岳相元 馬潤(rùn)則 張 巨

（成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都610059）

印度板塊與亞洲大陸碰撞以后，在青藏高原雅魯藏布江縫合帶以北的廣大地區(qū)出現(xiàn)大量碰撞后鈣堿性、鉀質(zhì)、超鉀質(zhì)巖漿作用，尤其在藏南的拉薩地塊近年來(lái)不斷發(fā)現(xiàn)新生代火山巖出露點(diǎn)。這些巖石為揭示碰撞后高原巖石圈結(jié)構(gòu)和演化、巖漿作用時(shí)空遷移所對(duì)應(yīng)的深部作用以及高原隆升等提供重要的研究對(duì)象。前人對(duì)該地區(qū)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和Sr、Nd同位素等的綜合研究，比較一致地認(rèn)為青藏高原火山巖巖漿源區(qū)具有富集地幔交代特征［1］；而對(duì)于導(dǎo)致這種富集源區(qū)的原因則有不同觀點(diǎn)，例如認(rèn)為是部分熔融事件之前存在的一個(gè)古老的孤立演化大陸下部巖石圈交代地幔［2］、向北俯沖于高原下部的印度北緣地殼物質(zhì)加入到地幔［3］。本文在研究措勤－賽利普地區(qū)火山巖巖石學(xué)、同位素地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，探討了巖漿來(lái)源及其成因，這對(duì)探索新生代以來(lái)高原巖石圈物質(zhì)組成，揭示高原獨(dú)特的殼－幔結(jié)構(gòu)及相互作用方式具有一定的科學(xué)意義。

1 地質(zhì)概況

措勤－賽利普盆地位于拉薩地塊西部，兩盆地之間為近南北向隆格爾山所隔。區(qū)內(nèi)主要出露的地層的典中組（E1d）、年波組（E2n）、布嘎寺組（N1b）、賽利普組（N1s，圖1）。措勤－賽利普盆地為新生代斷陷盆地并被第四紀(jì)沉積物大面積覆蓋，構(gòu)造上受近東西向的昂拉仁錯(cuò)斷裂帶和北東向仁多斷褶帶控制［4－6］。典中組廣泛分布于研究區(qū)南部大片地區(qū)，在保瓦家多－阿利－奪弄一帶大面積出露，而在研究區(qū)北部?jī)H有零星分布；年波組主要分布于研究區(qū)西北部仁青休不錯(cuò)至賽利普一帶；布嘎寺組主要分布于措勤地區(qū)布嘎寺及賽利普地區(qū)捌千錯(cuò)一帶；賽利普組火山巖集中分布于賽利普盆地及其周邊，出露總面積約200 km2［4，5］。

圖1 拉薩地塊及措勤－賽利普地區(qū)新生代火山巖分布Fig.1 Geological sketch map of Lhasa block in Tibetan Plateau and Cuoqin－Sailipu volcanic rocks in the western Lhasa block，Tibet

據(jù)已有的年齡測(cè)定資料［7，8］，本區(qū)典中組火山巖形成時(shí)代為60.00～64.47Ma B.P.，年波組形成時(shí)代為56.51Ma B.P.，布嘎寺組形成時(shí)代為16.01～16.16Ma B.P.。賽利普組火山巖的40Ar－39Ar法［4］（全巖）同位素年齡為15.47±0.30 Ma，16.35±0.33Ma；K－Ar法（全巖）年齡為15.24±0.3Ma，屬中新世。

2 巖石學(xué)特征

古新統(tǒng)典中組是區(qū)內(nèi)新生代火山巖的主體，為一套中酸性火山巖組合，主要巖性為安山巖、流紋巖及安山質(zhì)火山角礫巖、角礫凝灰?guī)r。巖石為暗紫紅色、綠灰色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為安山結(jié)構(gòu)、交織結(jié)構(gòu)，斑晶含量（面積分?jǐn)?shù)）15%～40%不等，主要成分為寬板狀斜長(zhǎng)石，少量綠泥石化角閃石；副礦物為磷灰石、磁鐵礦。

始新統(tǒng)年波組巖性以英安巖、流紋巖、中酸性火山碎屑巖為主；上部見(jiàn)有粗面巖、粗面質(zhì)晶屑凝灰?guī)r。巖石為灰色，塊狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造或流紋構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)微晶結(jié)構(gòu)或球粒結(jié)構(gòu)。斑晶成分主要為中－更長(zhǎng)石（面積分?jǐn)?shù)為8%～15%）及少量石英（面積分?jǐn)?shù)為3%～5%）、假象角閃石；基質(zhì)由長(zhǎng)石、石英微粒組成。長(zhǎng)石具不同程度絹云母化。含微量鋯石、金屬氧化物等副礦物。

中新統(tǒng)布嘎寺組主要由不同顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的安粗巖、粗面巖及其火山碎屑巖組成，少量玄武安粗巖及其火山碎屑巖。巖石為深灰色，塊狀構(gòu)造，流面構(gòu)造，其次為氣孔狀構(gòu)造；斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶含量（面積分?jǐn)?shù)）15%～30%不等，常見(jiàn)斑晶成分為透長(zhǎng)石、透輝石－普通輝石、黑云母、中更長(zhǎng)石斑晶（面積分?jǐn)?shù)＜5%）。其中透長(zhǎng)石斑晶的面積分?jǐn)?shù)多在10%～15%，粒徑也較粗，可達(dá)2mm×5mm×7mm，其他斑晶多≤3mm。黑云母、角閃石斑晶常見(jiàn)暗化邊結(jié)構(gòu)，有時(shí)全部暗化，尤其角閃石，僅保留其假象；副礦物常見(jiàn)磷灰石等。

中新統(tǒng)賽利普組巖石類型包括黑云母橄欖安粗巖、黑云母輝石安粗巖、?；谠颇搁蠙彀泊謳r及少量橄欖玄武質(zhì)安粗巖。巖石為灰色、紫紅色及灰紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)間粒結(jié)構(gòu)、間粒－間隱結(jié)構(gòu)、微晶玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀、氣孔狀及流動(dòng)構(gòu)造；斑晶的面積分?jǐn)?shù)為10%～35%，粒經(jīng)多0.3～4 mm，主要為黑云母（面積分?jǐn)?shù)為5%～20%，具暗化邊或全部暗化），普通輝石的面積分?jǐn)?shù)為3%～12%，橄欖石的面積分?jǐn)?shù)為2%～15%（部分伊丁石化），偶有透長(zhǎng)石斑晶；基質(zhì)粒經(jīng)多＜0.3mm，主要由正長(zhǎng)石（面積分?jǐn)?shù)為15%～25%）、中更長(zhǎng)石（10%～30%）、伊丁石化橄欖石（0%～15%）、輝石（5%～20%）、火山玻璃（0%～30%）、磷灰石和金屬礦物（1%～2%）等組成。氣孔的面積分?jǐn)?shù)為0%～40%，大小0.5～10mm，僅邊緣有少量薄膜狀褐鐵礦、方解石分布。

3 主元素和稀土元素地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

本文主量元素和稀土元素測(cè)試分析的樣品采集于岡底斯西段賽利普地區(qū)新生代火山熔巖，其中始新統(tǒng)年波組和中新統(tǒng)賽利普組火山巖樣品的主量、稀土元素測(cè)試由四川省冶金地質(zhì)勘察院測(cè)試中心完成，古新統(tǒng)典中組和中新統(tǒng)布嘎寺組火山巖樣品主量元素測(cè)試由四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)試中心完成，稀土元素測(cè)試由成都理工大學(xué)應(yīng)用核技術(shù)研究所完成。測(cè)試分析和有關(guān)參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

研究區(qū)典中組、年波組火山巖SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為47.58%～80.92%，火山碎屑巖的SiO2較相應(yīng)的熔巖普遍偏高。全堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.84%～10.80%之間，里特曼組合指數(shù)（σ）為0.07～5.35。其中，典中組火山巖σ＜3.3，屬鈣性及鈣堿性巖石；年波組σ值變化范圍略大，屬鈣堿性－弱堿性巖石，過(guò)飽和以及鋁過(guò)飽和的正常類型巖石，個(gè)別為硅、堿過(guò)飽和類型。在SiO2－K2O圖（圖2）上，典中組樣品多位于高鉀鈣堿性－鈣堿性系列巖石區(qū)，年波組部分樣品具有鉀玄巖系列性質(zhì)。布嘎寺組、賽利普組火山巖在化學(xué)成分上以明顯富堿和高鉀為特征，w（Na2O＋K2O）＝7.88%～13.76%，w（K2O）＝4.60%～11.90%；w（K2O）／w（Na2O）比值＞1.24，變化于1.24～9.74之間，并多在2.0以上，平均為3.58。SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.50%～68.40%，主體為SiO2偏中性的巖石，極少量的基性、中酸性巖。在SiO2－K2O相關(guān)圖中（圖2），也全部位于鉀玄巖系列區(qū)，并遠(yuǎn)離分界線。依據(jù)Foley et al.（1987）提出的超鉀質(zhì)巖石的定義［9］，研究區(qū)布嘎寺組、賽利普組火山巖應(yīng)屬鉀質(zhì)—超鉀質(zhì)火山巖。

表1 青藏高原西部賽利普地區(qū)新生代火山巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Analysed results of major elements from Cenozoic volcanic rocks in the Sailipu area

表2 青藏高原西部賽利普地區(qū)新生代火山巖稀土元素分析結(jié)果Table 2 Analysed results of tombarthite elements from Cenozoic volcanic rocks in the Sailipu area

圖2 措勤－賽利普地區(qū)新生代火山巖SiO2－K2O圖Fig.2 SiO2vs K2O diagram for the Cenozoic volcanic rocks in the Cuoqin－Sailipu area

3.2 稀土元素

本區(qū)典中組、年波組火山巖在稀土元素組成上顯示出一定的相似性，都具有輕稀土富集、明顯的負(fù)銪異常（圖3，圖4），其中 LREE／HREE＝2.83～19.89，（La／Yb）n＝1.82～33.88，平均為7.41；δEu多介于0.5～1.00之間，其輕稀土部分的分餾程度大多高于重稀土部分。年波組與典中組火山巖稀土元素組成上的主要差別在于年波組中部分粗面巖、石英粗面巖的稀土元素總豐度和輕、重稀土分餾程度明顯偏高，與巖石本身化學(xué)屬性有關(guān)［7］。

圖3 古新統(tǒng)典中組火山巖稀土元素配分型式圖Fig.3 Chondrite－normalized REE patterns of the Paleogene Dianzhong volcanic rocks

圖4 始新統(tǒng)年波組火山巖稀土元素配分型式圖Fig.4 Chondrite－normalized REE patterns of the Eocene Nianbo volcanic rocks

圖5 中新統(tǒng)布嘎寺組火山巖稀土元素配分型式圖Fig.5 Chondrite－normalized REE patterns of the Miocene Bugasi volcanic rocks

圖6 中新統(tǒng)賽利普組火山巖稀土元素配分型式圖Fig.6 Chondrite－normalized REE patterns of the Miocene Sailipu volcanic rocks

中新統(tǒng)布嘎寺組、賽利普組火山巖表現(xiàn)為輕稀土強(qiáng)烈富集和程度不同的負(fù)銪異常（圖5，圖6），LREE／HREE及（La／Yb）n比值大多高達(dá)8.93～38.90 和 11.33～112.53；δEu＝0.30～0.96，平均為0.74：可能是由不同的源區(qū)巖石經(jīng)不同程度的部分熔融作用所致［10］。措勤－賽利普地區(qū)和拉薩地塊其他地區(qū)鉀質(zhì)－超鉀質(zhì)火山巖均具有相似的稀土配分型式，而青藏高原北部（羌塘－可可西里－西昆侖）地區(qū)超鉀質(zhì)巖石稀土模式［11］總體和拉薩地塊相近，但 MREE含量略低于拉薩地塊，HREE配分型式較拉薩地塊平坦，不具有Eu的負(fù)異常，總體為平滑的右傾型。

4 同位素地球化學(xué)特征

4.1 鍶同位素組成

研究區(qū)8件不同層位新生代火山巖樣品的Sr、Nd同位素分析是2004年在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素測(cè)試實(shí)驗(yàn)室測(cè)試完成。用瑞利法則進(jìn)行分餾校正，Sr、Nd同位素豐度用同位素稀釋法測(cè)定。詳細(xì)分析流程和分析方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)［12］，分析結(jié)果見(jiàn)表3。表中εSr是火山巖的Sr同位素比值與標(biāo)準(zhǔn)樣品比值的偏差，選擇玄武質(zhì)無(wú)球粒隕石的平均Sr同位素初始比值作為標(biāo)準(zhǔn)樣品的Sr同位素初始值（0.698 990）［13］。典中組、年波組英安巖、安山巖3件樣品數(shù)據(jù)值十分接近，平均εSr＝163.92，87Sr／86Sr＝0.710 448。布嘎寺組粗面巖的87Sr／86Sr、εSr在所有火山巖分析樣品中最高，平均值分別達(dá)0.730 289、447.78。賽利普組安粗巖、響巖：雖然2件樣品巖性不完全相同，但 εSr相 差 無(wú) 幾，其 平 均87Sr／86Sr＝0.726 216，εSr＝389.50。

本區(qū)新生代火山巖的Sr同位素的變化規(guī)律非常清楚：在時(shí)代上由老到新，其87Sr／86Sr比值總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，但最晚期的賽利普組又略低于中新世布嘎寺組；在巖性上，是按由鈣堿性中酸性火山巖→酸性火山巖→中基性的堿性火山巖和鉀玄巖質(zhì)火山巖→中性的鉀玄巖質(zhì)火山巖的順序遞增：說(shuō)明巖性對(duì)同位素組成也有一定影響。

表3 措勤－賽利普地區(qū)新生代火山巖Sr、Nd同位素測(cè)定結(jié)果Table 3 Analysed results of Sr，Nd isotope from Cenozoic rocks in the Cuoqin－Sailipu area

4.2 釹同位素組成

參數(shù)εNd也有標(biāo)準(zhǔn)化的意義，其εNd代表了樣品中Nd的初始值對(duì)球粒隕石均一同位素標(biāo)準(zhǔn)值的偏差。地球的Nd同位素均一標(biāo)準(zhǔn)值是用Juvinas無(wú)球粒隕石［13］來(lái)代表的，其143Nd／144Nd比值為0.512 638?；鹕綆r的Nd同位素的變化與Sr同位素大致相反。

典中組、年波組中εNd值為－3.41～－6.73（143Nd／144Nd＝0.512 293～0.512 463）。布嘎寺組 粗 面 巖 的 εNd值 為 －11.24～ －11.98，143Nd／144Nd＝0.512 024～0.512 062，均高于賽利普組火山巖。賽利普組安粗巖、響巖的εNd值為－15.14～ －15.82，143Nd／144Nd＝0.511 827～0.511 862，均為本區(qū)火山巖中之最低。賽利普組火山巖的εSr值并不比布嘎寺組高，但卻有著更低的εNd值（＜－15），這可能與源區(qū)Nd同位素組成的不均一性有關(guān)。

4.3 Sr－Nd同位素組成

Sr和Nd同位素結(jié)合使用，以比值圖解（圖7）的形式能直觀地表達(dá)巖石成因的大量信息。無(wú)論是部分熔融還是結(jié)晶分異作用，由于分配系數(shù)的差異，熔體相中的元素Nd比Sr富集的趨勢(shì)更加明顯，結(jié)果導(dǎo)致這2對(duì)子體母體同位素的87Sr／86Sr值與143Nd／144Nd值呈負(fù)相關(guān)。本區(qū)新生代火山巖的Sr和Nd同位素成分投影點(diǎn)都分布在地幔主趨勢(shì)線的右側(cè)并遠(yuǎn)離地幔主趨勢(shì)線。古近紀(jì)火山巖的87Sr／86Sr值和143Nd／144Nd值之間相關(guān)性不明顯，其投影點(diǎn)的排列方向大致平行縱坐標(biāo)；而新近紀(jì)布嘎寺組和賽利普組火山巖投影點(diǎn)呈現(xiàn)一定的正相關(guān)，與地幔主趨勢(shì)線距離更遠(yuǎn)。典中組－年波組、布嘎寺組－賽利普組火山巖分別位于不同的區(qū)間，差別明顯。其中，典中組和年波組的中酸性火山巖位于EMⅡ區(qū)域或其附近，且接近于青藏高原北部新生代火山巖范圍［3］；布嘎寺組、賽利普組火山巖在圖中則分布于另外一個(gè)明顯低143Nd／144Nd和高87Sr／86Sr值的區(qū)域，大致處在EMⅡ的演化趨勢(shì)上。

5 源區(qū)性質(zhì)及巖漿成因

圖7 措勤－賽利普地區(qū)火山巖143 Nd／144 Nd－87Sr／86Sr投影圖Fig.7 143 Nd／144 Nd－87Sr／86Sr diagram of Cenozoic rocks in the Sailipu area

據(jù)De Paolo等人（1988）的研究［15］，鍶同位素初始比值＜0.706的火山物質(zhì)來(lái)源于地幔，0.706～0.710的物質(zhì)來(lái)源于下地殼，＞0.710者來(lái)源于上地殼。對(duì)于Nd同位素組成，不同構(gòu)造位置的火山巖有著不同的εNd值，現(xiàn)今上地幔的εNd＝＋12，而大陸地殼的平均值為－15；源自上地幔且未受地殼混染的巖漿其εNd≥0，否則可能有地殼物質(zhì)的加入。該地區(qū)8件新生代火山巖同位素分析數(shù)據(jù)（表3）中，其87Sr／86Sr比值（近似于鍶同位素初始比）遠(yuǎn)高于0.710，εNd值均低于0（從－3左右降低到－15以下），143Nd／144Nd比值也普遍小于地球的Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)值（即無(wú)球粒隕石值0.512 638，代表未分異的球粒隕石地幔值）。表明其至少是源于曾遭受到地殼物質(zhì)強(qiáng)烈混染作用的富集地幔，且從典中組、年波組→布嘎寺組→賽利普組，火山巖中地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn)呈明顯增加趨勢(shì)。雖然賽利普組火山巖地殼成分混染比例很高，但巖石中發(fā)現(xiàn)有幔源橄欖巖包體、深源輝石巖包體、輝石巨晶，巖相學(xué)證據(jù)并不支持其源于上地殼的可能。據(jù)De Paolo等人（1988）的研究［15］，一個(gè)地區(qū)巖漿巖中最低的εNd值往往與區(qū)域基底巖石相當(dāng)，表3中賽利普組火山巖樣品極低的εNd值至少表明本區(qū)可能存在εNd＜－16的變質(zhì)基底。

莫宣學(xué)等（2006）把拉薩地塊碰撞—后碰撞巖漿作用劃分為3種地球化學(xué)類型，即拉薩地塊原地型、親特提斯洋型和親喜馬拉雅型［3］。認(rèn)為這3種巖漿作用類型受控于上述3種地球化學(xué)端元在其源區(qū)的比例及相互作用。其中，拉薩地塊原地型與青藏高原北部地球化學(xué)省特征一致，親特提斯洋型代表了與新特提斯洋俯沖消減及其后的再循環(huán)有關(guān)的巖漿作用，親喜馬拉雅型巖漿巖的Sr－Nd同位素特征則可能指示了喜馬拉雅大陸地殼端元的參與。

岡底斯西段措勤賽利普地區(qū)碰撞－后碰撞巖漿巖同位素組成特征顯示出具有拉薩地塊原地型地球化學(xué)省特征的同時(shí)，又與青藏高原北部地球化學(xué)省特征不完全相同。措勤－賽利普地區(qū)碰撞－ 后 碰 撞 火 山 巖 的87Sr／86Sr＝0.710 352～0.732 268，εNd＝－3.41～－15.82，其地球化學(xué)類型明顯不同于高原北部地球化學(xué)省，即87Sr／86Sr比值更高，而εNd更低，介于莫宣學(xué)等人劃分的拉薩地塊原地型與親喜馬拉雅型巖漿作用之間，表明印度大陸巖石圈向北俯沖過(guò)程中，拉薩地塊比青藏高原北部（羌塘、可可西里、西昆侖）遭受印度大陸巖石圈古老地殼物質(zhì)混染程度更高，融入有更多的印度板塊基底成分。

6 結(jié)論

a.岡底斯西段措勤－賽利普地區(qū)古新世－始新世（65～41Ma B.P.）火山巖，主要為一套中酸性鈣堿性－高鉀鈣堿性火山巖；中新世火山巖（22～15Ma B.P.）為一套鉀質(zhì)－超鉀質(zhì)火山巖。

b.本區(qū)新生代火山巖的Sr、Nd同位素組成與拉薩地塊不同地段以及青藏高原北部地球化學(xué)省的地球化學(xué)特征不完全相同，不同類型的巖漿可能代表了后碰撞高原南部巖石圈減薄作用導(dǎo)致的巖石圈不同層次的巖石部分熔融的產(chǎn)物；新生代以來(lái)，印度大陸巖石圈向北俯沖過(guò)程中，拉薩地塊比青藏高原北部（羌塘、可可西里、西昆侖）融入了更多的喜馬拉雅大陸地殼端元成分。

c.措勤－賽利普地區(qū)中新世超鉀質(zhì)巖石的發(fā)現(xiàn)是揭示印度大陸板塊向北俯沖并發(fā)生部分熔融的重要證據(jù)，即中新世早期印度大陸板塊已經(jīng)向北A型俯沖到拉薩地塊西段的措勤－賽利普一帶并發(fā)生部分熔融、巖石圈斷離等作用。

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