西藏松多地區早侏羅世變質輝長巖的成因及其構造意義*

解超明 段夢龍 于云鵬 王斌 宋宇航 張紅雨

1. 吉林大學地球科學學院，長春 1300612. 東北亞礦產資源評價自然資源部重點實驗室，長春 1300613. 中國地質大學，北京 1000831.

岡底斯構造-巖漿巖帶作為青藏高原的重要組成部分，近東西向夾持于印度河-雅魯藏布江結合帶和班公湖-怒江結合帶之間(圖1a)，記錄了特提斯洋俯沖消減、印度板塊與歐亞板塊碰撞、青藏高原隆升等一系列極其復雜的地質過程(肖序常和王軍，1998；潘桂棠等，2006)。岡底斯中部松多榴輝巖的發現(楊經綏等，2006)，使松多地區的基礎地質研究得到研究者的廣泛關注(許志琴等，2013；Chengetal.，2015；Welleretal.，2016；Caoetal.，2017；Yuetal.，2018；Wangetal.，2019)。有學者認為拉薩地體中“松多-墨竹工卡”蛇綠巖和榴輝巖呈外來巖塊群產出于松多巖組的淺變質巖系中，可能為異地推覆體(Liuetal.，2009；Zhang and Tang，2009)；隨著研究者在松多地區陸續發現與古大洋演化相關的蛇綠巖(王斌等，2017)、二疊紀洋島(Wangetal.，2019)、榴輝巖及其變質作用(楊經綏等，2006；Chengetal.，2015；李鵬等，2017)，逐漸揭示在松多地區可能存在一條晚古生代的古特斯縫合帶，其閉合時代為晚三疊世末期(李化啟等，2008)，但是關于其閉合后的構造-巖漿作用卻未見報道，鮮有討論。

岡底斯地區以發育巨型的構造-巖漿活動為特色，也被稱之為岡底斯巖漿巖帶，發育的巖漿作用至少可以劃分出4個階段：220～152Ma、109～80Ma、65～41Ma、33～13Ma(Jietal.，2012；Yuetal., 2018)，其中220～152Ma這一階段的巖漿作用與古特提斯洋閉合、新特提斯洋開啟、俯沖消減最密切相關，具有重要的科學意義(Chuetal.，2006; Zhuetal.，2008；朱弟成等，2008；Kangetal.，2014；董漢文等，2016)，但研究程度卻相對較低。岡底斯晚三疊世-早侏羅世的巖漿活動主要集中分布于東段(圖1b)，具有弧巖漿作用地球化學特征。黃豐等(2015)認為早侏羅世葉巴組和桑日群火山巖是雅魯藏布江洋早期俯沖的巖漿產物。劉琦勝等(2006)根據岡底斯中部寧中早侏羅世白云母二長花崗巖的研究認為其屬于岡底斯印支造山旋回晚期碰撞階段的產物。也有學者推測具有侏羅紀巖漿作用可能形成于班公湖-怒江洋南向俯沖消減的結果(Gengetal.，2006)。更多學者傾向于岡底斯南緣在早侏羅世時期應處于雅魯藏布江洋板片俯沖的構造背景(邱檢生等，2015；董漢文等，2016；Yuetal., 2018)。

目前對岡底斯中部早侏羅世基性侵入巖體的研究相對較少，而花崗巖的地球化學數據解釋常因其多解性難以限定和討論成巖構造環境(張旗，2012)，所以對該期弧巖漿事件成因及構造背景仍不清楚，該歸屬于北部的班公湖-怒江洋？還是南部的雅魯藏布江洋？亦或中部的松多古特提斯洋？還存在不同的認識。本文以岡底斯中部松多地區新發現的早侏羅世變質輝長巖為例，通過詳細的巖石地球化學、鋯石U-Pb 定年及鋯石Hf同位素研究，探討其巖石成因和構造背景，為岡底斯中部晚三疊世-早侏羅世構造-巖漿演化提供新的約束。

1 地質背景及樣品描述

松多地區處于岡底斯中東部，沙莫勒-米拉山斷裂帶東段，位于南岡底斯地塊與中岡底斯地塊的交界部位(圖1a，b)。研究區出露的地質單元主要包括：石炭-二疊系松多巖組、侏羅-白堊系火山-沉積地層、晚古生代蛇綠混雜巖、松多榴輝巖以及大面積分布的中-新生代巖漿巖(圖1c)。其中石炭-二疊系松多巖組主體是一套小有序而大無序的構造地層，以陸源碎屑巖為主，夾少量碳酸鹽巖的沉積巖系，主要巖性包括變質石英砂巖、白云母石英片巖、絹云石英片巖、二云(長石)石英片巖及少量黑云石英片巖組成。晚古生代蛇綠混雜巖巖石端元齊全，主要包括變質橄欖巖、堆晶輝長巖、輝長巖、玄武巖、斜長花崗巖等(王斌等，2017)。榴輝巖帶近東西向展布，巖石呈包體形式產于松多巖組之中，主要巖性包括金紅石榴輝巖、石英榴輝巖、角閃榴輝巖和多硅白云母榴輝巖等。現有研究表明，松多榴輝巖原巖為MORB型巖石(陳松永等，2007)，原巖可能形成于石炭-二疊紀(徐向珍等，2007)，變質年齡可能為晚二疊世(Chengetal.，2012，2015)。區內斷裂構造十分發育，構造形跡以近東西向為主，具有多期次、脆性逆沖斷裂構造發育的特點。

圖1 岡底斯東段構造簡圖(a、b)及松多地區地質圖(c)Fig.1 Sketch map of the eastern Gangdise belt (a, b) and geological map of the Sumdo area of Tibet showing the localities of Early Jurassic metamorphic gabbro (c)

本文研究的變質輝長巖分布于松多地區加色村以北，變質輝長巖呈巖脈狀近南北向產出，雖然受后期片理化改造較強，但仍可見變質輝長巖與石炭-二疊系松多巖組變質砂巖的侵入接觸界線(圖2a)。巖石樣品為灰綠色、灰黑色，塊狀構造(圖2b)。巖相學觀察發現，輝長巖已經發生了明顯的角閃巖相-低綠片巖相變質作用改造，具有中粗粒變余輝長結構，主要礦物由角閃石(15%～20%)、斜長石(35%～40%)、綠泥石(25%～35%)、綠簾石(10%～15%)等礦物組成(圖2c，d)。輝石蝕變較強烈，僅局部可見輝石假象，已基本蝕變為角閃石，角閃石也部分綠泥石化；斜長石，板柱狀，普遍綠泥石化和鈉黝簾石化；綠泥石，淡綠色(圖2c)，定向排列，具有一級灰干涉色(圖2d)；黝簾石呈陰影狀集合體；綠簾石，粒狀，短柱狀，粒度在0.1～0.6mm之間，正高突起，具有姜黃色異常干涉色(圖2d)。巖石中還含有少量石英顆粒，副礦物主要為磁鐵礦。

2 分析方法

2.1 全巖地球化學測試

樣品的無污染碎樣在河北廊坊市(宇能)宇恒礦巖技術服務有限公司完成，將巖石樣品用無污染碎樣機精碎至小于5mm左右，選用無污染瑪瑙球磨機磨至200目后送往地球化學分析實驗室備用。全巖地球化學樣品的主量元素、微量元素分析均在中國地質大學(北京)科學研究院實驗中心完成。在超凈實驗室內使用電子天平上稱取50mg樣品，采用兩酸(HNO3+HF)高壓反應釜(Bomb)溶樣方法進行樣品的化學預處理，分析儀器為美國安捷倫公司生產Agilent7500a型等離子質譜儀，分析過程中使用美國地質調查局標樣AGV2、W2、BHOV和中國地質測試中心巖石標樣R1、R3進行分析質量檢查和監控。

2.2 鋯石U-Pb測年

鋯石分選在在河北廊坊市(宇能)宇恒礦巖技術服務有限公司完成，采用常規粉碎、浮選和電磁選方法進行分選，最后在雙目顯微鏡下挑純。鋯石陰極熒光圖像分析(CL)在中國地質科學院電鏡室的陰極熒光分析系統上完成。在中國地質大學(北京)地學實驗中心進行了透射光和反射光顯微照相及鋯石LA-ICP-MS微區原位U-Pb同位素分析。分析時，測定部位的選取依據顯微圖像和陰極發光圖像特點，選擇無或者少包裹體的部位，盡可能避開裂紋部位；避免測定位置跨越不同世代的晶體區域，這些照片為數據解釋提供依據。所使用的ICP-MS為美國Agilent科技有限公司的7500A ICP-MS，激光剝蝕系統為美國New Wave貿易有限公司，UP193SS型，深紫外(DUV)193nm、ArF準分子激光剝蝕系統。激光束斑直徑為36μm，剝蝕采樣時間為45s。實驗中采用剝蝕物質載氣為高純度He，流速0.7L/min，用標準鋯石91500為外標進行同位素比值校正(Wiedenbecketal.，1995)，用標準鋯石TEM(417Ma)做監控盲樣，元素含量以NIST612為外標進行標定，29Si作為內標，NIST612和NIST614做監控盲樣。采用澳大利亞Glitter 4.4軟件對同位素比值及元素含量計算進行處理(ver4.0，Macquarie University)(Ludwig，2003)，采用ISOPLOT 3.0軟件繪制U-Pb諧和圖和計算加權平均值(Yuanetal.，2004)。

2.3 鋯石Hf同位素測試

鋯石Hf同位素分析在北京科萃測試技術有限公司實驗室利用激光剝蝕多接收器電感耦合等離子體質譜儀完成。激光進樣系統為NWR213nm固體激光器，分析系統為多接收等離子體質譜儀(NEPTUNE plus)。檢測環境：溫度18～22℃，相對濕度<65%。儀器運行條件及分析方法詳見文獻(Huetal.，2012)。利用NWR213nm固體激光器對鋯石進行剝蝕，激光剝蝕的斑束直徑為40μm，能量密度為10～11J/cm2，頻率為10Hz，激光剝蝕物質以高純He為載氣送入Neptune Plus (MC-ICPMS)，接收器配置與溶液進樣方式相同。分析數據處理(包括對樣品和空白信號的選擇、同位素質量分餾校正)采用軟件ICP MSD ata Cal(Liuetal.，2010)完成。

3 分析結果

3.1 全巖地球化學特征

在主量元素分析表(表1)中，變質輝長巖SiO2含量變化較大，具有較高的MgO、Fe2O3T、CaO含量。其中SiO2含量為45.56%～53.69%；MgO含量為6.04%～11.75%，Mg#為66～77，接近原生玄武質巖石(Mg#=70，Dupuy and Dostal，1984)；Fe2O3T含量為6.87%～9.53%；CaO含量為7.24%～11.76%。TiO2含量較低(0.77%～1.69%)。K2O+Na2O為4.52%～2.71%，K2O/Na2O<0.5；樣品的Al2O3含量變化較大，為12.68%～18.64%；低P2O5(0.08%～0.33%)含量。

在稀土微量元素分析表(表1)中，巖石的稀土總量較低，∑REE介于32×10-6～91×10-6，均值為73×10-6，明顯低于OIB(ΣREE=199×10-6)，而略高于E-MORB(ΣREE=49×10-6)稀土元素總量(Sun and McDonough，1989)。在球粒隕石標準化稀土元素配分圖上，樣品表現右傾平滑曲線(圖3a)，顯示輕稀土元素相對富集，重稀土元素元素比較平坦的分配模式。輕重稀土元素分異顯著，(La/Yb)N=2.05～4.80，主要是輕稀土分餾((La/Sm)N=1.49～2.47)，重稀土分餾較弱或基本無分餾((Gd/Yb)N=1.20～1.67)。其中4件樣品出現了較為明顯的Eu負異常(δEu=0.57～0.73)，其他樣品無Eu負異常。

松多變質輝長巖富集大離子親石元素(LILE)(表1)，如Cs、Rb、Ba等，相容元素Cr、Ni含量變化較大，分別介于209×10-6～746×10-6和80×10-6～234×10-6；Co含量變化范圍較小，介于29×10-6～56×10-6之間，總體與正常洋中脊玄武巖(N-MORB)含量相當(Co=47×10-6，Hofmann，1988)；在剔除活動元素組成的原始地幔標準化微量元素蛛網圖中(圖3b)，富集高場強元素Nb、Ta等，并出現顯著的Pb正異常。大部分樣品的Nb(5.82×10-6～24.1×10-6)、Ta(0.34×10-6～1.47×10-6)、Zr(47.9×10-6～153×10-6)、Hf(1.23×10-6～3.56×10-6)等元素含量總體上略高于E-MORB而明顯低于OIB含量(Sun and McDonough，1989)。總體上，樣品的稀土配分模式和微量元素配分曲線與N-MORB存在顯著差異，而介于E-MORB和OIB之間。

表1松多變質輝長巖地球化學組成(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6)

Table 1 Whole-rock geochemical compositions of the Sumdo metamorphic gabbro(Major elements: wt%; Teace elements: ×10-6)

樣品號St1H1St1H 2St1H 3St1H 4St1H 5St1H 6St2H1St2H2St2H3St2H4St2H5St2H6St3H1St3H2St3H3St3H4St3H5St3H6SiO247.8049.33 51.30 51.51 49.67 46.21 50.85 48.80 49.94 48.49 45.56 48.22 50.67 50.56 46.79 53.69 50.19 49.55 TiO21.04 1.11 1.00 0.94 1.07 1.03 1.57 1.59 1.69 1.66 1.68 1.49 1.23 1.35 1.42 0.77 1.01 1.21 Al2O316.56 14.73 12.90 12.68 14.62 16.75 16.02 17.06 16.85 16.70 17.47 16.89 15.21 15.60 16.96 16.57 17.25 18.64 Fe2O3T9.53 8.77 8.38 8.39 8.25 8.62 8.61 8.89 8.60 8.32 8.70 9.47 8.31 8.74 8.85 6.87 8.19 7.20 MnO0.13 0.14 0.14 0.13 0.14 0.13 0.14 0.15 0.15 0.16 0.17 0.14 0.13 0.20 0.18 0.17 0.16 0.15 MgO10.38 11.60 11.75 11.05 11.06 10.60 7.82 7.84 7.76 8.25 8.15 7.76 10.00 8.77 9.49 6.04 8.47 7.65 CaO8.19 7.43 8.10 7.97 7.24 8.49 8.93 10.66 9.63 10.03 11.76 8.99 8.86 8.01 10.23 9.81 8.26 9.60 Na2O2.75 4.15 3.73 3.68 4.07 2.79 3.30 3.41 3.48 3.62 3.71 3.26 2.31 2.78 2.58 2.34 3.12 3.00 K2O0.09 0.14 0.22 0.22 0.13 0.10 1.22 0.43 0.78 0.87 0.45 1.24 0.41 1.46 1.43 0.49 0.72 1.07 P2O50.16 0.16 0.14 0.12 0.13 0.14 0.26 0.33 0.22 0.19 0.30 0.23 0.19 0.23 0.24 0.08 0.13 0.11 LOI3.45 2.26 2.02 2.58 2.90 4.47 1.32 1.04 1.04 1.31 1.46 1.70 2.63 2.28 2.02 3.33 2.61 2.14 Total100.07 99.82 99.67 99.26 99.28 99.33 100.04 100.20 100.14 99.59 99.40 99.39 99.9599.98100.19100.16100.11100.32Li23.5 17.5 15.1 13.4 9.3 7.6 39.2 28.8 33.8 22.4 16.5 18.9 25.4 33.4 29.5 25.5 36.0 23.9 P869 855 757663633591 13891673113511441335923109213581226451794551 K9021329 2310644 875 1537 11522 3904 7726905029115801 446417664 15224 5038 8692 10694 Sc38.5 39.1 35.6 34.5 32.0 27.9 39.6 39.9 41.1 34.6 35.1 35.4 39.5 45.9 43.8 32.6 46.7 38.6 Ti6408 7022 6446 6174 62965538934293641063089069044102388334103269770508077687652V203173154226174152218220243233237251227272261173264232Cr617632 654 746720711217216209255258245380311299270356286Mn9321033102711121211112410181082111312051326 1375102915741349129513221095Co50.5 52.3 46.8 54.0 55.6 46.8 35.5 36.2 36.4 39.2 40.2 40.1 44.4 42.9 36.4 30.8 40.5 28.6 Ni22221622723422522982.5 80.3 83.3 91.0 88.4 92.5 17413412684.3 10185.1 Cu34.2 42.0 23.9 35.7 42.0 22.8 51.6 46.9 43.3 55.5 49.7 45.1 59.0 209.8 64.0 9.0 16.4 10.3 Zn75.9 60.0 59.8 72.3 69.4 65.4 67.1 59.5 66.7 72.6 66.7 82.4 63.0 522.6 172.1 86.1 85.1 62.5 Ga18.5 11.4 11.1 17.1 10.1 9.4318.4 19.1 20.3 17.5 18.3 19.3 17.1 20.2 18.2 15.9 18.6 17.5 Rb44.2 51.7 70.3 2.162.485.8967.1 54.7 78.1 54.4 15.8 33.4 87.5 52.6 15.4 32.0 47.3 49.5 Sr10741066 863 266. 135 113542 511491624552630524606 539595490521Y25.9 21.7 19.7 24.5 19.6 17.0 28.2 27.8 27.8 26.5 26.3 26.8 24.0 27.0 26.6 16.5 25.5 22.2 Zr81.3 88.8 82.2 80.6 83.8 73.4 139127148141127153108 128 12148.0 79.0 62.6 Nb15.3 16.3 15.2 14.8 15.3 13.5 22.3 19.5 22.6 21.7 19.2 22.6 17.4 24.1 23.2 5.8 9.8 8.7

續表1

Continued Table 1

表2松多變質輝長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb分析結果

Table 2 LA-ICP-MS U-Pb analytical results for zircons from the Sumdo metamorphic gabbro

測點號ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ變質輝長巖(St1)1741100.680.05960.00130.78420.01680.09550.00115872758810588621083100.350.18560.002413.35480.17390.52160.005627041027051227062431021140.890.05020.00230.21630.01000.03130.000420284199819924961690.570.18430.002412.42800.16460.48890.00532692102637122566235295016461.790.05090.00070.22140.00320.03160.0003235162033200261251231.020.05020.00230.22060.00990.03190.0004203822028202272942551.150.05220.00140.22590.00580.03140.000429338207519928711140.620.05010.00240.21910.01030.03170.0004200872019201291751850.940.05010.00180.21620.00780.03130.00041986219971992101251840.680.04930.00160.21530.00670.03170.00041635119862012111211720.700.05260.00180.22720.00760.03130.00043135520861992123773081.220.04810.00130.20770.00570.03130.0004106431925199213861200.720.04900.00190.21290.00830.03150.00041496819672002142062710.760.05010.00120.21740.00530.03150.00041983520042002152112490.850.05000.00130.21470.00550.03110.00041963819751982162022650.760.05010.00120.21820.00540.03160.00042013620042002變質輝長巖(St2)11753250.540.05040.00130.20850.00550.03000.0004212391925191224033471.160.05240.00130.21980.00530.03040.0004304342024193232652631.010.29070.004728.19800.46090.70340.007934211334261634343041752940.590.05480.00140.23360.00590.03090.0004406352135196254204211.000.05470.00130.22840.00530.03030.0004400322094192261532690.570.05030.00150.22530.00670.03250.0004207472066206275506280.880.05070.00110.20630.00440.02950.0003228281904187281893430.550.05010.00130.22050.00550.03190.0004201372025202292625400.480.06130.00110.76100.01420.09010.00106492157585566變質輝長巖(St3)11832580.710.05010.00140.21810.00600.03160.000419941200520022991550.640.05020.00210.22150.00910.03200.0004203712038203332052450.840.05030.00590.22190.02560.03200.00052082622032120334421130.370.07270.00161.40660.03150.14030.001710052789213847953022091.450.05490.01730.29950.09440.03960.000940658526674250665246550.800.05370.00120.23580.00530.03180.0004359302154202271381420.980.05470.01560.25100.07120.03330.0007401532227582114

注：表中樣品St1的測試點1、2、4，St2的測試點3、6、9及St3的測試點4、5、7未參與加權平均年齡計算

3.2 鋯石U-Pb定年

3件變質輝長巖(St1、St2、St3)的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結果見表2，相對應的鋯石測點稀土元素分析結果見表3。鋯石CL圖像顯示，鋯石可以分為兩類。一類鋯石呈自形到半自形長柱狀-板柱狀， 顆粒長徑集中在150～200μm，長樣品(St1)鋯石的16個測點中有13個測點的206Pb/238U-207Pb/235U諧和性較好，測點數據在諧和曲線上成群分布，計算的206Pb/238U加權平均年齡為200±1Ma(圖4a)，代表變質輝長巖的原巖時代，其中捕獲鋯石的206Pb/238U年齡為2706±24Ma、2566±23Ma、588±6Ma。樣品(St2)鋯石的9個測點中存在3顆捕獲鋯石，206Pb/238U年齡為3434±30Ma、556±6Ma、206±2Ma；其余測點計算的206Pb/238U加權平均年齡為195±6Ma(圖4c)。樣品(St3)鋯石的7個測點中也存在3顆捕獲鋯石，206Pb/238U年齡為847±9Ma、250±6Ma、211±4Ma；其余測點計算的206Pb/238U加權平均年齡為202±2Ma(圖4e)。3件變質輝長巖樣品的鋯石U-Pb定年結果在誤差范圍內基本一致，暗示輝長巖的巖漿結晶年齡為早侏羅世早期。

表3松多變質輝長巖鋯石稀土元素分析結果(×10-6)

Table 3 The trace element compositions (×10-6) of the zircons from the Sumdo metamorphic gabbro

測點號LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuSt1-10.048.620.061.042.550.2111.474.0745.5516.2067.9416.47184.5 44.86St1-20.039.250.040.812.570.5012.284.0948.3917.4673.7317.52194.7 47.71St1-30.059.060.051.002.190.7110.413.7248.7119.4092.1024.63296.0 78.34St1-40.0413.260.060.802.350.1711.684.7362.8124.97112.428.36326.5 79.65St1-50.3678.360.6912.4322.759.3496.8033.94428.8167.8796.1207.72394.8 706.0St1-60.038.260.030.681.370.597.352.7438.6815.8180.0823.37281.9 89.51St1-70.0412.680.142.575.081.6621.227.4994.9436.80171.744.49540.1 143.5St1-80.044.200.020.490.790.483.321.3117.857.3338.6711.91168.2 54.83St1-90.0312.000.132.394.671.3221.807.4493.4635.52162.341.15490.5 130.7St1-100.047.390.020.350.610.322.590.9112.465.3328.688.92131.8 42.33St1-110.337.360.080.600.650.262.470.9812.845.6628.919.06127.3 38.61St1-123.5521.010.967.518.202.2633.4811.79146.256.36251.762.74722.3 184.4St1-130.035.630.140.570.800.523.201.2316.046.8035.9111.14161.4 51.72St1-140.019.710.040.671.000.564.831.8926.5611.7862.8019.06274.2 84.91St1-150.0214.250.101.733.861.0519.196.8791.1036.71169.443.83528.7 136.9St1-160.0210.380.061.312.321.0610.563.8050.9220.32100.127.85364.2 107.1St2-10.0221.100.030.692.290.5415.086.4494.3740.50203.755.88706.8184.7St2-20.8539.850.313.275.562.3533.1713.23176.770.56336.1 88.721076 285.4 St2-30.0526.880.081.574.941.3131.4412.63179.475.18365.4 89.01880.1 318.5 St2-42.8323.931.054.473.630.6818.097.41103.742.88207.9 55.80688.5 179.0 St2-510.0043.833.0015.446.711.0122.868.94119.749.53244.9 67.55770.1 223.7 St2-60.1513.960.081.052.870.7016.596.9896.3738.80183.4 48.93580.1 152.3 St2-70.0436.340.081.834.990.9630.2112.49165.565.85310.0 80.97958.4 240.5 St2-80.0319.270.060.922.300.5414.776.4390.6438.00185.0 52.47643.7 169.0 St2-90.046.090.132.586.360.2326.368.5194.0229.95115.4 26.27265.6 64.37 St3-10.0310.430.051.192.051.039.583.5649.6020.32101.3 28.14377.7 110.1 St3-20.046.670.050.731.280.676.562.4632.4913.3366.84 19.14259.2 77.31 St3-30.0510.330.121.802.741.3411.714.2455.2821.48104.2 29.21385.2 107.7 St3-40.069.980.071.613.671.1215.875.2961.5221.6392.21 22.35267.9 65.63 St3-50.8013.090.444.084.021.4613.944.8064.7226.57134.5 36.31420.1 147.7 St3-60.0320.420.031.062.991.4617.346.8393.5439.88195.5 53.32616.9 200.2 St3-77.7718.831.456.912.220.726.302.1027.1911.2056.30 15.77195.4 63.92

注：表中樣品St1的測試點1、2、4，St2的測試點3、6、9及St3的測試點4、5、7未參與鋯石稀土元素球粒隕石標準化配分模式繪制軸/短軸比值為2︰1～4︰1，所測鋯石具有明顯的生長韻律環帶(圖4b, d, f)；這些鋯石測點的Th和U含量變化范圍較大，分別為71×10-6～2950×10-6和114×10-6～1646×10-6，相應Th/U范圍為0.54～1.79，均大于0.4。鋯石的稀土元素球粒隕石標準化配分模式以HREE相對富集和具有明顯Ce正異常和Eu負異常為主要特征(圖4b, d, f)，結合鋯石存在生長韻律環帶、較高的Th/U比值，表明這些鋯石為典型的基性巖漿鋯石成因(Hoskin and Black，2000)。另一類鋯石數量較少，顆粒形態也偏小，主要呈現渾圓狀，具有核幔邊結構特點，具有巖漿生長環帶，結合相對較高的Th/U值(0.35～1.45)，表明這部分鋯石屬于具有巖漿成因的捕獲鋯石。

圖3 松多地區變質輝長巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a)及原始地幔標準化微量元素蛛網圖(b) 標準化值、OIB、N-MORB、E-MORB的數據據Sun and McDonough (1989). OIB-洋島玄武巖；E-MORB-富集型洋脊玄武巖；N-MORB正常型洋脊玄武巖Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for the metamorphic gabbro in the Sumdo area

圖4 松多變質輝長巖鋯石206Pb/238U-207Pb/235U年齡關系圖、鋯石球粒隕石標準化稀土元素配分模式和典型鋯石陰極發光照片 實線圈為鋯石U-Pb測試點位，虛線圈為鋯石Lu-Hf同位素測試點位Fig.4 Zircon chondrite-normalized REE patterns, diagrams of 206Pb/238U-207Pb/235U relationship and representative CL images of the analyzed zircons in Sumdo metamorphic gabbro

表4松多變質輝長巖中鋯石Lu-Hf同位素組成

Table 4 The Lu-Hf isotope compositions of the zircons from the Sumdo metamorphic gabbro

測點號年齡(Ma)176Yb177Hf2σ176Lu177Hf2σ176Hf177Hf2σεHf(0)εHf(t)tDM1(Ma)tDM2(Ma)fLu/HfSt1-11990.028147 0.000641 0.001011 0.000025 0.282707 0.000020 -2.3 1.9 774 1115 -0.97 St1-22000.024621 0.000513 0.000906 0.000015 0.282596 0.000022 -6.2 -1.9 927 1361 -0.97 St1-32020.027800 0.000166 0.000971 0.000006 0.282670 0.000022 -3.6 0.7 824 1195 -0.97 St1-41990.011846 0.000108 0.000512 0.000006 0.282605 0.000022 -5.9 -1.6 905 1339 -0.98 St2-12020.042079 0.000576 0.001475 0.000014 0.282764 0.000022 -0.3 3.9 701 988 -0.96 St2-11960.038506 0.000283 0.001358 0.000010 0.282736 0.000025 -1.3 2.8 7391053-0.96

3.3 鋯石Hf同位素組成

樣品鋯石Hf同位素分析點位置和鋯石U-Pb測點相對應，分析結果見表4。鋯石176Lu/177Hf介于0.0005～0.0014，說明這些鋯石在其形成之后，沒有明顯的放射性成因Hf的積累，所以本文測定的176Lu/177Hf比值應代表了鋯石形成時體系Hf同位素組成(吳福元等，2007)。每個測點的εHf(t)值和模式年齡根據其U-Pb年齡計算。εHf(t)介于-1.9～3.9之間，單階段模式年齡tDM1介于774～927Ma之間，二階段模式年齡tDM2介于988～1361Ma之間。fLu/Hf為-0.96～-0.98，明顯小于鎂鐵質(下地殼)及硅鋁質地殼(上地殼)的fLu/Hf值(分別為-0.34和-0.72)，所以其二階段模式年齡更能反映源區物質從虧損地幔被抽取的時間或源區物質在地殼的平均存留年齡(Amelinetal.，1999)。

圖5 松多變質輝長巖Zr與主、微量元素(Ti、REE、Th、Nd、Nb、Ta)相關圖Fig.5 Zr against selected major and trace elements (Ti，REE，Th，Nd，Nb，Ta) variation diagrams for the Sumdo metamorphic gabbro

圖6 松多變質輝長巖Zr與主、微量元素(Sr、Rb、Cs、K、Na、Ca、Al、Pb)相關圖Fig.6 Zr against selected major and trace elements (Sr，Rb，Cs，K，Na，Ca，Al，Pb) variation diagrams for the Sumdo metamorphic gabbro

圖7 松多變質輝長巖Nb/Y-Zr/TiO2 (a，據Pearce, 1996)與Nb/Y-SiO2 (b，據Winchester and Floyd, 1997)圖解Fig.7 Nb/Y vs. Zr/TiO2 (a, after Pearce, 1996) and Nb/Y vs. SiO2 (b, after Winchester and Floyd, 1997) diagrams for the Sumdo metamorphic gabbro

圖8 松多變質輝長巖的地球化學判別圖解 (a) 2Nb-Zr/4-Y圖解(Meschede，1986)；(b) Nb/Yb-Th/Yb圖解(Pearce，2008)；(c) Nb/Yb-TiO2/Yb圖解(Pearce，2008).AI-板內堿性玄武巖；AⅡ-板內堿性玄武巖和板內拉斑玄武巖；B-富集型洋中脊玄武巖；C-板內拉斑玄武巖和火山弧玄武巖；D-正常型洋中脊玄武巖；OIB-洋島玄武巖；N-MORB-正常型洋中脊玄武巖；E-MORB-富集型洋中脊玄武巖Fig.8 Geochemical discrimination diagrams for the Sumdo metamorphic gabbro

圖9 松多變質輝長巖MgO-Cr (a)與MgO-Ni (b)圖解Fig.9 MgO vs. Cr (a) and MgO vs. Ni (b) variation diagrams for the Sumdo metamorphic gabbro

4 討論

4.1 變質作用對全巖組成的影響

本文變質輝長巖經歷了后期角閃石化、綠泥石化等角閃巖相-綠片巖相的變質作用改造，所以在利用元素討論巖石成因和源區性質之前要首先解讀元素的活動性(Xuetal.，2001)。在變質過程中，稀土元素與高場強元素(Th、Nb、Ta、Zr、Hf、Y)是相對穩定的(Rolliso，1993；Kerrichetal.，1999)。利用元素與最不活動性元素Zr在雙變量圖中的相關性也可以準確判別巖石遭受變質改造的條件(Polatetal.，2009，2012)，相關系數R<0.75被認為是活動性元素，是判別元素活動性簡便有效的方法(Polat and Hofmann，2003；劉平華等，2012)。松多變質輝長巖的元素Ti、REE、Th、Nd、Nb、Ta與Zr的相關性如圖5所示，TiO2與Zr具有非常好的相關性，相關系數R=0.91；稀土元素La、Gd、Yb、Sm、Nd與Zr均具有較高的相關性(R分別為0.91、0.91、0.78、0.95、0.97)；高場強元素如Nb、Th、Ta與Zr也具有非常好的相關性(R分別為0.93、0.91、0.93)。其他微量元素Hf、U、Ni、Cr與Zr亦具有較高的相關性。上述元素與Zr的相關性分析表明，在變質過程中，這些元素基本保持穩定，無明顯的遷移變化，代表變質輝長巖原巖的元素含量和特征；Cs、Ba和Pb與Zr也具有一定的相關性(R分別為0.70、0.71、0.64)，遭受了輕微影響而發生遷移，基本也保持和繼承了原巖特征，所以上述元素可以用來恢復和探討變質輝長巖的巖漿系列、巖石成因和源區性質。與稀土元素和高場強元素相比較，而大離子親石元素常常是活動元素(Rolliso，1993；Kerrichetal.，1999)，大離子親石元素(Sr、Rb)、主量元素(K、Na、Ca、Al)與Zr也沒有明顯的相關性(圖6)，表明這些元素可能已經在變質作用過程中發生了遷移，所以這些強活動性的元素不宜用來討論巖漿系列和巖石成因。

4.2 源區性質和巖石成因

由于變質作用的影響，K、Na等活動性元素已經發生了明顯的遷移，因此本文選擇沒有發生顯著變化的惰性組分對變質輝長巖進行原巖巖石系列的判別。在Nb/Y-Zr/TiO2(圖7a)與Nb/Y-SiO2(圖7b)分類圖解中，松多變質輝長巖樣品點落在亞堿性玄武巖和堿性玄武巖的交界區域。

松多變質輝長巖以高MgO(6.04%～11.75%)、高Fe2O3T(6.87%～9.53%)、高Mg#值(66～77)和富Na2O(2.31%～4.15%)為特征，并具有較高的Sc(28.0×10-6～46.7×10-6)、Co(28.6×10-6～55.6×10-6)、Ni(80.3×10-6～234.0×10-6)含量，表明其具有地幔的源區性質(Rapp and Watson，1995)。那么，是起源于巖石圈地幔還是軟流圈地幔源區(Sklyarovetal.，2003；Zhao and Zhou，2007)？松多變質輝長巖的稀土總量較低，具有輕稀土元素相對富集，重稀土元素元素比較平坦的分配模式，同時富集大離子親石元素(LILE，如Cs、Rb、Ba)，富集高場強元素Nb、Ta等，這與正常洋中脊玄武巖(N-MORB)具有虧損LREE、LILE特征的軟流圈地幔存在顯著差異(Sun and McDonough，1989)。樣品的Nb/La(1.14～1.61)>1，Nb/U比值平均為53.9，與OIB和E-MORB的值相一致(Hofmann，1988)。蛛網圖呈現介于OIB和E-MORB之間的平滑配分曲線(圖3b)。在2Nb-Zr/4-Y圖解(圖8a)中，樣品主要投在AII和富集型洋中脊玄武巖區域內；在Nb/Yb-Th/Yb圖解(圖8b)和Nb/Yb-TiO2/Yb圖解(圖8c)中，樣品點投在地幔演化趨勢中E-MORB和OIB過度區域。但考慮到輝長巖形成過程中很可能存在堆晶作用，其原始巖漿的成分應該更加接近OIB。上述特征暗示松多變質輝長巖原巖應起源于虧損巖石圈地幔的部分熔融。

鋯石Hf同位素組成因其很少受到后期地質作用的影響，近年來成為探討巖漿源區屬性的重要約束(Griffinetal.，2000)。松多變質輝長巖中巖漿鋯石的εHf(t)介于-1.9～3.9之間，顯示出富集的鋯石Hf同位素組成，進一步揭示其巖漿起源于虧損巖石圈地幔的部分熔融。松多變質輝長巖出現顯著的Pb正異常，并在鋯石中出現較多較老具有巖漿成因的捕獲鋯石，表明巖漿在上升侵位過程中可能發生了地殼物質的混染。由于在分離結晶和部分熔融過程中，總分配系數相同或相近的元素比值基本不受影響，所以常常用來檢驗地殼混染是否存在及其程度。通常認為高的(La/Sm)N值(>4.5)指示了地殼物質的混染(張永明等，2019)，松多變質輝長巖中(La/Sm)N值較低，并具有較高Mg#值(66～77)，而Nb、Ta也并未出現虧損，反而相對富集，這都表明巖漿演化過程中同化混染作用是有限的。

對于被下地殼物質改造的地幔源區部分熔融形成的巖石存在兩種主要機制，即拆沉陸殼物質對巖漿源區的直接改造和巖漿上升侵位過程中被陸殼物質的同化混染(楊浩田等，2018)。這兩種巖漿演化過程的本質區別在于，前者對巖漿源區的改造是地幔物質與地殼物質發生熔融并最終形成均一的元素-同位素地球化學體系，而后者是幔源巖漿上升侵位到地殼深度過程中同化混染了地殼物質，并導致巖漿的元素-同位素組成發生明顯的變化(Yangetal.，2008 ；楊浩田等，2018)。而松多變質輝長巖中相容元素含量變化較大可能與巖漿結晶分異作用有關，如Cr 和Ni含量表現出較寬的變化范圍(209×10-6～746×10-6和80×10-6～234×10-6)，表明巖漿在演化過程中存在不同程度的鎂鐵質礦物分離結晶。在MgO 與Cr 和Ni 的Harker圖解中，Cr 和Ni與MgO具有強烈的正相關性(圖9)，說明該區變質輝長巖原巖形成過程中存在明顯的橄欖石、尖晶石和單斜輝石的分離結晶。個別樣品中還出現了Eu的負異常，暗示在其源區也可能存在斜長石的殘留。綜上所述，改造松多變質輝長巖原巖虧損巖石圈地幔源區的殼源熔體可能主要來自于拆沉的古老下地殼物質的部分熔融，下地殼物質對幔源源區的改造應主要發生在巖漿源區。

圖10 松多變質輝長巖Zr/Nb-Ce/Y圖解Fig.10 Variation of Zr/Nb vs. Ce/Y for the Sumdo metamorphic gabbro

在地幔橄欖巖的熔融過程中稀土元素屬于中等不相容元素(Johnson，1994)，一般其濃度不會受地幔虧損和流體混入的明顯影響(Pearce and Peate，1995；Münker，2000)。如Sm、Yb和Ce、Y在尖晶石二輝橄欖巖體系中分配系數相近(McKenzie and O’Nions，1991；Deniel，1998)，當石榴石二輝橄欖巖發生低程度熔融時，常常出現HREE顯著的分餾，由于溶體中Yb和Y的含量由于受控于殘留的石榴石(Johnson，1994)，分配系數分別高于Sm和Ce，所以具有較低的Sm/Yb比值(1.26～1.91)和Ce/Y比值，以及相對于尖晶石二輝橄欖巖部分熔融較陡的演化趨勢(圖10；Deniel，1998)；而由尖晶石二輝橄欖巖部分熔融形成的巖漿往往具有HREE相對平坦的稀土配分特點(藍江波等，2007)。因此松多變質輝長巖HREE相對平坦的稀土配分曲線(圖3b)、低的(La/Yb)N值(2.06～4.81)、(La/Sm)N值(1.50～2.48)、(Gd/Yb)N值(1.21～1.67)和較低的(Ce/Y)N值(小于2)均表明其巖漿源區可能與角閃石的殘留有關，而不存在石榴石。巖石中低(Tb/Yb)N比值(1.16～1.48，)，均值1.31，也表明其主要來源于含尖晶石二輝橄欖巖的部分熔融(Wangetal.，2002)。Deniel(1998)提出了以不活動高場強元素判別玄武質巖漿源區礦物組合的有效圖解(圖10)，本文樣品均位于原始尖晶石相二輝橄欖巖和虧損尖晶石相二輝橄欖巖熔融源區之間，暗示其源區深度可能在70km左右(Lambert and Wyllie，1968)。

4.3 大地構造背景

岡底斯中東部早侏羅世存在較大規模火山-巖漿作用，是中生代岡底斯陸緣巖漿弧形成的重要時期(Chuetal.，2006；Zhuetal.,，2008；Jietal.，2012；Kangetal.，2014；董漢文等，2016；Yuetal., 2018)。除了本文報道的早侏羅世變質輝長巖外，在中岡底斯東部已經識別出多處早侏羅世的中酸性火山-巖漿作用(圖1a)，但是對具有弧巖漿作用地球化學特征的成因及大地構造背景還存在不同的認識，該歸屬于“哪個洋”的弧？是北部的班公湖-怒江洋？還是南部的雅魯藏布江洋？有學者推測葉巴組火山巖可能形成于班公湖-怒江洋南向俯沖消減的結果(Gengetal.，2006；耿全如等，2006)；班公湖-怒江大洋板片俯沖到南岡底斯以下，在板片回轉作用下形成弧后拉張，從而使地幔和下地殼部分熔融，導致葉巴組及相關早侏羅世巖漿作用的出現(Zhuetal.，2008)。如果岡底斯南緣的侏羅系桑日群和葉巴組形成于班公湖-怒江洋南向俯沖而導致的弧后盆地環境，那么岡底斯南緣應該存在一些古老地殼，但是岡底斯南緣卻以新生地殼為主(Zhuetal.，2011)；葉巴組分布范圍現今距離班公湖-怒江縫合帶至少在300km以上，而且在早白堊世岡底斯南部還曾經出現大規模的地殼縮短(England and Houseman，1986；Murphyetal.，1997)，所以在早侏羅世葉巴組產出的位置距離班公湖-怒江洋的位置更遠，受到班公湖-怒江洋南向俯沖的影響更是不太可能(黃豐等，2015)。董彥輝等(2006)認為雅魯藏布江洋開始俯沖的時代應在早中侏羅世或更早；雅魯藏布江洋可能在早三疊世之前已經打開(王玉凈等，2002；Chenetal.，2019)。在葉巴組火山巖南部還發育著大規模早侏羅世桑日群火山巖，最新研究表明葉巴組火山巖表現為典型的大陸邊緣弧特征，而桑日群具有洋內弧火山巖，可能分別代表了雅魯藏布江洋北向俯沖形成的陸緣弧和洋內弧(黃豐等，2015)。

近年來，松多古特提斯洋的發現和研究，為認識上述爭論提供了新的思路。松多地區已經陸續發現了與古大洋演化相關的中二疊世蛇綠巖(王斌等，2017)、中二疊世洋島(Wangetal.，2019)，證實了松多古特提斯洋的存在。大量有關榴輝巖及其變質作用的深入研究(楊經綏等，2006；Chengetal.，2015；李鵬等，2017)，也進一步揭示在松多地區存在以松多古特提斯洋北向俯沖閉合產物組成的縫合帶，其閉合時代為晚三疊世末期(李化啟等，2008)。李化啟等(2008)通過對松多地區貢布帕拉韌性剪切帶的構造解析研究，獲得含白云母綠片巖40Ar/39Ar得年齡為230～220Ma，提出拉薩地塊松多巖組經歷了印支期造山事件的認識，并進一步指出這是松多古特提斯洋深俯沖之后南、北拉薩地體碰撞的結果。李化啟等(2011)對松多地區的區域構造變形的深入研究，又獲得糜棱質綠片巖和白云母石英片巖的白云母40Ar/39Ar同位素年齡為～220Ma，進一步證實該期地殼淺部構造變形事件的存在；與此同時，獲得榴輝巖及退變榴輝巖中白云母和角閃石40Ar/39Ar同位素年齡為240～220Ma，代表榴輝巖的折返時代，不僅進一步表明岡底斯中部于220～240Ma經歷過碰撞造山事件，同時還揭示出松多古特提斯洋在220Ma以后已經消失，南、北拉薩地體已經發生碰撞。碰撞后必然是地殼厚度減薄，處于伸展的構造背景(張旗，2012)。有研究表明，在陸陸碰撞之后10～15Ma俯沖消減到大陸之下的殘余洋殼發生板片斷離而逐漸下沉(van de Zedde and Wortel，2001)。如果松多地區在～220Ma發生了陸陸碰撞，那么持續俯沖的松多古特提斯洋殼便可能會在～200Ma左右發生板片斷離和板片回返而引起弧后伸展，引發軟流圈地幔上涌并發生減壓熔融，在同時有俯沖板片提供流體或者俯沖組分的情況下，引發巖石圈地幔的部分熔融，從而有可能形成本文研究的變質輝長巖的巖漿源區。正是巖石圈地幔的部分熔融，由此產生的幔源巖漿能提供足夠的熱引起上覆古老的淺部地殼物質重熔，形成大規模的中酸性巖漿巖(張旗，2012)。已有大量研究表明，岡底斯中部確實存在晚三疊世-早侏羅世的花崗巖帶，包括尼木縣城以南的尼木花崗巖(205Ma、202Ma)(張宏飛等，2007)、南木林縣折無巨斑狀花崗巖(217Ma)(李才等，2003)、當雄南寧中地區白云母-二長花崗巖(190Ma)(劉琦勝等，2006)、松多地區的花崗閃長巖和二長花崗巖(215～190Ma)(和鐘鏵等，2006；Yuetal.，2018)，均為岡底斯南部晚三疊世-早侏羅世(217～190Ma)中酸性巖漿事件，該期恰好晚于松多地區記錄的碰撞造山事件和榴輝巖折返退變時代約10～15Ma。綜合本文變質輝長巖巖石成因和岡底斯地區晚三疊世-早侏羅世中酸性巖體的展布特征，這些花崗巖可能是和岡底斯中部曾發生過的印支期碰撞造山事件有關的晚碰撞或后碰撞花崗巖(李化啟等，2011)。

5 初步結論

綜合以上的討論，本文得出如下幾點初步認識：

(1)松多變質輝長巖具高MgO和Mg#值以及Cr、Ni含量，富集大離子親石元素和稀土元素， Nb、Ta等高場強元素富集，鋯石εHf(t)介于-1.9～3.9之間，顯示其巖漿起源于在下地殼改造的虧損巖石圈地幔的部分熔融。

(2)松多地區變質輝長巖原巖形成于早侏羅世早期(～200Ma)，反應了松多古特提斯洋閉合后，晚三疊世-早侏羅世岡底斯中部有可能存在松多古特提斯洋殼板片斷離事件，引發巖石圈地幔的部分熔融。

致謝樣品鋯石LA-ICP-MS原位微區U-Pb同位素測定得到中國地質大學(北京)蘇犁教授的熱情幫助，在此致以誠摯謝意。

恰逢肖序常先生90華誕，謹以此文表達對他的衷心祝愿，祝福先生永遠健康。