西藏南部冈底斯带东段晚白垩世埃达克岩:新特提斯洋脊俯冲的产物?

西藏南部冈底斯带晚白垩世岩浆作用的性质及其产生的地球动力学机制仍存在不同看法。为进一步约束冈底斯带晚白垩世的构造岩浆演化历史,本文报道了南冈底斯东段朗县至米林一带晚白垩世花岗岩类的岩石学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学以及锆石Hf同位素数据。锆石U-Pb定年结果表明,这些花岗岩侵位于84～78Ma,以高Al2O3(15.69%～17.65%),低MgO(0.47%～1.24%),极低相容元素(Cr=1.34×10-6～3.27×10-6、Ni=0.69×10-6～3.32×10-6)含量和高Sr(542×10-6～774×10-6)以及高Sr/Y比值(48～397)为特征,显示埃达克质岩石的地球化学特征,属于中钾钙碱性偏铝质岩石(A/CNK=0.95～1.04),富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),部分样品具显著的正铕异常(δEu=1.16～2.26)和中稀土元素亏损的特征,锆石εHf(t)值变化范围大(+0.2～+15.1)。这些晚白垩世埃达克岩可能是先期底侵的镁铁质下地壳在含水角闪岩相条件下发生部分熔融作用的产物。通过与冈底斯带110Ma和50Ma左右大规模带状岩浆作用的对比,本文赞成洋脊俯冲模式是用来解释南冈底斯带晚白垩世大规模带状岩浆作用成因的一种最可能机制。     

古特提斯洋俯冲碰撞在南羌塘的岩浆岩证据:西藏荣玛乡冈塘错花岗岩

西藏荣玛乡冈塘错花岗岩岩体分布于南羌塘地块中,由中粗粒巨斑状黑云母二长花岗岩和中细粒含电气石二云母二长花岗岩组成。中粗粒花岗岩的锆石测年结果为214.4±4.0Ma,中细粒花岗岩锆石测年结果为222.2±6.6Ma,均为晚三叠世。中粗粒花岗岩A/CNK为1.00~1.09,刚玉标准分子的百分含量均大于1%(1.84~3.04%),Al2O3的含量均大于14%,属于含白云母过铝质花岗岩。中细粒花岗岩的A/CNK1.1,刚玉标准分子的百分含量均大于1%(2.40~3.42%),Al2O3的含量均大于14%,属于强过铝质S型花岗岩。虽主量元素特征相近,但两类花岗岩的微量元素特征差异较大。根据锆石饱和温度计得出中粗粒花岗岩为高温类型的花岗岩,中细粒花岗岩为低温类型的花岗岩。结合区域地质背景推断中细粒花岗岩形成可能与三叠纪俯冲碰撞作用有关,而中粗粒花岗岩为碰撞后拆沉岩浆底侵的结果。冈塘错岩体中两种成因类型不同的花岗岩的形成时代对古特提斯洋的演化以及缝合带增生杂岩的形成具有时代约束意义。     

西藏松多地区晚白垩世末期弧岩浆岩岩石成因及构造意义

新特提斯洋在晚白垩世末期(68Ma左右)的构造演化一直饱受争议。西藏松多地区晚白垩世末期弧岩浆岩包括花岗斑岩和二长花岗岩。锆石定年结果显示,二长花岗岩和花岗斑岩年龄均为68Ma。松多花岗斑岩和二长花岗岩的Si O_2含量为68.5%~80.6%,K_2O含量为4.1%~6.5%,P2O5含量为0.011%~0.058%。花岗斑岩Mg#值较低,为11.3~19.0,二长花岗岩Mg~#值为24.2~43.5。花岗斑岩和二长花岗岩样品均显示轻稀土元素富集、重稀土元素亏损和明显的Eu(δEu=0.15~1.21)负异常。两者均富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K、Pb等,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti。花岗斑岩εHf(t)值为-0.9~+2.9,二阶段模式年龄T_(DM)~C在955~1196Ma之间;二长花岗岩εHf(t)值为-17.1~+7.9(只有1个点为负值),二阶段模式年龄在633~2219Ma之间。最终认为,松多地区晚白垩世末期二长花岗岩和花岗斑岩岩浆源区为新生下地壳,但花岗斑岩更靠近古老下地壳。结合区域资料,认为新特提斯洋在晚白垩世末期68Ma左右属于洋脊俯冲结束阶段。     

西藏班公湖-怒江缝合带西段特提斯洋晚二叠世(Ca.252Ma)洋内俯冲的地球化学和年代学证据

多龙蛇绿混杂岩是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要组成部分,位于西藏阿里地区改则县北西约120 km的多龙矿集区内,大地构造位置处于班公湖-怒江缝合带中西段,南羌塘板块南缘。多龙蛇绿混杂岩主要分布在多龙矿区中部及东北部。矿区中部蛇绿岩主要由辉长岩、辉绿(玢)岩、枕状玄武岩、气孔杏仁状玄武岩、玄武质岩屑凝灰岩及硅质岩等组成,东西向延伸约35 km,南北宽3~7 km,出露面积约180 km2;该蛇绿岩残片的组成单元(包括基性岩单元以及硅质岩单元等)多被构造肢解,整体表现为不规则透镜体,以构造岩片的形式断续分布于侏罗系次深海陆棚-盆地斜坡复陆碎屑岩-类复理石建造内的断层带中,构成典型的网结状构造。矿区东北部蛇绿岩主要由含铁斜方辉石橄榄蛇纹岩、玻基玄武岩、碳酸盐化角闪辉长岩、微纹层状硅质岩等组成,该蛇绿混杂岩带沿北西-南东向断裂展布,延伸约12 km,宽1~3 km,出露面积约30 km2;该蛇绿岩残片组成单元(包括超基性岩单元、基性岩单元以及硅质岩单元等)均呈构造岩片的形式产出在三叠系灰岩地层内的断层带中。     

西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物

前人对冈底斯带晚白垩世埃达克岩的成因和地球动力学背景存在不同的认识.对努日地区的石英闪长玢岩开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Hf同位素研究.结果表明,努日石英闪长玢岩侵位于96.5±1.3 Ma,以高SiO₂（63.96%~65.75%）、Al₂O₃（14.37%~15.99%）、MgO（2.12%~2.39%）、Sr（362×10-6~575×10-6,平均为467×10-6）含量,低Y（8.94×10-6~11.50×10-6）、Yb（0.81×10-6~1.06×10-6）含量及高Sr/Y比值（33.52~60.65）为特征,显示埃达克岩地球化学特征.岩石属低钾-中钾钙碱性准铝质花岗岩（A/CNK=0.81~0.96）,富集LREE、亏损HREE,富集大离子亲石元素（LILE）、亏损高场强元素（HFSE）,无明显负Eu异常.锆石ε_Hf（t）值为-0.3~+15.2（主要为+10.0~+15.2）,二阶段模式年龄t_DM2为187~1 173（主要为187~516 Ma）,表明源区以俯冲洋壳为主,并可能卷入了少量俯冲沉积物.岩石具有较高的Mg#值和相容元素Cr、Ni含量,表明熔体在上升过程中与地幔发生了相互作用.通过与南冈底斯典型埃达克岩对比,认为努日石英闪长玢岩是在洋脊俯冲背景下、穿过板片窗的高热流导致板片窗边缘的洋壳（及少量俯冲沉积物）部分熔融形成的.      

西藏甲鲁朗地区叶巴组火山岩成因及其对新特提斯洋俯冲的约束

西藏冈底斯岩浆弧叶巴组火山岩对于新特提斯洋俯冲时限的制约存在着重要的意义.通过对甲鲁朗地区叶巴组凝灰岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学组成的研究,锆石测年获得3件凝灰岩样品206Pb/238U年龄加权平均值分别为207.8±1.6 Ma、204.8±1.7 Ma和209.3±3.4 Ma,结合古生物化石证据,表明其形成于晚三叠世;凝灰岩样品富集轻稀土元素和大离子亲石元素(Rb、K、Th、U、Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(Nb、Ta、Ti、P),同时亏损Sr元素,Eu负异常较明显.岩石地球化学特征表明叶巴组中酸性岩可能为壳幔混染成因.综合前人研究成果,认为叶巴组形成于新特提斯洋俯冲环境下的大陆边缘弧,新特提斯洋的俯冲从晚三叠世就已经开始.本研究为叶巴组的形成时代以及动力学背景提供了新的制约.      

西藏冈底斯带东段尼木地区中二叠世和晚三叠世基性岩浆作用及其对新特提斯洋初始俯冲的约束

野外地质调查和SHRIMP锆石U-Pb年代学研究发现,藏南冈底斯带尼木地区出露有规模较大、原岩形成于中二叠世（~266Ma）和晚三叠世（220~219Ma）的变质基性岩,而晚三叠世变质基性岩中还存在~2.5Ga的捕获锆石。全岩地球化学分析显示,两期基性岩具有相似的地球化学特征,即：（1）相对富集轻稀土元素,亏损重稀土元素和高场强元素;（2）比较一致的Sr和Nd同位素比值（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（t）=0.703225~0.703664,ε_Nd（t）=6.51~6.81）。结合拉萨地块东南缘已发表的三叠纪中-基性岩地球化学数据,发现尼木中二叠世和晚三叠世基性岩皆形成于陆缘弧环境,岩浆来源于尖晶石橄榄岩地幔2.5%~4%的部分熔融,并经历了一定程度的地壳混染。对比拉萨地块西南缘与东南缘二叠纪-三叠纪俯冲相关的岩浆记录,推断新特提斯洋向拉萨地块下的初始俯冲作用具有穿时性,东段俯冲作用在~266Ma已经开启,西段则发生在255~214Ma之间。

     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用: 新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。

     

西藏改则县多龙SSZ型蛇绿岩的锆石U-Pb年龄、岩石地球化学及Sr-Nd同位素特征:班公湖-怒江洋晚二叠世洋内俯冲的证据

西藏改则县多龙矿集区分布着大量的SSZ型蛇绿岩残片,是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要组成部分,本文对代表性辉绿(玢)岩进行了锆石U-Pb定年、岩石地球化学及Sr-Nd同位素分析,获得辉绿玢岩加权平均年龄为252.1±1.5Ma(MSWD=0.09,n=33),表明多龙SSZ型蛇绿岩形成于晚二叠世。岩石烧失量普遍较高(1.57%～5.23%)的特征,表明样品普遍遭受蚀变;而且具有富硅、高铝、低MgO及低Mg~#值(36.8～63.1)的特征,说明其经历过一定程度的分离结晶作用。多龙辉绿岩和辉绿玢岩富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Cs、K、Sr、P、Pb),亏损高场强元素(HFSE:Ta、Nb、Ti、Zr、Hf);稀土元素总量为23.27×10~(-6)～58.95×10~(-6),δEu为0.83～1.35,(La/Yb)_N为0.66～1.30,具有与岛弧拉斑玄武岩类似的稀土元素和总体一致的微量元素特征。岩石(~(87)Sr/~(86)Sr)_i值为0.707345～0.708748,(~(143)Nd/~(144)Nd)_i值为0.512669～0.512705,t_(DM2)值为305～456Ma,ε_(Nd)(t)值为+6.9～+8.8,表明其岩浆源区为亏损地幔源区,其地球化学成分具有洋内弧的特征,暗示其可能是洋内俯冲作用的产物。综合分析认为,班-怒洋壳于晚二叠世时(ca.252Ma)在板块汇聚边缘发生了类似西太平洋Izu-Bonin-Mariana的洋内俯冲作用,形成兼具MOR蛇绿岩亲缘性和俯冲带SSZ蛇绿岩地球化学印记的双重属性的多龙辉绿岩及辉绿玢岩的母岩浆;母岩浆经过结晶分异、上升侵位,最终于洋内俯冲带之上的弧前盆地环境下形成多龙辉绿岩和辉绿玢岩。     

新特提斯演化的热点与洋脊相互作用:西藏南部晚侏罗世-早白垩世岩浆作用推论

雅鲁藏布蛇绿混杂岩代表了新特提斯洋盆闭合的地表残余.本文在测试数据基础上,综合分析了目前雅鲁藏布江蛇绿混杂岩研究中取得的比较可信的晚侏罗世.早白垩世玄武岩的地球化学数据,并对其进行了较为详细的区域对比分析以讨论涉及新特提斯演化的地球动力学过程.结果表明:(1)雅鲁藏布蛇绿混杂岩带吉定洞拉村玄武岩、错拉山口北部玄武岩为大洋中脊玄武岩(MORB)型,错拉山口南部玄武岩为洋岛玄武岩(OIB)型,萨嘎桑单林玄武岩既包括OIB型,又包括MORB型;(2)在东西延伸约1500km的雅鲁藏布蛇绿混杂岩带中,至少可能存在OIB、MORB(包括N-MORB、E-MORB)和岛弧玄武岩LAB三种类型的晚侏罗世-早白垩世玄武岩.不活动的高场强元素比值(如Nb/Y,Zr/Y等)指示雅鲁藏布蛇绿混杂岩带中部仁布、杯玛让、吉定洞拉村和错拉山口北部地区以及中西部萨嘎地区的MORB型玄武岩中的亏损组分很可能来源于深部亏损的地幔柱源区.微量元素地球化学模拟表明,雅鲁藏布蛇绿混杂岩带OIB型玄武岩可能主要来源于石榴石二辉橄榄岩源区中等程度(10%～20%)的部分熔融,而MORB型玄武岩主要来源于尖晶石二辉橄榄岩源区中等程度(7%～25%)的部分熔融,IAB型玄武岩所代表的源区熔融深度以中部较浅而东西两端较深为特点,其中中部得几、杯玛让、吉定等地的lAB很可能与尖晶石二辉橄榄岩源区的部分熔融有关,而东部和西部达几翁IAB的熔融源区可能残留有石榴石.结合该带报道的He同位素数据和矿物学观察,以及在喜马拉雅带新获得的古地磁数据,可以认为热点与洋脊的相互作用是对晚侏罗世-早白垩世新特提斯演化的一种很可能的地球动力学解释.需要强调,虽然该模式可以较好地解释目前在藏南观察到的晚侏罗世-早白垩世岩浆作用特点和性质,但因资料有限,还需要做许多非常细致的工作来证实或否定.     

拉萨地体南缘桑日地区晚白垩世火山岩的年代学、岩石地球化学及成因

拉萨地体南缘桑日地区中酸性火山岩出露广泛, 多期次岩浆活动的叠加使得区内岩浆岩成分复杂、形成时代跨度大。为深入研究该地区火山岩的形成时代、构造背景和成因机制, 本文选取桑日县西侧塔木村附近的中酸性火山岩为研究对象, 开展锆石U-Pb定年、全岩主微量及Sr-Nd同位素分析。锆石U-Pb年龄表明桑日地区塔木村火山岩形成于91.7~90.8 Ma, 属于晚白垩世。桑日地区晚白垩世火山岩SiO2含量为55.79%~74.26%, MgO含量为1.31%~4.34%, 同时具有高Sr(平均含量为779×10–6)、低Y(8.36×10–6~ 15.85×10–6)、Yb(0.92×10–6~1.38×10–6)含量及高Sr/Y比值(36.28~105.59)的特征, 表明桑日晚白垩世火山岩为埃达克质岩石。同时该地区晚白垩世火山岩富集大离子亲石元素Rb、Sr和Pb, 亏损高场强元素Nb、Ta和Ti, 具有较低的87Sr/86Sr初始值(0.704 152~0.704 515)和较高的143Nd/144Nd初始值(0.512 676~ 0.512 750)。综合岩石地球化学特征和区域地质资料, 桑日地区晚白垩世火山岩形成于新特提斯洋壳北向俯冲消减有关的活动大陆边缘环境, 是新特提斯洋壳部分熔融的产物, 洋壳熔体上升过程中伴有地幔楔物质的加入并经历了分离结晶作用。     

西藏纳如松多铅锌矿区晚白垩世石英闪长岩形成机制及其地质意义:岩浆锆石证据

西藏纳如松多铅锌矿床是冈底斯北侧银铅锌多金属成矿带中的典型矿床,文章利用LA-ICP-MS测试技术,对矿区石英闪长岩开展了详细的锆石U-Pb年代学、锆石微量元素和Hf同位素地球化学特征研究,以此调查其岩浆源区特征,探讨其形成机制并试图探究其成矿潜力。纳如松多矿区石英闪长岩锆石U-Pb年龄为(85.2±1.1)Ma,早于矿区内大规模成矿事件,为晚白垩世岩浆活动的产物。石英闪长岩锆石稀土元素表现为LREE亏损、HREE富集的左倾配分模式,并具有明显的负Eu异常和正Ce异常特征,δEu变化于0.06~0.36之间,δCe变化于5.85~248.22之间。石英闪长岩的锆石176Hf/177Hf分布于0.282 679~0.282 766之间,εHf(t)值变化于-1.44~1.70,单阶段模式年龄TDM集中于679~804 Ma,二阶段模式年龄TDM2值集中于1047~1245 Ma之间。综合分析显示纳如松多矿区石英闪长岩来自于地幔和地壳2个不同的源区,并结晶于陆壳环境。纳如松多铅锌矿区石英闪长岩锆石的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值除个别点外均低于100,且δEu集中于0.04~0.22之间,远小于0.4,为还原性岩体,由此推断石英闪长岩还原性的岩浆岩特征可能是其未能具有成矿能力的原因之一。