孔維華, 屠江海, 尹本銀, 鄒阮兵, 劉銘敏

((湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432100)

西藏東巧地區(qū)東窮玄武巖巖石地球化學特征及地質意義

孔維華, 屠江海, 尹本銀, 鄒阮兵, 劉銘敏

((湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432100)

1∶25萬班戈幅區(qū)域地質調(diào)查在東巧地區(qū)安多縣強馬鎮(zhèn)南東窮一帶圈定出侏羅紀機部鄉(xiāng)蛇綠巖帶。通過“西藏1∶5萬班戈江錯地區(qū)6幅區(qū)調(diào)”野外地質調(diào)查研究,機部鄉(xiāng)蛇綠巖帶是由玄武巖、輝長巖、灰?guī)r、放射蟲硅質巖等巖石形成的一套洋島海山組合,其化學特征顯示具有富鈦、堿、鋁,低硅、鎂,明顯富集大離子親石元素Rb、Ba、Th,虧損Sr、Y、Yb,在TiO2-Mn-P2O5構造環(huán)境判別圖中,顯示洋島堿性玄武巖;與蛇綠巖相伴生的沉積物中化石分析鑒定,確定蛇綠巖形成時代為晚三疊世,證實了班公湖—怒江結合帶中段在晚三疊世已經(jīng)打開。

班公湖—怒江結合帶;洋島海山;放射蟲硅質巖

班公湖—怒江結合帶作為青藏高原上的一條重要構造帶,備受中外地質學家的關注。大量研究結果表明,班公湖—怒江結合帶作為新特提斯域萌生于侏羅紀早期,結束于侏羅紀晚期—早白堊世早期[1-3]。蛇綠巖是班公湖—怒江構造帶存在古洋盆的最直接證據(jù),蛇綠巖的組成及時代研究,直接反映了洋盆或弧前、弧后盆地的形成、發(fā)展和消亡過程,因此具有重要意義。區(qū)域資料認為晚三疊世晚期—早侏羅世早期開始形成于洋中脊相對擴張的構造環(huán)境[4],但均缺乏有力的證據(jù),對于班公湖地區(qū)特提斯洋盆初始擴張時的沉積缺少記錄,因此爭議也最大。王希斌等根據(jù)班公湖蛇綠巖熔巖夾層中放射蟲硅質巖時代認為,班公湖—怒江特提斯洋形成于中侏羅世—晚侏羅世[5]。曲曉明等對班公湖地區(qū)MOR型輝長巖鋯石進行LA—ICP—MS U—Pb測年得到(181.9±2.6)Ma和(184.4±4.4)Ma兩組年齡,認為班公湖地區(qū)班怒洋打開時間為早侏羅世晚期,擴張到中侏羅世早期((176.2±9.0)Ma)已經(jīng)成為一個成熟的大洋[6]。近年來,筆者在位于班公湖—怒江結合帶中段的班戈江錯地區(qū)進行地質調(diào)查的過程中,在西藏安多縣強瑪鎮(zhèn)東窮一帶首次發(fā)現(xiàn)晚三疊世洋島堿性玄武巖,證實班公湖—怒江結合帶在晚三疊世已發(fā)生裂解。

1 地質概況

研究區(qū)位于班公湖—怒江結合帶中段,聶榮殘余弧與拉達克—岡底斯—拉薩—騰沖陸塊的昂龍岡日—班戈—騰沖燕山期巖漿弧帶交接部位[7](圖1)。主要出露地層為下—中侏羅統(tǒng)希湖群、下侏羅統(tǒng)木嘎崗日巖群拉木弄巖組、中—上侏羅統(tǒng)接奴群、上侏羅—下白堊統(tǒng)沙木羅組、下白堊統(tǒng)去申拉組、上白堊統(tǒng)競柱山組,代表被動邊緣盆地—洋底盆地—活動邊緣盆地—殘余海盆地—前陸盆地沉積組合。前人對其中的基性玄武巖做過詳細的地球化學研究,認為其形成于有限擴張背景下多島洋環(huán)境,生成環(huán)境有別于典型的大洋擴張環(huán)境[8-9]。

2 巖石組合特征

東窮蛇綠巖展布于強瑪鎮(zhèn)南侏羅系木嘎崗日巖群拉木弄巖組混雜巖帶內(nèi),呈透鏡狀出露,走向北西,與拉木弄巖組呈斷層接觸,在局部露頭較好地段測制剖面(圖2),巖石組合如下:

1. 含硅質不等粒長石石英砂巖,灰色,不等粒結構,中薄層狀構造。

2. 輝長巖,灰褐色,輝長結構,塊狀構造。

圖1 西藏安多縣強瑪鎮(zhèn)東窮蛇綠巖地質簡圖(大地構造位置圖據(jù)潘桂棠,2002)Fig.1 Geological sketch of ophiolite in Dongqiong area

3. 安山玄武巖,灰黑色,間粒—間隱結構、球顆結構,塊狀構造、杏仁構造。

4. 輝長巖,灰綠色,輝長結構,塊狀構造。

5. 杏仁玄武巖,灰綠色,間?！g隱結構,塊狀構造、杏仁構造。

6. 輝綠巖,灰綠色,輝綠結構,塊狀構造。

7. 橄欖玄武巖,紫紅色,間?！g隱結構,塊狀構造。

8. 巖屑砂巖,紫紅色,細粒砂狀結構,中厚層狀構造。

厚42.7 m

9. 玄武巖,灰綠色,斑狀結構,基質為間隱結構,塊狀構造。

10. 紫紅色硅質巖。

約1 m

11. 灰綠色砂屑灰?guī)r,產(chǎn)牙形石Epigondolellanodosa(Hayashi),Paragondolellapolygnathiformisnoah(Hayashi)。

約4 m

12. 玄武巖,灰綠色,斑狀結構,基質為間隱結構,塊狀構造。

13. 灰綠色砂屑灰?guī)r。

約5 m

14. 玄武巖。

15. 硅質巖,灰綠色,隱晶質結構,塊狀構造,產(chǎn)放射蟲Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古農(nóng)神蟲Palaeosaturnalistriassicus;圍海綿蟲Perispongidiumtethyu;海綿樁蟲Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂蟲Tetraporobrachiahaeckeli;卡諾帕特蟲Canoptumtriassicum,劍鞘蟲Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈蟲Multimonilispulcher,M.japonicus;假樁球蟲Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;煙囪蟲Capnodocesarisa;圣星蟲Hagiastrumsp.

厚69.4 m

16. 鈣質板巖夾放射蟲硅質巖塊,硅質巖中產(chǎn)放射蟲Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古農(nóng)神蟲Palaeosaturnalistriassicus;圍海綿蟲Perispongidiumtethyu;海綿樁蟲Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂蟲Tetraporobrachiahaeckeli;卡諾帕特蟲Canoptumtriassicum;劍鞘蟲Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈蟲Multimonilispulcher,M.japonicus;假樁球蟲Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;煙囪蟲Capnodocesarisa;圣星蟲Hagiastrumsp.

厚68 m

17. 安山玄武巖,灰綠色,間粒結構—交織結構,塊狀構造。

18. 鈣質板巖夾放射蟲硅質巖塊,灰黑色,變余鈣質泥質結構,定向構造、板狀構造。

厚101.9 m

19. 含礫玄武巖,灰綠色,球顆結構,塊狀構造。

20. 輝長巖,灰綠色,輝長結構,塊狀構造。

21. 安山質玄武巖,紫紅色,斑狀結構,基質為間隱結構,塊狀構造。

22. 鈣質板巖,灰黑色,變余鈣質泥質結構,定向構造,板狀構造。

厚30.4 m

圖2 安多縣強瑪鎮(zhèn)我弄松可蛇綠巖實測剖面圖Fig.2 The measured profile of ophiolite

結合剖面和面上資料,東窮洋島巖石組合主要由紫紅色玄武巖,灰綠色輝長巖、硅質泥巖、灰?guī)r組成,并具有多旋回性,每個旋回起始為玄武巖—灰?guī)r—硅質巖,有些旋回缺少灰?guī)r段或硅質巖段,此外還見有輝長巖、鈣質板巖。

蝕變輝長巖:巖石呈深灰—灰黑色,具細粒輝長結構,塊狀構造。礦物粒徑在0.6～1.5 mm間,個別達3 mm,主要由斜長石45%～50%、單斜輝石48%～52%、綠泥石2%～3%等組成,次生礦物有絹云母、黝簾石、綠泥石、纖閃石及泥質等。斜長石黝簾石化明顯,在其晶體表面多見有粘土礦物、絹云母等分布,單斜輝石呈無色,為透輝石,個別晶體已纖閃石化。

圖3 玄武巖枕狀特征Fig.3 Pillow features of basalt

杏仁狀玄武巖:巖石呈淺紫色、深棕色,具斑狀結構,基質具間隱結構。巖石中斑晶含量約占15%,由自形程度較高的板柱狀斜長石組成,大小0.6～1.5 mm,發(fā)育較為清晰的鈉長石律雙晶和卡鈉復合雙晶?；|成分由杏仁體3%～5%、斜長石50%、綠泥石25%～30%、綠簾石2%～3%等組成。斜長石為細小板條微晶,大小0.03～0.12 mm,雜亂無章分布,在其形成的孔隙中充填次生綠泥石并形成間隱結構。杏仁體為不規(guī)則圓形,大小1～5 mm,充填物為綠泥石。巖石具枕狀構造,巖枕大小30～50 cm(圖3),表明巖石形成于海底或水下噴發(fā)環(huán)境。

放射蟲硅質巖:巖石呈褐紅色夾白色條帶,石英37%,泥質55%,不透明礦物3%,方解石、石英脈5%。泥質結構,塊狀構造,泥質呈毛氈狀較均勻分布,部分呈團狀,鏡下模糊,干涉色不明顯。硅質呈隱晶—顯微晶質均勻分布在泥質間,干涉色一級灰白,大小<0.02 mm。

灰?guī)r:巖石灰白色帶綠色,方解石85%,綠泥石5%,石英8%,不透明鐵質2%。內(nèi)碎屑結構,塊狀構造。巖石主要由內(nèi)碎屑為主,以顆粒支撐為主。內(nèi)碎屑呈次圓狀—圓狀較均勻分布,內(nèi)碎屑主要成分為方解石,具有高級白干涉色,兩組解理紋發(fā)育,大小0.3～0.8 mm。綠泥石呈不規(guī)則狀,部分呈團狀,淺綠色,一級灰干涉色,大小0.2～0.5 mm。

3 巖石地球化學特征

東窮蛇綠巖帶主要為玄武巖、輝長巖,各巖石類型的巖石化學分析結果見表1。從表中可以看出,樣品SiO2含量介于43.74%～48.21%之間,平均為46.11%;TiO2含量介于2.36%～3.96%之間,平均為3.05%;MgO介于1.45%～6.08%之間,平均為3.88%;Al2O3含量介于14.8%～18.21%之間,平均為15.96%;Na2O含量介于3.70%～5.82%之間,平均為4.35%;K2O含量分別介于1.17%～2.58%之間,平均為1.9%,全堿(Na2O+K2O)值介于4.88%～8.4%之間,平均值為6.25%。與那東洋島、塔仁本洋島、多瑪洋島玄武巖相比[10],樣品整體富鈦、鋁、堿(見表2),TiO2高于洋脊玄武巖平均值1.5%(Pearce,1983)。

表1 東窮蛇綠巖巖石化學分析結果表

表2 東窮、那東、塔仁本、多瑪洋島玄武巖主量元素對比表

從 Al2O3—SiO2變異圖(圖4)中可以看出,所有樣品投影點都位于鋁質區(qū)或高鋁質區(qū)。在AR—SiO2圖解(圖5)中,樣品點投影全部落在過堿性區(qū)。

圖4 Al2O3—SiO2變異圖(仿張雯華、從柏林,1976)Fig.4 Variation diagram of Al2O3—SiO2

圖5 AR—SiO2圖解(J.B.Wright,1969)Fig.5 Diagram of AR—SiO2

從Na2O+K2O—SiO2判別圖解上看(圖6),輝長巖和玄武巖落入堿性區(qū)。在TiO2—SiO2圖解上(圖7),樣品全部落入堿性巖系,具有堿性玄武巖的特征。

東窮蛇綠巖帶巖石地球化學特征見表3、表4。巖石稀土總豐度值ΣREE在187.47×10-6～285.52×10-6之間,平均為239.496×10-6,遠高于N-MORB的39.1×10-6(Sun and McDonough,1989)和E-MORB的49.1×10-6(Sun and McDonough,1989),而與OIB稀土總量(198.96×10-6,Sun & McDonough,1989)接近;LaN/YbN介于14.38～17.23之間,平均為15.92,與N-MORB、E-MORB和OIB的(La/Yb)N比值分別為0.82、1.91和17.13相比,接近OIB,表明輕、重稀土元素之間存在明顯的分異;(La/Sm)N介于3.41～4.07之間,平均為3.77,與N-MORB、E-MORB和OIB的(La/Sm)N比值分別為0.95、1.56和3.70相比,接近OIB,表明輕、中稀土元素之間存在一定的分異;(Gd/Yb)N介于3.80～4.26之間,平均為3.94,表明中、重稀土元素之間也存在著一定的分異。在稀土元素球粒隕石標準化模式圖中(圖8、圖9),總體為右傾斜曲線,輕稀土相對于重稀土明顯富集。δEu在2.91～4.25之間,平均為3.51,表明Eu基本無異常。同時,樣品REE配分型式相互平行,只有位置的高低,顯示其稀土分異程度相似,具有同源巖漿分異特征。

圖6 堿—二氧化硅圖解(T.N Irvine,1971)Fig.6 Alkali-silica diagram

圖7 TiO2—SiO2 圖解Fig.7 TiO2-SiO2 diagram

表3 東窮蛇綠巖稀土元素分析結果表及特征參數(shù)

Table 3 Analysis results of trace element and characteristic parameters of ophiolite in Dongqiong area 單位:10-6

樣號D0476?XT1PM008?XT7PM008?XT8PM008?XT10PM008?XT11PM008?XT12PM008?XT4PM008?XT5PM008?XT6PM008?XT9巖性玄武巖輝長巖玄武巖玄武巖玄武巖玄武巖輝長巖輝長巖輝長巖輝綠巖La44．332．247．753．253．132．639．837．642．250．3Ce95．670．196．61031097286．779．992．7106Pr11．48．7511．813．313．38．6210．59．9311．413．1Nd51．240．252．259．159．639．346．945．251．658．5Sm11．59．4211．713．113．49．110．610．511．813Eu3．42．973．433．933．992．913．353．343．574．25Gd10．68．6211．312．512．48．539．849．8510．812．4Tb1．491．281．61．771．751．291．41．441．571．75Dy7．776．928．118．999．066．727．157．478．358．83Ho1．321．141．361．571．591．141．231．291．381．55Er3．42．943．533．964．152．983．063．313．583．92Tm0．440．380．470．510．530．380．380．420．480．51Yb2．722．242．823．093．222．242．312．592．833．02Lu0．350．310．380．420．430．310．310．350．390．42Y33．428．233．73739．127．229．730．834．135．2

表4 東窮蛇綠巖微量元素分析結果表

圖8 玄武巖稀土元素球粒隕石標準化模式圖(球粒隕石標準化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns of rare earth elements of basalt

圖9 輝長巖稀土元素球粒隕石標準化模式圖(球粒隕石標準化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns of rare earth elements of gabbro

微量元素中部分不相容元素比值Ce/Zr、Zr/Nb、Th/Yb、Zr/Y、Ti/Y、La/Nb和Y/Nb分別為0.22～0.29、6.20～7.06、1.03～1.51、9.67～11.99、340.15～797.79、0.71～0.94和0.55～0.71,平均值分別為0.25、6.70、1.32、11.16、475.84、0.79和0.60;N-MORB、E-MORB、OIB所對應的上述元素值分別為0.1、31.8、0.04、2.64、254、1.07、11.2,0.21、8.8、0.25、3.32、273、0.76、3.5以及0.3、5.8、1.9、9.7、594、0.8、0.8[11]。顯然上述元素比值表明,東窮蛇綠巖微量元素與OIB更為接近。從微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(圖10、圖11)上看,Rb、Ba、Th等大離子親石元素表現(xiàn)為富集狀態(tài),Nb、Hf、Ti略顯富集,Sr、Y、Yb略顯虧損,無Ta-Nb-Ti負異常。

圖10 玄武巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(原始地幔標準化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.10 Normalized spider diagram of primitive mantle of trace element of basalt

圖11 輝長巖微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖(原始地幔標準化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.11 Normalized spider diagram of primitive mantle of trace element of gabbro

4 東窮蛇綠巖構造環(huán)境分析

通過TiO2-Mn-P2O5圖解對蛇綠巖構造環(huán)境進行判別(圖12),樣品投影點均落在洋島堿性玄武巖區(qū);在K2O-TiO-MgO判別圖(圖13)上,樣品落入大洋堿性玄武巖、大陸玄武巖、大陸裂谷玄武巖區(qū)域;在FeO-MgO-Al2O3判別圖(圖14)上,樣品落入大陸火山巖和島弧擴張中心火山巖區(qū)域。從上述各判別圖來看,基本反映出洋島堿性玄武巖的特征,根據(jù)前文玄武巖地球化學性質分析,特別是接近OIB的地球化學特征,筆者認為東窮蛇綠巖玄武巖的產(chǎn)出環(huán)境應為在岡瓦納古陸內(nèi)部所發(fā)育不徹底的小洋盆,形成于洋島局部拉張環(huán)境。

圖12 TiO2-Mn-P2O5圖解(Mullen,1983)Fig.12 TiO2-Mn-P2O5 diagram

圖13 K2O-TiO2-MgO圖解(仿莫宣學等,1993)Fig.13 K2O-TiO2-MgO diagram

圖14 FeO-MgO-Al2O3圖解(pearce,1977)Fig.14 FeO-MgO-Al2O3 diagram

5 蛇綠巖形成時代

作為洋殼的形成時代,一般根據(jù)與蛇綠巖相伴生的沉積物中化石來確定,本次在灰?guī)r中獲得牙形石分子Epigondolellanodosa(Hayashi)(1、2),Paragondolellapolygnathiformisnoah(Hayashi)(3),時代為晚三疊世卡尼期(T3),在硅質巖塊中獲得放射蟲Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古農(nóng)神蟲Palaeosaturnalistriassicus;圍海綿蟲Perispongidiumtethyu;海綿樁蟲Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂蟲Tetraporobrachiahaeckeli;卡諾帕特蟲Canoptumtriassicum;劍鞘蟲Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈蟲Multimonilispulcher,M.japonicus;假樁球蟲Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;煙囪蟲Capnodocesarisa;圣星蟲Hagiastrumsp.等,時代為晚三疊世,因此,東窮蛇綠巖形成時代為晚三疊世。

6 地質意義

蛇綠巖是研究古板塊構造的首要標志,蛇綠巖作為大洋地殼的殘余,當它出現(xiàn)于大陸內(nèi)部,即提示曾有一個或大或小的古洋盆在那里閉合消失了[12]。班公湖—怒江結合帶中段上三疊確哈拉群與下伏不整合指示班—怒帶古特提斯向中特提斯的轉換[13],目前在班公湖—怒江縫合帶還沒有發(fā)現(xiàn)確切的古生代大洋(古特提斯)的證據(jù)。以前該帶蛇綠巖的最早年齡由曾慶高等(1996)在完成的1∶25萬改則幅地質調(diào)查報告中進行了報道,改則縣舍馬拉溝輝長巖巖墻鋯石SHRIMP U-Pb諧和年齡為221 Ma[14]。此外,邱瑞照等(2004)獲得班公湖—怒江縫合帶西段舍馬拉溝蛇綠巖中輝長巖年齡為193 Ma[15];史仁燈(2007)在班公湖獲得蛇綠巖中輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb諧和年齡為167 Ma[16]。徐建鑫等在改則那東發(fā)現(xiàn)中侏羅世洋島型巖石組合,是班公湖—怒江板塊縫合帶上首次發(fā)現(xiàn)的侏羅紀洋島[17]。本次在班公湖—怒江結合帶中段東窮首次發(fā)現(xiàn)晚三疊世洋島堿性玄武巖,對進一步探討班公湖—怒江結合帶構造演化有著重要意義。

(1) 本次通過野外地質調(diào)查,首次在東巧地區(qū)發(fā)現(xiàn)洋島堿性玄武巖,形成于洋島局部拉張環(huán)境,表明蛇綠巖形成環(huán)境非洋中脊環(huán)境。

(2) 通過與蛇綠巖相伴生的沉積物中化石時代,確定蛇綠巖形成時代為晚三疊世,證實了班公湖—怒江結合帶中段在晚三疊世開始打開。

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(責任編輯：于繼紅)

Geochemical Characteristics of Rocks and GeologicalSignificance of Basalt in Dongqiang Area of Tibet

KONG Weihua, TU Jianghai, YIN Benyin, ZOU Ruanbing, LIU Mingmin

(SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432100)

Through the six regional geological surveys of 1∶50 thousand in Bangejiangcuo area of Tibet,Ophiolite belt in Jibu township is a combination of a set of ocean island formed by basalt,gabbro,limestone and radiolarian bedded chert. The chemical characteristics shows rich titanium,alkali,aluminum,low silicon,low magnesium,significantly enriched in ion lithophile element Rb, Ba, Th, loss of Sr,Y,Yb.In the discriminant TiO2-Mn-P2O5tectonic map, show ocean island is alkaline basalt; identification of fossil sediments associated with ophiolite. Analysis and identification of fossil sediments associated with ophiolite, it determines the ophiolite formed in Late Triassic,confirms:Bangong-Nujiang junction zone has been opened in the Late Triassic.

Bangong-Nujiang junction zone; ocean island-seamount; radiolarian bedded chert

2016-03-14;改回日期:2016-08-18

西藏1∶5萬班戈江錯地區(qū)H46E002003等6幅區(qū)域地質礦產(chǎn)調(diào)查項目(項目編號:1212011221082)。

孔維華(1971-),男,工程師,區(qū)域地質調(diào)查與找礦專業(yè),從事地質礦產(chǎn)勘察工作。E-mail:744491090@qq.com

P588.14+5; P59

A

1671-1211(2016)06-0801-08

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.001

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0907.002.html 數(shù)字出版日期:2016-10-26 09:07