狮泉河地区晚侏罗世—早白垩世火山岩锆石U-Pb年龄及成因

2019-02-28

四川有色金属 2019年4期

（西藏自治区地质矿产勘查开发局区域地质调查大队，西藏堆龙德庆区 851400）

夹持在班公错-怒江结合带（北部）与雅鲁藏布结合带（南部）之间的冈底斯带见图1，以狮泉河-拉果错-永珠-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带（SLYNJOMZ）、噶尔-隆格尔-扎日南木错-措麦断裂带（GLZCF）和沙莫勒-麦拉-洛巴堆-米拉山断裂（SMLMF）为界，由南向北将冈底斯带划分为南冈底斯（即传统上认为的冈底斯）、冈底斯弧背断隆带（隆格尔-念青唐古拉复合古岛弧带）、中冈底斯、北冈底斯[1]。在各带上记录着自晚古生代以来，特提斯洋在各阶段发生、发展和消亡的历程。

图1 西藏冈底斯带上晚侏罗世—早白垩世火山岩分布图[1]

到目前为止，对于冈底斯带上中生代火山岩的研究主要集中于靠北侧班公错-怒江结合带的北冈底斯和靠南侧雅鲁藏布结合带的南冈底斯，并认为南冈底斯出露的火山岩是新特提斯洋向北俯冲消减的产物[2-8]，北冈底斯上的火山岩是班公湖-怒江特提斯洋壳的南向俯冲作用有关[9-12]。冈底斯带上的中生代岩浆活动，一些专家用班公错-怒江洋壳向南俯冲、雅鲁藏布洋壳向北俯冲的双向剪切式俯冲模型来解释[13]，除南、北结合带外，在冈底斯中北部，北冈底斯与中冈底斯之间还存在一条蛇绿岩带（狮泉河-拉果错-永珠-纳木错-嘉黎蛇绿岩带）[1]，这对于进一步研究中冈底斯上的中生代火山岩成因、构造环境等存在密不可分的联系。

狮泉河地区的晚侏罗世-早白垩世火山岩，为我们了解中生代时期狮泉河地区的构造演化，提供了良好的研究窗口。利用LA-ICP-MS方法测定了该火山岩中锆石U-Pb年龄，同时通过岩石化学、地球化学等工作，结合区域地质背景，探讨该时期岩浆活动岩石成因及构造环境，从而对中冈底斯的中生代构造演化提供重要资料。

1 地质概况

图2 狮泉河地区地质简图（据1∶5万噶尔地区地质图修改）

图3 锆石U-Pb年龄谐和图

笔者在实施青藏专项西藏1：5万噶尔地区6幅区调过程中，将狮泉河结合带划分为两条亚带，北亚带与区域上的拉果错、永珠、纳木错连成一带，而南亚带整体为一套蛇绿-构造混杂岩带，从西延入工作区至左左乡北约九公里盐共惹当布一带被晚白垩世酸性侵入岩吞噬，未向东延伸。出露于南亚带的晚侏罗世-早白垩世火山岩与下伏地质体为构造接触或被第四系覆盖而不清，在狮泉河北西约六公里嘎日阿、苏儿纠一带被早白垩世晚期郎山组超覆于其上，被晚白垩世酸性岩体侵位见图2。该火山岩是从1：25万区域地质调查[14]成果中早白垩世乌木垄铅波岩组中重新厘定出地质体，同时还厘定了早侏罗世变质基性火山岩、中-晚侏罗世以及早白垩世多尼组火山岩等。通常认为出露于中冈底斯上的晚侏罗世-早白垩世（J3-K1）火山岩为主的地质体划分到则弄群（J3K1Z）。

则弄群在中冈底斯上呈面状断续分布，东西延伸长度大于一千公里，南北宽度在几公里至数十公里。在一些区域含有晚侏罗-早白垩世的古生物化石外，大多数地段应用各种方法的同位素年龄了确定其时代。在申扎安山岩中获得128.54Ma的40Ar/39Ar年龄[15]；措勤夹举安山玄武岩中获得128.64Ma的40Ar/39Ar年龄[16]、措勤夏东英安岩获得的Rb-Sr年龄为111-114Ma，格仁错南岸安山岩获得113.6±1.1Ma锆石U-Pb年龄[17]；在当惹雍错西侧郎穷角闪英安岩获得124.47±0.3Ma的40Ar/39Ar年龄，在该采样点的南侧获得75.17±1.22Ma的K-Ar年龄[18]，上述年龄说明早白垩世早-中期为中冈底斯则弄群火山岩活动的主要时期（除获得的K-Ar年龄外）。

本文仅报道狮泉河嘎日阿、苏儿纠一带的J3-K1则弄群（J3K1Z）火山岩见图2，其岩性为流纹岩、英安岩、安山岩，并在流纹岩、安山岩各取得一个同位素年龄。

2 测试成果

2.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

挑选出的锆石以自形状为主，个别呈半自形，流纹岩（D2012-3）锆石在100μm左右外，英安岩（D2012-4）锆石大于150μm，具有岩浆结晶特征的震荡环带特恒，指示其为岩浆结晶的产物。锆石U-Pb同位素分析结果见表1显示Th/U均大于0.1，这与锆石晶体生长特征结果一致，属岩浆成因。说明岩石的成岩时间可以由锆石的结晶年龄代替。两件年龄样品测得的18个点都较集中，在锆石U-Pb年龄谐和图（图3a、b）中均位于谐和线上或其周围，表明锆石U-Pb年龄在误差范围内是谐和的。

D2012-4样品取得的206Pb/238U加权平均年龄为145.9±1.1Ma（MSWD=0.99）、D2012-3样品取得的206Pb/238U加权平均年龄为148.5±1.5Ma（MSWD=0.91），该年龄为岩石形成年龄。根据上述定年结果可以判定，则弄群英安岩、流纹岩的成岩年龄在测试误差范围内一致，英安岩、流纹岩为同一期岩浆活动的产物，属晚侏罗世提塘期，但考虑年龄的误差值（±1.5、±1.1），时代为晚侏罗世提塘期至早白垩世贝利阿斯期。

图4 K2O-SiO2图解

2.2 主量元素

本文主量元素见表1，则弄群火山岩在分类命名TAS图解（略）中，样品分别落入安山岩、英安岩和流纹岩区域，与室内鉴定一致，该类火山岩都为亚碱性系列W岩石，在AFM图解（略）中，都落入钙碱性系列区。

安山岩SiO2含量60.10%～62.85%之间，流纹岩SiO2含量在73.00%～81.63%之间，英安岩SiO2含量在64.70%～71.41%之间。在K2O-SiO2图解（图5）[19]中，除1件中基性岩样品落入低钾（拉斑）系列外，其他落入中、高钾钙碱性系列区。K2O/Na2O比值在0.34～17.17之间，随着SiO2值的增高而逐渐变高，最高值为17.17（流纹岩）、最低为0.34（安山岩）。岩石总体具有较高的A/CNK比值（0.91～1.48，平均为1.15），除两件安山岩为准铝质岩石外，其他均属于过铝质岩石。在主量元素的图解（图5）[20]中，K2O的含量随SiO2含量的增加而增加，而Na2O的含量没有明显变化；氧化物（TiO2、CaO、MgO、Al2O）含量，随着SiO2含量的增加而减少。

图5 Harker图解[20]

2.3 微量元素

则弄群火山岩稀土元素分析结果表2所示，稀土元素总量（∑REE）流纹岩含量变化较大，在111.03×10-6～243.04×10-6、英安岩含量在154.32×10-6～192.93×10-6、安山岩含量在119.95×10-6～132.60×10-6，总体而言，随着岩石酸性程度的增高，稀土元素总量呈增加趋势。

图6 稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

图7 微量元素原始地幔标准化蛛网图

表1 流纹岩（D2012-3）、流纹岩（D2012-4）LA-ICP—MS锆石U-Pb年代学分析结果

在则弄群火山岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（图6）中，轻稀土元素分馏较明显，重稀土元素分馏不明显。英安岩δEu在0.69～0.81；安山岩δEu值变化于0.70～0.75；流纹岩δEu在0.36～0.70之间，Eu负异根据酸性程度的增高，Eu的亏损越来越明显，岩浆房中斜长石分离结晶越好，致使残余熔体亏损铕。

在图7中，整体上富集Rb、Th、K、U等大离子亲石元素，Ta、Nb、Ti等明显的负异常，具岛弧火山岩特征。则弄群火山岩样品具有相似的微量元素分配形式，可能来源于同一岩浆房，但与中基性岩相比，中酸性岩富集大离子亲石元素和亏损Ti；同时中基性火山岩显示Sr正异常或弱负异常，中酸性火山岩具P、Sr负异常相对应，这与中酸性火山岩具有的Eu负异常一致，它们可能与岩浆演化过程中磷灰石、钛铁矿物及斜长石的结晶分离有关。

3 讨论

3.1 成因

狮泉河一带出露的则弄群火山岩（安山岩、英安岩和流纹岩）在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图8）和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（图7）中显示出的地球化学特征基本一致，只是中酸性岩石大离子亲石元素（LILE）相对中基性岩石富集，Ta、Nb、Sr、P、Ti相对亏损以及中酸性火山岩具有明显的Eu负异常。则弄群火山岩后期受构造影响，尤其中基性岩遭受较强蚀变，使大离子亲石元素Rb、U含量变化大，但总体曲线一致。在哈克图解（图6）上，中酸性和中基性岩石显示相同的趋势，这可能表明岩浆源区或岩浆分异的结果是一样。在La-La/Sm图解（图9）中，则弄群火山岩显示一致的趋势，可能是岩石圈地幔在热作用下发生部分熔融的产物。

表2 狮泉河一带火山岩晚侏罗-早白垩世部分样品的主量元素（wt%）、微量、稀土元素（×10-6）分析结果表

3.2 形成构造环境

则弄群属钙碱性玄武岩系列，呈喷发不整合覆于接奴群之上，其余地段受后期构造改造比较严重，致使与其他地质体之间皆为构造接触。Perace和Cann最先提出根据化学成分来限定岩浆起源的大地构造背景，并建立了所谓的构造-岩浆判别图解。

图8 则弄群火山岩La-La/Sm图解

利用Hf-Th-Ta图解（图9a）对则弄群火山岩采集的4件玄武岩样品进行构造环境判别，其中2件落入岛弧钙碱性玄武岩边界线上，另外2件落入岛弧钙碱性玄武岩区域，整体则弄群玄武岩属于岛弧玄武岩环境，为了判断其准确性和进一步约束火山岩的构造环境，分别用适合于酸性火山岩、安山岩的图解进行检验（图9bc）。

利用La/Yb-Sc/Ni图解识别出大陆岛弧安山岩、低钾大洋岛弧安山岩、大洋岛弧安山岩、和安第斯型安山岩（活动大陆边缘）等四种类型。在该图解上（图9b），则弄群采集的安山岩样品中3件落入安山弧，6件落入大陆边缘弧，3件落入大陆边缘、安山弧边界上，说明则弄群安山岩早期具有安山弧-晚期具有大陆边缘环境趋势，可能暗示岩浆活动晚期测区则弄群出露的部分地段已演化为厚的安第斯型陆壳。

利用Rb-Yb+Ta图解可以较为有效地将碰撞花岗岩和火山弧花岗岩区分开来，在该图解（图9c）上，则弄群流纹岩、英安岩大部分样品落入火山弧区，少量落入同碰撞界限和火山弧附近，以上几张图解反映了则弄群火山岩整体属造山带的岛弧环境。当然部分地区不排除岩浆活动晚期可能已演化为厚的安第斯型地壳，并显示同碰撞型火山岩特点。