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冈底斯中段扎扎龙矿区闪长岩体锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征及其意义
魏启荣, 刘小念, 丁鹏飞, 王程, 王敬元, 孙骥, 张小强, 卜涛, 高满新    
中国地质大学资源学院, 武汉 430074
摘要: 扎扎龙矿区位于西藏冈底斯中段,隆格尔念青唐古拉铁、铜、铅、锌、银成矿带之西段。岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及岩石地球化学特征研究显示:扎扎龙矿区闪长岩体的岩石类型主要为闪长岩,个别为石英闪长岩,其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52) Ma,形成于古新世(E1)早期;闪长岩体属准铝质过铝质岩石(A/CNK值为0.89~1.06),具高钾钙碱性系列的特征;稀土元素表现为轻稀土弱富集的右倾斜型,绝大多数(La/Yb)N为1.78~2.08,具弱的负铕异常(δEu=0.65~0.81);微量元素普遍表现出K、Th元素的富集和Nb、P、Ti元素的强烈亏损。扎扎龙闪长岩体源区为壳幔混合源区,形成于雅鲁藏布江洋高角度俯冲阶段,暗示了印度-亚洲大陆碰撞时间应晚于65 Ma。
关键词: 闪长岩体     锆石U-Pb年代学     岩石地球化学     扎扎龙矿区     冈底斯中段    
Zircon U-Pb Chronology,Geochemical Characteristics and Significance of Diorites in Mining Area of Zhazhalong in Mid-Gangdese
Wei Qirong, Liu Xiaonian , Ding Pengfei, Wang Cheng, Wang Jingyuan, Sun Ji, Zhang Xiaoqiang, Bu Tao, Gao Manxin    
Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
Abstract: Zhazhalong area is located in the Middle of Gangdese and also on the west part of Longgeer-Nyainqentanglha Fe, Cu, Pb, Zn, Ag metallogenic belt in Tibet. The petrology, LA-ICP-MS zircon U-Pb dating, and lithogeochemical characteristics show that the main rock type is diorite with individual quartz diorite. The LA-ICP-MS zircon U-Pb age of the diorites is (64.15±0.52) Ma which indicates that the rocks were formed in the Early Paleocene. The diorites are meta-aluminous to per-aluminous(A/CNK date is 0.89-1.06), and belong to the high-K calc-alkaline series. The characters of REE are right-incline and LREE enrichment (LaN/YbN date is 1.78-2.08) with weak Eu anomaly(δEu date is 0.65-0.81). The characters of trace elements are rich in K, Th and depleted of Nb, P, Ti intensively. By synthesis analysis, the origin of the rocks was a mixture of crust-mantle, and they were formed in the subduction of Yarlung Zangbo Oceanic crust. This implies that the time of the collision between India and Asia land should be later than 65 Ma.
Key words: diorites     zircons U-Pb chronology     petrological geochemistry     mining area of Zhazhalong     Mid-Gangdese    

0 引言

扎扎龙矿区地处青藏高原腹地,行政区划上隶属西藏日喀则地区谢通门县娘热乡。大地构造上位于冈底斯中段、隆格尔念青唐古拉铁、铜、铅、锌、银成矿带之西段,是冈底斯成矿带铅、锌、银矿发育的有利地段[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]。区内及邻区铅锌矿广泛发育,与新生代岩浆岩关系极为密切。如南部产在林子宗群火山岩中的德新热液型铅锌矿,西南侧产在林子宗群中的纳如松多隐爆火山角砾岩型铅锌矿[1]等。扎扎龙铅锌矿为一热液脉型铅锌矿,赋存在新生代闪长岩体的构造破碎带中。前人对冈底斯成矿带与成矿作用有关的新生代火山岩及各类斑岩的研究较多[2, 3, 4, 5, 6, 7],但对与成矿有关的新生代中性岩体的研究很少。在刚刚完成的西藏则学地区矿产远景调查工作中,笔者发现扎扎龙矿区出露有与铅锌矿有关的闪长岩体,这为研究冈底斯成矿带与成矿有关的新生代中性岩体提供了天然的物质基础。本次拟在详细的野外地质调查工作基础上,从岩石学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学等方面对扎扎龙矿区闪长岩体进行研究,以厘定其形成的时代,分析其岩石地球化学特征,探讨其形成的地球动力学背景,为冈底斯带新生代构造-岩浆演化及成矿地质背景提供新资料和新证据。

1 地质背景

冈底斯构造-岩浆带是位于班公湖怒江蛇绿岩带与雅鲁藏布蛇绿岩带之间的强烈挤压造山带。莫宣学等[8]认为,冈底斯带从南往北可依次划分为南带、中带和北带3个亚带。潘桂堂等[9]认为,冈底斯从南往北可进一步细划为:南冈底斯岩浆弧(Ⅳ-1)、桑日火山弧(Ⅳ-2)、叶巴火山弧(Ⅳ-3)、隆格尔念青唐古拉复合火山岩浆弧(Ⅳ-4)、措勤多瓦复合弧后前陆盆地(Ⅳ-5)、则弄火山岩浆弧(Ⅳ-6)。扎扎龙矿区即位于隆格尔念青唐古拉复合火山岩浆弧(Ⅳ-4)中段(图 1a)。

Ⅰ.喜马拉雅板块;Ⅱ.雅鲁藏布江缝合带;Ⅲ.日喀则弧前盆地;Ⅳ.冈底斯念青唐古拉复合岩浆弧;Ⅳ-1.南冈底斯岩浆弧;Ⅳ-2.桑日火山弧;Ⅳ-3.叶巴火山弧;Ⅳ-4.隆格尔念青唐古拉复合火山岩浆弧;Ⅳ-5.措勤多瓦复合弧后前陆盆地;Ⅳ-6.则弄火山岩浆弧;Ⅴ.狮泉河拉果错阿索永珠纳木错嘉黎波密弧弧碰撞带;Ⅵ.昂龙岗日班戈伯舒拉岭岩浆弧;Ⅶ.班公湖怒江缝合带;Ⅷ.南羌塘。1.古近系年波组下段;2.上石炭统下二叠统拉嘎组上段;3.古近纪闪长岩体;4.地质界线;5.角度不整合;6.断层;7.地层产状;8.铅锌矿体;9.采样位置;10.同位素年龄样。a图据文献[9]。图 1 扎扎龙矿区地质简图 Fig. 1 Simplified geological diagram in the mining area of Zhazhalong

自晚三叠世拉萨地体与印度板块分离以来[10],冈底斯带先后经历了侏罗纪岛弧造山、白垩纪到古近纪陆缘弧叠加及碰撞造山、新近纪陆内构造岩浆转换变形作用等构造-岩浆事件。白垩纪至古近纪时期,受新特提斯洋壳向北俯冲和随后印度-亚洲大陆碰撞作用的影响,在冈底斯带产生了强烈的火山作用和岩浆侵入活动,形成了冈底斯带规模巨大、东西长约2 000 km的岩浆岩带[11],其主体岩浆活动的时间为130~45 Ma[12, 13]

扎扎龙矿区位于纳如松多铅锌矿东北部、德新铅锌矿北部。区内出露的地层为上石炭下二叠统拉嘎组上段(C2P1l2)碎屑沉积岩夹灰岩、古近系年波组下段(E2n1)中酸性火山岩、火山碎屑岩。侵入岩为闪长岩体,侵入地层为拉嘎组上段,局部被年波组火山岩不整合覆盖(图 1b)。区内断裂构造发育,以东西向为主,次为南北向和北东向、北北西向次级断层,次生构造裂隙及破碎带亦十分发育。

2 岩相学特征

扎扎龙闪长岩体呈灰色、灰白色,局部因蚀变呈灰褐色。中细粒结构(图 2a),块状构造。组成矿物主要为斜长石(70%~75%)和角闪石(15%~20%),次为黑云母(3%),少量石英、钾长石。斜长石呈自形-半自形板柱状,具环带结构(图 2b),聚片双晶发育,粒度多为1.0~2.5 mm。正交偏光镜下可见鳞片状矿物及暗色麻点附着于长石表面,系长石发生绢云母化和黏土化的结果。角闪石呈绿色,自形半自形柱状,可见两组节理,粒度多为0.8~1.0 mm,正交偏光镜下多色性明显,绿泥石化强烈。黑云母呈褐色,半自形自形片状,镜下多色性明显,绿泥石化发育。

a.闪长岩体的中细粒结构;b.斜长石的环带结构;c.沿闪长岩体裂隙发育的脉状铅锌矿体;d.矿化蚀变。Hb.角闪石;Pl.斜长石;C2P1l2.上石炭下二叠统拉嘎组上段;E1δ.古近纪闪长岩体。图 2 扎扎龙闪长岩体镜下(正交偏光)及野外地质特征 Fig. 2 Micrographs of the diorites and field geological features in Zhazhalong area

扎扎龙矿区铅锌矿体赋存在闪长岩体的次级破碎带中,受断裂构造控制(图 2c),矿体呈脉状产出,品位较高,围岩矿化蚀变强烈,主要为硅化、绢云母化、褐铁矿化、黄铁矿化、绿帘石化、绿泥石化等。拉嘎组与闪长岩体的接触带部位热接触变质现象明显(图 2d),角岩化发育。

3 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年 3.1 样品与分析方法

本文对扎扎龙闪长岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定,采样相对位置如图 1b所示。将野外采集的岩石样品经磨片后在镜下鉴定并确认其名称为闪长岩。样品的锆石分选在河北廊坊区调队实验室完成。锆石制靶、阴极发光(CL)检测、锆石激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb同位素分析均在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。测定使用的激光斑束直径为32 μm,频率为6 Hz。锆石U-Pb同位素测定采用标准锆石91500作为外标标准矿物,以GJ-1作为内标标准矿物,用NISTSRM610来校正微量元素的含量。原始数据处理和年龄计算分别用ICPMSDataCal[14, 15]和ISOPLOT[16]完成。

3.2 分析结果

扎扎龙闪长岩体中的锆石为无色透明,结晶较好,呈半自形自形的柱状,裂纹和包体均较少,锆石颗粒较大(长径80~200 μm)。从CL图像(图 3)中可以看出,锆石具有清晰的内部结构和典型的岩浆振荡环带,且振荡环带部分具有一致的表面年龄(表 1)。同时锆石具较宽的环带结构,表明锆石结晶时岩浆温度较高,有利于微量元素快速扩散[17]。另有少量锆石出现扇形分带结构,这种扇形分带结构是由于锆石结晶时外部环境的变化导致各晶面的生长速率不一致造成的。锆石颗粒均无后期变质壳,表明这些锆石是岩浆形成后一次结晶形成的,代表的是岩浆冷却结晶及岩体侵位的时代。锆石U-Pb年龄测试结果见表 1

图 3 扎扎龙闪长岩体代表性的锆石阴极发光电子(CL)图像 Fig. 3 Representational cathodoluminescence zircon grains from the diorites in Zhazhalong area
表 1 扎扎龙闪长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果 Table 1 LA-ICP-MS U-Pb data of zircon from the diorites in Zhazhalong area
测点序号 ω(Pb)/10 -6 ω(Th)/10 -6 ω(U)/10 -6 Th/U 同位素比值 年龄
207Pb */ 206Pb * ±1 σ 207Pb */ 235U ±1 σ 206Pb */ 238U ±1 σ 207Pb/ 235U ±1 σ 206Pb/ 238U ±1 σ
ZPD2-6_01 115.46 3 044.11 1 246.50 2.44 0.048 14 0.003 10 0.066 01 0.004 20 0.009 99 0.000 15 64.90 4.00 64.07 0.97
ZPD2-6_02 40.21 1 070.81 556.65 1.92 0.056 61 0.004 24 0.077 60 0.005 86 0.010 01 0.000 20 75.88 5.52 64.20 1.30
ZPD2-6_03 75.95 2 014.99 890.89 2.26 0.049 01 0.003 06 0.067 27 0.004 28 0.009 88 0.000 18 66.11 4.07 63.37 1.14
ZPD2-6_04 128.69 3 688.30 1 258.57 2.93 0.048 04 0.002 85 0.064 63 0.003 60 0.009 86 0.000 14 63.59 3.43 63.28 0.89
ZPD2-6_05 102.21 2 722.01 1 206.26 2.26 0.051 17 0.003 33 0.068 37 0.004 40 0.009 81 0.000 14 67.15 4.18 62.90 0.89
ZPD2-6_06 91.87 2 443.15 1 137.17 2.15 0.051 61 0.003 05 0.070 25 0.004 18 0.009 89 0.000 16 68.94 3.96 63.47 1.05
ZPD2-6_07 59.62 1 549.16 768.00 2.02 0.048 77 0.003 17 0.068 91 0.004 45 0.010 27 0.000 17 67.66 4.22 65.90 1.09
ZPD2-6_08 109.49 2 863.02 1 283.78 2.23 0.052 55 0.003 02 0.072 49 0.004 05 0.010 04 0.000 16 71.06 3.83 64.40 1.00
ZPD2-6_09 71.65 1 923.89 948.08 2.03 0.049 91 0.003 50 0.068 82 0.004 37 0.010 07 0.000 16 67.58 4.15 64.61 1.05
ZPD2-6_10 82.42 2 171.15 991.19 2.19 0.052 06 0.003 33 0.070 39 0.004 09 0.009 90 0.000 18 69.07 3.88 63.50 1.14
ZPD2-6_11 103.25 2 640.64 1 077.06 2.45 0.053 90 0.003 35 0.075 14 0.004 37 0.010 11 0.000 18 73.57 4.12 64.87 1.16
ZPD2-6_12 93.58 2 406.49 1 112.02 2.16 0.061 96 0.003 60 0.084 80 0.004 56 0.010 01 0.000 16 82.64 4.26 64.20 1.01
ZPD2-6_13 60.04 1 486.69 895.07 1.66 0.053 00 0.003 69 0.075 46 0.005 36 0.010 07 0.000 18 73.86 5.06 64.60 1.16
ZPD2-6_14 137.69 3 672.83 1 503.61 2.44 0.050 78 0.002 50 0.070 16 0.003 35 0.009 98 0.000 15 68.85 3.18 64.03 0.95
ZPD2-6_15 99.84 2 811.17 1 104.00 2.55 0.050 27 0.003 42 0.068 94 0.004 38 0.010 06 0.000 19 67.70 4.16 64.53 1.20
ZPD2-6_16 56.76 1 460.43 743.39 1.96 0.056 87 0.003 92 0.080 56 0.005 52 0.010 24 0.000 18 78.67 5.19 65.67 1.12
注:Pb*代表放射性成因铅。

表 1中可以看出,锆石的Th/U值较大,为1.66~2.55,个别达2.93 ,且 Th、U 质量分数呈较好的正相关关系(图 4),说明扎扎龙闪长岩体的锆石为典型的岩浆锆石[17, 18]图 5显示,扎扎龙闪长岩体16个锆石的年龄测点具有一致的207Pb/235U、206Pb/238U表面年龄,测定点均位于谐和线上或个别稍偏谐和线的右侧附近,说明这些锆石在岩浆及构造演化中没有发生Pb明显的丢失。其206Pb/238U年龄变化于62.90~65.90Ma,加权平均年龄为(64.15±0.52) Ma(MSWD=0.63),该年龄解释为扎扎龙闪长岩的岩浆结晶年龄。

图 4 扎扎龙闪长岩体锆石w(U)-w(Th)协变图 Fig. 4 w(U)-w(Th) covariant diagram for zircons from the diorites in Zhazhalong area
图 5 扎扎龙闪长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 5 LA-ICP-MS U-Pb concordia diagram of zircon from the diorites in Zhazhalong area

因此,扎扎龙闪长岩体形成于古新世时期(E1),其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52) Ma,显示其为冈底斯成矿带喜山早期构造-岩浆活动的产物。

4 岩石地球化学特征

扎扎龙闪长岩体6件样品的主量、稀土、微量元素的配套分析在西南冶金地质测试所完成。主量元素采用X-射线荧光熔片法(XRF)测定,分析精度小于1%,其中FeO、H2O+和CO2采用湿化学分析法测定。稀土元素和微量元素分别采用阳离子交换分离-电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)完成,分析精度优于6%。分析结果分别见表 2表 3表 4

表 2 扎扎龙闪长岩体主量元素分析结果 Table 2 Major elementsof the diorites in Zhazhalong area
原样编号 SiO 2 TiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 FeO MnO MgO CaO Na 2O K 2O P 2O 5 H 2O + CO 2 合计 A/CNK
ZPD2-2 58.54 0.87 16.33 2.65 4.41 0.13 3.22 4.68 3.12 2.88 0.18 1.49 1.32 99.82 0.97
ZPD2-6 59.88 0.85 16.38 2.30 4.83 0.16 2.51 4.46 2.84 2.54 0.17 1.69 1.25 99.86 1.06
ZZLM-1-4 59.07 0.88 16.10 2.12 4.70 0.12 3.24 5.84 2.73 2.40 0.18 1.07 1.32 99.77 0.91
ZZLM-2-4 58.61 0.86 16.01 1.86 5.22 0.15 3.35 6.06 2.71 2.26 0.17 1.03 1.46 99.75 0.89
B0932-1 58.04 1.05 17.46 3.22 3.15 0.09 2.02 5.95 3.68 2.63 0.29 1.34 0.87 99.79 0.89
B0929-1 58.08 0.98 16.52 2.87 4.12 0.10 3.32 5.00 3.38 2.86 0.21 2.20 0.15 99.79 0.93
注:主量元素质量分数单位为%。
表 3 扎扎龙闪长岩体稀土元素分析结果 Table 3 REE elements of the diorites in Zhazhalong area
原样编号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ΣREE (La/Yb) N δEu δ Ce
ZPD2-2 42.23 53.83 10.37 44.00 9.81 2.17 9.96 1.42 9.16 1.79 5.77 0.92 3.78 1.06 28.61 196.21 1.90 0.66 0.61
ZPD2-6 39.65 53.03 9.28 39.32 8.04 2.07 8.95 1.13 6.73 1.30 4.07 0.53 3.74 0.55 28.77 178.31 1.80 0.74 0.65
ZZLM-1-4 39.96 56.17 9.33 42.16 8.52 2.34 9.06 1.24 7.17 1.33 4.15 0.55 3.67 0.56 28.01 186.21 1.85 0.81 0.69
ZZLM-2-4 38.04 54.48 8.96 38.93 7.77 2.07 8.78 1.09 6.70 1.28 3.91 0.54 3.64 0.55 27.37 176.70 1.78 0.76 0.70
B0932-1 37.87 76.62 8.90 34.37 7.04 1.52 7.10 0.99 5.66 1.17 3.27 0.48 3.18 0.48 32.69 221.30 2.03 0.65 1.00
B0929-1 33.90 70.20 7.72 28.29 5.66 1.28 5.90 0.82 4.67 0.96 2.73 0.41 2.69 0.41 26.81 165.60 9.04 0.67 1.02
注:δEu=2EuN/(SmN+GdN),δCe=2CeN/(LaN+PrN),SmN=Sm/标准化数值,其中标准化数值据文献[23]。稀土元素质量分数单位为10-6
表 4 扎扎龙闪长岩体微量元素分析结果 Table 4 Trace elements of the diorites in Zhazhalong area
ωB/10-6
原样编号 Rb Sr Ba Th U Nb Ta Zr Hf Sc V Cr Co Ni Cu Pb
ZPD2-2 93.99 322.30 485.70 11.14 1.26 11.76 1.59 188.32 3.02 20.24 148.70 92.34 19.11 12.02 25.28 38.88
ZPD2-6 84.00 299.90 493.20 10.65 0.84 11.14 1.57 193.00 2.77 18.57 141.20 93.01 18.91 12.17 18.79 34.40
ZZLM-1-4 74.09 332.70 474.20 11.56 1.42 11.16 1.28 193.25 3.38 20.12 150.80 111.50 19.09 13.13 43.86 39.54
ZZLM-2-4 81.18 331.50 444.50 11.37 1.41 10.79 1.24 190.87 3.42 20.24 146.40 114.80 19.37 14.22 28.74 30.07
B0932-1 23.25 395.50 507.80 15.31 1.80 10.56 0.85 231.90 6.46 19.43 120.30 30.45 14.26 6.75 15.45 23.25
B0929-1 20.33 369.90 518.10 17.21 2.24 9.56 0.77 214.50 6.22 20.71 163.10 55.51 22.29 14.97 10.68 20.33
4.1 主量元素

表 2显示,扎扎龙闪长岩体的ω(SiO2)稳定,为58.04%~59.88%,在TAS图解上样品成分的投影点均落入闪长岩区(图 6);ω(TiO2)为0.85%~0.98%,个别为1.05%;ω(Al2O3)为16.01%~17.46%;ω(Na2O)为2.71%~3.68%,ω(K2O)为2.26%~2.88%,K2O/Na2O值为0.72~0.92。图 6还显示,扎扎龙闪长岩属亚碱性系列(S),里特曼指数(1.58~2.65)表明闪长岩体属钙碱性系列。ω(K2O)-ω(SiO2)图(图 7)显示闪长岩体还属高钾钙碱性系列。岩体的A/CNK值为0.89~1.06(均小于1.1),在A/NK-A/CNK图(图 8)中投影点落入基本准铝质范围,CIWP标准矿物中少数出现极少量刚玉分子。因此,扎扎龙闪长岩体在主量元素地球化学成分上显示出高K、低Na、高钾钙碱性系列和准铝质的岩石地球化学特征。

1.橄榄辉长岩;2.辉长岩;3.辉长闪长岩;4.闪长岩;5.花岗闪长岩;6.花岗岩;7.二长辉长岩;8.二长闪长岩;9.二长岩;10.石英二长岩;11.正长岩;12.似长辉长岩;13.似长二长闪长岩;14.似长正长闪长岩;15.似长正长岩;16.似长岩。岩石系列划分:A.碱性系列;S.亚碱性系列。底图据文献[19, 20]。图 6 扎扎龙闪长岩体的TAS分类图 Fig. 6 w(Na2O+K2O)-w(SiO2) diagram of the diorite in Zhazhalong area
底图据文献[21]。图 7 扎扎龙闪长岩体的w(K2O)-w(SiO2)图解 Fig. 7 w(K2O)-w(SiO2) diagram of the diorites in Zhazhalong area
底图据文献[22]。图 8 扎扎龙闪长岩体的A/NK-A/CNK图解 Fig. 8 A/NK-A/CNK diagram of the diorites in Zhazhalong area
4.2 稀土元素

表 3显示,扎扎龙闪长岩体的稀土总量ω(∑REE)为(165.60~221.30)×10-6,较地壳岩浆岩平均值(164×10-6)稍高。经球粒陨石标准化的稀土元素配分模式(图 9)表现为轻稀土弱富集的右倾斜型,绝大部分(La/Yb)N为1.78~2.03;具弱的负铕异常,其δEu为0.65~0.81;部分样品显示微弱的负铈异常,其δCe为0.61~1.02。因此,扎扎龙闪长岩体在稀土元素地球化学上表现出轻稀土相对富集、重稀土相对亏损和弱负铕异常、部分显示出微弱负铈异常的岩石地球化学特征。

球粒陨石标准化值据文献[23]。图 9 扎扎龙闪长岩体稀土元素配分模式图 Fig. 9 REE pattern diagram of the diorites in Zhazhalong area
4.3 微量元素

表 4显示,扎扎龙闪长岩体中Sr、Ba的质量分数分别为(299.90~395.50)×10-6和(444.50~518.10)×10-6。放射性生热元素中U、Th的质量分数分别为(0.84~2.24)×10-6和(10.65~17.21)×10-6。高场强元素(HFSE)中Nb的质量分数为(9.56~11.76)×10-6。经原始地幔标准化的微量元素比值蛛网图(图 10)上,扎扎龙闪长岩体表现出K、Th等元素的富集和Ba、Nb、P、Ti等元素的强烈亏损及Sr的弱负异常。

原始地幔标准化值据文献[24]。图 10 扎扎龙闪长岩体微量元素比值蛛网图 Fig. 10 Trace element spider diagram of the diorites in Zhazhalong area
5 讨论 5.1 岩浆源区

运用Zr/Sm可以判断岩浆成因[24, 25]。由图 11可以看出,扎扎龙闪长岩在成岩过程中没有经过明显的结晶分异。扎扎龙闪长岩体的稀土元素显示出弱的负铕异常,说明部分熔融过程中源区有斜长石残留。

底图据文献[25]。图 11 扎扎龙闪长岩体Zr/Sm-w(Zr)图解 Fig. 11 Zr/Sm-w(Zr) diagram of the diorites in Zhazhalong area

起源于岩石圈地幔或与之有关的岩浆常具有较高的La/Ta值(一般大于25)[26]。扎扎龙闪长岩体的La/Ta为25.20~44.50,指示其岩浆起源于岩石圈地幔或与之有关。因此,闪长岩体岩浆起源于岩石圈地幔。

同时,Nb和Th常用来作为反映陆壳混染的代用指标[27, 28]。扎扎龙闪长岩体Nb质量分数为(9.56~11.76)×10-6,Th质量分数为(10.65~17.21)×10-6,均大于地壳平均值[29],反映了岩体形成过程中有陆壳物质的加入[30]。受陆壳混染的岩石Sm/Nd值一般均小于0.30,而扎扎龙闪长岩体Sm/Nd较小(0.20~0.22),反映了岩浆中有地壳物质的加入[31]。Ba、Sr元素的亏损,反映了闪长岩体是壳源物质低度部分熔融的产物[32]。因此,扎扎龙闪长岩体源区有陆壳物质的加入。

综上,扎扎龙闪长岩体的岩石地球化学特征反映了其源区物质具地幔物质的特征,同时受到过陆壳物质混染作用的影响。前人[33]研究也表明,冈底斯带在古近纪早期形成的岩浆岩其源区属壳幔混合源区。因此,扎扎龙闪长岩体为部分熔融形成,源区为壳幔混合源区。

5.2 构造背景及其意义

扎扎龙闪长岩体的锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52)Ma,形成于古新世早期。而古新世早期班公湖怒江洋早已闭合[34, 35],其形成环境只能是与雅鲁藏布江洋俯冲消减的动力学系统及印度板块与亚洲大陆碰撞的动力学背景有关。

一定的构造环境形成一定的岩浆岩岩石类型组合,且岩浆岩的化学成分可以反演其形成的构造环境[36]。前述研究显示,扎扎龙闪长岩体具高K、低Na、准铝质-过铝质、高钾钙碱性系列的特征。稀土元素表现为轻稀土微弱富集的右倾斜型,具弱的负Eu及微弱负Ce异常。微量元素表现出K、Th等元素相对富集和Nb、P、Ti等元素强烈亏损,以及Sr元素的微弱亏损。P、Ti元素的亏损暗示闪长岩体形成的环境可能为俯冲消减环境。扎扎龙闪长岩体的成分投影点在ω(Nb)-ω(Y)和ω(Rb)-ω(Ta+Yb)相关图(图 12)中位于火山弧区。在ω(Nb+Y)-ω(Rb)和ω(Yb)-ω(Ta)环境判别图中,其成分投影点也落在火山弧区(图略)。在R2-R1相关图(图 13)中,扎扎龙闪长岩体的成分投点落在消减的活动板块边缘环境。因此,扎扎龙闪长岩体为雅鲁藏布江洋向北俯冲的产物。

VAG.火山弧花岗岩;syn-COLG.同碰撞花岗岩;WPG.板内花岗岩;ORG.大洋脊花岗岩。底图据文献[36]。图 12 扎扎龙闪长岩w(Nb)-w(Y)和w(Rb)-w(Ta+Yb)图解 Fig. 12 w(Nb)-w(Y) and w(Rb)-w(Ta+Yb) diagrams of the diorites in Zhazhalong area
底图据文献[37]。1.地幔斜长花岗岩(拉斑玄武岩质花岗岩)-幔源花岗岩;2.钙碱性更长花岗岩(消减的活动板块边缘花岗岩)-板块碰撞前消减地区花岗岩;3.高钾钙碱性花岗岩(加里东型深熔花岗岩)-板块碰撞后隆起期花岗岩;4.二长岩(造山晚期花岗岩晚造山期花岗岩);5.碱性、强碱性花岗岩(非造山区的A型花岗岩);6.地壳熔融的花岗岩(同造山花岗岩)-同碰撞花岗岩;7.碱性、强碱性花岗岩(造山期后的A型花岗岩)。图 13 扎扎龙闪长岩R2-R1图解 Fig. 13 R2-R1 diagram of the diorites in Zhazhalong area

区域上,扎扎龙闪长岩体与林子宗群典中组(E1d)火山岩形成时代(60.00~64.47 Ma)[6, 38, 39]相当,其主量、稀土及微量元素地球化学特征与林子宗群典中组安山岩十分相似,均具有陆缘弧特点[38],为雅鲁藏布江洋俯冲背景下形成[32, 40, 41]。因此,根据扎扎龙闪长岩体岩石学、岩石地球化学特征及其形成的时代,结合冈底斯带大地构造演化的历史,笔者认为扎扎龙闪长岩体形成于雅鲁藏布江洋北向俯冲的环境。

然而关于印度板块与亚州大陆碰撞的时间有不同的认识:在国内,主要支持大规模碰撞时间为65 Ma[5, 42, 43];国际上,大部分学者趋向于碰撞时间在55 Ma左右[34, 44, 45]。根据本文扎扎龙闪长岩体锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52)Ma,此时雅鲁藏布江洋还处于俯冲阶段,因此,印度-亚洲大陆的碰撞时间应在65 Ma之后。研究认为,雅鲁藏布江洋在晚三叠世开始俯冲,早期为低角度俯冲,到早白垩世晚期随着俯冲深度增加压力增大,到俯冲后期板片岩石的岩性和矿物相发生转变,最终结果是板片密度增大,浮力减小使板片逐渐下沉,这种作用在俯冲板块前端最为明显,从而使板片俯冲角度逐渐变陡;俯冲至深部的洋壳由于温度压力的改变脱水,导致上覆地幔楔部分熔融,岩浆在上升过程中与陆壳物质发生混合作用[41, 46, 47],从而形成冈底斯南缘呈带状分布的古新世岩浆岩。

前人研究也认为,以印度大陆最北缘最高海相层的不整合覆盖于中生代褶皱构造层之上,为印度陆块与欧亚陆块在65 Ma时期发生碰撞的证据和标志,并进一步解释具有岛弧岩石地球化学特征的典中组安山岩的形成,是俯冲洋壳在陆-陆碰撞之后所诱发的滞后的岩浆作用的效应是值得商榷的[34, 46, 48]。因为洋壳消失了,海相沉积仍然可能存在[46, 48]。至于林子宗火山岩的陆缘弧岩石地球化学特征为什么是陆-陆碰撞之后的滞后效应也是值得进一步探讨的问题。

综上所述,扎扎龙闪长岩体锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52)Ma,形成于雅鲁藏布江洋高角度俯冲阶段,暗示了印度-亚洲大陆碰撞时间应晚于65 Ma。

6 结论

1)扎扎龙闪长岩体锆石U-Pb年龄为(64.15±0.52)Ma,形成时代为早古新世(E1)。 2)扎扎龙闪长岩体的岩石类型主要为闪长岩,个别为石英闪长岩,均具高K、低Na特征,为准铝质(A/CNK值为0.89~1.06)、高钾钙碱性岩石系列;稀土元素表现为HREE相对亏损的向右微弱倾斜的曲线,绝大多数样品(La/Yb)N为1.78~2.08,具弱的负Eu(δEu为0.65~0.81)及微弱负Ce(δCe为0.61~1.02)异常;K、Th等元素富集,Nb、P、Ti等元素强烈亏损及微弱的Sr亏损。

3)扎扎龙闪长岩体源区为壳幔混合源区,形成于雅鲁藏布江洋高角度俯冲阶段,暗示了印度-亚洲大陆碰撞时间应晚于65 Ma。

参考文献
[1] 杨勇. 西藏纳如松多银铅锌矿床地球化学特征研究[R]. 北京:中国科学院地球化学研究所,2008. Yang Yong.The Research on Geochemical Characteristics of the Narusongduo Silver Zinc-Lead Deposit in Tibet[R].Beijing: Geochemistry Institute of Chinese Academy of Sciences, 2008.
[2] 李光明.藏北羌塘地区新生代火山岩岩石特征及其成因探讨[J].地质地球化学,2000,28(2):38-44. Li Guangming. Petrologic Features and Genesis of Cenozoic Volcanic Rocks,Qiangtang Area,Northern Tibetan Plateau[J]. Chemical Geology, 2000, 28(2):38-44.
[3] 曲晓明,侯增谦,黄卫.冈底斯斑岩铜矿(化)带:西藏第二条"玉龙"铜矿带[J].矿床地质,2001,20(4):355-365. Qu Xiaoming, Hou Zengqian, Huang Wei. Is Gangdese Porphyry Copper Belt the Second "Yulong" Copper Belt?[J]. Mineral Deposits, 2001, 20(4):355-365.
[4] 曲晓明,侯增谦,李佑国. S、Pb同位素对冈底斯斑岩铜矿带成矿物质来源和造山带物质循环的指示[J].地质通报,2002,2(11):768-775. Qu Xiaoming, Hou Zengqian, Li Youguo. Implications of S and Pb Isotopic Compositions of the Gangdese Porphyry Copper Belt for the Ore-Forming Material Source and Material Recycling Within the Orogenic Belt[J]. Geological Bulletin of China, 2002, 2(11):768-775.
[5] 高永丰,侯增谦,巍瑞华.冈底斯晚第三纪斑岩的岩石学、地球化学及其地球动力学意义[J].岩石学报,2003,19(3):418-428. Gao Yongfeng, Hou Zengqian, Wei Ruihua. Neogene Porphyries from Gangdese: Petrological, Geochemical Characteristics and Geodynamic Significances[J]. Acta Petrologica Sinica, 2003, 19(3):418-428.
[6] 侯增谦,莫宣学,高永丰,等.印度大陆与亚洲大陆早期碰撞过程与动力学模型:来自西藏冈底斯新生代火成岩证据[J].地质学报,2006,8(9):1242-1243. Hou Zengqian, Mo Xuanxue, Gao Yongfeng, et al .Early Processes and Tectonic Model for the Indian: Asian Continental Collision: Evidence from the Cenozoic Gangdese Igneous Rocks in Tibet[J]. Acta Geologica Sinica, 2006, 8(9):1242-1243.
[7] 夏林圻,马中平,李向民,等.青藏高原古新世—始新世早期(65-40 Ma)火山岩:同碰撞火山作用的产物[J].西北地质,2009,42(3):1-23. Xia Linxin, Ma Zhongping, Li Xiangmin, et al. Paleocene-Early Eocene (65-40 Ma) Volcanic Rocks in Tibetan Plateau: The Products of Syn-Collisional Volcanism[J]. Northwestern Geology, 2009, 42(3): 1-23.
[8] 莫宣学,董国臣,赵志丹,等.西藏冈底斯花岗岩的时空分布特征及地壳生长演化信息[J].高校地质学报,2005,11(3):281-290. Mo Xuanxue, Dong Guochen, Zhao Zhidan, et al. Spatial and Temporal Distribution and Characteristics of Granitoids in the Gangdese, Tibet and Implication for Crustal Growth and Evolution[J]. Geological Journal of China Universities, 2005, 11(3): 281-290.
[9] 潘桂堂,莫宣学,侯增谦,等. 冈底斯造山带的时空结构及演化[J].岩石学报,2006,22(3):521-533. Pan Guitang,Mo Xuanxue,Hou Zengqian,et al. Spatial-Temporal Framework of the Gangdese Orogenic Belt and Its Evolution[J]. Acta Petrologica Sinica, 2006, 22(3): 521-533.
[10] Yin A,Harrison T M. Geologic Evolution of the Hi-malayan Tibetan Orogen[J]. Earth Planet Sci, 2000, 28: 211-280.
[11] 李廷栋. 青藏高原地质科学研究的新进展[J]. 地质通报,2002,21(7):370-376. Li Tingdong. New Progress in the Geoscience Study of the Qinghai-Tibet Plateau[J]. Geological Bulletin of China, 2002, 21(7): 370-376.
[12] 李光明,芮宗瑶. 西藏冈底斯成矿带斑岩铜矿的成岩成矿年龄[J].大地构造与成矿学,2004,29:165-166. Li Guangming, Rui Zongyao.Diagenetic and Mineralization Ages for the Porphyry Copper Depositions in the Gandese Metallogenic Belt,Southern Tibet[J]. Geotectonica Et Metallogenia, 2004, 29:165-166.
[13] 侯增谦,孟祥金,曲晓明,等. 西藏冈底斯斑岩铜矿带埃达克质斑岩含矿性:源岩相变及深部过程约束[J].矿床地质,2005,24(2):108-109. Hou Zengqian, Meng Xiangjin, Qu Xiaoming, et al. Copper Ore Potential of Adakitic Intrusives in Gangdese Porphyry Copper Belt: Constrains from Rock Phase and Deep Melting Process[J]. Mineral Deposits, 2005,24(2):108-109.
[14] Liu Y S, Hu Z C, Gao S, et al. In Situ Analysis of Major and Trace Elements of Anhydrous Minerals by LA-ICP-MS Without Applying an Internal Standard[J]. Chemical Geology, 2008, 257: 34-43.
[15] Liu Y S, Gao S, Hu Z C, et al. Continental and Oceanic Crust Recycling-Induced Melt-Peridotite Interactions in the Trans-North China Orogen: U-Pb Dating, Hf Isotopes and Trace Elements in Zircons of Mantle Xenoliths[J]. Journal of Petrology, 2010, 51: 537-571.
[16] Ludwig K R. User's Manual for Isoplot 3.0: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[J]. Berkeley Geochronology Center, Special Publication,2003, 4:1-71.
[17] 吴元保,郑永飞. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J]. 科学通报,2004,49(16): 1589-1602. Wu Yuanbao, Zheng Yongfei. The Zircon Genesis Mineralogy and the Restriction to the Interpretation of U-Pb Ages[J]. Chinese Science Bulletin, 2004, 49(16):1589-1602.
[18] 从源,肖克炎,翟庆国,等. 西藏南木林普洛岗岩体锆石定年和Hf同位素特征及其地质意义[J].吉林大学学报:地球科学版,2012,42(6): 1783-1784. Cong Yuan, Xiao Keyan, Zhai Qingguo, et al. La-ICP-MS Dating and Hf Isotopic Analysis of the Zircon from the Puluogang Granite in Namulin County, Tibet and Its Geological Significance[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition, 2012, 42(6): 1783-1784.
[19] Cox K G,Bell J D, Pankhurst R J . The Interpretation of Igneous Rocks[M]. London:George,Allen and Unwin,1979.
[20] Irvine T N, Baragar W R A. A Guide to the Chemical Classification of the High Grade Common Volcanic Rocks[J]. Can J Earth Sci, 1971, 8: 523-548.
[21] Peccerillo R, Taylor S R. Geochemistry of Eocene Calc-Alkaline Volcanic Rocks from the Kastamonu Area,Northern Turkey Contrib[J]. Mineral Petrol, 1976,58:63-81.
[22] Maniar P D,Piccoli P M.Tectonics Discrimination of Granitoids[J]. Geol Soc Am Bull, 1989, 101: 635-643.
[23] Sun S S,McDonough W F. Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalts: Implications for Mantle Composition and Processes[C]//Saunders A D,Norry M J. Magmatism in the Ocean Basins. London:Geological Society Special Publication, 1989:345.
[24] Allegre C J,Minster J F. Quantitative Method of Trace Element Behavior in Magmatic Processes[J]. Earth and Planetary Science Lellers, 1978, 38: 1-25.
[25] Lai S C. Identification of the Cenozoic Adakitic Rock Association from Tibetan Platean and Its Tectonic Significance[J]. Earth Science Frontiers:China University of Geosciences, 2003, 10(4):407-415.
[26] Lassiter JC,Depaolo D J. Plumes/Lithosphere Interaction in the Generation of Continental and Oceanic Flood Basalts: Chemical and Isotope Constraints[J]. Geophysical Monography 100, American Geophysical Union, 1997, 26(5):335-355.
[27] Thompson R N, Morrison M A, Hendry G L, et al. An Assessment of the Relative of Crust and Mantle in Magma Genesis:An Elemental Approach[J]. Philos Trans Royal Soc Lond, 1984, A310: 549-590.
[28] 张树明,王方正. 玄武岩在研究岩石圈深部过程及构造背景中的应用[J]. 地球科学进展,2002,17(5):685-692. Zhang Shuming, Wang Fangzheng. Basales Action on Research Geosphere Deep Course and Structural Setting[J].Adv Earth Sci, 2002, 17(5): 685-692.
[29] Rudnick R L,Gao S. The Composition of the Continental Crust[C]//Rudnick R L.Treatise on Geochemistry(Vol.3):The Crust.Oxford: Elsevier, 2003:1-64.
[30] 朱弟成,潘桂棠,莫宣学,等.特提斯喜马拉雅带中段桑秀组玄武岩的地球化学和岩石成因[J].地球化学,2005, 34(1): 7-19. Zhu Dicheng, Pan Guitang, Mo Xuanxue, et al. Geochemistry and Petrogenesis of the Sangxiu Formation Basalts in the Central Segment of Tethyan Himalaya[J]. Geochimica, 2005, 34(1):7-19.
[31] 陈德潜,陈刚.实用稀土元素地球化学[M].北京:冶金工业出版社,1990:223-226. Chen Deqian, Chen Gang. Practical REE Geochemistry[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 1990:223-226.
[32] Harris N B W,Lnger S. Trace Element Modeling of Pelite-Derived Granites[J].Contributions to Mineralogy and Petrology, 1992, 110:46-56.
[33] 李皓扬,锺孙霖,王彦斌,等.藏南林周盆地林子宗火山岩的时代、成因及其地质意义:锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据[J]. 岩石学报,2007,23(2): 493-499. Li Haoyang, Chung Sunlin, Wang Yanbin, et al. Age, Petrogenesis and Geological Significance of the Lingzizong Volcanic Successions in the Linzhou Basin, Southern Tibet: Evidence from Zircon U-Pb Dates and Hf Isotopes[J]. Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(2): 493-499.
[34] 许志琴,杨经绥,李海兵,等.印度-亚洲大陆碰撞大地构造[J].地质学报,2011,85(11): 1-25. Xu Zhiqin,Yang Jingsui,Li Haibing,et al. On the Tectonics of the India-Asia Collision[J]. Acta Geologica Sinica, 2011,85(11): 1-25.
[35] 朱第成,潘桂堂,王立全,等.西藏冈底斯带中生代岩浆岩的时空分布和相关问题的讨论[J].地质通报,2008,27(9): 1535-1550. Zhu Dicheng, Pan Guitang, Wang Liquan, et al. Tempo-Spatial Variations of Mesozoic Magmatic Rocks in the Gangdise Belt, Tibet, China, with a Discussion of Geodynamic Setting-Related Issues[J]. Geological Bulletin of China, 2008, 27(9):1535-1550.
[36] Pearce J A.Trace Element Discrimination Diagram for the Tectonic Interpretation of Granitic Rocks[J]. J Peter, 1984, 25(4):195-222.
[37] Batchelor R A,Bowden P,李昌平.利用多阳离子参数对花岗岩系作成因解释[J].基础地质译丛,1986,61(4):36-45. Batchelor R A, Bowden P,Li Changping. Genesis Interpretation of Granites from Multiple Cation Parameters[J]. Basic Geology Collection of Translation, 1986, 61(4):36-45.
[38] 莫宣学,赵志丹,邓晋福,等. 印度-亚洲大陆主碰撞过程与火山作用响应[J].地学前缘,2003,3: 135-148. Mo Xuanxue, Zhao Zhidan,Deng Jinfu, et al. Response of Volcanism to the India-Asia Collision[J]. Geoscience Frontiers, 2003, 3:135-148.
[39] 周肃,莫宣学,董国臣,等.西藏林周盆地林子宗火山岩40Ar/39Ar年代格架[J].科学通报,2004,49(20): 2095-2101. Zhou Su,Mo Xuanxue,Dong Guochen,et al.40Ar/39Ar Chronological Framework of the Lingzizong Volcanic Successions in the Linzhou Basin, Tibet[J]. Geological Bulletin of China, 2004, 49(20): 2095-2101.
[40] Wen D R, Liu D Y, Chung S L, et al. Zircon SHRIMP U-Pb Ages of the Gangdese Batholith and Implications for Neotethyan Subduction in Southern Tibet[J]. Chem Geol, 2008, 252: 191-201.
[41] Chung S L, Chu M F, Zhang Y Q, et al. Tibetan Tectonic Evolution Inferred from Spatial and Temporal Variations in Post-Collisional Magmatism[J]. Earth Sci Rev, 2005, 68: 173-196.
[42] 莫宣学,赵志丹,周肃,等. 印度-亚洲大陆碰撞的时限[J].地质通报,2007,26(10):1240-1244. Mo Xuanxue, Zhao Zhidan, Zhou Su, et al. On the Timing of India-Asia Continental Collision[J]. Geological Bulletin of China, 2007, 26(10):1240-1244.
[43] 万晓樵,梁定益,李国彪.西藏岗巴古新世地层及构造作用的影响[J].地质学报,2002,76(2):155-162. Wan Xiaoqiao,Liang Dingyi,Li Guobiao. Palaeoeene Stratain Gamba,Tibet and Influence of Tectonism[J]. Acta Geologica Sinica, 2002, 76(2):155-162.
[44] Burtman V S. Meso-Tethyan Oceanic Sutures and Their Deformation[J]. Tectonophysics,1994,234(4): 305-327.
[45] Rowley D B. Age of Initiation of Collision Between India and Asia: A Review of Stratigraphic Data[J]. Earth and Planetary Science Letters,1996, 145: 1-13.
[46] 纪伟强,吴福元,锺孙霖,等.西藏南部冈底斯岩基花岗岩时代与岩石成因[J].中国科学:D辑:地球科学,2009,39(7): 849-871. Ji Weiqiang, Wu Fuyuan, Chung Sunlin, et al. Geochronology and Petrogenesis of Granitic Rocks in Gangdese Batholith, Southern Tibet[J]. Sci China:Ser D:Earth Sci, 2009, 39(7):849-871.
[47] Lee H Y, Chung S L, Lo C H, et al. Eocene Neotethyan Slab Breakoff in Southern Tibet Inferred from the Linzizong Volcanic Record. Tectonophysics[J].Earth Sci Rev, 2009, 82: 143-161.
[48] 黄宝春,陈军山,易治宇. 再论印度与亚洲大陆何时何地发生初始碰撞[J]. 地球物理学报,2010,53(9):2046-2054. Huang Baochun, Chen Junshan, Yi Zhiyu. Paleomagnetic Diseussion of When and Where India and Asia Initially Collided[J]. Chinese Journal Geophysics, 2010, 53(9): 2046-2054.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201505113
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文章信息

魏启荣, 刘小念, 丁鹏飞, 王程, 王敬元, 孙骥, 张小强, 卜涛, 高满新
Wei Qirong, Liu Xiaonian, Ding Pengfei, Wang Cheng, Wang Jingyuan, Sun Ji, Zhang Xiaoqiang, Bu Tao, Gao Manxin
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吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(5): 1405-1417
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2015, 45(5): 1405-1417.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201505113

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收稿: 2014-12-12

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