陳希節(jié) 許志琴 孟元庫 賀振宇

中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037

1 引言

印度-亞洲大陸之間的碰撞作用是新生代地質(zhì)演化歷史上最重要的一次地質(zhì)事件，對(duì)其碰撞過程及巖石記錄的研究一直是國際地學(xué)熱點(diǎn)(Xu et al.，2013)。巖漿作用作為研究高原巖石圈構(gòu)造演化的“窗口”與“探針”，其發(fā)生時(shí)間和位置以及熔融產(chǎn)物的類型和組成研究，可以再造造山帶的構(gòu)造演化歷史。隨著新特提斯洋殼俯沖，洋殼板片發(fā)生后撤或斷離并于最終導(dǎo)致印度-歐亞大陸發(fā)生碰撞造山作用(潘桂棠等，2006)。在上述構(gòu)造過程中，青藏高原發(fā)生廣泛而強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，形成遍布高原各地且種類繁多的火成巖，而以岡底斯帶火成巖分布最為集中(莫宣學(xué)，2011)，構(gòu)成一條平行于主碰撞帶的近東西向展布的岡底斯巖漿巖帶。在隨后進(jìn)入后碰撞過程中，發(fā)育有大量的殼源淡色花崗巖及超鉀質(zhì)巖石等。新生代期間，呈近EW向展布沿岡底斯巖帶中段(N29°10＇～30°10＇，E88°～93°)發(fā)育一條長約 350km 的埃達(dá)克斑巖銅礦帶，形成于造山帶演化晚期的碰撞后陸殼伸展階段，含礦斑巖的侵位時(shí)間發(fā)生在18～14Ma(芮宗瑤等，2003)，大規(guī)模的銅多金屬成礦作用則集中發(fā)生在14Ma前后(侯增謙等，2003)。重要的是，這一時(shí)期也正是青藏高原南部快速隆升和東西向伸展的階段(21～8Ma)(Williams et al.，2001;Harrison et al.，1992)。

近些年來，對(duì)于岡底斯中新世埃達(dá)克巖斑巖成礦的研究也取得了許多重要的成果。但是對(duì)于岡底斯中新世埃達(dá)克質(zhì)巖漿活動(dòng)的成因，不同的學(xué)者提出不同的解釋模型(Chung et al.，2003;Guo et al.，2007;Hou et al.，2004;Li et al.，2011)。Chung et al.(2003)認(rèn)為藏南中新世埃達(dá)克質(zhì)巖漿活動(dòng)可能來自拉薩地塊增厚下地殼的部分熔融;侯增謙等(2003)認(rèn)為中新世埃達(dá)克質(zhì)巖漿來源于俯沖的大洋板塊的部分熔融。在其后續(xù)的文章中修訂了之前的看法，提出岡底斯巖漿帶的埃達(dá)克巖漿更可能來源于因碰撞而加厚的藏南玄武質(zhì)下地殼(Hou et al.，2004)，但同時(shí)也認(rèn)為新特提斯俯沖洋殼板片的來源可能性不能完全排除。曲曉明等(2006)認(rèn)為岡底斯造山帶發(fā)育兩套埃達(dá)克巖，早期與俯沖洋殼熔融形成的埃達(dá)克巖相似，晚期則生成于下地殼底侵鎂鐵質(zhì)巖石的部分熔融。Li et al.(2011)認(rèn)為早期島弧階段受俯沖流體和沉積物熔體交代的地幔楔熔融;Guo et al.(2007)認(rèn)為可能是受到俯沖交代的中基性下地殼部分熔融的產(chǎn)物。本文選擇岡底斯構(gòu)造巖漿帶中段日喀則地區(qū)的閃長玢巖巖墻作為研究對(duì)象，旨在研究這些玢巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景，進(jìn)而探討閃長玢巖的巖漿源區(qū)性質(zhì)、巖漿活動(dòng)地球動(dòng)力學(xué)背景和岡底斯造山帶中新世殼幔演化過程。

2 地質(zhì)背景及樣品描述

青藏高原碰撞造山帶是由一系列的古生代和中生代地體拼合而成的(許志琴等，2011)(圖1a)，以雅魯藏布縫合帶為代表的新特提斯洋自中侏羅世以來向亞洲大陸的俯沖、消減作用，直至新生代印度大陸與亞洲大陸的碰撞事件，在拉薩地體南緣形成了一條重要的夾持于班公湖-怒江蛇綠巖帶與雅魯藏布蛇綠巖帶之間的巨型構(gòu)造-巖漿巖帶，即岡底斯俯沖碰撞巖漿巖帶。其形成和發(fā)展過程記錄了雅魯藏布江特提斯洋殼向北俯沖直至印度與亞洲大陸碰撞、碰撞后伸展過程的巖漿和構(gòu)造演化事件(潘桂棠等，2006;Ji et al.，2009;莫宣學(xué)，2011)。

岡底斯巖漿帶東西長約2500km，南北寬100～300km。西藏境內(nèi)80%的巖漿巖及大規(guī)模中酸性火山巖帶都集中在該帶內(nèi)(莫宣學(xué)，2011)。該帶東部繞過雅魯藏布大拐彎呈近南北向，進(jìn)入緬甸北部(Xu et al.，2012)，向西與印度、巴基斯坦的拉達(dá)克、科希斯坦相連(Chung et al.，2005;莫宣學(xué)，2011)。根據(jù)其形成時(shí)代大致可以分為4個(gè)階段:1)127～70Ma起源于新特提斯洋殼的部分熔融，形成與新特提斯洋俯沖板片的反轉(zhuǎn)作用引起的軟流圈上涌有關(guān)的花崗巖類(主要為花崗閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖)和中侏羅世葉巴組及晚侏羅世-早白堊世桑日群火山巖系等(Ma et al.，2013);2)65～45Ma花崗巖類，以展布于謝通門-南木林-尼木-曲水一帶的曲水巖基為典型代表，其鋯石SHRIMP U-Pb年齡為53～47Ma(Mo et al.，2008;Ji et al.，2009)，該巖基的主要巖性為石英閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖和鉀長花崗巖，εNd及εHf為正值是其重要特征。此外，大面積分布的是走向東西延伸超過1200km的林子宗火山巖系(年齡70/65Ma～40Ma;莫宣學(xué)，2011);3)56～8Ma強(qiáng)過鋁花崗巖，多數(shù)為小巖體，主要為含白云母花崗巖，其中常含鐵鋁榴石，有時(shí)可見電氣石、紅柱石(Liao et al.，2007)。4)20～12Ma含銅斑巖帶，花崗巖基大約在21Ma左右普遍出現(xiàn)快速冷卻事件，標(biāo)志岡底斯此間快速隆升(＞2mm/y)(Harrison et al.，1992)。與EW向伸展和NS向裂谷事件相對(duì)應(yīng)，高原再度發(fā)生巖漿侵位和火山噴發(fā)，前者形成中新世小規(guī)?；◢弾r和斑巖帶;后者形成一套鉀質(zhì)鈣堿性熔巖(Coulon et al.，1986)。含礦斑巖主要為二長花崗斑巖、石英二長斑巖、正長花崗斑巖，具有埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征(侯增謙等，2003;Hou et al.，2004;Chung et al.，2003)。

圖1 藏南岡底斯后碰撞巖漿分布和構(gòu)造概略圖(b，據(jù)Li et al.，2007)及日喀則閃長玢巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(c，據(jù)胡敬仁，2002① 胡敬仁.2002.1︰250000日喀則幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告修改)，其中插圖為青藏高原大地構(gòu)造圖(a，據(jù)許志琴等，2011)BNS-班怒縫合帶;IYZS-雅魯藏布縫合帶;ATF-阿爾金塔格斷裂帶;KF-喀喇昆侖斷裂帶Fig.1 Map showing the distribution of post-collisional magmatism in the southern Tibetan Plateau(b，modified after Li et al.，2007)and geological sketch map showing the sample location of Xigaze diorite-porphyrite(c)，insert map show tectonic outline of the Himalaya-Tibet orogenic belt(a，modified after Xu et al.，2011)BNS:Bangong-Nujiang suture;IYS:Indus-Yalu suture;ATF-Altyn Tagh Fault;KF-Karakorum Fault

圖2 日喀則閃長玢巖野外照片及典型顯微照片F(xiàn)ig.2 Field photos and typical micrograph photos of diorite-porphyrite in Xigaze area

在日喀則地區(qū)，發(fā)育有兩種方向的巖墻，分別為東西向的和北北西-南南東向的閃長玢巖墻，野外未見兩者的相交關(guān)系。本研究主要以走向?yàn)?15°的侵位于K2a日喀則群昂仁組的閃長玢巖(xy1041和xy1042)和東西走向(95°)的閃長玢巖(xy1011和xy1021)作為研究對(duì)象，前者寬約1～2m;后者寬約6～8m(圖2a)。昂仁組主要為粉砂巖，粉砂質(zhì)頁巖夾長石砂巖透鏡體和薄層泥晶灰?guī)r等，并南北向擠壓作用下發(fā)生強(qiáng)烈褶皺(圖1c)。

2個(gè)采樣點(diǎn)的閃長玢巖巖石新鮮，無明顯蝕變和后期交代現(xiàn)象(圖2b)，均為氣孔和杏仁構(gòu)造，斑晶含量約占30% ～40%，斑晶礦物為角閃石(30% ～40%)、斜長石(10% ～20%)、石英(10% ～20%)、鉀長石(15% ～20%)、黑云母(5%～15%)，未見輝石斑晶。斜長石常見明顯的熔蝕現(xiàn)象(港灣狀結(jié)構(gòu))(圖2c);黑云母的部分顆粒沿邊緣或解理縫發(fā)生綠泥石化。斜長石部分蝕變?yōu)榻佋颇富蚍浇馐?圖2d);角閃石部分綠泥石化(圖2f)。杏仁體直徑為0.5～1mm，被斜長石、方解石等礦物充填(圖2)。基質(zhì)呈微粒結(jié)構(gòu)和交織結(jié)構(gòu)(圖2e)，主要為斜長石和石英，其次是鉀長石。副礦物有鋯石(＜l%)和磁鐵礦(＜1%)等。

3 分析方法

本次選取日喀則地區(qū)閃長玢巖墻的2件典型巖石樣品(xy1011，GPS:N29°17＇47″，E88°48＇03″，H=4089m;xy1041，GPS:N29°16＇34″，E88°47＇25″，H=4032m)進(jìn)行鋯石 U-Pb年齡測(cè)定和Hf同位素組成分析，具體采樣位置示于圖1。在嚴(yán)格避免污染的條件下，依次對(duì)每件全巖樣品進(jìn)行破碎、淘洗和磁選以及重液分離，篩選出鋯石精樣，然后在雙目鏡下觀察所分離鋯石的特征(如顏色、透明度和晶型等)，在此基礎(chǔ)上，挑選出表面平整光潔，具不同長寬比例、不同柱錐面特征和顏色的鋯石顆粒。將這些挑選出的鋯石顆粒用環(huán)氧樹脂膠結(jié)，待固結(jié)后細(xì)磨至鋯石顆粒核部出露，拋光成樣品靶以待測(cè)試。測(cè)定前先采用裝有陰極熒光探頭的掃描電鏡對(duì)拋光后的鋯石樣品進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)圖像拍攝，以了解被測(cè)鋯石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，并以此作為鋯石年齡測(cè)定選取分析點(diǎn)位的依據(jù)。鋯石在河北廊坊物化勘察研究所采用浮選和電磁選方法完成選礦;陰極發(fā)光(CL)顯微照相在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子探針室進(jìn)行。

鋯石U-Pb年齡測(cè)定在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用與Agilent7500s ICP-MS連接起來的New Wave 213nm激光系統(tǒng)取樣。激光束斑直徑為30μm，頻率為5Hz。樣品經(jīng)剝蝕后，由He氣作為載氣，再和Ar氣混合后進(jìn)入ICP-MS進(jìn)行分析。U-Pb分餾根據(jù)澳大利亞鋯石標(biāo)樣GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb年齡608.5±1.05Ma，Jackson et al.，2004)來校正，采用鋯石標(biāo)樣Mud Tank(732±5Ma，Black and Gulson，1978)作為內(nèi)標(biāo)以控制分析精度。每個(gè)測(cè)試流程的開始和結(jié)尾均分別測(cè)2個(gè)GJ標(biāo)樣，另外測(cè)試1個(gè)MT標(biāo)樣，其間一般夾10個(gè)待測(cè)樣品點(diǎn)。U-Pb年齡和U、Th、Pb的計(jì)數(shù)由Glitter(ver.4.4)獲得。詳細(xì)的分析方法和流程類似于Griffin et al.(2004)以及Jackson et al.(2004)。由于204Pb的信號(hào)極低，以及載氣中204Hg的干擾，該方法不能直接精確測(cè)得其含量。因此，使用嵌入Excel的Com Pb Corr#3_15G程序來進(jìn)行鉛校正。年齡諧和圖用Isoplot程序(ver.2.49，Ludwig，2003)獲得。

鋯石Hf同位素原位分析是在南京大學(xué)內(nèi)生金屬成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)Nu Plasma HR多接收器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)上進(jìn)行的。本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)鋯石標(biāo)樣91500的176Hf/177Hf值為0.282308±12(20″)，與用溶液法獲得的值0.282302±8(Goolaerts et al.，2004)在誤差范圍內(nèi)一致。

圖3 閃長玢巖代表性被測(cè)鋯石的陰極發(fā)光圖像、LA-ICP MS及Lu-Hf分析點(diǎn)位及所測(cè)結(jié)果(a)和U-Pb年齡協(xié)和圖(b、c)大圈表示測(cè)年位置;小圈是Lu-Hf測(cè)點(diǎn)位置Fig.3 Cathodoluminescence(CL)images showing results of U-Pb dating and εHf(t)value of representative zircons(a)and UPb concordia diagrams(b，c)of zircons from Xigaza diorite-porphyritesGreat circle denotes the position of U-Pb dating;small circle denotes the position of Lu-Hf analysis

全巖地球化學(xué)分析先經(jīng)巖相學(xué)觀察鑒定，以選出新鮮均勻具有代表性的樣品，然后對(duì)樣品進(jìn)行破碎，研磨至200目以上，送至國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中心測(cè)定主量元素和微量元素。主量元素采用XRF法在RIX-2100儀器上分析，分析精度優(yōu)于5%;微量元素采用Agilent 7500a等離子體質(zhì)譜儀(ICPMS)測(cè)定，分析精度優(yōu)于5% ～10%。

全巖Sr-Nd同位素組成在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用TritonTI表面熱電離質(zhì)譜(TIMS)測(cè)定。將樣品烘干后稱取50mg，完全溶解于HF+HNO3的混合酸中，采用bio Rad50WX8陽離子交換樹脂分離提純出Sr和Nd，詳細(xì)的流程參考濮巍等(2004)。Sr、Nd同位素比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194、146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行質(zhì)量分餾校正，實(shí)驗(yàn)過程測(cè)定的標(biāo)樣NIST SRM 987的87Sr/86Sr=0.710259±4(2σ)，標(biāo)樣 JNDi-1的143Nd/144Nd=0.512121±3(2σ)，與這兩個(gè)標(biāo)樣的推薦值十分吻合。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石U-Pb年齡

本文對(duì)2件閃長玢巖進(jìn)行了鋯石U-Pb定年(表1)。鋯石陰極發(fā)光照片(CL)圖像及協(xié)和年齡圖及對(duì)應(yīng)的εHf(t)值見圖3。被測(cè)樣品鋯石(xy1011和xy1041)多數(shù)為淺黃色或無色，少量為褐色，為長柱狀或柱狀，自形程度較好。顆粒大小差別較大，長徑為80～320μm，寬為50～150μm，長寬比為1∶1～3∶1，CL圖像顯示具有典型的震蕩環(huán)帶特征(圖3a)，鋯石的Th和U的含量分別為7×10-6～849×10-6和15×10-6～2168×10-6，對(duì)應(yīng)的 Th/U比值為0.12～3.12，為典型的巖漿成因鋯石特征(Hoskin and Schaltegger，2003)。剔除不協(xié)和年齡及誤差較大的分析點(diǎn)之后，樣品xy1011中的11個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U的加權(quán)平均年齡值為13.92±0.38Ma(MSWD=1.06)(圖3b)，樣品 xy1041中15個(gè)分析的206Pb/238U的加權(quán)平均年齡值為14.38±0.38Ma(MSWD=0.76)(圖3c)，該年齡代表了閃長玢巖的形成年齡，在誤差允許范圍之內(nèi)，可以認(rèn)為兩個(gè)方向的閃長玢巖墻是在同一期構(gòu)造事件中形成的。

4.2 全巖地球化學(xué)

閃長玢巖13件樣品SiO2為59.19% ～63.66%，A12O3為16.55% ～17.16%，Mg#值為51～55(表2);從上述氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)看，研究區(qū)閃長斑巖具有高硅、高鋁、富鎂、富鈉的特征。除去燒失量，重新?lián)Q算為100%，在TAS圖解和硅鉀圖解中13件樣品均為亞堿性系列(圖4a)和中鉀鈣堿性系列(圖4b)，即與侵入巖對(duì)應(yīng)的閃長(斑)巖區(qū)域(圖4a);樣品鋁飽和指數(shù)A/CNK為0.90～1.13，屬偏鋁質(zhì)至過鋁質(zhì)花崗巖(圖4c)。根據(jù)常量元素化學(xué)成分計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)礦物進(jìn)行巖石分類，巖石類型主要為閃長玢巖，與薄片鏡下鑒定結(jié)果一致。在氧化物對(duì)SiO2的哈克圖解中(圖5)，閃長玢巖的TiO2、MnO、MgO、Fe2O3、P2O5、CaO 和 K2O 等氧化物均與 SiO2呈良好的線性關(guān)系，這可能是巖漿結(jié)晶分異的指示;A12O3基本不隨SiO2變化而變化。Y-Sr/Y圖解表明(圖6b)，本區(qū)閃長玢巖投影點(diǎn)位于典型埃達(dá)克巖區(qū)域。表明本區(qū)閃長玢巖在一定程度上顯示埃達(dá)克巖的地球化學(xué)特征。已有的

研究表明，在角閃榴輝巖相轉(zhuǎn)化帶深度范圍內(nèi)，因局部熔融而產(chǎn)生埃達(dá)克質(zhì)熔體的過程中，通常由于斜長石的分解而導(dǎo)致熔體中相對(duì)富Na。

表1 日喀則中新世閃長玢巖LA-ICP MS鋯石U-Pb定年結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS zircons U-Pb dating results of Miocene diorite-porphyrites from Xigaze，southern Tibet

表2 岡底斯巖漿帶中段中新世閃長玢巖主量(wt%)微量(×10-6)元素含量Table 2 Major(wt%)and trace(×10-6)element compositions of the Miocene diorite-porphyrites from the Middle Gangdese belt at Xigaze，southern Tibet

續(xù)表2Continued Table 2

圖4 日喀則中新世巖漿巖的巖石分類和系列劃分圖解(a)-TAS圖解(分類據(jù) Le Maitre，2002);(b)-SiO2-K2O圖解(據(jù)Peccerillo and Taylor，1976);(c)-A/NK-A/CNK圖解(據(jù)Maniar and Piccoli，1989)Fig.4 Classification and series diagrams of the magmatic rocks in Xigaze area(a)-total alkalis vs.silica diagram(after Le Maitre，2002);(b)-SiO2-K2O diagram(after Peccerillo and Taylor，1976);(c)-A/NK-A/CNK plot diagram(after Maniar and Piccoli，1989)

圖5 日喀則中新世閃長玢巖的哈克圖解Fig.5 Harker diagram of the Miocene diorite-porphyrites in Xigaze area

圖6 日喀則中新世埃達(dá)克質(zhì)MgO-SiO2圖解(a，據(jù)Defant et al.，2002)和常用于區(qū)別埃達(dá)克巖和島弧安山巖，英安巖和流紋巖(ADR)的Sr/Y-Y圖(b，據(jù)Defant and Drummond，1990)Fig.6 The MgO vs.SiO2diagram(a，after Defant et al.，2002)and Sr/Y-Y diagram(b，after Defant and Drummond，1990)for the Miocene adakitic rocks from Xigaze

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解上(圖7a)，全部樣品均顯示輕稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相對(duì)虧損((La/Yb)N=9.6～17.1)的特點(diǎn)，均無明顯的銪負(fù)異常(δEu=0.82～0.95)。這與典型埃達(dá)克巖的稀土元素地球化學(xué)特征完全相同，而和正常板內(nèi)中酸性火山巖顯著不同。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖解(圖7b)中，大部分樣品均顯示強(qiáng)烈富集K、Rb、Th，Sr等大離子親石元素(LILE)，相對(duì)虧損Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)。表明閃長玢巖巖漿部分熔融或結(jié)晶分異過程中并無明顯的斜長石的分離。另外，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖解上，樣品顯示出與下地殼Rudnick and Gao(2003)微量元素相似的分布型式(圖7b)，這可能暗示日喀則埃達(dá)克巖漿的源區(qū)很可能與下地殼有關(guān)。

4.3 全巖Sr-Nd同位素

表3列出了日喀則中新世巖體代表性樣品的Sr、Nd同位素組成及根據(jù)年齡計(jì)算的有關(guān)參數(shù)。由表中數(shù)據(jù)可看出，該閃長玢巖墻的Sr、Nd同位素組成較為均一。痕量元素分析結(jié)果表明，本區(qū)閃長玢巖具有特征的高Sr(602×10-6～1601×10-6)和Sr/Y比(85.2～141.7)和較高的La/Yb比值(14.2～25.4)，低 Y(5.96×10-6～12.1×10-6)，較低的 Yb(0.5～1.21)和重稀土含量低(5.65×10-6～10×10-6)的地球化學(xué)特征。在Sr/Y-Y圖解中和SiO2-MgO圖解中(圖6a，b)，本區(qū)巖墻投影點(diǎn)均處于Adakites區(qū)內(nèi)，顯示典型的埃達(dá)克質(zhì)巖的痕量元素地球化學(xué)特征。

圖7 日喀則中新世閃長玢巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖(a，球粒隕石值據(jù)Boyton，1984)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線圖(b，原始地幔數(shù)值據(jù)Sun and McDonough，1989)已發(fā)表的中新世埃達(dá)克巖數(shù)據(jù)自Chung et al.，2003;Hou et al.，2004;Guo et al.，2007;Li et al.，2010;林子宗火山巖及同期岡底斯巖基數(shù)據(jù)自Ji et al.，2009;Mo et al.，2008;鉀質(zhì)超鉀質(zhì)巖漿巖數(shù)據(jù)自Turner et al.，1996;Chung et al.，2003Fig.7 Chondrite-normalized REE(a，chonodrite values after Boynton，1984)and primitive-mantlenormalized trace element patterns(b，primitive mantle after Sun and McDonough，1989)for the Miocene diorite-porphyrites in Xigaze areaPublished data of Miocene adakites from Chung et al.，2003;Hou et al.，2004;Guo et al.，2007;Li et al.，2010;Data of Linzizong volcanism rocksand contemporaneousGangdese batholiths from Ji et al.，2009;Mo et al.，2008;Data of potassic-ultrapotassic rocks from Turner et al.，1996;Chung et al.，2003

日喀則地區(qū)的閃長玢巖的初始(87Sr/86Sr)i值和εNd(t)是按照本來鋯石的協(xié)和年齡進(jìn)行校正，其初始(87Sr/86Sr)i值在0.7055～0.7076，εNd(t)為 -6.33～ -2.26(表 3)。與前人報(bào)道的中新世埃達(dá)克質(zhì)斑巖的Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)較為一致(Gao et al.，2010;Guo et al.，2007;Hou et al.，2004;Xu et al.，2010)。

4.4 Hf同位素

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表4 日喀則中新世閃長玢巖鋯石Hf同位素組成Table 4 Zircon Hf isotopic compositions of the Miocene diorite-porphyrites from Xigaze，southern Tibet

Lu-Hf同位素體系是近年來應(yīng)用越來越廣的一種同位素體系，該體系與Sm-Nd同位素體系具有很大的相似性，其示蹤的基本原理也與Nd同位素相同。此外，Lu-Hf同位素體系適于鋯石等礦物原位分析的特點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍大大拓寬。鋯石是巖漿巖中的常見礦物，而且具有高Hf、低Lu含量和Lu/Hf比值，鋯石形成后沒有明顯的放射性成因Hf的積累，所測(cè)定的176Hf/177Hf比值基本代表其形成時(shí)體系的Hf同位素組成(Griffin et al.，2002)。鋯石原位Hf同位素的測(cè)試在鋯石U-Pb定年鋯石的相同部位進(jìn)行，其初始176Hf/177Hf值通過相對(duì)應(yīng)的鋯石年齡進(jìn)行校正。所有測(cè)試的鋯石均獲得較好Hf同位素?cái)?shù)據(jù)，176Hf/177Hf的誤差值(2σ)絕大部分都在0.00030以內(nèi)。所有鋯石的176Lu/177Hf值均小于0.002，表明鋯石形成后放射性成因Hf積累很少，可以很好地反映鋯石形成時(shí)巖漿的Hf同位素組成特征(吳福元等，2007)。Hf同位素的詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見表4。

日喀則中新世閃長玢巖墻的初始176Hf/177Hf比值在0.282714～0.282982之間，平均為0.2828585，表明所測(cè)樣品鋯石中的Hf同位素分布很均一，指示單一巖漿源區(qū)(圖8a);計(jì)算后的εHf(t)值在-1.75～+7.72之間，平均值為+3.40(圖8b)。表明這些巖石可能主要來源于虧損地幔分異形成的新生地殼但同時(shí)也受到后期的混染。其初始εNd(t)(-3.58)相一致，采用平均地殼176Lu/177Hf值(0.015)(Griffin et al.，2002)計(jì)算得到的單階段模式年齡(tDM)為 376～762Ma，二階段模式年齡為(tDM2)640～1151Ma，平均年齡為982Ma，其Nd同位素的二階段模式年齡為1123Ma，可見日喀則閃長玢巖具有新元古代的二階段Hf-Nd模式年齡。

圖8 日喀則中新世閃長玢巖中的鋯石176Hf/177Hf-176Lu/177Hf(a)及 Age-εHf(t)(b)圖解Fig.8 Variation of zircon initial176Hf/177Hf vs.176Lu/177Hf(a)and εHf(t)vs.Age(Ma)diagram(b)for the Xigaze Miocene diorite-porphyrites

5 討論

5.1 日喀則中新世閃長玢巖的成因機(jī)制及源區(qū)特征分析

Defant and Drummond(1990)定義的埃達(dá)克巖，是指與年輕(≤25Ma)俯沖大洋巖石圈有關(guān)的新生代島弧環(huán)境中的火山巖或侵入巖，其具SiO2≥56%、Al2O3≥15%、通常MgO＜3%(很少高于6%)、Y(≤18×10-6)和 HREE(Yb≤1.9×10-6)甚低、Sr含量甚高、87Sr/86Sr＜0.7040等特征。具有上述地球化學(xué)特征、與俯沖洋殼熔融無關(guān)的巖石常常被稱為“埃達(dá)克質(zhì)(adakitic)巖”(Castillo，2006，2012)。

以上分析表明，日喀則閃長玢巖具有高Sr，低Y，HREE虧損，高Sr/Y比，高(La/Yb)N等典型埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征。對(duì)于埃達(dá)克巖的成因機(jī)制，有多種觀點(diǎn)。根據(jù)這十幾年來的研究不斷地被深化，從最初 Defant and Drummond(1990)定義的年輕俯沖洋殼板片的部分熔融，到后來的O型埃達(dá)克巖和C型埃達(dá)克巖之分(朱弟成等，2002;張旗等，2004)，表明埃達(dá)克質(zhì)巖的成因研究不斷地被深化。對(duì)于C型埃達(dá)克巖，有人認(rèn)為是加厚的地殼底部中-基性巖部分熔融的產(chǎn)物(Chung et al.，2003;Hou et al.，2004)，也有人認(rèn)為是底侵玄武質(zhì)下地殼的部分熔融(Atherton and Petford，1993;Muir et al.，1995)或拆沉下地殼的部分熔融(Xu et al.，2002)。

俯沖洋殼起源的埃達(dá)克質(zhì)巖漿與上覆地幔楔發(fā)生交代作用，使之具有相對(duì)高的MgO含量、Mg#和相容元素的含量(Cr、Ni等)和較低的 K2O(Defant and Drummond，1990)。本文埃達(dá)克質(zhì)閃長玢巖均顯示高的SiO2(59.19% ～63.66%)、高的MgO含量(2.21% ～3.96%)，Mg#(51～55)和相容元素的含量(Cr=35×10-6～104×10-6，Ni=29.2×10-6～48.3×10-6)，表明這些埃達(dá)克質(zhì)閃長玢巖可能是起源于俯沖洋殼的部分熔融，而不是來自加厚下地殼的部分熔融。同時(shí)這些中新世鈣堿性埃達(dá)克質(zhì)巖漿具有正的εHf(t)值，說明埃達(dá)克質(zhì)巖漿源區(qū)具有虧損地幔端元，而陸源物質(zhì)或富集地幔端元所占比例很低。新特提斯洋板片或者洋殼北向俯沖以及陸-陸碰撞造山過程中，底墊的玄武質(zhì)下地殼均能提供類似的虧損同位素特征。大量研究已經(jīng)證明，洋殼板片俯沖至一定深度后，其MORB就會(huì)發(fā)生變質(zhì)作用，形成角閃巖榴輝巖，它們成為埃達(dá)克巖的理想巖漿源區(qū)。由于這種巖漿源區(qū)是一種富含水的、不含斜長石的、具有角閃巖-榴輝巖變質(zhì)相的角閃榴輝巖，在部分熔融過程中，石榴子石和金紅石通常作為殘留相出現(xiàn)(Defant and Drummond，1990)，同時(shí)這些埃達(dá)克質(zhì)巖石在化學(xué)成分上富鈉(Na2O=5.53% ～6.17%)，低鉀(K2O=1.1% ～2.1%)，K2O/Na2O=0.18～0.37，這與起源于俯沖洋殼的埃達(dá)克巖比較類似(Zhu et al.，2009)。同時(shí)根據(jù)主微量元素特點(diǎn)及REE曲線類型等地球化學(xué)特征，本區(qū)埃達(dá)克巖表現(xiàn)為輕稀土富集，重稀土虧損以及Eu負(fù)異常不明顯(表2)，與增厚的古老地殼部分熔融形成的埃達(dá)克巖具有明顯的差異。微量元素Th-Nb-Zr是判別火山巖漿產(chǎn)出構(gòu)造背景最可靠的判別指標(biāo)之一(孫書勤等，2003)，一般來說，大洋板塊匯聚帶的Nb/Zr比值(＜0.05)較低或Ta/Hf比值＜0.1，Th/Nb比值＞0.11;大陸板內(nèi)Nb/Zr比值＞0.05(或Ta/Hf比值 ＞0.1)，Th/Nb比值 ＞0.11。根據(jù) Th-Nb-Zr判別標(biāo)志，日喀則中新世埃達(dá)克質(zhì)巖石的微量元素地球化學(xué)特點(diǎn)表現(xiàn)為Nb/Zr比值＜0.04，Ta/Hf＜0.08并且Th/Nb比值＞0.94，具有俯沖洋殼板片的特征。

但考慮到印度大陸與歐亞大陸碰撞的時(shí)間為～55Ma(Ji et al.，2009)，因此在日喀則閃長玢巖形成之時(shí)(中新世)，拉薩地塊早已不存在大洋，南側(cè)的雅江蛇綠巖帶所代表的新特提斯洋在古新世可能就已經(jīng)關(guān)閉，中新世不可能還存在俯沖板片的熔融。所以形成于中新世的岡底斯地區(qū)含礦斑巖為典型的陸-陸碰撞造山構(gòu)造環(huán)境之產(chǎn)物。同時(shí)高初始Sr比值、較低εNd(t)顯示較為明顯的富集地幔物質(zhì)的加入或者中上地殼的混染。根據(jù)143Nd/144Nd-87Sr/86Sr相關(guān)圖解(圖9)，本區(qū)的埃達(dá)克質(zhì)巖的Sr-Nd同位素變化趨勢(shì)明顯不同于典型的來自Cook Island，Aleutians的俯沖板片熔融形成的埃達(dá)克質(zhì)巖類(Stern and Kilian，1996;Kay，1978)，而與增厚地殼背景下的新生地殼部分熔融較為類似(Petford and Atherton，1993)(圖10)。

圖9 日喀則中新世閃長玢巖的87Sr/86Sr-143Nd/144Nd圖解Fig.9 Plot of87Sr/86Sr vs.143Nd/144Nd of Miocene diorite-porphyrites from Xigaze

圖10 日喀則中新世閃長玢巖全巖Sr-Nd同位素組成(據(jù) Zhu et al.，2011)Fig.10 The Sr-Nd isotopic compositions of Miocene adakitic diorite-porphyrites from Xigaze area(after Zhu et al.，2011)

同時(shí)在MgO-SiO2相關(guān)圖解中可以看出(圖7a)，日喀則中新世的閃長玢巖與正常的島弧鈣堿系列火山巖相比，具有較高的MgO特征。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明，在1～4GPa的條件下，地幔橄欖巖和幔源熔體在加厚地殼底部的高壓環(huán)境下受到中下地殼的混染，會(huì)形成高M(jìn)gO和Mg#的埃達(dá)克質(zhì)巖漿(Rapp et al.，1999)。Guo et al.(2007)通過模擬計(jì)算得出俯沖的洋殼+部分沉積物的熔融可以形成這些埃達(dá)克質(zhì)巖石。在大陸俯沖區(qū)，一部分大洋巖石圈(蛇綠巖套)會(huì)被刮下來帶到大陸殼下，而這部分大洋巖石圈在加厚地殼背景下可能成為這些埃達(dá)克質(zhì)花崗巖的源區(qū)，屬于C型埃達(dá)克巖。

以上分析表明，我們認(rèn)為岡底斯日喀則地區(qū)NW-SE走向和E-W走向的中新世埃達(dá)克質(zhì)閃長玢巖是具有部分島弧地球化學(xué)特征的C型埃達(dá)克巖，它比正常的島弧火山巖更靠近南邊的雅江蛇綠巖帶位置更加說明了其為新特提斯洋北向俯沖初期的產(chǎn)物。由于印度-歐亞大陸碰撞之前，新特提斯洋片俯沖到拉薩地體深部，發(fā)生板片脫水和熔融并交代上覆地幔楔;地幔楔熔融形成巖漿上升在殼幔邊界形成基性新生下地殼。在14Ma左右，由于印度-歐亞大陸碰撞造成地殼的增厚，基性下地殼發(fā)生石榴石角閃石巖相變質(zhì);而后由于EW重力垮塌造成構(gòu)造伸展，造成了南北向的后碰撞伸展與東西向伸展的構(gòu)造疊加，形成了空間上相鄰時(shí)間上相近的兩種方向上的由于早期加厚島弧基性新生下地殼的熔融形成埃達(dá)克質(zhì)閃長玢巖。

5.2 動(dòng)力學(xué)意義

對(duì)于藏南漸-中新世后碰撞超鉀質(zhì)-埃達(dá)克質(zhì)巖漿作用的成因模型，前人主要認(rèn)為特提斯俯沖板片發(fā)生斷離引發(fā)(Kohn and Parkinson，2002)或者增厚的拉薩巖石圈根部的拆沉作用(Miller et al.，1999;Williams et al.，2001)，或者拉薩地塊古老下地殼的部分熔融(Chung et al.，2003)。

綜合前人對(duì)該地區(qū)中新世的埃達(dá)克巖的研究以及本次研究所得出的結(jié)果，認(rèn)為其成因模式可以概括如下:在印度亞洲大陸俯沖過程中新特提斯洋板片脫水熔融并攜帶Cu、Au等成礦元素與上地幔楔發(fā)生地幔交代作用，進(jìn)而形成具有高初始Sr比值、較低εNd(t)以及明顯富集LILE和LREE的EMII富集巖石圈地幔(Zindler and Hart，1986)。隨后，EMII富集巖石圈地幔減壓低度熔融，地幔楔熔融形成巖漿上升底侵于殼-幔邊界附近形成基性島弧下地殼并儲(chǔ)存自新生代，這也就是岡底斯中新世埃達(dá)克質(zhì)巖的源區(qū)。

人們普遍認(rèn)為，西藏高原隆升到特定高度下產(chǎn)生的高重力勢(shì)能，是引起高原地殼EW向伸展和SN向正斷層及地塹盆地的根本動(dòng)力，因此，SN向正斷層形成時(shí)間確切地標(biāo)定了西藏高原達(dá)到其最大高度的時(shí)間(Pan and Kidd，1992)。盡管越來越多的證據(jù)證明青藏高原曾經(jīng)在14Ma左右發(fā)生強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升(Blisniuk et al.，2001;Sun et al.，2005)，并將EW向初始伸展時(shí)間由8Ma向前推至13～14Ma(Williams et al.，2001;Turner et al.，1993;Coleman and Hodges，1995)。由于印度-歐亞大陸碰撞造成地殼的不斷增厚，基性下地殼發(fā)生了石榴石角閃石巖相變質(zhì);在20～14Ma期間，由于側(cè)向地殼增厚梯度變化導(dǎo)致拉薩地體東西向的崩塌，拉薩地殼開始伸展減薄，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力逐漸由南北向擠壓轉(zhuǎn)換為東西向伸展，并形成了一系列近北西-南東向的正斷層和裂谷系統(tǒng)(包括墨竹工卡-錯(cuò)那裂谷)。

在此過程中，在角閃榴輝巖相轉(zhuǎn)化帶深度范圍內(nèi)，通常由于斜長石的分解而導(dǎo)致熔體中相對(duì)富Na，富鋁，形成富含Cu、Au等成礦物質(zhì)的具弧巖漿地球化學(xué)特征準(zhǔn)鋁質(zhì)埃達(dá)克質(zhì)巖漿。榴輝巖的下沉拉力導(dǎo)致早期侵位的準(zhǔn)鋁質(zhì)I型埃達(dá)克質(zhì)巖漿的上涌，沿該時(shí)期形成的正斷層和裂谷系統(tǒng)不斷侵位于地殼及地殼淺處，并受中上地殼物質(zhì)不同程度的混染，形成具弧巖漿地球化學(xué)特征的準(zhǔn)鋁質(zhì)中鉀鈣堿性埃達(dá)克質(zhì)巖石的演化系列，伴隨著連續(xù)的結(jié)晶分異作用(石英、長石、鉀長石、角閃石和黑云母等主造巖礦物及磷灰石、磁鐵礦等副礦物的晶出)，并沿著該時(shí)期不斷完善的正斷層和裂谷系統(tǒng)不斷侵位于上地殼及近地表，最終形成具有獨(dú)特產(chǎn)狀的埃達(dá)克質(zhì)閃長玢巖-二長花崗斑巖-輝綠玢巖-花崗斑巖共生的巖石組合(侯增謙等，2003;Hou et al.，2004;Chung et al.，2003)。同時(shí)，在此構(gòu)造巖漿作用過程中，幔源成礦物質(zhì)不斷聚集，通過結(jié)晶分異和巖漿混合不斷萃取到中酸性巖漿中，導(dǎo)致中新世岡底斯南緣的Cu-Au-Mo-Pb-Zn多金屬成礦作用的大爆發(fā)。

6 結(jié)論

(1)日喀則閃長玢巖具有埃達(dá)克質(zhì)巖石的地球化學(xué)親緣性，表現(xiàn)為高SiO2(59.19% ～63.66%)，高 Sr(602×10-6～1601×10-6)和Sr/Y比(85.2～141.7)，中鉀富鈉(K2O=1.1% ～2.09%;Na2O=5.53% ～6.17%);較低的 K2O/Na2O比(0.18～0.37)，輕稀土富集，重稀土虧損(5.7×10-6～10×10-6)和無明顯的Eu負(fù)異常(0.82～0.95)，(La/Yb)N為9.59 ～17.12，富集大離子親石元素如 K、Rb、Ba、Th，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素如 Y、Nb、Ta，較高初始87Sr/86Sr值(0.7055～0.7076)，低 εNd(t)值(-6.33 ～ -2.26)，高 εHf(t)值(-1.75～+7.72)等特征，其源區(qū)物質(zhì)組成相當(dāng)于角閃榴輝巖相，從而揭示了藏南地區(qū)在中新世期間已經(jīng)具有加厚的陸殼，其下地殼巖漿源區(qū)具榴輝巖相的物質(zhì)組成。

(2)在印度亞洲大陸俯沖過程中，新特提斯洋板片脫水熔融形成的巖漿上升并底侵于殼-幔邊界附近形成基性新生下地殼。在20～14Ma期間，由于側(cè)向地殼增厚變化不均導(dǎo)致拉薩地體東西向的崩塌，造成了南北向的后碰撞伸展與東西向伸展的構(gòu)造疊加，同時(shí)基性新生下地殼發(fā)生部分熔融形成具有特殊地球化學(xué)特征的埃達(dá)克質(zhì)巖漿沿著近北西-南東向和近東西向的正斷層和裂谷向上侵位。

致謝 野外工作中得到西藏礦業(yè)公司教授級(jí)高工巴登珠的大力支持;主微量測(cè)試及全巖Sr-Nd同位素分析過程及鋯石U-Pb定年和Lu-Hf分析過程中分別得到國家測(cè)試中心的馬天芳工程師和南京大學(xué)濮巍工程師和武斌工程師的大力幫助;審稿人吳才來研究員與周清副研究員以及貴刊主編和編輯認(rèn)真評(píng)閱本文，并提出許多寶貴意見;在此一并深表謝意。

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