呼建雄，陳建林，張占武，姚勝，王貝，楊文，許繼峰，鄔建斌，3，黃豐，3，曾云川，3

(1.陜西省地礦局區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，陜西 咸陽(yáng)712000;2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所，同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640;3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049)

0 前言

青藏高原作為大洋俯沖和陸–陸碰撞的典型實(shí)例，備受國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者的關(guān)注。過(guò)去幾十年，大量的研究工作主要集中在新生代以來(lái)的印度與歐亞大陸板塊碰撞以及青藏高原抬升的重大問(wèn)題方面。隨著對(duì)青藏高原研究的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到新生代以前的演化歷史對(duì)理解青藏高原在新生代的隆升有著十分重要的意義。一定時(shí)期的巖漿作用為同時(shí)期的地殼深部構(gòu)造演化響應(yīng)，因此青藏高原上廣泛發(fā)育的中生代巖漿巖為人們探討其大陸碰撞之前的深部構(gòu)造演化和動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供了一個(gè)重要的途徑。雖然近年來(lái)，拉薩地塊南部中生代巖漿活動(dòng)事件引起了人們的極大關(guān)注(Coulon et al.，1986;Pearce and Mei，1988;李才等，2003;翟慶國(guó)等，2005;和鐘鏵等，2006;董彥輝等，2006;張宏飛等，2007;Wen et al.，2008a，b;康志強(qiáng)等，2009;Ji et al.，2009;Zhu et al.，2009，2011，2012;Zhang et al.，2012)，而且這些巖漿事件與北向俯沖的新特提斯洋有著十分緊密的關(guān)系，但目前對(duì)新特提斯洋的演化尚不清楚并存在一些不同的認(rèn)識(shí)。如新特提斯洋是何時(shí)形成并開(kāi)始俯沖等問(wèn)題(董彥輝等，2006;張宏飛等，2007;Zhu et al.，2009，2012;Zhang et al.，2012)，它們是以何種形式俯沖(Zhu et al.，2009;Zhang et al.，2012)，等等。本文試圖通過(guò)對(duì)出露于拉薩地塊南部日喀則地區(qū)的中侏羅世閃長(zhǎng)巖進(jìn)行詳細(xì)的地球化學(xué)研究，探討其巖石成因以及構(gòu)造背景，同時(shí)結(jié)合前人對(duì)拉薩地塊南部中侏羅世巖漿作用的研究成果以及世界上具有類似地球化學(xué)特征的火山巖，以期對(duì)拉薩地塊南部中侏羅世的構(gòu)造演化加以約束。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

青藏高原是地球上抬升最高的構(gòu)造單元，由一系列東西向延伸的地塊組成，由北向南分別為松潘-甘孜地塊、羌塘地塊、拉薩地塊(圖1a)。拉薩地塊的南北分別以雅魯藏布江縫合帶和班公-怒江縫合帶為界(常承法和鄭錫瀾，1973;Allègre et al.，1984;Pearce and Deng，1988;Dewey et al.，1988)(圖1b)，它們分別形成于中晚侏羅世和晚白堊世-古近紀(jì) (Dewey et al.，1988;潘桂棠等，2006)。

拉薩地塊的沉積地層由奧陶系-石炭系-三疊系淺海碎屑沉積序列組成(Yin et al.，1988)。其基底時(shí)代是中元古代至早寒武世，以沿拉薩地塊北部格爾木-拉薩公路分布的安多片麻巖為代表(Xu et al.，1985;Harris et al.，1988;Dewey et al.，1988)。沿著拉薩地塊南緣，其古生界和中生界地層被少量的侏羅紀(jì)和大量白堊紀(jì)–古近紀(jì)岡底斯巖基侵入，這些岡底斯巖基與新特提斯洋和印度板塊北向俯沖有著緊密的聯(lián)系(常承法和鄭錫瀾，1973;Allègre et al.，1984)。

進(jìn)入新生代之后，在拉薩地塊的林子宗火山巖和與之有聯(lián)系的最年輕的岡底斯深成巖在青藏高原南緣形成了一個(gè)東西向分布的線狀帶。林子宗火山巖為形成于60～45 Ma的具有安第斯大陸邊緣特征的鈣堿性安山巖和熔結(jié)凝灰?guī)r(Coulon et al.，1986;Pearce and Deng，1988;Mo et al.，2007，2008)。在繼印度-亞洲大陸碰撞弧巖漿作用結(jié)束約20 Ma巖漿作用平靜期之后，岡底斯進(jìn)入新近紀(jì)以來(lái)(25～10 Ma)出現(xiàn)了又一次巖漿作用高峰期。而在10 Ma之后，在拉薩地塊則無(wú)明顯的巖漿活動(dòng)。

研究區(qū)位于日喀則以西東嘎鄉(xiāng)地區(qū)，采樣點(diǎn)周圍主要為中生代-新生代侵入巖，為岡底斯巖基的組成部分(圖1c)。侏羅紀(jì)地層主要為位于研究區(qū)西南部的葉巴組(J1-2);白堊紀(jì)地層主要為比馬組和昂仁組，該時(shí)期的侵入巖分布于研究區(qū)的大部分地區(qū)，分布面積約占侵入巖的一半。古近系分布在研究區(qū)的東部，主要為秋烏組和大竹卡組;其侵入巖主要分布在研究區(qū)的東部和西部。前人認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)發(fā)育大規(guī)模白堊紀(jì)的侵入巖，最新的鋯石年齡研究顯示它們均形成于中晚侏羅世(170～150 Ma，呼建雄等，1∶5萬(wàn)謝通門等四幅區(qū)調(diào)報(bào)告)。

圖1 拉薩地塊火山巖和侵入巖分布簡(jiǎn)圖(圖1a，b據(jù)Lee et al.，2012)和研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(圖1c)Fig.1 Simplified geologic map showing the distribution of the igneous rocks in the Lhasa Block(Fig.1a，b based on Lee et al.，2012)

本文所研究的樣品采集于謝通門縣東嘎鄉(xiāng)北部。采集的樣品新鮮，呈淺灰白色，礦物顆粒較粗，主要組成礦物為石英、斜長(zhǎng)石、黑云母和角閃石。石英和斜長(zhǎng)石均呈淺白色，二者礦物顆粒粒徑為1～5 mm，其中石英略帶淺灰紅色;角閃石和黑云母含量均大于5%;副礦物主要為鋯石、磷灰石和鐵鈦氧化物。

2 分析方法

本文對(duì)所采集的樣品進(jìn)行的主、微量元素分別采用XRF和ICP-MS分析測(cè)試。分析測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。進(jìn)行分析測(cè)試的樣品在處理前選取新鮮樣品，去除風(fēng)化面，手工碎至1～5 mm(與杏仁體粒徑相當(dāng))，用mill-Q水在超聲波清洗儀中清洗，以除去表面灰塵的影響，烘干后用不銹鋼缽粉碎至200目用于化學(xué)分析。主量元素采用堿熔玻璃片XRF法分析，微量元素采用高溫高壓消解并利用PE Elan 6000型ICP-MS分析。主量和微量元素元素的分析精度均好于5%。具體流程詳見(jiàn)劉穎等(1996)和李獻(xiàn)華等(2002)。

3 分析結(jié)果

3.1 主量元素

研究區(qū)樣品的主量和微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。在SiO2-(K2O+Na2O)(TAS)圖(圖2a)中，本研究所采集的樣品主要為閃長(zhǎng)巖;在SiO2-K2O(圖2b)和Na2O-K2O(圖2c)，研究區(qū)的樣品屬于鈣堿性系列;在鋁飽和指數(shù)圖(圖2d)中，謝通門閃長(zhǎng)巖A/CNK＜1.0為鋁質(zhì)系列。在SiO2與主量元素的相關(guān)圖中(圖3)，研究區(qū)主量元素含量與同期拉薩地塊南部葉巴組以及太平洋西北部Bowers Ridge中基性火山巖有著相似的分布范圍。

表1 研究區(qū)謝通門閃長(zhǎng)巖主量(%)和微量(μg/g)元素分析結(jié)果Table1 Major(%)and trace(μg/g)element concentrations of the diorite in Xietongmen

(續(xù)表1)

圖2 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖SiO2-K2O+Na2O(a)，SiO2-K2O(b)，Na2O-K2O(c)，A/CNK-A/NK(d)圖解(數(shù)據(jù)來(lái)源:謝通門斑巖:郎興海等(2010)，黃勇等(2011)，曲曉明等(2007);葉巴組火山巖:董彥輝等，(2006);早侏羅世花崗巖:Chu et al.(2006)，楊志明等(2008);青藏高原南部早白堊世埃達(dá)克質(zhì)巖:Zhu et al.(2009);Bowers Ridge新生代埃達(dá)克質(zhì)巖:Wanke et al.(2012))Fig.2 SiO2vs.K2O+Na2O(a)，SiO2vs.K2O(b)，Na2O vs.K2O(c)，A/CNK vs.A/NK(d)diagrams for the diorite from Xietongmen(data sources，porphyry rocks from Lang et al.(2010)，Huang et al.(2011)，Qu et al.(2007);the volcanic rocks of the Yeba group from Dong et al.(2006);the Early Jurassic granite from Chu et al.(2006)，Yang et al.(2008);the Early Cretaceous adakite of Southern Tibet from Zhu et al.(2009);Cenozoic adakitic rocks in Bowers Ridge from Wanke et al.(2012))

圖3 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖主量元素相關(guān)圖(數(shù)據(jù)來(lái)源同圖2)Fig.3 Harker diagrams of major element concentrations vs.SiO2for the diorite in Xietongmen(data source same as in Fig.2 )

3.2 微量元素

謝通門閃長(zhǎng)巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線(圖4a，b)表現(xiàn)為輕稀土富集型，Eu表現(xiàn)出無(wú)明顯的異常。輕、重稀土分異比較明顯(4.4＜(La/Yb)N＜19.2，平均值為10.3)。謝通門閃長(zhǎng)巖同葉巴組中基性火山巖、Bowers Ridge中基性火山巖相比有著相似的輕稀土元素含量和相對(duì)較低的重稀土元素含量，卻有著比青藏高原南部早白堊世埃達(dá)克質(zhì)巖相對(duì)較低LREE和相對(duì)較高的HREE含量。在微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖4c，d)，謝通門閃長(zhǎng)巖具有富集不相容性元素Rb、Ba、U和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti的特點(diǎn)，并且具Sr正異常;謝通門閃長(zhǎng)巖同同期葉巴組中基性火山巖、Bowes Ridge中基性火山巖相比，除了HREE具有較低的含量外，其他微量元素有著相似的分布范圍和分布形式;而與青藏高原南部早白堊世埃達(dá)克質(zhì)巖相比，除HREE含量相對(duì)較高外，其余的微量元素雖然有著相似的分布特征，但卻有著相對(duì)較低的含量。

4 巖石成因

4.1 埃達(dá)克質(zhì)巖地球化學(xué)特征

研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖具有一定的類似于埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征，如高的SiO2(＞59%)、Sr含量(771～798 μg/g)，高 Sr/Y 比值(＞64)(圖5)，低 HREE 和Y(＜12 μg/g)，LREE 和HREE 分異明顯(圖4，5)，具有一定Sr正異常和無(wú)明顯Eu負(fù)異常(圖4);以及具有相對(duì)較高的MgO(3.02% ～3.17%)和Mg#(＞46)。同時(shí)它們有著類似于源于大洋俯沖環(huán)境中的青藏高原南部早白堊世埃達(dá)克質(zhì)巖和太平洋西北部Bowers Ridge地區(qū)新生代埃達(dá)克質(zhì)巖相似的主量元素分布范圍(圖2)和類似的微量元素分布特征(圖3，4，5)。

4.2 埃達(dá)克質(zhì)巖的巖石成因

自從Defant and Drummond(1990)提出埃達(dá)克巖是俯沖大洋殼在石榴子石的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)部分熔融的產(chǎn)物之后，隨后的研究顯示埃達(dá)克(質(zhì))巖同樣可以通過(guò)幔源玄武質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異(Castillo et al.，1999;Macpherson et al.，2006;Richards and Kerrich，2007)以及部分熔融加厚或拆沉的下地殼(Atherton and Petford，1993;Xu et al.，2002;Gao et al.，2004;Chung et al.，2003;Hou et al.，2004)而形成。

圖4 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖稀土元素和微量元素標(biāo)準(zhǔn)化配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為Sun and McDonough，(1989)，數(shù)據(jù)來(lái)源同圖2)Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns(a，b)and primitive mantle normalized spider diagrams(c，d)for the diorite in Xietongmen(normalizing values are from Sun and McDonough(1989)，data sources same as in Fig.2 )

圖5 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖Sr/Y-Y和(La/Yb)N-YbN圖(據(jù)Castillo，2012.數(shù)據(jù)來(lái)源同圖2)Fig.5 Sr/Y vs.Y and(La/Yb)Nvs.YbNdiagrams for the diorite from Xietongmen(data sources are as Fig.2.Based on Castillo，2012)

圖6 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖La-La/Sm(a)，La-La/Yb(b)(據(jù) Chung et al.，2009)，SiO2-Sr/Y(c)，SiO2-Dy/Yb(d)相關(guān)圖(數(shù)據(jù)來(lái)源同圖2)Fig.6 La vs.La/Sm(a)，La vs.La/Yb(b)(based on Chung et al.，2009)，SiO2vs.Sr/Y(c)，SiO2vs.Dy/Yb(d)diagrams for the diorite from Xietongmen(data sources are as Fig.2)

謝通門閃長(zhǎng)巖可能不是玄武質(zhì)巖漿結(jié)晶分異的產(chǎn)物，因?yàn)?(1)在研究區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同時(shí)期的超鎂鐵質(zhì)巖或者玄武質(zhì)巖;(2)缺乏明顯的Sr、Eu負(fù)異常;(3)La-La/Sm和La-La/Yb圖(圖6a，b)可知，研究區(qū)閃長(zhǎng)巖類的巖漿主要是通過(guò)部分熔融形成;(4)在SiO2-Sr/Y和SiO2-Dy/Yb圖(圖6c，d)中，沒(méi)有明顯的結(jié)晶分異特征。

Kay et al.(1991，1994)，Kay and Mpodozis(2001)認(rèn)為L(zhǎng)a/Yb比值可用來(lái)指示地殼厚度并反映巖漿來(lái)源的深度(Haschke et al.，2002;Chung et al.，2009)，La/Yb比值大于30其巖漿產(chǎn)生于較厚的地殼 (50～60 km)背景，巖漿源區(qū)較深;而La/Yb＜15的巖漿產(chǎn)于地殼厚度30～35 km，巖漿源區(qū)較淺。而且前人的研究結(jié)果表明，在深度為30～45 km，石榴子石可能成為一種重要的殘留相。Chung et al.(2003)、Hou et al.(2004)等認(rèn)為青藏高原南部形成于中新世的埃達(dá)克質(zhì)巖其物質(zhì)源區(qū)的深度大于40 km;而Xu et al.(2002)等認(rèn)為中國(guó)東部在中生代發(fā)生拆沉?xí)r地殼的厚度大于40 km。由La-La/Yb圖可知，研究區(qū)大部分樣品形成的深度小于40 km。雖然研究區(qū)閃長(zhǎng)巖在Y-Sr/Y，La-La/Yb和SiO2-Dy/Yb圖中均顯示出其物質(zhì)源區(qū)存在有一定的石榴子石，但其并非是加厚下地殼或者拆沉下地殼發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。

圖7 研究區(qū)中侏羅世謝通門閃長(zhǎng)巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(數(shù)據(jù)來(lái)源和圖例同圖2)Fig.7 Tectonic discrimination diagrams for the diorite from Xietongmen(data sources are as Fig.2 )

在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖4c，d)和構(gòu)造成因判別圖上(圖7)，研究區(qū)中侏羅世閃長(zhǎng)巖均與火山弧環(huán)境有著密切的聯(lián)系。另外由于Nb、Ta地球化學(xué)性質(zhì)相似而在部分熔融和結(jié)晶分異過(guò)程中不會(huì)造成大分異，可以指示巖漿源區(qū)特征及其演化過(guò)程，其中源于地幔的巖漿的Nb/Ta比值為17.5±2，而殼源巖漿的Nb/Ta比值為11～12(Green，1995)。謝通門閃長(zhǎng)巖有著較高的 MgO(3.02% ～3.17%)和Mg#(46～48)以及Cr、Ni含量，變化范圍較寬的Nb/Ta值(10.4～20.2)，暗示它們很可能為俯沖洋殼發(fā)生部分熔融并與上覆殼-幔物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果;由此看來(lái)，研究區(qū)具有埃達(dá)克質(zhì)巖特征的謝通門閃長(zhǎng)巖很可能是北向俯沖的新特提斯洋殼發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。

5 研究區(qū)中侏羅世區(qū)域構(gòu)造演化

李文霞等(2012)最近通過(guò)對(duì)沿著雅魯藏布江縫合帶分布的形成于侏羅紀(jì)-早白堊世的蛇綠巖研究之后認(rèn)為，其形成的構(gòu)造環(huán)境至少存在大陸島弧、地幔柱-洋內(nèi)熱點(diǎn)、洋中脊-大洋島弧和典型的島弧等多種洋殼類型，表明拉薩地塊南部的新特提斯洋演化過(guò)程存在多種復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境。早期研究認(rèn)為蛇綠巖形成時(shí)代為侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)，主體時(shí)代為晚侏羅世-早白堊世(吳浩若，1984;Girardeau and Mercier，1988;肖序常和李廷棟，2000)。然而最近的研究表明，雅魯藏布江縫合帶蛇綠巖形成時(shí)代為中晚三疊世-早白堊世(Mahéo et al.，2002;Miller et al.，2003;Malpas et al.，2003，鐘立峰等，2006;鐘立峰，2006;韋振權(quán)等，2006;韋棟梁等，2004;張宏飛等，2007;徐德明等，2007;李建峰等，2009;Zhu et al.，2011，2012)。由此可以認(rèn)為，新特提斯洋洋殼的俯沖早于早中侏羅世(裴樹(shù)文，1999;董彥輝等，2006;和鐘鏵等，2006;曲曉明等，2007;唐菊興等，2009，2010)，因此研究區(qū)在中侏羅世為新特提斯洋北向俯沖時(shí)期。

俯沖大洋板片的熔融暗示其具有異常高的溫度(Defant and Drummond，1990)，發(fā)生俯沖洋殼部分熔融的機(jī)制有:(1)年輕的熱的俯沖洋殼(如:Peacock et al.，1994);(2)高角度的俯沖導(dǎo)致其俯沖板片前緣在島弧底部有足夠的時(shí)間被加熱(Kelemen et al.，2003);(3)俯沖板片的撕裂(Yogodzinski et al.，2001)。如果新特提斯洋形成于中晚三疊世，那么謝通門閃長(zhǎng)巖可能并非是年輕的熱的洋殼發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。另一方面，青藏高原南部不僅發(fā)育有中侏羅世的中酸性和中基性巖漿作用(葉巴組火山巖，董彥輝等(2006))，而且也發(fā)育有形成于俯沖環(huán)境下的研究區(qū)最大斑巖型礦床——雄村Cu-Au斑巖礦床(唐菊興等，2009，2010)，而 Richards(2009)認(rèn)為斑巖型Cu-Au礦床的物質(zhì)源區(qū)在地殼深部需要部分軟流圈物質(zhì)的加入或熱反彈(如板片斷離等)。而且，謝通門閃長(zhǎng)巖具有太平洋西北部Bowes Ridge地區(qū)中基性埃達(dá)克質(zhì)巖十分相似的地球化學(xué)特征，而后者形成于中新世俯沖大洋板片斷離的構(gòu)造環(huán)境之中。因此謝通門閃長(zhǎng)巖很可能為北向俯沖的新特提斯洋板片斷離并發(fā)生部分熔融所致，而并非是俯沖前緣因殘留時(shí)間比較長(zhǎng)而被加熱熔融的結(jié)果。

中侏羅世，北向俯沖的新特提斯洋很可能發(fā)生高角度俯沖進(jìn)而發(fā)生板片斷離，其底部的軟流圈物質(zhì)沿著板片窗的上升而引起兩側(cè)俯沖洋殼發(fā)生熔融，它們?cè)谏仙^(guò)程中與上覆的殼-幔物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并侵入到地殼淺部從而形成謝通門閃長(zhǎng)巖;軟流圈的上升因其減壓而發(fā)生部分熔融從而形成高原南部的基性巖漿作用;軟流圈的上升以及中基性巖漿的侵入和噴發(fā)，導(dǎo)致前期形成的中下地殼發(fā)生部分熔融，從而形成研究區(qū)部分中酸性巖漿。另外，因前期新特提斯洋的俯沖而形成的底侵玄武質(zhì)巖漿也很可能因軟流圈的上升而發(fā)生部分熔融，從而形成研究區(qū)大規(guī)模的成礦作用。

6 結(jié)論

青藏高原南部謝通門地區(qū)出露一些形成于中侏羅世的閃長(zhǎng)巖，它們具有類似于埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征，如高的SiO2(＞59%)、Sr(771 ～798 μg/g)含量，低 HREE和Y(＜12 μg/g)，LREE和HREE分異明顯，高Sr/Y值(＞64)，具有一定Sr正異常和無(wú)明顯Eu負(fù)異常。結(jié)合青藏高原南部同期發(fā)育的中侏羅世從基性到酸性的巖漿作用和形成于中侏羅世的雄村斑巖Cu-Au礦床，以及研究區(qū)閃長(zhǎng)巖具有與太平洋西北部Bowes Ridge地區(qū)新生代中基性埃達(dá)克質(zhì)巖相類似的地球化學(xué)特征，我們認(rèn)為謝通門閃長(zhǎng)巖很可能為北向俯沖的新特提斯洋板片斷離并發(fā)生部分熔融產(chǎn)物。

致謝:野外工作期間得到西藏地質(zhì)調(diào)查院劉鴻飛院長(zhǎng)、徐開(kāi)峰高工的幫助;審稿人提出了不少具體的、建設(shè)性的修改意見(jiàn)，在此一并表示衷心感謝!

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