2012, Vol. 28
2. 中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074;
3. 中国地质大学地球科学与资源学院, 北京 100083
2. Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;
3. Faculty of Earth Science and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
青藏高原经历了特提斯洋多次开启和消亡，自古生代以来由多块体、多岛弧多期离散聚合和碰撞拼贴，最后在中-新生代由于新特提斯洋俯冲闭合，印度板块与欧亚板块碰撞形成的巨型复合碰撞造山拼合体(许志琴等, 2007, 2011)。位于青藏高原南部的拉萨地体，夹持于班公-怒江蛇绿岩带和雅鲁藏布蛇绿岩带之间，是一条巨型的构造-岩浆岩带(Chang and Zheng, 1973；Dewey et al., 1988；Pearce and Deng, 1988)。作为青藏高原重要组成部分，并位于重要构造部位的拉萨地体是揭示青藏高原形成与演化过程的关键地区之一。现有的研究认为，拉萨地体由一套角闪岩相至麻粒岩相的变质岩系、古生代-中生代沉积岩和中、新生代岩浆岩组成(Yin and Harrison, 2000；潘桂棠等, 2002, 2006)。其中，中-新生代岩浆作用的研究取得了重要成果，为拉萨地体在中生代经历的安第斯型造山作用和在新生代经历的碰撞造山作用提供了重要证据(潘桂棠等, 2002, 2006；Ding et al., 2003；Chung et al., 2003, 2005；丁林和来庆洲，2003；Hou et al., 2004；Nomade et al., 2004；莫宣学等, 2005, 2007, 2009；许志琴等，2006；Chu et al., 2006；Guo et al., 2007； Liao et al., 2007；Mo et al., 2007, 2008；侯增谦等，2008；朱弟成等, 2008a, b ；Wen et al., 2008a, b ；Zhu et al., 2008, 2009, 2011；Ji et al., 2009；Zhao et al., 2009；Zhang HF et al., 2010；Xu et al., 2012)。
与岩浆作用研究相比，拉萨地体的变质作用研究相对较为薄弱。在拉萨地体东南部的林芝地区分布有较大面积的中、高级变质岩，以前的专项研究和区域地质调查均认为这套岩石是拉萨地体的前寒武纪结晶基底。如在1:20万波密幅-通麦幅(甘肃省地质矿产局区域地质调查队，1995①)区域地质调查报告中称之为前震旦系冈底斯岩群，1:25万林芝县幅(云南省地质调查院，2003②)和波密幅(成都地质矿产研究所，2003③)中被称之为林芝岩群和念青唐古拉岩群。成都地质矿产研究所(2006④)的总结研究表明，在新生代的碰撞造山过程中，拉萨地体作为俯冲带上盘发生了绿片岩相至角闪岩相变质作用，形成了冈底斯-察隅变质地带。最近的研究表明，拉萨地体东南部的中、高级变质岩系均形成在中、新生代，这表明拉萨地体南部经历了强烈的中、新生代造山作用(王金丽等, 2008, 2009；董昕等，2009；Zhang et al., 2010a；Guo et al., 2012)。本文对分布于林芝地区的中高级变质岩进行了较系统的岩石学和年代学研究，查明了它们的原岩组成与形成时代，揭示出它们的变质作用类型与时空变化规律，并结合地质资料，探讨了它们的起源与中、新生代造山过程中的构造演化过程。
① 甘肃省地质矿产局区域地质调查队. 1995. 1︰20万通麦-波密幅区域地质调查报告
② 云南省地质调查院. 2003. 1:25万林芝幅区域地质调查报告
③ 成都地质矿产研究所. 2003. 1:25万波密幅区域地质调查报告
④ 成都地质矿产研究所. 2006. 喜马拉雅-冈底斯造山带变质岩地质(项目结题报告)
2 地质背景本文的研究区位于拉萨地体东南部，东喜马拉雅构造结附近，主要由3个构造单元组成，即北部的拉萨地体(或冈底斯带)，南部的喜马拉雅带(包括高喜马拉雅结晶岩系和特提斯喜马拉雅岩系)，以及它们之间的雅鲁藏布江缝合带(图 1)。研究区的拉萨地体主要由角闪岩相-麻粒岩相的变质岩系，古生代到中生代的沉积地层以及中、新生代岩浆岩构成。变质岩系东起尼洋河与雅鲁藏布江交汇处林芝县八拉村附近，向西沿雅鲁藏布江两岸的米林县岗嘎大桥-扎西绕登-玉松，直至朗县大周塘一带，长逾140km，南北宽10~50km。变质岩系北部与古生代地层呈渐变接触关系，但它们之间的界线多被新生代侵入岩所占据。主要的变质岩类型包括片麻岩类、片岩类、石英岩、斜长角闪岩类、大理岩、麻粒岩和混合岩等。片麻岩、片岩多互层产出，斜长角闪岩多呈透镜体产出在片麻岩中。靠近雅鲁藏布江缝合带，发育混合岩，且岩石强烈变形。研究区的侵入岩是冈底斯岩基的重要组成部分，其中以白垩纪黑云二长花岗岩和花岗闪长岩分布最为广泛，构成冈底斯岩浆岩的主体，古近纪花岗岩多以岩基和小岩体产出。沉积岩在研究区主要为石炭系-二叠系地层，集中分布于北部林芝县更张等地-尼洋河及其沿岸，东西向带状分布，1:25万林芝县幅(云南省地质调查院，200)认为其为一套缺底无顶，层间紧闭褶皱和走向断裂发育的变质砂岩、板岩组成的浅变质岩系。
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图 1 青藏高原拉萨地体东南部地质简图(据Zhang et al., 2012修改) Fig. 1 Geological map of the southeastern Lhasa terrane, Tibet (after Zhang et al., 2012) |
本研究的样品主要分布在沿尼洋河西岸至雅鲁藏布江北岸的八一-布久-江河汇流-米林-里龙地区。基于变质岩的空间分布特征和锆石U-Pb定年结果，可将研究区划分为三个变质带(图 1)，即(1) 晚白垩世米林麻粒岩相-角闪岩相变质带，分布于米林县-扎西绕登乡-里龙乡，主要由片麻岩、斜长角闪岩、石英片岩和大理岩组成，少量麻粒岩呈透镜状产出。(2) 始新世八一角闪岩相变质带，分布于八一镇南-林芝县城-布久乡北，主要由片麻岩和片岩组成，含有少量石英岩和变粒岩。片麻岩和片岩互层产出，石英岩呈透镜体产出在片岩中，并被多期含石榴石淡色花岗岩侵入其中。(3) 渐新世布久角闪岩相变质带，分布于布久乡-江河汇流-米林县北东，主要由片麻岩、斜长角闪岩、片岩和混合岩组成，片麻岩和斜长角闪岩互层产出，岩石发生强烈变形，部分地区斜长角闪岩被拉断，剪切呈菱形，此外，角砾状混合岩中偏基性深色斜长角闪岩被酸性浅色粒度渐变的花岗质脉体肢解，破碎严重，可见角闪石和斜长石巨晶。
3 岩石学与变质作用 3.1 晚白垩世米林麻粒岩相-角闪岩相变质带该变质带主要由角闪岩相的片麻岩和斜长角闪岩组成，含麻粒岩透镜体。麻粒岩包括石榴石二辉麻粒岩和二辉麻粒岩，前者粒状变晶结构，主要由斜长石、石榴石、单斜辉石和斜方辉石组成，部分岩石含有角闪石(图 2a)。斜长角闪岩类包括石榴斜长角闪岩和斜长角闪岩，多具片麻状构造，柱粒状变晶结构，主要由斜长石、角闪石和石英组成，可含有石榴石和黝帘石等矿物。部分石榴石发育有斜长石和角闪石组成的后成合晶冠状体，可能是早期的麻粒岩退变质矿物残余(王金丽等，2009)。片麻岩类包括黑云斜长片麻岩、黑云斜长角闪片麻岩、含石榴石黑云斜长片麻岩和含石榴石绿帘角闪片麻岩，片麻状构造，多具斑状变晶结构和粒状变晶结构，主要由斜长石、钾长石和石英组成，可含有少量角闪石、石榴石、黑云母、绿帘石和磷灰石等矿物(图 2b)。岩相学观察表明，该变质带的早期麻粒岩相变质矿物共生组合为：斜长石+单斜辉石+斜方辉石+石英±石榴石+角闪石，晚期角闪岩相变质矿物共生组合为：斜长石+角闪石+石英±石榴石和斜长石+钾长石+黑云母+石英±石榴石±角闪石。
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图 2 变质岩显微照片 (a)-二辉麻粒岩，他形角闪石与柱状单斜辉石、粒状斜方辉石和斜长石共生，部分单斜辉石内部含有角闪石包裹体，正交偏光；(b)-含石榴石绿帘角闪片麻岩，他形角闪石与石榴石、斜长石和绿帘石共生，可见少量长柱状磷灰石，单偏光；(c)-含石榴石黑云斜长片麻岩，云母定向分布，部分黑云母被绿泥石交代，与石榴石、斜长石和白云母共生，正交偏光；(d)-含石榴石夕线石二云母片岩，石榴石与黑云母、夕线石、白云母和斜长石共生，黑云母和夕线石定向构成片理，部分夕线石呈放射状分布，部分石英集合体呈条带状产出，单偏光；(e)-含石榴石斜长角闪岩，石榴石与角闪石、黑云母和斜长石共生，角闪石和黑云母弱定向，单偏光；(f)-含石榴石蓝晶石二云母片岩，石榴石、蓝晶石呈变斑晶，与黑云母、白云母和斜长石共生，石榴石内部含有黑云母和白云母包裹体，正交偏光.矿物缩写：Amp-角闪石；Ap-磷灰石；Bt-黑云母；Chl-绿泥石；Cpx-单斜辉石；Ep-绿帘石；Grt-石榴子石；Gr-石墨；Ky-蓝晶石；Ms-白云母；Opx-单斜辉石；Pl-斜长石；Qz-石英；Sil-夕线石(矿物名称代号据Whitey and Evans, 2010) Fig. 2 Microphotographs of metamorphic rocks |
该变质带主要由片麻岩和片岩组成，其中的片麻岩类包括含石榴石黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩和黑云角闪斜长片麻岩，多具斑状变晶结构或鳞片粒状变晶结构，主要由斜长石、钾长石、石英和黑云母组成，部分岩石含有角闪石、石榴石和白云母等矿物(图 2c)。片岩类包括含石榴石二云母片岩、含夕线石二云母片岩、含石榴石夕线石二云母片岩和含石榴石夕线石二云母石英片岩，多具鳞片变晶结构，主要由黑云母、白云母、斜长石和石英组成，可含少量石榴石、夕线石和石墨等矿物。片针状矿物定向分布构成片理，长英质矿物集合体可呈条带状产出(图 2d)。该带的变质矿物共生组合为：斜长石+黑云母+钾长石+石英±石榴石±角闪石，黑云母+白云母+石英+斜长石±石榴石±夕线石，指示低压角闪岩相变质作用。
3.3 渐新世布久角闪岩相变质带该变质带主要由片麻岩、斜长角闪岩和片岩组成，其中的片麻岩类包括黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、含石榴石黑云斜长片麻岩和含石榴石黑云角闪斜长片麻岩，片麻状构造或眼球状构造，多具鳞片粒状变晶结构或斑状变晶结构，主要由斜长石、黑云母、钾长石和石英组成，部分岩石含有角闪石和石榴石等矿物。斜长角闪岩类包括含石榴石斜长角闪岩和斜长角闪岩，弱片麻状构造，多具鳞片粒状变晶结构，主要由斜长石和角闪石组成，部分岩石含有石榴石和绿帘石等矿物(图 2e)。片岩类包括含石榴石角闪石二云母片岩和含石榴石蓝晶石二云母片岩，片状构造，多具鳞片变晶结构或斑状变晶结构，主要由黑云母和白云母组成，还含有少量石榴石和石英，部分岩石含有蓝晶石和角闪石等矿物。云母类矿物定向构成片理，蓝晶石和呈条带状石英定向分布，石榴石变斑晶中包含大量基质中的黑云母和白云母包裹体(图 2f)。该带岩石矿物共生组合为斜长石+钾长石+黑云母±石榴石±角闪石+石英，斜长石+角闪石±石榴石+石英和黑云母+白云母+斜长石±石榴石±蓝晶石±角闪石+石英，说明该区岩石经历了中压角闪岩相变质作用。
4 全岩化学全岩化学成分分析在国家地质实验测试中心完成，主量元素采用XRF(X-ray fluorescence)方法进行测定，精度优于5%；微量元素采用ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)方法进行测定，精度优于10%。全岩化学分析结果见表 1和表 2。
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表 1 全岩主量元素成分分析结果(wt%) Table 1 Whole rock major element composition (wt%) |
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表 2 全岩微量元素成分分析结果(×10-6) Table 2 Whole rock trace element composition (×10-6) |
对比表明(表 1)，片岩具有较低的SiO2(41.68%~64.04%)含量和较高的Al2O3(17.10%~19.18%)、FeO(4.45%~9.39%)、MgO(2.25%~6.60%)和CaO(1.13%~10.37%)含量；副片麻岩SiO2含量范围为64.23%~79.04%，具有较低的CaO(0.20%~1.81%)、Na2O(0.61%~1.61%)含量和较高的K2O(1.72%~5.28%)含量；正片麻岩SiO2含量较高为69.89%和76.76%，具有较低的FeO(0.63%和1.44%)、MgO(0.47%和0.86%)和K2O(0.50%和0.86%)含量以及较高的CaO(3.27%和4.36%)、Na2O(3.82%和4.46%)含量。
在球粒陨石标准化的稀土元素配分模式图上(图 3a)，片岩样品(T09-26-1)和副片麻岩样品(T09-27-1和T09-27-2)表现出相似的特征，即轻稀土元素(LREE)相对富集，重稀土元素(HREE)相对亏损且平坦的特点，具有较明显的Eu负异常(δEu=0.35~0.60)，稀土元素总量较高(ΣREE为188.5×10-6~310.3×10-6，表 2)。副片麻岩样品T09-33-6表现出轻、重稀土元素相对富集，中稀土元素亏损的特征，且具有明显的Eu正异常(δEu=1.90)。正片麻岩样品(TM08-20-4和T10-116-2)具有较明显的Eu正异常(δEu=1.41~6.97)，稀土元素总量较低(ΣREE分别为11.76×10-6和13.68×10-6)。在原始地幔标准化的多元素图解上(图 3b)，片岩样品(T09-26-1)和副片麻岩样品(T09-27-1和T09-27-2)整体表现出大离子亲石元素Ba、Sr，和高场强元素Nb、Ta和Ti负异常的特征。副片麻岩样品T09-33-6具有高场强元素Zr正异常，与相对富集的重稀土元素一致，可能与岩石中含有大量石榴子石和锆石有关。正片麻岩样品(TM08-20-4和T10-116-2)具有大离子亲石元素K、Sr和高场强元素Zr正异常的特征。
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图 3 全岩微量元素标准化图解(球粒陨石和原始地幔数据均引自Sun and McDonough, 1989) (a)-稀土元素球粒陨石标准化图解；(b)-微量元素原始地幔标准化图解 Fig. 3 Normalized trace elements diagrams for the metamorphic rocks (chondrite and primitive mantle values after Sun and McDonough, 1989) |
锆石LA-ICP-MS U-Pb和微量元素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。采用ICPMSDataCal(V3.7)软件对同位素比值数据进行处理，详细的仪器操作条件和数据处理方法见Liu et al.(2008, 2010)。采用ISOPLOT程序(Ludwig, 2001)进行锆石加权平均年龄计算及谐和图的绘制。锆石的LA-ICP-MS U-Pb定年及微量元素分析结果见表 3和表 4。
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表 3 锆石LA-ICP-MS U-Pb分析结果 Table 3 LA-ICP-MS U-Pb analytical data for spot analysis |
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表 4 锆石LA-ICP-MS 稀土元素分析结果(×10-6) Table 4 Rare earth elements compositions of zircon (×10-6) |
本文对采自米林麻粒岩相-角闪岩相变质带的正片麻岩(TM08-20-4)进行了定年。岩石中的锆石半自形-自形长柱状，阴极发光(CL)图像表明，锆石具有核-边结构，核部具弱环带或无环带结构，边部具有较核部暗的发光特征，且不具环带结构(图 4a)。锆石核部13个测试点获得的206Pb/238U年龄在172Ma到119Ma之间，部分偏离谐和曲线(图 5a)。锆石的稀土元素配分模式图表现为LREE亏损，HREE富集，具明显的Ce正异常和Eu负异常，锆石稀土元素总量较高平均值为970.3×10-6(图 6a实线部分)，Th/U的平均值为0.69，为典型岩浆成因锆石特征(Rubatto, 2002；Geisler et al., 2007；Harley et al., 2007)。由于这些岩浆锆石核在变质过程中U-Pb体系可能发生了改变，使其部分年龄变轻，我们推测所获得的最老年龄值172Ma为其原岩的结晶年龄。锆石边部8个点所获得的206Pb/238U年龄在89~75Ma之间，加权平均年龄为80.8±3.6Ma(MSWD=3.0，图 5a圈定区域)。锆石的稀土元素配分模式表现为LREE亏损，HREE弱富集特征，稀土元素总量(40.11×10-6)较核部低，不具明显的Eu负异常(图 6a虚线部分)，Th/U的平均值为0.14，为变质成因锆石(Rubatto, 2002；Geisler et al., 2007；Zhang et al., 2009)。因此，锆石边部获得的年龄值81Ma为变质作用时间。
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图 4 变质岩中锆石的阴极发光(CL)图像和年龄分析点位及年龄值 Fig. 4 CL images of the analyzed zircons of the metamorphic rocks showing the spots and their ages |
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图 5 锆石的U-Pb年龄谐和图 Fig. 5 Zircon U-Pb concordia diagrams |
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图 6 锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分模式图 Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns for the zircons |
来自八一角闪岩相变质带的副片麻岩(T09-33-6)中的锆石半自形-自形椭圆状或柱状颗粒，CL图像表明，锆石具有复杂的内部结构或环带特征，多数具有核-边结构，边部表现为不具环带或具弱同心环状的发光特征。锆石核部较复杂，主要有两类，一类不具环带，且较均匀发光，另一类具典型振荡环带或条带状环带(图 4b)。锆石核部给出的206Pb/238U年龄为3090~509Ma(图 5b、表 3)。在稀土元素配分模式图上，亏损LREE，富集HREE，具明显正Ce和负Eu异常(图 6b)，Th/U平均值为0.64。锆石边缘11个点给出相近的206Pb/238U谐和年龄，从59Ma到51Ma，加权平均年龄为55.4±1.3Ma(MSWD=7.7，见图 5b中插图)。在稀土元素配分模式图上，与锆石核部不同，锆石边部具有较低的稀土总量(核部676.9×10-6＞边部317.2×10-6)(图 6b、表 4)，Th/U平均值为0.07，为变质成因锆石。因此，锆石核部为继承的物质源区年龄，边部为变质作用时间。
变粒岩(T09-31-9)中的锆石为半自形短柱状，CL图像表明，锆石由岩浆核和变质边组成，部分锆石中的岩浆核具振荡环带(图 4c)。19个锆石变质边分析点所获得的206Pb/238U年龄在100~50Ma之间，给出的下交点年龄为48.9±6.3Ma(MSWD=1.6，图 5c)。稀土元素配分模式表现为LREE亏损，HREE富集且平坦的特征，具明显的Ce正异常和弱的Eu负异常(图 6c)，Th/U的平均值为0.02，锆石为变质成因。因此，所获得的下交点年龄值48.9Ma代表了岩石的变质年龄。
这个变质带中副片麻岩样品T09-27-2中的锆石为椭圆形，表面不光滑，凹凸不平，具有一定磨圆度(图 4d)。CL图像表明，锆石具有多样的内部结构，表现出各异的发光特征，且均具有薄的明亮发光的边(＜10μm，图 4d)。副片麻岩样品T09-27-1中的锆石与T09-27-2中的锆石特征基本一致。对2个样品中的锆石核部进行了无挑选性地测试，样品T09-27-2中32个测试点的206Pb/238U年龄范围为3184~316Ma(图 7a、表 3)。T09-27-1中21个点的206Pb/238U年龄范围为2590~320Ma(图 7b、表 3)。片岩样品T09-26-1中的锆石特征与上述副片麻岩样品中的锆石基本类似。对其锆石核部无挑选性地进行测试，22个点的206Pb/238U年龄范围为2809~307Ma(图 7c、表 3)。上述三个样品中的锆石由于边部较窄无法进行测试，没有获得变质年龄，而核部为继承的碎屑锆石，记录了物质源区的热事件年龄。
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图 7 碎屑锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 7 Detrital zircon zircon U-Pb concordia diagrams |
布久角闪岩相变质带正片麻岩(T10-116-2)中的锆石半自形-自形长柱状，CL图像表明，锆石具有核-边结构，核部分为两类，一类具有岩浆锆石典型的振荡环带，另一类无环带具有一定磨圆度且表现为均匀的发光特征，边部表现出无环带或弱环带且区别于核部的明亮的发光特征(图 4e)。锆石中无环带核部2个分析点给出的206Pb/238U年龄为1019Ma和1098Ma(图 5d、表 3)，可能为继承的碎屑锆石年龄。具岩浆环带的核部给出的6个较一致的206Pb/238U年龄，加权平均年龄为55.4±1.9Ma(MSWD=4.7，图 5d中插图)。在稀土元素配分模式上，亏损LREE，富集HREE，具明显正Ce和负Eu异常(图 6d)，为典型岩浆锆石。锆石边缘14个点给出相近的206Pb/238U年龄，从28Ma到25Ma，加权平均年龄为26.0±0.6Ma(MSWD=1.6，图 5d插图)。与具环带核部不同，锆石边部具有较低的稀土元素总量(具环带核部1140×10-6＞边部778.4×10-6)，且负Eu异常不明显(图 6d)。因此，锆石的边缘是变质成因的，获得的年龄值26Ma为变质作用时间。而具岩浆环带的核部获得的55Ma应为岩石原岩结晶年龄。Zhang HF et al. (2010) 在同一地点获得相近的岩浆年龄49Ma，进一步证明该区存在这期岩浆作用。
6 讨论 6.1 拉萨地体东南部变质岩的形成时代与原岩组成 6.1.1 变质岩浆岩本文锆石U-Pb年代学得出(表 3)，变质岩浆岩的结晶年龄为172Ma和55Ma。此外，研究区还存在64Ma、90~86Ma和165Ma的变质岩浆岩(王金丽等，2008；张泽明等，2009；Zhang et al., 2010b；王金丽，2009)。笔者也在研究区报道了原岩结晶年龄为寒武纪(496Ma，董昕等，2009)和泥盆纪(367Ma)的变质岩浆岩(董昕等，2010)。
按照Middlemost (1994) 的岩浆岩化学成分分类，研究区变质岩浆岩的原岩主要为花岗岩 (496Ma、360Ma、165Ma和55Ma的变质岩浆岩)和花岗闪长岩(172Ma和64Ma的变质岩浆岩)，而Zhang et al. (2010b) 在里龙地区报道的紫苏花岗岩，原岩包括辉长闪长岩、二长闪长岩和闪长岩。全岩主量元素表明，~90Ma紫苏花岗岩(张泽明等，2009；Zhang et al., 2010b)和64Ma花岗闪长岩(王金丽等，2008)的铝饱和指数(A/CNK)均小于1，为偏铝质；寒武纪花岗岩的A/CNK=1.11(董昕等，2009)，为过铝质；研究区其他变质岩浆岩的1＜A/CNK＜1.1，为偏铝质。因此，拉萨地体东南部变质岩浆岩的原岩主要为古生代-新生代钙碱性偏铝质花岗岩类。
6.1.2 变质沉积岩研究区北部(即八一变质带)变质沉积岩中的碎屑锆石206Pb/238U的年龄范围为3184~307Ma(表 5)，说明变质沉积岩的原岩最早形成于晚石炭系。对比表明，研究区变质沉积岩中的碎屑锆石年龄谱与拉萨地体中部石炭系和二叠系地层中的碎屑锆石年龄较相似，主要集中在1200~900Ma和650~500Ma(图 8a-c)，但是，与拉萨地体侏罗系地层中的继承年龄差别较大，所研究样品既不具有~2000Ma的峰值，也没有小于300Ma的年龄(图 8d)。结合研究区北部与石炭系地层呈渐变关系，本文认为研究区的变质沉积岩形成于晚古生代。此外，本区变质沉积岩中的继承年龄还具有~350Ma的峰值，而拉萨地体中部石炭-二叠系地层中没有类似的年龄记录(图 8a-c)。但，Zhu et al. (2011a) 在工布江达地区石炭-二叠系地层中也发现了363Ma的碎屑锆石年龄。结合研究区南部加查、郎县地区产出的同期岩浆岩，说明拉萨地体东南部经历了古生代中期的岩浆与沉积作用。同时，研究区东南部还被寒武纪晚期(~496Ma)的花岗岩侵入(董昕等，2009)，说明该区至少还存在早古生代以前的沉积地层。因此，拉萨地体东南部的变质沉积岩以晚古生代地层为主，南部还存在早古生代甚至更古老的地层。此外，变质沉积岩中的碎屑锆石具有格林威尔(~1100Ma)和泛非造山作用(~550Ma)构造热事件的记录(图 8a)，说明拉萨地体具有冈瓦纳大陆的构造亲缘性。
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图 8 碎屑锆石U-Pb年龄比较图 对大于1000Ma的年龄值，采用207Pb/206Pb年龄，对小于1000Ma的年龄值，采用206Pb/238U年龄.样品LNPLA和DMXNG引自Leier et al., 2007；样品06GT167、06GT 170、05AL46和613021引自Gehrels et al., 2011 Fig. 8 Combined detrital zircon U-Pb age frequency diagrams |
根据本次发表的变质沉积岩主量元素数据和研究区已发表数据(表 1)对副变质岩进行了原岩类型恢复(图 9)，片岩T09-26-1和TM08-44-5具有较高的Al2O3含量，其原岩可能为粘土岩(图 9，Ⅶ区)。片岩TM08-20-5具有较低的SiO2和K2O含量，富Al2O3、CaO、FeO和MgO含量，原岩可能为富铁、镁和钙的泥岩(图 9，Ⅹ区)。副片麻岩T09-27-2具有相对其它副片麻岩较低的SiO2含量，较高的Al2O3含量和K2O含量，结合样品中含有大量的白云母矿物，其原岩为不纯的粘土岩(图 9，Ⅶ区)。副片麻岩T09-27-1、TM08-22-5和TM08-44-1具有较高的SiO2和K2O含量，原岩可能为泥质砂岩(图 9，Ⅵc)。副片麻岩TM08-44-7和T09-33-6的SiO2含量较高，FeO含量和MgO含量较低，原岩可能为长石砂岩(图 9，Ⅲ和Ⅳ的过渡区域)。副片麻岩TM08-22-4较TM08-44-7和T09-33-6具有略低的SiO2含量和略高的Al2O3含量，原岩可能为岩屑长石砂岩(图 9，Ⅲ区)。因此，拉萨地体南部变质岩系中变质沉积岩的原岩主要为泥岩、粘土岩、泥质砂岩、岩屑长石砂岩和长石砂岩等。
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图 9 (Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O) -∑其余组分图解(据Неелов, 1974) Ⅰ-石英砂岩、石英岩区；Ⅱ-少矿物砂岩、石英岩质砂岩区；Ⅲ-富矿物砂岩区；Ⅳ-长石砂岩区；Ⅴ-钙质砂岩和含铁砂岩区；Ⅵ-化学上弱分异的沉积物区(a-主要为杂砂岩；b-主要为富矿物粉砂岩；c-泥质砂岩及寒带和温带气候的陆相粘土)；Ⅶ-化学上中等分异的粘土、寒带和温带气候的海相和陆相粘土区；Ⅷ-潮湿气候带化学上强分异的粘土区；Ⅸ-碳酸盐质粘土和含铁粘土区；Ⅹ-泥灰岩区；Ⅺ-硅质泥灰岩和含铁砂岩区；Ⅻ-含铁石英岩(碧玉铁质岩)区.图中数据引用见表 1 Fig. 9 (Al2O3+TiO2)-(SiO2+K2O)-the summation of other components diagram (after Неелов, 1974) |
综上所述，拉萨地体东南部变质岩系的原岩主要由晚古生代的沉积岩和古生代-新生代的岩浆岩组成。
6.2 拉萨地体东南部的三期变质作用与构造意义本次研究和现有资料表明，拉萨地体东南部经历了至少三期变质作用，分别在89~81Ma、55~49Ma和32~26Ma(表 5)。从空间上看，这些变质岩石构成了三个不同时代的变质带(图 1)。
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表 5 拉萨地体东南部三个变质带的锆石U-Pb定年结果 Table 5 Zircon U-Pb dating results of three metamorphic belts located on the southeastern of Lhasa terrane |
米林变质带，位于拉萨地体东南部变质岩系的南部，空间分布从米林县北东向南西延伸到里龙乡。经历了早期的麻粒岩相峰期变质作用和晚期的角闪岩相退变质作用，峰期变质作用温、压条件为830~900℃和0.9~1.3GPa(Zhang et al., 2010a)，为高温中压麻粒岩相，地温梯度达到20℃/km。本文锆石U-Pb年代学得到81Ma的变质年龄。此外，近年来发表的文章也报道了该区89~85Ma的变质年龄(表 5，王金丽，2009；王金丽等，2009；Zhang et al., 2010a)。因此，该带的变质作用发生在89~81Ma(表 5)。Zhang et al. (2010b) 认为该期变质作用发生在新特提斯洋中脊发生俯冲的构造环境下。拉萨地体作为俯冲带的上盘，在洋脊向其下俯冲的安第斯型造山过程中经历了高温变质作用，并伴生高温岩浆作用形成的埃达克质紫苏花岗岩(90~86Ma，张泽明等，2009；Zhang et al., 2010b)。
八一变质带，位于拉萨地体东南部变质岩系的北部，主要分布在八一镇-林芝县城-布久乡北一线以西。普遍经历了角闪岩相变质作用，变质作用温、压条件为625~679℃，0.40~0.55GPa(董昕，2011)，为低压角闪岩相，地温梯度在40~80℃/km之间。本文锆石U-Pb年代学研究表明该期变质作用发生时间为55~49Ma，这一时间段也是拉萨地体岩浆作用的峰期。Guo et al. (2012) 在林芝县东靠近雅鲁藏布江缝合带地区，报道了64Ma的深熔作用和55~44Ma的变质作用，并认为这期热事件与俯冲的新特提斯洋板片回卷有关。多数学者认为新特提斯洋板片断离是引起大约~52Ma拉萨地体南部峰期岩浆作用的最可能机制(如Chung et al., 2009；Lee et al., 2009；Zhu et al., 2011 )，这期岩浆作用产生的岩浆岩出露面积广泛，长约1000km，宽约100km，沿东西走向呈狭长带(Zhu et al., 2011 )。本文 55Ma的花岗质片麻岩的Lu-Hf同位素示踪上，εHf(t) 变化范围较大从0到-10(未发表数据)，说明有大量的幔源物质加入并导致古老大陆地壳物质熔融。本文认为随着印度大陆与欧亚大陆碰撞，深俯冲的新特提斯洋板片断离，大量地幔物质上涌导致俯冲带上盘拉萨地体的下地壳发生部分熔融形成同期大量的岩浆岩，而上地壳则发生了低压角闪岩相的变质作用。而作为俯冲带下盘印度大陆的前缘，特提斯喜马拉雅带在约47~45Ma发生地壳加厚和伴随的高级变质作用，形成了同期的石榴角闪岩和花岗片麻岩，随后又发生增厚地壳部分熔融作用，形成约44~43Ma的高Sr/Y比二云母花岗岩(Zeng et al., 2011；Gao et al., 2012)。由此可见，在55~43Ma期间，雅鲁藏布江缝合带两侧均发生了变质作用，说明印度大陆和欧亚大陆已经碰撞，否定了碰撞的起始时间在~34Ma这一观点(Aitchison et al., 2002, 2007)。
布久变质带，位于拉萨地体东南部变质岩系的中部，包括布久乡至米林县北东以西的变质岩。经历了角闪岩相变质作用，变质作用温、压条件为615~663℃，0.50~0.80GPa(董昕，2011)，为中压角闪岩相，地温梯度在20~40℃/km之间。本文及已有锆石U-Pb定年资料表明其变质作用时间为36~26Ma(表 5)，该时期也是拉萨地体地壳的增厚阶段(45~30Ma，Mo et al., 2007；Chung et al., 2009)。同时，在研究区东部东喜马拉雅构造结内，代表印度地块变质基底的南迦巴瓦群经历了同期的高压麻粒岩相变质作用(Zhang et al., 2010 a；Zeng et al., 2012)，压力范围为1.4~1.8GPa，地温梯度＜15℃/km(Liu and Zhong, 1997；丁林和钟大赉，1999)，为典型大陆俯冲带变质环境特征(O’ Brien and Rötzler, 2003；Omori et al., 2009)。本次研究的处于俯冲带上盘的拉萨地体南部的渐新世中压角闪岩相变质带与处于俯冲带下盘的以南迦巴瓦群为代表的高压麻粒岩相变质带构成了一对陆-陆碰撞环境下的双变质带。因此，拉萨地体南部的渐新世变质带是印度大陆与欧亚大陆持续俯冲过程中，地壳加厚条件下的产物。
7 结论本文对拉萨地体东南部——林芝地区的中高级变质岩系进行了系统的岩石学和年代学研究，揭示了变质岩系的物质组成和形成时代，变质作用时间和变质相系、变质带的划分，探讨了其三期变质作用的构造意义以及与拉萨地体中、新生代复合造山作用的关联。取得的主要结论如下：
(1) 拉萨地体南部变质岩系的原岩既包括晚古生代的沉积岩，又含有古生代-新生代的岩浆岩。变质沉积岩的原岩主要为泥岩、粘土岩、泥质砂岩、岩屑长石砂岩和长石砂岩等。变质岩浆岩的原岩主要为钙碱性偏铝质花岗岩类；
(2) 拉萨地体南部变质岩系角闪岩相的变质作用发生在中、新生代的复合造山作用过程中；
(3) 根据变质岩系的时空分布，本文将拉萨地体南部的变质岩系划分为三个变质带，即米林变质带，峰期变质作用为高温中压麻粒岩相，变质作用时间为晚白垩世，形成在新特提斯洋中脊向拉萨地体之下俯冲的安第斯型造山过程中；八一变质带，经历了低压角闪岩相变质作用，变质作用时间为始新世，形成在印度大陆与欧亚大陆碰撞及同时的新特提斯洋板片断离或回卷过程中；布久变质带，经历了渐新世中压角闪岩相变质作用，形成在印度大陆向欧亚大陆之下持续俯冲所导致的地壳加厚过程中。
致谢 感谢许志琴院士在文章撰写过程中的指导以及中国地质大学(北京)朱弟成教授和中国地质科学院地质研究所曾令森研究员在评审过程中提出的宝贵意见！| [] | Aitchison JC, Davis AM, Badengzhu and Luo H. 2002. New constraints on the India-Asia collision: The Lower Miocene Gangrinboche conglomerates, Yarlung Tsangpo suture zone, SE Tibet. Journal of Asian Earth Sciences, 21: 253–265. |
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