西藏岡底斯巖漿巖南亞帶乃巴巖體年代學、地球化學與巖石成因探討*

汪宏濤，魯有朋，張志平

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

岡底斯巖漿巖帶是沿雅魯藏布江北側展布的一條長約2 500 km，寬約100～300 km 的巨型巖漿巖帶[1]。帶內巖漿巖主要由不同時代、地球化學性質各異的花崗質巖石組成，其時空分布受北側班公湖-怒江特提斯洋的成長及消亡影響強烈，同時也與雅魯藏布江新特提斯洋向北的俯沖碰撞密切相關，是研究青藏高原構造-巖漿演化的熱點地區。根據空間分布特點，可大致將其分為3 個亞帶：北帶、中帶和南帶[2]。近年來，不少學者對岡底斯巖漿巖帶的時空分布和特征進行過研究，但因缺乏高質量的、系統的巖石年代學和地球化學數據，對其巖石成因、地球動力學環境等的認識仍存在較大的分歧[3-10]。選取了位于岡底斯構造巖漿巖南亞帶的桑日縣乃巴山梁花崗巖為研究對象，通過野外實地調查和取樣，結合巖石地球化學、鋯石U-Pb年代學數據分析，深入研究其巖石生成機制及巖漿活動所處的構造背景，進而為岡底斯巖漿巖帶南亞帶的巖石成因及地球動力學環境探討提供支撐。

1 區域地質背景及巖石學特征

1.1 區域地質背景

乃巴巖體位于岡底斯島弧巖漿巖帶與特提斯喜馬拉雅的結合部位,緊鄰喜馬拉雅造山帶。具體在西藏山南市桑日縣西北側約6 km處，出露面積約60 km2。區域內出露的地層有侏羅系、白堊系、古近系。侏羅系為葉巴組（J1-2y），主體為一套海相火山-沉積地層，以安山巖、英安巖等中酸性火山巖為主，夾大理巖、千枚巖、片巖為特征；白堊系為麻木下組（K1m）、比馬組（K2b）、旦師庭組（K2d），總體仍為一套海陸交互相的火山-沉積地層。古近系為典中組（E1d），以安山巖、英安巖、火山角礫巖、集塊巖為主的陸相火山熔巖及火山碎屑巖組合。構造活動較強烈，常見褶皺、斷裂、節理裂隙，構造線總體上為近東西向。巖漿活動明顯，侵入巖、火山巖大面積產出。乃巴巖體位于平面上呈橢圓形，與北部英云閃長巖體（E2γδο）呈脈動型侵入接觸，與侏羅系、白堊系、古近系地層均呈侵入接觸關系，如圖1所示。

圖1 西藏山南市乃巴一帶地質略圖

1.2 巖體地質與巖石學特征

乃巴巖體以巖基的形式產出，巖石多具中粒-中粗粒似斑狀結構，塊狀構造，斑晶中鉀長石常見有正長石、微斜長石，斜長石環帶不明顯，石英多為它形粒狀，可判斷為典型的中-深成相（3～10 km）侵入巖。

乃巴巖體中部巖性以中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖為主，過渡區域為細中粒似斑狀二長花崗巖，邊部出現少量中粒花崗閃長巖。巖性較穩定，三者均為涌動型侵入接觸，侵入次序由早到晚依次為中粒花崗閃長巖、細中粒似斑狀二長花崗巖、中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖。

似斑狀黑云母二長花崗巖，淺灰色，中粗粒似斑狀結構，塊狀構造。巖石斑晶為斜長石（±18%）、鉀長石（±12%），其中斜長石為相對自形的板條狀，晶體的棱邊多平直，自形程較好，粒度4～5 mm；鉀長石為正長石和條紋長石、微斜長石，條紋長石具條紋結構，微斜長石具格子雙晶，局部微高嶺土化，自形程度一般，多呈短柱狀，粒徑約4 mm。基質具中細粒整體含量占70%，為斜長石、鉀長石、石英、黑云母等，自行程度較差，多呈它形粒狀，粒徑多在1～3 mm，巖石受到較弱的次生蝕變。副礦物為榍石和磷灰石，零星可見，粒徑在0.1 mm以下。

似斑狀二長花崗巖，淺灰色，細中粒似斑狀結構，塊狀構造；巖石中斑晶為斜長石（±14%）、鉀長石（±11%），其中斜長石為相對自形的板條狀，晶體的棱邊多平直，自形程較好，粒度4～5 mm，偶見大于1 cm斑晶；鉀長石為正長石和條紋長石、微斜長石，條紋長石具條紋結構，微斜長石具格子雙晶，局部微高嶺土化，自形程度一般，多呈短柱狀，粒徑約4 mm。基質具中細粒花崗結構，含量約占75%，組成礦物為斜長石、鉀長石、石英、黑云母等，其中斜長石的自形程度明顯高于鉀長石，呈板狀、短柱狀和柱粒狀形態，粒度為2～3 mm，卡式和雙晶紋較細密的聚片雙晶發育；鉀長石多呈短柱狀和柱粒狀形態，晶體的卡式和格子雙晶發育，條紋構造十分發育，見顯微紋象結構，以正長石為主；石英多為不規則的它形粒狀，晶面多亮凈，普遍波帶狀消光，粒徑約2.0 mm；黑云母呈鱗片狀集合體雜亂分布，粒徑在1.0 mm 以下者；副礦物為榍石和磷灰石，常和黑云母伴生或被包裹，粒徑在0.1 mm以下。

中粒花崗閃長巖，淺黃色，中粒結構，塊狀構造；組成礦物包括斜長石（±35%）、鉀長石（±30%）、石英（±30%）、黑云母（±5%），巖石的次生蝕變較弱。巖石中斜長石具相對自形的板條狀、短柱狀和近粒狀，粒徑約5.0 mm，雙晶細密，為酸性斜長石，具微弱的絹云母化、黏土化、簾石化。鉀長石為它形晶粒狀，為正長石和條紋長石，條紋長石具條紋結構，局部微高嶺土化，粒徑多在4.0 mm以下，充填空隙分布。石英多為不規則的它形粒狀，彼此呈鋸齒狀鑲嵌分布，粒徑多在4.0 mm左右。黑云母呈鱗片狀集合體，粒徑在3 mm 以下者居多，雜亂分布。副礦物為榍石和磷灰石，零星可見，粒徑在0.1 mm以下。

2 樣品采集與分析方法

研究在桑日縣乃巴地區采集了5件未經蝕變的新鮮花崗巖樣品進行巖石學、巖石地球化學及年代學研究，樣品的巖石學鑒定由自然資源部蘭州礦產資源監督檢測中心承擔，主微量元素分析數據由中國科學院廣州地球化學研究所測試獲取，鋯石U-Pb測年在南京大學檢測中心完成。

主量元素分析方法采用X 射線熒光光譜（XRF），精度高于1%；NexION等離子體質譜儀用來進行微量和稀土元素分析，且其分析精度高于5%。

采用193 nm 準分子激光剝蝕系統（GeoLasPro）進行年代學分析，該系統剝蝕物質的載氣為氦氣，補充氣為氫氣，電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）型號為Agilent7700，詳細分析條件及流程參考Liu等[11]。Zircon91500 作為U-Pb 測年的校準標準樣，NIST610 作為微量元素分析的校準標準樣，GJ-1 作為U-Pb同位素比值監控標準樣。數據處理軟件使用ICPMSDATACAL 10.7，采用Ludwig（2003）編寫的Isoplot程序進行年齡計算及諧和圖的繪制。

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素特征

乃巴巖體的主量元素分析結果及特征參數見表1。由表1可知，乃巴巖體的SiO2含量較高（61.07%～63.75%）；Al2O3含量較高（15.82%～16.72%），K2O＋Na2O 含量較高（7.91%～8.62%）；MgO 含量較低（2.18%～2.69%）；里特曼指數δ介于2.97～3.68 之間，平均為3.35，屬鈣堿性巖石系列[12]。分異指數DI介于68.45～73.91 之間，平均72.10，分異指數數值大，說明巖漿分離結晶作用強烈，酸性程度較高。根據地球化學投圖顯示（圖2），在SiO2-Na2O+K2O圖解中，樣品均落入石英二長巖區域；在K2O-SiO2圖解中，樣品幾乎全部落于高鉀鈣堿性系列區；在SiO2-AR圖解中，樣品均投入鈣堿性系列區域；在侵入巖A∕NK-CNK 圖解中，樣品均投入準鋁質區域。綜上所述，乃巴巖體為富鈉、高鉀、高鋁、低鎂的準鋁質高鉀鈣堿性系列巖石。

表1 乃巴巖體主量元素（%）及微量元素（10-6）分析結果及相關參數表

圖2 乃巴巖體主量元素相關判別圖解

3.2 微量元素特征

乃巴巖體的微量元素在球粒隕石標準化的蜘蛛網圖中（圖3），整體呈尖峰形，大離子親石元素Rb、Sr、K，放射性生熱元素U、Th，輕稀土元素La、Ce、Pr、Nd，不相容元素Zr、Hf 等，相對呈富集趨勢，顯著虧損高場強元素P、Nb、Ti，具有造山帶花崗巖中的火山弧花崗巖特征[13]。

圖3 微量元素原始地幔標準化蛛網圖

3.3 稀土元素特征

稀土元素含量及特征參數顯示（表1），乃巴巖體的稀土元素總量∑REE（不包括Y 元素）介于320.28×10-6～383.83×10-6，平均值為355.34×10-6，稀土總量較高；LREE∕HREE 介于22.54～25.40，平均24.21，顯示輕稀土富集、重稀土虧損的特征，大大超過地幔的LREE∕HREE 值1.13～1.14；（La∕Yb）N=37.11～47.80，平均42.46，輕稀土分餾較好，重稀土分餾不明顯。δEu=0.82～0.92，平均0.86；δCe=1.02～1.06，平均1.04；稀土分配曲線左半部向右陡傾，右半部呈平緩波狀，負銪異常較弱（圖4）。

圖4 稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖

4 年代學特征

在乃巴巖體中采集3 件同位素測年樣品，首先對被分析的樣品做陰極發光圖像，然后進行LAICP-MS 鋯石U-Pb 測試。乃巴巖體花崗巖樣品中，大部分鋯石為無色透明，自形-半自形長柱狀，棱角清晰，長度在200～300 μm，個別達到350 μm，長寬比一般為2:1，個別3:1。鋯石均呈現典型的韻律生長環帶，為巖漿成因鋯石。

對3 件同位素樣品鋯石不同部位打點，獲得粗中粒似斑狀二長花崗巖中（編號D6228-1-TW1）諧和年齡和加權平均年齡為32.0±0.19Ma（圖5）；粗中粒似斑狀花崗閃長巖中（編號D6232-1-TW1），諧和年齡和加權平均年齡為31.8±0.2Ma（圖6）；淺肉紅色似斑狀二長花崗巖中（編號D7545-1-TW1），諧和年齡和加權平均年齡為31.9±0.2Ma（圖7）。綜合野外地質關系，將其侵位時代厘定為漸新世。

圖5 樣號D 6228-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權平均年齡圖、陰極發光圖像（300 μm）

圖6 樣號D 6232-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權平均年齡圖、陰極發光圖像（300 μm）

圖7 樣號D 7545-1-TW1鋯石U -Pb年齡圖、加權平均年齡圖、陰極發光圖像（300 μm）

5 構造環境分析

由侵入巖構造環境判別圖解顯示（圖8），乃巴巖體主量元素R1-R2圖解中，樣品全部投入碰撞后花崗巖區域。在花崗巖SiO2-wTFeO∕（TFeO+MgO）圖解中，樣品均投入“島弧+大陸弧+大陸碰撞花崗巖”區間。同時，在Nb－Y圖解中，研究區樣品均落入“火山弧花崗巖+同碰撞花崗巖”區；在Rb∕30-Hf-3Ta 圖中，火山弧花崗巖區內有3 件樣品，碰撞后花崗巖區有2 件樣品，具有弧巖漿巖的特點。與紀偉強等[14]認為岡底斯巖基花崗巖各時期花崗巖均具有弧巖漿巖的特征相一致，但不一定代表板塊俯沖的進行，很可能為碰撞后加厚的巖石圈發生大面積對流減薄所致。結合漸新世整個岡底斯及鄰區均處于碰撞后東西向伸展的環境，認為乃巴巖體為具有弧巖漿巖特點的碰撞造山期后花崗巖，是印度板塊和歐亞板塊碰撞造山作用后伸展環境下，加厚巖石圈對流減薄的產物。

圖8 侵入巖構造環境判別圖

6 巖漿成因探討

根據野外觀察，乃巴巖體邊部偶見暗色鎂鐵質微粒包體，并見淺源捕虜體，表明漸新世侵入巖是殼源酸性巖漿中有幔源基性巖漿的混入，屬殼幔混源型巖漿所形成的侵入巖。同時，依據侵入巖成因類型判別圖（圖9），在K2O-Na2O 圖解中，乃巴漸新世侵入巖大部分投入I型花崗巖區域，顯示為I型花崗巖。在Zr-TiO2判別圖解中，樣品落入S型花崗巖區域內；同時花崗巖的地球化學分析結果顯示，該巖體鋁飽和指數A∕CNK 的比值介于0.87～1.05 之間，平均為0.91；A∕CNK 值小于1.1，表現為I 型花崗巖的特點[15]。綜上所述，乃巴漸新世花崗巖表現出I型兼具S 型花崗巖的雙重特征，說明其形成既有殼源物質的重熔，也有幔源組分的帶入。

圖9 侵入巖成因類型判別圖

漸新世時期，由于板塊碰撞作用的影響，岡底斯一帶產生一系列近東西向逆沖推覆斷裂。因此，認為乃巴漸新世IS 型花崗巖漿沿區域深大斷裂上侵或沿火山塌陷的空間被動就位。

7 結論

（1）乃巴巖體由偏酸性的細中粒似斑狀二長花崗巖、中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖及少量中粒花崗閃長巖組成的巖基，不同巖性之間為涌動型侵入接觸關系。

（2）乃巴巖體富鈉、高鉀、高鋁、低鎂，為準鋁質高鉀鈣堿性系列巖石，相對富集Rb、Sr、K 大離子親石元素，顯著虧損P、Nb、Ti高場強元素，稀土總量較高，輕稀土富集、重稀土虧損，負銪異常不顯著。

（3）LA-ICP-MS鋯石U-Pb測試顯示，鋯石均呈現典型的韻律生長環帶，為巖漿成因鋯石，侵位年齡均在32 Ma左右，屬漸新世。

（4）乃巴巖體為具有弧巖漿巖特點的碰撞造山期后花崗巖，是印度板塊和歐亞板塊碰撞造山作用后伸展環境下，加厚巖石圈對流減薄的產物。

（5）乃巴巖體表現出I型兼具S型花崗巖的雙重特征，說明其形成既有殼源物質的重熔，也有幔源組分的帶入。

（6）乃巴巖體為殼幔混源型巖漿沿區域深大斷裂上侵或沿火山塌陷的空間被動就位形成的侵入巖。