西藏桑日县地区中生代火山岩地层层序——基于锆石U-Pb年龄及地球化学数据

青藏高原中生代时期新特提斯洋演化及其相应的岩浆作用一直是高原基础研究的热点之一,其系统研究对新特提斯洋及拉萨地块的地质演化具有重要的意义。以桑日县地区出露的叶巴组、桑日群比马组、桑日群麻木下组、旦师庭组火山-沉积岩系为研究对象,在详细的野外调查及前人研究基础上,选择麻木下组安山岩和旦师庭组火山凝灰岩样品进行锆石U-Pb测年,对叶巴组和桑日群比马组火山岩进行地球化学对比研究。结果表明,桑日群上部比马组火山岩(189.0±3.0~195.0±3.0Ma)与叶巴组火山岩(174.2±3.6~192.7±1.3Ma)均形成于早侏罗世,且两者具有相似的地球化学特征,均为钙碱性岛弧火山岩,表明二者可能形成于相同的构造背景。因此,将比马组从原桑日群中解体出来与叶巴组合并为同一套火山岩地层,而桑日群下部麻木下组(99.9±0.7~136.5±1.7Ma)的形成时间明显晚于比马组,属早白垩世火山岩地层,且具有埃达克岩的地球化学特征,应单独建组;旦师庭组形成于93.7±1.2Ma,属晚白垩世地层,也单独成为一组。     

西藏桑日地区桑日群火山岩石地球化学特征

西藏桑日地区的桑日群火山－沉积岩系，是冈底期火山岩浆弧的重要组成部分。通过对该火山岩系的地质特征岩石化学、地球化学及构造环境的研究，确定其形成时代为晚朱罗－早白垩世。前人划分的桑日群上部旦师庭组与新厘定的桑日群比马组之间为区域性不整合接触关系，旦师庭组的时代为晚白垩世－早第三纪。     

西藏桑日县地区晚白垩世火山岩年代学特征及地质意义

青藏高原中生代时期新特提斯洋演化及其相应的岩浆作用一直是高原基础研究的热点之一,其年代学系统研究对新特提斯洋及拉萨地块的地质演化具有重要的意义。桑日县地区火山—沉积岩地层出露有叶巴组、麻木下组、比马组、旦师庭组、典中组等。在详细的野外调查及前人研究基础上,选择比马组安山岩和原典中组安山岩进行锆石U-Pb测年,并对该区火山岩年龄进行系统研究。结果表明,桑日县以西至乃东县雅江特大桥,雅江以北的火山岩年代均为晚白垩世,其中比马组的时代应为晚白垩世(90.4±1.6～93.7±1.2 Ma),原典中组应厘定为旦师庭组,属晚白垩世(87.26±0.76～88.9±1.3 Ma),典中组属古新世(61.45～64.43 Ma),进一步厘清了该区火山—沉积岩地层年代格架。     

冈底斯中段厅宫地区比马组碎屑锆石U-Pb年龄

桑日群广泛分布于冈底斯火山岩浆弧的中东段,是新特提斯洋俯冲作用的代表性记录。本文对冈底斯中段厅宫地区桑日群比马组开展了碎屑锆石U-Pb同位素测年和地球化学特征研究,结果表明：比马组所含的碎屑锆石具有85.7~143.5Ma、160.2~191.2Ma、334.4~364.1Ma和904Ma四个年龄段,其中最年轻的碎屑锆石年龄为85.7±1.9Ma,结合古生物资料,认为比马组形成于早—晚白垩世,其物源主要来自于拉萨地块,尤其是冈底斯岩基剥蚀源区;岩石地球化学特征显示,比马组沉积主要来源于长英质岩石,是上地壳源区物质经风化剥蚀后搬运沉积形成。     

早侏罗世叶巴组与桑日群火山岩:特提斯洋俯冲过程中的陆缘弧与洋内弧?

雅鲁藏布特提斯洋的演化对研究青藏高原的形成具有重要的意义,一般认为广泛分布于拉萨地块南部叶巴组和桑日群火山-沉积岩系是该特提斯洋早期的俯冲岩浆产物。本研究选取了拉萨附近达孜地区叶巴组中的2个中基性火成岩样品进行了锆石LA-ICPMS U-Pb分析,结果显示其年龄分别为188±2Ma和175±2Ma,与已发表的叶巴组中酸性火成岩的形成时代(174~193Ma)一致,已发表的桑日群火山岩的年龄也在相同范围内,因此叶巴组和桑日群火山岩喷发时间主要为早侏罗世。叶巴组和桑日群基性及中酸性岩浆均类似岛弧型火山岩,但前者具有相对高的Nb、Zr含量,Th/Y比值及相对较低的La/Nb比值,呈现出大陆地壳组分增加的趋势,叶巴组火山岩表现为典型的大陆边缘弧特征而桑日群类似于洋内弧火山岩,桑日群火山岩分布于叶巴组南侧,并呈碎片似展布于拉萨地块南部,同时显示了与叶巴组不同的岩性组合,暗示同时代的叶巴组和桑日群火山-沉积岩可能分别代表特提斯洋俯冲过程中的形成的陆缘弧和洋内弧。     

西藏南部桑日群火山岩的时代：来自晚期马门侵入体的约束

位于拉萨地块南缘的桑日群火山岩通常被认为是新特提斯洋沿拉萨地块南缘向北俯冲消减的产物,但其喷发持续时间一直没有得到有效约束。在桑日群火山岩系中识别出一套稍晚于桑日群火山岩的侵入岩脉, 脉岩中的锆石用U-Pb LA-ICPMS 法测得年龄为（93.4±1.1） Ma。据此认为桑日群火山岩的喷发时间应不晚于93.4 Ma。前人的研究表明桑日群的活动时限可以追溯到晚侏罗世-早白垩世, 因此其所代表的新特提斯洋的俯冲消减至少从晚侏罗世延续到了93.4 Ma 左右。另一方面, 这些侵入岩脉的地球化学特征明显不同于俯冲成因的桑日群弧火山岩, 如埃达克岩（麻木下组）和钙碱性的火山岩（比马组）, 而与东部朗县和里龙一带 的侵入岩非常相似, 它们很可能是板片俯冲导致的加厚下地壳部分熔融的产物。这种差异暗示在新特提斯洋 俯冲消减过程中其深部动力学环境发生了较大的改变。     

存在比桑日群弧火山岩更早的新特提斯洋俯冲记录么？

新特提斯洋的演化过程对于青藏高原的形成具有重要的意义,一直以来桑日群火山岩被认为是其俯冲作用的代表性岩浆记录.在拉萨以东发育的叶巴组火山岩,虽被认为早于桑日群的火山岩,但一直缺乏年代学的证据.本次研究选取了叶巴组的样品做了单颗粒锆石的LAM-ICP-MS定年,获得了174Ma左右的年龄,明显老于桑日群.同时,叶巴组火山岩具有与岛弧火成岩类似的地球化学特点：如大离子亲石元素相对富集,中基性火山岩表现明显的高场强元素HFSE的亏损.综合来看,叶巴组火山岩很可能是新特提斯洋向北俯冲作用的产物.如果这一点能够确证的话,新特提斯洋开始俯冲的时代将可以前推至早中侏罗纪或更早.     

藏南白垩纪桑日群麻木下组埃达克岩的地球化学特征及其成因

桑日群火山岩位于冈底斯南缘火山-岩浆弧的中、东段,紧邻雅鲁藏布江缝合带的北侧,包括下部麻木下组与上部比马组中的火山岩,长期以来被认为是雅鲁藏布江新特提斯洋沿冈底斯南缘向北俯冲消减的产物,但是这些火山岩还未见系统的地球化学数据,对其成因也缺乏深入的讨论。通过对桑日群火山岩详细的地球化学研究,识别出麻木下组火山岩具有典型的埃达克岩的地球化学特征：高Sr（平均为977ug／g）,低Y（平均为10．4ug／g）、Yb（平均为0．942ug／g）含量,轻重稀土强烈分异（La／Yb平均为24．8）;另外岩石还具有相对低sr和高Nd的同位素组成（^87Sr／^86Sr）i=0．703506～0．704369,（^143Nd／^144Nd）,=0．512728～0．512778,εNd（t）平均为5．58,显示出与雅鲁藏布江蛇绿岩的MORB相似的同位素特征,表明其可能来源于新特提斯雅鲁藏布江洋岩石圈的部分熔融。而相对高的MgO（平均为4．38％）、Cr（平均为198ug／g）和Ni（平均为117ug／g）含量暗示原始的埃达克质熔体在其上升过程中与上覆地幔楔发生了反应。综合考虑新特提斯洋以及冈底斯造山带的演化历史,提出麻木下组埃达克岩可能是在早白垩世时雅鲁藏布江新特提斯洋北向俯冲消减的初始阶段由洋壳部分熔融所形成的认识。     

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。     

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。     

西藏拉萨地块东部尼木—加查地区林子宗群火山岩年代学、地球化学特征及其构造意义

拉萨地块广泛分布中—新生代岩浆活动,研究其对于认识新特提斯洋的演化和理解整个青藏高原的形成过程有着重要意义。对拉萨地块东部尼木—加查地区比马组火山岩进行了年代学与元素地球化学研究,结果显示该比马组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为55.2~57.6 Ma,明显晚于已发表的比马组火山岩年龄177~195 Ma,而与林子宗群火山岩年龄(30.4~70.0 Ma)相符。因此,该地区原来认为的比马组火山岩可能需要重新厘定为林子宗群年波组火山岩。研究区火山岩主体为玄武岩、玄武安山岩、安山岩和英安岩,属中、高钾钙碱性系列。地球化学特征显示火山岩整体上富集大离子亲石元素Rb、Th、U等,Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素则表现明显的负异常,具有典型的岛弧火山岩特征。稀土元素配分模式主要表现为轻稀土元素右倾型,Eu表现出无异常到中等的负异常。此外,研究区年波组火山岩年龄晚于拉萨地块中西部年波组形成时代,结合前人的研究成果,可能指示印度与亚洲大陆的碰撞具有西早东晚的特点。     

西藏冈底斯带叶巴组火山岩同位素地质年代

西藏达孜县附近的叶巴组主要为一套浅变质玄武岩、英安岩、酸性凝灰岩夹少量紫红色砂岩。对叶巴组英安岩的锆石SHRIMP的U-Pb测年,获得181.7±5.2Ma的年龄值,可代表达孜地区叶巴组的年龄。地质年代学研究和岩石组合特征显示,叶巴组应该分为上、下两部分。达孜县附近的一套火山岩时代为早侏罗世;工布江达县、桑日县和墨竹工卡县之间的叶巴组为一套酸性火山岩夹碎屑岩、碳酸盐岩,形成时代为中、晚侏罗世。叶巴组火山岩可能是班公湖-怒江特提斯洋向南的俯冲、消减的产物。本次SHRIMP测试获得变质年龄值131.9±5.5Ma,代表早白垩世的变质事件,反映燕山期冈底斯带强烈的岩浆活动对早期地质记录的叠加和改造。     

Geochemistry,detrital zircon geochronology and Hf isotope of the clastic rocks in southern Tibet: Implications for the Jurassic-Cretaceous tectonic evolution of the Lhasa terrane

In order to reconstruct tectonic evolution history of the southern margin of Asia (i.e., Lhasa terrane) before the India-Asia collision, here we present a comprehensive study on the clastic rocks in the southern Lhasa terrane with new perspectives from sedimentary geochemistry, detrital zircon geochronology and Hf isotope. Clasts from the Jurassic-Early Cretaceous sedimentary sequences (i.e., Yeba and Chumulong Formations) display high compositional maturity and experienced moderate to high degree of chemical weathering, whereas those from the late Early-Late Cretaceous sequences (Ngamring and Shexing Formations) are characterized by low compositional maturity with insignificant chemical weathering. Our results lead to a coherent scenario for the evolution history of the Lhasa terrane. During the Early-Middle Jurassic (∼192-168Ma), the Lhasa terrane was speculated to be an isolated geological block. The Yeba Formation is best understood as being deposited in a back-arc basin induced by northward subduction of the Neo-Tethys ocean with sediments coming from the interiors of the Lhasa terrane. The Middle Jurassic-Early Cretaceous Lhasa-Qiangtang collision resulted in the formation of a composite foreland basin with southward-flowing rivers carrying clastic materials from the uplifted northern Lhasa and/or Qiangtang terranes. During the late Early-Late Cretaceous (∼104-72Ma), the Gangdese magmatic arc was uplifted rapidly above the sea level, forming turbidites (Ngamring Formation) in the Xigaze forearc basin and fluvial red beds (Shexing Formation) on the retro-arc side. At the end of Late Cretaceous, the Lhasa terrane was likely to have been uplifted to high elevation forming an Andean-type margin resembling the modern South America before the India-Asia collision.     

Geochronology and geochemistry of volcanic rocks of the Bima Formation,southern Lhasa subterrane,Tibet: Implications for early Neo-Tethyan subduction

Bima Formation volcanic rocks, which record the history of Neo-Tethyan subduction, are found within the central and eastern segments of the southern Lhasa subterrane, Tibetan Plateau. Zircon UPb dating, whole-rock major and trace element analysis, and Sr–Nd–Pb–Hf isotopic compositions of Bima Formation volcanic rocks from the central segment of the southern Lhasa subterrane were used to constrain the magmatic and tectonic evolution of the Lhasa terrane during the early Mesozoic. Zircon UPb dating of five samples yielded consistent ages of 184.3 ± 2.4 to 176.8 ± 3.5 Ma. The dominant volcanic rock types within the Bima Formation are basalts, basaltic andesites, andesites, and dacites, which are enriched in the large-ion lithophile elements (e.g., Rb, Sr, and Ba) and depleted in high-field-strength elements (e.g., Nb, Ta, and Ti). (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_t ratios are low (0.702900–0.704146), ε_Nd(t) and ε_Hf(t) values are high and positive (+4.4 to +6.9 and + 9.6 to +15.7, respectively), and Pb isotope ratios are homogeneous (initial ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.28–18.40; ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.53–15.56; ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 38.21–38.38). Combining the new data with those from a previous study of Bima Formation volcanic rocks from the eastern segment of the southern Lhasa subterrane indicates that the Bima Formation formed between the Middle Triassic and Early Jurassic. It suggests that more widespread early Mesozoic volcanic rocks in the southern margin of the Lhasa terrane. The basaltic rocks of the Bima Formation were generated by partial melting of a depleted mantle wedge metasomatized by slab-derived fluids, and subsequently experienced fractional crystallization without significant crustal contamination. The andesitic and dacitic rocks were formed by fractional crystallization of the basaltic magma. Our study indicates that the Bima Formation volcanic rocks were generated within a continental island arc setting related to northward subduction of the Neo-Tethyan oceanic slab during the early Mesozoic.     

西藏中冈底斯扎布耶茶卡北部晚侏罗世则弄群火山岩的锆石U-Pb年代学及其成因意义

冈底斯带晚中生代构造演化模式一直存在争议。此次研究了中冈底斯带扎布耶茶卡北部区域则弄群火山岩的野外特 征和锆石U-Pb年龄。锆石U-Pb定年结果表明,扎布耶茶卡北部则弄群火山岩主要喷发于154.2~142.1 Ma。研究首次获得 晚侏罗世的则弄群火山岩年龄为154 Ma,比前人提出的则弄群火山岩浆活动起始时间（130 Ma） 提前了24 Ma,据此将则 弄群的时代定为晚侏罗世至早白垩世。根据研究获得的最新年代学数据,结合冈底斯带火山岩的前人研究资料,显示冈底 斯带中生代弧火山岩具有从南向北逐渐年轻的趋势。因此,最早期南冈底斯弧中生代火山岩可能与新特提斯洋板片北向俯 冲有关,晚侏罗世至早白垩世的中冈底斯带弧火山岩受到了新特提斯洋板片北向俯冲和班公湖-怒江洋板片南向俯冲的双 重影响,早白垩世中期的北冈底斯带弧火山岩则与班公湖-怒江洋板片的南向俯冲密切相关。研究成果为冈底斯带晚中生 代构造演化模式提供了火山岩方面的新证据。