2016, Vol.36
② 中国科学院青藏高原研究所, 大陆碰撞与高原隆升重点实验室, 北京 100101;
③ 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心, 北京 100101)
林子宗群火山岩为一套中酸性火山岩系，广泛分布于冈底斯弧南部，自下而上可以分为3个岩组，分别是古新统典中组(E1d)、始新统年波组(E2n)和始新统帕那组(E2p)；其岩石学特征、时代及其与下伏地层之间的区域不整合包含着从新特提斯洋俯冲向大陆碰撞机制转变的丰富信息。林子宗群火山岩的岩石类型、岩浆性质及形成的地球动力学环境随着时间的推移有着明显的变化，这为从岩石学的角度来约束印度-欧亚大陆碰撞过程提供了可能，因而历来备受瞩目[1～7]。
林周盆地的林子宗群火山岩古地磁的研究可以限定拉萨地块南缘(冈底斯岩浆弧)新生代以来的古纬度变化，从而进一步限定印度和亚洲大陆碰撞的位置和时间[8～14]；此外，林子宗群的年波组湖相灰岩及薄层凝灰岩沉积夹层还被用来恢复当时的古高度[15]。因而，精确限定林子宗群的时代显得尤为重要。但不同的岩石类型和测试方法却给出差异较大的结果，所以有必要重新厘定林周盆地地区林子宗群火山岩的年代格架。
林周盆地是建立林子宗群火山岩年代框架的理想地区。该区为林子宗群火山岩的命名地，其火山岩剖面完整、露头新鲜、连续性好、厚度大，与下伏地层的不整合界限清晰，以往科研工作和区调工作大都以其为标准进行对比[4]。关于林周盆地林子宗群火山岩的定年问题，大体可以分为3个阶段：1) 早期一些学者给出的同位素年龄，绝大多数都缺少系统的地层研究，采样位置不明，得到的年龄均在60～50 Ma范围内[16～18]；2) 随后，在详细地层层序研究的基础之上，利用Ar-Ar、U-Pb同位素定年的方法初步确定了林周盆地内典中组、年波组和帕那组3个组的火山岩成岩时代[4, 6, 19]，但典中组的下限差别较大，在69～64 Ma的范围内；
3) 近期，随着锆石U-Pb定年技术的发展与普及，一些学者开始采用该方法定年，有学者通过对比同一样品的全岩Ar-Ar年龄结果与锆石U-Pb年龄结果(LA-ICP-MS)，发现林子宗群底部样品的Ar-Ar年龄普遍偏小，认为其可能经受了热重置或化学重置，或两者均有[14]。Zhu等[7]最近的研究给出了林周盆地林子宗群火山岩系的年代框架：典中组为60.2～58.3 Ma、年波组为55.4～52.6 Ma、帕那组集中喷发的年龄为约52.3 Ma。虽然Zhu等[7]用的测样方法精度较高，但是样品采集数量不足，而且与前人获得的年代[4, 6, 14～19]有较大不同，主要体现在两个方面：典中组下限的年龄偏小；帕那组喷发的时代仅在52.3 Ma左右，没有一个持续的过程。这显然与厚达2000m的下部流纹质凝灰岩和400m的上部沉积岩组合组成的帕那组的野外地质事实不符。
本文选取林周盆地内典中、强噶两条贯穿林子宗群火山岩的剖面，进行了系统采样、镜下观察及锆石U-Pb年代学研究，试图在系统采样和定年的基础上，进一步厘清林周盆地林子宗群群的年代框架，从而为林子宗群火山岩的岩石成因、喷发时的古纬度、古高度以及古环境的研究提供详尽的时代约束。
2 地质背景和样品采集林子宗群火山岩系主要出露于拉萨地块南缘一个长1000km宽200km的狭长区域内[18, 20]。岩层产状近水平或者向北缓倾斜，不整合覆盖于强烈变形的中晚白垩世或者更老岩层之上，二者之间的不整合是一个区域性的角度不整合，代表在白垩纪晚期发生的一次重要的构造变形事件[21]。
林周盆地的林子宗群火山岩系厚约3500m，是一套火山-沉积岩相的地层[6]。最底部的典中组(E1d)，主要岩性为玄武安山岩，后期过渡为安山岩；中部为年波组(E2n)，主要是一套河湖相的沉积，除泥岩、砂岩及砾岩等碎屑沉积岩之外还夹有少量的湖相灰岩及薄层的凝灰岩及火山碎屑岩，值得一提的是，年波组被约52.9 Ma的基性岩墙切穿[22]，暗示其可能在52.9 Ma时已经结束沉积；位于上部的帕那组可以分为两个亚单元，下部的帕那组一段(E2p1)由具柱状节理的流纹质安山岩及熔结凝灰岩组成，而上部的帕那组二段(E2p2)则主要由河流相的沉积夹数层凝灰岩组成[15]。
本次研究选取位于西藏自治区拉萨市北部约30km的林周县典中村北和强噶乡北的两条剖面(见图 1的典中剖面A-B与强噶剖面C-D)，均横跨典中组、年波组和帕那组，共采样18件(其中典中剖面9件，强噶剖面9件)，分别进行了薄片观察及锆石U-Pb定年。采样点空间分布见图 1和2，样品号与采样位置见表 1。选取的两个采样剖面既相互制约又相互补充，覆盖了林子宗群火山岩系典中组、年波组与帕那组的顶底关键控制位置。
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图 1 林周盆地区域地质简图及采样位置(修改自文献[6]) Fig. 1 Simplified geological map of Linzhou Basin, showing sampling sites, modified from reference[6] |
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图 2 典中剖面(A-B)与强噶剖面(C-D)林子宗群火山岩剖面图 K2sh——褶皱强烈的白垩统设兴组陆相沉积；E1d——典中组；E2n——年波组；E2p1——帕那组一段；E2p2——帕那组二段 Fig. 2 Profiles of Linzizong volcanic rocks in Dianzhong and Qiangga sections |
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表 1 林周盆地林子宗群火山岩样品 Table 1 Studied samples from the Linzizong volcanic rocks in Linzhou Basin |
刘鸿飞[23]在拉萨地区1：200000区调工作的基础上，将林子宗群火山岩系依据内部存在的不整合面划分为4个组：汤贾组(K2t)、典中组(E1d)、年波组(E2n)和帕那组(E2p)。其中汤贾组分为上、下部，上部为酸性熔结凝灰岩、火山角砾岩，下部为安山岩与安山质火山碎屑岩构成的互层，夹凝灰质砂砾岩层；典中组为安山质熔岩与安山质火山碎屑岩构成的韵律性互层；年波组表现为以沉凝灰岩为主，夹凝灰质砂砾岩、淡水湖泊相灰岩及少量安山岩；帕那组则主要以酸性程度较高的熔结凝灰岩为主。但这4个组只是在拉萨市北部堆龙德庆县孟嘎普附近连续出露，其余各地仅出现部分组段；而林周盆地完整出露典中组(E1d)、年波组(E2n)和帕那组(E2p)。董国臣等[5]对林周盆地进行了详细的野外调查，根据岩性发育特征及不同岩性组合之间的接触关系，将该林子宗群火山岩的3个组进一步划分为8个段；周肃等[4]沿用了董国臣等[5]的划分方案，将林子宗群火山岩划分为典中组、年波组和帕那组，并进行Ar-Ar年代学研究。
He等[6]在林周地区进行了1：100000的填图，依据岩性特征及岩性组合之间的接触关系，将林子宗群火山岩划分成4个单元，分别为K-T、T1、T2和T3。其中K-T为安山质熔岩流，渐变成流纹质的凝灰岩和火山灰流，厚270m；T1底部为砾岩和细粒的长英质砂岩和粉砂岩的夹层，数米至数十米的流纹质熔结凝灰岩夹于黄色的灰泥岩、粉砂岩、砂岩和火山角砾岩中，顶部为280m厚的火山灰流，其中普遍穿插有岩墙群；T2主要为1900m厚的棕褐色英安质火山砾凝灰岩；T3不整合覆盖于T2之上，底部可见剥蚀面，并可见砾岩，上部为厚约1000m的砂岩、粉砂岩、泥岩和火山灰流夹层，底部零星分布有角砾。
本文在前人划分方案的基础上，结合野外观测将林周地区林子宗群火山岩系分为典中组、年波组、帕那组一段和帕那组二段4个岩石单元，大体可与He等[6]划分的4个单元相对应。典中剖面和强噶剖面各岩性单元的地层层序见图 3，各单元接触关系见图 4。典中组(E1d)主要岩性为玄武安山质熔岩，下部主要发育安山质岩石，主要为辉石安山岩和黑云母安山岩，中部主要为玄武安山岩，上部为辉石安山岩和安山玢岩；年波组(E2n)主要是一套河湖相泥岩、砂岩及砾岩等碎屑沉积岩，夹有少量的湖相灰岩及薄层的凝灰岩，被后期基性岩墙切割，其底部的沉积岩不整合在典中组的火山岩之上，中部的砾岩将年波组分为上下两个部分，下部可见薄层灰岩，粉砂岩互层，并夹有2～3层沉凝灰岩，上部灰岩减少，可见泥岩和粉砂岩互层，并夹有凝灰岩层，顶部出现砂岩；帕那组一段(E2p1)由具柱状节理的流纹质安山岩及熔结凝灰岩组成，其底部发育安山玢岩和辉石安山岩，顶部发育安山质晶屑熔结凝灰岩，安山质岩屑熔结凝灰岩及安山质玻屑熔结凝灰岩；帕那组二段(E2p2)主要由河流相的沉积夹数层凝灰岩组成，下部发育中砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩等陆源碎屑沉积岩且夹有安山质岩屑熔结凝灰岩夹层，上部主要发育弱熔结凝灰岩。
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图 3 典中剖面和强噶剖面林子宗群火山岩地层柱状图(图例与图 2剖面图一致) Fig. 3 Lithostratigraphic columns of Linzizong volcanic rocks in Dianzhong and Qiangga sections |
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图 4 林周盆地林子宗群火山岩各岩石单元之间的接触关系 (a) 典中组角度不整合于白垩统设兴组之上；(b) 年波组平行不整合于典中组之上；(c) 帕那组一段覆盖于年波组之上；(d) 帕那组二段覆于帕那组一段之上 Fig. 4 Field photographs representing different lithological units and contact relationships of Linzizong volcanic rocks in Linzhou Basin. (a) The angular unconformity between the Shexing Formation (K2sh) and the Dianzhong Formation (E1d). (b) The disconformity between the Nianbo Formation (E2n) and the Dianzhong Formation(E1d).(c) The lower Pana Formation (E2p1) conformitily overlies the Nianbo Formation (E2n). (d) The upper Pana Formation (E2p2) overlies the lower Pana Formation (E2p1) |
(1) 典中剖面
辉石安山岩：主要发育在典中组底部，斑晶为辉石和斜长石，含量约15 %，大部分辉石斑晶外围生长斜长石，也可见残存的辉石斑晶，斜长石斑晶环带发育。基质具交织结构，斜长石微晶定向-半定向排列，被隐晶质充填。斑晶和基质均经历了广泛的碳酸盐交代，可见碳酸盐细脉(采样号2013TX167)。
辉石玄武安山岩：主要出露于典中组下部，斑状结构，斑晶为辉石(30 %)和斜长石(25 %)。可见单斜辉石巨斑，粒径2～5 mm，边部熔蚀，具净边结构(图 5a)，净边为斜长石，且环带发育，部分单斜辉石粒径较小，蚀变严重，斜长石围绕其边部生长，且发育环带。部分斜长石不是在辉石的基础上生长，而是形成纯净的颗粒。基质具交织结构，斜长石微晶定向半定向排列，辉石和磁铁矿分布其中(采样号2013TX168)。
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图 5 林周盆地林子宗群火山岩镜下岩相学照片 (a) 典中组辉石安山岩中的辉石斑晶(2013TX168)；(b) 年波组沉凝灰岩中的沉积纹层(2013TX178)；(c) 帕那组一段安山质晶屑熔结凝灰岩的弱熔结凝灰结构(2013TX181)；(d) 帕那组一段含气孔的岩屑熔结凝灰岩(岩屑含量35 %，气孔含量5 %)中的假流纹构造(2013TX185)；(e) 典中组杏仁辉石安山岩中的杏仁体(2013TX201)；(f) 年波组玻屑凝灰岩中被方解石填充的玻屑(2013TX206)；(g) 帕那组一段含白云母玻屑熔结凝灰岩(玻屑含量为30 %，白云母含量为5 %)中的球粒结构(2013TX194)；(h) 帕那组二段晶屑凝灰岩中的透长石晶屑(2013TX192)其中(a)、 (b)、(f)和(h)为正交偏光，(c)、 (d)、(e)和(g)为单偏光；Pl——斜长石，Py——辉石，Cal——方解石，Sa——透长石 Fig. 5 Microphotographs of the Linzizong volcanic rocks in the Linzhou Basin. (a) Pyroxene phenocryst in pyroxene andesite from the Dianzhong Formation(2013TX168); (b) Sedimentary lamina in the tuffaceous rock from the Nianbo Formation(2013TX178); (c) Slightly weld-tuff structure of andesitic ignimbrite (crystal fragments 30 %)from the upper Pana Formation(2013TX181); (d) False rhyolitic structure of andesitic ignimbrite (rock fragments 35 %, blowhole 5 %) from the lower Pana Formation (2013TX185); (e) Amygdale in pyroxene andesite from the Dianzhong Formation (2013TX201); (f) Vitric pyroclast filled with calcite in vitric tuff from the Nianbo Formation (2013TX206); (g) Spherulitic texture of ignimbrite (glass shards 30 %, muscovite 5 %) (2013TX194); (h) Sanidine in vitric tuff from the upper Pana Formation (2013TX192). (a), (b), (f) and (h) are taken under cross-polarised light, (c), (d), (e) and (g) are taken under plane-polarised light. Pl. Plagioclase; Py. Pyroxene; Cal. Calsite; Sa. Sanidine |
含橄榄石玄武安山岩：发育在典中组中下部，整体为斑状结构，基质具交织结构。斑晶为辉石和斜长石，同上述样品，单斜辉石斑晶被蚀变，外围发育斜长石环带，但未见大的辉石巨斑，粒径在1 mm左右，含量约为20 %。可见橄榄石，裂理发育，边部具熔蚀结构，蛇纹石化严重(采样号2013TX169)。
沉凝灰岩：出露在年波组下部，具凝灰结构，主要成分为火山尘，含量约为90 %，含少量的石英和长石晶屑，长石晶屑多于石英晶屑，但均粒度细小，为棱角状到次棱角状。发育纹层构造(图 5b)，具有同沉积性质。可见碳酸盐细脉穿插其中(采样号2013TX178)。
凝灰岩：发育在年波组上部，具凝灰结构，主要成分为火山灰，含量约75 %；含红褐色的铁质矿物，粒径为2～3 mm，可能为钛铁矿，含量约为15 %；此外还含少量细粒的晶屑(采样号2013TX211)。
长石安山岩：出露于帕那组一段底部。斑状结构，斑晶为斜长石和钾长石，但经历了热液蚀变，表面附有蚀变的白云母，其中钾长石斑晶可见卡式双晶。基质为玻晶交织结构，可见斜长石微晶中夹杂着隐晶质(采样号2013TX184)。
安山质晶屑熔结凝灰岩：主要发育在帕那组一段中上部，具弱熔结凝灰结构(图 5c)，其中晶屑含量约30 %，较大的斜长石晶屑约1.0～2.5 mm，透长石的晶屑被熔蚀呈港湾状，刚性玻屑形状不规则，具有拉长特征，有的被熔蚀成港湾状，有的玻屑发生塑性变形，被拉长且棱角变得圆滑，具有熔结压实的特点，但压扁、拉长程度较差，假流动构造不发育(采样号2013TX181)。
岩屑熔结凝灰岩：发育在帕那组一段的顶部，气孔含量约5 %，含安山岩岩屑及晶屑，其中安山岩岩屑大小不一，多为玻基安山岩，含量约为35 %。晶屑为斜长石，多发生碳酸盐蚀变。暗色矿物可能为黑云母，具暗化边。玻屑被拉长呈火焰状，含量约为10 %。塑性的玻屑被拉长胶结岩屑与晶屑，多已脱玻化，重结晶为长石和石英，显示假流纹构造(图 5d)(采样号2013TX185)。
晶屑弱熔结凝灰岩：出露在帕那组二段顶部，晶屑主要为斜长石和高温透长石及少量石英，被火山灰和塑形玻屑胶结。其中斜长石粒径1～2 mm，含量约为20 %；透长石粒径0.5～1.5 mm，含量约为10 %；石英粒径0.5 mm，含量约为5 %(采样号2013TX186)。
(2) 强噶剖面
黑云母安山岩：发育于典中组底部，斑状结构，斑晶为斜长石和黑云母，其中斜长石具卡纳复合双晶，粒径较大(1～2 mm)，含量约为48 %，黑云母呈片状集合体形式产出，含量约为10 %，此外，还含有少量辉石残屑，含量约2 %。基质具玻晶交织结构，由斜长石微晶、隐晶质和玻璃质组成(采样号2013TX203)。
杏仁辉石安山岩：主要发育在典中组中部或上部，斑状结构，斑晶为斜长石及暗色矿物，其中斜长石具卡式双晶，含量约为50 %，而暗色矿物可能为发生绿泥石化的辉石，含量约为10 %，绿泥石呈纤维状集合体产出。杏仁体呈不规则状，充填隐晶质的二氧化硅，边部重结晶为石英(图 5e)，含量约为5 %。经历了中等程度的碳酸盐交代。基质具玻基交织结构，斜长石微晶定向-半定向排列，其中夹有隐晶质及玻璃质(采样号2013TX201和2013TX208)。
岩屑长石砂岩：发育在年波组底部，具中粒结构，含安山岩岩屑，含量约为10 %，长石含量约为30 %(采样号2013TX207)。
玻屑凝灰岩：主要发育于年波组中下部，碳酸盐化严重，可见玻屑呈骨针状，鸡爪状，并已经脱玻为隐晶质，析出高价氧化铁，后又被方解石充填(图 5f)，几乎无岩屑。胶结物为火山灰(采样号2013TX206)。
安山玢岩：为主要发育在帕那组一段底部，斑晶为钾长石和斜长石，其中钾长石呈宽板状，发育卡式双晶，表面有熔出的麻点，斜长石为长柱状，发育聚片双晶，基质为玻晶交织结构(采样号2013TX196)。
安山质岩屑熔结凝灰岩：主要发育在帕那组一段中下部，整体具熔结凝灰结构，较为刚性的安山岩岩屑几乎未发生塑性变形，含量约30 %；长石晶屑含量较少，约占15 %。塑变玻屑拉长呈条带状，围绕岩屑晶屑，形成假流纹构造，且多已脱玻化。含气孔，形态呈不规则状，被方解石充填，含量约5 %。岩石中可见沸石颗粒，表明曾经受过低温热液蚀变(采样号2013TX195)。
含白云母玻屑熔结凝灰岩：主要出露在帕那组一段中上部，塑性的岩屑拉长变形呈条带状，与塑变的玻屑一起重叠熔结。其中塑性岩屑多大于2 mm，玻屑内部可见脱玻化形成的球粒结构(图 5g)，含量约30 %。刚性岩屑主要为安山岩岩屑，含量很少约10 %，斜长石晶屑粒径在0.1～0.4 mm范围内，含量约10 %，白云母多呈片状集合体形态产出，粒度较小多在0.1 mm左右，含量约为5 %(采样号2013TX194)。
晶屑凝灰岩：主要发育在帕那组二段底部，斜长石晶屑呈棱角-次棱角状，发育聚片双晶，并具有熔蚀结构。高温下形成的透长石晶屑具熔蚀结构(图 5h)，粒径约0.6 mm，存在少量黑云母，脱玻化的火山玻璃及火山尘将晶屑胶结起来(采样号2013TX192)。
4 分析方法样品的预处理和锆石的挑选工作在河北省廊坊区调队实验室完成。锆石按常规重力及磁选法分选，最后在双目镜下挑选出晶型好、裂纹少的锆石颗粒。将分选出的锆石镶嵌在环氧树脂中，然后抛光，反复在实体镜下观察，直至使锆石颗粒核部暴露，完成制靶。在中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室对锆石样品进行透射光、反射光照相并用阴极发光扫描仪进行图像分析。
锆石U-Pb定年是在中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室完成。锆石U-Pb年代学分析所用的仪器为配备有激光剥蚀器的电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)。激光剥蚀系统为美国New Wave公司生产的UP193FX型193 nm ArF准分子系统，激光器来自于德国ATL公司。激光器波长为193 nm，脉冲宽度 < 4ns，束斑直径为10～125 μm可调，本次测试所用到的束斑直径为35 μm，脉冲频率为8Hz。ICP-MS为Agilent 7500a。锆石标样采用Plesovice(其年龄为337±0.37 Ma)[24]；成分标样采用NIST SRM 610，其中29Si作为内标元素。样品的同位素比值及元素含量计算采用GLITTER ver 4.0程序，普通铅校正采用Andersen[25]提出的矫正程序；U-Pb谐和图、年龄分布频率图绘制以及年龄权重平均计算采用Ludwig[26]程序完成，数据误差为1σ。
5 分析结果林子宗群火山岩中的锆石阴极发光图像反映其具有典型岩浆锆石的环带结构特征(图 6)。其中典中组的锆石大小不一，粒径在100～350 μm，呈长柱状或短柱状，自形-半自形，发育振荡环带；年波组的锆石大小较为均一，粒径约为150 μm，形态为短柱状，较为自形且环带发育；帕那组一段的锆石大小均一，粒径150～200 μm，发育清晰的环带；帕那组二段的锆石较小，较为自形，呈短柱状，粒径在100～150 μm，发育震荡环带和扇形环带。现将各个样品的锆石U-Pb定年结果按剖面分述如下，各个样品的U-Pb锆石谐和图见图 7，在样品年龄具有多个年龄区间的情况下，仅取最年轻的那组年龄数据做平均年龄以代表岩石结晶年龄，各个样品点的原始数据见附表(http://www.dsjyj.com.cn/UserFiles/File/陈贝贝等论文附表.pdf)。
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图 6 林周盆地林子宗群火山岩典型样品的锆石颗粒阴极发光图像、测点及年龄 Fig. 6 CL images, analyzed spots and ages of zircons from Linzizong volcanic rocks in Linzhou Basin |
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图 7 林周盆地林子宗群火山岩锆石U-Pb年龄谐和图(红色部分参与平均值计算) Fig. 7 Zircon age concordia diagrams of the Linzizong volcanic rocks in the Linzhou Basin (red circles provide the weight mean age) |
(1) 典中组(E1d)
样品2013TX167是位于典中组底部的辉石安山岩，共测试了15个锆石点，得到13个有效年龄。这13个数据点中，有两个为较老的年龄(272±4 Ma和289±4 Ma)，其余11个年龄在63～67 Ma之间，206Pb/238U年龄的加权平均值为64.9±0.8 Ma(2σ，MSWD=0.62)。
样品2013TX168位于典中组下部，岩性为辉石玄武安山岩，共测试30个锆石点，得到23个有效年龄。其中有4颗锆石年龄较老，分别为1013±7 Ma、306±10 Ma、288±2 Ma和251±4 Ma，其余年龄在59～64 Ma之间。206Pb/238U年龄的加权平均值为61.1±0.7 Ma(2σ，MSWD=1.06)。
样品2013TX169位于典中组中下部，岩性为含橄榄石玄武安山岩，共测试26个锆石点，得到18个有效年龄。其中仅有一颗锆石年龄较老为282±4 Ma，其余锆石年龄均分布在56～62 Ma之间，所获得的206Pb/238U年龄的加权平均值为59.1±1.1 Ma(2σ，MSWD=4.0)。17粒年轻锆石的Th/U值均在0.23～1.33之间，应为岩浆锆石。典中组火山岩锆石U-Pb年龄显示从底部到顶部具有变年轻的趋势，限定其喷发时代为65～59 Ma。
(2) 年波组(E2n)
样品2013TX178是位于年波组下部的沉凝灰岩，共测试50个样品点，得到41个有效年龄。其中37个测点的206Pb/238U年龄分布在47～74 Ma之间。需要加以讨论的是，这37个较年轻测点的206Pb/238U年龄概率分布图显示了3个峰值，大致在59 Ma和68 Ma分界：若以小于59 Ma的14个测点的206Pb/238U年龄做加权平均得54.6±1.2 Ma(2σ，MSWD=2.5)；若以大于59 Ma，小于68 Ma的18个测点的206Pb/238U年龄做加权平均得62.28±0.72 Ma(2σ，MSWD=0.51)；若以大于68 Ma，小于74 Ma的5个测点的206Pb/238U年龄做加权平均得71.8±2.4 Ma(2σ，MSWD=0.50)。我们认为最年轻的一组年龄能代表其沉积年龄，故认为该凝灰岩形成年龄为54.6±1.2 Ma(2σ，MSWD=2.5)。其余的两组年龄可能为火山喷发时带出的年老的火山岩中的锆石。
样品2013TX211是位于年波组上部的凝灰岩，共测试40粒锆石，得到25个有效年龄。其中23个测点的206Pb/238U年龄分布在51～59 Ma之间，加权平均值54.1±0.8 Ma(2σ，MSWD=2.1)。
典中剖面的年波组2个样品均为凝灰岩类，将该剖面上年波组沉积年代限制为55～54 Ma。
(3) 帕那组一段(E1p1)
样品2013TX184为长石安山岩，采于帕那组一段底部。共测试30个锆石点，得到21个有效年龄。其中18个点在50～63 Ma之间，有3个测点年龄偏老，分别为71 Ma、331 Ma和1030 Ma。若将较年轻的18个年龄做加权平均得到的年龄为57.7±1.5 Ma(2σ，MSWD=19)。在这18个数据点的年龄概率分布图中显示了3个峰值，对应的206Pb/238U年龄范围为47～55 Ma(7个数据点)、55～59 Ma(3个数据点)和59～65 Ma(8个数据点)。对应的3组206Pb/238U年龄的加权平均为52.0±1.8 Ma(2σ，MSWD=2.8)、57.2±1.7 Ma(2σ，MSWD=2.6)和60.6±0.7 Ma(2σ，MSWD=1.2)。我们认为最年轻的一组年龄代表了该样品的形成年龄，为52.0±1.8 Ma。
样品2013TX181为采于帕那组一段中上部的安山质晶屑熔结凝灰岩。共测试了50个样品点，得到的有效年龄为41个，其中有一个测点的206Pb/238U年龄数据为506±4 Ma，可能为继承锆石，其余年龄均在47～69 Ma之间。在较为年轻的40个测点中，根据年龄分布概率图可以将年龄分为两组，即45～55 Ma(31个测点)和56～65 Ma(9个测点)，对应的加权年龄值为51.1±0.6 Ma(2σ，MSWD=3.1)和59.7±1.6 Ma(2σ，MSWD=1.6)，因此，认为51.1±0.6 Ma可以代表该样品形成年龄。至于平均年龄为59.7±1.6 Ma的稍老的锆石，可能为岩浆侵位过程中捕获的先成岩石中的锆石。
样品2013TX185采自帕那组一段的顶部，岩性为含5 %气孔的岩屑熔结凝灰岩。共测试了30个点，得到24个有效年龄。将这些点的206Pb/238U年龄做加权平均后的年龄为50.2±0.5 Ma(2σ，MSWD=2.1)。
(4) 帕那组二段(E2p2)
2013TX186是采于帕那组二段顶部的晶屑弱熔结凝灰岩。共测试了36个点，得到24有效年龄。根据年龄分布概率图可将年龄分为两组，即44～50 Ma(8个测点)和51～62 Ma(16个测点)。年轻的一组年龄加权平均后得47.4±1.1 Ma(26，MSWD=0.76)，认为该年龄可以代表帕那组二段上部的年龄。
典中剖面帕那组一段主要为安山岩及安山质熔结凝灰岩类，顶底样品锆石U-Pb年龄显示从底部到顶部具有变年轻的趋势，限定其喷发时代为52～50 Ma。典中剖面上帕那组二段底部主要为火山角砾岩及砂岩，仅在帕那组二段顶部采集到可以精确定年的样品，表明该火山结束喷发的时代为47 Ma。
5.2 强噶剖面(1) 典中组(E1d)
样品2013TX203为典中组底部的黑云母安山岩，共测试30个锆石点，得到25个有效年龄。其中有9个测点得到206Pb/238U年龄较老，范围从83～1150 Ma。较年轻的年龄分布范围为59～71 Ma(16个测点)，取其加权平均值为65.8±1.7 Ma(2σ，MSWD=2.2)。
样品2013TX201为采自典中组中部杏仁辉石安山岩，共测试了29个点，得到的有效年龄为25个，其中有两个较老的锆石年龄，分别为161±2 Ma和304±4 Ma，还有一个较年轻的锆石年龄为59±2 Ma；其余22个数据范围在63～70 Ma，加权平均值为66.0±0.9 Ma(2σ，MSWD=3.0)。
样品2013TX208为采自典中组上部的杏仁辉石安山岩，共测试了35个点，得到34个有效年龄。除去一个最年轻的测点50±2 Ma(2013TX208-035)后，剩余年龄分布范围在53～74 Ma之间。做加权平均后得63.4±1.9 Ma(2σ，MSWD=3.2)。该样品的锆石年龄分布为单峰，可代表这些岩浆锆石的结晶年龄或母岩的成岩年龄。
与典中剖面类似，强噶剖面上所采集的典中组的3个样品也为含基性矿物的安山岩类，从底部到顶部年龄逐渐减小，故典中组的喷发时代为66～63 Ma。
(2) 年波组(E2n)
样品2013TX206是采自年波组中下部的玻屑凝灰岩，共测试了40个点，其中有37个有效年龄。在年龄概率分布图上可以明显的看出存在两个峰值。其中有31个测点的年龄分布在50～61 Ma之间，所获得的年龄加权平均值为55.7±0.8 Ma(2σ，MSWD=2.9)；另外6个测点的年龄分布在64～68 Ma之间，对应年龄的加权平均值为66.6±1.2 Ma(2σ，MSWD=0.80)。较为年轻的那组年龄55.7±0.8 Ma为大多数锆石颗粒的年龄加权平均而来，可以代表该样品形成时的年龄。
同时我们也测定了一个年波组的砂岩样品。样品2013TX207是采自年波组底部的岩屑长石砂岩，共测试了100个点，得到84个有效年龄。年龄跨度很大，出现了一些较老的锆石：年龄从75 Ma逐渐过渡到1654 Ma，出现了若干次级的年龄峰，在900 Ma左右(4个测点)和1100 Ma左右出现峰值(6个测点)。年轻锆石的年龄分布在50～71 Ma的范围中，这些年轻的锆石出现了3个年龄峰，对应的年龄分布范围为50～60 Ma、60～66 Ma和66～71 Ma，对应的加权平均值为56.8±0.9 Ma(2σ，MSWD=1.11)、62.8±0.7 Ma(2σ，MSWD=0.90)和68.7±1.1 Ma(2σ，MSWD=0.38)。最年轻一组年龄56.8±0.9 Ma与玻屑凝灰岩(样品号2013TX206)结果接近，可以辅助定年。
强噶剖面年波组的两个样品分别为玻屑凝灰岩和砂岩，位于年波组底部的砂岩仅可对定年起到辅助作用，但中部的玻屑凝灰岩表明约56 Ma时年波组仍在沉积。
(3) 帕那组一段(E1p1)
样品2013TX196为帕那组一段底部的安山玢岩，共测试了30个数据点，均得到了有效年龄。年龄分布在50.1～57.0 Ma之间，其加权平均年龄为53.5±0.8 Ma(2σ，MSWD=4.0)。年龄峰值单一，可以代表岩浆锆石的结晶年龄。
样品2013TX195为帕那组一段中下部的含气孔安山质岩屑熔结凝灰岩，共测30个点，得到22个有效年龄，这些测点的年龄分布在49～65 Ma之间。根据年龄分布密度曲线可以分出两个峰值，对应的年龄区间分别为48～57 Ma(15个测点)和57～65 Ma(7个测点)，对较年轻的15个测点的年龄做加权平均得52.0±1.1 Ma(2σ，MSWD=3.9)，剩余的7个测点的年龄做加权平均得61.4±2.3 Ma(2σ，MSWD=4.9)，因此，认为52.0±1.1 Ma可以代表该样品形成时的年龄。由于岩石中含安山岩岩屑，所以出现新老不同的年龄峰也是合乎情理的。
样品2013TX194为帕那组一段中上部的含白云母玻屑熔结凝灰岩，共测试25个点，得到21个有效年龄。测点年龄分布区间为49～54 Ma，加权平均年龄为51.8±0.7 Ma(2σ，MSWD=2.9)，年龄具有单一峰值，可以代表岩浆锆石的结晶年龄。
(4) 帕那组二段(E2p2)
样品2013TX192为帕那组二段底部的晶屑凝灰岩，共测了40个锆石样品点，得到了37个有效年龄。年龄分布在45～57 Ma的范围内，计算其加权平均年龄得48.7±0.7 Ma(2σ，MSWD=2.3)，很好地限定帕那组二段的沉积时代。
强噶剖面上的帕那组一段主要为安山岩类及安山质的熔结凝灰岩，从下到上年龄逐渐减小，限制其喷发时代为54～52 Ma。该剖面上还采集到帕那组二段底部的晶屑凝灰岩样品，表明帕那组二段在约49 Ma时已经开始沉积。
6 林周盆地林子宗群火山岩系的年代框架及意义早期李璞[27]在林周盆地命名“林子宗群组”时，认为这套火山岩的时代为晚白垩世。然而，后续所有的相关研究[4～7, 14, 18, 28～30]表明，除一些零星的露头指示喷发的时代为晚白垩世外，林周盆地火山活动的主体时代为新生代(图 8)。
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图 8 林周盆地林子宗群火山岩年龄分布图[4, 6, 7, 13～15, 18, 29] Gm：基质；Wr：全岩；Zir：锆石；Kfs：钾长石；Pl：斜长石 Fig. 8 Distribution of the dating data for the Linzizong volcanic rocks in the Linzhou Basin[4, 6, 7, 13~15, 18, 29] |
典中剖面的典中组年龄范围为64.9±0.8～59.1±1.1 Ma；在强噶剖面，典中组最底部的年龄由2013TX203给出，为65.8±1.7 Ma(2σ，MSWD=2.2)，但是这一年龄误差较大，其上部与之相邻的样品2013TX201给出的年龄为66.0±0.9 Ma(2σ，MSWD=3.0)。所以我们采取误差更小的2013TX201样品代表强噶剖面上典中组底部的年龄。这一年龄比典中剖面上典中组底部的样品更老，可以代表林周地区林子宗群火山岩的起始喷发年龄。强噶剖面上给出的典中组年龄上限为63.4±1.9 Ma，比较之下，我们选取典中剖面给出的更年轻的59.1±1.1 Ma作为林周地区典中组的年龄上限。所以本研究给出的典中组的年龄范围为66.0±0.9～59.1±1.1 Ma。
典中剖面定年结果显示，年波组的初始沉积时代在55 Ma左右，代表样品为2013TX178，年龄为54.6±1.2 Ma，年波组上部的凝灰岩限制年龄为54.1±0.8 Ma；强噶剖面年波组定年结果显示年波组约56 Ma开始沉积，代表样品为2013TX206，年龄为55.7±0.8 Ma。综合可得林周地区年波组的沉积时限为55.7±0.8～54.1±0.8 Ma。
典中剖面帕那组一段的年龄范围为52.0±1.8～50.2±0.5 Ma，而强噶剖面上，帕那组一段底部和顶部的样品分别为2013TX196和2013TX194，对应年龄为53.5±0.8 Ma和51.8±0.7 Ma。综合判断林周盆地帕那组一段的喷发年龄为53.5±0.8～50.2±0.5 Ma。
典中剖面上采自帕那组二段的沉积岩中最年轻的一组年龄限制其沉积年龄的上限为50 Ma。位于帕那组二段上部的2013TX186年龄为47.4±1.1 Ma(2σ，MSWD=0.76)；强噶剖面样品2013TX192为帕那组二段底部的晶屑凝灰岩，年龄为48.7±0.7 Ma。综上，帕那组二段的沉积时代应为48.7±0.7～47.4±1.1 Ma。
为了便于讨论与比较，在误差范围内将年龄简化给出林周盆地地区林子宗群火山岩的年代格架：典中组(E1d)为66～59 Ma；年波组(E2n)为56～54 Ma；帕那组一段(E2p1)为54～50 Ma；帕那组二段(E2p2)为49～47 Ma。
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图 9 林周盆地林子宗群火山岩典型年代格架比较[4, 6, 7, 13～15] Fig. 9 Comparisons of typical age scales of the Linzizong volcanic rocks in the Linzhou Basin[4, 6, 7, 13~15] |
本文典中组的时代与Ar-Ar法得到的年龄区间较为相似[4, 13]；帕那组一段与二段的年龄与He等[6]及Ding等[15]给出的年龄较为一致。而且首次较为准确的通过沉积岩中的凝灰岩层限制了年波组顶底的沉积时代为56～54 Ma。
与Zhu等[7]发表的结果差别较大：本研究所得结果显示典中组初始喷发时间约66 Ma，比Zhu等认为的早了约6 Ma；此外，本文结果显示帕那组喷发及沉积是一个长期持续的过程(54～47 Ma)并非仅局限于约52 Ma。造成差异的原因除了采用的定年方法不同之外，可能还有采样密度及位置的问题。
此外通过野外详细的地层观测并结合年代学数据可以看出，林子宗群群的火山活动及沉积并不是一个连续过程。在典中组火山岩完成喷发约3 Ma平静期后，56 Ma林周地区开始形成汇水盆地，接受年波组的湖相灰岩和河流相砂岩的沉积。这一沉积过程仅仅持续了约2 Ma，新一期的火山开始活动，形成巨厚的帕那组火山岩并覆盖在年波组之上。因此，年波组和帕那组之间可能为连续沉积-火山活动，并没有时间间断。
周肃等[4]用Ar-Ar方法定出典中组和帕那组的顶底年龄分别为64.4～61.5 Ma和48.7～43.9 Ma，但并没有对年波组顶底年龄进行测定，仅测得一个年波组中部的年龄为54.1 Ma；Chen等[13]采用了与周肃等[4]相同的定年方法及岩石单元划分，得出的年龄与之也相似；He等[6]将林子宗群火山岩系分为4个部分K-T、T1、T2和T3，分别对应着前人划分的典中组、年波组、帕那组一段和帕那组二段，并采用了锆石U-Pb定年的方式，测得典中组的年龄在68.7～62.6 Ma，帕那组一段底部的年龄为53.9 Ma，帕那组二段底部的年龄为47.1 Ma，没有对年波组顶底定年；Ding等[15]在He等[6]的基础上利用锆石U-Pb的方法对帕那组二段的顶底年龄进行了限定，结果为50.5～48.4 Ma；Huang等[14]将林子宗群火山岩系分为典中组、年波组、帕那组3个组，利用锆石U-Pb定年的手段，得到典中组年龄范围为64～62 Ma，年波组顶部的年龄为54 Ma，帕那组顶部的年龄为48 Ma，但未测得年波组底部及帕那组底部的年龄；Zhu等[7]利用精度更高的SIMS进行锆石U-Pb定年，结果表明典中组喷发时限为60.2～58.3 Ma，年波组的沉积时间为55.4～52.6 Ma，帕那组在52.3 Ma集中喷发。本文利用LA-ICPMS锆石U-Pb定年将4个单元的年龄范围进一步限定：典中组为66～59 Ma，年波组为56～54 Ma，帕那组一段为54～50 Ma，帕那组二段为49～47 Ma。
值得一提的是，在林子宗群火山岩与其下伏的晚白垩世陆相红层设兴组存在一个区域性的角度不整合面，本文得到的林子宗群火山岩最底部的年龄暗示林周地区强烈变形期的上限为66 Ma。
青藏高原的古高程是其深部变形与地表风化剥蚀综合作用的产物，是约束高原隆升模式最重要的独立变量。年波组中有数层含介形虫的湖相灰岩夹层，这为重建冈底斯古高度研究提供了便利。Ding等[15]近年在林周盆地的研究表明，在年波组沉积时，藏南冈底斯地区已经具有了一个与现代相似的较高的地形，并结合冈底斯岩浆弧特征推断该时期藏南存在一个安第斯型的高海拔造山带。结合本文测定的年波组沉积时代，进一步约束在56～54 Ma时藏南林周盆地地区存在一个高海拔冈底斯山，即在印度与欧亚大陆初始碰撞时期，冈底斯山可能已经达到了4500 m[15, 31]。
7 结论(1) 林子宗群火山岩出露于拉萨地块南缘，是新特提斯洋俯冲到亚洲大陆南缘形成的火山弧。岩层产状近水平或者向北缓倾斜，不整合覆盖于强烈变形的晚白垩世设兴组之上。林周盆地的林子宗火山岩系厚约3500 m，是一套火山-沉积岩相的地层，自下而上可以分为3个岩组，分别是典中组(E1d)、年波组(E2n)和帕那组(E2p)，其中帕那组又分为上下两个岩性段。
(2) 沿典中村北和强噶乡北两条平行剖面，分别对典中、年波、帕那3个组进行了系统的采样和详细的薄片岩石学观察。最底部的典中组主要岩性为玄武安山质熔岩；中部年波组主要是一套河湖相泥岩、砂岩及砾岩等碎屑沉积岩，夹有少量的湖相灰岩及薄层的凝灰岩，被后期基性岩墙切割；上部为帕那组，分为两个亚单元，下部的帕那组一段(E2p1)由具柱状节理的流纹质安山岩及熔结凝灰岩组成，最上部的帕那组二段(E2p2)则主要由河流相的沉积夹数层凝灰岩组成。
(3) 在典中剖面和强噶剖面的关键控制位置各选取9件样品，在锆石阴极发光图像分析基础上，采取激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)分析方法，开展了系统的锆石U-Pb年代学研究。结果显示林周盆地林子宗群的时代为66～47 Ma，其中典中组年龄范围为66～59 Ma；年波组年龄范围为56～54 Ma；帕那组一段年龄范围为54～50 Ma；帕那组二段年龄范围为49～47 Ma。
(4) 结合本区已有的年龄数据和地质资料，根据上覆典中组底部火山岩的年龄，进一步限定林周地区林子宗群火山岩与下伏白垩纪设兴组地层之间区域不整合的上限时代为66 Ma。典中组与年波组之间存在一个平行不整合，有3 Ma的火山活动休眠期。
致谢: 论文撰写过程中得到中国科学院大陆碰撞与高原隆升重点实验室张利云副研究员，王厚起博士和王超博士的帮助，在此表示衷心的感谢。审稿人和编辑部老师对本文提出了宝贵的修改意见，在此一并感谢。
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② Key Laboratory of Continental Collision and Plateau Uplift, Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101;
③ CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Science, Beijing 100101)
Abstract
The Linzizong Group is mainly a suit of undeformed Cenozoic volcanic rocks that crop out along the Gangdese arc in southern Tibet.It has been used by many researchers to study the paleolatitude, paleoelevation, and magmatic evolution of the Lhasa terrane during the transition from the northward subduction of the Neo-Tethyan oceanic lithosphere to the India continent.Therefore, establishing the precise age framework of the Linzizong volcanic rocks is valuable for constraining the timing of the geological events above.The Linzhou Basin, located ca.30km north of Lhasa in Linzhou County, is a volcanic-sedimentary basin which is deemed to be an ideal site of the Linzizong Group with well-exposed interlayered volcanic-sedimentary sections and a clear unconformity atop the underlying folded Cretaceous and older rocks.In this study, we present detailed descriptions and age constraints of interlayered volcanic-sedimentary.In the Linzhou Basin, the Linzizong volcanic rocks consist of ca.3500m of volcanic-dominated strata that were separated into four units from the base to the top.The Paleocene Dianzhong Formation(E1d) is chiefly composed of basaltic and andesitic lava flows; the Eocene Nianbo Formation(E2n) consists of fluvial sandstones interbedded with minor lacustrine limestones and tuffs, cut by mafic dyke swarms; the lower Eocene Pana Formation(E2p1) is mostly comprised of rhyolitic andesites and andesitic ignimbrites with columnar joints, and the upper Eocene Pana Formation(E2p2)is mostly composed of fluvial deposits and several interbedded andesitic ignimbrites.After the stratigraphic and petrological study, we conducted systematic U-Pb zircon dating on 18 selected samples(one sandstone and the rest volcanic rocks)taken from the Dianzhong and Qiangga sections crossing the Linzizong volcanic rocks exposed in the Linzhou Basin.The U-Pb dating yielded an age range of ca.66 to 47 Ma for the Linzizong volcanic rocks.The Dianzhong Formation (E1d), Nianbo Formation(E2n), lower Pana Formation(E2p1) and upper Pana Formation(E2p2) were formed during ca.66~59 Ma, 56~54 Ma, 54~50 Ma and 49~47 Ma, respectively.The oldest age(ca.66 Ma)of the Dianzhong Formation marks the upper limit for the regional angular unconformity against the underlying Upper Cretaceous Shexing Formation.This indicates that the strong deformation ended before ca.66 Ma ago.There is a ca.3 Ma magmatic gap between the Dianzhong Formation and the Nianbo Formation and an uninterrupted volcanic-sedimentary process from the Nianbo Formation to the upper Pana Formation.