岩石学报  2016, Vol. 32 Issue (5): 1543-1555   PDF    
中部拉萨地体南侧吉瓦地区早白垩世则弄群火山岩的发现及意义
王力圆1, 郑有业2**, 高顺宝2, 李伟良3, 毛荣威2, 黄亮亮2     
1. 福州大学紫金矿业学院, 福州 350116;
2. 中国地质大学资源学院, 武汉 430074;
3. 中陕核工业集团地质调查院有限公司, 西安 710100
摘要:西藏尼玛县吉瓦地区措勤-多瓦后陆拗陷带内分布的火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为120.3~126.5Ma左右,重新厘定为早白垩世则弄群,否定了前人归属为上新世乌郁群(N2wy)及始新世帕那组(E2p)的认识。岩石以酸性火山岩为主,中基性火山岩为辅,酸性岩类主要为火山碎屑岩类和熔岩类,典型岩石类型为流纹质熔结凝灰岩和流纹岩等,中基性岩主要为玄武安山岩,安山玄武岩等,杏仁构造普遍发育。研究区大量的流纹质熔结凝灰岩的出现反映了吉瓦地区的火山岩主要为陆相火山喷发形成。地球化学特征显示轻稀土富集,负Eu异常明显,富集K、Rb、Th、U等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。酸性火山岩具有A型花岗质岩浆岩特征,基性岩具有板内玄武岩亲缘性,这一特征可能与班公湖-怒江洋壳岩石圈南向俯冲过程中发生的板片断离有关。中部拉萨地体南侧早白垩世火山岩的发现,使班公湖-怒江洋壳南向俯冲在晚侏罗世-早白垩世的岩浆活动在原来的基础上向南延伸70~80km,火山岩地层时代的重新归位对研究冈底斯带早白垩世地球动力学背景及建立地质年代学格架提供了新的约束资料,具有重要的科学意义。吉瓦地区早白垩世则弄群火山岩可能受到了班公湖-怒江特提斯洋壳向南、雅鲁藏布江洋壳向北的双向俯冲制约。
关键词中部拉萨地体     吉瓦地区     早白垩世火山岩     则弄群     双向俯冲    
The discovery of the Early Cretaceous Zenong Group volcanic rocks and geological significance in Jiwa area in south of the Central Lhasa subterrane
WANG LY1, ZHENG YY2**, GAO SB2, LI WL3, MAO RW2, HUANG LL2     
1. College of Zijin Mining, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China;
2. Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
3. Sino Shaanxi Nuclear Industry Group Geological Survey Co, Ltd, Xi'an 710100, China
Abstract: The volcanic rocks LA-ICP-MS zircon U-Pb ages of Coqen-Dowa backland depression in Jiwa area, Nima County, Tibet, were formed around 120.3~126.5Ma. We denied the understandings of predecessors that volcanic rocks were Pliocene Wuyu Group (N2wy) and Eocene Pana Formation (E2p) and redefined volcanic rocks as Early Cretaceous Zenong Group (K1zn). Rocks which have the characteristics of acid volcanic rocks are major, and intermediate-basic volcanic rocks are supplement. Acid rock mostly was pyroclastic rocks and lava typical rock type was rhyolite ignimbrite and rhyolite. Basic rock mostly was basaltic andesite and andesite-basalt amygdaloidal structure development. Plenty of welded tuff reflecting the geological environment mainly was the continental volcanic eruptions. These rocks are rich of LREE, with an apparent negative anomaly of Eu, and LILE like K, Rb, Th, and U are rich, and HFSE like Nb, Ta, P, and Ti are depleted. Acid volcanic rocks show geochemical features similar to A-type silicic rocks basic volcanic rocks exhibit geochemical affinity of within-plate basalts, which can be attributed to the slab break-off at that time. The discovery of Early Cretaceous volcanic rocks in south of the Central Lhasa subterrane pushes the position of magmatism of Late Jurassic-Early Cretaceous southward subduction of Bangong-Nujiang 70km or 80km to the south. It gives new constraint information to the geodynamic background of Gangdese belt in Early Cretaceous from the perspective of volcanic rock. It seems that Early Cretaceous volcanic rocks in Jiwa area that happened after double subduction of Bangong-Nujiang Tethys oceanic crust southward, and Yalung Zangbo oceanic crust northward.
Key words: Central Lhasa subterrane     Jiwa area     Early Cretaceous volcanic rocks     Zenong Group     Bidirectional subduction    
1 引言

冈底斯带中-新生代火山岩的成因和地质演化是青藏高原地质研究的热点领域,为研究碰撞机制和高原隆升提供了依据。不同的学者提出了不同的青藏高原岩石圈演化模式(赵志丹等,2003; 罗照华等,2006; 侯增谦等,2006; 潘桂棠等,2006; Zhu et al.,2012) 。 冈底斯中新生代的岩浆活动是北部班公湖-怒江和南部雅鲁藏布江两个特提斯洋演化及其后的陆内汇聚碰撞造山和后造山伸展等大地构造事件的完整记录(莫宣学和潘桂棠,2003; 莫宣学等,2006; 莫宣学,2011)。冈底斯白垩世火山岩广泛发育,主要分布于南冈底斯、中冈底斯、北冈底斯和班公湖-怒江缝合带南缘,呈近东西向平行于缝合带展布,东西延伸达1000km,南北宽数千米到数十千米,其中冈底斯中北部火山岩发育的规模最大(朱弟成等,20062008),但是中生代岩浆活动的地球动力学背景存在不同认识。本文对出露在措勤-多瓦后陆拗陷带和中部拉萨地体南侧(即冈底斯弧背断隆带北侧边缘)的火山岩进行了大量的地质填图和详细的剖面测量,并对火山岩进行了系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和岩石地球化学分析,测区火山岩年龄在120.3~126.5Ma之间,表明研究区的火山岩形成时代为早白垩世,否定了前人认为属于上新世乌郁群(N2wy)及始新世帕那组(E2p)的观点,重新将其厘定为早白垩世则弄群(K1zn)。结合冈底斯带区域构造演化规律,本文探讨其岩石成因以及地球动力学环境,从火山岩的角度对冈底斯中生代的构造演化进行约束。

2 地质背景及岩石学特征

吉瓦地区位于中拉萨地体南侧,靠近念青唐古拉山脉北麓边缘,构造位置横跨隆格尔-念青唐古拉火山岩浆弧和措勤-申扎火山岩浆弧(图 1),处于班怒缝合带与雅鲁藏布江缝合带夹持的巨型构造-火山岩浆岩带内。吉瓦地区晚古生代以来经历了强烈的岩浆活动和复杂的地质构造演化历史,同时记录了古持提斯至新特提斯以来的构造演化等方面的重要地质构造信息,是研究冈瓦纳大陆北缘特提斯洋形成演化的关键地区。由于研究区地形及自然环境恶劣,前人对出露的火山岩研究极少,吉瓦地区火山岩年代的研究主要是根据孢粉组合特点划分,把本区的火山岩划分为上新统世乌郁群(N2wy)及始新统帕那组(E2p)火山岩(卢书炜等,2003(卢书炜,杜凤军,任建德等. 2003. 中华人民共和国1:25万区域地质调查报告热布喀幅) ,但上述孢粉是中新生代常见化石,对火山岩地层约束不够精确,经过锆石U-Pb测年重新厘定为早白垩世则弄群火山岩。火山岩主要为一套陆相火山岩,分布在研究区东南部和中部,被北西向和北东向的断层截断,区内火山岩主要为爆发相的流纹质熔结凝灰岩和火山通道相的火山碎屑岩及喷溢相的熔岩。则弄群火山岩大部分分布在措勤申扎火山岩浆弧南侧。岩性主要为中酸性火山岩及少部分中基性岩,整个火山岩厚度达4000多米。酸性岩类主要为火山碎屑岩类和熔岩类,典型岩石类型有流纹质熔结凝灰岩和流纹岩等,中基性岩主要为玄武安山岩类,杏仁构造普遍发育。研究区则弄群可分为3段:则弄群一段(K1zn1)以酸性熔岩流纹岩、英安岩等为主,局部出现玄武岩、安山岩等中基性熔岩,上部熔结凝灰岩增多;则弄群二段(K1zn2)火山熔岩与火山碎屑岩互层,以熔结凝灰岩等火山碎屑岩为主,其次为流纹岩等火山熔岩,夹部分角砾岩、集块岩,构成了火山通道相-爆发相-喷溢相的多期次火山喷发相序模式;则弄群三段(K1zn3)以沉积岩为主,岩性以岩屑砂岩,长石岩屑砂岩为主,夹流纹质火山碎屑岩,局部出现灰岩透镜体,向上火山岩减少而沉积岩增加,火山活动强度逐渐减弱。冈底斯北部同时代的火山岩主要为英安岩类和玄武岩类,与研究区有较大的差异,从而表明了冈底斯中北部从北往南由频繁火山喷发活动的滨浅海交替的沉积环境到陆相环境的渐变过程。

图 1 西藏吉瓦地区地质构造简图 Fig. 1 Schematic geological map of Jiwa area

球粒流纹岩:大部分具有褐铁矿化(图 2a),发育球粒结构,具十字消光,球粒以显微斑晶为结晶中心,外部为长石石英纤维体呈放射状或束状排列(图 2b)。石泡流纹岩:斑状-基质微粒结构,块状构造,石泡构造,石泡含量70%左右,石泡大小0.5~2cm不等。外貌呈球状,内部为同心状空腔与同心状球粒集合体互层(图 2c)。流纹岩:斑状结构,块状构造,部分发育流纹构造(图 2d),基质为长英质,隐晶质结构。

图 2 吉瓦地区火山岩岩石类型
(a)褐铁矿化球粒流纹岩;(b)球粒流纹岩球粒结构;(c)石泡流纹岩;(d)流纹岩气孔定向排列构成流纹构造;(e)蚀变杏仁状安山玄武岩;(f)安山玄武岩,辉石交代假象粒内裂纹较发育;(g)玄武安山岩;(h)玄武安山岩,杏仁体被绿泥石石英充填;(i)流纹质熔结凝灰岩,浆屑透镜体定向排列构成假流纹构造;(j)流纹质玻屑熔结凝灰岩,玻屑压扁变形,分叉状和棱角残迹保留;(k)熔结凝灰岩,塑性岩屑呈条带状,遇晶屑明显弯曲嵌入,沿中心发育脱玻化,中心有石英构成镶嵌脱玻结构;(l)流纹质集块熔岩;(m)流纹质隐爆角砾岩;(n)流纹质隐爆角砾岩,岩汁沿裂隙充填,进一步使斑晶炸裂;(o)玄武岩与酸性岩野外接触关系
Fig. 2 Rock types of volcanic rocks in Jiwa area

安山玄武岩:气孔构造,杏仁构造,岩石蚀变较强(图 2e图 2f )。玄武安山岩:斑状结构-基质间粒结构、玻基交织结构,一般发育杏仁构造(图 2g),斑晶为斜长石(含量约20%),杏仁体主呈椭圆状、近圆状等,局部具方向性排列,直径一般0.3~7.0mm,被绿泥石、碳酸盐矿物等充填(图 2h),杏仁体约占全岩总体积的20%~25%。

熔结火山碎屑岩类:该岩石类型在研究区比较发育,火山碎屑有岩屑、晶屑、浆屑、玻屑和火山尘等组成,碎屑一般为同源火山成分,按颗粒大小分为熔结凝灰岩(图 2i)、熔结角砾岩、熔结集块岩(图 2l)。其中流纹质熔结凝灰岩特别发育,该岩石典型的特征是发育假流纹构造(流动构造)(图 2j图 2k ),依据玻屑的变形程度,岩石比重、粗糙感、浆屑颜色及含气孔情况可划分为强熔结、中等熔结及弱熔结三个级别。隐爆角砾岩:是具有单一成分的原地角砾岩,代表火山通道相的一种特殊的亚相(图 2m图 2n )。

3 测试方法

全岩的主量元素、稀土微量元素均在武汉岩矿综合测试中心完成,主量元素主要采用X线荧光光谱(XRF)分析,稀土微量元素采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICPAES)分析。锆石测年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利用LA-ICP-MS分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005,ICP-MS为Agilent 7500a。

4 分析结果4.1 锆石U-Pb年龄

本文对吉瓦地区4件火山岩样品进行了锆石U-Pb测年,测试结果见表 1。其中GZ-TW1采样位置(GPS: 30°31′7.5″N,87°29′54″E,H: 5090m),样品采自岗在岩体周围的火山岩中,岩性为灰白色流纹岩,块状构造,斑状结构,与侵入岩呈不整合接触关系,阴极发光照片显示明显的环带,形态较规则为自形,大小为60~200μm,长宽比约为2:1(图 3a1),17个测点的Th/U比值为0.25~1.15,为典型岩浆成因锆石(Hoskin and Black,2000),17个测点在置信度95%时的206Pb/238U加权平均年龄值为120.3±4.3Ma(MSWD=1.9)(图 3a2)。

图 3 吉瓦地区则弄群火山岩阴极发光图像和U-Pb年龄谐和图 Fig. 3 CL images of representative zircon and concordia diagrams for zircons from the volcanic rocks in Jiwa area

表 1 吉瓦地区火山岩锆石U-Pb年龄分析数据 Table 1 U-Pb zircon dating results of volcanic rocks in Jiwa area

YL-TW1采样位置(GPS: 30°22′47″N,87°41′49″E,H: 5630m),岩性为灰白色流纹岩,流纹构造,球粒结构发育,锆石有清楚的生长韵律或振荡环带(图 3b1),为岩浆成因锆石。YL-TW1样品17个测点在置信度95%时的206Pb/238U加权平均年龄值为125.4±1.5Ma(MSWD=1.9)(图 3b2)。

BL-TW1采样位置(GPS: 30°21′38″N,87°39′59″E,H: 5553m),岩性为灰绿色流纹岩,斑状结构,斑晶含量较高,基质为流纹质,矿物蚀变较严重,部分长英质脱玻化发育,成羽状和球状结构。锆石环带较清楚,呈自形或半自形,大小50~100μm,长宽比2:1~1:1(图 3c1),为岩浆锆石成因,14个测点的206Pb/238U谐和年龄范围在115~129Ma,在置信度95%时的206Pb/238U加权平均年龄值为123.7±1.9Ma(MSWD=0.98)(图 3c2),其中5号测点具有1617Ma的206Pb/238U年龄,阴极发光照片显示为锆石核部年龄,表明岩浆可能在形成或上升过程中捕获了古元古代基底物质。

PB-TW1采样位置(GPS: 30°37′51″N,87°38′33″E,H: 4983m),岩性为灰色流纹质熔结凝灰岩,块状构造,流动构造,具有强熔结结构,锆石形态为长条状或板状,较规则,可见清晰的环带结构(图 3d1),Th/U比值为0.57~1.44,为岩浆成因锆石,17个测点的206Pb/238U加权平均年龄值为126.5±1.1Ma(MSWD=0.99)(图 3d2)。

4.2 火山岩地球化学特征

吉瓦地区则弄群火山岩主要为酸性火山岩和少量的中基性火山岩,与冈底斯北部措勤、申扎地区有明显的差异。

酸性火山岩SiO2含量为72.60%~79.48%,Al2O3含量为11.49%~16.01%,全碱Na2O+K2O含量为3.34%~7.53%,低MgO(0.15%~0.33%),Mg#为11~21,低TiO2(0.20%~0.58%)(表 2),岩石主要为准铝质-弱过铝质,部分样品具有较高的烧失量表明蚀变强烈,因而导致了铝饱和指数(A/CNK)很高,不能反映特定的地质意义。在Zr/TiO2-Nb/Y图解(图 4a),样品落入流纹岩和流纹英安岩/英安岩区域,在Th-Co图解(图 4b)中,样品大部分落入钙碱性系列,并有向高钾钙碱性系列演变的趋势。酸性火山岩轻稀土元素相对富集、重稀土元素相对亏损分馏明显。与原始地幔相比均富集K、Rb、Th、U等大离子亲石元素(LILE),相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE),相对于Rb和Th大离子亲石元素Ba也呈现了负异常(图 5c图 5d)。

表 2 冈底斯吉瓦地区则弄群火山岩全岩地球化学数据(主量元素:wt%;微量元素:×10-6) Table 2 Rock major (wt%) and trace (×10-6) elements of the Zenong Group volcanic rocks in the Jiwa area of Gangdese

图 4 吉瓦地区火山岩类型和系列划分图解
(a) Zr/TiO2-Nb/Y图解( Winchester and Floyd, 1977, )Th-Co图解 ;(b) ( Hastieet al.,2007 )
Fig. 4 Diagrams of classification and rock series of volcanic rocks in Jiwa area

图 5 吉瓦地区火山岩球粒陨石标准化配分曲线(a、c)和微量元素原始地幔标准化配分曲线(b、d) Fig. 5 Chondrite-normalized REE patterns (a, c) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b, d) for the volcanic rocks in Jiwa area

基性火山岩2个样品SiO2含量为49.06%~49.10%;MgO含量为3.00%~6.16%,CaO含量为6.54%~7.90%,铝饱和指数A/CNK为0.75~0.98,为偏铝质。TiO2含量较高,一个样品较高可达2.61%,暗示岩浆起源较深,与深部地幔物质活动有关,相容元素Ni、Cr含量很低(分别为8×10-6~34×10-6;38×10-6~125×10-6)明显偏离原生玄武岩浆范围(Ni=300×10-6~400×10-6;Cr=300×10-6~500×10-6)表明高Ti玄武岩经历了明显的橄榄石、单斜辉石等镁铁质矿物的分离结晶。

中性火山岩SiO2介于51.49%~59.20%,平均为54.56%;TiO2含量0.86%~1.20%之间;CaO含量为5.74%~8.46%,铝饱和指数A/CNK为0.9~1.1,大部分值小于1,为偏铝质;MgO含量为2.57%~4.04%,Mg#集中范围在42~53。

中基性火山岩在Zr/TiO2-Nb/Y图解(图 4a),落入安山岩和安山岩/玄武岩区域,在Th-Co图解(图 4b)中,样品落入高钾钙碱性系列和橄榄粗玄岩系列区域。样品轻稀土富集,重稀土相对略亏损,轻重稀土分馏明显,所有样品均无明显Eu和Ce异常。大离子亲石元素K、Rb较亏损,高场强元素Nb、Ta、Zr、Ti轻度负异常,出现Th、La、Sm正异常(图 5a图 5b)。

5 讨论5.1 时代归属讨论

吉瓦地区出露的火山岩,前人划分为上新世乌郁群(N2wy)及始新世帕那组(E2p),但是通过对研究区火山岩系统的锆石定年和剖面测量工作,火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄在120.3~126.5Ma左右,表明本区火山岩时代为早白垩世。本文所采样品的位置均靠近中部拉萨地体南侧(即冈底斯弧背断隆带北侧边缘),结合区域上火山岩的分布情况,分布于研究区外围西南部冈底斯弧背断带的帕那组(E2p)也很可能是早白垩世火山岩。本次的定年结果使早白垩世火山岩分布范围要在88°E的位置上向南推移70~80km。从整个措勤-申扎地层分区来看,则弄群火山岩锆石U-Pb年龄最小为108Ma左右,最大的为130Ma左右,吉瓦地区火山岩的年龄也在此范围内,但相对于措勤县城附近的则弄群108Ma年龄要老一些,说明中拉萨地体东西方向上火山活动时间差异可能暗示了洋壳的俯冲角度和俯冲启动时间的差异。结合本区火山岩年龄和冈底斯中北部则弄群火山岩年龄数据,印证了早白垩世岩浆活动范围大、强度高,火山活动很可能开始于约130Ma,结束在110Ma左右的认识(朱弟成等,2008)。

5.2 岩浆源区及岩石成因

酸性火山岩以高SiO2,高分异指数,低MgO,低TiO2和低P2O5为特征,且强烈的亏损Ba,Sr和Eu,暗示酸性火山岩是高分异岩石。另外样品具有高的高场强元素丰度(如高的Nb=17.83×10-6、Zr=400×10-6)和高的Ga/Al比值,与A型花岗岩质岩浆岩相似(Whalen et al.,1987)。本区流纹岩类都投入到A型花岗岩区域(图 6a图 6b ),且流纹岩在Y-Nb-Ce图解和Yb/Ta-Y/Nb图解中属于A2亚类(图 6c图 6d ),反映源区存在斜长石的残留(形成的压力较低),因此不可能是幔源岩浆分异形成。地壳岩石中含水矿物的脱水熔融形成的熔体基本上属于铝质A型花岗岩(吴福元等,2007)。King et al.(1997)认为这种铝质A型花岗质岩浆源区可能是长英质的地壳熔融。本区流纹岩同位素数据具有高的(87Sr/86Sr)i值(0.7087~0.7112)、负的εNd(t)值(-10.9~-9.1),Nd同位素二阶段模式年龄为1.6~1.7Ga(未发表资料),结合前人测定的大量Hf同位素数据共同表明:中部拉萨地块是一个具有元古代和太古代结晶基底的微陆块(Zhu et al.,2009, 2011, 2013, )。

图 6 吉瓦地区酸性火山岩岩石类型图解
Zr+Ce+Nb+Y (a) and Zr vs. 10000Ga/Al (b) (Whalen et al., 1987); Y-Nb-Ce (c) and Yb/Ta vs. Y/Nb (d) (Eby,1992)
Fig. 6 Discrimination diagrams for the acidic volcanic rocks in Jiwa area

结合吉瓦地区火山岩的出露情况,厚度巨大可达4000多米,主要为酸性火山岩为主,夹少量的中基性火山岩,地化特征显示高场强元素富集特别是Nb、Zr,暗示酸性火山岩不太可能是由岩浆分离结晶形成的。因此倾向性认为吉瓦地区具有富集同位素特征的酸性火山岩可能来源于拉萨微陆块古老基底物质的重熔。中基性岩石Ti/V比值(35~49)高于典型岛弧玄武岩(<20),接近板内玄武岩(>50),兼具弧玄武岩和伸展背景下玄武质岩石的地球化学特征。Th/Ta是判别与俯冲带有关的板块汇聚边缘大地构造环境重要指标( McKenzie and O’nions,1991 ,Th/Ta比值为2.3~9.2,基性岩样品显示了俯冲交代地幔楔起源(如亏损Nb、Ta、Ti),表明岩石具有岛弧环境的亲缘性。但同时具有高的高场强元素丰度(Nb=7.79×10-6~10.45×10-6,Zr=154×10-6~225×10-6),也显示了板内玄武岩的特征。在Zr-Zr/Y图解中它们位于板内玄武岩区域(图 7a),在指示大陆边缘和大陆裂谷Th/Hf-Ta/Hf图解中主要位于大陆伸展带/初始裂谷玄武岩区域中,也明显区别于大陆边缘玄武岩(图 7b)。研究表明冈底斯带中北部地区在大约~110Ma发生了带状岩浆大爆发并伴随着幔源物质显著增加(朱弟成等,2009)。基性火山岩所显示的板内玄武岩亲缘性和俯冲交代地幔楔起源的双重特征可能与早白垩世班公湖-怒江洋壳岩石圈南向俯冲且板片的俯冲角度变陡并在~113Ma左右发生的板片断离有关,板片断离引起的软流圈上涌(Zhu et al.,2009Zhu et al.,2011; 张亮亮等,2011; Chen et al.,2014 )。岩石学和地球化学数据也证实了这种推论:1)吉瓦地区基性火山岩具有板内玄武岩的亲缘性说明构造环境处于伸展背景,深部软流圈物质将从洋壳岩石圈断离处的“板片窗”进入地幔楔(朱弟成等,2009),造成了玄武质岩浆的快速上升;2)吉瓦地区中酸性火山岩表现出了A型流纹岩的地球化学特征,且属于A2亚类(图 6c图 6d ),同样表明该区在早白垩世处于一种伸展环境(Eby,1992)。考虑到大陆碰撞造成板片断离15~10Myr的滞后效应(van Hunen and Allen,2011),若这种伸展背景是由板片断离引起的解释是合理,则可以推断拉萨地体和羌塘地体的初始碰撞时间在吉瓦地区可能发生在128~120Ma。本区的火山岩年龄在120.3~126.5Ma属于这个范围,也验证了由洋壳板片俯冲并断离产生的一系列岩浆活动。

图 7 吉瓦地区中基性火山岩构造环境判别
(a) Zr/Y-Zr图解(Pearce et al., 1979);(b) Th/Hf-Ta/Hf图解(汪云亮等, 2001),Ⅳ1-陆内裂谷+大陆边缘裂谷拉斑玄武岩;Ⅳ3-大陆伸展带/初始裂谷玄武岩
Fig. 7 Diagrams for discriminating the tectonic setting of intermediate-basic volcanic rocks in Jiwa area
5.3 早白垩世火山岩发现的意义

中冈底斯带早白垩世火山岩夹持在班公湖-怒江缝合带与印度洋-雅鲁藏布江缝合带之间,且对二者的扩张演化历史,不同的学者有截然不同的观点:1)与新特提斯洋岩石圈向北以的低角度或平板俯冲有关的观点(RKapp2003, 2007,; Leier et al.,2007);2)与两个洋板块的相向俯冲有关的观点(莫宣学和潘桂棠,2006; 潘桂棠等,2006; 朱弟成等,20062008);3)认为狮泉河-永珠-纳木错-嘉黎(Slainajap洋壳)的向南俯冲(康志强等,2008)。朱弟成等(2006)基于晚侏罗世-早白垩世火山岩岩石系列从北向南由中钾钙碱系列-高钾钙碱性系列的分布特点和火山岩与俯冲带的距离的判断以及地壳厚度的差别,得出冈底斯中北部地区岛弧火山岩主要由班公湖-怒江特提斯洋壳南向俯冲引起,而新特提斯洋北向俯冲贡献较少。而朱同兴等(2006)研究表明新特提斯洋宽达2200km,而且早期与其连接的印度岩石圈也俯冲到拉萨地块的北部甚至班公湖-怒江缝合带(Barazangi and Ni,1982; Tilmann et al.,2003; 赵文津等,2004)。所以本文认为新特提斯洋板片向北俯冲的影响力应该与班怒洋壳南向俯冲接近。有以下证据:1)吉瓦地区发现的早白垩世火山岩处于隆格尔-念青唐古拉带(即冈底斯弧背断隆带)和措勤-多瓦后陆拗陷带内,早白垩世火山岩分布范围在88°E的位置上向南推移了70~80km。本区分布在雅鲁藏布江缝合带和班公湖-怒江缝合带的中间,距离二者均200多千米;2)地球化学特征和年龄的变化规律能反映弧火山岩的俯冲极性,通常随着远离消减带,弧型岩浆岩的年龄趋于年轻化,一般岛弧型火山岩距海沟的远近不同,岩石系列有一定的变化规律,往往在海沟附近是拉斑质火山岩系,稍远是钙喊性火山岩系,再远为橄榄安粗岩系(钾玄岩)。中北拉萨地体的多尼组和则弄群火山岩到中拉萨地体南侧早白垩世火山岩也显示了岩性组合由钙碱性系列转变为高钾钙碱性及少量钾玄质的为主,指示俯冲带深度由北部向中部变深,俯冲极性为由北向南,年代由北部向中部变新的趋势(马国林和岳雅慧,2010);南冈底斯带的叶巴组和桑日群火山岩到中拉萨地块南侧早白垩世火山岩,岩性组合由拉斑系列-钙碱性系列转变为高钾钙碱性和钾玄质系列,且年代有老变新的趋势,指示俯冲带深度从南往中部变深,俯冲极性为由南向北,暗示了在早白垩世可能受到双向俯冲的约束;3)由于弧-陆、陆-陆碰撞是触发洋壳岩石圈俯冲的最有可能机制(Niu et al.,2003)朱弟成等(2009)认为触发雅鲁藏布新特提斯开启的地球动力学机制归因于班公湖-怒江洋壳岩石圈在中二叠世末期开始南向俯冲所引起的弧后扩张,雅鲁藏布新特提斯洋壳岩石圈很可能在侏罗纪晚期-白垩纪早期冈底斯-羌塘初始碰撞时才开始了其北向俯冲历史。所以冈底斯带地球动力学演化模式为班公湖-怒江洋壳继承了中二叠世末期开始的南向俯冲历史,侏罗纪晚期-白垩纪早期因冈底斯-羌塘碰撞而触发了雅鲁藏布新特提斯洋壳岩石圈的北向俯冲。考虑到拉萨地体南部从晚三叠世持续到白垩纪末发育连续的岩浆活动,表明新特提斯洋板片北向俯冲过程中在早白垩世可能发生了板片回转,引起软流圈在楔形区的对流状态的改变,使上部地幔楔的岩浆作用逐渐增强。综上所述吉瓦地区早白垩世火山岩的形成可能同时受到班公湖-怒江洋壳岩石圈向南、雅鲁藏布新特提斯洋壳岩石圈向北双向俯冲影响。

6 结论

(1)中部拉萨地块南侧吉瓦地区火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为120.3~126.5Ma左右,重新厘定为早白垩世则弄群,否定了前人归属为上新世乌郁群(N2wy)及始新世帕那组(E2p)的认识。

(2)酸性火山岩属于过铝质-钙碱性系列,表现出与A型花岗质岩浆岩的地球化学特征,是高分异岩石,可能来源于拉萨微陆块古老基底物质的重熔。基性火山岩所显示的板内玄武岩亲缘性和俯冲交代地幔楔起源的双重特征可能与早白垩世班公湖-怒江洋壳岩石圈南向俯冲且板片的俯冲角度变陡并在~113Ma发生的板片断离有关。

(3)中部拉萨地体南侧早白垩世火山岩的发现,使班公湖-怒江洋盆南向俯冲在晚侏罗世-早白垩世的岩浆活动在原来的基础上向南延伸70~80km,吉瓦地区的岩浆活动在早白垩世时可能同时受到班公湖-怒江洋壳岩石圈向南、雅鲁藏布江新特提斯洋壳岩石圈向北双向俯冲影响。

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