6 Rock Classification diagram of Linzizong Group volcanic rocks from Nanmulin area 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

帕那组样品的SiO2含量为64.56% ~76.75%; Al2O3平均含量为12.58%;全碱Na2O+K2O平均含量为7.16%;K2O平均含量为3.53%;K2O/Na2O平均值为0.98;铝饱和指数A/CNK为0.39~2.27, 平均值为1.32, 具有过铝质岩石特点(图 6-a)。在硅-碱图(图 6-b)中, 样品点主要落在流纹岩区域, 少量落入粗面岩、粗面英安岩区域。在SiO2-K2O图(图 6-c)中, 样品点落在钙碱性-高钾钙碱性界线及附近。

4.2 稀土和微量元素

样品稀土和微量元素测试结果见表 3

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

在球粒陨石标准化稀土元素配分图(图 7-a)上, 南木林地区典中组、年波组和帕那组火山岩均表现为轻稀土元素富集, 分馏明显; 重稀土元素亏损, 分馏不明显的特征。其中典中组稀土元素总量(ΣREE)为128.19 × 10-6~193.21 × 10-6, 平均值为156.67×10-6; LREE/HREE值为9.15~10.42, 平均值为9.97;(La/Yb)N值为13.34~15.94, 平均值为15.06; δEu为1.00~1.10, 表现为正Eu异常。

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) Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle normalized trace element spidergram (b) of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area

帕那组ΣREE为155.28×10-6~280.21×10-6, 变化范围大, 平均值为232.94×10-6; LREE/HREE值为6.82~15.08, 平均值为9.28;(La/Yb)N值为6.47~ 20.34, 平均值为10.18;δEu为0.10~0.76, 表现为强负Eu异常。

一般认为, 产生负Eu异常的原因与斜长石在岩浆中的分离结晶, 或在地壳源区部分熔融过程中作为难熔残余相存在有关[32]。根据帕那组火山岩大面积分布的流纹质火山岩喷发的特征, 尽管负Eu异常的原因不能完全排除分离结晶的可能性, 但更可能是在地壳的部分熔融过程中留下斜长石作为难熔残余所致[2]

林子宗群3组火山岩样品微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 7-b)总体特征较相似, 与原始地幔相比, 表现为富集大离子亲石元素Rb、K、Th等, 亏损高场强元素Ti、Nb、Ta等, 具有明显的Nb-Ta "槽"和Zr、Hf、Ti "谷"。与典中组相比, 帕那组高场强元素Zr、Ti "谷"不断加深, 蛛网曲线总斜率和峰谷反差逐渐增大。Rb/Sr值由早期的典中组(为0.02~0.07, 平均值为0.04)至晚期的帕那组(为0.37~ 1.26, 平均值为0.86)明显增大。以上特征反映, 该套火山岩的形成可能与俯冲作用有关[33], 且陆壳岩浆物源逐渐增多, 陆壳重熔作用影响逐渐加强。

5 讨论 5.1 南木林地区林子宗群火山岩形成时代

对于冈底斯岩浆岩带林子宗群火山岩的形成时代, 前人进行过大量的研究[4, 11, 34-35]。林子宗组定名之初, 有学者认为这套火山岩为晚白垩世[36]。近年来研究表明, 这套火山岩的形成时代为古新世-始新世。根据系统的年代学研究, 得到林子宗群火山岩的年代格架, 即典中组为60~64.43Ma、年波组为54.07Ma、帕那组为43.93~48.73Ma[4], 且林子宗群火山岩由东部到西部在形成时代上存在明显差异[18, 20]

根据1:25万日喀则市幅区调结果①, 本次研究的2件样品中, 样品P301-02属于早白垩世比马组, 但测年结果表明其形成年龄为46.08±0.47Ma, 显然与早白垩世比马组不符[37]。此外, 通过地球化学主量和微量元素对比可知, 其应为林子宗群帕那组火山岩。样品P409-73取自帕那组底部, 为与年波组接触的灰白色块状安山岩, 测得其U-Pb年龄为49.00±1.30Ma, 代表中部南木林地区帕那组旋回开始的时间应为始新世早期(49.00±1.30Ma)。与冈底斯中部朱诺地区[16] 48.90±0.80Ma)和桑桑地区[17] (49.8Ma±0.9Ma)帕那组火山岩年龄十分接近; 与冈底斯西部的狮泉河地区[20]( 53.9±0.5Ma)和冈底斯东部林周盆地[38] (38.7±0.4Ma)帕那组火山岩(表 4)的形成时代存在一定的差异。

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

整体上表现为冈底斯东部地区(以新嘎果地区典中组底部流纹质岩屑晶屑凝灰岩为例, 形成于70.89±0.31Ma, 为目前发现冈底斯带典中组火山岩最老年龄[24)]可能依次早于冈底斯中部(以措勤县孔隆至丁仁勒地区典中组下部英安质晶屑凝灰岩为例, 测得年龄数据为69.97±0.72Ma[21])及冈底斯西部(以亚热区噶夏马一带典中组底部流纹岩为例, 测得年龄数据为64.52±0.48Ma[39])。

如果以林子宗群底部火山岩的出现代表印度-亚洲大陆碰撞(在西藏南部)开始的时间[2], 通过以上分析可知, 印度-亚洲大陆碰撞(在西藏南部)的时间具有穿时性, 东部可能依次早于中部和西部。

5.2 构造背景及岩浆源区

林子宗群火山岩被认为与新特提斯洋俯冲消减向印度-亚洲大陆碰撞转变有关, 其构造背景经历了从俯冲消减到碰撞的转变历程。在Y-Sr/Y判别图(图 8)中, 南木林地区林子宗群火山岩典中组样品点主要落在埃达克岩石范围, 帕那组样品点主要落在经典岛弧岩石范围。典型的埃达克岩由热的、年轻的(≤25Ma)俯冲洋壳部分熔融形成[42], 后来研究发现, 较老(≥25Ma)的洋壳部分熔融也可以形成埃达克岩[43]。张旗等[44-45]研究认为, 埃达克岩大体产在2种环境:消减板片的深部和加厚地壳的底部。后者大致有3种情况:活动陆缘地壳加厚地区; 板块碰撞导致的地壳加厚地区和高原底部。底侵的玄武岩部分熔融也可以形成埃达克岩, 但只有增生在加厚地壳底部的玄武岩才行。因此推断, 南木林地区林子宗群典中组火山岩可能是在板块碰撞导致加厚的地壳底部形成的。在微量元素(Yb+ Ta)-Rb和Yb-Ta判别图(图 9-ab)中, 南木林地区林子宗群火山岩大部分落入火山弧区域。在Rb/ 30-Hf-3Ta(图 9-c)和Rb/10-Hf-3Ta图解(图 9-d)中, 典中组大部分(有1个样品点落入碰撞大地背景构造上的花岗岩区)、帕那组样品点一半落入火山弧区、另一半落在碰撞大地背景构造上的花岗岩区, 反映了构造环境由俯冲向碰撞-后碰撞的转化。

图 8 南木林地区林子宗群火山岩Y-Sr/Y图解 Fig.8 Y-Sr/Y diagram of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area
图 9 南木林地区林子宗群火山岩构造环境判别图解 Fig.9 Tectonic environment discrimination diagrams of Linzizong Group volcanic rocks in Nanmulin area 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

在本次分析的8件样品中, 林子宗群早期(典中组)以偏基性火山岩为主, 晚期(帕那组)多为中性-酸性火山岩。从岩石类型看, 南木林地区林子宗群典中组火山岩为准铝质钙碱性系列的玄武质粗面安山岩、玄武安山岩, 帕那组为过铝质-强过铝质钙碱性-高钾质钙碱性系列的流纹岩、粗面岩、粗面英安岩。依照莫宣学等[2]的分析, 新特提斯洋板块俯冲过程产生的基性岩浆, 不断上升聚集在莫霍面附近的陆壳底部, 到俯冲结束、大陆开始碰撞时, 底侵基性岩浆已达到相当规模, 积聚的热量使陆壳发生熔融, 产生大面积的酸性岩浆。

此外, 根据前人的Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素研究, 林子宗群火山岩岩浆源区存在一定差异[7, 12, 17-18, 23-24, 41, 46-47]

6 结论

(1) 西藏冈底斯带南木林地区林子宗群帕那组底部火山岩锆石U-Pb年龄为49.00±1.30Ma, 代表该地区帕那组旋回开始的时间应为始新世早期。原来认为属于早白垩世桑日群比马组和古新世典中组的火山岩, 其锆石U-Pb年龄为分别为46.08± 0.47Ma、49.00±1.30Ma, 应属于古新世-始新世林子宗群火山岩。

(2) 通过与冈底斯西部、中部和东部地区林子宗群火山岩年代学资料对比, 南木林地区林子宗群火山岩与冈底斯中部地区年龄差异小, 与冈底斯西部、东部等地区差异相对较大。整体上表现为冈底斯东部部分地区可能依次早于冈底斯中部、西部, 说明印度-亚洲大陆碰撞(在西藏南部)的时间具有穿时性, 东部可能依次早于中部和西部。

(3) 南木林地区林子宗群典中组、帕那组火山岩分别为准铝质钙碱性系列的玄武质粗面安山岩、玄武安山岩, 过铝质-强过铝质钙碱性-高钾质钙碱性系列的流纹岩、粗面岩、粗面英安岩, 具有碰撞后地壳加厚背景下产生的弧火山岩特征, 可能形成于新特提斯洋俯冲消减到印度-亚洲大陆碰撞的构造背景。

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。

参考文献
[1]
李光明, 段志明, 黄勇, 等. 西藏冈底斯-喜马拉雅地质与成矿[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 2017.
[2]
莫宣学, 赵志丹, 邓晋福, 等. 印度-亚洲大陆主碰撞过程的火山作用响应[J]. 地学前缘, 2003, 10(3): 135-148. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2003.03.013
[3]
莫宣学, 赵志丹, 朱弟成, 等. 西藏南部印度-亚洲碰撞带岩石圈:岩石学-地球化学约束[J]. 地球科学, 2009, 34(1): 17-27. DOI:10.3321/j.issn:1000-2383.2009.01.003
[4]
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, 49(20): 2095-2103. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.20.014
[5]
侯增谦, 莫宣学, 高永丰, 等. 印度大陆与亚洲大陆早期碰撞过程与动力学模型--来自西藏冈底斯新生代火成岩证据[J]. 地质学报, 2006, 80(9): 1233-1248. DOI:10.3321/j.issn:0001-5717.2006.09.001
[6]
莫宣学, 潘桂棠. 从特提斯到青藏高原形成:构造-岩浆事件的约束[J]. 地学前缘, 2006, 13(6): 43-51. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2006.06.007
[7]
Mo X, Hou Z, Niu Y, et al. Mantle contributions to crustal thickening during continental collision:Evidence from Cenozoic igneous rocks in southern Tibet[J]. Lithos, 2007, 96(1): 225-242.
[8]
莫宣学, 赵志丹, 周肃, 等. 印度-亚洲大陆碰撞的时限[J]. 地质通报, 2007, 26(10): 1240-1244. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2007.10.002
[9]
Hu X M, Wang J G, Wei A N, et al. Constraining the timing of the India-Asia continental collision by the sedimentary record[J]. Science China:Earth Science, 2017, 60(4): 603-625. DOI:10.1007/s11430-016-9003-6
[10]
董国臣, 莫宣学, 赵志丹, 等. 拉萨北部林周盆地林子宗火山岩层序新议[J]. 地质通报, 2005, 24(6): 549-557. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2005.06.012
[11]
刘鸿飞. 拉萨地区林子宗火山岩系的划分和时代归属[J]. 西藏地质, 1993(2): 59-69.
[12]
李皓揚, 锺孙霖, 王彦斌, 等. 藏南林周盆地林子宗火山岩的时代、成因及其地质意义:锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据[J]. 岩石学报, 2007, 23(2): 493-500.
[13]
Lee H Y, Chung S L, Lo C H, et al. Eocene Neotethyan slab breakoff in southern Tibet inferred from the Linzizong volcanic record[J]. Tectonophysics, 2009, 477(1): 20-35.
[14]
Lee H Y, Chung S L, Ji J, et al. Geochemical and Sr-Nd isotopic constraints on the genesis of the Cenozoic Linzizong volcanic successions, southern Tibet[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2012, 53(2): 96-114.
[15]
He S, Kapp P, Decelles P G, et al. Cretaceous-Tertiary geology of the Gangdese Arc in the Linzhou area, southern Tibet[J]. Tectonophysics, 2007, 433(1): 15-37.
[16]
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, 2010, 35(2): 211-223. DOI:10.3969/j.issn.1672-6561.2010.02.017
[17]
谢克家, 曾令森, 刘静, 等. 藏南昂仁县桑桑地区林子宗群火山岩的形成时代和地球化学特征[J]. 地质通报, 2011, 30(9): 1339-1352. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2011.09.002
[18]
于枫, 李志国, 赵志丹, 等. 西藏冈底斯带中西部措麦地区林子宗火山岩地球化学特征及意义[J]. 岩石学报, 2010, 26(7): 2217-2225.
[19]
鲍春辉, 丁枫, 王乾, 等. 西藏措勤县雄玛地区始新统林子宗群帕那组火山岩地球化学特征及构造背景[J]. 地质论评, 2014, 60(2): 275-284.
[20]
付文春, 康志强, 潘会彬. 西藏冈底斯带西部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
[21]
谢冰晶, 周肃, 谢国刚, 等. 西藏冈底斯中部孔隆至丁仁勒地区林子宗群火山岩锆石SHRIMP年龄和地球化学特征的区域对比[J]. 岩石学报, 2013, 29(11): 3803-3814.
[22]
李强, 冉孟兰, 康志强, 等. 拉萨地块西部亚热区则弄群火山岩锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 桂林理工大学学报, 2017, 37(4): 561-569. DOI:10.3969/j.issn.1674-9057.2017.04.002
[23]
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
[24]
唐攀, 唐菊兴, 郑文宝, 等. 西藏新嘎果地区典中组火山岩年代学、Hf同位素及地球化学特征[J]. 岩石矿物学杂志, 2018(1): 47-60. DOI:10.3969/j.issn.1000-6524.2018.01.005
[25]
Zhu D C, Zhao Z D, Niu Y, et al. The origin and pre-Cenozoic evolution of the Tibetan Plateau[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1429-1454. DOI:10.1016/j.gr.2012.02.002
[26]
朱弟成, 潘桂棠, 莫宣学, 等. 冈底斯中北部晚侏罗世-早白垩世地球动力学环境:火山岩约束[J]. 岩石学报, 2006, 22(3): 534-546.
[27]
潘桂棠, 莫宣学, 侯增谦, 等. 冈底斯造山带的时空结构及演化[J]. 岩石学报, 2006, 22(3): 521-533.
[28]
Liu Y S, Hu Z C, Gao S, et al. In situ analysis of major and trace el. ements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard[J]. Chemical Geology, 2008, 257: 34-43. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.08.004
[29]
Ludwig K R. Users manual for Isoplot/Ex:a geochronological toolkit for Microsoft Excel[M]. Berkeley: Geochronology Center Special Publication, 2003.
[30]
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, 49(16): 1589-1604. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.2004.16.002
[31]
Chernicoffab C J, Santos J O S, Mcnaughton N J, et al. Combined U-Pb SHRIMP and Hf isotope study of the Late Paleozoic Yaminué Complex, Rio Negro Province, Argentina:Implications for the origin and evolution of the Patagonia composite terrane[J]. Geoscience Frontiers, 2013, 4(1): 37-56. DOI:10.1016/j.gsf.2012.06.003
[32]
Hugh R Rollison著.杨学明, 杨晓勇, 陈双喜, 译.岩石地球化学[M].合肥: 中国科学技术大学出版社, 2000.
[33]
Zhao Z D, Mo X X, Zhang S Q, et al. Post-collisional magmatism in Wuyu basin, central Tibet:evidence for recycling of subducted Tethyan oceanic crust[J]. Science in China, 2001, 44(S1): 27-34. DOI:10.1007/BF02911968
[34]
Coulon C, Maluski H, Bollinger C, et al. Mesozoic and cenozoic volcanic rocks from central and southern Tibet:39Ar-40Ar dating, petrological characteristics and geodynamical significance[J]. Earth & Planetary Science Letters, 1986, 79(3): 281-302.
[35]
李再会, 郑来林, 李军敏, 等. 冈底斯中部林子宗火山岩40Ar-39Ar年龄及其意义[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2009, 28(3): 223-227. DOI:10.3969/j.issn.1007-2802.2009.03.003
[36]
西蔵自治区地质矿产局. 西藏自治区区域地质志[M]. 北京: 地质出版社, 1993.
[37]
Kang Z Q, Xu J F, Wilde S A, et al. Geochronology and geochemistry of the Sangri Group Volcanic Rocks, Southern Lhasa Terrane:Implications for the early subduction history of the NeoTethys and Gangdese Magmatic Arc[J]. Lithos, 2014, 200/201(1): 157-168.
[38]
周肃, 方念乔, 董国臣, 等. 西藏林子宗群火山岩氩-氩年代学研究[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2001, 20(4): 317-319. DOI:10.3969/j.issn.1007-2802.2001.04.031
[39]
王乔林.冈底斯西部林子宗群火山岩的地球化学特征及锆石年代学研究[D].中国地质大学(北京)硕士学位论文, 2011. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11415-1011078311.htm
[40]
He S, Kapp P, Decelles P G, et al. Cretaceous-Tertiary geology of the Gangdese Arc in the Linzhou area, southern Tibet[J]. Tectonophysics, 2007, 433(1): 15-37.
[41]
刘俊, 高顺宝, 姜军胜, 等.西藏北纳林子宗群火山岩时代、成因及地质意义: 锆石U-Pb年代学、Hf同位素与地球化学证据[C]//中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16届学术年会文集, 2017.
[42]
Defant M J, Drummond M S. Drivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere[J]. Nature, 1990, 347(6294): 662-665. DOI:10.1038/347662a0
[43]
Sajona F G, Maury R C, Bellon H, et al. Initiation of subduction and the generation of slab melts in western and eastern Mindanao, Philippines[J]. Geology, 1993, 21(11): 1007-1010. DOI:10.1130/0091-7613(1993)021<1007:IOSATG>2.3.CO;2
[44]
张旗, 王焰. 埃达克岩的特征及其意义[J]. 地质通报, 2002, 21(7): 431-435. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2002.07.012
[45]
张旗.关于C型埃达克岩成因的再探讨[C]//中国科学院地质与地球物理研究所, 2012: 739-747.
[46]
付燕刚, 胡古月, 高一鸣, 等. 拉萨地块南木林盆地北缘中新世高锶低钇岩浆作用:锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征[J]. 地质论评, 2017, 63(3): 643-658.
[47]
莫宣学. 青藏高原岩浆岩成因研究:成果与展望[J]. 地质通报, 2009, 28(12): 1693-1693. DOI:10.3969/j.issn.1671-2552.2009.12.002
胡敬仁, 范跃春, 陈国结, 等.中华人民共和国区域地质调查报告日喀则市幅(比例尺: 1: 250000).西藏自治区地质调查院. 2002.