祁才吉

中化地質礦山總局地質研究院，河北 涿州 072754

新生代以來印度與亞洲板塊的陸陸碰撞形成了宏偉的喜馬拉雅造山帶，沿高喜馬拉雅花崗巖帶（HHG）和北喜馬拉雅穹窿（NHGD）分布有兩條近平行的淡色花崗巖帶，其完整的地質記錄、良好的野外露頭是研究碰撞造山過程中增厚地殼的構造演化、地殼深熔以及構造變形與淺表地質過程互動關系的天然實驗室[1-2]。近些年來北喜馬拉雅淡色花崗巖日益引起大量學者的廣泛關注，所發(fā)表的文獻也很多[3-29]，從巖石學、地球化學、年代學、構造地質學、實驗巖石學等諸多方面進行了探討，但各類探討主要集中在單獨巖體或與高喜馬拉雅帶間的差異對比，鮮有宏觀探討北喜馬拉雅淡色花崗巖帶各巖體間的差異性。

本文搜集了近些年北喜馬拉雅淡色花崗巖帶中自西向東的曲康義、恰足翁、馬拉山、佩枯措、拉軌崗日、麻迦、苦堆、然巴（曲珍）、絨博、更惹、拿日雍措、也拉香波、打拉、確當及列麥等巖體的巖石地球化學數據，綜合分析該帶地球化學特征，并結合年代學數據，對源巖特征、巖體溫度、形成機制及大地構造演化特征作進一步探討。

1 區(qū)域地質背景

北喜馬拉雅淡色花崗巖大致沿拉軌崗日山脈的脊線區(qū)分布（圖1），受一系列東西向的逆沖斷層和北北東向的走滑斷層所控制。它有兩種產出形式，一種以獨立侵入體形式侵入于北喜馬拉雅巖系中，如西部薩嘎地區(qū)的恰足翁、佩枯措和東部的打拉、確當等侵入體；另一種主要位于特提斯喜馬拉雅變質穹隆核部，自西向東有公珠錯南、夏如、拉軌崗日、麻迦、薩迦、康馬、然巴（曲珍）和也拉香波等。

2 元素地球化學數據分析

2.1 主量元素地球化學

通過匯總分析諸多文獻中[2,3,7,13,16,18,19,26]北喜馬拉雅淡色花崗巖的主量元素地球化學數據（表1），可知該帶淡色花崗巖主量元素地球化學特征較為一致，均具有富SiO2（69.90%～76.51%）、Al2O3（13.75%～16.92%）、CaO（0.31%～2.67%）、Na2O+K2O 含量中等（5.61%～9.72%）、貧TiO2（0.01%～0.36%）和TFeO+MgO（0.34%～3.35%）的特征。各巖體A/CNK 值為1.02～1.91，平均1.20（圖2），同時據CIPW 計算，剛玉分子C 為0.45～7.98，平均值為2.71，這表明巖石均為過鋁質花崗巖。

圖1 喜馬拉雅淡色花崗巖分布圖[30]Fig.1 Distribution map of Himalayan leucogranite

表1 北喜馬拉雅帶淡色花崗巖主量元素地球化學數據Table 1 Geochemical data of main elements of leucogranite in northern Himalayan belt

在Harker 圖解中，隨著樣品中SiO2含量的逐漸增加，北喜馬拉雅帶淡色花崗巖的Al2O3含量逐漸減少，而其他氧化物分布較離散，表明該帶淡色花崗巖主要可能是部分熔融或重熔的產物。

圖2 北喜馬拉雅淡色花崗巖體A/NK-A/CNK 圖解Fig.2 Diagrams of A/NK-A/CNK of leucogranite in the northern Himalayas

2.2 微量元素地球化學

匯總分析北喜馬拉雅淡色花崗巖微量元素數據（表2），并使用原始地幔標準化[31]繪制微量元素蛛網圖（圖3）。從圖中可以觀察到，北喜馬拉雅淡色花崗巖微量元素具有較大的變化范圍，每個巖體具有獨自的組成特征。所有巖體均富集大離子親石元素Rb、K 以及高場強元素Th、U、Nd（除苦堆、麻迦、拿日雍措），而虧損大離子親石元素Ba、高場強元素Nb、Ti、Ta、P、Zr和重稀土元素（除曲康義、拿日雍措），少數巖體如曲康義和拿日雍措富集Hf 元素，而麻迦、拉軌崗日和拿日雍措虧損Sr 元素。

大離子親石元素Sr 的相對虧損可能與巖漿分異或巖漿中Ca 含量偏低有關，高場強元素P、Ti 的較強烈虧損，表現(xiàn)出造山花崗巖特征，說明大量地殼物質參與了巖漿形成過程。

表2 喜馬拉雅帶淡色花崗巖微量元素地球化學數據（×10-6）Table 2 Geochemical data of trace elements of leucogranite in Himalayan belt

圖3 北喜馬拉雅淡色花崗巖體微量元素原始地幔標準化蛛網圖（數據源于表2）Fig.3 Standard spider-web map of trace elements of leucogranite body in the northern Himalayas

2.3 稀土元素地球化學

由表2 可知，該帶淡色花崗巖稀土元素總量具有較大的變化范圍，在57.33×10-6～169.4×10-6，平均豐度為113.59×10-6，均明顯低于世界上酸性巖的平均質量分數288×10-6和藏南花崗巖稀土豐度190×10-6，這可能與淡色花崗巖中缺乏黑云母等暗色礦物或一些稀土元素載體副礦物有關。

將稀土元素使用球粒隕石標準化[31]繪制稀土元素配分模式圖解（圖4）。可以觀察到有四類配分方式：a 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土虧損，銪呈現(xiàn)較弱負異常，巖體包括確當、打拉和列麥等；b 類為輕重稀土平坦，呈海鷗型，銪呈現(xiàn)明顯負異常，巖體包括曲康義、拉軌崗日、苦堆和拿日雍措等；c 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土弱-中等虧損，銪呈現(xiàn)輕微負異常，巖體包括恰足翁、馬拉山、佩枯措和更惹等；d 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土虧損，銪呈現(xiàn)明顯負異常，巖體包括麻迦和曲珍等。

圖4 北喜馬拉雅淡色花崗巖體稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖（數據源于表2）Fig.4 Distribution pattern of rare earth elements normalized by chondrite in the northern Himalayan leucogranite

3 討論

3.1 北喜馬拉雅淡色花崗巖年代學特征及巖體分布特征

通過整理和分析北喜馬拉雅淡色花崗巖年齡數據（表3），繪制年齡-頻數圖（圖5）。北喜馬拉雅東段巖體（即也拉香波，拿日雍措、確當、打拉和列麥），除了拿日雍措巖體分布在20～22Ma 外，其余巖體的年齡集中分布在34～48Ma；北喜馬拉雅中段巖體（即加措拉、拉軌崗日、麻迦、苦堆、哈金桑惹、康馬、曲珍、更惹和絨博）主要分布在4～18Ma 和26～36Ma；北喜馬拉雅西段巖體（即薩迦、曲康義、恰足翁、馬拉山、佩枯錯、扎日詩種）集中分布在4～10Ma 和12～18Ma，少數分布在20～26Ma 和30～32Ma。

表3 北喜馬拉雅淡色花崗巖年齡數據Table 3 Age data of leucogranite in the northern Himalayas

圖5 北喜馬拉雅淡色花崗巖帶西、中及東段巖體年齡直方圖Table 5 Histogram of rock mass age in the west, middle and eastern sections of the leucogranite belt in the northern Himalayas

從年齡數據中可以劃分出三個主要的時間階段，即4～12Ma、12～28Ma 和30～48Ma。30～48Ma 階段內主要巖體為馬拉山、麻迦、哈金桑惹、康馬、曲珍、也拉香波、確當、打拉及列麥等，其從西向東分布在北喜馬拉雅淡色花崗巖帶中；12～28Ma 階段內主要巖體為曲康義、恰足翁、馬拉山、佩枯措、扎日詩種、加措拉、拉軌崗日、麻迦、薩迦、苦堆、康馬、拿日雍措及更惹等，其多靠近藏南拆離系展布；4～12Ma 階段內主要的巖體為馬拉山、加措拉、麻迦、拉軌崗日、曲珍等，其主要分布在南北向展布的斷層（又稱裂谷）附近。三個不同年齡分段可能與三次大的區(qū)域構造運動相對應。

在30～48Ma 內東段巖體（也拉香波、確當、打拉和列麥）年齡為35.3～48Ma，中段巖體（麻迦、康馬和曲珍）年齡為32.18～35Ma，而西段巖體（馬拉山、哈金桑惹）年齡為30～31.8Ma，呈較明顯的遞減趨勢，推斷出新特提斯洋閉合及其后的陸-陸碰撞可能具有東西向不等時性。

3.2 北喜馬拉雅淡色花崗巖形成溫度估算

Miller et al.[47]提出，若已知某一巖漿的主量元素成分和Zr 的含量，即可算出鋯的飽和溫度，計算公式如下：

運用公式（1），估算北喜馬拉雅淡色花崗巖的鋯石飽和溫度（表4），除少數巖體即曲康義（666.86℃）和拿日雍措（677.72℃）稍低以外，其他巖體鋯石飽和溫度為707.57～770.47℃。

表4 北喜馬拉雅淡色花崗體巖鋯石飽和溫度Table 4 Calculation of Zircon Saturation Temperature in the northern Himalayan leucogranite

3.3 北喜馬拉雅淡色花崗巖源區(qū)分析

Taylor[48]認為，地球在整個演化過程中，地幔中的K、Rb 元素會不斷地遷移至硅鋁層中，致使上地幔漸漸虧損K、Rb、Sr 等元素，它們以類質同相的模式富集在斜長石中取代Ca 元素，因此花崗巖Rb/Sr 值越高，則表明其越來自于地殼上部。陸殼上部的Rb/Sr 值大約為0.32，陸殼Rb/Sr平均值為0.24。

北喜馬拉雅淡色花崗巖體的 Rb/Sr 值為0.37～19.45，平均值為3.18，大于上部陸殼的Rb/Sr 值，表明其源巖可能來自于地殼上部。

強過鋁質花崗巖（SiO2介于67%～77%）的CaO 與Na2O 含量與其源巖密切相關，其比值的差異反映了源巖中泥質含量的高低[49]。實驗巖石學證明，與富斜長石貧泥質的砂質源巖形成的熔體比較，貧斜長石富泥質的源巖形成的過鋁質熔體趨向于具有更低的CaO/Na2O，因此泥質源巖形成的過鋁質花崗巖的CaO/Na2O 要低于砂質源巖形成的過鋁質花崗巖，一般要小于0.3。根據計算，曲康義、拉軌崗日、麻迦、曲珍、絨博、拿日雍措和列麥等巖體的CaO/Na2O 為0.06～0.33，平均值為0.23，小于0.3，推測其原巖可能以泥巖為主；而恰足翁、馬拉山、佩枯措、苦堆、更惹、打拉、確當等巖體的CaO/Na2O 為0.35～0.72，平均值為0.51，大于0.3，推測其原巖可能以砂質巖為主。

除了CaO/Na2O 對源巖具有一定指示作用外，微量元素Rb、Ba、Sr 主要富集于云母和長石中，Rb/Ba-Rb/Sr 體系也是反映源巖性質的重要參數（圖7）[2,6,7,13,16,18,19,26]。曲珍、苦堆、曲康義、麻迦和拿日雍措等巖體投在了富黏土的源巖區(qū)，絨博和列麥巖體投點靠近或部分落在富黏土的源巖區(qū)，而佩枯措、恰足翁、馬拉山、拉軌崗日、確當、打拉和更惹等巖體投在了貧黏土的源巖區(qū)（砂質巖），說明北喜馬拉雅淡色花崗巖的源巖成分既包括泥質巖，也包括砂質巖，和前文討論結論大致相同。

圖7 北喜馬拉雅淡色花崗巖Rb/Ba-Rb/Sr 圖解Fig 7 Diagrams of Rb/Ba-Rb/Sr in the northern Himalayas leucogranite

3.4 北喜馬拉雅淡色花崗巖漿成因機制

從之前的主、微量元素分析中可以看出，打拉、確當、恰足翁、馬拉山、更惹等巖體，相較于帶上其他巖體，具有高CaO、Na2O，低Rb，高Sr、Ba 等特點，暗示其在巖漿形成過程中存在斜長石的分離結晶等，而不是云母占主導地位，這在Rb/Ba-Rb/Sr 圖上也有所表現(xiàn)。這說明，北喜馬拉雅淡色花崗巖體可能存在不同的成因機制。

在Rb-Sr 關系圖解（圖8）[2,6,7,13,16,18,19,26]中，打拉、確當、恰足翁、馬拉山、更惹巖體（由于Sr 含量過高，已出圖）等巖體淡色花崗巖顯示為趨勢A，代表以角閃巖部分熔融為主，變沉積巖部分熔融為輔的熔體；佩枯錯、列麥和曲珍顯示為趨勢A 和趨勢B 過渡，代表變沉積巖熔融和角閃巖部分熔融混合的特征；而其余巖體淡色花崗巖顯示為趨勢B，代表了變沉積巖源區(qū)不同熔融反應（如白云母脫水熔融、水致白云母部分熔融）的結果。

圖8 北喜馬拉雅淡色花崗巖Rb-Sr 關系圖解Fig 8. Diagrams of the Rb-Sr relationship in the north Himalayan leucogranite

變沉積巖熔融主要分為兩種形式，一種為水致白云母部分熔融，其所產出的花崗巖具有高CaO（＞1.5%.wt）、Sr、Ba，低Rb、Rb/Sr，且隨著Ba 含量的增多，Rb/Sr 不顯示明顯的相關性；另一種為白云母脫水熔融，其所產生的花崗巖具有低CaO，高Rb、Rb/Sr，低Sr、Ba，且Ba 含量與Rb/Sr 值呈明顯的負相關性。在Rb/Sr-Ba 關系圖解中（圖9）[2,6,7,13,16,18,19,26]，趨勢A 代表白云母脫水熔融的產物，主要巖體為拿日雍措、曲康義、麻迦、拉軌崗日、苦堆、曲珍、絨博等，其CaO 值為0.31～1.32，平均值為0.88，Rb 值為145.5～583，平均值為332.78，Sr 值為26.2～203.3，平均值為92.94，Ba 值為38.55～480.30，平均值為235.52，Rb/Sr 值為1.13～19.45，平均值為5.98；趨勢B 代表水致白云母部分熔融的產物，巖體主要為打拉、確當、恰足翁、馬拉山、佩枯措、更惹等，其CaO 值為1.16～2.67，平均值為1.85，Rb 值為126.4～232，平均值為187.63，Sr 值為160.20～992.3，平均值為325.74，Ba 值為360～1268.00，平均值為510.70，Rb/Sr 值為0.15～1.20，平均值為0.74。以上結論說明北喜馬拉雅淡色花崗巖在成因機制上角閃巖部分熔融和變沉積巖部分熔融均存在，變沉積巖熔融又同時存在水致白云母部分熔融和白云母脫水熔融兩種形式。

圖9 北喜馬拉雅淡色花崗巖Rb/Sr-Ba 關系圖解Fig 9. Diagrams of the Rb/Sr-Ba relationship in the north Himalayan leucogranite

3.5 構造動力學意義

通過對北喜馬拉雅淡色花崗巖帶上巖體的地球化學特征、年齡特征、形成溫度、源巖成分及成因機制的綜合分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，全帶中的淡色花崗巖體呈現(xiàn)出三類不同的特征。

第一類主要形成于始新世，30～48Ma，主要巖體包括馬拉山、麻迦、哈金桑惹、康馬、曲珍、也拉香波、確當、打拉及列麥等，從西到東遍布整個北喜馬拉雅淡色花崗巖帶，其年齡呈較明顯的遞增趨勢。確當、打拉和列麥為本文中的搜集數據，其具有低Rb、Rb/Sr，高Sr、Ba、CaO、CaO/Na2O，Rb/Sr 大于上部陸殼等特點，推測源巖以上部陸殼砂巖為主，是以角閃巖部分熔融為主，變砂巖部分熔融為輔的產物，形成溫度為738～770℃。

第二類主要形成于中-漸新世，12～28Ma，主要巖體為薩迦、曲康義、恰足翁、馬拉山、佩枯措、加措拉、扎日詩種、麻迦、拉軌崗日、康馬、苦堆、更惹、拿日雍措等，多數巖體主要分布在藏南拆離系附近。曲康義、恰足翁、馬拉山、佩枯措、拉軌崗日、苦堆、更惹和拿日雍措為本文中的搜集數據，它們具有兩種不同的主、微量元素特征，一種具有較高Rb、Rb/Sr，低CaO、CaO/Na2O、Sr、Ba，Ba 含量與Rb/Sr 呈明顯負相關性，Rb/Sr 大于陸殼上部，推測源巖為上部陸殼的泥巖，是變泥巖白云母脫水熔融的產物，形成溫度為667～723℃，如曲康義、拉軌崗日、苦堆、麻迦和拿日雍措；另一種具有高CaO、CaO/Na2O、Sr、Ba，低Rb、Rb/Sr，且隨著Ba含量的增多，Rb/Sr 不顯示明顯的相關性，Rb/Sr大于陸殼上部，推測源巖為上部陸殼的砂巖，是變質砂巖水致白云母部分熔融的產物，形成溫度為730～758℃（明顯大于白云母脫水熔融巖體的溫度，推測有額外熱源的加入），巖體年齡集中在16～20Ma，如馬拉山、恰足翁、佩枯措和更惹。

第三類主要形成于上-中新世，4～12Ma，主要巖體為馬拉山、加措拉、麻迦、拉軌崗日和曲珍等，其主要分布在各南北向展布的斷層（又稱裂谷）附近。麻迦和曲珍為本文中的搜集數據，其具有較高Rb、Rb/Sr，低CaO、CaO/Na2O、Sr、Ba，Ba 含量與Rb/Sr 呈明顯負相關性，Rb/Sr 大于陸殼上部，推測源巖為上部陸殼的泥巖，是變泥巖白云母脫水熔融的產物，形成溫度為715～732℃。

上述討論表明，印度-亞歐板塊碰撞之后到始新世（48～26Ma），受南北向擠壓構造體制控制，地殼始終處于增厚階段，突出在北喜馬拉雅帶上的響應為形成了以角閃石部分熔融作用為主，變沉積巖部分熔融為輔的諸多淡色花崗體（30～48Ma），如馬拉山、麻迦、哈金桑惹、康馬、曲珍、也拉香波、確當、打拉及列麥等，并且?guī)r體年齡東側較老，而西側較新，暗示東側洋殼率先向北俯沖并碰撞。

大約從26Ma 開始，青藏高原全區(qū)范圍內發(fā)生由巖石圈匯聚加厚而導致的拆沉事件（藏南拆離系），從逆沖增厚向伸展垮塌轉換，在減壓條件下北喜馬拉雅帶形成以變沉積巖白云母脫水部分熔融為主，水致白云母部分熔融為輔的淡色花崗巖體（12～28Ma），如曲康義、扎日詩種、加措拉、拉軌崗日、麻迦、薩迦、苦堆、康馬、拿日雍措和馬拉山、恰足翁、佩枯措、更惹等，多展布于藏南拆離系附近。在20～16Ma 印度-歐亞大陸的匯聚速率處于波動型調整階段，導致伸展和擠壓逆沖同時存在，地幔熱和物質加入，致使變沉積巖發(fā)生水致白云母部分熔融作用（馬拉山、恰足翁、佩枯措、更惹等）。

進入13Ma 以來，東西向伸展作用發(fā)育，形成大量的南北向展布的斷層（裂谷），在減壓條件下北喜馬拉雅帶展布以變泥巖白云母脫水熔融為主的淡色花崗巖體（4～12Ma），如馬拉山、加措拉、麻迦、拉軌崗日和曲珍等，主要分布在各南北向展布的裂谷附近。

4 結論

（1）北喜馬拉雅淡色花崗巖帶巖體均具有富SiO2、Al2O3，CaO、Na2O+K2O 含量中等，貧TiO2和FeOT+MgO 等特征，A/CNK 平均值為1.20，剛玉分子C 平均值為2.71，顯示為過鋁質淡色花崗巖。

（2）微量元素組成上，所有巖體均富集大離子親石元素Rb、K 以及高場強元素Th、U、Nd（除苦堆、麻迦、拿日雍措），而虧損大離子親石元素Ba、高場強元素Nb、Ti、Ta、P、Zr 和重稀土元素（除曲康義、拿日雍措），少數巖體如曲康義和拿日雍措富集Hf 元素，而麻迦、拉軌崗日和拿日雍措虧損Sr 元素。

（3）稀土元素分為四類配分方式：a 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土虧損，銪呈現(xiàn)較弱負異常；b 類為輕重稀土平坦，呈海鷗型，銪呈現(xiàn)明顯負異常；c 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土弱-中等虧損，銪呈現(xiàn)輕微負異常；d 類為輕稀土弱-中等富集，重稀土虧損，銪呈現(xiàn)明顯負異常。

（4）北喜馬拉雅淡色花崗巖體的源巖可能來自于地殼上部，成分既包括泥質巖，也包括砂質巖。

（5）北喜馬拉雅淡色花崗巖在成因機制上角閃巖部分熔融和變沉積巖部分熔融均存在，變沉積巖熔融又同時存在水致白云母部分熔融和白云母脫水熔融兩種形式。

（6）北喜馬拉雅帶淡色花崗巖年齡數據劃分出3 個主要的時間階段，即4～12Ma、12～28Ma和30～48Ma。反映在印度-歐亞板塊碰撞之后的地殼加厚期、藏南拆離系作用期及東西向伸展作用期三個大構造運動期內，該帶均有淡色花崗巖體產出與之相對應。