Age, petrogenesis and tectonic setting of bimodal volcanic rocks from Yeba Formation in Maizhoukunggar, southern Tibet
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摘要:
青藏高原南部早中生代岩浆岩的研究对反演区域构造演化具有重要意义，其中早侏罗世叶巴组火山岩被认为是新特提斯洋俯冲的早期岩浆记录，目前对于其形成的构造环境仍存在争议。选取西藏南部墨竹工卡县地区新发现的叶巴组火山岩为研究对象，对其进行了锆石U-Pb同位素、全岩地球化学成分测试。火山岩主要岩性为玄武岩(181.0±5.0 Ma，n=1)和流纹岩(181.4±4.4 Ma，MSWD=0.017, n=18)，具有双峰式火山岩特征。玄武岩具有较高的TiO2、P2O5和Nb含量，(La/Nb)PM＜2，具有富铌玄武岩的特征，Mg#值为54.9~57.3，Ti/V＞50，富集轻稀土元素，亏损重稀土元素。流纹岩具有较高的SiO2、Na2O含量，Mg#值为49.1~50.4，Th/Ce值为0.1~0.15，Th/La值为0.22~0.31，Nb/Ta值为14.06~14.32，Sr/Y值较低(4.15~4.82)，富集轻稀土和大离子亲石元素，亏损高场强元素。研究结果揭示，玄武岩岩浆源区为板片熔体交代的地幔楔，并在后期演化过程中混入部分地壳物质。流纹岩为幔源岩浆与大陆地壳混染成因。玄武岩具有板内玄武岩及岛弧岩浆岩特征，流纹岩具有岛弧岩浆岩特征，结合区域地质背景推测，墨竹工卡叶巴组火山岩形成于新特提斯洋北向俯冲的弧后盆地环境，区域上叶巴组火山岩的形成时代及构造环境存在差异，可能代表了俯冲不同阶段的产物。
Abstract:The study of the Early Mesozoic magmatic rocks in the southern Tibetan Plateau is of great significance to the inversion of regional tectonic evolution.The volcanic rocks of the Yeba Formation in Early Jurassic are considered to be the early records of the subduction of the Neo-Tethys ocean.At present, there are still controversies about the tectonic setting of their formation.We selected the volcanic rocks of Yeba Formation in Maizhoukunggar county, southern Tibet, as the research objects.We present new zircon U-Pb isotopes and whole rock geochemical composition testing, discuss the implications for evolution of this region.The main lithology includes basalts(181.0±5.0 Ma, n=1)and rhyolites(181.4±4.4 Ma, MSWD=0.017, n=18), and they have bimodal volcanic characteristics.The basalts have high TiO2(1.62%~1.78%), P2O5(0.49%~0.51%)and Nb(10.18%~10.61%)concentrations, (La/Nb)PM < 2, which are similar to the ENB.The Mg#s are between 54.9~57.3, enrichment of LREE and depletion of HREE.Rhyolites have highly SiO2 (79.25%~80.22%), Na2O(3.94%~4.26%)contents, Mg # values are 49.1~50.4, Th/Ce ratios are 0.1~0.15, Th/La ratios are 0.22~0.31, Nb/Ta ratios are 14.06~14.32, Sr /Y ratios are 4.15~4.82, and enrichment of LREE and LILE and depletion of HFSE.It is considered that the magma source area of basalts is mantle wedge metasomatized by slab-derived melt and mixed with crustal materials during the later evolution.Rhyolites are of mantle derived magma mixed with continental crust.Basalts have the characteristics of intraplate basalts and island arc magmatic rocks, while rhyolites show the characteristics of island arc magmatic rocks. Combined with the regional geological background, it is inferred that the volcanic rocks of the Yeba Formation in Maizhoukunggar were formed in the back-arc basin of the northward subduction of the Neo-Tethys ocean, and there are differences in the formation age and tectonic settings of the volcanic rocks of the Yeba Formation in the region, It may represent different products in different stages of subduction.
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Key words:
- Tibet Plateau /
- Yeba Formation /
- bimodal volcanic rocks /
- back-arc basin /
- Maizhoukunggar /
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青藏高原是世界现存最高、最大的高原，被称为世界“第三级”，在形成过程中经历了特提斯洋盆演化及多个地块拼贴聚合的过程，独特的地质条件使其成为研究大洋板块俯冲及演化过程的绝佳场所，受到众多研究者的关注[1-5]。拉萨地块位于青藏高原南部，班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带之间，其上发育一条巨型构造-岩浆带，被称为冈底斯岩浆岩带，是新特提斯洋大洋岩石圈长时间俯冲导致的岩浆作用的产物，保留了中生代以来的岩浆活动记录[6-25](图 1-a、b)。其中大多数为弧型侵入岩，另存在少数弧型火山岩，火山岩主要包括叶巴组及桑日群。董彦辉等[26]对达孜地区的早侏罗世叶巴组火山岩进行了年代学研究，认为其代表了大洋俯冲的初始记录，可以限定俯冲的起始时间。随后众多学者对该期火山岩进行了年代学及地球化学的研究，在研究过程中，对其形成的动力学机制存在不同观点，包括：①新特提斯洋的北向俯冲，②班公湖-怒江洋的南向俯冲，③松多古特提斯洋俯冲引发的板片回转或断离[6-10]。随着后续大量早侏罗世岩浆岩的逐步发现(图 1-b)，目前倾向于认为叶巴组火山岩的动力学机制与新特提斯洋的北向俯冲存在密切联系[10, 26-30]。但是，叶巴组火山岩的形成环境仍存在争议：有学者认为，叶巴组火山岩呈现双峰式火山岩特征，形成于弧后盆地环境[10]；也有学者认为，叶巴组火山岩形成于大洋俯冲的陆缘弧环境[26-30]。出现以上不同观点的原因在于，叶巴组火山岩主要分布于拉萨市与工布江达县之间，呈长条状分布，面积较广，不同地区岩性差别较大，以往研究区域主要集中在达孜、驱龙—甲马及得明顶等地区，而其他区域的资料尚未得到发现与报道，且前人对该期火山岩缺乏概括性的研究总结。因此，对叶巴组火山岩的形成环境尚未形成统一的认识。本文对墨竹工卡县附近新识别的叶巴组玄武岩及流纹岩进行了岩石学、同位素年代学和全岩地球化学测试，结合区域地质背景，探究其形成时代、岩浆来源及构造背景，结合前人资料，约束新特提斯洋俯冲过程。
图 1. 青藏高原地质简图(a)、拉萨地块早侏罗世岩浆岩分布(b)及研究区地质简图(c)(据参考文献[11]①修改；图 1-b黄色圈中数字为年龄值，单位为Ma)
①—金沙江缝合带；②—龙木错-双湖-澜沧江缝合带；③—班公湖-怒江缝合带；④—印度-雅鲁藏布江缝合带；⑤—狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带；⑥—洛巴堆-米拉山断裂带Figure 1. Geological map of Tibetan Plateau(a), distribution of Early Jurassic magmatic rocks in Lhasa block(b)and geological map of study area(c)1. 区域地质背景及岩相学
青藏高原由数个块体拼贴而成，由南至北分别为喜马拉雅地块、拉萨地块、羌南-保山地块、羌北-昌都地块及松潘-甘孜地块，这些块体之间分别被印度-雅鲁藏布江缝合带、班公湖-怒江缝合带、龙木错-双湖-澜沧江缝合带和金沙江缝合带隔开[1, 31]。其中，拉萨地块被狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带及洛巴堆-米拉山断裂带分为北、中、南3个次级地块(图 1-a)。研究区地处中、南拉萨地块交界处，洛巴堆-米拉山断裂带之上，拉萨东部墨竹工卡县附近(图 1-b)。区内发育晚三叠世雄来组火山岩-沉积岩、早侏罗世叶巴组火山岩、晚侏罗世—早白垩世林布宗组沉积岩及早白垩世楚木龙组沉积岩(图 1-c)。雄来组主要包括角砾岩、含砾砂岩、杂砂岩、粉砂岩、泥岩，另有中基性火山岩、安山岩及火山凝灰岩夹层；叶巴组主要包括玄武岩、长英质火山岩及火山角砾岩，岩石多绢云母化、绿泥石化，面理和线理发育；林布宗组主要主要为一套灰色-灰白色中层状中细粒长石石英砂岩、黑灰色中薄层状泥质粉砂岩、薄层泥岩；楚木龙组主要为灰白色复成分砾岩、灰色-灰白色中厚层石英砂岩、杂砂岩、灰色薄层泥质粉砂岩等，与林布宗组呈整合接触。
研究区内发育的叶巴组火山岩分布在墨竹工卡县北部及东部，露头完整，风化作用较强，并经受后期构造作用，存在韧性变形(图版Ⅰ-a、b)。本次采集了4件玄武岩和3件流纹岩样品。其中玄武岩(S18T45)具有块状构造，斑状结构，斑晶主要成分为斜长石，基质为隐晶质。斜长石粒径在0.1~0.5 mm之间，多呈半自形板状及细小的板条状，绢云母化、绿泥石化明显，部分矿物表面可见聚片双晶，含量在30%左右。基质包括斜长石、泥晶状碳酸盐矿物及暗色矿物。斜长石呈半自形板状，杂乱分布。碳酸盐及暗色矿物呈填隙状分布于斜长石之间(图版Ⅰ-c、d)。流纹岩(S18T46)具有块状构造，斑状结构，斑晶成分主要为石英、碱性长石、斜长石及少量磁铁矿。石英多呈半自形粒状，具波状消光，粒径在0.2~0.5 mm之间，含量在5%左右。碱性长石多呈板状，表面受一定粘土化作用影响，呈灰褐色，部分矿物出现暗化，粒径大于0.4 mm，含量在20%左右。斜长石呈半自形板状和不规则状，发育聚片双晶，粒径在0.1~0.3 mm之间，含量在5%左右。磁铁矿在单偏光镜下无色透明，正交偏光镜下为黑色，多呈板状及不规则颗粒状。基质主要为隐晶的长英质矿物，具霏细交织结构，受绢云母化影响，矿物有一定程度的定向排列，流动构造明显(图版Ⅰ-e、f)。
2. 测试方法
2.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测试
锆石单矿物在河北省区域地质调查所实验室用常规方法分选，原岩样品新鲜，质量在3~5 kg之间，破碎后的粉末为50~80目。锆石可见光(透射光、反射光)及阴极发光(CL)图像分别在中国地质大学(北京)地学实验中心和中国地质科学院地质研究所拍摄，LA-ICP-MS微量元素及同位素在吉林大学东北亚矿产资源评价自然资源部重点实验室测试。激光剥蚀系统采用德国COMPEx公司生产的GeoLasPro型193 nm ArF准分子激光器，测试仪器为Agilent 7900型等离子体质谱仪(ICP-MS)。测试U-Pb同位素时，依据可见光及阴极发光图像的特点选取锆石测试部位，要避开裂隙及包裹体。激光斑束直径为32 μm，频率为7 Hz，实验过程中以氦作为剥蚀物质的载气。用标准锆石91500校正未知样品的Pb/U分馏，详细的方法和分析流程见参考文献[32]。离线数据处理使用Glitter(4.4版本)程序[33]，年龄加权平均值计算和U-Pb谐和图绘制使用基于Excel开发的Isoplot(3.0版本)软件完成[34]。
2.2 全岩地球化学分析
将采集的新鲜原岩样品在河北省区域地质调查院实验室粉碎，处理前先清洗样品，再去除风化面、岩脉、包体、杏仁等杂质。元素测试在吉林大学东北亚矿产资源评价重点实验室完成。主量元素分析仪器为理学公司的全自动X-射线荧光光谱仪(ZSX Primus Ⅱ型)，微量元素分析采用ICP-MS法，实验仪器使用美国Agilent科技有限公司生产的Agilent 7500a型电感耦合等离子质谱仪。实验过程中使用监测标准样品AGV-2、AGV-3、BHVO、R-3等进行校对[35]。实验数据所做图解均采用基于Excel开发的Geoplot宏文件进行处理。为避免样品烧失量对结果的影响，对所有数据进行了烧失量校正。
3. 测试结果
3.1 锆石U-Pb同位素年龄
锆石U-Pb同位素年龄数据见表 1。玄武岩(S18T45)锆石多为半自形晶体，呈短柱状、不规则状。粒径集中在40~150 μm之间，长宽比在1:1~2:1之间。CL图像显示，大部分锆石干净透明，具面状结构，少见振荡环带。Th/U值在0.31~1.22之间，整体显现出典型的基性岩浆锆石特征。共测试了6颗锆石，测得锆石的206Pb/238U年龄为181.0±5.0 Ma(图 2-a)。
表 1. 叶巴组玄武岩(S18T45)及流纹岩(S18T46)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素数据Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of basalt(S18T45)and rhyolite(S18T46)from Yeba Formation测点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄值/Ma Th U Pb* 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 玄武岩S18T45 2 142 184 15.4 0.77 0.779 0.024 0.070 0.0018 585 14 439 11 3 434 810 66.0 0.53 0.716 0.020 0.076 0.0019 548 12 471 12 5 798 1124 92.6 0.71 0.645 0.017 0.072 0.0018 505 10 449 11 9 107 344 93.3 0.31 3.337 0.086 0.227 0.0058 1490 20 1319 30 13 672 548 5.60 1.22 0.190 0.009 0.029 0.0008 177 7 181 5 14 266 348 18.2 0.77 0.701 0.022 0.034 0.0009 539 13 217 6 流纹岩S18T46 1 239 211 45.4 1.13 0.197 0.011 0.029 0.0008 182 10 182 5 2 241 220 31.5 1.09 0.196 0.010 0.029 0.0008 182 9 182 5 4 196 178 15.8 1.10 0.220 0.011 0.028 0.0008 202 9 181 5 5 174 411 26.8 0.42 0.200 0.010 0.028 0.0008 186 9 180 5 6 179 443 21.9 0.40 0.197 0.008 0.029 0.0008 182 7 182 5 8 244 486 22.8 0.50 0.192 0.008 0.029 0.0008 179 7 183 5 11 165 322 10.6 0.51 0.213 0.015 0.028 0.0009 196 12 181 6 12 166 390 10.5 0.43 0.191 0.008 0.028 0.0008 177 7 181 5 13 204 433 12.7 0.47 0.196 0.009 0.029 0.0008 182 7 182 5 14 171 183 5.61 0.94 0.197 0.010 0.029 0.0008 182 9 183 5 15 149 158 4.42 0.94 0.214 0.017 0.028 0.0009 197 14 181 5 17 223 217 5.30 1.03 0.195 0.008 0.028 0.0008 181 7 181 5 18 236 514 11.0 0.46 0.205 0.009 0.028 0.0008 189 7 180 5 21 183 179 3.80 1.02 0.199 0.013 0.029 0.0009 184 11 184 5 22 192 201 4.34 0.95 0.203 0.011 0.028 0.0008 188 9 180 5 24 132 149 7.00 0.88 0.194 0.008 0.028 0.0008 180 7 180 5 注：Pb*=0.241×206Pb+0.221×207Pb+0.524×208Pb | Show Table
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图 2. 锆石U-Pb谐和图及典型锆石阴极发光(CL)图像Figure 2. Zircon U-Pb concordia diagrams and partial CL images流纹岩(S18T46)锆石多为半自形晶体，呈短柱状、不规则状。粒径集中在30~160 μm之间，长宽比在1:1~1.5:1之间。CL图像显示锆石振荡环带发育，Th/U值均大于0.4，具有典型的岩浆锆石特征。锆石206Pb/238U年龄加权平均值为181.4±4.4 Ma(MSWD=0.017，n=18)(图 2-b)。
3.2 全岩地球化学特征
全岩地球化学数据见表 2。玄武岩(S18T45)具有较高的SiO2(50.71%~54.16%)、TiO2(1.62%~1.78%)、MgO(3.89%~4.45%)、K2O(2.84%~3.64%)含量，变化较大的CaO(4.99%~7.4%)含量, TFe2O3含量在7.42%~7.72%之间，Mg#值在54.9~57.3之间。在Zr/TiO2×0.0001-SiO2图解(图 3-a)中，落入亚碱性玄武岩/安山岩区域，在Co-Th图解(图 3-b)中，落入玄武安山岩/安山岩区域。在原始地幔标准化图解显示，样品亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf，富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、Pb(图 4-a)。在球粒陨石标准化稀土元素配分图中，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，轻、重稀土元素分离较明显(LaN/YbN=3.3~4.0)，几乎不存在Eu(Eu/Eu*=0.93~1.04)异常(图 4-b)。
表 2. 叶巴组玄武岩(S18T45)和流纹岩(S18T46)主量、微量及稀土元素含量Table 2. Major, trace and rare earth elements contents of basalts(S18T45)and rhyolites(S18T46)from Yeba Formation样品号 S18T45H1 S18T45H2 S18T45H3 S18T45H4 S18T46H1 S18T46H2 S18T46H3 SiO2 46.7 51.1 47.5 49.1 78.2 78.5 79.4 TiO2 1.64 1.53 1.58 1.57 0.11 0.11 0.1 Al2O3 17.3 167 16.9 16.5 13.0 12.7 12.4 TFe2O3 3.67 3.74 3.55 3.73 0.62 0.60 0.60 MnO 0.21 0.19 0.20 0.20 0.01 0.02 0.01 MgO 4.04 3.76 3.59 4.13 0.27 0.25 0.26 CaO 6.29 4.71 6.83 5.38 0.15 0.16 0.16 Na2O 2.05 2.94 2.24 2.50 4.02 4.20 3.90 K2O 3.35 2.68 3.35 2.83 1.95 1.72 1.79 P2O5 0.46 0.48 0.45 0.46 0.06 0.06 0.06 烧失量 7.64 5.51 7.62 6.70 1.08 1.07 1.08 总量 99.7 99.8 99.9 99.6 99.7 99.6 100 Cr 3.87 6.67 7.15 4.24 2.28 2.96 3.83 Ni 2.10 3.28 3.28 2.04 0.38 0.45 1.06 Rb 16.7 26.5 31.2 35.9 58.6 51.4 53.7 Sr 83.3 115 102 112 49.0 60.8 43.1 Y 28.4 33.4 31.4 29.5 11.8 12.6 9.99 Zr 158 155 152 156 69.1 66.9 65.4 Nb 10.6 10.4 10.2 10.5 8.18 8.09 7.46 Ba 371 391 482 457 420 475 250 La 15.4 19.5 18.1 17.8 16.8 21.2 18.3 Ce 37.9 44.5 43.0 43.3 34.0 42.7 36.1 Pr 5.06 5.86 5.65 5.50 3.77 4.41 3.60 Nd 22.4 26.0 24.8 24.4 13.5 15.9 12.8 Sm 5.57 6.43 6.07 5.95 2.57 2.97 2.40 Eu 1.76 2.29 1.94 1.99 0.63 0.70 0.58 Gd 6.06 7.05 6.67 6.37 2.51 2.69 2.20 Tb 0.97 1.10 1.06 1.01 0.40 0.42 0.33 Dy 5.74 6.43 6.31 5.99 2.26 2.38 1.89 Ho 1.22 1.38 1.33 1.26 0.49 0.50 0.40 Er 3.53 3.86 3.71 3.57 1.44 1.40 1.14 Tm 0.51 0.55 0.55 0.52 0.21 0.22 0.17 Yb 3.28 3.46 3.41 3.29 1.36 1.37 1.10 Lu 0.50 0.53 0.52 0.51 0.21 0.21 0.17 Hf 3.90 3.80 3.85 3.94 2.48 2.40 2.33 Ta 0.71 0.70 0.68 0.70 0.57 0.56 0.53 Pb 2.01 2.616 2.24 2.268 6.673 11.26 12 Th 3.36 3.84 3.96 3.73 5.34 5.40 4.14 U 0.89 0.98 0.95 1.03 1.78 1.74 1.62 K 30195 23590 30130 25286 16188 14279 14860 Ti 10673 9724 10261 10129 659 659 599 P 2180 2221 2128 2161 262 262 262 V 174 161 175 159 6.65 5.71 6.47 Mg# 57.1 54.9 55.0 57.3 50.4 49.1 50.1 Eu* 0.93 1.04 0.93 0.99 0.75 0.76 0.77 注: Mg#=(MgO/40.3)/(MgO/40.3+TFe2O3×0.89/71.9×0.85)×100；Eu*=Eu/SQRT(Sm×Gd)；主量元素含量单位为%, 微量和稀土元素含量单位为10-6 | Show TableDownLoad:
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图 4. 叶巴组火山岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(a、c)和球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(b、d)(标准化值据参考文献[39])Figure 4. Primitive mantle-normalized trace element spider diagram(a, c)and chondrite-normalized REE diagram(b, d) for the volcanic rocks from Yeba Formation流纹岩(S18T46)的SiO2含量在79.25%~80.22%之间，Al2O3含量在12.56%~13.19%之间，具有较低的MgO(0.25%~0.27%)、TiO2(0.1%~0.11%)含量，较高的Na2O(3.94%~4.26%)、K2O(1.75%~1.98%)含量，Mg#值在49.1~50.4之间。在Zr/TiO2×0.0001-SiO2图解(图 3-a)中，落入流纹岩区域，在Co-Th图解(图 3-b)中，落入英安岩/流纹岩区域。在原始地幔标准化图解中，样品亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf，富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、U、Pb(图 4-c)。在球粒陨石标准化稀土元素配分图中，曲线呈现出右倾趋势，富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，轻重稀土元素分离明显(LaN/YbN=8.9~11.9)，存在Eu(Eu/Eu*=0.75~0.77)的负异常(图 4-d)。
4. 讨论
4.1 岩石成因
样品SiO2含量具有较大不同，显示出双峰式火山岩组合特征。双峰式火山岩的成因目前有2种解释：①二者同属于一个岩浆源区，酸性岩是基性岩进一步分离结晶的产物，二者地球化学特征存在相似性，只有少量没有陆壳物质加入。该成因条件下，酸性岩少于同时生成的基性岩，并带有少量中性和中酸性组分[40]；②是不同岩浆源区的产物，酸性岩可能形成于地壳部分熔融或者幔源岩浆与地壳混染，与基性岩的地球化学特征存在差异。该成因条件下酸性岩的出露面积一般比基性岩大得多[41]。研究区内酸性岩的分布面积较基性岩广，酸性岩的稀土元素总量(均值为86.08)低于基性岩(均值为120.82)，球粒陨石标准化图解显示负Eu异常, Th-Th/Sm及Th-Th/Hf图解(图 5)显示部分熔融的趋势。综上，该地区双峰式火山岩中的基性岩与酸性岩为不同岩浆源区的产物。
图 5. 叶巴组流纹岩部分熔融图解(据参考文献[42]修改)a—Th-Th/Sm图解；b—Th-Th/Hf图解Figure 5. Partial melting diagram for rhyolites from Yeba Formation玄武岩具有较高的Nb(10.18×10-6~10.61×10-6)、TiO2(1.62%~1.78%)和P2O5(0.49%~0.51%)含量，(La/Nb)PM＜2，具有富铌玄武岩的特征[43]，MgO-Nb/La图解及Nb-Nb/U图解中均落入富铌/高铌玄武岩区域(图 3-c、d)。富铌玄武岩的成因目前主要有2种观点：①板片熔体与地幔楔的相互作用[36, 43]；②富集地幔或OIB型地幔与亏损地幔的混合[44-45]。微量元素图解中(图 4-a、b)样品显示出富集轻稀土元素，亏损高场强元素，表明原始岩浆受到俯冲相关的流体或熔体交代[46]，研究区内发育的其他侏罗纪岩浆岩也显示出岛弧岩浆的地球化学属性①，同样证实该地区存在板片流体与地幔楔的相互作用。在Nb/Yb-Th/Yb图解(图 6-a)中，样品点落于E-MORB上部区域，说明源区受到俯冲沉积物的混染。此外，样品SiO2含量较高，MgO含量在3.89%~4.45%之间，Mg#值在54.9~57.3之间，由于地壳亏损Nb，经历混染会导致在球粒陨石标准化微量元素蛛网图中，Nb相对La元素亏损[47-48]。在(La/Nb)PM-(Th/Nb)PM图解(图 6-b)中，样品显示出大陆地壳混染趋势。综上，玄武岩经历了地壳混染岩浆源区很可能为受俯冲板片熔体交代的地幔楔，并经历了地壳物质的加入。
图 6. 叶巴组玄武岩地球化学图解a—Nb/Yb-Th/Yb图解；b—(La/Nb)PM -(Th/Nb)PM图解Figure 6. Geochemical diagram for basalts from Yeba Formation流纹岩具有较高的SiO2含量(79.25%~80.22%)，较低的MgO(0.25%~0.27%)、TFe2O3(0.61%~0.63%)含量，同时富集轻稀土元素和大离子亲石元素，亏损高场强元素，Mg#均值为49.9，与地壳部分熔融有关的岩浆产物Mg#值一般小于40[49]，而幔源原始岩浆Mg#值在68~72之间[50]；Th/Ce值在0.1~0.15之间，Th/La值在0.22~0.31之间，Nb/Ta值在14.06~14.32之间。样品特征值均处于地壳和地幔特征值之间[49, 51]，表明其形成过程中存在幔源物质的加入，反映流纹岩很可能为幔源镁铁质岩浆与大陆地壳部分熔融混染的产物。
4.2 构造环境及地质意义
墨竹工卡叶巴组火山岩属于双峰式火山岩。玄武岩的Ba/La=20.06~26.65，Sm/Nd均值为0.24，(La/Yb)PM大于3，与大陆基底的弧后玄武岩特征值一致。Ti/V值在58.8~63.58之间，与典型板内玄武岩特征值一致(Ti/V＞50)[52]。在Zr-Zr/Y图解中落入板内玄武岩区域(图 7-a)。同时，玄武岩还具有岛弧岩浆岩特征(富集轻稀土元素，亏损Nb、Ta)，在Nb×2-Zr/4-Y图解中落于大陆拉斑玄武岩和岛弧火山岩区域(图 7-b)，在Ti/100-Zr-Y×3及Hf/3-Th-Ta图解中也显示板内玄武岩及岛弧岩浆岩的趋势特征(图 7-c、d)。这些证据表明，玄武岩可能形成于俯冲带之上的大陆伸展环境。流纹岩富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，Sr/Y值较小(4.15~4.82)，暗示其形成于俯冲带环境。岛弧或弧后盆地均可形成具有上述特征的岩石，但在岛弧中多为挤压环境，且岩浆岩不会发生成分间断；弧后盆地则为伸展环境，并且在初始阶段伴随双峰式火山岩的产出[53-55]。在南极北部、冲绳海槽、藏北羌塘麦尔则等地区均发现了这一现象[47, 56-57]。因此，墨竹工卡叶巴组双峰式火山岩可能形成于弧后盆地的初始发展阶段。驱龙—甲玛地区及得明顶一带分布的叶巴组火山岩，其形成时代更早，未识别出双峰式火山岩，且显示出具有岛弧岩浆岩属性，因此认为这些地区的叶巴组火山岩形成于新特提斯洋北向俯冲的大陆边缘环境[29-30, 37, 58]。而研究区及西部达孜县地区发育双峰式火山岩，可能代表了岛弧演化后期由挤压变成伸展的产物[10, 38]。
图 7. 叶巴组玄武岩构造环境判别图解a—Zr-Zr/Y图解；b—Nb×2-Zr/4-Y图解(AⅠ—板内碱性玄武岩；AⅡ—板内碱性/拉斑玄武岩；B—P-MORB; C—板内拉斑玄武岩/火山弧玄武岩；D—N-MORB/火山弧玄武岩)；c—Ti/100-Zr-Y×3图解(A—低钾拉斑玄武岩；B—洋中脊玄武岩；C—钙碱性玄武岩；D—板内玄武岩)；d—Hf/3-Th-Ta图解，A—N-MORB；B—E-MORB; C—板内玄武岩；D—破坏型板块边缘岩浆岩Figure 7. Discrimination diagrams of tectonic settings of basalts from Yeba formation综上所述，墨竹工卡地区的叶巴组火山岩形成于新特提斯洋北向俯冲的弧后盆地环境。该区域上的叶巴组火山岩在形成环境及时代上存在差异，得明顶及驱龙—甲玛地区的叶巴组火山岩形成时代较早，为新特提斯洋早期北向俯冲的陆缘弧产物；墨竹工卡及达孜县的叶巴组火山岩在形成时带上较前者晚(约10 Ma)，为岛弧演化后期拉张条件下的弧后盆地环境产物。
5. 结论
(1) 墨竹工卡县地区发育的叶巴组火山岩主要岩性包括玄武岩及流纹岩，具有双峰式火山岩特征。玄武岩锆石U-Pb年龄为181.0±5.0 Ma，流纹岩锆石U-Pb年龄为181.4±4.4 Ma，二者近同时形成，时代为早侏罗世。
(2) 玄武岩成因是板片熔体交代地幔楔，并在后期形成过程中混入了部分地壳物质。流纹岩则为幔源岩浆与地壳混染成因。
(3) 研究区叶巴组火山岩形成于新特提斯洋北向俯冲的弧后盆地环境，不同地区叶巴组火山岩的形成环境不尽相同，可能代表大洋俯冲阶段的2种产物。
致谢
感谢吉林大学青藏高原团队王明副教授、范建军副教授、王斌、曾孝文博士、张博川硕士在野外工作及写作过程中的帮助，同时对于吉林大学东北亚矿产资源评价自然资源部重点实验室人员在岩石测试方面的帮助，以及审稿专家在文章修改方面的建议和帮助，一并致以诚挚的谢意。
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表 1 叶巴组玄武岩(S18T45)及流纹岩(S18T46)LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素数据
Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of basalt(S18T45)and rhyolite(S18T46)from Yeba Formation
测点号 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄值/Ma Th U Pb* 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 玄武岩S18T45 2 142 184 15.4 0.77 0.779 0.024 0.070 0.0018 585 14 439 11 3 434 810 66.0 0.53 0.716 0.020 0.076 0.0019 548 12 471 12 5 798 1124 92.6 0.71 0.645 0.017 0.072 0.0018 505 10 449 11 9 107 344 93.3 0.31 3.337 0.086 0.227 0.0058 1490 20 1319 30 13 672 548 5.60 1.22 0.190 0.009 0.029 0.0008 177 7 181 5 14 266 348 18.2 0.77 0.701 0.022 0.034 0.0009 539 13 217 6 流纹岩S18T46 1 239 211 45.4 1.13 0.197 0.011 0.029 0.0008 182 10 182 5 2 241 220 31.5 1.09 0.196 0.010 0.029 0.0008 182 9 182 5 4 196 178 15.8 1.10 0.220 0.011 0.028 0.0008 202 9 181 5 5 174 411 26.8 0.42 0.200 0.010 0.028 0.0008 186 9 180 5 6 179 443 21.9 0.40 0.197 0.008 0.029 0.0008 182 7 182 5 8 244 486 22.8 0.50 0.192 0.008 0.029 0.0008 179 7 183 5 11 165 322 10.6 0.51 0.213 0.015 0.028 0.0009 196 12 181 6 12 166 390 10.5 0.43 0.191 0.008 0.028 0.0008 177 7 181 5 13 204 433 12.7 0.47 0.196 0.009 0.029 0.0008 182 7 182 5 14 171 183 5.61 0.94 0.197 0.010 0.029 0.0008 182 9 183 5 15 149 158 4.42 0.94 0.214 0.017 0.028 0.0009 197 14 181 5 17 223 217 5.30 1.03 0.195 0.008 0.028 0.0008 181 7 181 5 18 236 514 11.0 0.46 0.205 0.009 0.028 0.0008 189 7 180 5 21 183 179 3.80 1.02 0.199 0.013 0.029 0.0009 184 11 184 5 22 192 201 4.34 0.95 0.203 0.011 0.028 0.0008 188 9 180 5 24 132 149 7.00 0.88 0.194 0.008 0.028 0.0008 180 7 180 5 注：Pb*=0.241×206Pb+0.221×207Pb+0.524×208Pb
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表 2 叶巴组玄武岩(S18T45)和流纹岩(S18T46)主量、微量及稀土元素含量
Table 2. Major, trace and rare earth elements contents of basalts(S18T45)and rhyolites(S18T46)from Yeba Formation
样品号 S18T45H1 S18T45H2 S18T45H3 S18T45H4 S18T46H1 S18T46H2 S18T46H3 SiO2 46.7 51.1 47.5 49.1 78.2 78.5 79.4 TiO2 1.64 1.53 1.58 1.57 0.11 0.11 0.1 Al2O3 17.3 167 16.9 16.5 13.0 12.7 12.4 TFe2O3 3.67 3.74 3.55 3.73 0.62 0.60 0.60 MnO 0.21 0.19 0.20 0.20 0.01 0.02 0.01 MgO 4.04 3.76 3.59 4.13 0.27 0.25 0.26 CaO 6.29 4.71 6.83 5.38 0.15 0.16 0.16 Na2O 2.05 2.94 2.24 2.50 4.02 4.20 3.90 K2O 3.35 2.68 3.35 2.83 1.95 1.72 1.79 P2O5 0.46 0.48 0.45 0.46 0.06 0.06 0.06 烧失量 7.64 5.51 7.62 6.70 1.08 1.07 1.08 总量 99.7 99.8 99.9 99.6 99.7 99.6 100 Cr 3.87 6.67 7.15 4.24 2.28 2.96 3.83 Ni 2.10 3.28 3.28 2.04 0.38 0.45 1.06 Rb 16.7 26.5 31.2 35.9 58.6 51.4 53.7 Sr 83.3 115 102 112 49.0 60.8 43.1 Y 28.4 33.4 31.4 29.5 11.8 12.6 9.99 Zr 158 155 152 156 69.1 66.9 65.4 Nb 10.6 10.4 10.2 10.5 8.18 8.09 7.46 Ba 371 391 482 457 420 475 250 La 15.4 19.5 18.1 17.8 16.8 21.2 18.3 Ce 37.9 44.5 43.0 43.3 34.0 42.7 36.1 Pr 5.06 5.86 5.65 5.50 3.77 4.41 3.60 Nd 22.4 26.0 24.8 24.4 13.5 15.9 12.8 Sm 5.57 6.43 6.07 5.95 2.57 2.97 2.40 Eu 1.76 2.29 1.94 1.99 0.63 0.70 0.58 Gd 6.06 7.05 6.67 6.37 2.51 2.69 2.20 Tb 0.97 1.10 1.06 1.01 0.40 0.42 0.33 Dy 5.74 6.43 6.31 5.99 2.26 2.38 1.89 Ho 1.22 1.38 1.33 1.26 0.49 0.50 0.40 Er 3.53 3.86 3.71 3.57 1.44 1.40 1.14 Tm 0.51 0.55 0.55 0.52 0.21 0.22 0.17 Yb 3.28 3.46 3.41 3.29 1.36 1.37 1.10 Lu 0.50 0.53 0.52 0.51 0.21 0.21 0.17 Hf 3.90 3.80 3.85 3.94 2.48 2.40 2.33 Ta 0.71 0.70 0.68 0.70 0.57 0.56 0.53 Pb 2.01 2.616 2.24 2.268 6.673 11.26 12 Th 3.36 3.84 3.96 3.73 5.34 5.40 4.14 U 0.89 0.98 0.95 1.03 1.78 1.74 1.62 K 30195 23590 30130 25286 16188 14279 14860 Ti 10673 9724 10261 10129 659 659 599 P 2180 2221 2128 2161 262 262 262 V 174 161 175 159 6.65 5.71 6.47 Mg# 57.1 54.9 55.0 57.3 50.4 49.1 50.1 Eu* 0.93 1.04 0.93 0.99 0.75 0.76 0.77 注: Mg#=(MgO/40.3)/(MgO/40.3+TFe2O3×0.89/71.9×0.85)×100；Eu*=Eu/SQRT(Sm×Gd)；主量元素含量单位为%, 微量和稀土元素含量单位为10-6
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① 朱利东, 杨文光, 王刚, 等. 西藏唐加地区4幅1: 5万区域地质调查报告. 2018.
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