馬　龍, 李忠雄, 李　勇, 劉　函, 吳成書, 衛(wèi)紅偉，鄧　奇

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心, 四川 成都　610081；2.安徽省勘查技術(shù)院, 安徽 合肥　230031)

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藏北雙湖山字形山玄武巖鋯石U-Pb年齡、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

馬龍1, 李忠雄1, 李勇1, 劉函1, 吳成書2, 衛(wèi)紅偉1，鄧奇1

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心, 四川 成都610081；2.安徽省勘查技術(shù)院, 安徽 合肥230031)

首次對藏北雙湖山字形山玄武巖進行了同位素年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究。鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年結(jié)果表明，玄武巖形成時代為中三疊世Ladinian期((235.8±2.7) Ma)。主量元素SiO2質(zhì)量分數(shù)為42.84%～52.22%，TiO2為1.61%～2.69%，F(xiàn)eOT/MgO為1.52～1.94，屬亞堿性系列拉斑玄武巖。稀土元素∑REE含量為114.09×10-6～208.47×10-6，(La/Yb)N為4.90～6.50，相對富集LREE。微量元素配分模式曲線與OIB型玄武巖相似。巖石成因研究表明巖漿在演化過程中主要受分離結(jié)晶作用控制，La/Nb、La/Ta、Zr/Ba等不相容元素比值與Ti含量表明，山字形山玄武巖可能是軟流圈地幔與巖石圈地幔相互作用的產(chǎn)物。玄武巖較高的Zr含量與Zr/Y比值顯示其處于板內(nèi)伸展構(gòu)造背景。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料推測，中三疊世玄武質(zhì)巖漿是南、北羌塘地塊碰撞造山過程中板片斷離、軟流圈物質(zhì)上涌熔融的產(chǎn)物，而晚三疊世偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖漿巖及高壓變質(zhì)巖折返剝露為造山帶垮塌引起的伸展作用的結(jié)果。

龍木錯—雙湖縫合帶；玄武巖；鋯石U-Pb定年；地球化學(xué)；板片斷離

0　引　言

中央隆起帶位于羌塘盆地中部，近東西走向[1-2]。自李才1987年提出中央隆起帶屬龍木錯—雙湖板塊縫合帶的觀點以來[3]，該區(qū)受到了廣泛關(guān)注。前人在羌塘地區(qū)開展了大量的研究工作，并取得了較多與板塊縫合帶相關(guān)的研究成果：以縫合帶為界，南、北羌塘古生代的沉積建造類型及生物組合特征明顯不同，南羌塘具有親岡瓦納相特征，而北羌塘主要表現(xiàn)為親歐亞大陸相的特征[3-7]；二疊紀準洋中脊-洋中脊型蛇綠巖[8-9]及晚泥盆世—晚二疊世放射蟲[10-13]的發(fā)現(xiàn)，為羌塘晚古生代特提斯洋盆的存在提供了證據(jù)，而近年來早古生代蛇綠巖的發(fā)現(xiàn)[14-18]使古特提斯洋的演化時限上溯到奧陶紀。龍木錯—雙湖帶作為板塊縫合帶已經(jīng)得到了眾多學(xué)者的認可，對于該縫合帶古生代演化的認識也較為一致[19-25]，但對三疊紀時期的巖石成因和形成的構(gòu)造背景還存在不同看法。例如，羌塘中部高壓變質(zhì)帶中藍片巖[26-29]及榴輝巖[30-33]的礦物學(xué)和年代學(xué)等研究結(jié)果指示，縫合帶三疊紀正處于洋殼俯沖-碰撞造山階段，而羌塘中部已報道的三疊紀玄武巖地化特征卻與大陸板內(nèi)的初始裂谷玄武巖相似[34-37]，呈現(xiàn)出與擠壓環(huán)境截然相反的伸展構(gòu)造背景。

玄武質(zhì)巖漿的發(fā)生與全球構(gòu)造(如裂谷擴張、板塊俯沖消減、地幔的深部作用等過程)有關(guān)[38]，其在反演地幔物質(zhì)成分、分析構(gòu)造環(huán)境及巖石圈深部動力學(xué)方面具有重要意義。本文報道了羌塘中部山字形山玄武巖的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡和全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用來約束山字形山玄武巖的噴發(fā)時代、巖石成因及構(gòu)造背景。本文數(shù)據(jù)為進一步研究龍木錯—雙湖縫合帶三疊紀構(gòu)造演化提供新的線索。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

龍木錯—雙湖縫合帶經(jīng)戈木向西分為南、北2支。北支為貓耳山—紅脊山蛇綠混雜巖帶，南支經(jīng)日灣茶卡、岡瑪錯、桃形湖向西，被稱作桃形湖蛇綠混雜巖帶，蛇綠巖分支之間為查多岡日微陸塊，為一套石炭系—二疊系深?！紊詈?fù)理石—類復(fù)理石建造[39]。龍木錯—雙湖縫合帶自戈木向東經(jīng)果干加年山、片石山、藍嶺、角木日、到雙湖納若、才多茶卡[30]。與古板塊縫合帶相關(guān)的研究資料主要集中在雙湖縣以西，如早古生代洋中脊型蛇綠巖片(467～431 Ma)[14-18]、二疊紀準洋中脊型蛇綠巖(272～252 Ma)[8-9]以及于中晚三疊世(244～215 Ma)發(fā)生低溫高壓變質(zhì)的藍片巖及榴輝巖等[27-33,40-41]。雙湖縣以東潛伏隆起區(qū)，與古板塊縫合帶相關(guān)的報道較少，僅朱同興等于才多茶卡北發(fā)現(xiàn)晚泥盆世法門期和二疊紀的放射蟲硅質(zhì)巖[12]以及于晚三疊世(216 Ma)形成高壓變質(zhì)的藍閃石片巖[26]。目前已有資料表明，古特提斯洋盆的演化起始于奧陶紀，泥盆紀—石炭紀開始俯沖消減[39,42-43]，最終在早三疊世關(guān)閉并發(fā)生了陸陸碰撞[44-46]，完成這一完整而復(fù)雜的演化歷程。

山字形山火山巖出露于雙湖縣東雅曲鄉(xiāng)政府南，構(gòu)造位置處于龍木錯—雙湖縫合帶東側(cè)的潛伏隆起區(qū)[47-52]，呈長條狀、斷塊狀產(chǎn)出，火山巖頂部與上覆含生物碎屑重結(jié)晶球粒灰?guī)r呈整合接觸關(guān)系(圖1)[1]*成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所. 1∶25萬吐錯幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告. 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.2005.。山字形山南北兩側(cè)出露上三疊統(tǒng)土門格拉組含煤碎屑巖，其砂巖碎屑成分與龍木錯—雙湖縫合帶物質(zhì)組成基本一致，顯示其物源區(qū)之一是中央隆起帶剝蝕區(qū)[53]，李才、張玉修等研究認為上三疊統(tǒng)碎屑巖物源主要來自于造山帶，呈近源搬運與快速堆積[4,54-55]的特征。

2　樣品采集與分析方法

圖1　山字形山地區(qū)地質(zhì)簡圖(A)及大地構(gòu)造位置(B)(據(jù)文獻[1]及資料①略改)Fig.1　The simplified geological map (A) and the tectonic location of Shanzixingshan basalt (B)

圖2　雙湖地區(qū)山字形山火山巖剖面(據(jù)資料①略改)Fig.2　Stratigraphic section of Shanzixingshan lava in Shuanghu

本文樣品采自山字形山東側(cè)的河邊，采樣地理坐標(biāo)為N33°04′19.2″，E89°31′07.0″。樣品在剖面中的分布如圖2所示，采樣所在層位玄武巖厚度約為94 m和82 m。樣品為灰綠色塊狀玄武巖，斑狀結(jié)構(gòu)，主要由基性斜長石斑晶(約4%)、暗色礦物輝石斑晶(約6%)和基質(zhì)(約85%)及少量的白鈦石、金屬礦物(褐鐵礦)等組成。斜長石斑晶呈自形長板狀，部分斑晶蝕變強烈，鈉黝簾石化明顯；輝石斑晶不均勻分布于基質(zhì)中，呈半自形短柱狀，蝕變強烈者多為綠泥石取代而呈現(xiàn)短粒狀假象外形；基質(zhì)具間粒-間隱結(jié)構(gòu)，由自形板條狀斜長石微晶、粒狀輝石、白鈦石及褐鐵礦顆粒等共同構(gòu)成；蝕變強烈樣品輝石分布雜亂，蝕變?yōu)榫G泥石鱗片充填在黝簾石化的斜長石格架中，構(gòu)成變余交織結(jié)構(gòu)，局部充填有白云石微粒并不均勻取代綠泥石。

在對巖石顯微結(jié)構(gòu)觀察的基礎(chǔ)上，挑選了10件相對新鮮的玄武巖樣品進行巖石地球化學(xué)成分測試。樣品的粉碎加工在河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所完成，巖石地球化學(xué)成分測試在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成。主量元素使用X射線熒光光譜儀(PW4400)測試；微量元素及稀土元素利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(PE300D)測定。主量元素檢測限為<0.01%(TiO2和MnO質(zhì)量分數(shù)均<0.01%)，分析結(jié)果精度優(yōu)于1%且誤差小于5%，微量、稀土元素檢測限為1×10-6～0.05×10-6，微量、稀土元素分析誤差為5%～10%。分析測試流程見參考文獻[56-57]。

用于鋯石年代學(xué)分析的樣品采自新鮮露頭，鋯石由河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所經(jīng)粗碎、淘洗、磁選等分離方法挑選。在雙目鏡下仔細選擇不同晶形、不同顏色的鋯石顆粒制成環(huán)氧樹脂樣品靶并進行表面拋光，然后進行鋯石顆粒顯微結(jié)構(gòu)分析。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)分析在中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成(武漢)，采用Agilent 7500a的ICP-MS儀器與裝配有193 nm氣體激光的GeoLas 2005激光剝蝕系統(tǒng)聯(lián)機進行，激光束斑直徑32 μm。采用鋯石標(biāo)樣91500作為外標(biāo)進行U-Pb元素分餾效應(yīng)和質(zhì)量歧視的校正，GJ-1鋯石標(biāo)樣作為監(jiān)控盲樣來監(jiān)視測試過程的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)處理利用ICPMSDataCal完成[58]，年齡采用Isoplot(3.23)程序計算，詳細的分析程序見文獻[59-61]。

3　鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年

山字形山玄武巖樣品YQ2N1的鋯石粒度普遍較小(40～100 μm)，陰極發(fā)光圖像(CL)中，鋯石顯示較強的發(fā)光性，多為白色—淺灰色，大部分鋯石晶形不完整，呈棱角狀或碎片狀，顯示較弱的巖漿結(jié)晶震蕩環(huán)帶，個別鋯石為完整的長柱狀晶形，具明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。選擇15顆鋯石進行U-Pb年齡測試，測試結(jié)果見表1。15個測點的Th含量介于54×10-6～3 288×10-6，U含量介于172×10-6～8 896×10-6，Th和U之間具有正相關(guān)關(guān)系，Th/U比值為0.14～1.70，具有典型的巖漿成因鋯石特征[62-63]。分析點15給出了207Pb/206Pb年齡為(1 858±44) Ma；分析點12、09、14和05給出的206Pb/238U年齡分別為(578±7) Ma、(421±4) Ma、(408±8) Ma和(381±4) Ma，這些分析點的鋯石CL圖像與加權(quán)點的CL圖像明顯不同(加權(quán)點的鋯石CL圖像較為一致)；其他10個分析點206Pb/238U年齡介于(225±3)～(240±3) Ma之間，其中，分析點02年齡諧和度偏低，其余9個分析點年齡數(shù)據(jù)基本落在諧和線上或諧和線附近，成群分布，加權(quán)平均年齡為(235.8±2.7) Ma(MSWD=1.2，n=9)(圖3)，與朱弟成等[35]所獲得的嘎錯枕狀玄武巖單斜輝石的中溫40Ar/39Ar坪年齡(232.5±2.4) Ma以及翟慶國等[45]獲得的戈木榴輝巖中巖漿鋯石SHRIMP U-Pb年齡(230±4)Ma和LA-ICP-MS U-Pb年齡(237±4) Ma在誤差范圍內(nèi)一致，代表了山字形山玄武巖的形成年齡，即形成于中三疊世。

4　巖石地球化學(xué)特征

4.1主量元素

由表2可以看出，山字形山玄武巖SiO2質(zhì)量分數(shù)變化于42.84%～52.22%，TiO2為1.61%～2.69%，平均值為2.27%，低于堿性洋島玄武巖平均值(2.90%)。FeOT值為8.40%～10.64%，MgO為4.54%～6.54%，Mg#值為48～54，平均值51，明顯低于原生巖漿范圍(Mg#=68～75)[64]，表明巖漿經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用。Na2O與K2O質(zhì)量分數(shù)變化較大，分別為1.86%～4.95%和0.61%～3.92%，可能受巖石后期蝕變影響，這種情況下不能利用Rb、Ba、Na和K等活動性元素進行討論。在被認為是非常有效的蝕變火山巖系列劃分圖解，即Nb/Y-Zr/TiO2圖解(圖4)上[65]，所有樣品均落入亞堿性玄武巖區(qū)域內(nèi)，在SiO2-FeOT/MgO圖解上全部落入拉斑玄武巖系列中(圖5)[66]。

表1　山字形山玄武巖(YQ2N1)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測試結(jié)果

圖3　山字形山玄武巖鋯石陰極發(fā)光圖像及鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡諧和圖Fig.3　CL images and zircon LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram of Shanzixingshan basalt

樣品編號SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5總量Mg#FeOTYQ2-151.481.6113.972.855.840.165.389.444.950.610.1699.6153.548.40YQ2-252.221.7813.923.356.270.206.117.354.900.910.1799.4754.229.28YQ2-344.402.3914.033.147.810.146.549.263.251.310.2498.5752.5410.64YQ2-447.592.4715.004.016.560.125.847.562.353.270.2699.1850.8310.17YQ2-542.842.0112.423.725.800.154.7214.793.421.230.2398.9548.159.15YQ2-651.332.3613.393.915.190.144.549.124.781.440.2699.2648.418.71YQ2-750.642.1314.723.066.950.225.918.432.612.540.2199.3652.309.70YQ2-846.452.6915.293.047.810.125.737.071.893.920.2898.7249.4410.55YQ2-946.282.6015.073.756.950.125.837.691.973.630.2698.7450.4110.32YQ2-1045.252.6214.892.997.740.125.808.041.863.710.2898.5550.0210.43樣品編號LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuYYQ2-117.742.05.2222.75.601.735.740.985.221.052.990.42.420.3424.1YQ2-220.548.56.0826.36.791.896.841.206.421.263.620.483.000.4329.4YQ2-327.763.58.1735.08.782.319.091.558.411.614.760.63.690.5536.2YQ2-429.865.48.2135.08.762.279.531.578.51.614.670.613.690.5435.1YQ2-525.854.76.6528.47.042.097.511.276.931.324.030.513.240.4931.8YQ2-628.562.17.7632.27.862.168.551.447.821.514.490.573.550.5335.1YQ2-725.655.66.9430.67.852.047.881.367.321.394.070.543.160.4832YQ2-835.575.99.5540.510.002.6010.501.749.501.875.330.674.190.6241.6YQ2-932.067.58.2333.58.642.328.881.507.931.544.550.583.530.5134.5YQ2-1033.371.99.0038.09.662.459.771.679.181.755.110.654.040.6139.8樣品編號HfZrCrNiGaRbSrNbCsBaTaPbThUVYQ2-13.881346621.219.615.115413.17.0687.80.9418.204.641.21253YQ2-24.591588024.319.124.925915.16.63230.01.1015.305.491.40298YQ2-36.4722312950.425.137.449621.316.10315.01.468.917.081.32298YQ2-46.6822312852.423.280.322020.810.80477.01.4710.806.901.36283YQ2-55.1217912954.518.633.744016.310.30247.01.1613.505.301.17222YQ2-65.9921713651.720.033.918619.56.61124.01.2826.806.161.10261YQ2-75.4318710234.122.160.922417.78.36347.01.2946.406.121.23284YQ2-87.4627415068.426.698.226024.911.90565.01.6411.207.951.34315YQ2-96.4122713251.222.580.021720.79.66468.01.4011.306.761.22273YQ2-107.2225815864.224.890.225323.010.90517.01.5210.707.631.28307

注: Mg#=100×Mg/(Mg+Fe2+)。

4.2微量元素

圖4　玄武巖Nb/Y-Zr/TiO2圖解Fig.4　Nb/Y-Zr/TiO2 diagram for Shanzixingshan basalt

圖5　玄武巖SiO2-FeOT/MgO圖解Fig.5　SiO2-FeOT/MgO diagram for Shanzixingshan basalt

山字形山玄武巖∑REE含量為114.09×10-6～208.47×10-6(表2)。在球粒隕石標(biāo)準化稀土元素配分曲線圖(圖6)上，稀土元素表現(xiàn)為輕稀土元素相對富集、重稀土元素比較平坦的右傾分配模式，樣品輕稀土富集程度相對較小((La/Yb)N=4.90～6.50)，并顯示輕微的Eu負異常(δEu=0.76～0.93)。

山字形山玄武巖大離子親石元素(Rb、Ba和Sr等)相對于抗蝕變元素(Th、Nb和Ta等)的含量變化較大，是蝕變作用的結(jié)果[67]。因此，在原始地幔標(biāo)準化的微量元素比值蛛網(wǎng)圖(圖7)中只給出了抗蝕變微量元素原始地幔標(biāo)準化圖解。由圖7可以看出，微量元素標(biāo)準化圖解基本上和典型OIB[68]相似，顯示出右傾曲線配分模式，但與OIB富集Nb和Ta相比，山字形山玄武巖輕度虧損Nb和Ta，4件樣品具有Ti的負異常。

圖6　山字形山稀土元素球粒隕石標(biāo)準化配分圖Fig.6　Chondrite-normalizes REE distribution patterns of basalt

圖7　山字形山微量元素原始地幔標(biāo)準化蛛網(wǎng)圖Fig.7　Primitive mantle-normalized spider diagram of basalt

5　討　論

5.1巖石成因

5.1.1分離結(jié)晶和地殼混染

玄武巖巖漿從形成到噴出地表一般會經(jīng)歷分離結(jié)晶作用和同化混染作用，或二者的疊加過程(AFC過程)[69]。山字形山玄武巖樣品具有變化較大的La含量(17.7×10-6～35.5×10-6)和變化較小的La/Sm比值(3.02～3.70)，顯示巖漿演化主要受分離結(jié)晶作用控制。山字形山玄武巖Ni變化范圍為(21～68)×10-6，Cr變化范圍為(66～158)×10-6，均低于原生巖漿參考值(Ni=(90～670)×10-6，Cr=250×10-6)[70]，由于Ni和Cr元素主要賦存于橄欖石和單斜輝石中，較低的Ni、Cr含量表明巖漿分異早期經(jīng)歷了一定程度的橄欖石和單斜輝石等鎂鐵礦物的結(jié)晶分離作用。Eu負異常反映巖漿演化過程中發(fā)生了斜長石的分離結(jié)晶。FeOT、TiO2和MgO的負相關(guān)性則可能暗示巖漿演化過程中還存在一定程度的鐵-鈦氧化物等的分離結(jié)晶作用，這與巖相學(xué)觀察到的特征是一致的。

山字形山玄武巖高場強元素Nb、Ta的虧損及定年樣品中捕獲鋯石的存在，暗示巖漿在上升過程中可能經(jīng)歷了地殼物質(zhì)的混染作用。不相容元素的比值(LILE/HFSE、LREE/HFSE等)不但在一定規(guī)模的地幔部分熔融過程中不易變化，而且在巖漿有限程度的低壓分離結(jié)晶作用過程中也無較大變化[71-73]，在海水蝕變和變質(zhì)過程中也有較高的穩(wěn)定性[74]，可用來直接指示源區(qū)的特征。研究表明[75-76]，來自深部地幔物質(zhì)的巖漿具有低的La/Ta比值，而受到巖石圈地?；烊竞笤摫戎祵⒀杆僭黾?，一般在25以上，而La/Sm比值變化不大，如果混染了地殼物質(zhì)，則La/Sm比值將迅速增高，一般在5以上。Ti/Yb也可以用于判斷玄武質(zhì)巖石受地殼混染的程度，Ti/Yb>5 000的玄武質(zhì)巖石很少或未受到地殼物質(zhì)的混染[77]。從表2可以看出，山字形山玄武巖的不相容元素比值變化不大，玄武巖的La/Ta=18.64～22.86，平均值為20.75，La/Sm=3.02～3.70，平均值為3.40，Ti/Yb=5 239～5 560，平均值為5 453(不包含4件Ti負異常樣品)，表明玄武巖漿受地殼物質(zhì)的混染微弱。用Nb/Ta-La/Yb關(guān)系圖進一步檢驗[78]，負相關(guān)性不明顯，亦表明山字形山玄武巖巖漿在上升過程中不存在明顯的地殼混染，其地球化學(xué)特征反映了巖漿源區(qū)的性質(zhì)。

5.1.2巖漿源區(qū)

拉斑玄武巖主要有4種成因模式：(1)軟流圈來源[79-80]；(2)富集巖石圈地幔來源[81-82]；(3)軟流圈來源巖漿受地殼混染[83]；(4)軟流圈與巖石圈地幔相互作用[84]。研究表明，軟流圈地幔來源的巖漿具有較低的輕稀土元素/高場強元素(LREE/HFSE)和較高的高場強元素/大離子親石元素(HFSE/LILE)比值，如軟流圈地幔來源的玄武巖La/Nb<1.5，La/Ta<22，Zr/Ba>0.2，而起源于巖石圈地幔的玄武巖則相反[85-89]。山字形山玄武巖的La/Nb平均值為1.44，La/Ta平均值為20.7，Zr/Ba平均值為0.79，總體具有軟流圈地幔來源的巖漿特征，但部分樣品La/Nb>1.5以及La/Ta>22[90-91]，暗示其很可能受到了巖石圈地幔物質(zhì)的影響。由尖晶石二輝橄欖巖部分熔融生成的巖漿具有HREE相對平坦的稀土元素分布模式，而由石榴石二輝橄欖巖低程度熔融生成的巖漿具有稀土元素顯著分餾，尤其是HREE顯著分餾的特征[92]，Ce/Yb比值較高。山字形山玄武巖具有較平坦的HREE分布模式(圖5)，Ce/Yb比值較高(16.17～19.12)，表明其形成可能與尖晶石二輝橄欖巖-石榴石二輝橄欖巖之間的過渡相部分熔融有關(guān)，由La/Yb-Sm/Yb圖解[93-94]得出的模擬計算結(jié)果也顯示，部分熔融物質(zhì)中同時含有尖晶石和石榴石(圖8)。

圖8　山字形山玄武巖La/Yb-Sm/Yb圖解Fig.8　La/Yb-Sm/Yb diagram for Shanzixingshan basalt

通過以上分析，推測山字形山玄武巖成因為軟流圈上涌導(dǎo)致尖晶石二輝橄欖巖-石榴石二輝橄欖巖過渡地幔源區(qū)部分熔融，是軟流圈-巖石圈地幔相互作用的產(chǎn)物。

5.1.3構(gòu)造背景

山字形山玄武巖與OIB型玄武巖具有相似的地球化學(xué)特征，但輕度虧損Nb、Ta元素，暗示其可能并非形成于大洋板內(nèi)環(huán)境，而應(yīng)該形成于大陸板內(nèi)環(huán)境，大陸玄武巖巖漿在上升至地表過程中，由于受到大陸地殼或巖石圈地幔的混染，會疊加一些與消減帶巖石類似的地球化學(xué)特征[95]，造成大陸玄武巖與島弧玄武巖具有相似的Nb、Ta相對虧損等特征。對于具有消減帶特征的基性熔巖，利用Zr含量、Zr/Y比值可以有效地區(qū)分出大陸玄武巖和島弧玄武巖[96]。山字形山玄武巖具有較高的Zr含量(175×10-6～196×10-6)和Zr/Y比值(7.8～8.3)，表明其具有大陸玄武巖的成因特征，在Zr-Zr/Y[97]及Ti/100-Zr-Y×3[98]判別圖中(圖9)，所有樣品均落入板內(nèi)玄武巖區(qū)域，表明其應(yīng)為大陸板內(nèi)玄武巖，而非島弧玄武巖，與中央隆起帶中已報道的中晚三疊世OIB型玄武巖形成于大陸板內(nèi)/伸展環(huán)境相一致[34-37]。

圖9　山字形山玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.9　Tectonic setting discrimination diagrams for Shanzi-xingshan basalt

已有研究資料表明，中央隆起帶藍片巖及榴輝巖主要形成于大洋板塊向大陸板塊之下俯沖的背景[99-102]，俯沖-碰撞時間早于中三疊世(242.3 Ma)[103]，持續(xù)到晚三疊世(214 Ma)[41]，山字形山玄武巖中鋯石U-Pb年齡為235.8 Ma，具有板內(nèi)/伸展背景下的地球化學(xué)特征，這種特征出現(xiàn)在俯沖-碰撞構(gòu)造背景下是很不尋常的，很可能與板片斷離有關(guān)[104]。果干加年山地區(qū)榴輝巖的圍巖石榴石白云母片巖中白云母40Ar/39Ar坪年齡為242.3 Ma，結(jié)合該地區(qū)不同類型高壓變質(zhì)巖石的變質(zhì)變形作用研究[30,105-107]認為，該年齡代表了榴輝巖折返并抬升至近地表的時代[103]，而榴輝巖變質(zhì)峰期應(yīng)遠早于242.3 Ma。此外，中央隆起帶缺失晚二疊世至中三疊世沉積[1,108-109]，上三疊統(tǒng)地層與二疊系地層不整合接觸[1,110]，暗示了南、北羌塘地塊可能于晚二疊世即開始發(fā)生碰撞形成隆起，南羌塘地塊向北俯沖，高密度的古特提斯洋巖石圈具有向下的拖曳力，而與之相連的南羌塘大陸巖石圈具有與俯沖方向相反的“浮力”，二者之間產(chǎn)生的拉張應(yīng)力可能導(dǎo)致了古特提斯洋巖石圈與南羌塘地塊發(fā)生斷離。這時，局部地區(qū)的巖石圈厚度會大大減小，為了補償古特提斯洋板片斷離后留出的空間，軟流圈物質(zhì)上涌通過斷離后產(chǎn)生的板片窗并發(fā)生熔融[111]，形成了具有板內(nèi)/伸展背景的似OIB型山字形山玄武巖巖漿(圖10)。

圖10　山字形山玄武巖成因構(gòu)造模式圖Fig.10　Tectonic model for the genesis of Shanzixingshan basalt

5.2區(qū)域地質(zhì)意義

山字形山玄武巖提供了南、北羌塘地塊碰撞后軟流圈上涌熔融的巖石學(xué)與地球化學(xué)證據(jù)，中三疊世南羌塘地塊俯沖板片的斷離導(dǎo)致局部地區(qū)發(fā)生平行于造山帶的伸展作用，形成了具有陸內(nèi)裂谷地球化學(xué)特征的玄武巖[35]以及同時期北羌塘地塊的拉張盆地沉積[1,112-116]。隨著南羌塘地塊巖石圈繼續(xù)向北俯沖，板片窗消失，由于南、北羌塘地塊大陸巖石圈的機械疊加導(dǎo)致巖石圈急劇加厚，阻礙了軟流圈的上涌熔融，出現(xiàn)巖漿活動的間歇期，直到造山帶碰撞晚期，由于重力作用導(dǎo)致巖石圈根部坍塌，致使巖石圈減薄，軟流圈上涌并發(fā)生減壓熔融，同時導(dǎo)致大規(guī)模的地殼熔融[117]，形成晚三疊世偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖漿巖[37,118-119]。造山帶垮塌使擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)為拉張環(huán)境，高壓變質(zhì)巖折返剝露，同時，開始接受晚三疊世陸源碎屑巖-碳酸鹽巖沉積，進入中生代海相沉積盆地演化的起始階段[36,120]。

6　結(jié)　論

(1)山字形山玄武巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為235.8 Ma，代表玄武巖的噴發(fā)結(jié)晶年齡，即中三疊世。與OIB相似的地球化學(xué)特征表明，巖漿來源于軟流圈地幔并記錄了巖石圈地幔的信息。

(2)結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，初步認為山字形山玄武巖可能是中三疊世南、北羌塘地塊俯沖-碰撞過程中大洋板片斷離引起局部伸展作用的產(chǎn)物，而晚三疊世偏鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)巖漿巖及高壓變質(zhì)巖的折返剝露為造山期后伸展作用的結(jié)果。

致謝：在成文過程中與周清和崔曉莊兩位博士進行了有益的探討，權(quán)建強與陶曉紅兩位司機在野外采樣及后勤保障方面給予了大力支持，審稿專家也提出了非常寶貴的意見，在此一并致以衷心的感謝。

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Zircon U-Pb Age, Geochemical Characteristics and Geological Significance of Shanzixingshan Basalt in Shuanghu, Northern Tibet

MA Long1, LI Zhongxiong1, LI Yong1, LIU Han1, WU Chengshu2, WEI Hongwei1, DENG Qi1

(1.Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu, Sichuan610081, China;2.GeologicalExplorationTechnologyInstituteofAnhuiProvince,Hefei,Anhui230031,China)

This paper reports the isotopic geochronology and geochemistry of Shangzixingshan basalt in Shuanghu, Northern Tibet for the first time. Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating yields a mean age of (235.8±2.7) Ma, indicating that these lava should form in the Ladinian period. The geochemical characteristics of the basalt suggest that the SiO2contents range from 42.84% to 52.22%, TiO2contents range from 1.61% to 2.69%, FeOT/MgO ratios range from 1.52 to 1.94, which can be attributed to tholeiitic basalt of subalkaline series. For Shanzixingshan basalt, the ∑REEs range from 114.09×10-6to 208.47×10-6, (La/Yb)Nratios range from 4.90 to 6.50, and relatively enriched in LREE. The trace element patterns for Shanzixingshan basalt are very similar to those of the OIB-type basalts. Petrogenesis research shows that crystallization differentiation played important roles in the magma evolution. The incompatible element ratios (La/Nb, La/Ta, Zr/Ba) and Ti content indicate that the basaltic magma may be generated by the interaction of the asthenosphere and lithosphere mantle. The high Zr content and Zr/Y ratio show the characteristics of intra plate basalts in the extensional setting. Combined with regional geological available data, we suggest that the Middle Triassic basaltic magma was originated from the partial melting of the upwelling asthenosphere due to the slab window opening, which probably caused by slab break-off in the process of the South-Qiangtang Block and the North-Qiangtang Block collision, whereas the exhumation of Late Triassic metaluminous-peraluminous magmatic rocks and high-pressure metamorphic rocks is resulted from extensional tectonics in response to orogenic collapse.

Longmu Co-Shuanghu suture zone; basalt; zircon U-Pb age; geochemistry; slab break-off

2015-06-25；改回日期：2016-02-21；責(zé)任編輯：戚開靜。

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(12120115000201，DD20160159)；國家自然科學(xué)基金項目(41303028, 41402103)。

馬龍，男，博士，1982年出生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事沉積與大地構(gòu)造學(xué)研究。Email: lonema_1982@163.com。

鄧奇，男，博士，1983年出生，古生物與地層學(xué)專業(yè)，主要從事沉積學(xué)與巖石大地構(gòu)造學(xué)研究。Email: dengqi290@163.com

P588

A

1000-8527(2016)04-0748-12