藏南岡底斯巖基東段石炭紀(jì)巖漿作用記錄*

李廣旭 曾令森** 高利娥 高家昊 趙令浩, 2

1. 自然資源部深部動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037 2. 中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心，北京 100037

拉薩地塊作為青藏高原的重要組成部分，廣泛發(fā)育中生代-新生代巖漿巖，保存了與(1)新特提斯洋殼巖石圈北向俯沖(Jietal., 2009; Zhuetal., 2011; 徐倩等, 2019a)；(2)拉薩-羌塘地塊碰撞(Deweyetal., 1988; Copelandetal., 1995; Yin and Harrison, 2000; Kappetal., 2005, 2007; Chuetal., 2006; Leieretal., 2007; Zhuetal., 2008, 2009a)；和(3)印度-歐亞大陸碰撞(Yin and Harrison, 2000; 莫宣學(xué)等, 2003; Moetal., 2008; 徐倩等, 2019a, b; Xuetal., 2020)等重要地質(zhì)事件的記錄。岡底斯巖基位于拉薩地塊的南部，其花崗質(zhì)巖石具有不同的形成時(shí)代和地球化學(xué)特征(Sch?reretal., 1984; Le Fort, 1988; Moetal., 2007; Chungetal., 2003; Houetal., 2004; Zhuetal., 2011; Zhangetal., 2012)，記錄和保存了早古生代至新生代的構(gòu)造演化-巖漿作用過程。但是對(duì)于岡底斯巖基的研究主要集中在中生代-新生代的巖漿作用，而晚古生代巖漿活動(dòng)的研究主要集中在拉薩地塊中部(耿全如等, 2007; Gengetal., 2009; Zhuetal., 2009b, 2010)。近年的研究表明，岡底斯巖基南部發(fā)育晚古生代巖漿巖， 以花崗巖類巖石為主， 主要分布在加查縣和朗縣附近(圖1b)，董昕等(2010)最早在拉薩地塊南緣加查縣發(fā)現(xiàn)了晚泥盆世(～366Ma)花崗巖。隨后在朗縣雜巖體也發(fā)現(xiàn)原巖年齡為石炭紀(jì)早期(341～355Ma)的花崗質(zhì)巖石(Jietal., 2012a; Zhangetal., 2012; 吳興源等, 2013; 王莉等, 2013; Dongetal., 2014)，此外，在日喀則西部的雄村還報(bào)道了早石炭世(～341Ma)的輝長巖(郎興海等, 2017)。但是對(duì)于這期巖漿作用的巖漿來源、巖石成因和動(dòng)力學(xué)背景存在不同觀點(diǎn)，吳興源等(2013)認(rèn)為朗縣石炭紀(jì)花崗巖為高溫S型花崗巖，由地殼物質(zhì)的重熔以及幔源的混入形成。也有觀點(diǎn)表示這類花崗巖為I型，來自古元古代基底的再造(Jietal., 2012a)，還有報(bào)道這些花崗巖侵入體具有雙峰式火山巖的特點(diǎn)，形成于弧后伸展環(huán)境(Dongetal., 2014)。

圖1 藏南岡底斯巖基東段地質(zhì)簡圖(a)青藏高原大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(據(jù)朱弟成等, 2012修改)；(b)研究區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)董昕等, 2010修改). JSSZ-金沙江縫合帶；BNSZ-班公湖-怒江縫合帶；IYZSZ-印度河-雅魯藏布江縫合帶.鋯石U-Pb數(shù)據(jù)引自Wen et al., 2008a, b; Zhang et al., 2010; 董昕等, 2010; 管琪等, 2010; Guan et al., 2012; Ji et al., 2012a; 王莉等, 2013; 吳興源等, 2013; Dong et al., 2014Fig.1 Simplified geological map in the eastern part of Gangdese batholith, southern Tibet(a) geological sketch map of tectonic outline of the Tibetan Plateau; (b) geological map of the studied area. JSSZ-Jinsha Suture Zone; BNSZ-Bangong-Nujiang Suture Zone; IYZSZ-Indus-Yarlung Zangbo Suture Zone. Literature data after Wen et al., 2008a, b; Zhang et al., 2010; Dong et al., 2010, 2014; Guan et al., 2010, 2012; Ji et al., 2012a; Wang et al., 2013; Wu et al., 2013

本文以藏南加查縣和朗縣地區(qū)出露的泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)花崗巖為研究對(duì)象，在鋯石U-Pb年齡、全巖主要元素和微量元素?cái)?shù)據(jù)基礎(chǔ)上，綜合現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，來揭示該階段巖漿作用的時(shí)限和地球化學(xué)特征，探討其巖漿源區(qū)和巖石成因，進(jìn)一步完善岡底斯巖基東段的晚古生代巖漿作用過程，提高對(duì)拉薩地塊古生代演化歷史的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)背景和樣品

青藏高原自北向南由一系列構(gòu)造地塊組成，大致分為四地塊三帶的格局，分別為松潘-甘孜地塊、羌塘地塊、拉薩地塊和喜馬拉雅地塊，分別以金沙江縫合帶(JSSZ)、班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)和印度河-雅魯藏布江縫合帶(IYZSZ)為界(圖1a; Yin and Harrison, 2000)。其中，拉薩地塊位于雅魯藏布江縫合帶和班公湖-怒江縫合帶之間，呈東西向展布，其長約2500km，寬約150～300km，是一條巨型的構(gòu)造-巖漿巖帶(圖1a)。岡底斯巖基沿著拉薩地塊的南緣自西向東出露，從西部岡仁波齊峰往東延伸到南迦巴瓦峰，雅魯藏布江縫合帶為其南部邊界。岡底斯弧是新特提斯洋殼向拉薩地塊俯沖以及隨后印度/歐亞板塊碰撞的結(jié)果(Tapponnieretal., 1981)。岡底斯弧主要由晚三疊世至始新世的鈣堿質(zhì)花崗巖巖基組成(圖1b; Debonetal., 1986; Chungetal., 2005; Wenetal., 2008a, b; Jietal., 2009)。出露的火山巖包括早-中侏羅世葉巴組火山巖(Zhuetal., 2008)，早侏羅世-早白堊世桑日群火山巖(Zhuetal., 2009b; Kangetal., 2014)以及晚白堊世-始新世(68～43Ma)林子宗群火山巖(圖1b; Heetal., 2007)。新生代巖漿作用表現(xiàn)為鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖漿巖(Zhaoetal., 2009; Guo and Wilson, 2019)和高Sr/Y比中-酸性巖漿巖(Chungetal., 2003, 2005; Houetal., 2004, 2015; 徐倩等, 2019b)。

本文的研究區(qū)位于岡底斯巖基東段(拉薩地塊東南緣)的加查縣和朗縣附近(圖1b)，研究區(qū)包含3個(gè)構(gòu)造單元，從北向南依次為：岡底斯弧、雅魯藏布江縫合帶和特提斯喜馬拉雅帶(圖1a)。區(qū)內(nèi)出露少量晚侏羅世多底溝組、白堊紀(jì)朗縣混雜巖和漸新世-中新世大竹卡組巖石。研究區(qū)內(nèi)花崗巖類主要形成于晚白堊世(圖1b; Quidelleuretal., 1997; Wenetal., 2008a, b; 管琪等, 2010)，零星發(fā)育始新世花崗巖(Guanetal., 2012; Jietal., 2012b)。采樣地點(diǎn)位于加查縣東北和朗縣縣城北部(圖1b)。樣品包括兩類:朗縣韌性剪切帶中的礫石(T1075-1和T1075-4)和區(qū)域斷續(xù)出露的花崗片麻巖(T0568-16G、T0881-G、T0568-13GN、T1083-GN1、T1213和T0882-G1)(圖2、表1)，這些花崗質(zhì)巖石以巖體(加查縣)、巨型礫石(朗縣雜巖)等形式出露，具有斑狀結(jié)構(gòu)或眼球狀以及中粒-粗粒粒狀結(jié)構(gòu)，部分花崗片麻巖可見明顯的塑性變形特征(圖2c, e)。主要由斜長石(25%～30%)、鉀長石(20%～25%)、石英(20%～25%)和黑云母(10%～15%)組成，斜長石大小和形態(tài)多樣，可見波狀消光(圖2f)，部分樣品中鉀長石以巨大斑晶形式產(chǎn)出并具有定向性(圖2a, b)；石英顆粒形態(tài)不一，有的呈細(xì)小的顆粒狀成群分布或以較大顆粒存在(圖2d)，有的以條帶狀展布，顯示塑性變形特征，具有波狀消光；黑云母主要以細(xì)小針狀或者短柱狀存在。

表1 藏南岡底斯巖基東段野外樣品主要信息

圖2 加查縣和朗縣石炭紀(jì)花崗巖類野外露頭和顯微照片(a、b)加查巖體中含鉀長石巨斑晶的花崗片麻巖；(c、d)朗縣雜巖巨型花崗巖礫石；(e)朗縣雜巖中變形的花崗片麻巖；(f)朗縣雜巖中花崗斑巖. Q-石英；Pl-斜長石；Bt-黑云母；Kfs-鉀長石Fig.2 Field photos and microphotographs of Carboniferous granodiorite in Jiacha and Lang(a, b) the granitic gneiss with giant K-feldspar in Jiacha pluton; (c, d) giant granite gravel of Langxian complex; (e) deformed granitic gneiss; (f) granodioritic porphyre. Q-quartz; Pl-plagioclase; Bt-biotite; Kfs-K-feldspar

2 分析方法

2.1 鋯石U-Pb定年

為確定加查巖體和朗縣雜巖中花崗巖類的形成時(shí)代，通過手工挑選出研究樣品中的鋯石，經(jīng)過制靶和拋光，在顯微鏡下進(jìn)行透反射照相，進(jìn)一步拍攝鋯石的掃描電鏡背散射(BSE)和陰極發(fā)光(CL)圖像進(jìn)行觀察和選點(diǎn)。CL成像在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京離子探針中心完成，掃描電鏡背散射(BSE)圖像、透反射照相和鋯石內(nèi)部包裹體成分分析在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所自然資源部深部動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲得。結(jié)合透反射圖像、CL圖像和BSE圖像中鋯石的特征，避開裂隙發(fā)育部位，選取鋯石中合適的點(diǎn)位進(jìn)行U-Pb年齡測試。

為獲得所研究樣品的鋯石U-Pb年齡，利用LA-MC-ICP-MS和SHRIMP進(jìn)行測試分析。其中對(duì)朗縣雜巖和加查巖體采集的樣品(T1075-1、T1075-4、T0881-G、T0568-16G、T0568-13GN和T1083-GN1)進(jìn)行LA-MC-ICP-MS鋯石U-Pb定年。測試工作在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所用儀器為德國Finnigan公司生產(chǎn)的Neptune型激光多接收等離子體質(zhì)譜(LA-MC-ICPMS)。激光剝蝕系統(tǒng)采用美國NEW Wave公司生產(chǎn)的UP213nm，所用斑束直徑為25μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5J/cm2，以He為載氣。U和Th含量以鋯石標(biāo)樣M127(U=923×10-6；Th/U=0.475)為外標(biāo)進(jìn)行校正。在測試過程中，每測定10個(gè)樣品點(diǎn)前后重復(fù)測量兩次鋯石標(biāo)樣GJ-1和一次鋯石標(biāo)樣Plesovice。分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal完成(Liuetal., 2010)。對(duì)朗縣雜巖中1件花崗片麻巖樣品(T0882-G1)進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb同位素定年。測試工作在北京離子探針中心進(jìn)行，所用儀器為高分辨率、高靈敏度離子探針SHRIMP Ⅱ。分析時(shí)所用標(biāo)樣為TEM鋯石，每測定3個(gè)樣品點(diǎn)，進(jìn)行一次標(biāo)樣測定，以便及時(shí)校正，保障測試精度。數(shù)據(jù)分析處理和年齡計(jì)算等利用ISOPLOT程序(Ludwig, 2003)。

2.2 全巖地球化學(xué)分析

為查明藏南岡底斯巖基東段加查巖體和朗縣雜巖中花崗巖類的地球化學(xué)特征，本文中樣品的全巖主、微量元素的測試工作在自然資源部國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心進(jìn)行。主量元素利用XRF(X熒光光譜儀3080E)方法進(jìn)行測試，分析精度為5%；微量和稀土元素(REE)采用等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS-Excell)分析完成，對(duì)于含量大于10×10-6的元素，分析精度為5%，含量小于10×10-6的元素，精度為10%，樣品中個(gè)別含量低的元素測試誤差大于10%。

3 數(shù)據(jù)及結(jié)果

3.1 全巖地球化學(xué)特征

根據(jù)主量元素地球化學(xué)特征將本文所測試的石炭紀(jì)花崗巖類分為兩組(表2)，第一組：SiO2含量(68.12%～75.33%)、Na2O含量(2.33%～3.79%)、K2O含量(3.21%～5.49%)，K2O/Na2O較高，均>1(1.09～1.88)(圖3d)，CaO含量(0.79%～3.71%)，F(xiàn)eO和MgO的平均含量分別為1.77%和0.90%，TiO2和MnO含量較低，分別<0.44%和<0.08%，Al2O3含量為12.66%～14.98%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=0.99～1.10)和CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中的剛玉分子數(shù)(0.9%～1.53%)，該組巖石為富鉀弱過鋁質(zhì)堿性花崗巖(圖3a-c)；第二組：SiO2含量(67.46%～74.14%)、Na2O含量(3.24%～4.73%)、K2O含量(1.97%～3.22%)，K2O/Na2O較低，均<1(0.42～0.99)(圖3d)，CaO含量相對(duì)變化較小(0.98%～4.32%)，F(xiàn)eO和MgO的平均含量分別為2.31%和1.23%，TiO2和MnO含量較低，分別<0.47%和<0.08%，Al2O3含量為13.20%～15.82%，鋁飽和指數(shù)(A/CNK=0.98～1.18)(圖3b)和CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中的剛玉分子數(shù)(0.75%～2.28%)，表明這一組巖石具有富鈉弱過鋁-強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖的特征(圖3a, b)。此外，這兩組花崗質(zhì)巖石的SiO2與TiO2、Al2O3、MnO、MgO、CaO、P2O5具有明顯的線性關(guān)系(圖4a-f)。

圖3 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖類地球化學(xué)特征圖解(a) TAS分類圖解(據(jù)Wilson, 1989)；(b) A/CNK-A/NK圖解(據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)；(c) SiO2-K2O圖解(據(jù)Rollinson, 1993)；(d) SiO2-K2O/Na2O圖解.文獻(xiàn)數(shù)據(jù)引自Ji et al., 2012a; 王莉等, 2013; 吳興源等, 2013; Dong et al., 2014；圖4、圖5、圖8、圖9同F(xiàn)ig.3 Geochemical diagrams of the Early Carboniferous granitoids from eastern part of Gangdese batholiths(a) Total alkalis vs. silica diagram (after Wilson, 1989); (b) A/NK vs. A/CNK diagram (after Maniar and Piccoli, 1989); (c) K2O vs. SiO2 diagram (after Rollinson, 1993) (d) SiO2 vs. K2O/Na2O diagram. Literature data from Ji et al., 2012a; Wang et al., 2013; Wu et al., 2013; Dong et al., 2014; also in Fig.4, Fig.5, Fig.8 and Fig.9

圖4 加查縣和朗縣石炭紀(jì)花崗質(zhì)巖石地球化學(xué)特征Fig.4 Covariation diagram of selected major oxides of TiO, Al2O3, MnO, MgO, CaO, P2O5 versus SiO2 in Jiacha and Lang Early Carboniferous granitoids

表2 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖樣品全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6)

續(xù)表2

微量元素特征:第一組樣品富集大離子親石元素(如Cs、Rb、K、Ba和Pb)，其中Ba含量較高且變化范圍大(477×10-6～1229×10-6)，Nb、Ta虧損，Ti強(qiáng)烈虧損，Zr和Hf無明顯異常(圖5b、表2)，Sr含量為84.8×10-6～253×10-6，Y含量為20.7×10-6～60.0×10-6，Sr/Y=1.60～10.86，Cr含量為0.66×10-6～9.60×10-6，Ni含量為1.00×10-6～4.91×10-6；第二組樣品同樣富集大離子親石元素(如Cs、Rb、Ba和Pb)，其中Ba含量變化較小(308×10-6～626×10-6)，Nb、Ta虧損，Ti強(qiáng)烈虧損，Zr和Hf無明顯異常(圖5b、表2)，Sr含量為96.9×10-6～291×10-6，Y含量為17.3×10-6～27.8×10-6，Sr/Y=4.19～13.53，Cr含量為5.79×10-6～14.60×10-6，Ni含量為3.47×10-6～6.98×10-6。

圖5 岡底斯巖基東段花崗質(zhì)巖石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b)(normalization values after McDonough and Sun, 1995) of the Early Carboniferous granitoids from eastern part of Gangdese batholith

稀土元素特征：第一組花崗巖稀土總量∑REE=124.9×10-6～256.7×10-6，樣品富集輕稀土元素(LREE)((La/Gd)N=3.72～7.31)，虧損重稀土元素(HREE)((La/Yb)N=5.08～13.55)(圖5a、表2)，從Gd-Yb稀土分布較為平坦((Gd/Yb)N=1.00～2.75)，具有明顯的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.24～0.69)，輕重稀土分異較為明顯；第二組花崗巖稀土總量較低∑REE=126.9×10-6～180.9×10-6，樣品富集輕稀土元素((La/Gd)N=6.15～7.59))，虧損重稀土元素((La/Yb)N=9.05～13.29)(圖5a、表2)，從Gd-Yb稀土分布較為平直((Gd/Yb)N=1.35～1.91)，Eu負(fù)異常變?nèi)?Eu/Eu*=0.49～0.78)，輕重稀土分異依然明顯。

3.2 鋯石U-Pb年齡

本文對(duì)加查縣和朗縣共7件花崗巖類樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb定年，分析結(jié)果見表3、表4。在朗縣花崗巖礫石樣品(T1075-1和T1075-4)中的鋯石具有相似的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，多為橢圓狀，具有明顯的振蕩環(huán)帶，顆粒大小為100μm(圖6a, c)。鋯石的Th和U含量變化范圍分別為142×10-6～1005×10-6和246×10-6～2322×10-6以及183×10-6～3467×10-6和420×10-6～3005×10-6，Th/U比值變化范圍分別為0.32～0.68和0.22～1.40(表3)。樣品T1075-1獲得的206Pb/238U年齡變化范圍較小，年齡集中在諧和線～360Ma附近，加權(quán)平均年齡為361.9±2.5Ma(n=20，MSWD=0.63)(圖7a, b)。樣品T1075-4具有相似的特點(diǎn)，共測試21個(gè)點(diǎn)，剔除4個(gè)較年輕的年齡值后獲得的加權(quán)平均年齡為361.6±2.5Ma(n=17，MSWD=0.28)(圖7e, f)。

圖6 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖中鋯石陰極發(fā)光圖像(CL)和U-Pb定年結(jié)果Fig.6 Cathodoluminescence (CL) images and U-Pb analysis on zircon grains from eastern Gangdese batholith

表3 岡底斯東段石炭紀(jì)巖漿巖LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)

續(xù)表3Continued Table 3測點(diǎn)號(hào)PbThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡 (Ma)諧和度207Pb206Pb±1σ207Pb235U±1σ206Pb238U±1σ207Pb206Pb±1σ207Pb235U±1σ206Pb238U±1σ(%)-08193.7469.816130.290.054180.000400.427580.005460.057220.00060388.9 19.4 361.5 4.0 358.7 3.7 --09308.0733.430050.240.053710.000430.425130.006290.057390.00078366.7 19.4 359.7 4.6 359.7 4.8 --10113.9258.510180.250.053700.000350.425320.014010.057430.00189366.7 13.0 359.8 10.0 360.0 11.6 --11173.3476.010930.440.053590.000490.424550.005490.057430.00060353.8 25.9 359.3 4.0 360.0 3.7 --12172.2440.3809.20.540.053900.000400.427170.007670.057460.00100368.6 19.4 361.2 5.5 360.2 6.2 --1399.2266.6520.90.510.053510.000410.424960.007380.057580.00093350.1 13.0 359.6 5.3 360.9 5.7 --1497.3265.5572.70.460.053490.000480.425320.007150.057650.00087350.1 19.4 359.8 5.2 361.3 5.3 --15374.8107218150.590.053440.000460.425620.006010.057740.00072346.4 19.4 360.1 4.4 361.9 4.5 --16178.3446.314030.320.053570.000360.426950.005700.057780.00073353.8 29.2 361.0 4.1 362.1 4.5 --1769.8189.4420.00.450.053230.000540.425290.011210.057930.00145338.9 25.9 359.8 8.0 363.0 8.9 --1895.6239.6796.80.300.052960.000580.423350.007290.057960.00083327.8 42.1 358.4 5.3 363.2 5.1 --1978.8182.9831.00.220.053250.000410.425980.005400.058000.00064338.9 (3.2)360.3 3.9 363.5 3.9 --2091.6251.3562.60.450.053190.000570.425980.007240.058070.00085344.5 19.4 360.3 5.2 363.9 5.2 --21103.5279.2564.90.490.055140.000550.447100.005800.058800.00074416.7 35.6 375.2 4.2 368.3 4.5 -T0881-G花崗斑巖-01109.0647.916670.390.053710.000770.362520.009780.048760.00128366.7 31.5 314.1 7.3 306.9 7.9 97%-02122.0824.218550.440.055210.001890.367900.011660.049150.00181420.4 75.9 318.1 8.7 309.3 11.1 97%-0333.0125.6528.90.240.055070.000870.373410.011360.048930.00137416.7 30.6 322.2 8.4 308.0 8.4 95%-0469.2370.3918.10.400.053740.000860.432300.017020.058120.00234361.2 35.2 364.8 12.1 364.2 14.2 99%-05105.2329.516820.200.055000.001220.368470.012310.048260.00131413.0 50.0 318.5 9.1 303.9 8.0 95%-06119.2590.722750.260.058200.003710.304940.014530.040270.00243538.9 140.7 270.3 11.3 254.5 15.1 93%-074.9100.6191.00.530.048370.001970.124730.005410.018700.00044116.8 96.3 119.3 4.9 119.4 2.8 99%-08111.9989.617000.580.053140.000840.355180.011350.048170.00142344.5 35.2 308.6 8.5 303.3 8.7 98%-09110.4799.417230.460.053920.000870.354880.011210.047630.00169368.6 67.6 308.4 8.4 300.0 10.4 97%-10103.0426.716280.260.054940.000830.373390.009670.048780.00114409.3 33.3 322.2 7.2 307.0 7.0 95%-1152.2169.1824.20.210.053100.001160.354650.008090.048360.00128331.5 52.8 308.2 6.1 304.4 7.9 98%-12121.4380.720200.190.052110.001230.350100.017940.048440.00245300.1 53.7 304.8 13.5 304.9 15.0 99%-1359.4332.2825.30.400.053690.000850.431290.015620.057810.00191366.7 37.0 364.1 11.1 362.3 11.6 99%-1486.2364.514150.260.054570.000880.361330.013020.047740.00166394.5 32.4 313.2 9.7 300.6 10.2 95%-1580.7370.210740.340.056160.000940.438810.012470.056420.00156457.5 37.0 369.4 8.8 353.8 9.5 95%-16102.6349.516680.210.052930.000680.355680.011020.048360.00138324.1 29.6 309.0 8.3 304.4 8.5 98%-1759.4158.0816.70.190.056520.000930.442210.010200.056770.00158472.3 37.0 371.8 7.2 355.9 9.6 95%-1840.4280.5546.80.510.053770.001370.414150.020820.056420.00336361.2 57.4 351.9 15.0 353.8 20.5 99%-1955.5250.1729.20.340.052950.002430.424880.026030.058290.00330327.8 103.7 359.5 18.5 365.2 20.1 98%-2018.973.0261.20.280.054360.001120.429130.015190.057270.00207387.1 46.3 362.6 10.8 359.0 12.6 99%-21136.1642.318730.340.054030.000920.428750.018900.057600.00267372.3 32.4 362.3 13.4 361.0 16.3 99%-2272.7198.210370.190.055600.001030.442450.017160.057920.00235435.2 40.7 372.0 12.1 362.9 14.3 97%-23125.0804.623740.340.053800.000850.303230.011560.040900.00158361.2 35.2 268.9 9.0 258.4 9.8 96%-2484.0289.111710.250.054990.000720.430670.014020.056770.00185413.0 29.6 363.7 9.9 355.9 11.3 97%-25107.8725.121350.340.053740.000780.294290.011260.039900.00157361.2 33.3 261.9 8.8 252.2 9.8 96%-2694.5258.516020.160.054340.000650.363050.012470.048330.00151387.1 23.1 314.5 9.3 304.3 9.3 96%-2780.7251.311570.220.053220.000910.417760.013730.057090.00182338.9 38.9 354.4 9.8 357.9 11.1 99%

表4 岡底斯東段石炭紀(jì)巖漿巖SHRIMP鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)

圖7 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖和年齡分布圖Fig.7 U-Pb concordia and age distribution diagrams for zircon from eastern part of Gangdese batholith

花崗巖樣品(T0881-G和T0568-16G)，鋯石為較規(guī)則的長柱狀晶體(圖6d, e)，Th和U含量分別55.4×10-6～990×10-6和191×10-6～2374×10-6以及58.1×10-6～1660×10-6和203×10-6～1738×10-6(表3)，Th/U比值變化范圍分別為0.16～0.58和0.10～3.47(表3)。樣品T0881-G測試分析30個(gè)點(diǎn)，獲得的206Pb/238U年齡變化范圍較大，其中17個(gè)測點(diǎn)的206Pb/238U年齡變化于190～310Ma，年齡較分散。剔除1個(gè)不諧和年齡點(diǎn)后剩余12個(gè)測點(diǎn)的206Pb/238U年齡變化在諧和線～358Ma附近，加權(quán)平均年齡為358.4±7.2Ma(n=12，MSWD=0.084)(圖7i, j)。樣品T0568-16G共測試30個(gè)點(diǎn)，其中18個(gè)點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡變化較小，加權(quán)平均年齡為351.5±1.8Ma(n=18，MSWD=1.3)(圖7g, h)。其余樣品點(diǎn)諧和性或誤差較大。

花崗片麻巖(T568-13GN和T0882-G1)中的鋯石多為長柱狀，長寬比為2:1(圖6d, g)，Th和U含量變化范圍較大分別為40.1×10-6～523×10-6和127×10-6～2722×10-6以及4.3×10-6～904×10-6和12×10-6～2309×10-6，Th/U比值變化范圍分別為0.09～0.63和0.10～0.75，振蕩環(huán)帶明顯亦為典型的巖漿型鋯石(圖6d, g)。樣品T568-13GN測試分析40個(gè)點(diǎn)，其中31個(gè)點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡變化較小，加權(quán)平均年齡為343.9±1.5Ma(n=31，MSWD=0.28)(圖7c, d；表3)，其余9個(gè)點(diǎn)年齡范圍在210～276Ma。樣品T0882-G1測試分析12點(diǎn)，其中8個(gè)點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡變化較小，加權(quán)平均年齡為355.3±6.5Ma(n=8，MSWD=1.40)(圖7m, n;表4)。

加查縣樣品T1083-GN(花崗片麻巖)的鋯石為長柱狀晶體(圖6f)，晶型不完整，Th含量為83.0×10-6～604×10-6，U含量變化范圍較大172×10-6～1912×10-6(表3)，Th/U比值變化范圍為0.18～2.03，具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖6f)，為典型的巖漿成因鋯石。測試分析30個(gè)點(diǎn)，剔除不諧和年齡及誤差較大的7個(gè)分析點(diǎn)，23個(gè)分析點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡變化較小，獲得加權(quán)平均年齡為344.8±1.0Ma(n=23，MSWD=1.00)(圖7k, i)。

4 討論

4.1 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)巖漿作用記錄

本文1件加查縣花崗片麻巖樣品獲得的鋯石U-Pb年齡為344.8Ma，朗縣雜巖中6件花崗巖類的鋯石U-Pb年齡為344～362Ma，共同表明在岡底斯巖基東段的巖漿活動(dòng)發(fā)生在晚古生代，加查巖體和朗縣巖體侵位于石炭紀(jì)早期。在岡底斯巖基東段先后報(bào)道了一些晚泥盆-早石炭紀(jì)巖漿巖，董昕等(2010)首次發(fā)現(xiàn)了加查巖體片麻狀花崗巖，其侵位時(shí)代為晚泥盆世(367Ma)，之后在該地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了早石炭紀(jì)的片麻狀花崗閃長巖(345～347Ma)(Jietal., 2012a)。在加查縣東部的朗縣地區(qū)也相繼報(bào)道了早石炭紀(jì)的巖漿作用記錄(341～360Ma)(Jietal., 2012a; 王莉等, 2013; 吳興源等, 2013)。在加查縣西部的正嘎地區(qū)還報(bào)道了晚泥盆-石炭紀(jì)的角閃巖(原巖為輝長巖和閃長巖)和二云母花崗巖(Maetal., 2019)。此外，日喀則西部的雄村發(fā)現(xiàn)了石炭紀(jì)的輝長巖(～341Ma)(郎興海等, 2017)，拉薩地塊中部申扎他多雄地區(qū)也報(bào)道了一些基性巖(輝長巖和輝綠玢巖)(～366Ma)(吳興源等, 2013)。在拉薩地塊中部的然烏地區(qū)，報(bào)道了早石炭紀(jì)火山巖的有關(guān)記錄(耿全如等, 2007)。在研究岡底斯巖基出露的二疊紀(jì)-漸新世巖漿巖以及林子宗火山巖時(shí)發(fā)現(xiàn)一些繼承鋯石的年齡在中-晚泥盆世到石炭紀(jì)末期(390～300Ma)(Chuetal., 2006; 李皓揚(yáng)等, 2007; Leieretal., 2007; Zhuetal., 2009a)。此外，在研究雅魯藏布江支流(朗縣北部)現(xiàn)代河沙(Zhangetal., 2009)、林芝雜巖變沉積巖(Guoetal., 2016)和日喀則弧前盆地碎屑沉積巖(Wuetal., 2010)時(shí)均發(fā)現(xiàn)了晚泥盆-早石炭紀(jì)碎屑鋯石。本文在朗縣雜巖中的巨型花崗巖礫石(T1075-1和T1075-4)也發(fā)現(xiàn)石炭紀(jì)(～362Ma)巖漿鋯石。這些基性-酸性的巖漿巖年代學(xué)數(shù)據(jù)表明在晚泥盆-石炭紀(jì)(370～340Ma)拉薩地塊發(fā)生了大范圍的巖漿活動(dòng)，應(yīng)屬于同一時(shí)期巖漿作用的結(jié)果，持續(xù)時(shí)間至少～30Myr。

4.2 巖石成因和巖漿來源

本文系統(tǒng)總結(jié)了研究區(qū)內(nèi)出露的石炭紀(jì)樣品，主量元素總體顯示弱過鋁質(zhì)-強(qiáng)過鋁質(zhì)特征(圖3b)，屬高鉀鈣堿性到鈣堿系列的堿性花崗巖、花崗閃長巖和花崗巖(圖3a, c)。吳興源等(2013)依據(jù)鋁飽和指數(shù)、剛玉分子數(shù)和發(fā)現(xiàn)白云母礦物等證據(jù)認(rèn)為石炭紀(jì)花崗巖具有S型花崗巖特征，但也有認(rèn)為這是I型花崗巖(Jietal., 2012a)，根據(jù)本文和文獻(xiàn)資料計(jì)算得到的鋁飽和指數(shù)(A/CNK)=0.98～1.18，剛玉分子數(shù)在0.75%～2.28%之間，說明該花崗巖不是典型的S型花崗巖或I型花崗巖。同時(shí)注意到這些花崗巖樣品富Si、Na和K，貧Ca、Mg和Al，F(xiàn)eOT/MgO較高。在稀土元素模式圖和微量元素蜘蛛圖中表現(xiàn)出明顯虧損Eu，而且Sr和Ti強(qiáng)烈虧損，指示石炭紀(jì)花崗巖具有A型花崗巖的特征(Loiselle and Wones, 1979)。但是所有樣品的10000×Ga/Al值為2.0～2.30，明顯偏低，判別A型花崗巖常用的是Ga/Al的判別圖(Whalenetal., 1987)，本文和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)投點(diǎn)大多數(shù)分布在非A型花崗巖區(qū)域(圖8a-d)，表明不是典型的A型花崗巖。因此，這些石炭紀(jì)花崗巖類并非單一成因的花崗巖。

圖8 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)A型花崗巖判別圖(據(jù)Whalen et al., 1987)(a) Na2O+K2O-10000×Ga/Al圖解；(b) FeOT/MgO-10000×Ga/Al圖解；(c) Nb-10000×Ga/Al圖解；(d) Zr-10000×Ga/Al圖解Fig.8 Petrogenesis discriminant diagrams of Carboniferous A-type granite of the eastern Gangdese batholith (after Whalen et al., 1987)(a) Na2O+K2O vs. 10000×Ga/Al diagram; (b) FeOT/MgO vs. 10000×Ga/Al diagram; (c) Nb vs. 10000×Ga/Al diagram; (d) Zr vs. 10000×Ga/Al diagram

石炭紀(jì)花崗巖類的SiO2和TiO2、Al2O3、MnO、MgO、CaO、P2O5的協(xié)變圖表現(xiàn)出明顯的線性負(fù)相關(guān)，指示分離結(jié)晶或部分熔融作用(圖4a-f)。在稀土元素模式圖和微量元素蜘蛛圖中表現(xiàn)出明顯Eu異常，虧損Nb、Ta并強(qiáng)烈虧損Ti，Zr和Hf無明顯異常指示并非典型的弧巖漿巖(圖5)。利用巖石主要元素和Zr含量計(jì)算可以得到樣品的鋯飽和溫度，可看作巖漿結(jié)晶溫度(Watson and Harrison, 1983)，本文及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)獲得的鋯飽和溫度為780～859℃(表2)，說明其形成溫度較高，同時(shí)還可能形成于低壓環(huán)境(<5kbar)(吳興源等, 2013)。在朗縣和正嘎地區(qū)報(bào)道一些鎂鐵質(zhì)巖石呈包體形式與石炭紀(jì)花崗巖相接觸(Jietal., 2012a; 王莉等, 2013; Maetal., 2019)，這些鎂鐵質(zhì)巖漿來源于陸內(nèi)弧后伸展環(huán)境中俯沖沉積物和地殼物質(zhì)發(fā)生交代作用軟流圈減壓熔融而形成(Maetal., 2019)；也有認(rèn)為來源于富集地幔并且分離結(jié)晶后的熔體混入了下地殼物質(zhì)形成(Dongetal., 2014)。多數(shù)樣品Sr含量低和低Sr/Y比值(Sr/Y<15)，指示源區(qū)形成深度較淺，但一些花崗巖閃長巖樣品則具有高Sr和高Sr/Y比值(Sr/Y>60.7)則表明源區(qū)形成深度有可能較深(王莉等, 2013)。此外，前人獲得的加查巖體和朗縣雜巖中花崗巖類鋯石εHf(t)值為-8.6～-0.8和較老的Hf同位素地殼模式年齡(1.5～1.9Ga)，均認(rèn)為巖漿來源于拉薩地塊古老地殼物質(zhì)的熔融(Jietal., 2012a; 吳興源等, 2013; Dongetal., 2014)。本文將這些花崗質(zhì)巖石劃分為富鉀(K2O/Na2O>1)和富鈉(K2O/Na2O<1)兩個(gè)不同的演化序列(圖3d)。富鈉花崗巖類具有較高的Cr、Nr、FeOT和MgO含量(表2)，研究認(rèn)為其形成機(jī)制為基性巖的部分熔融(García-Casco, 2008; Richards and Kerrich, 2007; Stevensonetal., 2005)，而富鉀花崗巖類的Cr、Nr、FeOT和MgO含量則較低。綜合以上認(rèn)識(shí)，本文認(rèn)為石炭紀(jì)花崗巖形成了富鉀和富鈉兩個(gè)不同的演化序列，富鈉花崗巖類由鎂鐵質(zhì)巖漿演化而來，富鉀花崗巖類為幔源巖漿上升侵位到中下地殼巖導(dǎo)致其發(fā)生再熔融而形成。

4.3 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)巖漿作用的構(gòu)造環(huán)境和拉薩地塊晚古生代演化過程

早期對(duì)于岡瓦納大陸北緣的石炭紀(jì)巖漿作用研究認(rèn)為形成于伸展-裂陷背景下(Veevers and Tewari, 1995; Veevers, 2004)。朱弟成等(2012)探討了拉薩地塊古生代的構(gòu)造演化過程，認(rèn)為泥盆紀(jì)末期古特提斯洋向南俯沖到岡瓦納大陸北緣，之后大洋板片發(fā)生回轉(zhuǎn)造成軟流圈上涌并發(fā)生減壓熔融及其相關(guān)的巖漿作用，推測其形成于弧后背景。該觀點(diǎn)在隨后的研究工作中也得到證實(shí)。如在拉薩地塊南部的羅布莎鎮(zhèn)、加查縣和朗縣報(bào)道的石炭紀(jì)花崗巖類均認(rèn)為形成于弧后伸展環(huán)境(Jietal., 2012a; 吳興源等, 2013; Dongetal., 2014; Maetal., 2019)；拉薩地塊中部的申扎-然烏等地區(qū)報(bào)道的石炭紀(jì)火山巖形成于伸展背景下的陸緣裂谷環(huán)境(耿全如等, 2007; 吳興源等, 2013)；在日喀則西部的雄村和仲巴發(fā)現(xiàn)的石炭紀(jì)輝長巖指示古特提斯洋的殘留(Daietal., 2011; 郎興海等, 2017)。本文加查縣和朗縣的花崗質(zhì)巖石地球化學(xué)特征與前人報(bào)道的數(shù)據(jù)基本一致，利用微量元素進(jìn)行花崗巖形成構(gòu)造環(huán)境的判別(Pearceetal., 1984)，Rb-Y+Nb和Ta-Yb圖解中本文和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)投點(diǎn)主要分布在火山弧花崗巖區(qū)域(圖9b, c)，在Nb-Y圖解中火山弧花崗巖和板內(nèi)花崗巖區(qū)域內(nèi)均有分布(圖9a)，但是在Rb-Y+Ta圖解中主要分布在板內(nèi)花崗巖區(qū)域(圖9d)。地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示Rb/Sr比值較低，但Ba含量變化較大，未能顯示巖漿源區(qū)特征，導(dǎo)致在構(gòu)造環(huán)境判別圖中部分樣品投點(diǎn)不能代表巖漿源區(qū)的真實(shí)情況。根據(jù)微量元素特征虧損Nb、Ta并強(qiáng)烈虧損Ti，但是Zr和Hf無明顯異?？梢耘懦鹕交?gòu)造環(huán)境，綜合分析認(rèn)為岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖應(yīng)為板內(nèi)花崗巖并形成于弧后伸展環(huán)境。依據(jù)在拉薩地塊中部和南部基性和酸性巖漿巖的時(shí)空分布特點(diǎn)，本文認(rèn)為在晚泥盆紀(jì)拉薩地塊從岡瓦納大陸北緣裂解出去之前古特提斯洋在岡瓦納大陸北緣發(fā)生南向俯沖作用，形成弧后伸展環(huán)境；石炭紀(jì)時(shí)期由于大洋巖石圈的俯沖板片發(fā)生回轉(zhuǎn)導(dǎo)致軟流圈物質(zhì)上涌地殼減薄形成低壓高溫環(huán)境并產(chǎn)生了廣泛巖漿活動(dòng)，最終導(dǎo)致在拉薩地塊南部(加查縣和朗縣)形成花崗質(zhì)巖石以及基性巖石。

圖9 岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖構(gòu)造環(huán)境微量元素判別圖解(據(jù)Pearce et al., 1984)(a) Nb-Y圖解；(b) Rb-Y+Nb圖解；(c) Ta-Yb圖解；(d) Rb-Y+Ta 圖解Fig.9 Discriminant diagrams of trace elements in the tectonic environment of Carboniferous granite from eastern part of Gangdese batholiths(a) Nb vs. Y diagram; (b) Rb vs. Y+Nb diagram; (c) Ta vs. Yb diagram; (d) Rb vs. Y+Ta diagram

5 結(jié)論

(1)藏南岡底斯巖基東段在晚泥盆紀(jì)-早石炭紀(jì)(370～340Ma)經(jīng)歷了廣泛的巖漿作用，持續(xù)時(shí)間至少～30Myr。

(2)石炭紀(jì)花崗巖類富集輕稀土元素，虧損Nb、Ta并強(qiáng)烈虧損Ti，Zr和Hf無明顯異常，顯示弱過鋁質(zhì)-強(qiáng)過鋁質(zhì)特征，屬于高鉀鈣堿性到鈣堿系列的堿性花崗巖、花崗閃長巖和花崗巖。

(3)巖石學(xué)和地球化學(xué)特征表明岡底斯巖基東段花崗巖形成了富鉀和富鈉兩個(gè)不同的演化序列，富鈉花崗巖類由鎂鐵質(zhì)巖漿演化而來，富鉀花崗巖類為幔源巖漿上升侵位到中下地殼巖導(dǎo)致其發(fā)生再熔融而形成。

(4)岡底斯巖基東段石炭紀(jì)花崗巖形成于弧后伸展背景，根本原因是古特提斯洋向?qū)呒{大陸北緣(拉薩地塊)發(fā)生俯沖作用。

致謝感謝紀(jì)偉強(qiáng)和董昕老師以及本刊編輯對(duì)本文提出了寶貴的修改意見。