姜慶運, 但 衛(wèi), 王 強, 3, 張修政, 唐功建, 3

青藏高原北羌塘三疊紀(jì)花崗巖中發(fā)現(xiàn)新元古代的基底信息: 來自鋯石SIMS U-Pb年齡和Hf-O同位素的約束

姜慶運1, 2, 但 衛(wèi)1, 3*, 王 強1, 2, 3, 張修政1, 唐功建1, 3

(1.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所, 同位素地球化學(xué)國家重點實驗室, 廣東 廣州 510640; 2.中國科學(xué)院大學(xué) 地球與行星科學(xué)學(xué)院, 北京 100049; 3.中國科學(xué)院 深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心, 廣東 廣州 510640)

羌塘地塊基底研究工作是青藏高原地學(xué)領(lǐng)域的難點。羌塘地區(qū)是否具有前寒武紀(jì)基底一直以來存在著很大的爭議, 現(xiàn)有的年代學(xué)資料雖有報道, 但至今仍缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。本文對北羌塘中部雙湖地區(qū)花崗巖進(jìn)行了SIMS鋯石U-Pb年代學(xué)、全巖主微量元素、Sr-Nd同位素和鋯石Hf-O同位素地球化學(xué)研究。雙湖花崗巖形成于晚三疊世(~217 Ma), 并捕獲~828 Ma的鋯石。雙湖花崗巖具有高的SiO2、K2O和低的MgO含量(SiO2=64.00%~69.54%, K2O=4.09%~5.17%, MgO= 1.44%~3.34%), 具有輕稀土元素富集的配分模式, 以及富集的全巖Nd()值(-9.6)和鋯石原位Hf()值(-10.8~-8.1), 巖漿鋯石的δ18O值為6.98‰~8.30‰。巖相學(xué)和地球化學(xué)特征表明雙湖花崗巖主要來源于中下地殼的部分熔融。綜合區(qū)域內(nèi)時空演化格架以及大量相關(guān)地質(zhì)事實, 認(rèn)為雙湖晚三疊世花崗巖形成于后碰撞伸展構(gòu)造背景。捕獲鋯石的陰極發(fā)光顯示較明顯的振蕩環(huán)帶, 表明來自于酸性巖漿巖; 其具有高的不均一的O同位素(δ18O=8.20‰~10.23‰), Hf模式年齡為1.7~1.9 Ga, 表明其源巖是來自古元古代地殼物質(zhì)重熔形成的S型花崗巖, 代表了北羌塘地塊的基底。綜合區(qū)域地質(zhì)、巖石地球化學(xué)特征及其捕獲鋯石信息, 本文認(rèn)為雙湖花崗巖為北羌塘地塊可能具有揚子型晉寧期基底提供了重要信息。

羌塘地塊; 基底; 新元古代; 捕獲鋯石; 花崗巖

0 引 言

羌塘地塊位于青藏高原的中部(圖1a), 其南界為班公湖?怒江縫合帶, 北界為金沙江縫合帶。羌塘地區(qū)的基底研究工作一直為廣大研究者所關(guān)注(李才等, 2004; 李才, 2008; 胡培遠(yuǎn)等, 2010a; Pullen et al., 2011; 何世平等, 2011, 2013; Fan et al., 2014; Hu et al., 2014; Ding et al., 2015; 李江濤等, 2016; 譚富文等, 2016; Lu et al., 2017), 因為其基底的形成時代和特征對青藏高原早期形成與演化的認(rèn)識起著至關(guān)重要的作用。李才(2003)認(rèn)為羌塘地塊南、北兩部分存在不同的基底, 即南羌塘地塊具有岡瓦納型泛非?早古生代結(jié)晶基底, 北羌塘地塊具有揚子型晉寧期基底, 并將羌塘地塊中部變質(zhì)帶附近原來認(rèn)為形成于新太古界?元古宇的戈木日群、果干加年山群、瑪依崗日群和阿木崗群解體為晚石炭世?早二疊世和晚三疊世的地層(李才等, 2005)。Pullen et al. (2011)在變質(zhì)帶中發(fā)現(xiàn)了早古生代花崗巖, 研究工作表明其形成于寒武紀(jì)?奧陶紀(jì)(Fan et al., 2015; Hu et al., 2015; Liu et al., 2018), 屬于S型花崗巖, SIMS鋯石精確定年表明其形成于480~465 Ma, 代表南羌塘地塊的基底(Dan et al., 2020)。

與南羌塘地塊大量的研究工作相比, 由于北羌塘地塊被大量的中新生代地層所覆蓋, 其基底研究工作難度大, 研究程度比較低。目前只在北羌塘地塊東南延伸方向的昌都地區(qū)發(fā)現(xiàn)了基底巖石, 該區(qū)域的寧多巖群可能形成于新元古代, 并在其中識別出了~990 Ma的片麻狀黑云母花崗巖(何世平等, 2013)。在青藏高原腹地的北羌塘地塊, 目前發(fā)現(xiàn)的最老巖石是位于北羌塘三岔口一帶的下奧陶統(tǒng)三岔口組淺變質(zhì)碎屑巖(夏軍等, 2006)。北羌塘地塊是否存在新元古代基底仍然知之甚少。

過去幾年, 本課題組對北羌塘地塊的古生代?中生代巖石進(jìn)行了大量研究, 發(fā)現(xiàn)在北羌塘雙湖地區(qū)的花崗巖樣品中存在捕獲的新元古代鋯石年齡峰。為了更好地約束這期巖漿事件的意義, 本文進(jìn)一步開展鋯石Hf-O同位素測試, 以探討其對北羌塘地塊基底問題的研究意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景與樣品特征

位于青藏高原中部的羌塘地塊構(gòu)造演化歷史復(fù)雜(Dewey et al., 1988; Yin and Harrison, 2000)。部分研究者認(rèn)為羌塘地塊中部的高壓變質(zhì)帶是北部金沙江縫合帶向南低角度俯沖至下地殼, 而后底辟的結(jié)果(Kapp et al., 2003; Pullen et al., 2008; Gehrels et al., 2011; Pullen and Kapp, 2014)。他們認(rèn)為南、北羌塘作為統(tǒng)一的塊體, 都來自于岡瓦納大陸。Gehrels et al. (2011)分析了羌塘和拉薩等地塊晚古生代?早中生代的碎屑鋯石, 發(fā)現(xiàn)南、北羌塘地塊物源特征十分相似, 與印度岡瓦納大陸一致, 由此認(rèn)為南、北羌塘為一個陸塊。但絕大部分研究者認(rèn)為其中部存在一條古特提斯縫合帶(李才, 1987, 2008; Leeder et al., 1988; Kapp et al., 2003; Metcalfe, 2013; Peng et al., 2014), 且將羌塘分為南、北兩部分。該縫合帶發(fā)育古生代洋殼殘片、高壓榴輝巖、藍(lán)片巖、石炭紀(jì)?二疊紀(jì)蛇綠巖, 是岡瓦納大陸的北界(李才, 2008; Zhai et al., 2013)。最近研究表明南、北羌塘地塊具有明顯不同的碎屑鋯石年齡譜(Zhang et al., 2017), 在三疊紀(jì)以前被古特提斯隔開, 370~230 Ma古特提斯向北俯沖于北羌塘地塊之下, ~230 Ma古特提斯關(guān)閉, 南、北羌塘地塊碰撞(Zhang et al., 2016; Dan et al., 2018)。羌塘地塊中部晚三疊世發(fā)生大規(guī)模巖漿活動(225~202 Ma), 伴隨著大量深部俯沖物質(zhì)的大規(guī)模折返、侵位事件(Zhai et al., 2011)。

本次研究的巖體位于北羌塘地塊南緣, 出露于雙湖縣地區(qū)(圖1b), 毗鄰龍木錯?雙湖縫合帶。區(qū)域內(nèi)出露的地層以上三疊統(tǒng)土門格拉組、侏羅系和新近系沉積巖為主。巖體出露面積較大, 前人對該區(qū)域曾做過研究工作, 初步定年結(jié)果為220~210 Ma (Li et al., 2015)。雙湖地區(qū)花崗巖和花崗閃長巖侵入二疊紀(jì)玄武巖和復(fù)理石中?；◢弾r具有等粒狀結(jié)構(gòu), 主要由鉀長石(45%~50%)、石英(25%~30%)、斜長石(15%)、絹云母和少量角閃石組成(5%)。鉀長石雙晶不太明顯, 石英具有定向排列特征, 絹云母多以鱗片狀集合體呈現(xiàn), 主要是因為斜長石嚴(yán)重蝕變, 副礦物主要有鋯石、磷灰石和少量的鐵?鈦氧化物(圖2b)。

2 分析方法

雙湖花崗巖樣品分析測試均在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室完成。鋯石原位二次離子質(zhì)譜儀U-Pb同位素測試使用的儀器型號為Cameca IMS-1280-HR。采用強度為~10 nA的O2-一次離子束在13 kV電壓下加速, 轟擊樣品表面并激發(fā)二次離子, 隨后二次離子進(jìn)入質(zhì)譜儀開始同位素分析, 具體的操作步驟以及實驗條件見Li et al. (2010)。鋯石原位二次離子質(zhì)譜O同位素測試分析儀器與上述SIMS U-Pb測試相同。采用強度為~2 nA的Cs+一次離子束在10 kV電壓下加速, 轟擊樣品表面并激發(fā)二次離子, 隨后二次離子進(jìn)入質(zhì)譜儀開始同位素分析, 具體的操作步驟以及實驗條件見Li et al. (2010)。

鋯石原位Lu-Hf同位素測試使用的質(zhì)譜儀為Neptune公司生產(chǎn)的多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Multicollector-ICP-MS), 進(jìn)樣系統(tǒng)為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng), 具體的操作步驟以及實驗條件見Zhang et al. (2014)。測試過程中Ple?ovice鋯石標(biāo)樣的平均值為0.282475±9(2σ), 與前人報道的數(shù)值0.282482±13(2σ)一致(Sláma et al., 2008)。

全巖主量元素分析測試采用X 射線熒光(XRF)光譜分析法, XRF儀器的型號為Rigaku RIX 2000,儀器分析精度為1%~5%。具體的儀器操作步驟以及實驗條件見Li et al. (2005)。微量元素測試采用ICP-MS, 儀器型號為Perkin-Elmer Sciex ELAN 6000。具體的操作步驟以及實驗條件見Li et al. (2002)。

JS. 金沙江縫合帶; LSS. 龍木錯?雙湖?瀾滄江縫合帶; BNS. 班公湖?怒江縫合帶。

圖2 雙湖花崗巖的野外(a)和顯微照片(b)

全巖Sr-Nd同位素測試分析采用的質(zhì)譜儀是Neptune公司生產(chǎn)的多接受電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Multicollector-ICP-MS)。所有測量的87Sr/86Sr 和143Nd/144Nd比值用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd= 0.7219校正。具體的操作步驟以及實驗條件見梁細(xì)榮等(2003)。

3 分析測試結(jié)果

3.1 SIMS鋯石U-Pb年齡

雙湖花崗巖(15ZB174-1)中鋯石晶形完整, 自形程度好, 呈長柱狀, 顆粒大小不一, 粒徑在100~ 200 μm之間。大部分鋯石顆粒陰極發(fā)光圖像(CL)顯示清晰的振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3d、e), 表明其為典型的巖漿成因鋯石(Hoskin and Black, 2001)。部分顆粒核部環(huán)帶模糊(圖3f、g), 表明其受到后期地質(zhì)事件改造。SIMS鋯石U-Pb年代學(xué)分析結(jié)果見表1。本次分析的雙湖花崗巖當(dāng)中鋯石測點年齡變化范圍在866~214 Ma之間(表1, 圖3a)。9顆206Pb/238U年齡最小的鋯石Th/U值為0.37~0.92, 8個測點位于諧和線上, 加權(quán)平均年齡為217±2 Ma (MSWD=0.97)(圖3b), 代表了花崗巖的巖漿結(jié)晶年齡為晚三疊世。剩余8顆鋯石的Th/U比值為0.17~0.63, 其上交點年齡為831±14 Ma, 6個諧和點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為828±7 Ma(MSWD=1.11)(圖3c)。

紅色圈指示鋯石U-Pb年齡和O同位素的測試位置, 黃色圈指示Hf同位素測試位置, 年齡下面依次為δ18O和εHf(t)值。

表1 雙湖花崗巖SIMS鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果(樣品15ZB174-1)

3.2 全巖主量、微量元素和Sr-Nd同位素組成

雙湖花崗巖的全巖地球化學(xué)分析結(jié)果見表2。巖石的SiO2和K2O含量很高, 分別為64.00%~ 69.54%和4.09%~5.17%, MgO含量為1.44%~3.34%, Mg#為51~54。在TAS圖解上, 樣品落入花崗閃長巖和花崗巖區(qū)域, 與三疊紀(jì)果干加年山花崗巖一致(圖4a)。在K2O-SiO2圖解中, 雙湖花崗巖顯示高鉀或鉀玄質(zhì)特征(圖4b), 鋁飽和指數(shù)A/CNK為1.06~1.22, 在A/NK-A/CNK圖解中, 雙湖花崗巖表現(xiàn)為過鋁質(zhì)特征(圖4c)。

表2 雙湖花崗巖主量(%)、微量(μg/g)元素和Sr-Nd同位素分析結(jié)果

注: Fe2O3t為全鐵; LOI為燒失量; Mg#=Mg2+/(Fe2++Mg2+)×100; δEu=EuN/(SmN×GdN)1/2; Sr、Nd 同位素初始值以=220 Ma為回算年齡。

圖4 雙湖花崗巖TAS(a, 據(jù)Middlemost, 1994)、K2O-SiO2(b, 據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)、A/NK-A/CNK (c)和εNd(t)- (87Sr/86Sr)i (d)圖解

雙湖花崗巖的稀土元素的總量(∑REE=138.57~ 177.86 μg/g)高于大陸地殼平均值(106 μg/g), 稀土元素配分曲線表現(xiàn)為富集輕稀土元素的右傾配分模式(圖5a), (La/Yb)N范圍在13.3~14.8, Eu負(fù)異常(δEu= 0.64~0.65)表明存在斜長石的分離結(jié)晶。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上, 具有富集Rb、Th、U和Pb, 虧損Nb、Ta、Sr和Ti的特征(圖5b)。雙湖花崗巖與同期果干加年山花崗巖的稀土元素和微量元素特征整體較為一致(圖5)。

雙湖花崗巖(15ZB174-2)初始的(87Sr/86Sr)i為0.714169,Nd()值較低為-9.61, Nd同位素模式年齡(DM2)為1.78 Ga(表2), 落在北羌塘三疊紀(jì)長英質(zhì)巖漿巖范圍內(nèi)(圖4d)。研究該區(qū)域花崗巖的初始(87Sr/86Sr)i為0.7131~0.7151,Nd()值為-9.7~-8.9, Nd同位素模式年齡(DM2)為1.72~1.79 Ga(Li et al., 2015),與本文研究結(jié)果相同。

3.3 鋯石Hf-O同位素

鋯石Hf-O同位素分析結(jié)果見表3。原生巖漿鋯石和捕獲鋯石分別用217 Ma結(jié)晶年齡和828 Ma年齡來計算初始176Hf/177Hf值和Hf()值。與兩種類型的鋯石相對比。巖漿鋯石176Hf/177Hf范圍在0.282335~ 0.282409, (176Hf/177Hf)i值范圍為0.282329~0.282406,Hf()值在-10.8~-8.1之間, Hf同位素模式年齡(DM2)在1.77~1.93 Ga之間。捕獲鋯石176Hf/177Hf范圍在0.282199~0.282278, (176Hf/177Hf)i值范圍為0.282179~0.282261,Hf()值在-4.2~0.4之間, Hf同位素模式年齡(DM2)在1.70~1.90 Ga之間(表3, 圖6)。

圖5?雙湖地區(qū)花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值引自Sun and McDonough, 1989)

表3 雙湖花崗巖鋯石原位Hf-O同位素分析結(jié)果

注: 年齡后的標(biāo)記*表示該點未進(jìn)行年齡測定, (176Hf/177Hf)i值根據(jù)推斷年齡進(jìn)行回算。

與鋯石的Hf同位素組成類似, 巖漿鋯石和捕獲鋯石的O同位素也不同。巖漿鋯石δ18O的范圍在6.98‰~8.30‰之間, 平均值為7.88‰。捕獲鋯石δ18O的范圍在8.20‰~10.23‰之間, 平均值為8.98‰ (表3, 圖7)。

4 討 論

4.1 雙湖晚三疊世花崗巖的成因

雙湖花崗巖雖具有過鋁質(zhì)花崗巖的特征(A/CNK為1.06~1.22), 但其具有I型花崗巖的特征礦物角閃石, 巖漿鋯石較低的O同位素(δ18O=6.98‰~8.30‰)也表明其為I型花崗巖。I型花崗巖的成因有以下幾種解釋: ①幔源玄武質(zhì)巖漿的分離結(jié)晶(Soesoo, 2000; Li et al., 2007); ②幔源巖漿底侵下地殼, 在殼幔混合作用下形成(邱檢生等, 2008); ③中下地殼物質(zhì)的部分熔融。研究區(qū)未發(fā)現(xiàn)輝長巖?閃長巖?花崗閃長巖?花崗巖連貫的一系列巖體, 上述系列連貫的巖石類型通常為玄武質(zhì)幔源巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用形成, 故由此可排除幔源玄武質(zhì)巖漿的分離結(jié)晶模式。晚三疊世該區(qū)域處于后碰撞造山階段(Zhai et al., 2011, 2013; 張修政等, 2014), 巖漿活動最活躍, 產(chǎn)生了巨量的花崗質(zhì)巖漿。前人曾在雙湖花崗巖中發(fā)現(xiàn)了一些閃長質(zhì)包體, 認(rèn)為地幔物質(zhì)參與了雙湖花崗巖的演化(Li et al., 2015), 與花崗巖具有較高的Mg#(50~54)一致。但是本文研究的雙湖花崗巖鋯石具有均一的Hf同位素(Hf()=-10.8~-8.1)和氧同位素(δ18O=6.98‰~8.30‰)組成, 表明其源區(qū)較為均一, 或地幔物質(zhì)加入的量較少并且在巖漿房中均一化了。因此, 地幔物質(zhì)可能主要提供了熱源, 導(dǎo)致中下地殼的熔融作用?；◢弾r鋯石均一的氧同位素進(jìn)一步表明其源區(qū)以變火成巖為主, 而這些變火成巖可能來自早期受到俯沖作用影響的源區(qū), 因此在其巖漿演化和上升過程中能捕獲基底巖石信息。雖然捕獲了具有高O同位素的基底巖石, 但并沒有明顯改變花崗巖的O同位素。因此, 混染的量可能較小。

花崗巖的地球化學(xué)成分受多種條件的約束, 如源區(qū)性質(zhì), 熔融條件及后期構(gòu)造演化等, 其地球化學(xué)特征與構(gòu)造背景并不直接掛鉤(吳福元等, 2007)。研究表明, 雙湖晚三疊世花崗巖可能形成于后碰撞的構(gòu)造背景。首先, 龍木錯?雙湖縫合帶代表的古特提斯洋盆在中三疊世完全關(guān)閉, 南、北羌塘地塊發(fā)生陸陸碰撞(Zhai et al., 2011; Dan et al., 2018), 晚三疊世部分區(qū)域形成新一輪沉積, 且以角度不整合覆蓋在混雜巖之上(李才等, 2007), 表明構(gòu)造環(huán)境由陸陸碰撞轉(zhuǎn)向板內(nèi)。雙湖晚三疊世花崗巖從演化時間上符合后碰撞背景。其次, 蜈蚣山部分晚三疊世(209 Ma)花崗巖表現(xiàn)為A型花崗巖(胡培遠(yuǎn)等, 2010b), 暗示該時期區(qū)域處于伸展構(gòu)造背景。此外, 區(qū)域內(nèi)高壓變質(zhì)巖的一系列的折返活動及侵位機制(227~203 Ma,張修政等, 2010, 2014; Zhai et al., 2011), 更進(jìn)一步說明該時期區(qū)域內(nèi)伸展構(gòu)造背景, 同時也表明塊體間的相互作用, 與典型的板內(nèi)環(huán)境不同, 但與后碰撞過程特點相同(Liegeois, 1998)。綜上所述, 我們認(rèn)為雙湖晚三疊世花崗巖形成于后碰撞伸展構(gòu)造背景。

圖6 雙湖花崗巖εHf(t)-年齡圖解

圖7 雙湖花崗巖鋯石δ18O-εHf(t)圖

4.2 捕獲鋯石來自于基底巖石

近年來, 龍木錯?雙湖縫合帶附近區(qū)域, 發(fā)現(xiàn)較多格林威爾?晉寧期的構(gòu)造巖漿事件記錄, 雁石坪地區(qū)同樣發(fā)現(xiàn)大量1192~803 Ma碎屑鋯石(李江濤等, 2016), 暗示北羌塘地塊可能存在格林威爾構(gòu)造巖漿熱事件和晉寧運動。由于沉積巖中的碎屑鋯石具有某種程度的圓形特征, 因此不能有效表明其來自北羌塘地塊自身的基底巖石。雙湖花崗巖中的捕獲鋯石為半自形?自形, 828 Ma的鋯石δ18O值明顯大于217 Ma的巖漿鋯石(圖7), 進(jìn)一步表明前者是捕獲的而不是繼承自源區(qū)的, 否則217 Ma鋯石應(yīng)該具有與828 Ma鋯石類似的O同位素。因此, 這些鋯石可能來自于結(jié)晶基底巖石。

捕獲鋯石的CL圖像、O和Hf同位素特征有助于我們進(jìn)一步了解北羌塘地塊深部基底的性質(zhì)。鋯石CL圖像顯示這些鋯石雖然經(jīng)歷了后期的改造, 但仍保留了明顯的振蕩環(huán)帶, 是由酸性巖漿結(jié)晶出來的(Corfu et al., 2003)。結(jié)合這些鋯石來自于基底巖石, 可合理推測其源巖為花崗巖。鋯石原位O同位素能有效區(qū)分S型和I型花崗巖, S型花崗巖的δ18O值一般＞8‰, 并具有寬廣的范圍(Dan et al., 2014, 2020; Hopkinson et al., 2017)。捕獲鋯石的δ18O值為8.20‰~10.23‰, 表明其828 Ma的原巖為S型花崗巖。結(jié)合鋯石Hf模式年齡為1.7~1.9 Ga, 表明其來自古元古代地殼物質(zhì)的重熔。

4.3 北羌塘地塊起源于揚子地塊

目前北羌塘地塊的起源和漂移演化歷史仍存在爭議。一些研究者認(rèn)為其起源于勞亞大陸(潘桂棠等, 2002, 2004), 另一些研究者認(rèn)為其在晚古生代時期便從岡瓦納大陸分離(Kapp et al., 2003; Metcalfe, 2006), 還有部分研究者認(rèn)為其來自華夏古陸(李才, 2008; Zhang et al., 2013)。針對這個問題, 本文捕獲鋯石攜帶的基底信息可提供一定的約束。

前人研究認(rèn)為龍木錯?雙湖縫合帶為岡瓦納大陸的北界。該縫合帶南側(cè)南羌塘地塊來自岡瓦納大陸, 北側(cè)北羌塘地塊來自歐亞大陸或者華夏古陸(李才, 1987, 2008)。晚三疊世北羌塘地塊的地層和古生物與歐亞大陸的塔里木地塊及昆侖地塊差異較大, 與揚子地塊較為相似(朱同興等, 2010)。近年來, 越來越多的研究表明北羌塘地塊起源于華南板塊, Wang et al. (2018)通過對北羌塘地塊那益雄組的一套雙峰式火山巖研究發(fā)現(xiàn), 二疊紀(jì)中期俯沖的古特提斯洋板片回撤, 導(dǎo)致地幔對流可能驅(qū)使輕的峨眉山地幔柱發(fā)生變形而向西流動。北羌塘地塊晚二疊世雙峰式火山巖可能是峨眉山地幔柱與古特提斯洋俯沖系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物, 進(jìn)一步表明北羌塘地塊與華南板塊具有親緣性。另外, 古地磁研究表明北羌塘地塊和南羌塘地塊從岡瓦納大陸裂解的時間可能不同(Song et al., 2017; Ma et al., 2019),并提供了北羌塘地塊和華南板塊在二疊紀(jì)一起發(fā)生北向漂移的證據(jù)。

因此, 在北羌塘地塊尋找具有與揚子地塊相似的基底特征巖石, 就能有力證明其來自于揚子地塊。近年來, 在北羌塘地塊東南方向延伸的昌都寧多巖群發(fā)現(xiàn)了1045~965 Ma的基底巖石(何世平等, 2011, 2013), 類似于云南、四川等地發(fā)現(xiàn)1300~1000 Ma碰撞事件的記錄(王生偉等, 2013; 徐通等, 2016)。但是, 華南板塊特別是揚子地塊在新元古代的一個重要特征是發(fā)育大量的~825 Ma的伸展型巖漿活動, 并以花崗巖為主(Li et al., 2003; 夏林圻等, 2009; 李獻(xiàn)華等, 2012)。北羌塘地塊沱沱河碎屑鋯石年齡存在1205~751 Ma階段的峰值(張暢, 2018); 唐古拉山地區(qū)雁石坪群中也有1192~803 Ma階段的碎屑鋯石(李江濤等, 2016)。本文的研究進(jìn)一步表明北羌塘地塊具有類似華南新元古代裂解時期的基底巖石。因此, 北羌塘地塊很可能來源于揚子地塊, 在新元古代時期一起經(jīng)歷了俯沖增生及后續(xù)的裂解活動。

5 結(jié) 論

(1) 新的SIMS鋯石U-Pb定年顯示, 北羌塘雙湖I型花崗巖形成于217 Ma, 可能來自北羌塘地塊古老地殼的深部熔融作用, 其形成于南、北羌塘地塊碰撞后的伸展構(gòu)造背景。

(2) 雙湖花崗巖捕獲鋯石年齡為828 Ma, O同位素組成表明其可能來源于晚新元古代S型花崗巖, 其揭示的基底信息與揚子地塊相似, 為北羌塘地塊具有揚子型基底提供重要信息。

致謝:感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所胡培遠(yuǎn)副研究員和吉林大學(xué)王明副教授對本文提出的寶貴的修改意見。

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Neoproterozoic Basement Information Revealed in the Triassic Granites in the Northern Qiangtang, Tibetan Plateau:Constraints from Zircon SIMS U-Pb Age and Hf-O Isotopes

JIANG Qingyun1, 2, DAN Wei1, 3*, WANG Qiang1, 2, 3, ZHANG Xiuzheng1and TANG Gongjian1, 3

(1. State Key Laboratory of Isotope Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. College of Earth and Planetary Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. CAS Center for Excellence in Deep Earth Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

The basement of the Qiangtang block, Tibetan Plateau, has not yet been well-documented. The existence of a pre-Cambrian basement in the Qiangtang area is actively debated, even though previous chronological data suggest the pre-Cambrian basement may exist. In this study, we present SIMS zircon U-Pb dating results, whole rock major and trace elements, Sr-Nd and zircon Hf-O isotopic data for the Shuanghu granite in the central part of Northern Qiangtang. The Shuanghu granite was formed at Late Triassic (. 217 Ma) and captured. 828 Ma zircon xenocrysts. The Shuanghu granite rocks have high SiO2, K2O and low MgO contents (SiO2= 64.0% – 69.5%, K2O = 4.1% – 5.2%, MgO = 1.4% – 3.3%). They exhibit enrichment in light REEs, enriched whole rock Nd and zircon Hf isotopic compositions (Nd() =-9.6,Hf() =-10.8 –-8.1) with zircon δ18O range from 6.98‰ to 8.30‰. These petrographic and geochemical characteristics suggest that the Shuanghu granite was originated from partial melting of the middle-lower crust. Combined with regional tectonic evolution framework, the Shuanghu granite was formed in a post-collision extensional setting. The 828 Ma zircon xenocrysts exhibit obvious oscillatory zones in cathodoluminescene images, implying they were derived from acidic magmatic rocks. They have high and heterogeneous δ18O values (8.20‰ – 10.23‰) and ancient Hf model ages (1.7 – 1.9 Ga), indicating that they were sourced from S-type granites by remelting of the Paleoproterozoic crustal materials, which may represent the northern Qiangtang basement. Combining regional geological and rock geochemical characteristics and zircon xenocrysts, we suggest that the Shuanghu granite provide favorable evidence for the Yangtze-type Jinningian basement in the Northern Qiangtang block.

Qiangtang; basement; Neoproterozoic; captured zircon; granite

2020-06-15;

2020-07-03

國家自然科學(xué)基金項目(41872065、41630208)資助。

姜慶運(1994–), 男, 碩士研究生, 地質(zhì)工程專業(yè)。Email: 2306680069@qq.com

但衛(wèi)(1981–), 男, 副研究員, 從事巖石大地構(gòu)造、前寒武紀(jì)地質(zhì)學(xué)方向研究。Email: danwei@gig.ac.cn

P597; P595

A

1001-1552(2021)02-0389-012

10.16539/j.ddgzyckx.2021.02.009