地质通报  2019, Vol. 38 Issue (9): 1417-1430  
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乔新星, 周斌, 韩奎, 潘亮, 王峰, 赵焕强. 冈底斯南带东段日多地区米忍岩体地球化学、年代学、锆石Lu-Hf同位素特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2019, 38(9): 1417-1430.
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Qiao X X, Zhou B,Han K, Pan L, Wang F, Zhao H Q. Geochemistry, chronology and zircon Lu-Hf isotopic characteristics of the Miren rocks in Riduo area of east part of Southern Gangdise belt and their geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(9): 1417-1430.
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基金项目

中国地质调查局项目《西藏日多地区1:5万区域地质调查》(编号:121201010000150014)

作者简介

乔新星(1989-), 男, 本科, 工程师, 从事区域地质调查、地球化学研究工作。E-mail:dbxxqz@163.com

文章历史

收稿日期: 2018-05-04
修订日期: 2018-07-21
冈底斯南带东段日多地区米忍岩体地球化学、年代学、锆石Lu-Hf同位素特征及其地质意义
乔新星1,2 , 周斌2,3 , 韩奎2,4 , 潘亮2,4 , 王峰2,3 , 赵焕强2,4     
1. 陕西省水工环地质调查中心, 陕西 西安 710068;
2. 陕西省地质调查院, 陕西 西安 710054;
3. 陕西省地质调查规划研究中心, 陕西 西安 710068;
4. 陕西省矿产地质调查中心, 陕西 西安 710068
摘要: 日多地区米忍岩体位于冈底斯南带东段,2件锆石U-Pb测年样品显示其形成年龄为54.9±1.6Ma和48.6±0.5Ma,岩石SiO2含量为60.18%~71.53%,全碱含量为5.85%~7.49%,K2O/Na2O值为0.58~1.05,里特曼指数在1.79~2.30之间,属钙碱性岩石,A/CNK值为0.85~0.95,投图显示为准铝质岩石,具有I型花岗岩的特征。岩石轻稀土元素及大离子亲石元素(Rb、K、Ba、Th、U)相对富集,重稀土及高场强元素(Nb、P、Hf、Ti)相对亏损,弱负Eu异常,具火山弧岩浆岩地球化学特征。176Hf/177Hf平均值为0.282945,Hf同位素二阶段模式年龄较年轻(613~719Ma),εHf(t)值为2.74~10.47,表明其岩浆源区以新生地壳的部分熔融为主或有地幔物质参与了成岩过程,据C/MF-A/MF投图分析,可能为基性或铁镁质岩浆底侵,导致中下地壳的物质发生熔融,这些特征均表明,日多地区始新世花岗闪长岩的形成可能与新特提斯洋板片的回转、断离有关。
关键词: 冈底斯    日多地区    花岗岩    锆石U-Pb测年    Hf同位素    
Geochemistry, chronology and zircon Lu-Hf isotopic characteristics of the Miren rocks in Riduo area of east part of Southern Gangdise belt and their geological significance
QIAO Xinxing1,2, ZHOU Bin2,3, HAN Kui2,4, PAN Liang2,4, WANG Feng2,3, ZHAO Huanqiang2,4     
1. Shaanxi Hydrogeolog Engineering Geology and Environment Geology Survey Center, Xi'an 710068, Shaanxi, China;
2. Shaanxi Institute of Geological Survey, Xi'an 710054, Shaanxi, China;
3. Shaanxi Center of Geological Survey and Planning Research, 710068, Shaanxi, China;
4. Shaanxi Mineral Resources and Geological Survey, Xi'an 710068, Shaanxi, China
Abstract: The Miren rock in the Riduo Area is located in the eastern part of southern Gangdise belt. Zircon U-Pb dating of two samples reveals that the formation ages are 54.9±1.6Ma and 48.6±0.5Ma, and SiO2 content of the rock is 60.18%~71.53%, total alkali content is 5.85%~7.49%, K2O/Na2O ratio is 0.58~1.05, and Liteman index (σ) is 1.79~2.30, suggesting calc-alkaline rocks, with A/CNK value being 0.85~0.95. The diagram shows a quasi-aluminous rock with characteristics of type I granite. The light rare earth and large lithosphere ionic elements (Rb, K, Ba, Th, and U) are relatively enriched, and the characteristics of heavy rare earth and high-field strength elements (Nb, P, Hf, Ti) are relatively depleted with weak negative Eu anomalies, showing features of volcanic arc magma. The ratio of 176Hf/177Hf is 0.282819~0.283036, 0.282945 on average. The Hf isotope two-stage model is younger (613~719Ma) and the εHf(t) value is between 2.74 and 10.47, indicating that the magma source area was part of the new genetic crust. Melting or mantle material was involved in the rock-forming process. According to C/MF-A/MF mapping analysis, it may be basic or iron-magnesian magmatic intrusion, resulting in melting of material in the middle and lower crust. The formation of the Riduo granodiorite may have been related to the rotation and separation of the Neo-Tethys plate.
Key words: Gangdise    Riduo area    granite    zircon U-Pb dating    Hf isotope    

青藏高原是中国岩浆岩最发育的地区之一,出露元古宙—新生代各个地质时期多种类型的火山岩与侵入岩。分布于班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布缝合带之间的冈底斯-念青唐古拉火山岩浆弧带是岩浆岩最发育的地区,该带自南向北大致分为南、中、北3个亚带,其中冈底斯南带位于隆格尔-措麦断裂以南、雅鲁藏布结合带以北,是冈底斯岩浆岩带主体[1]。冈底斯南带是由新特提斯洋壳向北俯冲和印度与亚洲大陆碰撞共同作用形成的复合火山岩浆弧,广泛发育中新生代岩浆岩[2-3]。前人研究结果表明,冈底斯南带主要出露以岩基和岩株为主的大型花岗岩带及大规模同碰撞中-酸性火山岩(林子宗群火山岩),两者共占冈底斯岩浆弧总面积的60%以上[1],形成时代主要在古新世—始新世[4-5],少量形成于中新世和侏罗纪[6-9]。其中古新世—始新世岩浆岩形成于板块俯冲到碰撞的转换阶段,记录了新特提斯洋消减到后期陆-陆碰撞的过程。前人对冈底斯带古新世—始新世岩浆岩源区成因、动力学机制等研究取得了一些成果[2, 10-13],但关于冈底斯南带东段日多地区相关研究还相对薄弱,本文在西藏日多地区1:5万区域地质调查项目工作的基础上,以日多地区米忍岩体为研究对象,系统开展了岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素示踪技术研究,探讨其形成时代、岩石成因、构造背景等,为冈底斯南带岩浆岩演化提供可靠的年代学证据。

1 区域地质与样品

冈底斯岩浆岩南带位于冈瓦纳大陆北缘,Ⅰ级大地构造单元属冈底斯-喜马拉雅造山系,次级大地构造单元属拉达克-冈底斯-察隅弧盆系之拉达克-冈底斯-下察隅火山岩浆弧带,区域上拉达克-冈底斯-下察隅岩浆弧带北界为沙莫勒-麦拉-洛巴堆-米拉山断裂、南界为雅鲁藏布江结合带北界断裂,呈东西向带状展布,主要形成于晚白垩世、古新世—始新世期间,少量形成于中新世和侏罗纪,为规模巨大的多期、多阶段侵入的杂岩体和复式岩体[14]图 1-a)。区内出露地层主要为侏罗纪—白垩纪叶巴组、多底沟组、林布宗组、塔克那组、设兴组等,这些地层普遍被古近纪林子宗群陆相火山岩角度不整合覆盖[15]

图 1 日多地区大地构造位置(a)及区域地质简图(b)(据参考文献修改) Fig.1 Tectonic position (a) and geological map (b) of Riduo area JSSZ—金沙江缝合带;LSSZ—龙木错-双湖缝合带;BNSZ—班公湖-怒江缝合带;SNMZ—狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带;LMF—洛巴堆-米拉山断裂带;YZSZ—印度-雅鲁藏布江缝合带;STDS—藏南拆离系;Pt1-2N—念青唐古拉岩群;J1-2y—叶巴组;J-K—包括多底沟组、林布宗组、楚木龙组、塔克那组和设兴组;K1b—比马组;E1-2L—林子宗群;Q—第四系;★—测年样位置及年龄;F1—米拉山口逆冲推覆带;F2—沃卡脆韧性剪切带

研究区位于冈底斯岩浆岩南带东段日多地区,毗邻墨竹工卡县,交通便利。米忍岩体分布于区内夺空郞—米忍一带,呈近东西向展布,出露面积150km2,平面上为不规则状、带状,主要呈岩基、岩株状产出,岩石类型主要为花岗闪长岩,本次样品采自区内米忍一带(图 1-b),岩体侵位于侏罗系—白垩系中,岩体与围岩侵入接触界线清楚,发育热接触蚀变带(图 2-a)。

图 2 日多地区米忍岩体野外露头(a、b)及镜下照片(c、d) Fig.2 Outcrop (a, b) and microscopic (c, d) photos of Miren rocks in Riduo area Pl—斜长石;Pth—条纹长石;Kfs—钾长石;Qtz—石英;Am—角闪石;Bt—黑云母

根据野外观察和薄片鉴定,米忍岩体岩性为灰色细粒花岗闪长岩,具半自形粒状结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(35%)、钾长石(30%)、石英(20%),黑云母(7%)和角闪石(8%)。斜长石具聚片双晶,环带结构发育,半自形晶,结晶程度较高,杂乱分布;钾长石多呈不规则粒状,结晶程度较差;石英呈他形粒状,包裹黑云母、斜长石等细小晶体,形成较晚;黑云母呈片状;角闪石呈半自形柱状,蚀变较强,呈暗色团块等(图 2-bc)。岩石中见大量暗色包体,岩性为闪长岩,大小5~20mm,呈椭球状、纺锤状,具定向排列特征(图 2-d)。

2 分析方法 2.1 主量和微量元素

主量和微量元素元素分析测试工作在核工业203研究所分析测试中心完成,测试结果列于表 1。主量元素的测定采用X射线荧光光谱法(XRF),在PANalytical X荧光光谱仪上测定,分析误差小于5%。经烧失量校正后借助Geokit2012程序[16]计算了主要岩石地球化学指数。微量元素的测定采用电感耦合与等离子体质谱(ICP-MS)法,在Thermo Fisher IRIS Intrepid ⅡXSP电感耦合等离子体发射光谱仪上测定,分析误差一般小于5%,借助Geokit2012程序[16]对稀土元素数据采用球粒陨石数据[17]进行标准化,并计算了主要稀土元素参数。

表 1 日多地区米忍岩体主量、微量和稀土元素分析数据 Table 1 Major, trace and rare earth element compositions of Miren rocks in Riduo area
2.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb测年

锆石分选在西安瑞石地质科技公司完成,全岩颚式破碎机粗碎至1~2cm,然后细碎至40~60目,经过淘洗,留下重复矿物,在经过磁选、电选,在双目镜下将重复部分分选出来,进一步在双目镜下选出晶形完整、未破碎、无裂隙、无包裹体的锆石颗粒进行制样,用环氧树脂固定并抛光至颗粒一半露出,锆石样品在测定之前用浓度3%的稀HNO3清洗样品表面,以除去样品表面污染物,然后进行反射光、透射光和阴极发光(CL)内部结构照相。

锆石LA-ICP-MS测年分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,阴极发光照相(CL)采用美国Gatan公司的Mono CL3+X型阴极荧光探头。锆石测试点的选择通过反射光照片和阴极发光照片反复对比,避开内部裂隙和包体,以期获得较准确的年龄数据。锆石U-Pb同位素分析在四极杆ICP-MS Elan6100DRC上进行测定。激光剥蚀系统是德国MicroLas公司生产的GeoLas200M。激光束斑直径为30μm,激光脉冲10Hz,能量32~36mJ。同位素组成采用美国哈佛大学矿物博物馆的标准锆石91500进行外标校正。采用Glitter和Isoplot进行数据处理和作图[18-19]。在进行年龄数据分析时,对于小于1000Ma的测点,采用206Pb/238U年龄值。同时,结合206Pb/238U计算锆石各测点数据的谐和性,剔除206Pb/238U年龄相对于207Pb/206Pb年龄偏差大于10%左右的测点数据。测试结果见表 2

表 2 日多地区米忍岩体LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素分析结果 Table 2 LA-ICP-MS U-Th-Pb isotopic data of zircons from Miren rocks in Riduo area
2.3 锆石Lu-Hf同位素

锆石Lu-Hf同位素分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。采用配备193nm激光Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪进行分析,分析过程中采用8Hz的激光频率、100mJ的激光强度和50μm的激光束斑直径,以氦气为剥蚀物质的载气,采用标准锆石91500作外部标样。Hf同位素测定时采用176Lu/175Lu=0.02669和176Yb/172Yb=0.5886进行同量异位干扰校正测定样品的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf值。Hf二阶段模式年龄(tDM2)计算采用上地壳平均成分(0.008)计算,实验过程及数据处理方法见参考文献[20]。测试结果见表 3

表 3 日多地区米忍岩体锆石Hf同位素组成分析结果 Table 3 Hf isotopic data of zircons from Miren rocks in Riduo area
3 分析结果 3.1 全岩地球化学特征

样品SiO2含量为60.18%~71.53%,平均含量为64.47%,全碱含量为5.85%~7.49%,K2O/Na2O值为0.58~1.05。在岩体分类TAS图解中,样品点主要落入花岗闪长岩区,且属亚碱性系列(图 3-a)。在K2O-SiO2图解中,样品点落入中-高钾钙碱性系列,岩石里特曼指数(σ)在1.79~2.30之间,小于4,属钙碱性岩石(图 3-b)。A/CNK值为0.85~0.95,投图显示为准铝质岩石(图 4-a),具有I型花岗岩的特征;在K2O-Na2O图解上也属于I型花岗岩类(图 4-b)。岩石分异指数(DI)为59.38~76.88,固结指数(SI)为6.86~18.53,表明岩浆分异较高。以上地球化学特征反映,日多地区米忍岩体具有I型花岗岩的特征。

图 3 日多地区米忍岩体TAS图解[21](a)和SiO2-K2O图解[22](b) Fig.3 TAS (a) and SiO2-K2O (b) diagrams of Miren rocks in Riduo area
图 4 日多地区米忍岩体A/CNK-A/NK图解(a)[23]和(b)K2O-NaO2图解[24] Fig.4 A/CNK-A/NK (a) and K2O-NaO2 (b) diagrams of Miren rocks in Riduo area

稀土元素球粒陨石标准化配分曲线总体呈右倾平滑曲线形式(图 5-a),稀土元素总量(ΣREE)为147.07×10-6~293.60×10-6,相对较高,轻、重稀土元素比值(LREE/HREE)为2.76~7.30,分配曲线向右倾斜,表明轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,属轻稀土元素富集型。(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Gd/Yb)N值分别为11.19、4.29、1.66,说明稀土元素分馏明显,且轻稀土元素内部分馏程度高于重稀土元素;δEu值为0.73~0.81,具弱负Eu异常特征,可能与斜长石的分离结晶作用或源区残留影响有关。

图 5 日多地区米忍岩体球粒陨石标准化稀土元素配分型式图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b) Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle normalized spider diagram (b) of Miren rocks in Riduo area (球粒陨石数据据参考文献[17];原始地幔数据据参考文献[23])

微量元素原始地幔标准化蛛网图显示(图 5-b),样品富集Rb、K、Ba、Th、U等大离子亲石元素及La、Ce等轻稀土元素,而亏损Nb、P、Hf、Ti高场强元素,与火山弧岩浆岩地壳化学特征相似,样品中Sr具弱亏损,可能与Eu异常相关。

3.2 锆石U-Pb年龄

本次选取2件样品(D0204/1、D2271/1)开展锆石定年工作,样品锆石多呈自形,一般呈长柱状,部分呈短柱状,阴极发光图像显示出明显的振荡环带结构,结合锆石Th/U值(大于0.40),所测试的锆石具典型的岩浆型锆石特征(图 6)。D0204/1样品中测点7、9、11、12、14、15、17、18、20、21、24、29误差较大,其余18个测点的206Pb/238U年龄加权平均值为54.9±1.6Ma(图 7-a)。D2271/1样品中测点2、3、8、15、16、17、20、21误差大,其余17个测点的206Pb/238U年龄加权平均值为48.6±0.5Ma(图 7-b)。样品年龄具有很高的可信度,且与野外接触关系一致,故将其时代归属于始新世。

图 6 日多地区米忍岩体锆石阴极发光(CL)图像及测点位置 Fig.6 CL images and analyzing locations of zircons from Miren rocks in Riduo area (实线圆圈表示U-Pb测点,虚线圆圈表示Lu-Hf测点,数字代表测点号及206Pb/238U年龄(Ma))
图 7 日多地区米忍岩体锆石U-Pb谐和图(a)及206Pb/238U年龄加权平均值图(b) Fig.7 Zircon concordia diagram (a) and 206Pb/238U age weighted average value diagram (b) of Miren rocks in Riduo area
3.3 Hf同位素特征

本文对已进行年代学测试的样品D0204/1和D2271/1进行了锆石微区Hf同位素分析,所有测试点均选取与U-Pb年代学测试点相同部位,获得了较好的Hf同位素数据,176Hf/177Hf的误差值均在0.00005以内。

2件样品测得176Lu/177Hf值变化于0.000626~0.002431之间,平均值为0.001113,小于0.002,表明锆石在形成后无明显放射性成因Hf的积累,因此该值可以代表其形成时体系的Hf同位素组成[26]。2件样品的fLu/Hf值为-0.93~-0.98,平均值为-0.97,明显小于镁铁质和硅铝质地壳的fLu/Hf值(分别为-0.34和-0.72),故二阶段模式年龄更能反映源区物质从亏损地幔被抽取的时间或源区物质在地壳的平均存留年龄[27]

样品D0204/1的20个Hf同位素数据具有很好的一致性, 176Hf/177Hf值在0.282819~0.282989之间,εHf(t)值为2.74~8.84,平均值为6.407,二阶段模式年龄tDM2在562~949Ma之间,平均值为718Ma。样品D2271/1的21个Hf同位素值显示,176Hf/177Hf值在0.282903~0.283036之间,εHf(t)值为5.64~10.47,平均值为7.972,二阶段模式年龄tDM2在457~761Ma之间,平均值为613Ma。

t-εHf(t)图解(图 8-a)中,2件样品各测点均落在球粒陨石和亏损地幔同位素Hf演化线之间,同时更接近球粒陨石演化线。2件样品的二阶段地壳模式年龄变化范围较大(tDM2=457~949Ma),但以tDM2>600Ma的频数最多,峰值在650~700Ma之间(图 8-b)。

图 8 日多地区米忍岩体锆石t-εHf(t)图解(a)和tDM2统计直方图(b) Fig.8 Diagram of t-εHf(t) (a) and histogram of tDM2(b) for Miren rocks in Riduo area
4 讨论 4.1 岩石成因及大地构造背景

花岗质岩石只要有足够的热源,可由地壳中不同的源岩经过部分熔融而成,因此对花岗质岩石源岩的判别为了解岩石成因奠定了基础[28]。原始地幔标准化图解显示具Nb、Ta、Ti负异常,表明岩浆作用产生于与俯冲有关的构造环境,在现代弧环境中, 板片流体的加入或俯冲沉积物的部分熔融可以使与俯冲有关的岩浆交代富集[29-32]。当Th/Yb值小于1时,为流体占主导的弧环境;当Th/Yb值大于2时,表明存在大量沉积物,本文样品的Th/Yb值介于4.55~30.25之间,表明其源区可能有沉积物的贡献。此外,就岩浆岩而言,Hf同位素将为鉴别岩浆源区和具体的岩浆过程提供确定性的证据[26]。本次样品Lu- Hf分析结果表明,岩石具有较高的176Hf/177Hf值(0.282819~0.283036)和相对年轻的Hf同位素模式年龄(613~719Ma),εHft)值介于2.74~10.47之间,且均为正值,低于亏损地幔值,表明其原岩以新生地壳的部分熔融为主,或有地幔物质参与成岩过程。C/MF-A/MF源区投图也显示,研究区花岗质岩石主要来自基性岩部分熔融[33]图 9-a),可能为基性或铁镁质岩浆底侵,导致中下地壳的物质发生熔融(变基性到变英云闪长质岩石)。而且在冈底斯地区,始新世普遍具有一次广泛的基性岩浆底侵作用,该次底侵事件为花岗质岩石的出现提供了热源,使中下基性地壳的部分熔融,且中上地壳的少量沉积物可能也参与其中,从而形成巨大的冈底斯构造岩浆带[34]

图 9 日多地区米忍岩体C/MF-A/MF源区判别图解(a)及构造环境判别图解(b、c) Fig.9 C/MF-A/MF discrimination diagram(a)and tectonic discrimination diagrams(b, c)of Miren rocks in Riduo area WPG—板内花岗岩;VAG—火山弧花岗岩;syn-COLG—同碰撞花岗岩;ORG—洋脊花岗岩

地球化学特征显示,始新世花岗岩类轻稀土元素及大离子亲石元素相对富集,重稀土元素及高场强元素相对亏损,属轻稀土元素富集型,具火山弧岩浆岩地球化学特征。在Y-Nb判别图解上,可知研究区始新世花岗闪长岩为同碰撞-火山弧构造环境产物[35]图 9-b)。(Y+Nb)-Rb图解也显示始新世花岗闪长岩具有弧岩浆岩性质[35]图 9-c),很好地限定了米忍岩体形成于火山弧构造环境。

4.2 动力学机制

始新世岩浆作用处于印度-亚洲板块俯冲到碰撞的转换阶段,记录了新特提斯洋消减到后期陆-陆碰撞的过程[28]。目前不同学科(包括地磁学、沉积岩石学、岩浆岩岩石学等)从不同研究方向对印度-亚洲大陆碰撞时限作了判定,确定主碰撞时间发生在60~40Ma[36-38]。本次在米忍花岗闪长岩中获得的锆石U-Pb年龄为48.6±0.5~54.9±1.6Ma,时代属始新世,可以确定其岩浆作用发生在印度-亚洲板块碰撞作用过程中。但本次研究发现,米忍岩体具I型花岗岩特征,岩石轻稀土元素及大离子亲石元素相对富集,重稀土元素及高场强元素相对亏损,其构造环境显示为火山弧背景,与俯冲形成的花岗岩具有相似的地球化学特征。然而Hf同位素特征显示,其源岩以新生地壳的部分熔融为主或有地幔物质混入,C/MF-A/MF源区投图也显示研究内花岗质岩石主要来自基性岩部分熔融,可能为基性或铁镁质岩浆底侵,锆石Hf同位素具明显的不均一性(变化范围达7.7个ε单位),该岩体中普遍发育MME包体(图 2-d)。这些特征均表明,始新世岩浆发生了岩浆混合作用并经历了特殊的岩浆演化过程。

纪伟强等[10]认为,随着新特提斯洋俯冲作用的进行,会发生板片脱水而导致含水量逐渐降低,不会引起上部地幔楔的岩浆作用,或随着新特提斯洋俯冲深度增加与压力增大,板片岩石的岩性和矿物相相继发生转变,板片密度增大,浮力减小并逐渐下沉,使板片俯冲角度逐渐变陡,这2种作用都会阻碍俯冲远端岩浆作用的发生,那么冈底斯南带始新世大规模岩浆事件必将存在特殊的地球动力机制及热源机制,而板片回转、断离及其引起的岩浆底侵作用,正是实现这种大规模带状岩浆作用的最合理解释[10, 12, 28, 39]。同时,李忠海[40]对震相-方位-震中优选等多种方法的联合分析表明:印度岩石圈板片在青藏高原下方俯冲的过程中,由于俯冲角度存在差异性(东陡西缓),加剧了运动学差异,造成俯冲板片的撕裂和断离,引起软流圈物质的上涌。

Duretz等[41]认为,在时间尺度上, 板片断离是一个短暂的地质过程,从板片开始颈化到完全分离的持续时间小于4Ma。以往区调及科研成果表明,与印度-亚洲板块碰撞作用相关的林子宗群火山作用只局限在拉萨地块南缘,并划分了典中(E1)、年波(E2)、帕那(E2)3个喷发旋回[42-43],与始新世米忍岩体同期的年波喷发旋回(55.4~52.6Ma)火山活动明显减弱,岩石厚度变薄,而到帕那喷发旋回(52.6~52.3Ma),火山活动再次在较短时间内大规模喷发,形成了广泛而巨厚的长英质火山岩[44],且只局限在拉萨地块南缘这一狭长地带,这些岩浆活动记录很好地支持了板片因回转、断离作用而改变软流圈的对流状态,使上部地幔楔的岩浆作用逐渐增强,并向海沟方向逐渐集中这一特殊机制[10, 39]

此外,据本次1:5万区域地质调查发现,研究区西北部发育有平行成群分布的辉绿岩脉,锆石UPb年龄为58.8±3.6Ma,侵入于古新世岩体中,与米忍岩体展布方向基本一致,反映碰撞过程中地壳发生了局部伸展,也支持深部板片发生了断离[45]

综合以上证据,笔者认为,始新世冈底斯地区的岩浆作用可能是由于随着印度与亚洲板块的碰撞,持续俯冲的新特提斯洋板片发生回转、断离,软流圈物质沿断离窗进入,进而发生岩浆底侵作用,使中下地壳源岩发生部分熔融形成中酸性岩浆,引发了始新世冈底斯地区强烈的岩浆-火山作用(图 10)。

图 10 冈底斯东段始新世构造-岩浆演化模式图(据参考文献[44]修改) Fig.10 Eocene tectonic-magmatic evolution pattern of the eastern Gangdise belt
5 结论

(1)岩石学及岩石地球化学特征反映,研究区米忍岩体具I型花岗岩特征,岩石轻稀土元素及大离子亲石元素相对富集,重稀土元素及高场强元素相对亏损,具火山弧岩浆岩地球化学特征。

(2)研究区米忍岩体的锆石U-Pb年龄为48.6± 0.5~54.9±1.6Ma,时代属始新世,锆石176Hf/177Hf平均值为0.282945,Hf同位素二阶段模式年龄为613~719Ma,εHft)值介于2.74~10.47之间,岩浆源区以新生地壳的部分熔融为主或有地幔物质参与了成岩过程。

(3)始新世岩浆作用可能是俯冲的新特提斯大洋板块发生回转、断离,软流圈上涌,导致拉萨地体下地壳发生部分熔融而引发的强烈的岩浆-火山作用。

致谢: 感谢陕西省矿产地质调查中心边小卫、李新林等教授级高工和陕西省区研院韩芳林教授级高工对本项目野外工作的热情指导,陕西省地质规划研究中心周斌、陕西省矿产地质调查中心韩奎两位工程师在撰写过程给予很大帮助,审稿专家提出很多宝贵意见,在此一并表示感谢。

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