藏南沖巴雍錯淡色花崗巖體熱年代學及其對藏南拆離系和亞東裂谷構造活動時限的制約*

李開玉 CHEVALIER Marie-Luce,2 李海兵,2 潘家偉,2 王世廣,3 白明坤,4 劉富財,3 王平

1. 中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所，自然資源部深地動力學重點實驗室，北京 100037 2. 南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)，廣州 511458 3. 中國地質(zhì)大學地球科學與資源學院，北京 100083 4. 北京大學地球與空間科學學院，北京 100871

喜馬拉雅造山帶是現(xiàn)今研究板塊間的俯沖碰撞、增生以及后碰撞效應等地質(zhì)過程的理想場所(Tapponnieretal., 1986; Harrisonetal., 1992; 許志琴等, 2006; 尹安, 2006)。新生代以來，青藏高原南部發(fā)生了以逆沖和伸展為主的大規(guī)模構造活動，這對青藏高原的形成過程產(chǎn)生了重要的影響，也是目前地學界研究的熱點之一(Dingetal., 2005; Wangetal., 2014; Zhangetal., 2012)。沿斷裂出露的巖漿巖的地球化學成分記錄了板塊俯沖和后期構造演化過程中地幔巖漿上升的分餾以及地殼增生等諸多信息，同時，對巖漿巖進行年代學研究可獲得來自地殼深部巖石的活動時間和規(guī)律以及區(qū)域的隆升剝露歷史等信息(Gutscheretal., 2000; Collins and Richards, 2008)。

青藏高原內(nèi)部大量的伸展構造在調(diào)節(jié)陸內(nèi)變形以及高原的隆升中起著極為關鍵的作用(Tapponnier and Molnar, 1976; Burchfieletal., 1992)。藏南拆離系(South Tibetan Detachment System, STDS)與喜馬拉雅造山帶近平行展布，是印度板塊與歐亞板塊陸-陸碰撞造山作用的結果(Burg and Chen, 1984)。近年來，不少學者對沿藏南拆離系呈不連續(xù)帶狀分布的淡色花崗巖進行了U-Pb年代學的研究，得到的年齡范圍為26～11Ma(Harrisonetal., 1992; Annenetal., 2006; Kellett and Godin, 2009; Leloupetal., 2010; 王曉先等, 2016a)，一些學者認為藏南地區(qū)的淡色花崗巖形成時代東部晚于西部，因此提出藏南拆離系的活動時代呈現(xiàn)自西向東逐漸變新的規(guī)律(王曉先等, 2016a)。亞東-谷露裂谷(Yadong-Gulu Rift, YGR)是青藏高原南北走向裂谷中規(guī)模最大的一條，也是高原內(nèi)部晚新生代以來最為顯著的活動構造之一(Armijoetal., 1986)。對于青藏高原內(nèi)部南北走向正斷層活動的起始時間目前爭議較大，不同研究方法和不同研究對象所得到的時間也不相同。對斷層活動相關巖體定年得到南北走向正斷裂主要活動時期在23～12Ma(Murphy and Harrison, 1999; Vannayetal., 2004)，采用低溫熱年代學方法得出的南北走向正斷層的起始活動年齡多在17～4Ma之間(Blisniuketal., 2001; Hageretal., 2009; Harrisonetal., 1995)；還有部分學者通過構造應力分析，認為STDS和YGR活動的時間應該相同，均為19～18Ma(Williamsetal., 2001; Mitsuishietal., 2012)。相較于YGR中-北段，南段的報道很少，僅在熱隆地塹(陳正位等, 2006)和涅如地塹(Burchfieletal., 1992)有少量研究，且缺乏低溫熱年代學研究。亞東地區(qū)位于東西走向STDS構造與南北走向YGR構造的交疊之處，該地區(qū)內(nèi)的構造-巖漿活動對于理解青藏高原南部構造演化和變形機制具有重要意義，但目前對該地區(qū)的構造-巖漿活動認識相對較少，有學者認為該地區(qū)出露的淡色花崗巖鋯石U-Pb年齡代表了研究區(qū)STDS的活動時代(王曉先等, 2016b)，也有學者認為該區(qū)域內(nèi)花崗巖沿南北向斷層分布，與裂谷形成有關(吳福元等, 2015)。本文對亞東地區(qū)的沖巴雍錯花崗巖體進行了鋯石U-Pb定年和磷灰石裂變徑跡低溫熱年代學分析，以限定STDS和YGR的活動時限，進而為探討巖漿的來源及大地構造背景和該地區(qū)的構造剝露歷史提供新的資料。

1 構造背景

喜馬拉雅造山帶呈向南突出的E-W向弧形展布，長2500km，寬300～500km(圖1)。平行于造山帶由北向南依次發(fā)育大反沖斷裂(Gangdese Conglomerate Thrust, GCT)、STDS、主中央逆沖斷裂(Main Central Thrust, MCT)、主邊界逆沖斷裂(Main Boundary Thrust, MBT) 和主前鋒逆沖斷裂(Main Frontal Thrust, MFT)，其間塊體分別為特提斯喜馬拉雅巖片、高喜馬拉雅巖片、低喜馬拉雅巖片及次喜馬拉雅巖片(Burg and Chen, 1984)。

STDS為北傾緩傾角的韌性-脆性正斷層系，呈東西向展布，長約2000km，是高喜馬拉雅巖片和特提斯喜馬拉雅巖片的界限。特提斯喜馬拉雅巖片以低角度覆蓋于高喜馬拉雅巖片之上。特提斯喜馬拉雅巖片位于STDS上盤，發(fā)育古生代至始新世經(jīng)歷低級變質(zhì)的硅質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖，其中夾雜中生代火山巖(Brookfield, 1993)。高喜馬拉雅巖片是造山帶的主要構造-巖石單元，主體巖性為中高級的變質(zhì)巖，頂部發(fā)育大量的變形和未變形的淡色花崗巖。

喜馬拉雅地體內(nèi)分布著七條規(guī)模較大的近南北向裂谷(Armijoetal., 1986)，裂谷主要由多個邊界為正斷層控制的地塹及半地塹盆地組成。其中YGR規(guī)模最大，自南向北依次穿過高喜馬拉雅、特提斯喜馬拉雅、雅魯藏布江縫合帶、拉薩地體，結束于拉薩地體北緣，長約500km(Armijoetal., 1986)，并且晚第四紀活動性強烈(Chenetal., 2004)。本文的研究區(qū)位于喜馬拉雅造山帶東部的亞東地區(qū)(圖1)，研究對象為沖巴雍錯淡色花崗巖體。該巖體沿STDS分布，向東延伸至不丹境內(nèi)，境內(nèi)呈帶狀分布，邊界不規(guī)則，長軸呈北東-北北東向展布，西界被YGR東側正斷層切割，境內(nèi)出露面積約210km2。研究區(qū)內(nèi)以STDS為界，南部為高喜馬拉雅巖片，北部為特提斯喜馬拉雅巖片(圖2a)。而YGR的邊界正斷層(YF)剛好切過高喜馬拉雅巖片和特提斯喜馬拉雅巖片，研究區(qū)內(nèi)出露高喜馬拉雅巖片中最上部為淡色花崗巖體(圖2b)。特提斯喜馬拉雅巖片主要為奧陶系溝隴日組泥質(zhì)灰?guī)r(劉文燦等, 2002)。

圖1 喜馬拉雅造山帶地質(zhì)簡圖(據(jù) Zhang et al., 2012修改)Fig.1 Simplified geologic map of the Himalayan orogen (modified after Zhang et al., 2012)

野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)研究區(qū)出露淡色花崗巖、花崗質(zhì)糜棱巖、碳酸鹽糜棱巖以及奧陶系灰?guī)r等一套完整的STDS巖石組合，并廣泛分布著第四紀冰川沉積物和堆積在冰磧物上的第四系沖洪積物。距研究巖體約8km的亞東正斷層(YF)以及次級斷層沖巴斷層(CBF)錯斷了第四紀冰磧物和沖洪積物。CBF還錯開了STDS的同構造淡色花崗巖體(圖2c)，該斷層走向NW，出露長度約12km。在研究區(qū)內(nèi)，我們選取一個完整的剖面AB，該剖面跨過STDS、YF和CBF，淡色花崗巖在STDS的作用下部分被卷入碳酸鹽糜棱巖中，下部的碳酸鹽糜棱巖與灰?guī)r呈斷層接觸，斷層帶內(nèi)發(fā)育有斷層泥和斷層角礫巖(圖2d)。

圖2 研究區(qū)構造地質(zhì)特征(a)亞東地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)Wang et al., 2020修改)；(b)沖巴雍錯周圍地質(zhì)簡圖；(c)研究點附近地質(zhì)圖；黑色線A-B指示圖d中剖面位置；(d)研究區(qū)地質(zhì)剖面圖.該剖面穿過STDS和YF；STDS分為淡色花崗巖區(qū)，花崗質(zhì)糜棱巖、碳酸鹽糜棱巖以及灰?guī)r，YF和CBF錯斷第四紀冰磧物.YF-亞東斷層;CBF-沖巴斷層Fig.2 The tectonic and geological characteristics of the study area(a) geological sketch of Yadong area (modified after Wang et al., 2020); (b) geological sketch around Chumba Yumco granite; (c) geological map of the vicinity of the study site; Black line A-B indicates the geological section position in Fig.3d; (d) geological profile of the study area. The profile passes through STDS and YF; the STDS cuts through leucogranite, granite mylonite, carbonate mylonite and limestone, YF and CBF cuts quaternary deposits. YF-Yadong fault; CBF-Chumba fault

2 研究區(qū)內(nèi)構造變形特征

研究區(qū)內(nèi)出露的亞東正斷層為帕里-多慶錯地塹的主控邊界斷裂，走向NE，其線性特征顯著，長約90km，周圍覆蓋有多期第四系冰川沉積物以及鈣華沉積。斷層切穿地表鈣華區(qū)，形成長約900m的多條平行連續(xù)古地震地表破裂陡坎(圖3a, e)。在河流北岸，鈣華厚度較薄處為2～3m，較厚處為8～10m，斷層兩盤垂直位移最小約1m(圖3b)。河道被正斷層切過，在河道中因正斷層的上下盤相對滑動形成清晰的跌水構造(圖3c)。河流南岸可見斷層面和斷層泥，斷層泥下部有溫泉流出，斷層泥厚約2～3m，風化面為灰白色，新鮮面為灰黑色，用手捏碎后殘留有黏土礦物，斷層面產(chǎn)狀傾向為235°，傾角為50°(圖3d)。主斷層和次級斷裂均錯斷了河流南岸的第三級階地及河流北岸的第二級階地。次級斷層沖巴斷層(CBF)與YF呈70°左右的夾角(圖4d)。

圖3 亞東正斷層地貌現(xiàn)象(a)研究區(qū)內(nèi)出露的亞東正斷層(來自于無人機拍攝)；(b)鈣華臺地被垂直錯斷約1m；(c)在河道中因正斷層的上下盤相對滑動形成清晰的跌水構造；(d)河流南岸出露的斷層面和斷層泥；(e)主斷層和次級斷裂均錯斷了河流南岸的第三級階地，及河流北岸的第二級階地Fig.3 Tectonic-geomorphology of the Yadong fault(a) the Yadong normal fault exposed in the study area (by UAV); (b) the travertine platform was vertically offset for about 1m; (c) the formation of a clear fall-water structure in the channel due to the relative slip of the upper and lower walls of the normal fault; (d) fault layers and gouges exposed on the southern bank of the river; (e) both the main fault and the secondary fault have staggered the third terrace on the south bank of the river and the second terrace on the north bank of the river

研究區(qū)內(nèi)，STDS主要出露在被CBF切過的沖巴雍錯淡色花崗巖體和碳酸鹽糜棱巖區(qū)。STDS的活動使奧陶系和淡色花崗巖均發(fā)生變形，STDS邊緣位于采樣山體頂部，可見花崗質(zhì)糜棱巖出露。該套糜棱巖中有大量的淡色花崗巖脈體侵入，變形的脈體平行于糜棱巖面理發(fā)育，糜棱面理傾向為330°，傾角20°，脈體中含有石英、黑云母、斜長石，以及較小的石英旋斑， 該石英旋斑呈現(xiàn)右旋剪切特征 (圖4b)。碳酸鹽糜棱巖出露厚度約為1km，面理傾向340°，傾角為12°，并廣泛發(fā)育傾伏向NW的拉伸線理。碳酸鹽糜棱巖中可見淡色花崗巖塊體和淡色花崗巖脈體，構成不對稱旋轉碎斑和不對稱剪切褶皺(圖5b, c)，指示頂部向NW方向的剪切運動。碳酸鹽糜棱巖與上覆灰?guī)r呈斷層接觸，發(fā)育斷層角礫巖和斷層泥(圖5c, d, f)，斷層面傾向為332°，傾角為17°。該地出露的STDS(包括由花崗質(zhì)糜棱巖和碳酸鹽糜棱巖構成的韌性剪切帶，以及脆性斷層帶)厚約1.5km，其運動指向均為頂部向NW方向滑動。

圖4 沖巴斷層采樣位置及地貌現(xiàn)象(a)來自于無人機拍攝，該山體為采樣山體，其頂部出露花崗質(zhì)糜棱巖；(b)花崗質(zhì)糜棱巖中侵入的淡色花崗巖脈體發(fā)生變形，出現(xiàn)旋轉碎斑指示右旋剪切；(c) CBF(沖巴斷層)切過沖巴芒錯流出的河流，形成跌水構造；(d)CBF的斷層面及面上擦痕Fig.4 Sampling location and geomorphologic phenomena of Chumba fault(a) UAV photo of the sampling area with mountain top made of granite mylonite; (b) deformed intrusive leucogranite veins in granite mylonites, and rotational fragmentation indicating dextral shear; (c) CBF (Chumba fault) cuts through the river flowing out of Chumba mangco to form a small waterfall; (d) slicken side and fault striation along the CBF

3 樣品與測試方法

我們沿沖巴雍錯巖體從底到頂部共采集9件淡色花崗巖樣品(圖4a、表1)；在碳酸鹽糜棱巖中采集了淡色花崗巖碎斑樣品3件(圖5a、表1)。表1列出了12件樣品的采樣位置、巖性和測年方法，其中選取7件樣品進行鋯石和錫石U-Pb測年，7件進行了磷灰石裂變徑跡測年(AFT)。AFT樣品采樣高程為4694～5303m，相鄰采樣點高差約為100m，水平距離約2km。采集的樣品淡色花崗巖巖性基本保持一致，呈灰白色，主要礦物組成為石英(25%～30%)、斜長石(25%～30%)、鉀長石(15%～20%)、白云母(15%)和黑云母(<5%)等。

圖5 亞東沖巴芒錯地區(qū)藏南拆離系特征(a)研究區(qū)內(nèi)出露的碳酸鹽糜棱巖區(qū)(來自Bing影像)；(b)碳酸鹽糜棱巖中發(fā)育拉伸線理且后期發(fā)育的節(jié)理切穿線理；(c)碳酸鹽糜棱巖區(qū)內(nèi)發(fā)育的明顯指向的旋斑和巖層變形；(d) STDS由下到上的碳酸鹽糜棱巖區(qū)、斷層角礫巖區(qū)和灰?guī)r區(qū)；(e)厚層灰?guī)r與碳酸鹽糜棱巖呈斷層接觸，斷層帶內(nèi)發(fā)育有斷層角礫巖和斷層泥等碎裂巖；(f)該處為奧陶系灰?guī)r置于斷層角礫巖之上兩者為斷層接觸Fig.5 Characteristics of The Southern Tibetan Detachment system (STDS) in Chomamanco area, Yadong(a) carbonate mylonite areas exposed in the study area (by Bing map); (b) tensile lineation developed in carbonate mylonites and joint cutting threading developed later; (c) the obviously directed swirls and rock formations that develop in the carbonate mylonite zone; (d) the carbonate mylonite, fault breccia and limestone areas from the STDS down to the top; (e) thick limestone is in fault contact with carbonate mylonite, and there are fragmentation rocks such as fault breccia and fault gouge developed in the fault zone; (f) where Ordovician limestone is placed on the fault breccia, they are in fault contact

表1 淡色花崗巖樣品年代學樣品信息

3.1 U-Pb測年

鋯石和錫石原位微區(qū)U-Pb同位素定年均在北京中科礦研檢測技術有限公司完成，其中鋯石U-Pb定年采用LA-ICP-MS方法。激光剝蝕系統(tǒng)為ESI NWR 193nm，ICP-MS為Analytikjena PlasmaQuant MS Elite ICP-MS。實驗及標樣選取過程見 Liuetal. (2010)。

錫石U-Pb定年及微量測試儀器為：1193nm ArF準分子激光剝蝕系統(tǒng)由Australian Scientific Instruments制造，型號為RESOlution LR；四極桿型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)由安捷倫科技(Agilent Technologies)制造，型號為Agilent 7700X。測試過程中以標準鋯石91500為外標，校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾；以標準錫石AY-1為盲樣，檢驗U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量(Yuanetal., 2011)。原始的測試數(shù)據(jù)經(jīng)過 ICPMSDataCal 軟件離線處理完成(Liuetal., 2010)。

3.2 磷灰石裂變徑跡測年(AFT)

磷灰石裂變徑跡(Apatite fission track)測年是利用238U(自發(fā)或誘發(fā))裂變過程中在礦物中產(chǎn)生輻射損傷，通過統(tǒng)計徑跡的長度、密度等特征參數(shù)，應用衰變公式來計算裂變徑跡的年齡。根據(jù)裂變徑跡密度、徑跡長度與溫度以及時間之間關系，建立對應的退火模型，從而模擬出實際的地質(zhì)熱歷史演化過程。本次實驗中，巖石樣品粉碎后，用標準重液和磁選技術分離出磷灰石單礦物。樣品送到巴西ChronusCamp Research-Thermochronology analysis LTD進行裂變徑跡實驗。磷灰石裂變徑跡年齡采用UP193分辨率的激光剝蝕和Agilent 7700電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)技術來進行，通過LA-ICP-MS技術測試礦物中鈾、釷的含量獲得徑跡年齡。利用光學顯微鏡(Axioplan 2 Imaging Zeiss microscope)分析磷灰石裂變徑跡密度和徑跡長度，使用Track Len軟件測量封閉徑跡長度，實驗選用FCT(Fish Canyon Tuff)標準磷灰石樣品，利用LA-ICP-MS校正標樣的年齡，得到測磷灰石樣品的238U含量和磷灰石裂變徑跡池年齡，計算方法見Hasebeetal. (2004)，中值年齡是采用牛頓-拉弗森法估算得到(Galbraith, 2005)。

4 實驗結果與分析

4.1 U-Pb年代學

樣品的鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像顯示鋯石顆?？梢苑譃閮煞N(圖6)：柱狀或粒狀，自形程度高，邊緣平直無磨圓，振蕩環(huán)帶極為發(fā)育，長軸長150～300μm，短軸長為40～100μm，顯示出典型的巖漿鋯石特征，這類鋯石年齡較小(圖6a)；粒狀，自形程度相對較高，長短軸比近似1:1，長度多在80～150μm之間，顆粒中間呈海綿狀，鋯石內(nèi)部出現(xiàn)有包裹體，如石英、鉀長石、斜長石、白云母等，但邊部圍繞的環(huán)帶十分清晰(圖6b)，也顯示出典型的巖漿鋯石特征。本文中測點均在環(huán)帶清晰的邊部，代表其結晶年齡。

圖6 沖巴雍錯淡色花崗巖部分樣品的代表性鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.6 Cathodoluminescence (CL) images of zircons from the Chumba Yumco leucogranite

本文在TB-11樣品內(nèi)選取的鋯石中共分析了10顆鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表2)。10個分析點中7個結果較為集中，表現(xiàn)出了較好的一致性，所有測點的206Pb/238U年齡范圍為15～20Ma，諧和年齡為15.7±0.6Ma(圖7a)，該年齡代表了巖體的冷卻結晶年齡。

樣品TB-17共分析了20個鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表2)。該樣品的U含量顯著高于TB-11樣品，表明樣品中的U經(jīng)歷了較強的放射性衰變(董漢文等, 2017)，Th/U比值較小，為0.01～0.03，顯示巖漿鋯石成因。19個分析點的諧和程度較高，均集中在諧和線附近，變化幅度很小，表現(xiàn)了很好的一致性，所有測點的206Pb/238U年齡范圍為21～26Ma，諧和年齡為22.0±0.3Ma(圖7b)，該樣品的年齡比TB-11樣品的年齡老，可能代表巖體開始形成時的年齡。

表2 沖巴雍錯巖體鋯石U-Pb年齡LA-ICP-MS測試結果表

續(xù)表2

圖7 沖巴雍錯巖體的淡色花崗巖及碳酸鹽糜棱巖中的淡色花崗巖碎斑鋯石和錫石U-Pb年齡諧和圖(a-d)沖巴雍錯巖體的淡色花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖；(e)碳酸鹽糜棱巖中的淡色花崗巖錫石U-Pb年齡諧和圖；(f、g)碳酸鹽糜棱巖中的淡色花崗巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.7 Zircon and cassiterite U-Pb age concordia diagram of the Chumba Yumco leucogranite and of carbonate mylonite Zircon LA-ICP-MS U-Pb age concordia diagram of the Chumba Yumco leucogranite (a-d) and of carbonate mylonite (f, g); (e) cassiterite LA-ICP-MS U-Pb age concordia diagram of the leucogranite of carbonate mylonite

在CB19-30樣品中選取的鋯石中共分析了5個鋯石 U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表2)。該樣品鋯石顆粒特征與TB-17相同，所有測點均在邊部環(huán)帶上(圖6c)，其206Pb/238U年齡范圍為19～20Ma，諧和年齡為 19.73±0.96Ma(圖7c)，該年齡可能表現(xiàn)了巖體開始形成時的年齡。

樣品CB19-32選取的鋯石中共分析了35個鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表2)。該樣品鋯石顆粒中間呈海綿狀，但邊部圍繞的環(huán)帶十分清晰(圖6d)。35個分析點的諧和程度較高，均集中在諧和線附近，變化幅度很小，表現(xiàn)了很好的一致性，所有測點的206Pb/238U年齡范圍為19～21Ma，諧和年齡為20.3±0.30Ma(圖7d)，可能代表了巖體開始形成時的年齡。

另外，本文對碳酸鹽糜棱巖區(qū)的淡色花崗巖塊體也進行了U-Pb定年，其中CB19-24樣品為錫石U-Pb定年結果，CB19-25和CB19-26為鋯石U-Pb定年結果，從而更加準確地確定STDS的活動時代。

樣品CB19-24中無法挑出鋯石顆粒，于是選取錫石進行測定，共分析了17個錫石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表3)。該樣品錫石多呈粒狀，半自形，長短軸比近似1:1，長度多在80～120μm之間，單偏光顯微鏡下呈灰白色，紅棕色、黃褐色。該樣品有效年齡點的206Pb/238U比值為0.002～0.009，諧和年齡為15.6±3.0Ma(圖7e)，該顆粒大小下錫石的結晶溫度為550℃，即可能表現(xiàn)了巖體開始形成時的年齡。

表3 碳酸鹽糜棱巖中淡色花崗巖鋯石和錫石U-Pb年齡LA-ICP-MS測試結果表

續(xù)表3

樣品CB19-25共分析了16個鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表3)。該樣品鋯石顆粒特征與TB17相似，因此本文中測點均在環(huán)帶清晰的邊部。所有測點的206Pb/238U年齡范圍為16～19Ma，諧和年齡為18±0.2Ma(圖7f)，該樣品的年齡可能表現(xiàn)了巖體開始形成時的年齡。

樣品CB19-26共分析了16個鋯石U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表3)。該樣品鋯石顆粒特征與TB17相似，因此本文中測點均在環(huán)帶清晰的邊部。16個分析點的諧和程度較高，均集中在諧和線附近，所有測點的206Pb/238U年齡范圍為16～19Ma，諧和年齡為17.4±0.1Ma(圖7g)，該樣品的年齡可能表現(xiàn)了巖體開始形成時的年齡。

4.2 磷灰石裂變徑跡(AFT)

AFT樣品分析結果(表4)表明：所有樣品的AFT年齡在7～11Ma之間，均小于該巖體的結晶年齡，說明巖體在形成后均經(jīng)歷了構造熱事件發(fā)生退火過程(Greenetal., 1989)。樣品年齡分析使用“Radial Plotter”軟件(Vermeesch, 2009)，每個樣品任意選取至少20個徑跡分布均勻、沒有包裹體、偽徑跡較少、平行于C軸的顆粒進行裂變徑跡測年，測定結果顯示(圖8)，所有樣品單顆AFT年齡均通過P(χ2)檢驗(P(χ2)>5%)，表明各單顆粒年齡的差別屬于統(tǒng)計誤差，具有單一的年齡平均值，表示樣品經(jīng)過單一的冷卻，所有測試樣品磷灰石顆粒均來源于同一年齡組分(Yuanetal., 2006)，并沒有被部分退火帶影響，在裂變徑跡蝕刻過程中形成的蝕刻象與結晶C軸平行的、與拋光面相交的最大直徑被稱為Dpar值(Ketchametal., 2007)，本次實驗的樣品Dpar值分布在1.62μm 至 2.63μm 區(qū)間內(nèi)。Dpar≤1.75μm表明這些磷灰石樣品可能具有快速的退火過程和相對低的封閉溫度，Dpar>1.75μm表明這些磷灰石樣品可能具有較慢的退火過程(Donelicketal., 2005)，Dpar 值與年齡和平均徑跡長度沒有明顯的關系。從樣品的中值年齡與高程的關系圖(圖9)可以看出，除TB-11之外，其余樣品年齡與高程顯示出較強的正相關。

表4 AFT樣品分析結果

圖8 AFT年齡雷達圖(據(jù)Vermeesch, 2009)Y軸為單顆粒年齡標準誤差±2σ，X軸為每一單顆粒年齡相對誤差百分比(%)，與右側對數(shù)刻度相交的放射線為等年齡，圖中左上角分別標示樣號和樣品年齡Fig.8 Radial plots of the AFT ages using Radial Plotter (after Vermeesch, 2009)The Y-axis is standard error illustrated as ±2σ, the X-axis records the uncertainty of individual age estimates (%) and the radial scale shows same age, Sample numbers and ages are given at top-left

圖9 磷灰石裂變徑跡年齡與高程關系圖灰色條帶為最佳年齡范圍，因CBF斷層作用使TB-11樣品年齡出現(xiàn)異常Fig.9 The relationship between AFT age and elevationThe gray strip was the best age range, and the age of TB-11 was abnormal due to CBF

5 討論

5.1 沖巴雍錯巖體的冷卻歷史

各類礦物在不同同位素體系下封閉溫度各異，鋯石U-Pb的封閉溫度為850℃，錫石為550℃，磷灰石裂變徑跡的封閉溫度為110℃(常遠和周祖翼, 2010)，該地區(qū)的地溫梯度按照30℃/km計算。同一樣品中不同礦物的測定結果，可以為熱歷史提供更詳細信息和約束。樣品TB-11的鋯石U-Pb年齡為15.7±0.6Ma，AFT年齡為9.20±1.10Ma；樣品TB-17的鋯石U-Pb年齡為22.0±0.3Ma，AFT年齡為10.47±0.82Ma。雖然其他AFT樣品沒有鋯石U-Pb年齡，但與它們最近的樣品CB19-30和CB19-32的鋯石U-Pb年齡為19.73±0.96Ma和20.30±0.30Ma。因此巖體的所有樣品經(jīng)歷了相似的冷卻過程。在碳酸鹽糜棱巖中采集的樣品CB19-25的鋯石U-Pb年齡為18±0.2Ma，CB19-26的鋯石U-Pb年齡為17.4±0.1Ma，處于巖體鋯石U-Pb年齡15.7～22Ma范圍內(nèi)，則為同一期巖漿作用下形成。樣品CB19-24與CB19-25在同一巖體的不同部位采得， CB19-24錫石U-Pb年齡為15.6±3.0Ma。因此本文采用：鋯石U-Pb年齡為22～15.7Ma，平均年齡為18Ma；錫石U-Pb年齡為15.6Ma；AFT年齡為11～7Ma。根據(jù)溫度差與時間差計算得到巖體的冷卻速率，模擬巖體的冷卻過程。

該巖體的冷卻過程為：在18～15.6Ma之間為初始階段，巖體從850℃到550℃經(jīng)歷約10km抬升冷卻剝露，平均冷卻速率約為125℃/Myr；在約15.6～11Ma期間，巖體從550℃冷卻至110℃時，平均冷卻速率約94℃/Myr。結合王曉先等(2016a)在該地區(qū)的熱年代學數(shù)據(jù)，得到在18～11Ma內(nèi)該地區(qū)的淡色花崗巖體的冷卻速率為162～94℃/Myr(圖10)。

圖10 沖巴雍錯淡色自侵位至現(xiàn)今長期以來的熱歷史演化圖解藍色標記的白云母Ar-Ar和鋯石U-Pb數(shù)據(jù)引自王曉先等(2016a)；紫色虛線為根據(jù)本文年齡數(shù)據(jù)得到的冷卻過程；灰色虛線為結合本文數(shù)據(jù)和王曉先等(2016a)年齡數(shù)據(jù)得到的冷卻過程；紅色虛線為磷灰石裂變徑跡熱歷史時間界限；彩色條帶為三種礦物的封閉溫度范圍Fig.10 Thermal history of the Chumba Yumco leucogranite Moscovite Ar-Ar data and zircon U-Pb data labeled in blue are from Wang et al. (2016a); the purple dotted line is the cooling curve obtained from our own age data; the gray dotted line is the cooling curve combining our data and the age data of Wang et al. (2016a); the red dotted line is the thermal history time limit of apatite fission track; the color strip is the closed temperature range of the three minerals

為了更好的還原巖體自11Ma以來可能的熱歷史過程，使用HeFTy對樣品AFT年齡和徑跡長度進行熱歷史模擬(Ketcham, 2005)。本次研究中，采用多運動退火模型(Ketchametal., 2007)，用Dpar作為運動學參數(shù)。模擬時，相關地質(zhì)限制條件有：(1)現(xiàn)今平均地表溫度20℃；(2)初始時間與AFT年齡一致，初始溫度設定在80～120℃；(3)熱模擬過程中使用c軸投影長度。模擬結果顯示，該區(qū)域沖巴雍錯巖體除去TB-11，其他樣品均顯示了自11Ma以來經(jīng)歷了3個階段的剝露過程，分別為11～7Ma、7～3Ma和～3Ma(圖11)。取磷灰石封閉溫度為110℃，假設地溫梯度為30℃·km-1，通過計算可知具體活動過程如下：在約11～7Ma期間平均冷卻速率約24℃/Myr，略低于Harrisonetal. (1995)在亞東裂谷北段念青唐古拉山得到9～5Ma的冷卻速率30℃/Myr；7～3Ma以后慢冷卻到約60℃左右，平均冷卻速率約5℃/Myr；3Ma以后快速冷卻到地表20℃左右，平均冷卻速率約為14℃/Myr。

圖11 沖巴雍錯巖體樣品磷灰石裂變徑跡反演溫度-時間模擬圖和徑跡長度分布圖TB-11樣品的反演溫度-時間模擬圖(a)和徑跡長度分布圖(b)；TB-15樣品的反演溫度-時間模擬圖(c)和徑跡長度分布圖(d)；TB-17樣品的反演溫度-時間模擬圖(e)和徑跡長度分布圖(f). 藍色區(qū)域為可接受的熱歷史范圍，粉色區(qū)域為較好的熱歷史范圍，藍線為最佳熱歷史曲線Fig.11 Time-temperature history inverse modeling and track length distribution by AFT data of the Chumba Yumco leucograniteThe blue area is the acceptable thermal history range, the pink area is the better thermal history range, and the blue line is the optimal thermal history curve

綜合兩種計算冷卻速率方法，得到整個巖體的演化過程：在18～15.6Ma之間為初始階段，巖體從850℃到550℃經(jīng)歷約10km抬升冷卻剝露，平均冷卻速率約為125℃/Myr；在約15.6～11Ma期間，巖體從550℃冷卻至110℃時，平均冷卻速率約94℃/Myr；在約11～7Ma期間平均冷卻速率約24℃/Myr；7～3Ma平均冷卻速率約5℃/Myr；3Ma以后平均冷卻速率約為14℃/Myr。但是從圖11的模擬結果可看出，分布在CBF斷層兩側的樣品的熱歷史演化過程出現(xiàn)了明顯的差異，TB-11在11Ma出現(xiàn)一次強烈活動，可能為亞東正斷層的初始活動，而在3Ma左右又出現(xiàn)了一次較強烈的活動，這與哈廣浩(2019)在亞東-谷露裂谷北段的格達地塹得到的結果較一致。

5.2 藏南拆離系(STDS)的活動時代

STDS和淡色花崗巖自被發(fā)現(xiàn)以來，不斷有學者進行研究探索，Harrisonetal. (1995)認為GHC淡色花崗巖是在STDS啟動之后，地殼伸展、深部物質(zhì)折返發(fā)生構造減壓熔融的產(chǎn)物，沿STDS呈條帶狀分布，其結晶年齡可以用來限制STDS的活動時代(Guillotetal., 1994)。吳福元等(2015)根據(jù)大量的年代學數(shù)據(jù)將喜馬拉雅淡色花崗巖劃分為多個期次，認為在高喜馬拉雅地區(qū)分布的淡色花崗巖多數(shù)是STDS的同構造花崗巖，少數(shù)與南北向裂谷有關。在本研究區(qū)內(nèi)可見淡色花崗巖明顯沿STDS成條帶狀分布，且根據(jù)大量野外地貌調(diào)查以及遙感影像解譯可發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)出露一套完整的STDS的物質(zhì)和結構，從下向上依次為弱變形的淡色花崗巖、花崗質(zhì)糜棱巖、碳酸鹽糜棱巖，未變質(zhì)灰?guī)r。本次研究采集的樣品處于STDS內(nèi)，位于花崗質(zhì)糜棱巖下方，且發(fā)現(xiàn)越遠離花崗質(zhì)糜棱巖的淡色花崗巖變形越弱。距花崗質(zhì)糜棱巖最遠的樣品TB-11的手標本和顯微鏡下均未出現(xiàn)云母和長石等礦物的定向排列(圖12a, b)，但與花崗質(zhì)糜棱巖緊挨著的CB19-32樣品出現(xiàn)了礦物拉伸線理(圖12c, d)，為花崗巖冷卻后期和侵位后遭受了強烈變形，巖體邊部變形比中心位置變形強烈，且礦物定向方向一致，與上覆的碳酸鹽糜棱巖中發(fā)育的礦物拉伸線理方向一致。以上特征均說明該處的淡色花崗巖應為同構造侵位花崗巖。

圖12 研究區(qū)淡色花崗巖特征未變形的花崗巖手標本(a)及其正交偏光下顯微照片(b)；變形較強烈的花崗巖(c)及其正交偏光下顯微照片(d). Qtz-石英；Pl-斜長石；Kfs-鉀長石；Ms-白云母；Bt-黑云母Fig.12 Characteristics of the leucogranite in the study area Hand specimens of undeformed granite (a) and its microphoto under orthogonal polarization (b); strong deformation granite (c) and its microphoto under orthogonal polarization (d)

前人研究得出STDS的活動時代為23～9Ma，雖然STDS東部的活動時代略晚于西部，但大體上整個STDS的活動時代幾乎為同一時期。西部地區(qū)STDS活動時代為23～9Ma：如Walkeretal. (1999)在Zanskar 地區(qū)得到STDS活動時代為23～20Ma；Kumaretal. (1995)在相同地區(qū)用磷灰石裂變徑跡得到剪切帶停止活動時代為11～9Ma；Searle (1996)在中部Garhwal用K-Ar等方法獲得STDS的活動時代為23～21Ma。東部活動時代為20～9Ma：Edwards and Harrison (1997)通過對庫拉崗日巖體的年代學研究認為STDS在12Ma之后仍在活動；王曉先等(2016a)通過對沖巴巖體開展鋯石U-Pb和白云母Ar-Ar定年，限定STDS活動時代為12～9Ma；董漢文等(2017)對錯那地區(qū)的花崗巖定年限定STDS的活動時代為19.7～15.4Ma。本研究區(qū)內(nèi)的同構造淡色花崗巖U-Pb定年結果顯示其年齡為22±0.3Ma，該年齡代表了研究區(qū)STDS的啟始活動時代。我們研究得到11～7Ma期間沖巴雍錯巖體不同部位出現(xiàn)冷卻速率差異，且明顯小于22～11Ma的冷卻速率，結合前人在亞東裂谷北段活動時限及冷卻速率的研究，所以我們認為在11～7Ma期間該地區(qū)已經(jīng)受到了亞東正斷層的影響。前人研究認為STDS是一個長期活動形成的構造帶，帶內(nèi)的淡色花崗巖巖漿活動經(jīng)歷了長期的演化過程，成巖時代跨度較大，如薩迦穹窿內(nèi)淡色花崗巖為27.5～10Ma(張宏飛等, 2004)。本文的研究區(qū)與王曉先等(2016a)研究區(qū)(圖2)相距較近并都采用了鋯石U-Pb定年測試淡色花崗巖的結晶年齡，王曉先等(2016a)的沖巴巖體的鋯石U-Pb年齡為12.4±0.4Ma，即為研究區(qū)STDS的活動時代。本文將該區(qū)內(nèi)淡色花崗巖形成時間跨度擴展到22Ma，即該區(qū)內(nèi)的STDS活動時代為22～11Ma。

5.3 亞東裂谷(YDR)的活動時代

大約在11Ma以后，藏南拆離系已基本停止活動，藏南地區(qū)的主要構造事件為南北向裂谷的活動。前人在對藏南其他南北向裂谷進行的低溫熱年代學研究證實了這一觀點，例如隆格爾裂谷啟始活動時間為16～12Ma(Styronetal., 2013)；Thakkhola地塹起始活動時間為14Ma(Coleman and Hodges, 1995)；吉隆斷裂活動時間起于約10Ma(Shenetal., 2016)。Harrisonetal. (1995)對位于亞東-谷露裂谷北部的念青唐古拉地區(qū)進行40Ar-39Ar定年，得到該正斷層初始活動時代約8Ma；顏晗等(2013)根據(jù)斷層巖體的切割關系，對被YGR錯斷的花崗巖體進行研究，認為其初始裂陷時代可達11～18Ma；YGR北端的谷露地塹AHe數(shù)據(jù)顯示其初始裂陷時代在6Ma左右(Stocklietal., 2002)；哈廣浩等(2018)在錯那裂谷邛多江地塹利用沉積地層年代限定藏南近南北裂谷的初始裂陷時代應早于5～10Ma，但晚于約15Ma。在AFT反演過程中我們發(fā)現(xiàn)沖巴雍錯巖體分布在CBF兩側的樣品在各階段的活動時間完全不同。在TB-11樣品的熱歷史演化過程中顯示11Ma左右出現(xiàn)一次強烈活動，推測在11Ma亞東正斷層開始活動。本文研究區(qū)位于YGR南段，樣品采集位于裂谷邊界正斷層上盤，在斷層形成的同一構造應力作用下產(chǎn)生了次級斷層，采樣巖體產(chǎn)生大量的節(jié)理，可推測亞東正斷層對采樣巖體有較強的影響。在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，位于海拔較低的樣品TB-11比海拔高的TB-12顯示的AFT的年齡大，2個樣品位于亞東正斷層的次級斷層的兩盤，可得該斷層的形成時間晚于TB-12的AFT年齡。本文認為CBF斷層至少為7Ma以后形成，再結合TB-11樣品熱歷史過程，推斷裂谷在7Ma左右發(fā)生了一次較強烈的活動，形成了次級斷層CBF。

6 結論

(1)沖巴雍錯巖體中弱變形花崗巖LA-ICP-MS U-Pb年齡的跨度較大，為22～15.6Ma，最老年齡基本代表了巖體最早侵位年齡，約為22Ma。

(2)沖巴雍錯巖體的剝露過程為：在18～15.6Ma之間為初始階段，巖體從850℃到550℃經(jīng)歷約10km抬升冷卻剝露，平均冷卻速率約為125℃/Myr；在約15.6～11Ma期間，巖體從550℃冷卻至110℃時，平均冷卻速率約94℃/Myr；在約11～7Ma期間平均冷卻速率約24℃/Myr；7～3Ma平均冷卻速率約5℃/Myr；3Ma以后平均冷卻速率約為14℃/Myr。

(3)沖巴雍錯巖體的最早侵位年齡為STDS的起始活動時代。在22～11Ma期間巖體發(fā)生了快速的抬升，該時期為STDS的活動期。熱歷史模擬結果顯示，YDR的起始活動時代為11Ma，并在～3Ma發(fā)生了一次強烈活動。

致謝李亞林教授、張進江教授和俞良軍老師對文稿進行了仔細的評閱，提出了寶貴意見使本文得以完善。磷灰石裂變徑跡數(shù)據(jù)分析工作得到了中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所趙中寶助理研究員的悉心指導。在此一并致謝。