拉薩地塊林芝雜巖體石榴角閃巖的地球化學(xué)特征和年代學(xué)研究

黃　杰, 張　聰, 楊經(jīng)綏, 李　鵬, 王　舒

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037;　2)西安外國(guó)語(yǔ)大學(xué)旅游學(xué)院, 人文地理研究所, 陜西西安 710128

拉薩地塊林芝雜巖體石榴角閃巖的地球化學(xué)特征和年代學(xué)研究

黃杰1,2), 張聰1)*, 楊經(jīng)綏1), 李鵬1), 王舒2)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037;2)西安外國(guó)語(yǔ)大學(xué)旅游學(xué)院, 人文地理研究所, 陜西西安 710128

本文對(duì)位于青藏高原拉薩地體東南緣林芝雜巖中的兩類石榴角閃巖進(jìn)行了詳細(xì)的地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究。這兩類石榴角閃巖分別為硅不飽和的含十字石石榴角閃巖和硅飽和的含石英石榴角閃巖。含十字石石榴角閃巖礦物組合為十字石、石榴子石、角閃石、鈉云母、綠泥石、斜長(zhǎng)石。石英石榴角閃巖礦物組合為石榴子石、角閃石、石英、斜長(zhǎng)石、黑云母。巖石學(xué)及變質(zhì)相平衡研究表明兩類石榴角閃巖均經(jīng)歷了高壓角閃巖相變質(zhì)作用。含十字石石榴角閃巖和石英石榴角閃巖具有MORB的地球化學(xué)特征,鋯石U-Pb年代學(xué)分析獲得了800～200 Ma的206Pb/238U年齡范圍, 出現(xiàn)了～430 Ma、～268 Ma和～216 Ma年齡峰值?！?30 Ma年齡可能和拉薩地體巖漿活動(dòng)有關(guān), ～268 Ma變質(zhì)年齡和～216 Ma變質(zhì)年齡和拉薩地塊經(jīng)歷的高壓變質(zhì)作用有關(guān)。其中～268 Ma年齡和拉薩地塊內(nèi)部松多高壓帶榴輝巖的峰期變質(zhì)年齡一致, 而～216 Ma年齡和榴輝巖的圍巖含石榴子石片巖年齡一致。對(duì)比該區(qū)域的年代學(xué)研究成果, 這表明林芝雜巖體不僅經(jīng)歷了中新生代的變質(zhì)和巖漿再造活動(dòng), 還經(jīng)歷了古特提斯洋閉合, 南北拉薩地塊發(fā)生碰撞的晚二疊世的高壓變質(zhì)作用和三疊紀(jì)的中壓變質(zhì)作用。

石榴角閃巖; 變質(zhì)作用; 變質(zhì)年代學(xué); 拉薩地體

拉薩地體夾于班公湖—怒江縫合帶和雅魯藏布江縫合帶之間, 主要由前寒武紀(jì)變質(zhì)基底, 古生代—中生代沉積巖以及中、新生代火山巖組成(Yin and Harrison, 2000)。對(duì)拉薩地體的巖石學(xué)、構(gòu)造學(xué)及地質(zhì)年代學(xué)研究表明, 其先后經(jīng)歷了中生代安第斯型造山過(guò)程和新生代的碰撞增生造山過(guò)程(潘桂棠等, 2002, 2006; Ding et al., 2003; Zhang et al., 2010)。近年來(lái)對(duì)拉薩地塊中、新生代巖漿活動(dòng)的研究取得了明顯成果, 為中生代安第斯型造山活動(dòng)和新生代碰撞增生造山作用提供了重要證據(jù)(潘桂棠等, 2006; 莫宣學(xué)等, 2007; Zhao et al., 2009; Zhu et al., 2009a, b, 2011; Zhang et al., 2010)。但對(duì)于拉薩地塊中變質(zhì)作用的研究主要集中在拉薩地體最古老的變質(zhì)基底—念青唐古拉山群(李璞,1955; Xu et al., 1985; 潘桂棠等, 2006)和曾被認(rèn)為是拉薩地體前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的林芝巖群(Geng et al., 2006)。念青唐古拉群變質(zhì)巖石原巖年齡被推測(cè)為太古代、元古代等, 且經(jīng)歷了元古代的區(qū)域變質(zhì)作用(胡道功等, 2003, 2005)。那木錯(cuò)西緣和那曲以北地區(qū)念青唐古拉群表殼巖石和變質(zhì)深成巖鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果為748～787 Ma(胡道功等, 2005), 在北拉薩地塊那果地區(qū)也獲得相當(dāng)?shù)哪挲g(張澤明等, 2010a)。林芝雜巖體位于拉薩地體東南部, 即東喜馬拉雅構(gòu)造結(jié)附近, 由于新生代強(qiáng)烈的地殼抬升和剝蝕作用, 致使角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)巖石出露到地表, 為其巖石學(xué)研究提供便利。林芝雜巖中的中高級(jí)變質(zhì)巖石也曾被認(rèn)為是拉薩地體的前寒武紀(jì)結(jié)晶基底, 在新生代的碰撞造山過(guò)程中, 拉薩地體作為俯沖帶上盤經(jīng)歷地殼加厚過(guò)程發(fā)生了綠片巖相至角閃巖相變質(zhì)作用, 形成了岡底斯—察隅變質(zhì)帶。最近的研究表明, 拉薩地體東南部的中、高級(jí)變質(zhì)巖系均形成于中、新生代, 表明拉薩地體南部經(jīng)歷了強(qiáng)烈的中、新生代造山作用(王金麗等, 2008, 2009; 董昕等, 2009; Zhang et al., 2010; Guo et al., 2012), 并沒有古生代的變質(zhì)記錄?？傊? 對(duì)拉薩地塊巖漿活動(dòng)和變質(zhì)事件的研究主要集中在中、新生代, 這對(duì)了解拉薩地塊的形成和演化有很大的局限性。近年來(lái)對(duì)于拉薩地塊古生代的地質(zhì)環(huán)境研究形成了兩個(gè)主要觀點(diǎn): 1)拉薩地塊在晚二疊甚至晚三疊之前一直和印度板塊相連(Golonka and Ford, 2000; Metcalfe, 2002; Scotese, 2004; Golonka, 2007); 2)拉薩地塊在二疊紀(jì)位于古特提斯洋(Enkin et al., 1992; Scotese et al., 1999; Stampfli and Borel, 2002)。但上述兩種觀點(diǎn)均無(wú)法解釋拉薩地塊松多二疊紀(jì)榴輝巖帶(Yang et al., 2009)以及同時(shí)代皮康花崗巖的形成(Zhu et al., 2009b)。根據(jù)皮康地區(qū)花崗巖的地球化學(xué)及同位素年代學(xué)研究, 結(jié)合松多榴輝巖具有MORB的原巖特征和230～260 Ma峰期變質(zhì)年齡的特點(diǎn), Zhu等(2009a)提出了一個(gè)關(guān)于拉薩地塊演化的新觀點(diǎn): 認(rèn)為拉薩地體是早古生代獨(dú)立于古特提斯洋中的一個(gè)微陸塊, 而在二疊紀(jì)和澳大利亞板塊發(fā)生碰撞, 碰撞的同時(shí)產(chǎn)生一系列的巖漿活動(dòng)和變質(zhì)事件。然而, Dong等(2011)通過(guò)對(duì)拉薩地塊南緣變質(zhì)巖的研究認(rèn)為, 林芝雜巖體的變質(zhì)事件僅發(fā)生中、新生代, 沒有古生代變質(zhì)作用的存在, 從而認(rèn)為二疊紀(jì)的拉薩地塊和澳大利亞的碰撞事件可能不存在。

本文的研究區(qū)位于拉薩地體東南部, 即喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)附近的林芝雜巖體中。筆者在對(duì)林芝雜巖體的巖石學(xué)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn), 林芝雜巖體中含十字石石榴角閃巖峰期溫壓為610～630oC, 12～13 kPa,經(jīng)歷了順時(shí)針的P-T演化軌跡(黃杰等, 2015), 在含十字石石榴角閃巖中獲得了寒武紀(jì)、二疊紀(jì)和三疊紀(jì)的鋯石年齡, 其中～436 Ma左右的鋯石具有明顯巖漿鋯石特征, 而～268 Ma和～216 Ma的鋯石具有明顯的變質(zhì)鋯石特征。前人在距離采樣點(diǎn)東邊300 km的松多得到了260 Ma榴輝巖的峰期變質(zhì)年齡(Yang et al., 2009), 以及210 Ma的榴輝巖圍巖白云母片巖變質(zhì)年齡, 同時(shí)在研究區(qū)獲得了石榴角閃巖210 Ma的變質(zhì)年齡(Dong et al., 2011)?！?68 Ma和～216 Ma左右變質(zhì)年齡為拉薩地塊的碰撞事件提供了另一證據(jù), 填補(bǔ)了林芝雜巖體中至今沒有古生代變質(zhì)事件的空白, 對(duì)理解林芝雜巖體以及南拉薩地塊的構(gòu)造演化史提供了新的證據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于拉薩地體東南部, 拉薩地體主要由角閃巖相-麻粒巖相的變質(zhì)巖系, 古生代到中生代的沉積地層以及中、新生代巖漿巖構(gòu)成。變質(zhì)巖系北部與古生代地層呈漸變接觸關(guān)系, 但它們之間的界線多被新生代侵入巖所占據(jù)。主要的變質(zhì)巖類型包括片麻巖、片巖、石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖類、大理巖、麻粒巖和混合巖等。片麻巖、片巖多呈互層狀產(chǎn)出, 斜長(zhǎng)角閃巖多呈透鏡體產(chǎn)出于片麻巖中?？拷鹏敳夭冀p合帶, 發(fā)育混合巖, 且?guī)r石變形強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)侵入巖為岡底斯巖基的重要組成部分, 其中以白堊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖分布最為廣泛, 構(gòu)成岡底斯巖漿巖的主體, 沉積巖在研究區(qū)主要為石炭系—二疊系地層, 集中分布于林芝縣北部更張等地—尼洋河及其沿岸, 東西向帶狀分布, 1:25萬(wàn)地質(zhì)圖林芝縣幅表示其為一套缺底無(wú)頂, 層間緊閉褶皺和走向斷裂發(fā)育的變質(zhì)砂巖、板巖組成的淺變質(zhì)巖。采樣區(qū)巖性主要為含石榴子石片巖和片麻巖, 巖石普遍發(fā)生糜棱巖化, 眼球狀構(gòu)造明顯,此外也有基性變火山巖出現(xiàn), 采樣點(diǎn)位置如圖1b所示。

圖1　青藏高原林芝地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 1　Sketch geological map of the Nyingchi area in the Tibetan Plateaua-青藏高原構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)圖; b-研究區(qū)地質(zhì)圖(據(jù)張澤明等, 2010修改)和本文采樣位置a-simplified map of tectonic subdivision of the Tibetan Plateau and the study area; b-sketch geological map of the study area (modified after ZHANG et al., 2010) and the sampling locations

2　分析方法

全巖主微量地球化學(xué)成分分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成, 主量元素采用XRF(X-ray fluorescence)方法進(jìn)行測(cè)定, 精度優(yōu)于5％, Fe2O3和FeO采用化學(xué)法獲得, 微量元素采用ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)方法進(jìn)行測(cè)定, 精度優(yōu)于10％。

樣品的無(wú)污染粉碎和鋯石的挑選通過(guò)重力和磁選方法分選, 并在雙目鏡下挑純。分選出來(lái)的鋯石經(jīng)過(guò)挑選、制靶和拋光, 然后對(duì)其進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)成像觀察, 以了解被測(cè)鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 作為鋯石年齡測(cè)定選取分析點(diǎn)位的依據(jù)。陰極發(fā)光顯微照相在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 儀器型號(hào)為MonoCL4, 加速電壓為15.0 kv。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素和微量元素原位分析在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 所使用的ICP-MS儀器型號(hào)為Elan6100DRC, 激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó)Lamda Physik公司的Geolas200M深紫外(DUV)193 nm ArF準(zhǔn)分子(excimer)激光剝蝕系統(tǒng)。激光束斑直徑約32 μm。實(shí)驗(yàn)中采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣, 哈佛大學(xué)標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo),29Si作為內(nèi)標(biāo), 微量元素以610為標(biāo)樣。采用LaTEcalc(Ver1.5)對(duì)同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理, 本文不考慮諧和度小于10％的測(cè)點(diǎn),同時(shí)對(duì)小于1 000 Ma的鋯石, 采用206Pb/238U年齡。用ISOPLOT程序(Ludwig, 2003)進(jìn)行鋯石諧和圖繪制和加權(quán)平均年齡計(jì)算。

3　巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)

含十字石石榴角閃巖樣品手標(biāo)本呈近黑色, 但可見紫紅色粒狀自形石榴石, 具粒狀變晶結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造。主要礦物組成為角閃石(55 vol.％～60 vol.％)、石榴石(10 vol.％～15 vol.％)、十字石(10 vol.％～15 vol.％)、白云母(2 vol.％～5 vol.％)、鈉云母(5 vol.％～10 vol.％)、斜長(zhǎng)石(2 vol.％～ 5 vol.％)、綠泥石(1 vol.％～3 vol.％)、綠簾石(1 vol.％～3 vol.％)以及鈦鐵礦(2 vol.％～4 vol.％)。石榴石, 呈紫紅色, 顆粒大小在1～3 mm之間, 都以變斑晶形式存在, 石榴子石保留了較為完整的晶型, 少數(shù)含有少量的包體(如圖2a, b)。角閃石是巖石中含量最高的一類礦物, 主要賦存于基質(zhì)中, 具有明顯的淺綠-深綠的多色性, 呈片狀和粒狀分布, 粒度不均(0.1～2 mm)(圖2c), 鈉云母有沿著流體通道分布的特征,此外, 磷灰石等副礦物以包體的形式存在于石榴子石和其他礦物晶體內(nèi)。

圖2　林芝雜巖體石榴角閃巖的顯微結(jié)構(gòu)Fig. 2　Photos showing the microstructure of the garnet amphibolites from the Nyingchi complex in the Tibetan Plateaua, b, c-含十字石石榴角閃巖; d, e, f-石英石榴角閃巖; a-EBSD照片; b, c, d, e, f-正交偏光; Gt-石榴子石; Amph-角閃石; Pg-鈉云母; Ep-綠簾石; St-十字石; Bi-黑云母; Q-石英a, b, c-staurolite-bearing garnet amphibolites; d, e, f-quartz-bearing garnet amphibolites; a-EBSD; b, c, d, e, f-crossed nicols; Gt-garnet; Amph-amphibolite; Pg-paragonite; Ep-epidote; St-staurolite; Bi-biotite; Q-quartz

石英石榴角閃巖顏色呈黑色, 粒狀變晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造, 主要礦物組合為角閃石(60 vol.％～70 vol.％)、石英(10 vol.％～15 vol.％)、石榴子石(5 vol.％～8 vol.％)、斜長(zhǎng)石(2 vol.％～5 vol.％)、綠泥石(1 vol.％～3 vol.％)、綠簾石(1～3 vol.％)以及鈦鐵礦(2 vol.％～4 vol.％)。角閃石按照其晶形完整程度和粒徑大小可以分為兩類, 在薄片中可以明顯看到大小和晶形不同的兩類角閃石。其中一類角閃石粒徑在1～2 mm之間, 晶形較為完整, 一類角閃石粒徑在0.1～0.3 mm之間, 基本呈他形, 是大顆粒角閃石破碎的結(jié)果, 在薄片中兩類角閃石有明顯的分界線(圖2d, e)。石英呈他形分布在角閃石顆粒之間。石榴子石普遍晶形不好, 大的石榴子石裂理發(fā)育, 無(wú)明顯的核邊結(jié)構(gòu), 邊部反應(yīng)生成角閃石, 小顆粒石榴子石僅保留石榴子石晶形。簾石以綠簾石為主,沿石榴子石裂隙和破碎角閃石之間分布(圖2f), 此外還有鈦鐵礦等副礦物。

主微量地球化學(xué)分析結(jié)果見表1, 2中。含十字石石榴角閃巖全巖成分以貧硅富鋁為主要特征, 燒失量在0.6％左右, SiO2含量在37％～38％之間, Al2O3含量在18％～20％之間, MgO含量變化不大, 在8％～9％之間, FeO含量在12％～14％之間, CaO含量在9％左右。含石英石榴角閃巖全巖成分主要特征為: 燒失量為0.3％～0.7％, SiO2含量在45％左右, 只有樣品14SD162為52％, 屬于玄武巖系列。Al2O3含量在13％～16％之間, MgO含量變化不大, 在5％～7％之間, FeO含量在12％～14％之間, CaO含量變化較大, 為9％～13％。

所有樣品K2O＜Na2O, 全堿Alk為2.78％～5.36％; Mg#=100×Mg2+/(Mg2++Fe2+)為48.86～56.63,對(duì)比原始玄武巖漿顯示發(fā)生了輕微的結(jié)晶分異作用,根據(jù)A F M圖解判斷巖石主體為拉斑玄武系列(圖3a), 含十字石石榴角閃巖具有一定鉀質(zhì)系列傾向, 而石英石榴角閃巖表現(xiàn)部分鉀質(zhì)系列傾向和部分鈉質(zhì)系列傾向(圖3b), 這暗示含十字石石榴角閃巖的原巖的形成可能與大洋環(huán)境有關(guān), 而石英石榴角閃巖形成可能與島弧有關(guān), 其物源可能有洋殼成分參與。

表1　全巖主量元素成分分析結(jié)果(wt％)Table 1　Whole rock major element composition (wt％)

表2　全巖微量元素成分分析結(jié)果(×10-6)Table 2　Whole rock trace element composition (×10-6)

在哈克圖解中, 石英石榴角閃巖TFe2O3和TiO2與MgO的相關(guān)關(guān)系趨勢(shì)十分相似, 均呈現(xiàn)為折線型正相關(guān)(圖4), 說(shuō)明在巖漿演化的早期階段,以TFe2O3和TiO2為主要載體礦物的鈦鐵氧化物可能是最主要的分離相之一。SiO2與MgO與呈明顯負(fù)相關(guān), 這可能以MgO主要載體礦物分離結(jié)晶所致, K2O和Na2O與MgO的負(fù)相關(guān)象征著巖漿的堿性在增強(qiáng)。含十字石石榴角閃巖TFe2O3與MgO呈弱的負(fù)線性相關(guān), TiO2與MgO呈弱的正線性相關(guān), SiO2與MgO相關(guān)性不明顯, K2O和Na2O與MgO的正相關(guān)象征著巖漿的堿性在減弱。

圖3　石榴角閃巖AFM圖解(a; Irvine and Baragar, 1971)和石榴角閃巖和鉀鈉類型判別圖解(b; Middlemost, 1994)Fig. 3　The AFM diagram (a; after Irvine and Baragar, 1971) and the discrimination diagram of the garnet amphibolites from the Nyingchi Complex (b; after Middlemost, 1994)

圖4　林芝雜巖體中石榴角閃巖哈克圖解Fig. 4　Harker diagrams of the garnet amphibolites from the Nyingchi Complex

圖5　石榴角閃巖的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化(a; 據(jù)Boynton, 1984)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化(b; 據(jù)Sun and McDonough, 1989)圖解Fig. 5　Chondrite-normalized REE patterns (a; after Boynton, 1984) and primitive-mantle normalized trace elements patterns (b; after Sun and McDonough, 1989) of garnet amphibolites

含石榴子石石榴角閃巖在稀土元素配分圖(圖5a)上表現(xiàn)出輕稀土元素(LREE)相對(duì)虧損, 重稀土元素(HREE)相對(duì)富集且平坦的特點(diǎn), 具有中等的Eu正異常, Eu的正異?？赡芘c巖石中含有較多的角閃石和石榴子石有關(guān), δEu的變化范圍為1.33～1.89, 稀土元素總量較高, ΣREE的范圍為381.27×10-6～430.62×10-6(見表2), 其配分模式類似于N-MORB。另在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的多元素圖解(圖5a)上表現(xiàn)出大離子親石元素(Sr和Rb)虧損和高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb和Ti)富集的特征, 這表現(xiàn)出了洋中脊玄武巖的特征。

圖6　鋯石的陰極發(fā)光圖像和年齡分析點(diǎn)位及年齡值Fig. 6　Cathodoluminescence images of the zircons, showing the analytical spots and their ages

表3　鋯石LA-ICP-MS U-Pb分析結(jié)果Table 3　LA-ICP-MS U-Pb analytical results

石英石榴角閃巖在稀土元素配分圖(圖5a)上表現(xiàn)出輕稀土元素(LREE)相對(duì)虧損, 重稀土元素(HREE)相對(duì)富集且平坦的特點(diǎn), 沒有Eu、Sr的異常, 稀土元素配分模式和含十字石石榴角閃巖類似, 類似于N-MORB。另在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的多元素圖解(圖5b)上樣品表現(xiàn)出Th、U、Pr、Zr的富集和Sr的虧損, 出現(xiàn)Nb、Ta的強(qiáng)分異。Nb/Ta比值較低, 在7～14之間, Nb、Ta分異可能和俯沖有關(guān)。

4　年代學(xué)特征

樣品15SD154含十字石石榴角閃巖的鋯石多為無(wú)色, 呈自形半自形的短柱狀, 個(gè)別呈長(zhǎng)柱狀近橢圓形, 長(zhǎng)約80～150 μm, 陰極發(fā)光(CL)圖像顯示,部分鋯石具有核-邊結(jié)構(gòu), 即由一個(gè)巖漿核和一個(gè)變質(zhì)邊組成, 巖漿核多為橢圓形, 具有不明顯的震蕩環(huán)帶, 鋯石變質(zhì)邊較窄, 多不具有環(huán)邊結(jié)構(gòu)。分析的20個(gè)樣品點(diǎn)(表3)206Pb/238U年齡較為分散, 800～208 Ma都有, 但是主要集中在430 Ma, 268 Ma以及216 Ma這三個(gè)年齡峰值, 其中268 Ma以及216 Ma有較好的諧和年齡。這些分析點(diǎn)具有變化較大的Th(78.22×10-6～932.82×10-6)和U(224×10-6～747×10-6),它們具有變化較大的稀土元素含量(334×10-6～913×10-6, 表4), 并表現(xiàn)出LREE虧損、HREE富集,以及明顯的Pr、Eu正異常、Sm負(fù)異常。小于300 Ma和大于400 Ma的鋯石分析點(diǎn)的稀土元素明顯表現(xiàn)不同特征: 小于300 Ma分析點(diǎn)表現(xiàn)為不明顯的Pr和Eu負(fù)異常, 而大于400 Ma的鋯石分析點(diǎn)表現(xiàn)明顯的Pr和Eu負(fù)異常, 結(jié)合鋯石(CL)圖像和微量元素特征, 并結(jié)合區(qū)域上的巖漿事件和變質(zhì)事件, 筆者認(rèn)為430 Ma代表了一次巖漿事件, 而268 Ma和216 Ma分別代表了兩期變質(zhì)作用。

圖7　鋯石U-Pb或Pb-Pb年齡頻率圖和鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)和林芝雜巖石榴角閃巖中鋯石的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Boynton, 1984)Fig. 7　Frequency diagrams of zircon U-Pb (or Pb-Pb) ages and zircon U-Pb concordia diagram (a) and chondrite-normalized REE patterns for the zircons of garnet amphibolites from the Nyingchi Complex (b) (normalization values after Boynton, 1984)

圖8　林芝雜巖體石榴角閃巖原巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(據(jù)Pearce and Peate, 1995; Wood et al., 1980)Fig. 8　The tectonic setting discrimination diagrams of the garnet amphibolite from the Nyingchi Complex (after Pearce and Peate, 1995; Wood et al., 1980)WPB-板內(nèi)玄武巖; MORB-大洋中脊玄武巖; A-虧損性洋中脊玄武巖; B-富集型洋中脊玄武巖和板內(nèi)玄武巖; C-板內(nèi)玄武巖; D-火山弧玄武巖WPB-intraplate basalt; MORB-mid-ocean ridge basalt; A-depletion type mid-ocean ridge basalt; B-enrichment type mid-ocean ridge basalt and intraplate basalt; C-intraplate basalt; D-volcanic arc basalt

5　討論

5.1石榴角閃巖的形成環(huán)境

眾所周知, 多種微量(稀土)元素組合特征要比單一元素穩(wěn)定得多, 即使發(fā)生了變質(zhì)作用, 其稀土配分模式不會(huì)發(fā)生改變(Hanson, 1980; Ganzeyev et al., 1984), 而不同構(gòu)造環(huán)境中形成的玄武巖具有不同的微量元素特征, 這主要是由源區(qū)成分控制的(Wilson, 1989; Forster et al., 1997), 故可根據(jù)其特點(diǎn)來(lái)判斷巖漿起源和構(gòu)造環(huán)境。在Hf/3-Th-Ta圖解中(圖8b), 石英石榴角閃巖主要分布在火山弧區(qū)域,具有典型的大洋弧特征; 含十字石石榴角閃巖主要分布在虧損性洋中脊玄武巖區(qū)域。這說(shuō)明含十字石石榴角閃巖原巖可能形成于與俯沖有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境中, 但并不是典型的島弧或者陸緣弧火山巖, 同時(shí)具有MORB的特征。

表4　鋯石LA-ICP-MS 稀土元素分析結(jié)果（×10-6）Table4　Rare earth element compositions of zircon（×10-6）

5.2拉薩地體東南緣的巖漿事件特點(diǎn)

拉薩地體東南緣晚白堊紀(jì)—早新生代巖漿作用現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為, 岡底斯巖漿帶新生代存在65～45 Ma和26～10 Ma的兩期巖漿活動(dòng), 前者形成于同碰撞擠壓環(huán)境, 后者形成于后碰撞伸展環(huán)境,而40～26 Ma 則是巖漿活動(dòng)間歇期(Chung et al., 2003, 2005; Wen et al., 2008)。岡底斯新生代早期的侵入巖和火山巖規(guī)模巨大, 總體顯示出鈣堿性島弧巖漿特征(Debon et al., 1986; Wen et al., 2008)。而對(duì)于該地區(qū)的正片麻巖分別給出了～67 Ma和～58 Ma的原巖結(jié)晶年齡, 其原巖具有鈣堿性島弧巖漿巖的特征(林彥蒿等, 2013)。綜合該區(qū)域的研究成果來(lái)看,拉薩地東南緣的林芝地區(qū)的巖漿活動(dòng)時(shí)間在新生代,而在本文研究的含十字石石榴角閃巖給出了～430 Ma巖漿結(jié)晶年齡, 原巖具有MORB的特征,這表明拉薩地塊東南緣存在古生代巖漿活動(dòng), 這可能和區(qū)域的泛非巖漿活動(dòng)有關(guān)。

5.3拉薩地體東南緣的變質(zhì)作用特征

盡管前人研究普遍認(rèn)為拉薩地體存在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底(Dewey et al., 1988; Geng et al., 2006),但是確切的變質(zhì)年齡證據(jù)僅在北部的那果地區(qū)變質(zhì)巖的研究中獲得(張澤明, 2010)。而同樣被認(rèn)為前寒武基底的分布在拉薩地體東南部的林芝巖群, 實(shí)際上是中、新生代變質(zhì)形成的角閃巖相至麻粒巖相變質(zhì)巖(王金麗等, 2009; 董昕等, 2009, 2012; 張澤明等, 2010; Zhang et al., 2012; 張里和吳耀, 2012; Guo et al., 2012)。因此, 林芝巖群是中、新生代復(fù)合變質(zhì)形成的變質(zhì)雜巖。如董昕等(2009)和Zhang等(2010b)在林芝雜巖中獲得了～35 Ma的角閃巖相變質(zhì)年齡。王金麗等(2009)和Zhang等(2010b)證明米林地區(qū)的林芝雜巖經(jīng)歷了麻粒巖相峰期和角閃巖相退變質(zhì)作用, 變質(zhì)年齡在90～80 Ma之間。Guo等(2012)、董昕等(2012)、張里和吳耀(2012)在林芝雜巖中獲得了約55～45 Ma的變質(zhì)年齡。而Guo等(2012)和董昕等(2012)認(rèn)為這期角閃巖相變質(zhì)作用發(fā)生在俯沖的新特提斯洋板片折返深俯沖的新特提斯洋板片斷離構(gòu)造環(huán)境下。本文研究的石榴角閃巖出現(xiàn)了古生代和中生代的變質(zhì)年齡, 表明林芝雜巖體經(jīng)歷了和松多榴輝巖同時(shí)代的變質(zhì)作用, 結(jié)合石榴角閃巖的順時(shí)針P-T演化軌跡來(lái)看(黃杰等, 2015),它經(jīng)歷了進(jìn)變質(zhì)的高壓變質(zhì)作用, 所以拉薩地塊內(nèi)部二疊紀(jì)的高壓-超高壓作用范圍不僅僅是松多榴輝巖帶, 而林芝巖群可能也經(jīng)歷了這一期次變質(zhì)作用。

6　結(jié)論

林芝雜巖體的石榴角閃巖原巖具有MORB特征, 經(jīng)歷430 Ma的巖漿事件, 以及古生代268 Ma和中生代216 Ma的變質(zhì)作用, 其中古生代的變質(zhì)年齡對(duì)應(yīng)了拉薩地塊松多榴輝巖的峰期變質(zhì)年齡,而中生代的變質(zhì)年齡和榴輝巖的圍巖綠簾角閃巖以及含石榴子石白云母片巖一致。結(jié)合皮康古生代花崗巖研究, 認(rèn)為拉薩地塊內(nèi)部可能存在一個(gè)古生代的縫合帶, 是古特提斯洋向北俯沖的結(jié)果。在晚古生代發(fā)生了俯沖事件, 產(chǎn)生了一系列的巖漿活動(dòng)和變質(zhì)事件, 松多榴輝巖和皮康花崗巖就是這個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物, 同時(shí)林芝雜巖體的石榴角閃巖經(jīng)歷的晚古生代變質(zhì)事件, 擴(kuò)大了拉薩地塊內(nèi)部二疊紀(jì)高壓變質(zhì)作用的范圍。

致謝: 本文樣品采集過(guò)程中得到中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)董天賜和盧雨瀟師弟的幫助, 文章寫作過(guò)程中北京大學(xué)申婷婷博士后和張璐博士的大力幫助, 在這里表示誠(chéng)摯的感謝。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (Nos. 41202034 and 41572051), China Geological Survey (No. 12120115026801) and Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund (No. J1518).

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A Study of Geochemistry and Chronology of Garnet Amphibolite from the Nyingchi Complex in the Lhasa Terrane

HUANG Jie1,2), ZHANG Cong1)*, YANG Jing-sui1), LI Peng1), WANG Shu2)
1) Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) School of Tourism & Research Institute of Human Geography, Xi'an International Studies University, Xi'an, Shaanxi 710128

In this paper, the authros studied the geochemistry and chronology of garnet amphibolites distributed in the Nyingchi region within the southeastern segment of Lhasa terrane. The studied samples consist of staurolite-bearing garnet amphibolites and quartz-bearing garnet amphibolites, which experienced the high-pressure amphibolite facies metamorphism. The staurolite-bearing garnet amphibolite has a mineral association of garnet, amphibole, staurolite, chlorite, plagioclase, mica and minor ilmenite and apatite. The quartz-bearing garnet amphibolites has a mineral assemblage of quartz, garnet, and amphbolite. Petrological and geochemistry studies show that the protoliths of the garnet amphibolites are characterized by MORB affinity. Detrital zircons from the paragneiss yielded a206Pb/238U age range of 800～202 Ma. With main populations at～430 Ma, ～268 Ma, and ～216 Ma. ～268 Ma and ～216 Ma metamorphic ages are related to the HP metamorphism of the Lhasa Block. ～268 Ma age is similar to the age of peak metamorphic eclogite in Sumdo, and ～216 Ma is similar to the age of the garnet-bearing schist, i.e., the host rock of eclogite. In combination with regional chronology of Lhasa Block, the authors hold that the Nyingchi Complex not only experienced the metamorphism and magmatic activities in Cenozoic but also experienced the UHP metamorphism in Permian and the HP metamorphism in Triassic following the closure of the Paleo-Tethyan Ocean and the collision between the south Lhasa terrane and the north terrane.

garnet amphibolite; metamorphism; chronology; Lhasa Block

P588.34; P597.1

A

10.3975/cagsb.2016.06.06

本文由國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(編號(hào): 41202034)、面上項(xiàng)目(編號(hào): 41572051)、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(編號(hào): 12120115026801)和中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(編號(hào): J1518)聯(lián)合資助。

2016-08-20; 改回日期: 2016-11-03。責(zé)任編輯: 閆立娟。

黃杰, 男, 1990年生。助教。主要從事變質(zhì)巖巖石學(xué)研究工作。E-mail: 2001130126@cugb.edu.cn。

張聰, 男, 1983年生。副研究員。主要從事變質(zhì)地質(zhì)學(xué)及超高壓巖石學(xué)研究工作。E-mail: congzhang@pku.edu.cn。