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西藏班公湖-怒江縫合帶中段侏羅紀高鎂安山質巖石對中特提斯洋演化的制約*

2019-11-13 01:30:36唐躍翟慶國胡培遠肖序常王海濤王偉朱志才吳昊
巖石學報 2019年10期

唐躍 翟慶國 胡培遠 肖序常 王海濤 王偉 朱志才 吳昊

自然資源部深地動力學重點實驗室,中國地質科學院地質研究所,北京 100037

班公湖-怒江縫合帶在構造上夾持于拉薩和南羌塘地塊之間,是中特提斯洋(或新特提斯洋北支)消減閉合的遺跡,它對研究中特提斯洋構造演化和青藏高原中生代陸塊聚合過程具有重要的地質意義(Metcalfe, 1996, 2013; Yin and Harrison, 2000; Panetal., 2012; Zhuetal., 2013)。通常而言,班公湖-怒江縫合帶可進一步劃分為西段(班公湖-改則)、中段(班戈-那曲)和東段(丁青-怒江)。班公湖-怒江縫合帶中段的構造演化最為復雜,由自北向南呈面狀分布的三條分支縫合帶組成(東巧-安多、北拉-拉弄和永珠-納木錯),分布范圍南北寬度超過200km,是研究該縫合帶最為關鍵的區域(圖1b)。

島弧巖漿活動是大洋板塊俯沖消減作用的最直接記錄,對反演古大洋俯沖及其動力學過程具有至關重要的作用(Stern, 2002; Duceaetal., 2015)。已有研究顯示,在班公湖-怒江縫合帶西段的羌塘南緣地區發育一條侏羅-白堊紀的島弧型巖漿巖帶(170~110Ma),它是該地區中特提斯洋洋盆北向俯沖的結果(Kappetal., 2005; Lietal., 2014, 2018a, b; Zhuetal., 2016; Haoetal., 2018)。然而在班公湖-怒江縫合帶的其它地區,尤其是中段一帶的侏羅紀島弧巖漿作用仍缺乏系統研究(李小波等, 2015; Zengetal., 2016b),對其起源和成因仍不清楚。此外,前人對班公湖-怒江縫合帶侏羅紀島弧型巖漿巖的研究多集中于西段地區,對于中段地區的侏羅紀巖漿巖及其與各分支縫合帶之間的關系以及對應的俯沖消減動力學過程尚缺乏有效約束。

本文對班公湖-怒江縫合帶中段新近厘定的中晚侏羅世高鎂安山巖和閃長巖開展了系統的野外、巖石地球化學和鋯石U-Pb年代學研究,在此基礎上探討其成因及其對班公湖-怒江中特提斯洋洋盆俯沖消減動力學過程的約束,為進一步厘清中特提斯洋洋盆的演化提供關鍵證據。

1 區域地質概況

班公湖-怒江縫合帶橫貫于青藏高原中部,東西向延伸近2000km(圖1a)。沿縫合帶斷續分布了侏羅紀蛇綠巖、俯沖增生雜巖、侏羅-白堊紀中酸性巖漿巖和洋島型巖石,它們保留了較為完整的中特提斯洋從擴張到俯沖消減、直至閉合的地質記錄。前人的研究結果表明,班公湖-怒江縫合帶蛇綠巖主要形成于侏羅紀,且以中侏羅世為主(Wangetal., 2016)。這些蛇綠巖大都顯示出SSZ型蛇綠巖的特征,形成于大洋俯沖過程(Wangetal., 2016),并在晚侏羅世到早白堊世構造侵位于大陸邊緣之上。侏羅紀巖漿巖主要分布在班公湖-怒江縫合帶內及以北的南羌塘地塊南緣,又以縫合帶西段最為發育。這些巖漿巖顯示出典型島弧巖漿巖特征,是班公湖-怒江洋北向俯沖的直接地質記錄。白堊紀巖漿巖沿著縫合帶及兩側地塊邊緣廣泛發育,通常被認為與班公湖-怒江洋的消減閉合及伴隨的板片斷離、地殼拆沉作用有關(Zhuetal., 2011, 2016; Huetal., 2017)。

班公湖-怒江縫合帶中段,也稱藏北湖區,是整條縫合帶內最寬廣,也是蛇綠巖出露范圍最廣的地區(王希斌等, 1987)。自北向南,中段地區的蛇綠巖可劃分為三條亞帶,分別為東巧-安多、北拉-拉弄和永珠-納木錯蛇綠巖亞帶,它們代表了班公湖-怒江洋中段不同分支洋盆或小洋盆閉合的遺跡(圖1b)。已有研究資料顯示,東巧和安多蛇綠巖形成于早侏羅世(188~181Ma)的弧前或弧后環境(Liuetal., 2016; Wangetal., 2016)。變質底板角閃石K-Ar和40Ar/39Ar年齡約為175~179Ma,暗示這些蛇綠巖形成不久即發生仰沖就位(王希斌等, 1987; Zhouetal., 1997)。北拉-拉弄和永珠-納木錯蛇綠巖主要形成于中-晚侏羅世(172~148Ma),是班公湖-怒江洋南側分支洋盆演化的產物(Zhongetal., 2015, 2017; Tangetal., 2018a; Zengetal., 2018)。安多微陸塊位于班公湖-怒江縫合帶內,夾持于東巧-安多和北拉-拉弄蛇綠巖亞帶之間,是縫合帶內部一獨立的微陸塊,主要由前寒武變質基底、侏羅-白堊紀花崗巖和中新生代沉積蓋層組成(Guynnetal., 2006, 2013; Zhangetal., 2014)。在安多微陸塊中北部發育一套高壓麻粒巖,峰期變質時代大致為180~175Ma,折返冷卻年齡大致為~165Ma,并在早白堊世完全剝露地表(Guynnetal., 2006; Zhangetal., 2014)。這套高壓麻粒巖記錄了東巧-安多北側分支洋盆關閉后,安多微陸塊向南羌塘地塊發生大陸俯沖并折返的全過程(Guynnetal., 2006)。

圖1 青藏高原大地構造簡圖(a,據Zhai et al., 2016修改)、班公湖-怒江縫合帶中段地質簡圖(b)和佳瓊地區地質簡圖(c) KSZ-昆侖縫合帶;JSZ-金沙江縫合帶:LSSZ-龍木錯-雙湖縫合帶;BNSZ-班公湖-怒江縫合帶;IYZSZ-印度-雅魯藏布江縫合帶Fig.1 Tectonic framework of the Tibet Plateau (a, modified after Zhai et al., 2016), simplified geological map of the middle Bangong-Nujiang suture zone (b) and geological sketch map of the Jiaqiong area (c)

本次研究區地處藏北班戈縣佳瓊鎮(圖1c),大地構造位置位于東巧-安多和北拉-拉弄蛇綠巖亞帶之間。區內出露地層主要包括中上泥盆統查果羅瑪組(D2-3c)、下二疊統下拉組(P1x)、上三疊統確哈拉群(T3Q)、上三疊-下侏羅統木嘎崗日群(MQ)、中上侏羅統接奴群(J2-3j)和下白堊統去申拉組(K1q)。古生代地層主要由灰巖組成,并夾厚度不等的砂巖,它們與區內其他地層均呈斷層接觸。確哈拉群主要為一套淺變質巖系,以板巖、片巖為主,與中生代地層呈斷層接觸或被侏羅紀火山巖不整合覆蓋。木嘎崗日群為一套復理石沉積,以硅質巖、砂巖、泥頁巖為主,并夾有灰巖團塊。接奴群主要由板巖、砂巖和泥頁巖組成,并含有玄武質和安山質火山巖夾層。一般認為,木嘎崗日群和接奴群代表了一套弧前俯沖增生雜巖,與中特提斯洋北向俯沖消減有關,并在洋盆消減閉合過程中發生不同程度的剪切破碎(Zengetal., 2016a; Maetal., 2018)。蛇綠巖主要分布在達如錯東部地區,以橄欖巖和堆晶雜巖為主,并見有少量玄武巖,它們主要構造就位于木嘎崗日群之中,并被后期早白堊世花崗巖侵入(唐躍等, 2015)。去申拉組主要為一套中酸性火山巖、火山角礫巖、礫巖和砂巖等,不整合覆蓋于接奴群之上。

本項研究涉及的侏羅紀巖漿巖以安山巖為主,并有少量閃長巖呈脈體侵入于蛇綠巖的橄欖巖之中。安山巖主要出露于佳瓊鎮周邊和達如錯東岸,佳瓊鎮西側安山巖呈角度不整合覆蓋在確哈拉群之上,而南側以斷層與接奴群接觸。達如錯東地區安山巖主要與蛇綠巖和木嘎崗日群呈斷層接觸(圖1c),并在局部呈不規則脈體侵入到木嘎崗日群增生雜巖之中,或呈不規則構造巖塊混雜產出于木嘎崗日巖群(圖2a)。閃長巖主要呈巖脈產出,脈寬一般在20~100cm,長5~8m。野外和鏡下觀察顯示,安山巖和閃長巖均經歷了不同程度的后期蝕變(綠泥石化和絹云母化)(圖2)。安山巖呈深灰色-灰綠色,斑狀結構,斑晶主要為角閃石(2%~8%)、輝石(1%~5%)和斜長石(3%~10%),基質主要由斜長石微晶和隱晶質組成(圖2b, d)。閃長巖比安山巖經歷了更強的蝕變,主要礦物組成為斜長石(50%~55%)、角閃石(30%~40%)和石英(2%~8%),并可見少量輝石、黑云母(<5%)(圖2f)。斜長石發生不同程度絹云母化,部分角閃石發生綠泥石化。

圖2 西藏班戈佳瓊地區高鎂安山巖和閃長巖野外和顯微照片 Amp-角閃石;Pl-斜長石;Qz-石英Fig.2 Field photographs and microphotographs of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

2 分析方法

2.1 鋯石U-Pb分析

鋯石分選在河北省區域地質調查研究所完成,采用傳統的重液和磁選方法分選。鋯石透、反射光照片和陰極發光圖像拍攝在中國地質科學院地質研究所完成,基于此進一步觀察鋯石內部結構。鋯石U-Pb定年在北京科薈測試技術有限公司完成,利用LA-ICP-MS系統對鋯石開展U-Th-Pb同位素分析。激光剝蝕系統為ESI NWR 193nm,ICP-MS為Analytikjena PlasmaQuantmS Elite ICP-MS。具體的分析過程參見侯可軍等(2009)。分析過程中采用氦氣作載氣,氬氣為補償氣以調節靈敏度,分析束斑為25μm,激光的能量為6.25J/cm2,脈沖頻率為8Hz。U-Pb同位素定年中采用鋯石標準GJ-1作外標進行同位素分餾校正,每分析5~10個樣品點,分析2次GJ-1。對于與分析時間有關的U-Th-Pb同位素比值漂移、元素含量校正及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算,均采用軟件ICPMSDataCal 8.0(Liuetal., 2010)完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和加權平均年齡計算采用Isoplot 3.0完成(Ludwig, 2003)。

圖3 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖和代表性鋯石陰極發光(CL)圖像Fig.3 Zircon U-Pb concordia diagrams and representative CL images of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

2.2 鋯石Lu-Hf同位素分析

鋯石Lu-Hf同位素測試在中國科學院地質與地球物理研究所多接收等離子體質譜實驗室完成,測試儀器為Thermo Fisher公司生產的Neptune Plus多接收電感耦合等離子體質譜儀與193nm ArF準分子激光剝蝕系統聯用構成的LA-MC-ICP-MS。鋯石Lu-Hf同位素分析點位與U-Pb測年點位重合。詳細的分析過程見Wuetal. (2006) 和Xieetal. (2008)。實驗過程中采用的束斑直徑約為44μm,剝蝕能量為10J/cm2,剝蝕時間為26s,脈沖頻率為8Hz。標準鋯石Mud Tank和GJ-1作為雙重外標,監測儀器穩定程度。本次分析過程中獲得的Mud Tank和GJ-1標樣測試值分別為0.282501±5(2SD,n=10)和0.281997±8(2SD,n=19),這與推薦值在誤差范圍內一致(Moreletal., 2008; Woodhead and Hergt, 2005)。

2.3 全巖主量和微量元素分析

全巖主量和微量元素分析在中國地質科學院國家地質實驗測試中心完成。主量元素測定采用熔片X熒光光譜法(XRF),使用的儀器為日本島津(SHIMADZU)公司生產的MXF-2100 型X射線熒光光譜儀。樣品燒失量(LOI)的測定采用馬弗爐加熱燒失法。稱取0.5g預先干燥的粉末樣品置于坩堝中,然后放入馬弗爐加熱至1000℃并恒溫90min,最后將樣品冷卻,稱取燒失后的重量。燒失前后質量差與樣品重量百分比即為燒失量。主量元素的分析精度優于5%。

全巖微量元素分析利用PE300D等離子體質譜儀(ICP-MS)完成,執行標準為DZ/T0223-2001。分析過程首先將樣品粉末烘干,準確稱取約50mg加入HF和HNO3溶解,然后再密封到高壓釜中,轉移至烘箱內加熱48h,然后開蓋蒸干。蒸干后的樣品加入6N HNO3再次密封到高壓釜中,轉移至烘箱內加熱烘干。冷卻后,用3N HNO3充分溶解樣品,再用MQ水將樣品稀釋2000倍,搖勻后送至ICP-MS測定微量元素。分析檢測下限為(0.n~n)×10-9,分析誤差一般小于5%。

表1西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖鋯石U-Pb定年結果

Table 1 Zircon U-Pb age data of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

測點號Pb?ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ17T046-安山巖-013615439821.570.0494560.0015740.1735230.0056130.0253820.000269168.671.3162.54.9161.61.7-02422559330.270.0505220.0014840.2909500.0085940.0416860.000401220.468.5259.36.8263.32.5-03288748561.020.0488950.0018750.1704500.0063720.0252740.000256142.790.7159.85.5160.91.6-04511804340.410.0605170.0015170.8759860.0216780.1050520.000923620.453.7638.811.7643.95.4-05361724600.370.0560840.0014180.5492120.0136340.0708480.000585457.555.6444.58.9441.33.5-06206026270.960.0495280.0021140.1726880.0074110.0253100.000482172.3127.8161.76.4161.13.0-07441525870.260.0566260.0023030.5764110.0222670.0735180.001053476.090.7462.214.3457.36.3-08206286350.990.0496710.0028160.1683860.0069540.0250450.000410189.0131.5158.06.0159.52.6-09215386930.780.0497300.0024510.1742180.0101950.0251450.000725189.0114.8163.18.8160.14.6-1060110420430.540.0502300.0023070.1755930.0081020.0252430.000504205.6107.4164.37.0160.73.2-11174145550.750.0503530.0025400.1778490.0095630.0254220.000419213.0112.0166.28.2161.82.6-1261265515431.720.0501940.0016750.1776020.0082730.0253850.000793211.277.8166.07.1161.65.017T056-安山巖-0194242421.760.0500940.0035440.1789150.0121440.0261250.000452198.2166.6167.110.5166.32.8-02104242951.440.0492000.0031740.1787430.0103070.0259520.000387166.8135.2167.08.9165.22.4-03154934431.110.0513200.0022640.1833250.0082370.0258160.000335253.8101.8170.97.1164.32.1-04103142931.070.0507630.0023710.1831230.0086730.0261470.000348231.6113.9170.77.4166.42.2-05167124141.720.0502130.0022180.1814180.0080170.0260200.000336205.6103.7169.36.9165.62.1-06103232941.100.0504280.0038840.1803530.0139940.0257630.000557213.0175.0168.412.0164.03.5-07199034651.940.0483670.0044820.1757860.0169530.0261080.000423116.8207.4164.414.6166.12.7-08103122881.080.0497310.0024030.1776950.0081950.0259390.000299189.0117.6166.17.1165.11.9-09114492831.590.0494260.0024720.1764500.0088030.0257580.000370168.6112.0165.07.6163.92.3-10156274231.480.0505620.0026050.1809920.0095650.0257840.000427220.4123.1168.98.2164.12.7-1193092591.200.0489560.0033430.1733850.0108180.0257860.000399146.4151.8162.49.4164.12.5-12114753031.570.0507450.0049990.1784170.0176020.0258080.000512227.8214.8166.715.2164.33.2-13207535531.360.0504390.0019120.1804680.0069380.0258700.000420216.788.9168.56.0164.62.6-1493412431.400.0494760.0037330.1750440.0126420.0258760.000698172.3166.6163.810.9164.74.4-15144524331.040.0490530.0027010.1752140.0095380.0258480.000345150.1129.6163.98.2164.52.2-16166904391.570.0500490.0025040.1775370.0084900.0259380.000365198.2116.7165.97.3165.12.3-17196555481.200.0480840.0019910.1720120.0067970.0258780.000300101.9-100.9161.25.9164.71.9-18238246611.250.0502390.0020850.1809030.0078020.0258730.000361205.696.3168.86.7164.72.317T063-閃長巖-0192252950.760.0500950.0025080.1746580.0079880.0255080.000380198.2121.3163.56.9162.42.4-0282182610.830.0498140.0036670.1722370.0116100.0255820.000523187.1-25.0161.410.1162.83.3-0382262560.880.0493820.0022280.1737080.0078360.0255500.000415164.9137.9162.66.8162.62.6-0481922400.800.0500790.0027200.1731250.0086220.0255000.000408198.2121.3162.17.5162.32.6

續表1

Continued Table 1

測點號Pb?ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ-0571622060.780.0487210.0029440.1731050.0106760.0257990.000391200.1133.3162.19.2164.22.5-0692232870.780.0480170.0021140.1685390.0072630.0255140.000367101.9109.2158.26.3162.42.3-07195985801.030.0518590.0021840.1828210.0077280.0255100.000344279.791.7170.56.6162.42.2-08133963961.000.0503040.0024360.1746540.0079120.0254100.000352209.3108.3163.46.8161.82.2-09124063461.170.0512320.0031740.1778440.0096100.0255510.000447250.1142.6166.28.3162.62.8-1092342950.790.0483100.0027130.1737600.0093430.0255960.000541122.3120.4162.78.1162.93.4-11102533040.830.0501940.0020160.1773720.0072120.0256150.000372211.292.6165.86.2163.02.3-1271912340.820.0498500.0025670.1746030.0082870.0254900.000390187.1118.5163.47.2162.32.5-13113223300.980.0482600.0022340.1703570.0075380.0256140.000476122.394.4159.76.5163.03.0-14163995120.780.0499890.0016970.1765760.0061430.0255970.000356194.575.0165.15.3162.92.2-1592442890.840.0501530.0022910.1768550.0082860.0255620.000375211.2102.8165.47.1162.72.4-16102453070.800.0500110.0030810.1761240.0109120.0255350.000417194.5137.9164.79.4162.52.6-1771762360.750.0491110.0027230.1719170.0093380.0254420.000368153.8131.5161.18.1162.02.3-1881902470.770.0484860.0025640.1706260.0087930.0256540.000343124.2118.5160.07.6163.32.2-19164404750.930.0485350.0025180.1713110.0094220.0253280.000302124.2118.5160.68.2161.21.9-20113363430.980.0504310.0026530.1759480.0086790.0255160.000378216.7122.2164.67.5162.42.4-2171712350.720.0503610.0031920.1769640.0113910.0255480.000395213.0148.1165.49.8162.62.5-22102583250.790.0501660.0036110.1734210.0115820.0254360.000572211.2163.9162.410.0161.93.617T081-安山巖-0182012530.800.0497960.0030640.1736530.0110290.0252120.000348187.1144.4162.69.5160.52.2-0292352690.870.0465810.0030630.1635980.0105230.0254570.00045027.9161.1153.89.2162.12.8-03165074591.110.0483810.0018320.1679320.0064010.0251760.000284116.886.1157.65.6160.31.8-04103093071.010.0504340.0022770.1749420.0076060.0253210.000296216.7105.5163.76.6161.21.9-0592922821.030.0505780.0022500.1746450.0083000.0250160.000404220.499.1163.47.2159.32.5-0651291600.800.0502560.0041700.1722070.0130580.0252050.000664205.6-6.5161.311.3160.54.2-0761901811.050.0517150.0051260.1787750.0168800.0253560.000625272.3229.6167.014.5161.43.9-08229265771.600.0484030.0016800.1686220.0055280.0253430.000347120.581.5158.24.8161.32.2-09102422980.810.0502070.0025600.1772610.0100330.0254630.000404211.2118.5165.78.7162.12.5-1061941791.090.0480480.0024910.1677900.0087630.0254380.000348101.9118.5157.57.6161.92.2-11133453760.920.0549990.0020270.1900300.0064110.0251740.000328413.086.1176.75.5160.32.1-12197505091.480.0491560.0023370.1719250.0084380.0253320.000353153.8111.1161.17.3161.32.2-13133843641.060.0492970.0021140.1724090.0073400.0254330.000334161.2100.0161.56.4161.92.1-1471792160.830.0495440.0034610.1713970.0125620.0249810.000438172.3-36.1160.610.9159.12.8-15102962811.050.0499750.0033460.1726910.0120120.0249960.000457194.5155.5161.810.4159.22.9-16187114671.520.0490420.0019520.1723870.0073630.0254080.000330150.192.6161.56.4161.72.1-17144744051.170.0511950.0017530.1773000.0055990.0252840.000288250.179.6165.74.8161.01.8-1892372630.900.0498490.0020630.1735380.0067400.0254210.000351187.196.3162.55.8161.82.2

3 測試結果

3.1 鋯石U-Pb年齡

本次研究對4件樣品(3件安山巖和1件閃長巖)進行了鋯石U-Pb定年,分析測試結果見圖3和表1。透反射和陰極發光圖像表明,所有鋯石均具有相似的晶體形態和內部結構,未見繼承核與增生邊。鋯石為短柱狀至長柱狀、自形-半自形晶體,長約150~300μm,長寬比1:1到3:1,并具有密集的巖漿振蕩環帶(圖3)。安山巖和閃長巖鋯石具有相似的Th和U含量,其變化范圍分別為152×10-6~2655×10-6和160×10-6~2043×10-6,Th/U比值為0.26~1.94。這些特征表明這些鋯石均為典型的巖漿成因鋯石(Hoskin and Schaltegger, 2003)。

3件安山巖樣品獲得了相似的206Pb/238U加權平均年齡,分別為161.0±1.7Ma (17T046;n=8, MSWD=0.09)、164.9±1.1Ma (17T056;n=18, MSWD=0.10)和161.0±1.1Ma (17T081;n=18, MSWD=0.16)(圖3)。樣品17T046中4顆鋯石具有較老的206Pb/238U年齡,分別為263Ma、441Ma、457Ma和643Ma(表1),可能代表了繼承或捕獲鋯石的年齡。閃長巖樣品(17T063)采自侵入到橄欖巖中的巖脈,獲得鋯石206Pb/238U加權平均年齡為162.5±1.0Ma (n=22, MSWD=0.07),這與安山巖樣品測年結果基本一致,表明安山巖和閃長巖是同期巖漿作用的產物。

表2西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖鋯石Hf同位素分析結果

Table 2 Zircon Hf isotopic compositions of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

測點號176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(t)2σtDM (Ma)tDM2 (Ma)fLu/Hf17T046-010.0653300.0019570.2824710.0000210.282465-7.30.711341672-0.94-030.0832510.0028910.2824510.0000230.282443-8.10.811931723-0.91-060.0728240.0020810.2824540.0000200.282447-7.90.711631712-0.94-080.0462240.0013280.2824790.0000210.282475-7.00.811041651-0.96-090.0614710.0021060.2825670.0000360.282561-3.91.310001458-0.94-100.0648500.0022740.2824880.0000280.282481-6.81.011191637-0.93-110.0687470.0019150.2824630.0000190.282457-7.60.711441689-0.9417T056-010.0481730.0014320.2824550.0000230.282451-7.80.811411703-0.96-020.0294100.0008750.2824020.0000210.282399-9.60.711991818-0.97-030.0572330.0016800.2824320.0000220.282427-8.60.811811756-0.95-040.0676740.0019180.2824800.0000210.282474-6.90.811201650-0.94-050.0713990.0020160.2824550.0000210.282449-7.80.811591706-0.94-060.0772290.0020690.2825080.0000280.282501-6.01.010851589-0.94-070.0354950.0010450.2824970.0000200.282494-6.20.710701606-0.97-080.0920840.0027470.2824630.0000260.282454-7.60.911711694-0.92-090.0977960.0028570.2825780.0000260.282569-3.50.910041436-0.91-100.0510510.0014460.2824430.0000210.282439-8.20.811581729-0.96-110.0862390.0024240.2825680.0000250.282560-3.90.910071456-0.93-120.0423630.0011810.2825310.0000210.282528-5.00.710261530-0.96-130.0615280.0017680.2824760.0000220.282471-7.00.811211657-0.95-140.0714230.0020470.2824180.0000220.282412-9.10.812131789-0.94-150.0731110.0020840.2825250.0000220.282518-5.40.810601551-0.94-160.0507090.0015170.2824810.0000220.282476-6.80.811071645-0.9517T063-010.0300450.0011610.2824360.0000220.282433-8.40.811591744-0.97-020.0317970.0012550.2824120.0000220.282408-9.30.811961800-0.96-030.0268790.0010230.2823980.0000190.282395-9.80.712091830-0.97-040.0349010.0011510.2824230.0000150.282419-8.90.511781775-0.97-050.0277340.0010010.2824520.0000190.282449-7.90.711321708-0.97-060.0276100.0009530.2824140.0000160.282411-9.20.611841792-0.97-070.0329240.0011580.2824050.0000190.282402-9.60.712031814-0.97-080.0320180.0010990.2823980.0000260.282395-9.80.912111830-0.97-090.0345520.0012270.2824410.0000200.282438-8.30.711541734-0.96-100.0255570.0008750.2824040.0000170.282402-9.60.611951814-0.97-110.0302420.0010060.2824510.0000170.282448-7.90.611341711-0.97-120.0340380.0011240.2824010.0000160.282397-9.70.612081824-0.97-130.0305110.0010410.2824200.0000190.282417-9.00.711781780-0.97-140.0376470.0012570.2823990.0000190.282395-9.80.712151828-0.96-150.0338540.0012590.2824350.0000200.282431-8.50.711631747-0.96-160.0310470.0009990.2823770.0000180.282374-10.50.612371876-0.97-170.0409970.0014050.2824320.0000200.282428-8.60.711731756-0.9617T081-010.0208750.0009960.2824840.0000140.282481-6.70.510861636-0.97

續表2

Continued Table 2

測點號176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177Hf2σ176Hf/177HfiεHf(t)2σtDM (Ma)tDM2 (Ma)fLu/Hf-020.0161460.0007650.2824760.0000170.282474-7.00.610911653-0.98-030.0283120.0013300.2824420.0000170.282438-8.30.611561733-0.96-040.0165690.0008020.2825020.0000160.282500-6.10.610561595-0.98-050.0117090.0005770.2824410.0000170.282439-8.20.611351731-0.98-060.0199080.0009580.2824350.0000180.282432-8.50.611551747-0.97-070.0379330.0017360.2824650.0000160.282460-7.50.611351683-0.95-080.0233660.0010530.2824030.0000140.282400-9.60.512021819-0.97-090.0208690.0009740.2824480.0000160.282445-8.00.611371717-0.97-100.0182430.0008570.2824560.0000140.282454-7.70.511221699-0.97-110.0267410.0012480.2824630.0000140.282459-7.50.511241686-0.96-120.0100570.0004820.2824840.0000160.282483-6.70.610721634-0.99-130.0124240.0005990.2824510.0000150.282449-7.90.511221709-0.98-140.0219050.0010340.2824850.0000170.282482-6.70.610861634-0.97-150.0196660.0009320.2824260.0000180.282423-8.80.611671767-0.97-160.0117000.0005580.2824380.0000160.282437-8.30.611381736-0.98

圖4 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖鋯石U-Pb年齡-εHf(t)值圖解 達如錯安山巖數據據李小波等 (2015), Zeng et al. (2016b);安多花崗巖數據據劉敏等 (2011)Fig.4 Plots of U-Pb ages vs. εHf(t) values for Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

3.2 鋯石Lu-Hf同位素

對4件鋯石樣品開展Lu-Hf同位素分析,結果見表2。3件安山巖樣品鋯石具有相似的(176Hf/177Hf)i比值(0.282399~0.282569)和相對一致的εHf(t)值(-9.6~-3.5),對應的一階段(tDM)和二階段(tDM2)鋯石Hf同位素模式年齡分別為1000~1213Ma和1436~1819Ma(圖4)。閃長巖樣品鋯石表現出相對均一的(176Hf/177Hf)i比值(0.282374~0.282449)和εHf(t)值(-10.5~-7.9),對應的一階段(tDM)和二階段(tDM2)鋯石Hf同位素模式年齡分別為1132~1237Ma和1708~1876Ma(圖4)。因此,安山巖和閃長巖具有相似的鋯石Hf同位素組成,這與相鄰地區以及安多微陸塊內已報道的近同期中酸性巖漿巖具有相似的鋯石Hf同位素組成(圖4; 劉敏等, 2011; 李小波等, 2015; Zengetal., 2016b)。

3.3 全巖主量和微量元素

安山巖和閃長巖全巖地球化學測試結果見表3。測試樣品具有相對高的燒失量(1.00%~6.68%),表明樣品均受到不同程度的蝕變,這與野外和鏡下觀察到巖石經歷不同程度的綠泥石化和絹云母化相一致。通常而言,SiO2、MgO、FeO、TiO2、Al2O3等主量元素和稀土(REE)、高場強元素(HFSE),以及Ba、Th、U等元素在蝕變過程中相對不活動(Pearce, 2014)。因此,本文主要基于這些相對不活動元素進行巖石的類型和成因討論。在Mg#-元素圖解上(圖5),除K2O和Na2O外,Mg#與其他元素基本呈現較好的線性關系。

安山巖SiO2含量為52.03%~55.90%,Al2O3為15.74%~17.35%,MgO為4.14%~5.68%、FeOT為6.71%~7.81%,對應的Mg#值介于50.9~58.0之間(表3)。在Zr/TiO2-SiO2圖解中,所有樣品均落入安山巖的區域內(圖6a)。在Th-Co圖解上(圖6b), 它們均呈現出高鉀鈣堿性巖漿巖的特征(Hastieetal., 2007)。在給定的SiO2條件下,安山巖樣品具有相對高的MgO含量,大部分樣品均落入高鎂安山巖的范疇(Kelemen, 1995; Kelemenetal., 2007; 圖6c)。同時,在SiO2-FeOT/MgO圖解上,安山巖相對于贊岐巖具有相對低的SiO2含量和高的FeOT/MgO比值,暗示其可能并非由贊岐巖直接分異而來(Tatsumi, 2006)(圖6d)。微量元素組成上,安山巖相對富集輕稀土元素(LREE; (La/Yb)N>8),同時顯示出Eu的負異常(Eu/Eu*=0.70~0.87)(圖7a)。原始地幔標準化蛛網圖上,所有樣品均顯示出了一致的配分曲線,富集Rb、Th、U、Pb等元素,虧損Ba、Nb、Ta和Ti等元素(圖7b)。這些特征與前人報道的達如錯高鎂安山巖相一致(李小波等, 2015; Zengetal., 2016b)。

表3西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖全巖主量(wt%)和微量(×10-6)元素組成

Table 3 Whole-rock major (wt%) and trace (×10-6) element compositions of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

樣品號17T04517T04617T04717T04817T04917T05017T05217T05317T05417T05617T057巖性安山巖SiO254.4755.1654.2254.5455.9055.4955.4654.7654.7455.5653.79Al2O316.7216.5016.6616.7417.3117.3515.7416.6217.2616.6416.75MgO4.765.174.894.994.144.165.684.825.044.765.01Na2O3.273.473.743.344.594.353.093.333.113.622.14K2O2.341.102.152.271.401.451.842.331.062.752.51P2O50.170.160.170.170.180.180.140.170.150.170.15TiO20.800.830.790.790.810.810.700.800.860.780.77CaO6.937.606.536.526.046.347.626.748.435.847.86FeOT7.597.817.707.707.097.177.447.637.226.717.25MnO0.110.100.090.090.080.080.150.090.110.130.15LOI2.061.342.582.122.171.791.351.921.003.602.50Mg#52.854.153.153.651.050.957.652.955.455.855.2Sc252624.925.721.924.22924.825.319.525.5Ti49535038494451514977519245625013517246434731V200192203211193206213202198175198Cr52.176.24949.223.228.113348.644.331.450.5Co27.12625.928.424.426.930.825.423.621.629.9Ni36.328.125.325.346.846.659.223.917.320.227.9Ga18.418.317.918.918.319.116.918.218.617.617.8Ge1.431.451.591.581.371.431.421.431.481.31.39Rb10756.997.310969.177.891.510866.6117183Sr358312325355365393337363324354357Y22.223.421.3222221.919.221.624.12220.4Zr141144130137144149100137135143108Nb7.127.877.077.47.467.335.417.438.137.516.58Cs2.63.282.182.841.942.383.472.964.981.717.2Ba476176455396231259301403183717386La33.329.931.230.637.734.223.330.729.930.728.1Ce63.557.960.258.371.864.744.959.257.457.954.3Pr7.186.536.756.727.837.075.156.646.496.596.21Nd26.22525.62629.527.420.524.925.225.723.9Sm5.235.275.125.145.515.24.154.975.174.984.76Eu1.271.291.231.241.251.241.111.241.351.161.14Gd4.674.944.484.34.554.443.684.424.754.474.07Tb0.710.760.690.670.730.710.580.690.760.690.66Dy3.974.424.034.124.24.213.594.084.494.113.84Ho0.840.910.820.840.860.850.730.820.90.850.78Er2.442.622.432.392.482.482.132.442.672.512.29Tm0.350.380.340.340.350.350.310.350.380.360.33Yb2.282.522.242.252.392.352.042.252.552.392.17Lu0.340.390.350.340.370.360.320.350.390.360.33Hf3.843.993.683.783.994.233.263.763.6743.37Ta0.560.630.590.590.610.620.540.590.660.610.55Pb14.55.915.114.213.61428.113.24.38.599.33Th13.512.912.91313.714.210.513.111.513.611.4U2.6822.062.062.162.21.492.161.482.572.25Eu/Eu?0.790.770.790.810.760.790.870.810.830.750.79

續表3

Continued Table 3

樣品號17T05817T05917T06017T06117T06317T06417T06517T06617T06717T06817T069巖性安山巖閃長巖SiO253.8453.0653.9752.0361.2059.6460.6961.2759.9757.2161.37Al2O316.7216.1616.7015.9015.5815.4515.4515.3615.6515.5715.44MgO5.075.354.944.893.944.414.514.144.165.284.58Na2O2.112.612.044.214.233.514.134.154.182.784.38K2O2.502.892.622.611.801.842.001.862.242.981.52P2O50.150.160.150.140.130.130.130.120.130.160.13TiO20.770.740.770.670.570.580.560.560.590.720.58CaO8.056.237.425.284.694.683.504.394.315.314.37FeOT7.476.897.476.934.884.994.864.665.326.705.35MnO0.130.130.130.150.090.080.070.080.090.150.09LOI2.356.222.976.683.004.674.093.333.392.692.97Mg#54.758.054.155.759.061.262.361.358.258.460.4Sc26.322.625.622.317.217.516.817.216.822.517.4Ti48744672479543673530357334913394350344603473V198178199175120117122109123154115Cr50.938.85441.994.495.198.594.992.87696.3Co29.526.329.822.916.618.217.316.917.524.716.4Ni27.322.427.722.82424.924.423.824.227.623.7Ga18.216.517.815.616.615.215.71515.816.314.9Ge1.471.281.431.241.271.211.161.111.161.431.17Rb18712519798.456.386.978.553.270.116652.3Sr383344372371356199250280318260290Y2120.32119.317.817.716.115.81621.413.4Zr10912611699.2177135143140129152127Nb6.767.066.746.128.177.978.087.657.978.797.79Cs22.82.99201.840.61.60.960.40.731.780.59Ba4064998001738337238300301375427222La28.629.828.726.828.328.426.227.128.531.128.5Ce55.657.155.651.351.95349.250.952.258.852.6Pr6.266.436.265.815.565.595.195.335.496.615.51Nd23.125.423.52220.420.418.819.820.125.320.1Sm4.814.954.824.354.023.923.633.813.924.953.66Eu1.141.181.130.951.010.990.890.9411.130.96Gd4.214.24.284.013.73.523.233.313.484.372.97Tb0.680.670.660.620.570.560.510.530.560.680.5Dy3.973.993.853.553.363.293.093.163.284.112.85Ho0.80.830.790.750.680.690.610.640.670.830.58Er2.342.352.392.171.981.981.751.891.932.471.64Tm0.330.330.340.310.290.280.250.270.270.340.24Yb2.22.262.232.041.941.881.621.761.822.321.68Lu0.340.340.330.320.290.280.250.270.280.360.26Hf3.463.583.493.24.63.723.743.923.734.113.71Ta0.550.570.550.480.710.70.680.70.740.750.71Pb11.210.812.38.8716.310.712.313.516.912.215.8Th11.512.111.810.715.612.712.212.61314.812.9U2.272.362.322.413.392.412.32.352.582.92.61Eu/Eu?0.770.790.760.700.800.810.790.810.830.740.89

圖5 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖SiO2、Al2O3、K2O+Na2O、Fe2O3T、Cr、Sr、Y、La、Yb對Mg#關系圖解 達如錯安山巖數據據李小波等(2015)和Zeng et al. (2016b),后同Fig.5 Elements of SiO2, Al2O3, K2O+Na2O, Fe2O3T, Cr, Sr, Y, La and Yb plotted against Mg# of the high-Mg Jiaqiong andesite and diorite in the Bange County, Tibet

圖6 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖SiO2-Zr/TiO2 (a,據Winchester and Floyd, 1977)、Th-Co (b,據Hastie et al., 2007)、SiO2-MgO (c,據McCarron and Smellie, 1998)和FeOT/MgO-SiO2 (d,據Tatsumi, 2006)圖解Fig.6 SiO2 vs. Zr/TiO2 (a, after Winchester and Floyd, 1977), Th vs. Co (b, after Hastie et al., 2007), SiO2 vs. MgO (c, after McCarron and Smellie, 1998) and FeOT/MgO vs. SiO2 (d, after Tatsumi, 2006) diagrams of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

圖7 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a、c)和原始地幔標準化微量元素蛛網圖(b、d)(標準化值據Sun and McDonough, 1989)Fig.7 Chondrite-normalized REE diagrams (a, c) and primitive-normalized multi-element spider diagrams (b, d) of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet (normalization values are from Sun and McDonough, 1989)

閃長巖相對于安山巖具有高的SiO2(57.21%~61.37%)含量和相對低的Al2O3(15.36%~15.65%)、FeOT(4.66%~6.70%)含量。同時,與安山巖類似,也具有較高的MgO(3.94%~5.28%)含量和Mg#值(58.2~62.3)(表3)。在Th-Co圖解上(圖6b),所有樣品均顯示出高鉀鈣堿性巖漿巖的特征。在SiO2-MgO(圖6c, d),閃長巖顯示出與安山巖類似的地球化學特征,暗示二者可能為同源巖漿的產物。而在SiO2-FeOT/MgO圖解上,閃長巖顯示出與分異的贊岐巖類似的地球化學組成。閃長巖與安山巖的稀土和微量元素配分曲線基本一致,富集LREE,具負Eu異常(Eu/Eu*=0.74~0.89)(圖7c)。在原始地幔標準化蛛網圖上,所有樣品也顯示出富集Rb、Th、U、Pb,虧損HFSE(Nb、Ta和Ti)的特征(圖7d)。

4 討論

4.1 侏羅紀巖漿巖

班公湖-怒江縫合帶中段佳瓊地區高鎂安山巖和閃長巖的鋯石均具有典型的巖漿成因特征,如巖漿振蕩環帶和高的Th/U比值,因此,它們的年齡代表了巖漿冷凝結晶的時代。本項研究共獲得了4件較好的鋯石U-Pb諧和年齡,主要集中于165~161Ma(圖3),指示安山巖和閃長巖形成于侏羅紀中晚期,這與前人在達如錯東部所報道的高鎂安山巖的時代一致(李小波等, 2015; Zengetal., 2016b)。此外,近同期的中酸性巖漿巖在東北部的安多微陸塊中也有報道(~170Ma)(劉敏等, 2011; Yanetal., 2016; 李小波等, 2017)。因此,在班公湖-怒江縫合帶中段北緣的侏羅紀中酸性巖漿作用主要發育在夾持于東巧-安多和北拉-拉弄蛇綠巖亞帶之間的區域內,而在縫合帶中段緊鄰的南羌塘地塊內部(東巧-安多以北地區)基本不發育(Guynnetal., 2006)(圖1b)。近年來,在班公湖-怒江縫合帶西段以及南羌塘地塊西南緣也已報道了多處侏羅紀島弧型巖漿巖,并認為它們與中特提斯洋北向俯沖有關(Kappetal., 2005; Lietal., 2014, 2018a, b; Haoetal., 2018)??傮w而言,這些侏羅紀的巖漿巖沿班公湖-怒江縫合帶呈近東西向帶狀分布,它們形成時代一致,并具有相似的巖石組合和地球化學特征。因此,它們的形成可能具有相似的地球動力學背景。

4.2 巖石成因

佳瓊地區高鎂安山巖和閃長巖的形成時代一致,并且具有相似的地球化學特征和鋯石Hf同位素組成。所有樣品均具有鉀鈣堿性火山巖的特征,輕重稀土分異明顯,富集LREE和LILE,虧損HFSE(圖6、圖7),這與典型島弧巖漿巖的特征相一致,是大洋俯沖消減背景下的產物(Kelemenetal., 2007)。此外,安山巖和閃長巖均顯示出高鎂安山質巖石的特征,在Mg#-元素圖解上表現出成分的連續變化(圖5)。這些特征表明安山巖和閃長巖可能源自相似的源區,具有相同的成因機制,且均與班公湖-怒江中特提斯洋的俯沖消減作用有關。

一般而言,與俯沖相關的(高鎂)安山質巖石有以下幾種形成機制:(1)基性巖漿與殼源巖漿混合(Strecketal., 2007);(2)含水地幔橄欖巖部分熔融(Wood and Turner, 2009);(3)俯沖板片熔體與地幔楔相互反應(Tatsumi, 2001; Wangetal., 2011)。巖漿混合過程中殼源長英質巖漿的注入,會顯著降低巖漿的MgO含量和Mg#,同時導致變化較大的鋯石Hf同位素組成(通常εHf(t)變化范圍>10; Griffinetal., 2002; Shaw and Flood, 2009),這與佳瓊高鎂安山巖和閃長巖的特征相矛盾。此外,野外也未見安山巖和閃長巖中具有巖漿混合的現象(如基性包體)。因此,巖漿混合模式可以排除。就第二種模式而言,含水地幔楔的部分熔融,產生的巖漿主要為基性和少量中性巖漿,這與研究區附近同期主要出露安山質和長英質巖石的地質事實不符(李小波等, 2015)。另外,含水地幔橄欖巖部分熔融產生的安山巖應繼承源區虧損的同位素特征,這與佳瓊安山質巖石具有明顯負的鋯石εHf(t)值的特征不符(圖4)。因此,含水地幔橄欖巖的部分熔融模式也不足以形成研究區內的高鎂安山質巖石。

俯沖板片熔體與地幔楔相互反應可能是形成佳瓊高鎂安山巖和閃長巖的主要機制。高鎂安山巖和閃長巖樣品均顯示出高Y和低Sr的特征,明顯區別于埃達克質巖石,與單純俯沖洋殼熔融產生的熔體特征相矛盾(Defant and Drummond, 1990; Castillo, 2012)。安山巖和閃長巖樣品具有較高的(La/Sm)N和Th含量,顯示出明顯俯沖沉積物組分加入的趨勢(圖8; Plank and Langmuir, 1998; Kelemenetal., 2007)。此外,明顯富集的鋯石Hf同位素組成,也進一步支持其巖漿源區加入了殼源組分(俯沖沉積物)。以上這些特征表明佳瓊地區高鎂安山巖和閃長巖的巖漿可能主要源于一個俯沖沉積物為主的源區,這與部分安山質巖石出露在俯沖增生雜巖之中的地質事實相吻合。在板片俯沖過程中,俯沖沉積物發生部分熔融,產生的熔體和地幔相互作用可能是產生這套安山質巖石的主要過程。但是,這套巖漿巖地球化學特征又有別于典型的贊岐巖,區內還同時發育更高SiO2含量的酸性火山巖(李小波等, 2015),暗示俯沖沉積物熔體可能與地幔楔并未達到平衡(Tatsumi, 2001, 2006)。

圖8 西藏班戈佳瓊高鎂安山巖和閃長巖Ba/Th-(La/Sm)N (a,據Labanieh et al., 2012)和 Th/La-Th (b,據Plank and Langmuir, 1998)圖解 深海和全球俯沖沉積物(GLOSS)數據據Plank and Langmuir (1998)Fig.8 Ba/Th vs. (La/Sm)N (a, after Labanieh et al., 2012) and Th/La vs. Th (b, after Plank and Langmuir, 1998) diagrams of the Jiaqiong high-Mg andesite and diorite in the Bange County, Tibet

4.3 構造環境

島弧巖漿作用是大洋板片俯沖最直接的記錄,對于深入理解大洋俯沖消減過程具有重要的科學意義(Stern, 2002)。佳瓊地區中晚侏羅世高鎂安山巖和閃長巖具有典型的島弧巖漿巖特征,它們的形成與大洋板片俯沖消減作用有關。安山巖和閃長巖與蛇綠巖和弧前增生雜巖(木嘎崗日群、接奴群)共生,并且局部見閃長巖侵入于蛇綠巖及木嘎崗日群之中,暗示它們產出于靠近海溝的大陸邊緣環境(Tatsumi, 2006)。本項研究高鎂安山巖和閃長巖具有高Y和低Sr/Y的特征,且研究區內也未有同期埃達克質巖石的報道,指示巖漿應源自淺部源區,并未達到石榴石相,即熔融發生在俯沖帶淺部異常高熱的環境(Tatsumi, 2001, 2006; 唐功建和王強, 2010),這與達如錯東部高鎂安山巖的研究結果相一致(Zengetal., 2016b)。海溝邊緣淺部高熱的巖漿形成,一般對應兩種構造模式:洋脊俯沖或者初始俯沖(DeLongetal., 1979; Sunetal., 2010; Hall, 2012)。洋脊俯沖一般發生于大洋演化的末期,常伴隨著埃達克巖、MORB-OIB類巖石和其他高溫長英質巖石的產出(Sunetal., 2010; Windley and Xiao, 2018)。此外,洋脊俯沖過程中常伴隨著軟流圈物質的上涌,而形成具有虧損同位素特征的巖石(Lietal., 2016)。這些特征與佳瓊地區的高鎂安山巖和閃長巖的特征不符,也與安多微陸塊及鄰區已報道的近同時代巖漿巖的類型和特征不一致(劉敏等, 2011; Zengetal., 2016b; 李小波等, 2017)。另外,研究區以南的北拉-拉弄和永珠-納木錯蛇綠巖主要形成于中晚侏羅世(170~150Ma)(Zhongetal., 2015; Tangetal., 2018a; Zengetal., 2018),也從側面表明大洋中脊在~165Ma的時候尚在擴張。因此,佳瓊地區165~161Ma的高鎂安山質巖石很可能是大洋板塊初始俯沖的產物(Zengetal., 2016b)。

圖9 西藏班戈佳瓊地區侏羅紀島弧巖漿形成的構造模式簡圖Fig.9 Tectonic model for the formation of Jurassic arc magmatic rocks in Jiaqiong area in the Bange County, Tibet

已有研究資料顯示,東巧-安多蛇綠巖具有SSZ型蛇綠巖的特征,時代為190~180Ma,它們的形成與班公湖-怒江中特提斯洋洋盆的北側分支北向俯沖消減有關(Liuetal., 2016; Wangetal., 2016)。一般認為它們在180~170Ma伴隨著安多微陸塊拼貼到羌塘南緣而就位(Zhouetal., 1997; Guynnetal., 2006, 2013; Zhangetal., 2014)。北拉-拉弄蛇綠巖發育一套MORB-IAT-玻安質巖石組合,表現出弧前蛇綠巖的特征(Dilek and Furnes, 2014),主要形成于172~148Ma的弧前環境(徐力峰等, 2010; Zhongetal., 2017; Tangetal., 2018a)。這與佳瓊地區以及安多微陸塊中的侏羅紀島弧型巖漿作用的時代和構造背景基本吻合。據此我們認為佳瓊地區165~161Ma高鎂安山巖和閃長巖可能形成于北拉-拉弄分支洋盆北向初始俯沖背景。這一初始俯沖作用可能與同時期(或稍早)安多微陸塊拼貼到羌塘南緣所導致的俯沖躍遷有關(圖9; Stern, 2004; Stern and Gerya, 2018)。此外,佳瓊地區和安多微陸塊內部的侏羅紀到早白堊世巖漿作用總體表現出相似的同位素特征,它們均具有較老的鋯石Hf模式年齡(1.4~1.8Ga),反應了其巖漿來源于相似的古老地殼基底物質(劉敏等, 2011; 唐躍等, 2015; Zengetal., 2016b; Huetal., 2017; Yanetal., 2016)。因此,盡管佳瓊地區及其鄰區主要被中晚侏羅-早白堊世沉積地層所覆蓋,它可能也屬于安多微陸塊西延部分。

4.4 班公湖-怒江中特提斯洋的演化

佳瓊地區高鎂安山質巖石為進一步約束班公湖-怒江中特提斯洋的演化提供了新的證據。已有研究顯示,中特提斯洋在晚三疊世之前就已經打開(Yin and Harrison, 2000; Zhuetal., 2013; Zengetal., 2016a; Fanetal., 2018),安多微陸塊則作為獨立的塊體位于該大洋之中(Guynnetal., 2006; Zhangetal., 2014)。東巧-安多蛇綠巖亞帶早侏羅世(190~180Ma)SSZ蛇綠巖的存在,指示中特提斯洋北側分支洋盆此時已開始向北俯沖消減(Liuetal., 2016; Wangetal., 2016),而南側的北拉-拉弄分支洋盆仍在持續擴張(圖9)。早侏羅世晚期,進一步的俯沖消減以及安多微陸塊和南羌塘地塊的拼合,導致東巧-安多分支洋盆關閉,從而形成安多微陸塊內高壓變質巖(Guynnetal., 2006; Zhangetal., 2014)。與此同時,北側分支洋盆的閉合以及陸陸碰撞導致的俯沖躍遷,在南側的北拉-拉弄形成新的北向俯沖,并在此基礎上逐步形成了安多微陸塊內廣泛分布的中晚侏羅世島弧巖漿巖(圖9)。值得注意的是,班公湖-怒江縫合帶西段羌塘南緣地區所報道的島弧巖漿巖時代也主要起始于中侏羅世(~170Ma)(Lietal., 2016, 2018b)。同時,班公湖-怒江縫合帶自班公湖-改則,向東到北拉-拉弄,再到丁青地區的蛇綠巖,主體形成于一個非常窄的時間范圍,主要集中于175~160Ma(史仁燈等, 2007; Wangetal., 2016; Huangetal., 2017; Zhongetal., 2017; Tangetal., 2018a, b)。這些蛇綠巖均顯示出明顯的SSZ親緣性,指示了與俯沖相關的構造環境。因此,島弧巖漿巖和蛇綠巖共同指示整個中特提斯洋的北向俯沖時間可能起始于中侏羅世,并隨著晚侏羅-早白堊世拉薩和南羌塘地塊逐步碰撞而結束(Zhuetal., 2016; Fanetal., 2018)。

5 結論

(1)佳瓊地區安山巖和閃長巖形成于中晚侏羅世(165~161Ma);

(2)安山巖和閃長巖均顯示出高鎂安山質巖石的特征,是俯沖過程中俯沖板片上覆沉積物部分熔融的熔體與地幔楔交代的產物;

(3)佳瓊及鄰區中晚侏羅世高鎂安山質巖石是中特提斯洋北拉-拉弄分支洋盆北向初始俯沖的產物,這一俯沖過程可能與安多微陸塊與南羌塘地塊碰撞導致的俯沖南向躍遷有關。

致謝鋯石陰極發光圖片拍攝得到了中國地質科學院地質研究所施斌的幫助;鋯石U-Pb定年得到了中國地質科學院礦產資源研究所侯可軍老師以及北京科薈測試技術有限公司肇創的協助;中國科學院地質與地球物理研究所楊岳衡研究員、張維麒博士等在鋯石Hf同位素分析實驗中提供了幫助。中國地質科學院地質研究所劉建峰研究員和李舢副研究員詳細審閱了本文并提出寶貴修改意見。在此一并表示感謝。

謹以此文祝賀肖序常院士90壽辰,感謝先生一直以來的指導與幫助,祝先生健康長壽。

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