魏永峰 肖倩茹 羅巍
摘? 要:加杜早白堊世花崗閃長巖體侵位最新地層為中—晚侏羅世拉貢塘組,后被晚白堊世二長花崗巖及中新世花崗閃長巖、二長花崗巖侵入,巖石具高Al2O3、Na2O和低TiO2、MgO、MnO特征,屬準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石(KCG)。在球粒隕石標準化稀土元素分布模式上表現(xiàn)為右傾,在原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上,富集Rb,Th和虧損Ba,Nb,P,Ti,呈明顯與俯沖作用有關(guān)的Nb和Ti谷,巖石可能為地幔玄武巖漿在底侵過程中誘發(fā)上地殼物質(zhì)部分熔融形成,巖體在就位過程中分離結(jié)晶作用不明顯。通過對石英閃長巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,獲得巖石結(jié)晶年齡為(127.6±1.5) Ma(n=16,MSWD=0.91),形成時代為早白堊世?;◢忛W長巖形成構(gòu)造背景可能與班公湖-怒江洋向南俯沖有關(guān)。
關(guān)鍵詞:岡底斯;早白堊世;花崗閃長巖;LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年;地球化學(xué)
青藏高原中南部近EW向展布的岡底斯巨型構(gòu)造-巖漿帶夾持于印度河-雅魯藏布縫合帶(IYZSZ)與班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)之間(圖1-a),帶內(nèi)巖漿活動主要集中在早白堊世和新近紀[1-2]。關(guān)于岡底斯中北部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造屬性存在不同認識,有研究者認為侏羅紀受班公湖-怒江洋殼的向南消減而處于溝弧盆演化階段,早白堊世進入碰撞或后碰撞階段[3-5];亦有研究者認為該區(qū)在整個侏羅紀—早白堊世處于弧盆系演化階段,晚白堊世表現(xiàn)為岡底斯地塊與羌塘地塊之間的碰撞[6-8]。中生代巖漿巖成因有岡底斯與羌塘增厚的下地殼重熔[3-4]、新特提斯洋的低角度平板俯沖[9]、班公湖-怒江洋向南俯沖[8,10]及斷離[6,11-15]及中北部部分早白堊世巖漿巖與Slainajap洋南向俯沖等觀點[7]。此種情況制約著岡底斯乃至青藏高原南部地質(zhì)構(gòu)造演化的研究[16]。前人在加杜巖基南東側(cè)獲得K-Ar法年齡有(18.2±0.5) Ma? ? ? ?(斜長花崗巖)、(11.0±0.8) Ma(巨斑花崗閃長巖)、(10.5±1.4) Ma(石榴石花崗巖)和(15.03±0.23) Ma12,時代均為中新世。本次工作在加杜巖基西側(cè)新解體出早白堊世花崗閃長巖體及晚白堊世二長花崗巖體,本文在對早白堊世花崗閃長巖精確LA-ICS-MS鋯石U-Pb定年基礎(chǔ)上,結(jié)合地球化學(xué)特征,初步探討巖石成因和大地構(gòu)造背景,為認識岡底斯北部早白堊世巖漿活動及研究整個岡底斯中生代構(gòu)造演化提供新的證據(jù)和重要約束條件。
1? 地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征
加杜巖基出露于北岡底斯帶(圖1-a),帶內(nèi)發(fā)育侏羅—白堊系火山沉積地層及大量中酸性侵入巖。加杜巖基面積約315 km2,為南北略長的不規(guī)則狀。早白堊世花崗閃長巖體出露于加杜巖基的西側(cè),近NS向條帶狀展布,出露面積約56 km2,其侵位的最新地層為中—晚侏羅世拉貢塘組,后被晚白堊世二長花崗巖及中新世花崗閃長巖、二長花崗巖侵入(圖1-b)。早白堊世花崗閃長巖體的外接觸帶有較明顯的角巖化、硅化、大理巖化、綠泥石化等熱接觸變質(zhì)現(xiàn)象。巖石呈灰白色,中-細?;◢徑Y(jié)構(gòu),由石英、斜長石及鉀長石組成(圖2),其中石英(20%~25%)為他形粒狀,斜長石(45%~50%)主要為中長石,呈半自形板狀,粒徑為4.0~1.0 mm,環(huán)帶發(fā)育,鉀長石(15%~10%)為正長石,呈他形粒狀,角閃石(5%±)為普通角閃石,為半自形-他形柱狀,黑云母(5%±)為褐色片狀,含少量鋯石、磷灰石、磁鐵礦等副礦物。中長石絹云母化、鈉黝簾石化明顯,黑云母、普通角閃石不同程度蝕變?yōu)榫G泥石。
2? 分析方法
主量元素、稀土及微量元素樣品加工由華陽地礦檢測中心實驗室完成,測試單位為國土資源部成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心,檢測采用ICP-MS法、ICP-AES法、重量法等,分析精度優(yōu)于5%。鋯石單礦物分選由四川華陽巖礦測試中心完成,國土資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心進行陰極發(fā)光(CL)圖像采集及LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年。分析前,采用美國國家標準技術(shù)研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質(zhì)NIST610進行儀器最佳化,為控制儀器的穩(wěn)定性及控制測試精度,每測試9個未知樣后測定1次標樣91500和標樣NIST610,采用標準鋯石91500校正Pb/U同位素分餾。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(ver4.0,Macquarie University)和ISOPLOT(ver3.0)軟件程序[17]。
3? 巖石地球化學(xué)
3.1? 主量元素
巖石SiO2含量變化較小,為62.03%~69.81%,在TAS圖解中均落入花崗閃長巖范圍(圖3-a,表1),Al2O3含量15.16%~16.84%,全堿ALK含量5.41%~6.44%,K2O/Na2O比值為0.87~1.21,巖石鋁飽和度A/CNK為0.92~1.06,里特曼指數(shù)σ為1.19~1.92。巖體總體表現(xiàn)為高Al2O3、Na2O和低TiO2、MgO、MnO特征,在SiO2-K2O圖解中(圖3-b),花崗閃長巖樣品主要落在高鉀鈣堿性區(qū)域,在A/NK-A/CNK圖上? ? (圖3-c),樣品落入準鋁質(zhì)巖區(qū)域,在ACF圖解及K2O-Na2O圖解中,樣品均落入I型花崗巖區(qū),主量元素顯示巖石為準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。
3.2? 稀土元素及微量元素地球化學(xué)特征
花崗閃長巖稀土元素總量為119.09×10-6~251.68×10-6(平均154.90×10-6),巖石稀土平均含量值略低于上地殼平均值(210.10×10-6)[18],(La/Yb)N為5.97~26.41,在球粒隕石標準化稀土元素分布模式上表現(xiàn)為右傾稀土分布模式(圖4-a),δEu為0.62~0.85,具較弱的Eu虧損,說明巖體經(jīng)歷了充分地結(jié)晶過程[20]。在原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上(圖4-b),巖石大離子親石元素Rb和高場強元素Th相對富集,大離子親石元素(Ba)及高場強元素(Nb,P,Ti)相對虧損,呈現(xiàn)明顯與俯沖作用有關(guān)的Nb和Ti谷[22],Nb負異常是大陸地殼特征,指示大量地殼物質(zhì)參與了巖漿過程[23]。
4? 鋯石U-Pb年代學(xué)
本次工作采集測年花崗閃長巖樣品1件,采樣點位坐標:北緯30°52′44″,東經(jīng)91°25′51″(圖1-b)。樣品選取20顆鋯石進行LA-ICP-MS法U-Pb測年,分析鋯石為無色-淺黃色透明,顆粒形狀規(guī)則,主要表現(xiàn)為柱狀自形晶,粒徑多為130~180 μm,個別可達230 μm,長寬比為2~3。CL圖像表現(xiàn)出典型的巖漿韻律環(huán)帶和明暗相間的條帶結(jié)構(gòu)(圖5),同時,? ? ?Th/U比值為0.53~1.09,平均0.79,大于0.1,Th、U間具良好正相關(guān),說明他們與巖漿結(jié)晶作用有關(guān),屬典型的巖漿成因鋯石[24-25],可代表花崗閃長巖年齡。獲得測試數(shù)據(jù)見表2,共測得20個數(shù)據(jù),其中1、10、12、18號測點諧和度小于90%。除12號測點外,其它19個測點給出了諧和年齡,其中16個測點(2-9、11、13-17、19、20)206Pb/238U年齡介于(122±3.1)~(135±3.2) Ma,在置信度95%時的年齡加權(quán)平均值為(127.6±1.5) Ma(MSWD=0.91,n=16),時代為早白堊世(圖5)。
5? 討論
5.1? 巖石成因
Barbarin研究認為鈣堿性巖巖漿為殼?;煸矗◢弾r類型可劃分KCG和ACG[26],KCG高K2O、低CaO,主要來源于地殼;ACG低K2O、高CaO,主要來源于地幔。早白堊世花崗閃長巖為準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石,具高K2O(平均含量3.01%)、低CaO(平均含量4.72%)特征,屬KCG巖類,指示以巖漿源地殼成分為主[27]。微量元素Cr(10.5×10-6~21.9×10-6,平均13.6×10-6)、Ni(2.94×10-6~12.11×10-6,平均5.1×10-6)、Co(12.10×10-6~22.53×10-6,平均16.94×10-6)與上陸殼(Cr(35×10-6)、Ni(19×10-6)、Co(12×10-6))比較[28],顯示出更低Cr、Ni的特點。La/Nb值為2.21~8.76,平均4.26,明顯不同于地幔來源的巖漿(La/Nb≈0.96)[27]。Nb、Ta在侵蝕和變質(zhì)作用過程中較穩(wěn)定,有示蹤原始巖漿源區(qū)的特征[29-30],區(qū)內(nèi)早白堊世花崗閃長巖Nb/Ta=2.37~9.00(平均6.37),明顯低于幔源巖漿值(17±1)[31],且低于地殼平均值(12~13)[29];Nd/Th(1.04~1.80)與殼源巖石值(≈3)相近,明顯低于幔源值(大于15)[32],暗示巖漿不可能是地幔橄欖巖部分熔融或玄武質(zhì)巖漿分離的結(jié)果,可能主要源于地殼;巖石? ? ?Ti/Zr(20~29,平均25)及Ti/Y(79~146,平均114),在陸殼巖石(Ti/Zr小于30,Ti/Y小于200)范圍內(nèi)[33-35]。樣品在δEu-(La/Yb)N圖解中沿殼幔分界線分布? ? ? ? ?(圖6-a),結(jié)合La/Sm-La圖解(圖6-b)[36,37],認為區(qū)內(nèi)花崗閃長巖體可能為地幔玄武巖漿在底侵過程中誘發(fā)上地殼物質(zhì)部分熔融形成,巖體在就位過程中分離結(jié)晶作用不明顯。
5.2? 構(gòu)造環(huán)境及地質(zhì)意義
關(guān)于岡底斯的構(gòu)造演化歷程尚有爭論,一般認為新特提斯班公湖-怒江洋形成于晚三疊—早侏羅世,中侏羅世洋殼開始俯沖消減,在晚侏羅—早白堊世閉合[38-40]。潘桂棠等認為班公湖-怒江洋在早白堊世中晚期并未完全消亡,還存在洋殼,在晚白堊世班公湖-怒江洋才最終消亡,亞洲大陸與岡底斯復(fù)合島弧發(fā)生強烈的弧-陸碰撞[41];Fan Jianjun et al.通過對班公湖-怒江中、西段晚中生代沉積、巖漿作用的詳細研究,認為班-怒特提斯洋的俯沖消減始于晚侏羅世以前,并持續(xù)至早白堊世晚期,最終在早白堊世晚期由東向西逐漸完成最終閉合,班公湖-怒江洋的活動具明顯的穿時性[42];結(jié)合在班公湖-怒江洋縫合帶中、西段發(fā)現(xiàn)的早白堊世(115~120 Ma)陸緣弧巖漿巖和晚白堊世早期(85~99 Ma)碰撞造山巖漿巖的研究[43-47],進一步表明班公湖-怒江洋的中、西段在早白堊世中早期尚未關(guān)閉。岡底斯帶花崗巖侵入時代大致在170~75 Ma,認為其形成與班公湖-怒江洋向南俯沖消減及羌塘-拉薩陸塊碰撞有關(guān)[2]。早白堊世在南岡底斯(100~137 Ma)、岡底斯弧背斷隆帶(105~135 Ma)、中岡底斯(95~145 Ma)和北岡底斯(110~133 Ma)幾乎同時發(fā)生大規(guī)模的巖漿活動,巖漿活動峰集中于110~120 Ma[11-12,48],岡底斯中北部火山巖很可能與班公湖怒江特提斯洋殼向南的俯沖作用有關(guān)[11]。研究區(qū)花崗閃長巖位于班公湖-怒江縫合帶以南,屬北岡底斯帶,LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)研究表明,巖體形成年齡為(127.6±1.5) Ma,時代為早白堊世。本區(qū)該時期花崗閃長巖富集Rb,Th和虧損Ba,Nb,P,Ti,在R1-R2圖解中樣品主要落入板塊碰撞前環(huán)境(圖7-a),在Y+Nb-Rb圖解中樣品均落入火山弧花崗巖區(qū),暗示巖石形成一種成熟度較高的與俯沖有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境(圖7-b),這種構(gòu)造背景可能與班公湖-怒江洋向南俯沖有關(guān)。早白堊世被認為與俯沖有關(guān)的巖漿活動在本區(qū)域內(nèi)發(fā)生于131~121 Ma1,同碰撞型花崗巖形成于123~110 Ma2;在北岡底斯西段改則地區(qū),116~108 Ma尚有班公湖-怒江洋南向俯沖巖漿活動記錄[49]3,同樣說明新特提斯班公湖-怒江洋的關(guān)閉時間東段早于西段。
6? 結(jié)論
(1) 早白堊世花崗閃長巖具高Al2O3、Na2O和低TiO2、MgO、MnO特征,屬準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石(KCG)。稀土元素總量119.09×10-6~251.68×10-6,(La/Yb)N為5.97~26.41,δEu=0.62~0.85。在球粒隕石標準化稀土元素分布模式上呈右傾,在原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上,富集K,Rb,Th,虧損Ba,Nb,P,Ti,呈明顯與俯沖作用有關(guān)的Nb和Ti谷,巖石可能為地幔玄武巖漿在底侵過程中誘發(fā)上地殼物質(zhì)部分熔融形成,巖體在就位過程中分離結(jié)晶作用不明顯。
(2) 通過對花崗閃長巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,獲得巖石結(jié)晶年齡為(127.6±1.5) Ma,形成時代為早白堊世。
(3) 花崗閃長巖形成一種成熟度較高的與俯沖有關(guān)的構(gòu)造環(huán)境,這種構(gòu)造背景可能與班公湖-怒江洋向南俯沖有關(guān)。
本文為《西藏1∶5萬青龍鄉(xiāng)(H46E006005、H46E006006、H46E007005、H46E007006)4幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查》項目成果之一,參加工作的主要成員還有趙玉鵬、謝曉文、孫勇等,定稿過程中匿名審稿人對稿件提出了寶貴的修改意見,在此表示誠摯的感謝!
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