西藏冈底斯带石炭纪—二叠纪岛弧造山作用：火山岩和地球化学证据

系统地研究了西藏冈底斯带石炭纪-二叠纪火山岩的时空分布,岩相学,元素及Sr、Nd、Pb同位素地球化学,以及构造环境、源区性质,并与喜马拉雅带二叠纪火山岩进行了对比研究.冈底斯带石炭纪-二叠纪火山岩近东西向集中分布在冈底斯构造带的中北部,空间上从东至西火山活动的强度和规模渐次减小,时间上从早至晚火山活动的强度和规模总体由弱到强.冈底斯带石炭纪-二叠纪火山岩形成于活动大陆边缘的岛弧构造环境,从早到晚岛弧造山作用经历了初始岛弧→早期岛弧→成熟岛弧的发展演变过程,火山岩浆来源于富集型地幔的部分熔融物质,原始岩浆在形成和演化的过程中有俯冲洋壳、随带的深海沉积物和再循环进入地慢的地壳物质组分的强烈混染,明显不同于受地壳物质组分强烈混染的喜马拉雅带二叠纪陆缘裂陷型火山岩.综合分析冈底斯带及其邻区近年来的最新调查与研究成果,从北向南拟建了石炭纪-二叠纪冈底斯岛弧→雅鲁藏布江弧后裂谷盆地→喜马拉雅陆缘裂陷盆地的弧盆系时空结构演化模式,探讨了冈瓦纳大陆北缘石炭纪-二叠纪活动大陆边缘的岛弧造山作用与青藏高原古特提斯演化的耦合关系及其动力学机制,讨论了冈底斯带松多乡榴辉岩的形成过程.     

西藏冈底斯带石炭纪陆缘裂陷作用：火山岩和地层学证据

冈底斯作为重要的中、新生代岛弧岩浆岩带,历来是青藏高原最热门的地质研究领域,但是对晚古生代火山岩的性质及其形成的构造背景仍缺乏研究。本文在区域地质调查资料的基础上,对冈底斯带石炭纪火山-沉积岩系进行了系统的地层学和岩石地球化学研究,测量了重点剖面,对火山岩进行了常量、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素地球化学测试。研究表明,石炭系与下伏泥盆系或前寒武系之间普遍存在不整合或岩性、沉积相的突变面,代表重要的构造转换面。石炭纪的沉积环境大致有两次滨海-深海或深水斜坡-滨海沉积演化旋回,深海-深水斜坡沉积或冰海相含砾板岩与两次火山活动伴生。石炭纪火山岩主要为安山玄武岩和英安岩、流纹岩类,略具双峰式火山岩特点。安山玄武岩类的成分与典型MORB和岛弧玄武岩相比,具有MgO含量低,TiO2、Al2O3、P2O5含量高等特点,稀土和微量元素为LREE和LILE富集型分配模式,与大陆拉斑玄武岩相似。石炭纪酸性火山岩的稀土和微量元素地球化学特征与陆内流纹岩相似。岩石地球化学示踪和地层学研究表明,冈底斯带石炭纪为伸展背景下的冈瓦纳陆缘裂陷环境。火山岩的源区地幔具有典型的Dupal异常,发生过复杂的混合作用,涉及到原始地幔、富集地幔EMII和地壳成分等,说明发生过冈瓦纳古陆壳俯冲、再循环进入古老地幔等过程。玄武岩类成分的某些特殊性,可能与源区混合作用有关。     

西藏冈底斯东段叶巴组火山岩地球化学特征及其地质构造意义

西藏冈底斯东段叶巴组火山岩的岩石地球化学特征研究表明:该火山岩为一套岩性连续分布的钙碱性火山岩,其中基性火山岩主要来源于岩石圈地幔的部分熔融,并受到流体的交代作用,中酸性火山岩则主要来源于地壳的部分熔融.叶巴组火山岩形成于岛弧或活动大陆边缘的构造环境,其动力来源应为新特提斯洋向北的俯冲消减.叶巴组发育的岛弧地区是形成具重要经济价值的VMS矿床的最佳地域.叶巴组火山岩的研究对早、中侏罗世的生物事件、气候变化以及海退或海侵事件也有重要的意义.     

西藏冈底斯带洛巴堆组火山岩地球化学及构造意义

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,但是对晚古生代火山岩的性质及其形成的构造背景仍缺乏研究.冈底斯带二叠系显示缓慢的海退过程,并伴随基性和中酸性两期火山活动,具有活动大陆边缘特征.笔者对墨竹工卡县唐家乡和林周县勒青拉地区二叠纪洛巴堆组火山岩进行了常量、微量元素和St、Nd、Pb同位素地球化学测试.研究认为二叠纪是冈底斯岛弧的形成和演化时期.洛巴堆组玄武岩从下部(可能为早二叠世)到上部(中二叠世),MgO含量从7.43%降到3.99%,Al2O3含量从15.54%上升到17.57%,后者类似于岛弧高铝玄武岩;稀土总量∑REE从54.12(10-6)上升到108.82(10-6),LREE/HREE比值从3.00上升到5.40.洛巴堆组玄武岩均具有明显的Nb、Ta负异常,但中二叠世更显著.岩石地球化学示踪表明,冈底斯洛巴堆组玄武岩代表二叠纪初始岛弧环境.早期玄武岩形成于略亏损地幔和下地壳成分的混合源区,地壳相对较薄,源区或岩浆的壳源成分比例较低.到中二叠世地壳逐渐加厚.壳源成分在源区或岩浆中所占比例增大,代表向陆缘弧的演化过程.冈底斯带二叠纪岛弧是古特提斯洋向南的俯冲、消减的产物.     

论雅鲁藏布大峡谷地区冈底斯岛弧花岗岩带

雅鲁藏布大峡谷北部的冈底斯岛弧花岗岩带可分为若干亚带,但岩浆活动大致可分为两大期次,分别与两次大规模造山活动有关。喜马拉雅造山作用在本区形成大量中新世花岗岩体,分布在离雅鲁藏布结合带较近部位;本区北部大量的早侏罗世至晚白垩世花岗岩,据其空间展布、岩浆活动时间、成因类型和岩石组合特征分析,应与怒江特提斯洋的闭合造山有关,同时说明本次造山作用可能是中生代的一次长期的构造-岩浆活动。     

西藏冈底斯西段狮多地区火山岩的地质地球化学特征

西藏冈底斯西段狮多地区火山岩为一套高钾钙碱性和钙碱性系列岩石,分为古新世(59 7Ma)和中新世(17 2Ma)两个活动时期,早期的时代和层位大致相当于冈底斯东段的林子宗群典中组。与典中组火山岩相比较,该期火山岩的稀土元素总量(w(∑REE)=58 83×10-6)低得多,轻、重稀土分馏程度(w(La)N/w(Yb)N=3 44)较弱,分布曲线更为平缓;N(143Nd)/N(144Nd)的现在值(0 512275～0 512420)和初始值εNd(t)(-6 7～-4 0)也明显偏低,这反映冈底斯东、西段同一时期的火山活动及演化各具特色。根据Pb、Nd、Sr同位素的组成特征和微量元素构造环境判别推断,狮多地区火山岩形成于陆缘弧—陆 陆碰撞造山的发展演化环境,是新特提斯洋壳向大陆下俯冲作用过渡到陆 陆碰撞造山作用的产物。狮多铁 铜矿与古新世火山岩有成因联系。     

西藏拉萨地块北部白垩纪火山岩及其对冈底斯岛弧构造演化的制约

拉萨地块北部广泛分布着白垩纪火山岩。本文及已有年代学研究表明,这些火山岩主要形成于早白垩世中期(140～110Ma)和晚白垩世早期(100～80Ma)两个阶段。早白垩世中期火山岩主要为则弄群和多尼组地层中的火山岩夹层,岩性组合包括玄武岩、玄武安山岩、安山岩、英安岩和流纹岩,主体为高钾钙碱和钾玄质系列,具有初始87Sr/86Sr比值(0.7068～0.7102)较高、εNd(t)(-9.3～-1.5)较低和δ18OV-SMOW(7.2‰～9.8‰)较高等同位素组成特征,源区为受消减沉积物和/或蚀变玄武质洋壳的含水流体/熔体交代的富集岩石圈地幔楔。晚白垩世早期火山岩零星分布在拉萨地块北部和羌塘地块南部,岩石类型以玄武岩、玄武安山岩、安山岩为主,有少量的酸性火山岩(英安岩),主体为典型的钙碱性系列组合(低钾拉斑+中钾钙碱),具有较高的Mg(Mg#可高达59)和相容元素Cr(162×10-6)、V(216×10-6)和Ni(80×10-6)含量以及更为原始的Sr-Nd同位素组成,(87Sr/86Sr)t=0.7041～0.7048,εNd(t)=0.9～2.2,指示源区可能为受到上涌软流圈地幔熔体二次交代的交代富集岩石圈地幔,本文将其命名为尼玛火山岩。综合以上白垩纪火山岩和拉萨地块南部叶巴组、桑日群和林子宗群火山岩的时空分布特征,认为中生代至早第三纪冈底斯岛弧的演化发生了两次大的空间迁移:中生代早侏罗世以来由南向北变新,从最南部的叶巴组(早侏罗世,193～174Ma)和桑日群火山岩(J3—K1),到北部的则弄群和多尼组火山岩(早白垩世中期,140～110Ma),最后到最北部的尼玛火山岩(晚白垩世早期,100～80Ma);早第三纪由北向南跃迁回南部,从北部的尼玛火山岩迁移到南部的林子宗群火山岩(70～40Ma)。冈底斯岛弧火山岩的时空分布特征和成分演化规律,揭示了新特提斯洋板块的俯冲历史,即早期新特提斯洋壳由南向北低角度俯冲,然后再高角度反向旋转,直至最后发生拆沉。     

东天山博格达造山带石炭纪火山岩及其形成地质环境

东天山博格达造山带早、中石炭世海相火山地具有双峰式特征,主要岩性为富钠的玄武岩和流纹岩,其次是英安岩,安山质岩石极少出现。玄武岩的特征是：少数岩石含有实际矿物石英,个别岩石含橄榄石斑晶;辉石主要是透辉石和次透辉石,其成分富含铝（Ａｌ２Ｏ３＝４．１７～５．９９）和钛（ＴｉＯ２＝２．８０～４．７８）;基质中的长石主要是钠－更长石,斑晶中有相当数量的中长石和拉长石;全岩化学成分ＣＩＰＷ计算结果绝大部分含     

西藏冈底斯地区早第三纪林子宗群火山岩地球化学特征及成因

西藏冈底斯地区广泛分布一套林子宗群(E1-2lz)的海陆交互相和陆相、以安山岩为主的火山岩。伴生的侵入岩为石英二长岩—花岗岩系列岩石。岩石地球化学研究表明,区内火山岩呈较好的钙碱性演化趋势。其FeO/MgO值＞20,K2O/Na2O＞06,K2O含量在138以上;微量分析结果表明,其含量具高钾火山岩特征;稀土配分呈右倾型,具明显的Eu负异常,同位素年龄在382～638 Ma之间。综合以上特征认为该火山岩是陆陆碰撞造山作用中大陆边缘火山活动的产物。     

西藏冈底斯带东段石炭纪构造环境讨论

冈底斯带东段石炭纪构造环境存有争议。本文通过岩石地球化学分析,发现石炭纪诺错组和来姑组火山岩具有碱性系列向拉斑系列过渡的特征,具有双峰火山岩特点;石炭纪玄武岩样品的平均化学成分与大陆拉斑玄武岩的平均值较为接近;微量元素除Ti、Yb、Y之外,其他元素都富集,其中Rb、Th、Ce富集程度相对较高;稀土元素特征表现为轻稀土富集,铕、铈异常不明显。显示出石炭纪玄武岩的地球化学特征均与大陆拉斑玄武岩相似。构造环境判别图解显示,石炭纪玄武岩样品主要落入板内环境的大陆拉张带(或初始裂谷)玄武岩区。因而认为冈底斯东段在石炭纪属于陆内裂谷或被动陆缘裂谷环境。     

西藏冈底斯南缘火山-岩浆弧带中桑日群adakite的发现及其意义

冈底斯南缘火山-岩浆弧带,位于雅鲁藏布江缝合带与冈底斯陆块之间。近年来的研究表明,它是新特提斯洋多次俯冲消减的产物。洋壳大致经历了早(中侏罗世)、晚(晚侏罗—早白垩世)两次俯冲作用,由此形成的火山岛弧带在空间上呈北、南两条平行展布。本文,通过对晚期俯冲形成的南带岛弧火山岩(桑日群)的研究,并与新生代(＜25Ma)环太平洋adakite的对比研究表明,桑日群火山岩具有与adakite相似的特征:缺乏玄武岩,以安山岩-英安岩-流纹岩组合为主;地球化学特征表现为SiO_2平均为61．57%(≥56%)、Al_2O_3平均为16．36%(≥15%)、MgO平均为2．63%(＜3%),Na/K高(3．05);具有低的Yb(1．39×10~(-6),≤1．9×10~(-6))、Y(13．57×10~(-6),≤18×10~(-6))和高的Sr(646×10~(-6),＞400×10~(-6));REE配分型式为亏损重稀土,Eu异常不明显;Sr同位素组成与大洋板片熔融形成的adakite非常相近。这意味着,该弧南带(桑日群)的弧火山岩(＞25Ma)是新特提斯洋壳经俯冲部分熔融形成的;同时也暗示,它的形成可能是一种特殊动力学机制的产物——新特提斯主洋有关的小洋盆快速俯冲。而其成矿意义在于:它是超大型斑岩铜矿和中低温热液矿床成矿的标志之一。     

西藏南冈底斯叶巴火山弧的构造-地层属性及其演化

南冈底斯岩浆岩带出露的一套早—中侏罗世火山-沉积建造经历了多期构造变形,致使这套火山-沉积层序发生了强烈的面理置换,形成了典型的构造-岩石地层。依据造山带地层划分方法将叶巴火山弧厘定为叶巴岩群,并根据内部岩性组合特征和构造变形特征将其进一步划分为邦堆岩组、叶巴岩组、甲玛岩组。运用构造解析原理划分了3期构造变形事件。第一期构造变形为脆-韧性剪切变形,剪切方式为纯剪占优的一般剪切变形,透入性面理S₁普遍置换层理S₀(S₁∥S₀),伴生倾伏向85°~100°陡倾的拉伸线理,运动学指示顶面朝西运动,存在左行和右行两个方向的剪切旋转碎斑共存的现象;EBSD实验结果显示变形的温度≤380 ℃,石英颗粒细粒化明显,重结晶方式为亚颗粒旋转重结晶;⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学结果表明该期构造变形时代约为79 Ma,其可能代表新特提斯洋板片低角度(平板式)俯冲引起在弧后挤压背景下形成的挤出构造。第二期构造变形表现为S₁面理发生纵弯褶皱变形形成的轴面劈理S₂,轴面产状倾向北或南,倾角40°~70°,枢纽向西或北西西倾伏;结合区域地质演化特征,认为其可能是在晚白垩世(79~68 Ma)南北向持续的挤压应力条件下,南冈底斯弧后盆地整体向上挤出,引发上地壳缩短、加厚进而导致褶皱作用的发生。第三期主要为浅层次膝折构造和近东西向正断层,最大主压应力方向为铅直向,最小主压应力方向(伸展方向)为近南北向;结合区域构造演化特征,认为该期变形可能代表渐新世末—中新世初期(23.74~21.1 Ma),印度岩石圈或青藏高原岩石圈或两者组合的拆沉作用引起冈底斯岩基隆升(主要动力学机制)和GCT活动并共同作用导致近南北向伸展滑覆事件发生。     

冈底斯岩浆弧中段古近纪“双峰式”火山岩的地质特征及其构造意义

冈底斯岩浆弧中段的西藏措勤县中卢古地区古近纪火山岩十分发育,岩石类型以基性端元和酸性端元火山岩为主,中性火山岩十分少见。基性火山岩相对富集不容元素及REE,其源区所处构造部位较深,为受地壳物质混杂的过渡型幔源区;酸性火山岩则为地壳物质重熔的产物,形成的构造环境为岛弧夭折期的初始裂谷。     

西藏冈底斯岛弧及其铜多金属矿带的基本特征与远景评估

冈底斯岛弧带属冈底斯活动大陆边缘的组成部分。带内早自中侏罗世、晚至第三纪的中酸性火山岩以及与雅鲁藏布江结合带有成因联系的Ⅰ型中酸性岛弧陆缘碱性侵入体（40-100Ma)和陆内汇聚造山引起的S型花岗岩体（15-50Ma)广泛发育。研究证实,冈底斯岛弧带属有色金属、贵金属成矿带。主要矿种的矿床类型有：海底火山热液型或火山喷流沉积型（Cu多金属）、海底热水沉积型（Cu、Pb、Zn等）、斑岩型（Cu、Mo）以及接触交代岩浆期后地下水热液充填的复合型（Cu、Pb、Zn）等。这些多期、多阶段复合叠加成矿作用和多种矿床类型的“同带共存”格局,展示了冈底斯岛弧带的巨大找矿潜力。     

西藏冈底斯东段日多地区典中组火山岩年龄、地球化学特征及其构造环境

林子宗群火山岩为古近纪岩浆活动的典型代表,记录了印度与欧亚大陆碰撞造山过程。以冈底斯带东段日多地区林子宗群典中组火山岩为研究对象,对其基性和中酸性火山岩进行岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,典中组玄武岩、安山质晶屑凝灰岩锆石U-Pb年龄分别为57.9±1.2 Ma和57.4±1.2 Ma。典中组火山岩为钙碱性-高钾钙碱性岩石,其中,基性火山岩表现为低SiO2（48.67%~49.34%）、富Al2O3（15.25%~18.59%）、MgO（3.76%~8.69%）,轻稀土元素相对富集和正Eu异常（δEu=1.15~1.37）特征;中酸性火山岩具有高SiO2（54.92%~64.16%）、富Al2O3（15.85%~16.72%）、K2O（0.65%~2.14%）,低MgO（1.34%~3.67%）的特征,轻稀土元素富集,呈现出弱的负Eu异常（δEu=0.77~0.92）。两者不同程度富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,球粒陨石标准化稀土元素配分模式图均呈现出右倾、轻稀土元素富集型曲线。锆石Lu-Hf同位素结果显示,基性火山岩（玄武岩）εHf（t）值为4.86~8.97,中酸性火山岩（安山质晶屑凝灰岩）εHf（t）值为0.26~6.37。结合前人研究成果,认为西藏日多地区典中组火山岩形成于古新世印度-欧亚大陆碰撞对接的同碰撞阶段,基性火山岩主要源自消减板片流体交代上覆地幔楔部分熔融的产物,中酸性火山岩主要为新生地壳的部分熔融,上升过程中均受到不同程度地壳物质的混染。     

西藏冈底斯构造带中段多岛弧-盆系及其演化

夹于班公湖-怒江和雅鲁藏布江两条巨型板块结合带之间的冈底斯构造带,并不是一个简单的陆块,而是一个经历有晚古生代-中生代复杂的多岛弧-盆系演化历史,可以划分出多个次级地质构造单元的碰撞造山带。自晚古生代以来,冈底斯构造带经历了从洋-陆转换(D-T₂),盆-山转换(T₃-K)和壳-幔转换(E-Q)三次构造体制的转换及复杂的演化历史。班公湖-怒江板块结合带是特提斯大洋消减、碰撞闭合的主缝合带,雅鲁藏布江洋盆则代表了特提斯大洋南侧的弧后扩张小洋盆。     

新疆东天山觉罗塔格带阿奇山南部雅满苏组火山岩的年代学、地球化学特征及其成因

东天山觉罗塔格带阿奇山南部雅满苏组火山岩的岩石学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、全岩地球化学和Sr-Nd同位素分析结果表明阿奇山南部雅满苏组火山岩主要由安山岩、英安岩、流纹岩和相应成分的火山碎屑岩组成,夹少量玄武岩。流纹岩和安山岩中的锆石多呈自形-半自形晶,振荡环带发育,Th/U比值为0.44~1.53,指示岩浆成因。定年结果表明它们形成于早石炭末—晚石炭初(318.6~324.4 Ma)。阿奇山南部雅满苏组火山岩的地球化学特征主要为:酸性火山岩为中钾钙碱性系列,中基性火山岩主要为高钾钙碱性系列;稀土配分模式均呈右倾型,轻重稀土分馏明显(LREE/HREE为2.91~9.92);强烈富集Rb、Ba、K、La、Ce等大离子亲石元素,明显亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素;(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值为0.704 01~0.706 36,ε_(Nd)(t)值主要为4.14~7.21。研究结果表明,中基性火山岩的岩浆源区主要为受俯冲流体交代的亏损地幔楔,而酸性火山岩则源于年轻地壳物质。结合前人研究成果,认为阿奇山南部雅满苏组早石炭世末—晚石炭初火山岩形成于大陆边缘环境,其地球动力学机制与古亚洲洋板块向中天山地块之下的俯冲作用有关。     

藏南昂仁县桑桑地区林子宗群火山岩的形成时代和地球化学特征

桑桑地区林子宗群火山岩Sr、Nd同位素地球化学特征和SHRIMP锆石U-Pb地质年代学数据表明:①林子宗火山岩以高钾流纹岩为主,属于高钾钙碱性系列岩石,形成于49.8Ma± 0.92 Ma,属于帕那组火山岩地层;②林子宗火山岩稀土元素配分模式较为一致,相对于HREE,强烈富集LREE;③林子宗火山岩具有相对低的初始Sr同位素值(87Sr/86Sr(i)=0.70488~0.70569)和较高的初始Nd值(εNd(i)=-1.38~-1.58);④总体上富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,与岛弧型火山岩的地球化学特征类似。桑桑地区林子宗火山岩在形成过程中明显受到角闪石和斜长石分离结晶作用的影响。可能是俯冲的新特提斯洋板片断离或变陡,进而导致经历过俯冲交代作用的富集岩石圈地幔甚至局部下地壳发生部分熔融,形成的初始岩浆发生混合作用,并在近封闭条件下发生高度分离结晶作用的产物。结合已有的结果,认为冈底斯带南带普遍经历了50Ma左右的岩浆作用。     

藏南昂仁县桑桑地区林子宗群火山岩的形成时代 和地球化学特征

桑桑地区林子宗群火山岩Sr、Nd同位素地球化学特征和SHRIMP锆石U-Pb地质年代学数据表明:①林子宗火山岩以高钾流纹岩为主,属于高钾钙碱性系列岩石,形成于49.8Ma± 0.92 Ma,属于帕那组火山岩地层;②林子宗火山岩稀土元素配分模式较为一致,相对于HREE,强烈富集LREE;③林子宗火山岩具有相对低的初始Sr同位素值(87Sr/86Sr(i)=0.70488~0.70569)和较高的初始Nd值(εNd(i)=-1.38~-1.58);④总体上富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,与岛弧型火山岩的地球化学特征类似。桑桑地区林子宗火山岩在形成过程中明显受到角闪石和斜长石分离结晶作用的影响。可能是俯冲的新特提斯洋板片断离或变陡,进而导致经历过俯冲交代作用的富集岩石圈地幔甚至局部下地壳发生部分熔融,形成的初始岩浆发生混合作用,并在近封闭条件下发生高度分离结晶作用的产物。结合已有的结果,认为冈底斯带南带普遍经历了50Ma左右的岩浆作用。