董 瀚, 茍國(guó)寧, 齊 玥, 段 凱, 張志平, 吳 勇,焦世文, 郝露露, 陳福坤, 王 強(qiáng)

(1.甘肅省地礦局 第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 甘肅 蘭州 730050; 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; 4.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院, 殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 安徽 合肥 230026)

拉薩地塊北緣早白堊世晚期地殼生長(zhǎng): 來(lái)自改則亞多～106 Ma侵入巖的證據(jù)

董 瀚1*, 茍國(guó)寧2,3*, 齊 玥2,3, 段 凱1, 張志平1, 吳 勇1,焦世文1, 郝露露2,3, 陳福坤4, 王 強(qiáng)2

(1.甘肅省地礦局 第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 甘肅 蘭州 730050; 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; 4.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院, 殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 安徽 合肥 230026)

北部拉薩地塊晚中生代的地殼生長(zhǎng)時(shí)間和機(jī)制存在爭(zhēng)論。本文報(bào)道了北部拉薩地塊的改則亞多侵入體的年代學(xué)、地球化學(xué)資料。改則亞多侵入體形成于早白堊世晚期(～106 Ma), 其巖石類型包括二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖。巖石屬于鈣堿性系列巖石, 顯示輕稀土富集, Nb和重稀土虧損, 其中花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖顯示了埃達(dá)克質(zhì)巖的地球化學(xué)特征。主體巖石樣品具有一致的εNd(t) (2.65～1.42)和(87Sr/86Sr)i(0.7045～0.7049)。二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖由俯沖流體交代的地幔橄欖巖熔融產(chǎn)生的玄武質(zhì)巖漿經(jīng)過(guò)地殼混染和分離結(jié)晶作用形成?；◢忛W長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖由增厚的新底侵玄武質(zhì)下地殼熔融形成。早白堊世晚期(118～105 Ma), 俯沖的班公湖–怒江特提斯洋巖石圈板片后撤過(guò)程中, 誘發(fā)軟流圈上涌, 導(dǎo)致其上覆地幔熔融或其自身發(fā)生減壓熔融, 來(lái)自虧損地幔的島弧巖漿連續(xù)底侵加入到北部拉薩地塊的地殼或噴出地表, 導(dǎo)致了該區(qū)在晚中生代的地殼生長(zhǎng)。

地殼生長(zhǎng); 底侵; 板片后撤; 拉薩地塊; 青藏

0 引 言

大陸地殼的生長(zhǎng)是當(dāng)前國(guó)際地質(zhì)研究的熱點(diǎn)科學(xué)問(wèn)題之一(Hawkesworth and Kemp, 2006)。一般認(rèn)為大陸地殼在前寒武紀(jì)(特別是太古宙)已經(jīng)形成,但最近的許多研究揭示出, 在澳大利亞、北美、中亞造山帶和拉薩地塊南部等也存在顯生宙地殼生長(zhǎng)(DePaolo, 1981; Collins, 1998; Jahn et al., 2000; Chu et al., 2006; Mo et al., 2008; Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011; Tang et al., 2012; Ma et al., 2013a, 2013b)。其中,南部拉薩地塊岡底斯地區(qū)的地殼生長(zhǎng)被認(rèn)為與中生代–早新生代新特提斯洋向北的俯沖以及印度–歐亞大陸的碰撞有關(guān)(Chu et al., 2006; Mo et al., 2008; Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011; Ma et al., 2013a, 2013b)。最近, 一些研究報(bào)道在北部拉薩地塊也存在晚中生代的地殼生長(zhǎng)(Zhu et al., 2011; Sui et al., 2013)。但是,對(duì)該區(qū)晚中生代地殼生長(zhǎng)的時(shí)間還缺乏可靠的年齡約束。另外, 該區(qū)晚中生代地球深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程是與大洋巖石圈俯沖(如, Kapp et al., 2005, 2007; Decelles et al., 2007; 康志強(qiáng)等, 2008, 2009, 2010;朱弟成等, 2009; 劉偉等, 2010; 馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 高順寶等, 2011)、俯沖大洋板片的斷離(Zhu et al., 2009, 2011; 陳越等, 2010; 張亮亮等, 2010, 2011;黃玉等, 2012; 張曉倩等, 2012; Sui et al., 2013; Chen et al., 2014)、弧后伸展(Decelles et al., 2007; Zhang et al., 2012; Meng et al., 2014)或碰撞后的拆沉(Wang et al., 2014)有關(guān), 也存在激烈的爭(zhēng)論。

拉薩地塊北緣存在大面積晚中生代火山巖和侵入巖(圖 1a), 伴隨這些巖石也出露了一些金屬礦床(如拔拉扎斑巖銅鉬礦)(余紅霞等, 2011; 王保弟等, 2013)。因此, 這些晚中生代巖漿巖具有重要的動(dòng)力學(xué)和成礦意義。我們的工作在拉薩地塊北部的改則縣西部亞多地區(qū)確定了一些早白堊世晚期的侵入巖,其中改則亞多巖體形成于～106 Ma, 并包含有新生地殼組分。本次研究將報(bào)道該巖體的地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)特征, 并探討其成因、形成的動(dòng)力學(xué)機(jī)制及其與拉薩地塊北部地殼生長(zhǎng)的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)和巖石特征

青藏高原從北往南, 主要包括昆侖–柴達(dá)木、松潘–甘孜–可可西里、羌塘、拉薩和喜馬拉雅地塊, 其中羌塘、拉薩被認(rèn)為是班公湖–怒江特提斯洋在晚中生代閉合拼貼而形成(Yin and Harrision, 2000)。拉薩地塊最近被分為南、中、北三個(gè)地塊(Zhu et al., 2011, 2013)。中新生代的巖漿巖在拉薩地塊非常發(fā)育, 其中南部地塊主要是岡底斯巖基和中新生代的火山巖(Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011), 中部拉薩地塊主要包含早白堊世則弄群組火山巖和一些侵入巖(康志強(qiáng)等, 2008; 朱弟成等, 2008; Zhu et al., 2009; 劉偉等, 2010; 馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 高順寶等, 2011;張曉倩等, 2012; Chen et al., 2013), 北部拉薩地塊主要包含早白堊世多尼組、去申拉組火山巖和侵入巖(康志強(qiáng)等, 2009, 2010; 陳越等, 2010; 李?yuàn)^其等, 2010; 張亮亮等, 2010, 2011; 彭智敏等, 2010; 黃玉等, 2012; Sui et al., 2013)以及一些晚白堊世的火山巖和侵入巖(馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 余紅霞等, 2011; 王保弟等, 2013; Wang et al., 2014)。

改則亞多巖體位于北部拉薩地塊, 地理位置屬于改則縣西部亞多地區(qū)(圖 1a)。該區(qū)在 1∶250000的物瑪圖幅中主要為日松組、多仁組火山–沉積地層,但在新的1∶50000崗嘎幅中, 根據(jù)時(shí)代和巖性特征,將日松組多仁組修改為早白堊世多尼組, 在多尼組火山巖–沉積地層中新發(fā)現(xiàn)一些侵入體(圖1b)。其中,亞多巖體出露面積約 2 km2, 侵位于早白堊世多尼組火山–沉積地層中, 呈小型巖瘤產(chǎn)出(圖2)。巖體巖石類型包括二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖等。

圖1 拉薩地塊(a, 修改自Zhu et al., 2011)和改則亞多侵入體(b)地質(zhì)圖Fig.1 Sketch geological map of the Lhasa Block (a) and the Yaduo intrusion in the Gaize area (b)

圖2 改則亞多閃長(zhǎng)巖和多尼組砂巖野外接觸關(guān)系圖Fig.2 Field contact relationship between the Yaduo diorite and the sandstone of the Duoni Formation in the Gaize area

二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖呈半自形粒柱狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造,主要礦物組成有斜長(zhǎng)石(～60%)、角閃石(30%～35%)、鉀長(zhǎng)石(2%～5%), 石英(＜2%), 和少量副礦物金屬礦物、磷灰石和榍石等。閃長(zhǎng)巖具半自形粒柱狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造, 主要礦物組成為: 斜長(zhǎng)石(～63%)、角閃石(24%)、鉀長(zhǎng)石(7%)、石英(4%), 和少量副礦物金屬礦物、磷灰石和榍石等?；◢忛W長(zhǎng)斑巖具斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造, 主要由斑晶 14%(斜長(zhǎng)石～10%、角閃石～4%)、基質(zhì) 86%(斜長(zhǎng)石～70%, 石英～12%, 角閃石～4%, 磷灰石和金屬礦物微晶等)組成。花崗斑巖具斑狀結(jié)構(gòu), 塊狀構(gòu)造; 由斑晶4%(斜長(zhǎng)石4%), 基質(zhì)96%(斜長(zhǎng)石～77%, 石英～18%, 1%磷灰石、鋯石和金屬礦物微晶)。

2 分析方法

主量元素和微量元素分析測(cè)試在國(guó)土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。主量元素利用X射線熒光光譜法測(cè)定, 分析相對(duì)誤差一般小于2%。微量元素分析在電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)上進(jìn)行, 相對(duì)誤差一般小于2%～5%。

鋯石 U-Pb同位素組成在國(guó)土資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。激光剝蝕系統(tǒng)為德國(guó)MicroLas公司生產(chǎn)的 GeoLas200M, 激光剝蝕斑束直徑為30 μm, 頻率為6 Hz。數(shù)據(jù)采集選用一個(gè)質(zhì)量峰一點(diǎn)的跳峰方式(peak jumping), 單點(diǎn)停留時(shí)間(dwell time)分別設(shè)定 20 ms(204Pb,206Pb,207Pb和208Pb)和10 ms(Th和U)。數(shù)據(jù)處理采用GLITTER(ver 4.0, Macquarie University)程序, 年齡計(jì)算時(shí)以91500作外標(biāo), 各樣品的加權(quán)平均年齡計(jì)算及諧和圖的繪制采用Isoplot (ver 2.49)。

Sr-Nd同位素的化學(xué)分離純化在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成, 比值測(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。Sr同位素和REE分離純化在裝有5 mL AG50W-X12交換樹(shù)脂的石英交換柱中完成, Nd同位素的分離純化在裝有1.7 mL Teflon粉末的石英交換柱中完成。同位素比值的測(cè)試在 MC-ICP-MS進(jìn)行, 所有測(cè)量的143Nd/144Nd和87Sr/86Sr比值分別用146Nd/144Nd=0.7219和86Sr/88Sr= 0.1194校正。在本次分析過(guò)程中, Sr同位素標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987的87Sr/86Sr=0.710256±8, Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)樣品JNdi-1143Nd/144Nd=0.512108±6。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

本次研究選取二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖樣品(PM16-10)(GPS: N32°25′38.07″, E83°30′20.35″)為測(cè)年對(duì)象。通過(guò)詳細(xì)對(duì)比分析鋯石的透反射、陰極發(fā)光照片, 選擇鋯石晶形相似、晶體形態(tài)完整、內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰的長(zhǎng)柱狀自形鋯石顆粒, 進(jìn)行同位素測(cè)試, 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)樣品進(jìn)行了14個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試,206Pb/238U年齡變化在 101～110 Ma, 由于具有很低的207Pb含量導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn), 這使得數(shù)據(jù)點(diǎn)在207Pb/235U-206Pb/238U 諧和圖上(圖 3)表現(xiàn)為沿水平方向不同程度的偏離諧和線, 但這種偏離并不影響206Pb/238U的年齡, 因此206Pb/238U年齡仍可代表巖體的結(jié)晶年齡, 14個(gè)測(cè)點(diǎn)的加權(quán)平均年齡為 106.3±1.5 Ma(MSWD= 2.9, n=14), 表明改則亞多巖體形成于早白堊世晚期。

表1 改則亞多閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年代學(xué)測(cè)試結(jié)果Table 1 U-Pb dating results of the zircon from the Yaduo diorite in the Gaize area

圖3 改則亞多侵入巖鋯石U-Pb年齡和代表性鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 U-Pb concordia diagram and CL imagines of zircon from the Yaduo intrusive rock in the Gaize area

3.2 地球化學(xué)特征

亞多侵入巖的主量、微量元素和Sr-Nd同位素組成見(jiàn)表2。巖石的SiO2為50.25%～74.26%(表2), 從基性到酸性的巖石都有。在 SiO2-(K2O+Na2O)侵入巖定名圖解(Middlemost, 1994)(圖 4a)中, 亞多侵入巖的巖石類型包括二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)(斑)巖和花崗(斑)巖, 屬于亞堿性的鈣堿性系列巖石(圖 4a～b)。巖石富鈉(K2O/Na2O=0.22～0.54), 除一個(gè)樣品(PM16-10)的Mg#較高(54)外, 其余樣品的Mg#均較低(14～48)。

亞多侵入巖都顯示了輕稀土元素富集, Nb和重稀土元素虧損(圖 5), 但不同的巖石略微有些差異: (1)二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖顯示了較為一致的稀土微量元素特征, 相對(duì)花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖, 總體上具有相對(duì)高的稀土元素特別是重稀土元素含量(圖5a, b); (2)閃長(zhǎng)巖具有最高的稀土元素含量, 并具有負(fù)Sr和微弱的負(fù)Eu異常(δEu=0.89, 圖5a); (3)花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖也顯示了較為一致的稀土和微量元素特征, 并有明顯重稀土元素的虧損, 花崗閃長(zhǎng)斑巖具有微弱的正–無(wú)Eu、Sr異常(δEu=1.08), 花崗斑巖具有最低稀土微量元素含量, 無(wú) Eu和負(fù) Sr異常(δEu=1.02)(圖5c, d)。

改則亞多侵入巖普遍具有正的εNd(t) (2.65～1.42)和低的Nd模式年齡(tDM=0.67～0.80 Ga)(表2, 圖6)。除一個(gè)二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖樣品(PM16-3)具有略微高的(87Sr/86Sr)i外(0.7052), 其余的樣品具有比較一致低的(87Sr/86Sr)i(0.7045～0.7049)(表2, 圖6)?？傮w上, 二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖的εNd(t)(2.65～2.32)比花崗閃長(zhǎng)斑巖和花崗斑巖的(1.76～1.42)略高。

4 討 論

4.1 巖漿演化與起源

從Harker圖解(圖7)可以看出, 亞多侵入巖的成分可以分成兩種演化趨勢(shì): 二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖為一個(gè)演化趨勢(shì), 花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖為另外一個(gè)演化趨勢(shì)。

對(duì)于亞多二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖, 相容元素(如Cr、Ni)、中等不相容元素(如Sr)和Sr/Y隨著SiO2的增長(zhǎng)而明顯降低(圖 7a～c, g), 而不相容元素(如 La,Yb和 Y等)隨著SiO2的增長(zhǎng)而明顯上升(圖7d～f, h),暗示這些巖石來(lái)自于同一幔源原始巖漿并經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用。由于斜長(zhǎng)石一般富集Sr和Eu, 結(jié)合閃長(zhǎng)巖具有負(fù)Sr和微弱的負(fù)Eu異常(圖5a～b)以及較高的 SiO2, 表明二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖的形成過(guò)程中其原始巖漿經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石的分離作用。二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖的相容元素(如Cr、Ni)隨著SiO2的增長(zhǎng)而明顯降低可能與鎂鐵質(zhì)礦物(橄欖石、輝石或角閃石)的分離結(jié)晶有關(guān)。二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖普遍顯示了較低的Mg#值(43～54)(表2, 圖8b), 暗示這些巖石并不是由幔源原始漿結(jié)晶形成的(Tatsumi and Eggins, 1995)。在Mg#-SiO2的圖解中(圖8b), 這些巖石與幔源原始巖漿的地殼混染和分離結(jié)晶(AFC)趨勢(shì)一致,暗示這些巖石是幔源原始巖漿經(jīng)過(guò)地殼AFC過(guò)程后

形成的。二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖一致顯示富集大離子親石元素和輕稀土, 虧損Nb、Ta(圖5), 類似于典型島弧型巖漿, 暗示其原始巖漿的地幔源區(qū)受到了俯沖流體的交代作用(Tatsumi and Eggins, 1995)。亞多二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖具有正的εNd(t)和低的(87Sr/86Sr)i值, 與北部拉薩地塊同期早白堊世晚期的玄武質(zhì)火山巖類似(圖6), 暗示亞多早白堊世鎂鐵質(zhì)巖石的原始巖漿起源于俯沖流體交代的虧損地幔源區(qū)。

表2 改則亞多侵入巖主量(%)、微量元素(×10-6)和同位素組成Table 2 Major (%), trace element (×10-6) concentrations and isotope compositions of the Yaduo intrusive rocks in the Gaize area

續(xù)表2:

圖4 SiO2-(K2O+Na2O)(a, 據(jù)Middlemost, 1994)和SiO2-K2O (b, 據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)圖解Fig.4 SiO2vs. K2O+Na2O (a) and SiO2vs. K2O (b) diagrams

圖5 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素分配圖解(a、c)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的微量元素蛛網(wǎng)圖(b、d)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun and McDonough, 1989)。Fig.5 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a, c) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b, d)

圖6 Nd-Sr同位素圖解Fig.6 Nd vs. Sr isotope diagram

亞多花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖具有高的SiO2(61.87%～74.26%)、Al2O3(14.86%～16.72%)和高的Sr/Y(26～60)和La/Yb(24～41), 以及低的Y(6.37×10-6～7.66×10-6)和Yb(0.59×10-6～0.71×10-6)含量(表2), 顯示其具有埃達(dá)克質(zhì)巖石的地球化學(xué)特征(圖 8a)。盡管樣品點(diǎn)有限, 但樣品的演化趨勢(shì)展示了二者成分的親緣性。除了 Sr、La和 La/Yb、Sr/Y隨著 SiO2的增長(zhǎng)有顯著降低外(圖 7c～d, g～h), 相容元素(如Cr、Ni)、不相容元素(如Yb、Y)隨著SiO2的增長(zhǎng)而沒(méi)有明顯變化(圖 7a～b, e～f)。結(jié)合花崗閃長(zhǎng)斑巖具有微弱的正–無(wú) Eu、Sr異常, 而花崗斑巖具有最低稀土和微量元素含量, 無(wú)Eu和負(fù)Sr異常(圖5)以及低的Sr含量(167×10-6), 暗示花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖在形成過(guò)程中沒(méi)有斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用, 但在晚期階段少量斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用不能排除。這些巖石與班公湖–怒江縫合帶中洞錯(cuò)蛇綠巖中基性熔巖Nd-Sr同位素組成很接近(圖6), 因此其由俯沖洋殼熔融形成的可能性是存在的。但在 Sr/Y-Y和Mg#-SiO2的圖解(圖8b)中, 改則亞多花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖成分顯示了同變玄武巖在高壓(1.0～3.0 GPa)下實(shí)驗(yàn)熔體一致的成分特征, 暗示這些巖石由俯沖洋殼熔融形成的可能性較小, 而更可能由增厚的榴輝質(zhì)下地殼熔融形成, 且產(chǎn)生的巖漿在晚期經(jīng)歷了微量斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。亞多花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖也具有正的 εNd(t)和低的(87Sr/86Sr)i值, 與北部拉薩地塊同期早白堊世晚期的玄武質(zhì)火山巖、鎂鐵質(zhì)侵入巖(如亞多二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖)的類似(圖 6),暗示其最有可能由新底侵增厚的玄武質(zhì)下地殼熔融形成。

圖7 主微量元素成分的Harker圖解Fig.7 Harker diagrams for major and trace elements

圖8 巖漿巖的Sr/Y-Y圖解(a, 據(jù)Defant and Drummond et al., 1993)和Mg#-SiO2圖解(b, 據(jù)Wang et al., 2006)Fig.8 Sr/Y vs. Y (a) and Mg#vs. SiO2(b) diagrams for the magmatic rocks

4.2 巖石形成的深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制和地殼生長(zhǎng)

拉薩地塊分布許多晚中生代的巖漿巖(圖 1a),其中南部拉薩地塊的晚中生代巖漿巖形成于島弧環(huán)境, 被認(rèn)為與雅江新特提斯洋巖石圈的俯沖有關(guān)(Chu et al., 2006; Mo et al., 2008; Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011; Ma et al., 2013a, 2013b)。中北部拉薩地塊巖漿巖形成在兩個(gè)主要的時(shí)期: (1)早白堊世(143～105 Ma), 巖石主要包括中部拉薩地塊的則弄群和北部拉薩地塊的多尼組、去申拉組火山巖以及兩個(gè)區(qū)域的侵入巖等(康志強(qiáng)等, 2008, 2009; 朱弟成等, 2008; Zhu et al., 2009, 2011; 陳越等, 2010; 李?yuàn)^其等, 2010; 馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 彭智敏等, 2010;張亮亮等, 2010, 2011; 高順寶等, 2011; 黃玉等, 2012; 張曉倩等, 2012; Sui et al., 2013; Chen et al., 2014), 是中北部拉薩地塊巖漿的主要形成時(shí)期, 且該期巖漿在110 Ma為高峰期(Zhu et al., 2009, 2011); (2)晚白堊世早期(100～80 Ma), 北部拉薩地塊零星出露尼瑪組火山巖和中北部地塊少量侵入巖(馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 高順寶等, 2011; 王保弟等, 2013; Meng et al., 2014; Wang et al., 2014)。由于早白堊世(140～105 Ma)是中北部拉薩地塊巖漿的主要形成時(shí)期,且本文研究的亞多也形成于早白堊世(～106 Ma), 因此, 本文主要討論該期巖漿巖形成的動(dòng)力學(xué)背景和深部機(jī)制。

對(duì)于中部和北部拉薩地塊晚中生代早白堊世巖漿巖形成的構(gòu)造背景, 目前存在不同的認(rèn)識(shí): 第一種模式, 認(rèn)為其與雅江新特提斯洋巖石圈向北平坦俯沖有關(guān)(Kapp et al., 2005, 2007; Decelles et al., 2007; 馬國(guó)林和岳雅慧, 2010)或與由俯沖導(dǎo)致的弧后伸展有關(guān)(Decelles et al., 2007; Zhang et al., 2012; Meng et al., 2014); 第二種模式, 認(rèn)為其與班公湖–怒江特提斯洋巖石圈向南俯沖有關(guān)(康志強(qiáng)等, 2008, 2009, 2010; 朱弟成等, 2009; 劉偉等, 2010); 第三種模式, 認(rèn)為其與向南俯沖的班公湖–怒江特提斯洋板片的斷離有關(guān)(Zhu et al., 2009, 2011; 陳越等, 2010; 張亮亮等, 2010, 2011; 黃玉等, 2012; 張曉倩等, 2012; Sui et al., 2013; Chen et al., 2014)。據(jù)估計(jì),中北部拉薩地塊火山巖與南部雅魯藏布縫合帶的空間距離在新生代以前至少有380 km 或更遠(yuǎn)(朱弟成等, 2009)。在這種情況下, 如果要雅江新特提斯洋巖石圈向北俯沖形成岡底斯中北部的火山巖漿活動(dòng),將要求俯沖板片以平坦俯沖的形式進(jìn)行。由于平坦的俯沖將導(dǎo)致靠近縫合帶位置處軟流圈地幔楔的消失(Gutscher et al., 2000), 這將使得中南部拉薩地塊的早白堊世巖漿巖缺失。然而, 目前的情況是, 在南部拉薩地塊, 仍然有許多早白堊世的巖漿巖出露(Ji et al., 2009; Zhu et al., 2011)。因此, 第一種模式似乎不能完全解釋拉薩地塊整體早白堊世巖漿巖的成因。目前, 越來(lái)越多的研究者趨向接受中北部拉薩地塊或至少北部拉薩地塊早白堊世的巖漿巖可能與班公湖–怒江特提斯洋巖石圈向南俯沖(康志強(qiáng)等, 2008, 2009, 2010; 朱弟成等, 2009; 劉偉等, 2010)或俯沖班公湖–怒江特提斯洋板片的斷離有關(guān)(Zhu et al., 2009, 2011; 陳越等, 2010; 張亮亮等, 2010, 2011;黃玉等, 2012; 張曉倩等, 2012; Sui et al., 2013; Chen et al., 2014)。一般認(rèn)為, 板片斷離的發(fā)生在洋盆消失、陸陸初始碰撞的階段: 由于俯沖大洋巖石圈的密度大于大陸巖石圈的密度, 當(dāng)陸陸碰撞發(fā)生的時(shí)候, 俯沖大洋巖石圈由于高密度繼續(xù)向下俯沖, 而大陸巖石圈由于低密度導(dǎo)致浮力作用不能向深部俯沖, 于是向下俯沖的高密度大洋巖石圈將會(huì)與不能向下俯沖的大陸巖石圈分離, 即板片斷離(Von Blanckenburgand Davis, 1995)。板片斷離過(guò)程將導(dǎo)致軟流圈上涌, 誘發(fā)巖漿爆發(fā)(Von Blanckenburgand Davis, 1995)。但是, 最近的一些研究顯示, 班公湖–怒江洋盆可能在晚中生代發(fā)生了雙向俯沖(Zhu et al., 2015; Hao et al., 2015), 向北俯沖到南部拉薩地塊之下, 向南俯沖到北部拉薩地塊之下, 并可能持續(xù)到晚白堊世, 導(dǎo)致拉薩地塊北部和羌塘南部出現(xiàn)大量晚中生代的弧巖漿作用(Hao et al., 2015)。這暗示,早白堊世晚期, 拉薩地塊北部和羌塘南部還未發(fā)生碰撞(Zhang et al., 2014; Hao et al., 2015), 因此, 在早白堊世晚期發(fā)生板片斷離的可能性很小(Hao et al., 2015)。另外, 年代學(xué)研究顯示, 早白堊世早期(143～120 Ma)的巖漿主要出現(xiàn)在中部拉薩地塊, 早白堊世晚期(118～105 Ma)主峰期巖漿則在中北部拉薩地塊都出現(xiàn)(康志強(qiáng)等, 2008, 2009; 朱弟成等, 2008; Zhu et al., 2009, 2011; 陳越等, 2010; 李?yuàn)^其等, 2010; 馬國(guó)林和岳雅慧, 2010; 彭智敏等, 2010;張亮亮等, 2010, 2011; 高順寶等, 2011; 黃玉等, 2012; 張曉倩等, 2012; Sui et al., 2013; Chen et al., 2014; Zhu et al., 2015; Hao et al., 2015)。這樣的巖漿巖的時(shí)空遷移規(guī)律似乎也很難用簡(jiǎn)單用第二、三種模式來(lái)解釋。

近年來(lái), 俯沖大洋板片的后撤(roll back)被廣泛用于揭示巖漿弧向海溝遷移的特點(diǎn)(Wang et al., 2012; Ma et al., 2013a, 2013b)。因此, 我們認(rèn)為中北部拉薩地塊早白堊世巖漿巖的時(shí)空分布規(guī)律可以用向南俯沖的班公湖–怒江特提斯洋巖石圈后撤模式來(lái)解釋: 早白堊世早期(143～120 Ma), 班公湖–怒江特提斯洋巖石圈以相對(duì)低角度俯沖, 在中部拉薩地塊下形成軟流圈地幔楔, 誘發(fā)該期弧巖漿巖的產(chǎn)生;早白堊世晚期(118～105 Ma), 俯沖的班公湖–怒江特提斯洋巖石圈板片后撤, 軟流圈上涌, 導(dǎo)致軟流圈上覆地幔熔融, 在中北部拉薩地塊形成了廣泛分布的早白堊世晚期巖漿巖。特別是在晚白堊世晚期,在靠近俯沖帶的拉薩地塊北部邊緣, 由于板片后撤導(dǎo)致的軟流圈強(qiáng)烈上涌誘發(fā)上覆地幔熔融或其本身可能發(fā)生減壓熔融, 導(dǎo)致有較多的虧損地幔組分進(jìn)入到巖漿中。因此, 北部拉薩地塊早白堊世晚期(118～105 Ma)的很多巖漿巖(如, 多尼組、去申拉組)都顯示了正的εNd(t)(0.32～5.29)(圖6)(康志強(qiáng)等, 2010; Sui et al., 2013)。本文報(bào)道的亞多侵入巖中, 二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖的εNd(t)(2.65～2.32)略微比埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖的(1.76～1.42)高。我們認(rèn)為,俯沖的班公湖-怒江特提斯洋巖石圈板片后撤過(guò)程中, 來(lái)自軟流圈地幔楔或其上覆地幔的島弧巖漿巖的一部分通過(guò) AFC過(guò)程侵位于地殼淺處(如亞多二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖)或噴出地表; 另外一部分地幔來(lái)源的玄武質(zhì)巖漿底侵于下地殼中, 隨著底侵作用的不斷加強(qiáng), 地殼不斷增厚, 同時(shí)持續(xù)新底侵的玄武質(zhì)巖漿會(huì)導(dǎo)致新形成的增厚玄武質(zhì)下地殼發(fā)生熔融,產(chǎn)生的埃達(dá)克質(zhì)巖漿上升, 最后形成了亞多埃達(dá)克質(zhì)花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖。因此, 早白堊世晚期(118～105 Ma), 俯沖的班公湖-怒江特提斯洋巖石圈板片后撤過(guò)程導(dǎo)致虧損地幔來(lái)源的島弧巖漿連續(xù)加入到北部拉薩地塊的地殼中或噴出地表, 導(dǎo)致了該區(qū)在晚中生代的地殼生長(zhǎng)。

5 結(jié) 論

改則亞多侵入體形成于早白堊世晚期(～106 Ma)。其巖石類型包括二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖, 其中二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖幔源來(lái)的玄武質(zhì)巖漿經(jīng)過(guò)AFC過(guò)程形成, 花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖具有埃達(dá)克質(zhì)巖的特征, 由增厚新底侵玄武質(zhì)下地殼熔融形成。早白堊世晚期(118～105 Ma), 俯沖的班公湖–怒江特提斯洋巖石圈板片后撤, 誘發(fā)軟流圈上涌, 導(dǎo)致其上覆地幔熔融或其自身發(fā)生減壓熔融, 來(lái)自虧損地幔的島弧巖漿連續(xù)加入到北部拉薩地塊的地殼或噴出地表, 導(dǎo)致了該區(qū)在晚中生代的地殼生長(zhǎng)。

致謝: 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所王寶弟博士、桂林理工大學(xué)康志強(qiáng)博士仔細(xì)審閱了稿件, 并提出了寶貴的建議。Sr-Nd同位素分析得到了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖平老師的幫助。在此一并表示感謝。

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Late Early Cretaceous Crustal Growth in Northern Lhasa Block: Evidence from ca. 106 Ma Intrusive Rocks in the Yaduo Area, Gerze County

DONG Han1＊, GOU Guoning2,3＊, QI Yue2,3, DUAN Kai1, ZHANG Zhiping1, WU Yong1, JIAO Shiwen1, HAO Lulu2,3, CHEN Fukun4and WANG Qiang2
(1. The Third Geological and Mineral Resource Survey Institute, Geology and Mineral Bureau of Gansu Province, Lanzhou 730050, Gansu, China; 2. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4. Key Laboratory of Crust-Mantle Materials and Environments, School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China)

The time and mehanism for Late Mesozoic crustal growth in the northern Lhasa Block are controversial. This study presents zircon U-Pb age and whole-rock geochemical data for the Yaduo intrusion. The Yaduo intrusive rocks were generated in the Late Early Cretaceous (ca. 106 Ma), and consist of monzodiorite, diorite, granodiorite porphyry, and granite porphyry. They are calc-alkaline, and characterized by enrichment of light rare earth element and depletion of Nb and heavy rare earth element, and constant εNd(t) (2.65 - 1.42) and (87Sr/86Sr)i(0.7045 - 0.7049) values. We suggest that the monzodiorite and diorites were generated by crustal assimilation and fractional crystallization of basaltic magmas derived from metasomatized mantle peridotites. The granodiorite and granite porphyries are geochemically similar to the adakites. They were derived from partial melting of the thickened and newly underplated basaltic lower crust. In the late stage of Early Cretacous (118 - 105 Ma), the roll-back of subducted Bangong-Nujiang Tethyan oceanic lithospheric slab triggered the upwelling of asthenosphere, which caused the partial melting of overlying mantle or decompressional melting of the subducting slab. The continuous underplating as well as the eruption of depleted mantle-derived magmas in northern Lhasa caused the Late Mesozoic crustal growth.

crustal growth; underplating; slab roll back; Lhasa; Tibet

P595; P597

A

1001-1552(2016)06-1226-013

2015-04-09; 改回日期: 2015-08-14

項(xiàng)目資助: 西藏改則縣崗嘎地區(qū)1∶5萬(wàn)(I44E022022、I44E022023、I44E023022、I44E023023)4幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查; 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFC0600407)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類) (XDB03010600)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41630208), 廣東省項(xiàng)目(2014TX01Z079)、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所項(xiàng)目(GIGCAS135項(xiàng)目135TP201601)聯(lián)合資助。

董瀚(1970–), 男, 高級(jí)工程師, 從事地質(zhì)和礦產(chǎn)勘探方向研究。茍國(guó)寧(1988–), 男, 博士研究生, 巖石地球化學(xué)專業(yè)。Email: gouguoning@gig.ac.cn