2017, Vol. 33
2. 中国地质科学院矿产资源研究所, 北京 100037;
3. 中国科学院地质与地球物理研究所, 岩石圈演化国家重点实验室, 北京 100029
2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
冈底斯岩基是拉萨地体的重要组成部分，广泛发育各种类型岩浆岩(Chung et al., 2003; Hou et al., 2004; Mo et al., 2007; Wen et al., 2008; Ji et al., 2009; Zhu et al., 2009a, b, 2011)。在冈底斯岩基漫长而复杂的地质演化过程中伴随着大量的岩浆活动，其中200~150Ma、140~80Ma、65~41Ma以及35~14Ma被认为是岩浆强烈活动的4个主要时段(丁林和来庆洲, 2003; 莫宣学等, 2005; 潘桂棠等, 2006; 侯增谦等, 2006; Mo et al., 2007; 朱弟成等, 2008; 纪伟强等, 2009; 张泽明等, 2009; 于枫等, 2010; 谢冰晶等, 2013; 钟云等, 2013)。这些岩浆岩石为细致刻画冈底斯岩基的起源和构造演化过程提供了重要的记录，为研究拉萨地块和青藏高原的演化，板块漂移-碰撞的动力学过程和机制提供了良好的野外实验室。冈底斯岩基的演化历史与新特提斯洋的打开、扩张和北向俯冲息息相关。自中生代以来，新特提斯洋向北俯冲启动(Chu et al., 2006; 张宏飞等, 2007; Ji et al., 2009; 纪伟强等, 2009)至印度-欧亚板块的碰撞(江万等, 1999; 莫宣学等, 2003; 周肃等, 2004; Dong et al., 2005; Wen, 2007; 李皓揚等，2007; Mo et al., 2008; 董国臣等, 2008; 魏瑞华等, 2008; Ji et al., 2009; Lee et al., 2009; Zhu et al., 2011)，冈底斯岩基的演化始终处于南北向的挤压环境。前人研究表明，冈底斯岩基在冈底斯岩基的形成和构造演化过程中，是否和世界上其他岛弧一样经历了弧上伸展作用是一个值得深入研究的课题。
传统观点认为，在80~60Ma是冈底斯岩基岩浆活动的平静期(Wen et al., 2008)。但随着研究程度的提高，在冈底斯岩基不断发现年龄为80~60Ma的岩浆岩(Ji et al., 2014; Wang et al., 2015; Lü et al., 2015; Zhang et al., 2015)，表明在80~60Ma期间，冈底斯岩基岩浆作用可能非常活跃，其岩浆作用的地球化学性质和上下承继关系需要重新审视。有关该阶段的岩浆作用，已提出了两种成因模式：1) 加厚岩石圈的拆沉作用(Ji et al., 2014); 或2) 新特提斯洋壳的俯冲反转(Wang et al., 2015; Lü et al., 2015)。厘清该阶段岩浆作用的时代、地球化学特征及其动力学过程，不仅在检验上述模型，而且对于进一步了解板块俯冲-碰撞转换过程具有重要的研究意义。
本文选取了西藏冈底斯岩基拉萨白堆复合岩体中平行-近平行东西走向的中-基性岩脉为研究对象，在野外地质调查和岩相学研究的基础上，开展了元素和同位素地球化学和锆石U-Pb地质年代学研究，同时结合文献数据，来限定冈底斯岩基晚白垩世岩浆作用的地球化学性质，探讨冈底斯岩基弧上南北向伸展和岩浆作用的关系。
2 地质背景和样品描述拉萨白堆复合岩体位于冈底斯岩基中段，拉萨机场高速公路加嘎隧道旁(图 1)。岩体周边主要出露地层为林布宗组、楚木龙组、塔克那组以及旦师庭组地层。下白垩统林布宗组为安山岩、凝灰岩和火山角砾岩夹砂岩。下白垩统楚木龙组主要为灰白色石英砂岩夹深灰色板岩。下白垩统塔克那组主要为黄灰色砂岩、页岩、泥岩、泥灰岩和灰岩互层。上白垩统旦师庭组地层主要为安山岩、凝灰岩和火山角砾岩夹砂岩。周边岩浆岩主要为古新世花岗闪长岩以及始新世花岗闪长岩-花岗岩。周边第四季沉积物主要为洪积、冲洪积、冲积砂砾、亚砂土以及亚黏土(西藏自治区地质矿产区域地质调查大队, 1993①)。拉萨白堆复合岩体出露面积大于100km2，岩体由不同期次的中细粒斑状花岗闪长岩、花岗岩、辉长岩和含包体的花岗闪长岩组成。在岩体西北部，中间位置发育一条断裂，将岩体西北部分为南北两部分(图 1)。北部寄主岩体的岩性为含包体花岗闪长岩(图 2a)，并被一系列平行-近平行、近东西走向(235°~272°)的辉长质-闪长质-花岗闪长质岩脉穿插，总体形成类似“条纹码”般的侵入构造样式(图 2b-d)，出露约1.5km2。局部可见暗色岩脉之间相互穿插和岩脉重复侵位的现象。少量闪长质脉岩存在暗色矿物定向排列的现象，可能是流动面理。在该复合岩体中，花岗闪长岩沿断裂带发生明显的铜、金矿化(图 2e)。在岩体北部出露淡色花岗岩脉，被后期中-基性岩脉切割(图 2f)。南部寄主岩体为辉长岩，在近断裂位置发育一条近南北走向的次火山岩岩脉以及5~10m宽的韧性剪切带。在山坳处产出矽卡岩(石榴绿帘石岩)和残留碳酸岩地层(图 1)。总的来说，构成岩体的岩性种类多样，较为复杂，相互穿插关系明确。本文研究对象采样位置详见图 2。
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图 1 拉萨地体南缘岩浆岩分布地质简图(a, 据Chu et al., 2011修改)和拉萨白堆复合岩体岩性地质简图(b) BNS：班公-怒江缝合带；ITS：印度河-雅鲁藏布江缝合带；MCT：喜马拉雅主中央断裂；STDS：藏南拆离系 Fig. 1 Simplified geologic map of southern Tibet showing outcrops of the magmatic rocks (a, after Chu et al., 2011) and geologic map of the Baidui complex (b) BNS: Bangong-Nujiang suture; ITS: Indus-Tsangpo suture; MCT: Main Central thrust; STDS: South Tibet detachment system |
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图 2 野外地质照片及采样位置 (a)含包体花岗闪长岩主体; (b-d)样品采样位置; (e)沿断裂发生铜、金矿化; (f)中-基性岩脉穿插淡色花岗岩脉 Fig. 2 Photographs showing the occurrence of dikes and sample locations of the Baidui complex (a) granodioritic body with enclaves (b-d) sample locations; (e) Cu, Au mineralization along fault; (f) mafic to dioritic dike cut off leucogranite |
①西藏自治区地质矿产局区域地质调查大队. 1993. 1：200000曲水幅8-46-(19) 中华人民共和国地质图
拉萨白堆中-基性岩脉出露于岩体北部，近东西走向，为一系列平行-近平行脉体，规模从数厘米到数米不等。脉体间不仅有相互穿插的现象，而且较年轻脉体沿着较老脉体侵入，脉体间相互关系较为复杂，但总的来说较为明确。野外手标本尺度上观察中-基性脉岩都呈黑色，除BD12-GN和BD13-GN系列样品中，暗色矿物集合体呈定向分布外，其余样品很难进行区分。基性脉岩主要由角闪石(40%)、黑云母(35%)、斜长石(20%)等所组成，几乎不见辉石或者橄榄石，呈似斑状结构，斑晶包含角闪石和斜长石，其中角闪石呈集合体产出(图 3a)，斜长石斑晶具简单双晶(图 3b)，针状黑云母与角闪石组成集合体共同产出(图 3c)，基质主要由粒度较小的斜长石，角闪石和黑云母组成(图 3a-c)。中性脉岩主要由石英(15%)、斜长石(35%)、黑云母(25%)、角闪石(20%)等组成，副矿物包括榍石、锆石等。中性脉岩呈不等粒结构，粒度较大的角闪石和黑云母呈集合体(图 3d-f)，与基性岩相比，黑云母含量明显增加，角闪石含量减少。在样品BD12-GN和BD13-GN系列样品中，黑云母和角闪石矿物集合体呈定向排列(图 3d, e)，粒度较小的矿物主要为半自形-他形的石英、斜长石、黑云母和角闪石(图 3f)。
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图 3 白堆复合岩体基性脉岩(a-c)和中性脉岩(d-f)的显微照片 Bt：黑云母；Amp：角闪石；Pl：斜长石；Qtz：石英 Fig. 3 Photomicrographs showing the texture and mineral assemblage of the mafic dikes (a-c) and dioritic dikes (d-f) from the Baidui complex Bt: biotite; Amp: amphibole; Pl: plagioclase; Qtz: quartz |
为了确定拉萨白堆复合岩体中-基性岩脉的形成时代，分别从样品BD12-GN、BD12-DB1和BD12-DB2中挑选锆石，经过手工挑选、制靶和抛光，然后进行阴极发光(CL)和扫描电镜背散射(BSE)成像观察，揭示锆石的内部结构。阴极发光成像在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心进行。在中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室进行了BSE图像和锆石内部包裹体的成分测试。在阴极发光和BSE图像的指导下，揭示锆石不同生长域的细微区别特征，选取锆石U/Pb测试点。锆石U/Pb定年在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室进行，所用仪器为Cameca IMS-1280型二次离子质谱仪。用强度为10nA的一次O2-离子束通过-13keV加速电压轰击样品表面，束斑约为20μm×30μm。二次离子经过60eV能量窗过滤，质量分辨率为5400。为在高质量分辨率下获得较高的二次离子传输率，分析采用矩形透镜模式。二次离子的强度用电子倍增器跳峰模式顺序测量。单点分析7组数据，时间约为12min(Li et al., 2009, 2010)。锆石Pb/U比值用标准锆石TEMORA2(417Ma)的ln(206Pb/238U)与ln(238U16O2/238U)间的线性关系校正；U和Th的含量用标准锆石91500(Th=29×10-6；U=80×10-6)(Wiedenbeck et al., 1995)计算获得。普通Pb用实测的204Pb进行校正。由于多数锆石的普通Pb含量非常低，可认为其主要来源于制样过程中带入的表面Pb污染，用现代地壳的平均Pb同位素组成(Stacey and Kramers, 1975)作为普通Pb组成进行校正。除特殊说明的，单点分析的同位素比值及年龄误差为1σ，U/Pb平均年龄误差为2σ或为95%置信度。结果处理采用ISOPLOT软件(Ludwig, 2008)。测试结果见表 1。
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表 1 拉萨白堆复合岩体中、基性脉岩的SIMS锆石U-Th-Pb定年数据 Table 1 SIMS zircon U-Th-Pb isotopic data of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex, Lhasa, southern Tibet |
为了确定其他中-基性岩脉的形成年代，样品BD13-D2A、BD13-D6、BD13-GN以及BD13-D1采用与样品BD12-GN、BD12-DB1和BD12-DB2相同的前处理。锆石U-Pb同位素定年测试在中国地质科学院矿产资源研究所成矿作用与资源评价重点实验室进行。所用仪器为德国Finnigan公司生产的Neptune型激光多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)，并结合美国New Wave公司生产的UP213nm激光剥蚀系统，激光剥蚀所用斑束直径为25μm, 频率为10Hz，能量密度约为2.5J/cm2，以He为载气。U和Th含量以锆石标样M127 (U:923×10-6; Th: 439×10-6; Th/U: 0.475) 为外标进行校正。在测试过程中，每测定10个样品点前后重复测量两次锆石标样GJ-1和一次锆石标样Plesovice。分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成(Liu et al., 2010)，锆石年龄谐和图用ISOPLOT获得。测试结果见表 2。
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表 2 拉萨白堆复合岩体中、基性脉岩的LA-MC-ICP-MS锆石U-Th-Pb定年数据 Table 2 LA-MC-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex, Lhasa, southern Tibet |
为确定拉萨白堆复合岩体闪长质中、基性脉岩的元素地球化学特征，分析了它们的全岩元素和微量元素组成。主量及微量元素的测试在国土资源部国家地质实验测试中心进行。主量元素通过XRF(X荧光光谱仪3080E)方法测试，分析精度为5%。微量元素和稀土元素(REE)通过等离子质谱仪(ICP-MS-Excell)分析，含量大于10×10-6的元素的测试精度为5%，而小于10×10-6的元素精度为10%。个别在样品中含量低的元素，测试误差大于10%。测试结果见表 3。
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表 3 拉萨白堆白堆复合岩体中、基性脉岩元素地球化学组成(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6) Table 3 Chemical compositions of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex, Lhasa, southern Tibet (major elements: wt%; trace elements: ×10-6) |
锆石Hf同位素测试是在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室Neptune多接收等离子质谱和Newwave UP213紫外激光剥蚀系统(LA-MC-ICP-MS)上进行的，实验过程中采用He作为剥蚀物质载气，根据锆石大小，剥蚀直径采用55μm或40μm，测定时使用锆石国际标样GJ1和Plesovice作为参考物质，分析点与U/Pb定年分析点为同一位置。相关仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等(2007)。分析过程中锆石标准GJ1和Plesovice的176Hf/177Hf测试加权平均值分别为0.282007±0.000007(2σ, n=36) 和0.282476±0.000004(2σ, n=27)，与文献报道值(侯可军等，2007; Morel et al., 2008; Sláma et al., 2008)在误差范围内完全一致。测试结果见表 4。
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表 4 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩中锆石Hf同位素数据 Table 4 Zircon Hf isotopic data of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex, Lhasa, southern Tibet |
Rb-Sr和Sm-Nd同位素的化学分离及同位素测量在中国科学技术大学中科院壳幔物质与环境重点实验室完成，详细的分析方法和流程按Chen et al. (2000)和Chen et al. (2007)。首先称取100mg全岩粉末样品于Teflon溶样罐中，分别加入适量87Rb-84Sr和149Sm-150Nd的混合稀释剂以及约3mL纯化的HF和少量HClO4后，轻微摇晃溶样罐使样品和酸还有稀释剂混合均匀，加盖并拧紧并置于电热板上加热至约120℃，放置七天左右直至样品完全溶解。待样品溶解后，Rb-Sr和REE的化学分离采用装有5mL AG50W×12阳离子交换树脂(200-400目)的石英交换柱，而Sm和Nd的纯化和化学分离则用充填有1.7mL Teflon粉末为交换介质的石英柱完成。整个流程Sr和Nd的本低浓度分别小于200pg和30pg。同位素比值的测试分别采用德国Finnigan公司生产的MAT-262(中科大)和升级版MAT-261(德国慕尼黑大学)型固体热电离质谱(Thermal Ionization MassSpectrometer，简称TIMS)上完成。Rb同位素比值测定采用双Ta-金属带形式，Sr同位素则用TaHf5发射剂和双Ta-金属带的方式进行分析，而Sm和Nd同位素比值测试采用双Re-金属带的形式进行。测定Sr-Nd同位素时所有样品的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值分别采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219进行质量分馏矫正。Sr同位素测试过程中使用国际标样NBS987进行监测分别得到其87Sr/86Sr的实际测定值为0.710249±0.000012(2SD, n=38;中科大)和0.710243±0.000004(2SD, n=9;德国慕尼黑大学)两者在误差范围内一致；在对Nd同位素分析过程中在中科大采用La Jolla作为监测标样，得到143Nd/144Nd=0.511869±0.000006(2SD, n=25)，而在德国慕尼黑大学采用国际标样JNDi-1作为监测，得到143Nd/144Nd=0.512100±0.000006(2SD, n=8)。测试结果见表 5。
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表 5 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩的Sr和Nd同位素组成 Table 5 Sr and Nd isotope compositions of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex, Lhasa, southern Tibet |
在计算143Nd/144Nd(CHUR)时，143Nd/144Nd=0.512638，143Sm/144Nd=0.1967 (为确定白堆复合岩体的中-基性脉岩的结晶年龄，选择了具有代表性的7件样品，其中基性脉岩为BD12-DB2、BD13-D2A、BD13-D1，中性脉岩为BD12-DB1、BD12-GN、BD13-GN和BD13-D6。针对其中BD12-DB1、BD12-DB2和BD12-GN开展了SIMS锆石U-Pb测年分析，其他4件样品开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年分析。其中3件基性脉岩的锆石具有相似的结构和形态，主要为长至短柱状，样品BD13-D1更多表现为双锥状，粒度在100~450μm之间，长宽比在1：1.5~1：3之间，具有宽板状韵律环带(图 4)，表明这些锆石都是从硅酸质熔体结晶的岩浆锆石。4件中性脉岩的锆石具有相似的结构，主要为柱状-双锥状，粒度在80~500μm之间，长宽比在1：1~1：4之间，具有清晰的岩浆锆石典型的韵律环带(图 5)。在下文讨论中，采用的年龄为锆石206Pb/238U年龄。
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图 4 白堆复合岩体基性脉岩中锆石阴极发光(CL)图像 Fig. 4 Cathodoluminescence (CL) image showing texture and analytical spot of the mafic dikes of the Baidui complex |
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图 5 白堆复合岩体中性脉岩中锆石阴极发光(CL)图像 Fig. 5 Cathodoluminescence (CL) image showing texture and analytical spot of the dioritic dikes of the Baidui complex |
在3件基性岩样品中，在样品BD12-DB2中，除测试点BD12-DB2-08具较高的U含量(1089×10-6)、低Th含量(80×10-6)和较低的Th/U(0.074) 比值外，其余测试点的锆石U和Th含量较低，在62×10-6~294×10-6和48×10-6~411×10-6之间，但Th/U比值较高，在0.49~1.63之间(表 1)。在13个测试点中，加权平均年龄值为86.0±1.1Ma(MSWD=1.5)(图 6)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布，谐和年龄为85.3±1.1Ma(图 6)，代表该组脉岩的结晶年龄。
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图 6 白堆复合岩体样品BD12-GN (a、b)、BD12-DB2 (c、d)和BD12-DB1 (e、f)的锆石U-Pb谐和图和年龄分布图 Fig. 6 U/Pb concordia and age distribution diagrams for zircon U-Pb analytic results of sample BD12-GN (a, b), BD12-DB2 (c, d) and BD12-DB1 (e, f) from the Baidui complex |
样品BD13-D2A的锆石具有变化较大的U含量(44.4×10-6~378.9×10-6)和较低的Th含量(28.7×10-6~135.9×10-6)，但Th/U比值相似，在0.33~1.63之间(表 2)；在18个测试点中，加权平均年龄值为84.0±1.5Ma(MSWD=1.2)(图 7)。高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布，谐和年龄为84.0±1.5Ma(图 7)，代表该组脉岩的结晶年龄。
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图 7 白堆复合岩体样品BD13-D2A (a、b)、BD13-D6 (c、d)、BD13-GN (e、f)和BD13-D1(g、h)的锆石U-Pb谐和图和年龄分布图 Fig. 7 U-Pb concordia and age distribution diagrams for zircon U-Pb analytic results of sample BD13-D2A (a, b)、BD13-D6 (c, d)、BD13-GN (e, f) and BD13-D1 (g, h) from the Baidui complex |
BD13-D1的锆石具有最低的U和Th含量分别在32.7×10-6~108.8×10-6和22.5×10-6~115.4×10-6之间，Th/U比值较为集中，在0.60~1.13之间(表 2)；在18个测试点中，加权平均年龄值为69.7±2.3Ma(MSWD=1.8)(图 7)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布(图 7)，可信度较高，代表该组脉岩的结晶年龄。
4.1.2 中性岩脉锆石U-Pb测试结果在4件中性岩样品中，样品BD12-GN的锆石U和Th含量分别在60×10-6~505×10-6和44×10-6~373×10-6之间，Th/U比值较为集中，在0.65~1.41之间(表 1)；在11个测试点中，加权平均年龄值为86.8±1.4Ma(MSWD=1.8)(图 6)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布(图 6)，可信度较高，代表该组脉岩的结晶年龄。
样品BD13-D6的锆石具有略低的U含量(55.2×10-6~216.8×10-6)，Th含量在33.2×10-6~255.8×10-6之间，Th/U比值在0.50~1.37之间(表 2)；在16个测试点中，加权平均年龄值为83.7±1.9Ma(MSWD=1.4)(图 7)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布，谐和年龄为83.7±1.9Ma(图 7)，代表该组脉岩的结晶年龄。
样品BD13-GN的锆石具有与BD13-D6的锆石相似的U含量(57.7×10-6~260.2×10-6)，而略高的Th含量(41.7×10-6~519.2×10-6)，除了两个测试点的Th/U比值(0.72和0.83) 较低外，其余测试点的Th/U比值均大于1.20，最高可至2.77(表 2)。在11个测试点中，加权平均年龄值为76.0±1.5Ma(MSWD=4.8)(图 7)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上分布相对集中(图 7)，代表该组脉岩的结晶年龄。
样品BD12-DB1具有中等U含量(51×10-6~384×10-6)和变化最大的Th含量(30×10-6~697×10-6)，Th/U比值在0.58~1.82之间(表 1)；在13个测试点中，加权平均年龄值为67.5±0.9Ma(MSWD=1.4)，高Th/U比值和清晰的韵律环带表明它们是岩浆成因的。这组年龄数据点在谐和图上相对集中分布，谐和年龄为67.4±0.6Ma，代表该组脉岩的结晶年龄。
上述锆石U-Pb地质年代学数据表明：基性脉岩的结晶时间可以分为~85Ma和~68Ma两个阶段。中性脉岩的结晶时间可以分为~85Ma、~76Ma和~68Ma三个阶段。
4.2 全岩地球化学特征按照时间顺序，拉萨白堆复合岩体中、基性脉岩的地球化学特征如下：
85Ma基性脉岩除样品BD13-D2A的SiO2含量为48.3%，其他脉岩SiO2含量较高(52.0%~52.9%)；各脉岩均具有高的Al2O3(16.1%~17.9%)、FeOT(7.9%~8.8%)和MgO(5.2%~7.9%)含量，Mg#值均大于45(53.9~61.9)。除BD13-D2A的TiO2含量为1.2%外，其它样品在0.8%左右，MnO含量在0.2%左右。K2O含量在1.2%~1.7%之间，在Si2O-K2O协变图解中，位于高-中钾钙碱性区域内。在SiO2-K2O+Na2O图解上位于辉长岩-二长闪长岩区域内(表 3、图 8)。
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图 8 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩SiO2与TiO2(a)、MnO (b)、FeOT (c)、Al2O3(d)、CaO (e)、MgO (f)、K2O (g)、K2O+Na2O (h)和Mg# (i)协变关系 Fig. 8 Co-variation diagrams of TiO2 (a), MnO (b), FeOT (c), Al2O3(d), CaO (e), MgO (f), K2O (g), K2O+Na2O (h) and Mg# (i) versus SiO2 in the mafic to dioritic dikes from the Baidui complex |
68Ma的基性脉岩样品以DB13-D1为代表，包含其临近相互平行并且地球化学特征相似的脉体DB13-D2、DB13-D3和DB13-D4。68Ma的基性脉岩在主量元素地球化学特征上，与85Ma的基性脉岩相似。除样品BD13-D4的SiO2含量较高(52.8%)，其余样品的SiO2含量在48.8%~51.0%；具有与~85Ma基性脉岩相似的Al2O3(16.7%~18.0%)，和FeOT(7.8%~8.9%)含量；除样品BD13-D2的MgO(7.6%)含量较高，其它样品的MgO(4.5%~5.9%)含量较低，Mg#值均大于45(50.6~60.6)；TiO2含量在0.9%~1.2%；MnO含量同样在0.2%左右；较低的K2O含量在0.8%~1.6%之间，与~85Ma的基性脉岩一致，都属于中-高钾钙碱性和辉长岩-二长闪长岩(表 3、图 8)。
85Ma的中性脉岩以样品BD13-D6和BD12-GN系列样品为代表。其中，样品BD13-D6的具有接近基性脉岩的SiO2含量(53.5%)，主量元素地球化学特征与基性脉岩相似(表 3)。BD12-GN系列样品的SiO2含量比较集中，在58.3%~60.1%；TiO2和MnO含量较低；Al2O3含量在17.8%~18.1%；高的FeOT含量(5.3%~6.1%)和MgO含量(2.8%~3.0%)，Mg#值均大于45.0；K2O含量在1.3%~2.5%之间，属于中-高钾钙碱性系列和闪长岩-二长岩(表 3、图 8)。
76Ma的中性脉岩为BD13-GN，在主量元素地球化学特征上，其与BD12-GN系列样品具有相似的特征，属于中钾钙碱性系列二长岩(表 3、图 8)。
68Ma的中性脉岩以BD12-DB1为代表，包含产状和地球化学特征相似的样品BD12-A、BD12-C、BD12-D、BD12-I、BD12-DC和BD12-D5。与85Ma的中性岩相比，该阶段各脉岩具SiO2含量(53.5%~60.0%)略低；同样具有低的TiO2和MnO含量；较高的Al2O3(17.8%~20.0%)；FeOT(5.5%~7.7%)和MgO(2.2%~4.1%)含量；样品的Mg#值均大于39.5；K2O含量在0.8%~1.7%之间，属于中-高钾钙碱性系列，二长闪长岩-闪长岩(表 3、图 8)。
综上所述，拉萨白堆复合岩体各阶段的基性脉岩具有较高的MgO和Al2O3含量，较低的TiO2含量，较高的Mg#(＞50.6)，属于辉长岩-二长闪长岩。中性脉岩具有更高的SiO2含量以及高的Mg#(＞39.5)。
4.3 稀土元素地球化学特征在稀土元素地球化学特征上，拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩的特征如下：
85Ma的基性脉岩ΣREE在45.4×10-6~75.7×10-6之间，(La/Yb)N=3.02~5.07，较为富集LREE，在稀土元素标准化图解上，呈左倾，HREE含量较高并且分布平坦，不具Eu异常(Eu/Eu*=0.92~1.03)(表 3、图 9)。
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图 9 拉萨白堆复合岩体基性脉岩(a、b)和中性脉岩(c、d)的微量元素及稀土元素地球化学特征(标准化值引自Sun and McDonough, 1989) Fig. 9 Trace and rare earth element distribution diagram for mafic dikes (a, b) and dioritic dikes (c, d) from the Baidui complex (normalization values after Sun and McDonough, 1989) |
68Ma基性脉岩与85Ma的基性脉岩在稀土元素上具有相似特征，ΣREE在49.3×10-6~68.9×10-6，(La/Yb)N=3.45~4.93，高含量的HREE呈平坦分布，也不具Eu异常(Eu/Eu*=0.94~1.07)(表 3、图 9)。
85Ma中性脉岩ΣREE在59.1×10-6~63.9×10-6之间，较基性脉岩轻、重稀土分异稍强，(La/Yb)N=6.25~8.88，稀土分布与基性脉岩基本相似，但HREE含量稍低，呈平坦分布，基本不具Eu异常(Eu/Eu*=0.97~1.10)(表 3，图 9)。
78Ma中性脉岩在土元素地球化学特征与~85Ma的中性岩基本相同，ΣREE为70.5×10-6，(La/Yb)N=9.79，富集LREE，亏损HREE，但HREE呈平坦分布，同样基本不具Eu异常(表 3、图 9)。
68Ma中性脉岩的稀土总量稍高，ΣREE在56.6×10-6~79.2×10-6，轻重稀土分异程度与其他中性脉岩相似，(La/Yb)N=4.08~7.43，富集LREE，HREE含量接近基性脉岩并呈平坦分布，不具有Eu异常(Eu/Eu*=0.98~1.04)(表 3、图 9)。
综上所述，拉萨白堆复合岩体各阶段的中-基性脉岩均富集LREE，基本不具有Eu异常。基性脉岩HREE含量较高，呈平坦分布。与基性脉岩相比，中性脉岩HREE含量较低，但也呈平坦分布。
4.4 微量元素地球化学特征在微量元素地球化学特征上，白堆复合岩体中-基性脉岩特征如下：
85Ma基性脉岩具有含量较高但变化较大的Cr，高达486×10-6，低至57.3×10-6；Ni和Co含量较高，分别为40.2×10-6~105×10-6，25.6×10-6~43.3×10-6；Cu含量较低(35.4×10-6~70.0×10-6)；Ba含量在137×10-6~234×10-6之间(表 3)；富集Cs、K、Ba等大离子亲石元素；亏损Ti、Nb、Ta、Zr和Hf等高场强元素(图 9)；Y含量虽较低(＜16.1×10-6)，但Sr/Y(＜35.3) 比值较低。
与85Ma基性脉岩相比，68Ma基性脉岩的Cr和Ni含量较低，分别为51.3×10-6~157×10-6和28.7×10-6~65.7×10-6，但Co(32.1×10-6~42.5×10-6)相似；Cu含量(56.8×10-6~112×10-6)较高；Ba含量较高，在149×10-6~319×10-6之间(表 3)；同样富集大离子亲石元素(Cs、Rb、K和Ba)，部分样品具有Sr正异常；亏损Nb、Ta和Zr等高场强元素，Ti负异常较弱(图 9)；Y含量(＜16.4×10-6)和Sr/Y(＜43.4) 比值较低。
85Ma中性脉岩，除了最接近基性岩组分的样品BD13-D6具有和同期基性脉岩相近的Cr、Ni、Co含量外，其他样品的Cr、Ni、Co含量均较低，分别小于42.0×10-6，23.0×10-6和21.3×10-6；Cu含量变化较大，在41.7×10-6~191×10-6之间；Ba含量较高，在178×10-6~689×10-6之间(表 3)；富集Cs、Sr、K等大离子亲石元素，部分样品显示Ba正异常和Sr负异常；亏损亏损Nb、Ta、Zr和Ti等高场强元素(图 9)；具有低Y(＜12.9×10-6)和高Sr/Y(＞49.1) 比值特征。
78Ma中性脉岩具有较低的Cr、Ni、Co和Cu含量；Rb、Ba等大离子亲石元素富集，显示K和Sr负异常；亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素；Y含量非常低，为1.2×10-6，Sr/Y值较高，为71.5(表 3、图 9)。
68Ma中性脉岩的Cr、Ni、Co含量相对较低，但变化较大，分别为1.9×10-6~54.5×10-6，5.0×10-6~30.3×10-6和13.3×10-6~42.2×10-6；Cu含量在26.5×10-6~137×10-6之间；Ba含量在183×10-6~425×10-6之间(表 3)；富集Cs、K、Ba和Sr等大离子亲石元素；亏损Nb、Ta、Zr和Ti等高场强元素(图 9)；同样具有低Y含量(＜16.4×10-6)和较高的Sr/Y(＞37.7) 比值。
综上所述，拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩均富集大离子亲石元素，亏损高场强元素。与同期中性脉岩相比，基性脉岩具有较高的Cr、Ni和Co含量，虽然Sr含量较高，但Y含量也较高，导致Sr/Y比值较低。中性脉岩Y含量较低，Sr/Y比值较高，显示高Sr-低Y的特征。
4.5 放射性同位素地球化学特征对于白堆复合岩体的基性岩脉，选取样品85Ma的基性岩脉BD12-DB2，分析了锆石的Hf同位素组成，该样品锆石的176Yb/177Hf比值为0.025726~0.052730，均小于0.2，176Lu/177Hf比值在0.000501~0.001081之间(表 4)，表明锆石形成后，放射性成因Hf累计较少，Hf同位素组成合理，可以使用176Hf/177Hf比值进行地球化学示踪(吴福元等，2007)。除测试点BD12-DB2-7和-8以外，其他测点的εHf(t)值均大于+11.0(图 10)，具有较年轻的Hf同位素单阶段地幔模式年龄(tDM=175~360Ma)。
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图 10 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩的锆石Hf同位素随时间分布图 文献数据引自Chung et al., 2009; Chu et al., 2006, 2011; 管琪等，2010; Guo et al., 2011, 2013; 黄玉等, 2010; Ji et al., 2012; Jiang et al., 2014; Zheng et al., 2014 Fig. 10 Hf isotopic compositions of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex Literature data from Chung et al., 2009; Chu et al., 2006, 2011; Guan et al., 2010; Guo et al., 2011, 2013; Huang et al., 2010; Ji et al., 2012; Jiang et al., 2014; Zheng et al., 2014 |
同时测试了76Ma(BD13-GN)和68Ma(BD12-DB1) 的中性脉岩的锆石Hf同位素比值。由于锆石粒度的关系，BD13-GN样品仅获得5点有效数据，BD12-DB1获得13个有效数据。在76Ma中性脉岩锆石中，176Yb/177Hf比值(0.034673~0.049686) 较低，均小于0.2，176Lu/177Hf比值也较低，在0.000678~0.000920之间(表 4)；εHf(t)值较高，在+10.7~+15.7之间(图 10)，Hf同位素单阶段地幔模式年龄(tDM=126~283Ma)集中且较年轻。
68Ma中性岩脉样品BD12-DB1锆石的Hf同位素组成与76Ma的中性岩相似，表现为较高的εHf(t)，在+11.9~+15.5之间(图 10)和年轻的Hf同位素单阶段地幔模式年龄(tDM=103~315Ma)。
为了确定白堆复合岩体中这些中-基性岩脉的Sr和Nd同位素组成，选取了代表性基性岩脉样品BD12-DB2、BD13-D2A(~85Ma)、BD13-D1(~68Ma)和中性岩脉样品BD12-GN、BD13-D6(~85Ma)、BD13-GN(~76Ma)和BD12-DB1(~68Ma)共7件样品进行Rb-Sr和Sm-Nd同位素分析，初始Sr和Nd同位素比值按各样品的结晶年龄计算。
白堆复合岩体两个年龄段的基性脉岩在Rb-Sr和Sm-Nd同位素组成上具有相似特征，表现为：(1) Rb含量较低，但Sr含量较高，分别为18.4×10-6~41.6×10-6，和480×10-6~646×10-6，Rb/Sr比值也较低，小于0.09；(2) 较低的Sm(2.86×10-6~3.41×10-6)和Nd(9.89×10-6~16.0×10-6)含量，Sm/Nd比值小于0.29；和(3) 初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr(t)=0.703832~0.704084) 较低，但143Nd/144Nd(t)值(0.512687~0.512729) 较高，εNd(t)值在+3.1~+3.7之间(表 5、图 11)。
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图 11 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩εNd(t)-87Sr/86Sr(t)关系图解(a)及局部重叠数据放大图(b) 文献数据康志强等, 2009；莫宣学等, 2003; Mo et al., 2007, 2008; Chu et al., 2006; Hou et al., 2004; Wen et al., 2008; 董国臣, 2002, 董国臣等, 2008; 张双全, 1996; 谢克家等, 2011 Fig. 11 εNd(t) vs.87Sr/86Sr(t) diagram of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex (a) and enlarged figure of overlaying data (b) Literature data from Kang et al., 2009; Mo et al., 2003, 2007, 2008; Chu et al., 2006; Hou et al., 2004; Wen et al., 2008; Dong, 2002; Dong et al., 2008; Zhang, 1996; Xie et al., 2011 |
岩体中3个阶段的中性脉岩在Rb-Sr和Sm-Nd同位素组成上同样具有相似特征，并且与基性脉岩特征相似。Rb和Sr含量较低，Rb/Sr比值＜0.09；低的Sm和Nd含量，Sm/Nd比值＜0.23。初始Sr同位素比值较低且较均一，为0.703777~0.703935，较高的143Nd/144Nd(t)值(0.512687~0.512714) 和εNd(t)值(+3.2~+3.5)(图 11)。
综上所述，拉萨白堆复合岩体发育系列近东-西走向的中-基性岩脉，主要形成于85~68Ma，可分为三个阶段，~85Ma，~76Ma和~68Ma。现有数据表明，在这三阶段岩浆作用过程中，~85Ma和~68Ma都同时发育基性和中性岩脉，而中间时段仅发育中性岩浆岩。各阶段的基性脉岩表现出：(1) 具有较高的MgO和Al2O3含量，但MnO含量较低，较高的Mg#，均大于50.6；(2) Cr、Ni、Co、Sr、HREE和Y含量都较高，HREE呈平坦分布，无Eu异常, Sr/Y和La/Yb的比值都较低；(3) 富集大离子亲石元素，亏损Nb、Ta和Zr等高场强元素；(4) 初始Sr同位素比值较低，但εNd(t)(+3.1~+3.7) 和εHf(t)(＞+11.0) 都较高，年轻的Hf同位素单阶段地幔模式年龄。各阶段的中性脉岩则表现出：(1) 具有较高的MgO含量，除3件样品(BD12-DB1、BD12-DC和BD13-D5) Mg#值在39.5~41.5之间外，其余样品Mg#值均大于46.3；(2) 具有较低的Cr、Ni含量，富集LREE，基本不具有Eu的异常；(3) 富集Cs和K等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素，具有低Y含量以及高Sr/Y比值；(4)εHf(t)值均大于+10.7，Hf同位素单阶段模式年龄较为年轻(＜315Ma)，低Sr同位素初始比值，较高的εNd(t)值(+3.2~+3.5)。其中，SiO2含量位于中-基性岩过渡范围内的脉岩具有相似的特征。值得指出的是，在这些脉岩中，部分脉岩明显亏损Zr，但所有脉岩均不亏损Hf。
5 讨论 5.1 白堆脉岩的成因与冈底斯南缘晚白垩世岩浆作用性质在拉萨白堆复合岩体中，中-基性岩脉的锆石U-Pb年代学数据表明，在晚白垩世(86~68Ma)，该岩体经历了至少三阶段岩浆作用。结合文献数据(Ji et al., 2014; Wang et al., 2015; Lü et al., 2015; Zhang et al., 2015)，表明冈底斯岩基在80~60Ma期间不是前人所认为的岩浆活动“安静期”(Wen et al., 2008)，可能经历了广泛的岩浆作用。
拉萨白堆复合岩体的基性脉岩具有较低的Sr同位素(87Sr/86Sr(t)＜0.7041) 比值，但较高的εNd(t)(+3.1~+3.7) 和εHf(t)(+11.0~+14.1) 值，较年轻Hf同位素单阶段地幔模式年龄(＜360Ma)。与来源于亏损地幔的基性岩浆相比，稍高的Sr同位素比值，略低的Nd和Hf同位素组成特征，表明这些基性岩浆包含一定程度的壳源组分，其来源可能包括：(1) 基性脉岩侵位过程中，来源于亏损地幔熔体经历了不同程度的地壳物质混染；或(2) 来源于经历流体或熔体交代的岩石圈地幔。原始地幔和MORB的Nb/La比值均在1.0左右(Sun and McDonough, 1989)，白堆复合岩体基性脉岩具有较低且一致的Nb/La比值(0.29~0.36)，与岛弧玄武岩的Nb/La比值(＜0.50) 相似(Kepezhinskas et al., 1996)，明显低于地壳平均Nb/La(~0.50) 比值。如果基性岩浆的壳源组分是来源于岩浆上升过程中的地壳物质混染，那么它们的Nb/La和La/Sm比值都将升高，Nb/La比值将趋近地壳比值，La/Sm比值将大于5.0(Lassiter and Depaolo, 1997)，但基性岩的La/Sm比值(2.0~3.5) 均小于5.0，并且Nb/La和La/Sm比值并不显示正相关关系(图 12a)。因此，可以排除基性脉岩的壳源组分来自于围岩混染。同时，基性脉岩的εHf(t)和εNd(t)值都较均一，随SiO2变化微弱，这进一步排除基性脉岩的壳源组分来自于围岩混染的可能性。上述讨论表明，拉萨白堆复合岩体基性脉岩的源区为具有壳源组分的岩石圈地幔。壳源组分可能与先前新特提斯大洋岩石圈的俯冲交代作用相关。白堆复合岩体基性脉岩均较为富集HREE和Y，指示其源区可能不含石榴子石，可能是含角闪石的橄榄岩。
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图 12 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩元素关系图 (a) Nb/La比值与La/Sm比值协变关系；(b) Sr/Yb比值与SiO2协变关系；(c) La/Yb比值与SiO2协变关系；(d) Sr/Y比值随时间变化图解 Fig. 12 Diagrams showing the relationship of element of mafic to dioritic dikes from the Baidui complex (a) Nb/La vs. La/Sm; (b) Sr/Yb vs. SiO2; (c) La/Yb vs. SiO2 and (d) Sr/Y vs. time |
拉萨白堆复合岩体中性脉岩的Sr-Nd-Hf同位素组成与基性脉岩相似，但在Sr/Y和La/Yb比值上都明显升高(图 12b, c)，地幔相容元素的含量明显较低。它们可能代表了以下源区部分熔融派生的熔体：(1) 受地壳物质混染的亏损地幔；(2) 俯冲板片熔体与幔源物质的混合；(3) 新生下地壳；(4) 受流体交代的岩石圈地幔。如果源自于为俯冲板片的部分熔融，其应该具有类似MORB的Sr-Nd同位素组成和较高的地幔相容元素(Ni，Cr和Co)(Defant and Drummond, 1990)，但其较低的Nd同位素组成和较低的Ni和Cr的含量，不支持这些中性脉岩直接来源于俯冲板片的部分熔融。基性下地壳部分熔融形成的岩浆通常具有较低的Mg#值(小于40)(Atherton and Petford, 1993)，白堆中性脉岩均具有高的Mg#值(>39.5)，表明其可能并不源自于新生下地壳的部分熔融。另外，如果其源区是加厚拆沉的下地壳并在演化和侵位过程中受地壳混染，岩浆中LILE和K2O含量增加，而P2O5和TiO2降低(Mir et al., 2011)。而白堆复合岩体中性脉岩的K2O含量与Mg#值并不呈负相关关系，P2O5含量则随Mg#值的降低而增加，与经受地壳AFC过程形成的岩浆特征不符。这些中性脉岩具有变化较大的Ba/Th和Ba/La比值，分别为71.1~284和14.0~58.9，而Th/Nb比值(0.5~1.9) 和Th/Yb比值(1.4~3.7) 则相对稳定，指示有大量的含水流体进入了地幔源区(Woodhead et al., 2001; Hanyu et al., 2006)。上述特征表明拉萨白堆复合岩体中性脉岩的源区同样可能为受流体交代的岩石圈地幔，与基性脉岩相同。
在主量元素Harker图解上可以明显看出，拉萨白堆复合岩体的中-基性脉岩之间具有良好的演化关系(图 8)，表明中性脉岩和基性脉岩具有相同或相近的源区，但岩浆演化程度不同。同时，相容元素Cr、Ni随MgO含量具有良好的正相关关系(图 13)，同样表明白堆复合岩体中-基性脉岩之间具有演化关系。而不相容元素Sr、Ba和Rb的含量则变化较大(图 13)，这些特征可能是源区的流体交代所致。
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图 13 拉萨白堆复合岩体中-基性脉岩MgO与Ni (a)、Cr (b)、Yb (c)、Sr (d)、Rb (e), 、Ba (f)、Th (g)、U (h)及La/Yb (i)协变关系 Fig. 13 Co-variation diagrams of Ni (a), Cr (b), Yb (c), Sr (d), Rb (e), Ba (f), Th (g), U (h) and La/Yb (i) versus MgO in the mafic to dioritic dikes from the Baidui complex |
拉萨白堆复合岩体中性脉岩均具有较高的Sr，但较低的Y含量及高Sr/Y比值特征。Sr在角闪石中的分配系数KD(Sr)远小于1 (Tiepolo et al., 2007)，角闪石的分离结晶作用会使岩浆岩具有较高的Sr含量。而Sr在斜长石中的分配系数KD(Sr)则为5.28(Ewart and Griffin, 1994)，因此，斜长石分离结晶是影响岩浆Sr含量和Eu异常的因素之一。但这些脉岩几乎不具有Eu负异常，从Ho到Lu稀土元素平坦分布，表明岩浆在演化过程中未经历强烈的斜长石分离结晶作用，但可能经历了角闪石分离结晶作用。同时，随着时间的演化，各脉岩的Sr/Y比值并不显示明确的相关关系，但是随着SiO2含量升高，Sr/Y比值具有升高的趋势(图 12d)，也与角闪石分离结晶作用相吻合。基性脉岩的暗色矿物主要以角闪石和黑云母为主，没有辉石和橄榄石，斑晶主要为角闪石集合体或角闪石-黑云母集合体。中性脉岩中斑晶则主要为黑云母加少部分角闪石集合体。这些岩相学特征也支持从基性岩浆向中性岩浆演化过程中，经历了角闪石分离结晶作用。
与藏南拉萨地体新生代高镁钾质岩相比，白堆复合岩体的中-基性脉岩具有更低的TiO2以及更高的Al2O3，较低的K、Ba、Sr含量。藏南拉萨地体新生代高镁钾质岩的源区明显更加富集，前人研究认为其源区为含金云母尖晶石方辉橄榄岩地幔(Williams, 2004; Guo et al., 2006)。Furman and Graham(1999)认为，在岩石圈地幔部分熔融过程中，在角闪石稳定域部分熔融作用产生的熔融体具有较高的Ba/Rb比值，但Rb/Sr比值变化较小；在较高的压力条件下，在金云母稳定域部分熔融作用产生的熔融体Rb/Sr比值较高，但Ba/Rb比值较低。白堆复合岩体的中-基性脉岩的Ba/Rb比值较高(＞4.16)，Rb/Sr比值较低且较集中，指示它们的地幔源区为含角闪石的岩石圈地幔。这暗示了藏南冈底斯岩基岩石圈地幔在晚白垩世可能还处于角闪石稳定范围内，富集程度较低。随着新特提斯洋和后续印度大陆岩石圈的持续北向俯冲，冈底斯岩基根部发生增厚和富集作用，最终进入到金云母稳定域，为新生代藏南高镁钾质岩提供了重要源区。
5.2 冈底斯岩基弧上伸展作用冈底斯岩基的形成和演化与新特提斯洋的北向俯冲息息相关，总体上处于挤压构造环境。但在俯冲板片后撤，俯冲速率降低和斜向俯冲过程中，俯冲带上盘(弧上)可能经历伸展作用，发育具有张扭性走滑断裂和平行弧的岩脉或岩墙群(Fitch, 1972; Dalmayrac and Molnar, 1981; Beck, 1983, 1986; Dahlen, 1984; Dalmayrac and Jarrard, 1986; Walcott, 1987; England and Houseman, 1989; Michael, 1990; McCaffrey, 1992)。拉萨白堆复合岩体中发育大量的近平行东西走向、晚白垩世中-基性脉体，表明冈底斯岩基在演化过程中经历了弧上伸展作用。已有研究表明在70~60Ma期间，新特提斯向北俯冲，印度板块以较高速率(18~20cm/yr)，向北运动(Kumar et al., 2007; Cande and Stegman, 2011; van Hinsbergen et al., 2011; Eagles and Wibisono, 2013)，不存在俯冲板片后撤和俯冲速率降低的条件。
同时，板块斜向俯冲和岩石圈拆沉作用都可能导致弧上伸展构造(Fitch, 1972；Kay and Kay, 1991, 1993；Chiarabba and Chiodini, 2013)，但在野外很难将两者区分(Chiarabba and Chiodini, 2013)。拆沉作用以快速抬升，压力变化以及幔源岩浆作用为特征(Kay and Kay, 1991, 1993；Bao et al., 2014)。板块俯冲引发上盘岩石圈增厚，导致地幔顶部和地壳底部发生明显相变，致使壳根密度大于下伏地幔，导致重力失稳，诱发拆沉作用(Kay and Kay, 1993)。拆沉作用形成高钾-钙碱性系列岩浆，具有类似弧岩浆岩的Ba/Ta和La/Ta值为特征和中等La/Yb比值(Kay and Kay, 1991, 1993；高山和金振民，1997；黄华等，2007)。但在冈底斯岩基南部保留大量的密度较高的晚早白垩纪(100~90Ma)苏长岩和辉石岩(Ji et al., 2009; Ma et al., 2013)，并且部分苏长岩和辉石岩含石榴子石(Zhang et al., 2014), 与拆沉作用的深部构造和岩石学效应相悖。
板块的斜向汇聚，将会导致俯冲带上盘发育张扭性走滑断裂和平行弧的岩脉或岩墙群(Fitch, 1972; Beck, 1983, 1986; Jarrard, 1986; Walcott, 1987; Michael, 1990; McCaffrey, 1992)。已有研究结果认为，在130~85Ma期间，新特提斯洋发生北向斜向俯冲(Aitchison et al., 2011)，可能诱发弧上伸展和弧后伸展作用，形成张扭性走滑断裂。这些平行于俯冲边界的张扭性走滑断层可能为拉萨白堆复合岩体中-基性岩脉的侵位提供有利的张性薄弱带。因此，本文和文献数据可能预示着新特提斯板片北向斜向俯冲自早白垩世开始一直持续到印度-欧亚板块碰撞。冈底斯岩基的南部发育大量的东西走向的断裂，详细限定这些断裂的属性和活动时限是进一步揭示在新特提斯洋北向俯冲中，冈底斯岩浆弧构造变形样式与岩浆作用性质之间关系的基础。
6 结论通过拉萨白堆复合岩体中-基性脉体的的年代学、岩相学、矿物学、同位素和地球化学研究，并结合前人的数据，获得以下结论：
(1) 冈底斯岩基在晚白垩世并非岩浆活动的“安静期”，岩浆作用从~85Ma持续活动至~68Ma，分为~85Ma、~76Ma和~68Ma三个阶段。
(2) 拉萨白堆复合岩体的中-基性脉岩具有相似的源区，为受流体交代的岩石圈地幔。
(3) 拉萨白堆复合岩体的中-基性脉岩之间具有演化关系，中性脉岩所具有的高Sr/Y比值，为岩浆演化过程中角闪石的分离结晶所致。
(4) 在85~68Ma期间，冈底斯岩基弧上经历了显著的南北向伸展，可能是由于新特提斯洋板片的斜向俯冲所导致的。
致谢 感谢中国地质大学(北京)的赵志丹教授和中国地质科学院地质研究所戚学祥研究员的细致审稿，提出诸多建设性修改意见。感谢中国科技大学肖萍老师在Sr和Nd同位素测试中的帮助；感谢中国科学院地质与地球物理研究所凌潇潇老师在SIMS锆石U-Pb测试中的帮助。| [] | Aitchison JC, Xia X, Baxter AT, Ali JR. 2011. Detrital zircon U-Pb ages along the Yarlung-Tsangpo suture zone, Tibet:Implications for oblique convergence and collision between India and Asia. Gondwana Research, 20(4): 691–709. DOI:10.1016/j.gr.2011.04.002 |
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