西藏朗县蛇绿混杂岩中变辉绿岩和变玄武岩的年代学和地球化学

张万平 莫宣学 朱弟成 袁四化 王立全

（1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083；2.成都地质调查中心，成都610082）

蛇绿岩作为构造侵入于大陆上的古大洋岩石圈残片，其形成时代对于恢复古大洋形成演化史、重建古板块构造格局等具有重要意义。雅鲁藏布蛇绿混杂岩带是横贯印度－欧亚板块的特提斯缝合带的东延（图1－A），该缝合带不同地段蛇绿岩岩石组合不同，西段、中段和东段蛇绿岩的形成时代也有差异［1－11］。东段蛇绿岩体主要包括泽当蛇绿岩、罗布莎蛇绿岩和朗县蛇绿混杂岩。《西藏自治区区域地质志》最早提及朗县地区存在蛇绿混杂岩［12］，国土资源大调查1∶25万填图［13］详细查明了朗县蛇绿混杂岩体的空间展布，但没有精确的同位素年代学数据报道。因此，准确限定朗县蛇绿混杂岩的年龄，对研究雅鲁藏布缝合带构造演化具有重要意义。在岩石学分析基础上，本文利用SHRIMP II锆石U－Pb法对朗县蛇绿混杂岩中的辉绿岩和玄武岩进行了年龄测定，以约束朗县蛇绿混杂岩的形成时代，并初步讨论了其地质意义。

1 概况

朗县蛇绿混杂岩是泽当、罗布莎蛇绿岩的东延部分，北界为泽当—加查—朗拉岗则断裂（带），北为冈底斯陆缘火山－岩浆弧，断裂带主体走向NNW－EW向，在米林南部一带以近南北向具较大规模的左行走滑断裂为主，南界为乃东—金东—莫洛韧性断裂带。朗县蛇绿混杂岩呈分散的构造块体产出，规模大小不一，其中规模较大者有朗县西3km的鲁见沟蛇绿岩，朗县南东20km的秀章蛇绿岩和朗县东70km的莫洛蛇绿岩。朗县混杂岩呈带状分布于朗县－洞嘎镇一带，由变质橄榄岩、堆晶杂岩、均质辉长岩、层状辉长岩和变质基性火山岩、枕状玄武岩组成（图1－B）。枕状玄武岩由玄武质枕体堆积而成，多数因构造挤压压扁拉长，枕体边部发育放射状裂纹和冷凝边。本文分析样品为蚀变较弱的辉绿岩和玄武岩，分别采自里龙村、拉索村和白露村附近。从图1中可以看出，本次采样地点均是朗县蛇绿混杂岩出露的地段，是朗县蛇绿岩的重要组成部分。采样的具体GPS位置、岩石类型、岩石结构及矿物组合等特征见表1。

表1 朗县蛇绿混杂岩SHRIMP锆石U－Pb法年龄测定样品的基本特征Table 1 Basic characteristics of the Lang County ophiolite mélange

2 样品地球化学特征

朗县蛇绿混杂岩中10件样品的化学成分见表2和表3，其中包括变辉绿岩3件、变玄武岩5件、超基性岩2件。

朗县蛇绿混杂岩中的岩石样品显示较高的SiO2含量，SiO2质量分数达50%以上的样品有4件，最高者达57.40%（LL01－2），可能与强烈的蚀变作用有关。白露村附近的变玄武岩TiO2的质量分数较高，均在2%以上，最高达2.58%，与代表性的洋岛玄武岩（OIB）十分接近（2.87%）［15］；里龙村附近蛇绿混杂岩，包括基性、超基性岩石，TiO2的含量不均一，质量分数在0.01%～1.42%之间，大多数在1%以下；拉索村附近变辉绿岩TiO2的质量分数为1.52%。朗县蛇绿混杂岩的2件超基性岩石样品（LL01－4和LL01－6）具有很高的 Mg#值（分别为92.10、89.79），其余8件样品（变辉绿岩和变玄武岩）的Mg#明显低于原生岩浆范围（Mg#＝68～75）［16］。在 Mg#与TiO2含量图解上（图2－A），白露村的3件变玄武岩和拉索村的1件变辉绿岩（3件样品测得的年龄值在～145Ma），其TiO2含量与Mg#呈现出明显的负相关关系，表明发生了富钛矿物相（如钛铁矿）的分离结晶作用；里龙村附近的蛇绿混杂岩，除2件超基性样品外，剩下4件样品（1件样品测得的年龄值在～1 9 1Ma）的Al2O3含量与Mg#呈明显的负相关关系（图2－B），指示发生斜长石的分离结晶作用。P2O5含量低，里龙附近的2件超基性岩石样品（LL01－4、LL01－6）极低，质量分数为0.01%；其余地方的变辉绿岩和变玄武岩P2O5的质量分数在0.14%～0.28%之间。

图2 朗县蛇绿混杂岩氧化物的Mg#－TiO2和 Mg#－Al2O3 图解Fig.2 The Mg# －TiO2and Mg# －Al2O3plots of the Lang County ophiolite mélange

朗县蛇绿混杂岩中的岩石样品的稀土总量较低，白露村附近的3件变玄武岩ΣREE略高，质量分数分别为131.32×10－6、122.32×10－6和87.88×10－6；里龙村附近蛇绿混杂岩，包括基性、超基性岩石，ΣREE的含量很低，尤其2件超基性岩石样品（LL01－4和 LL01－6）非常低（质量分数分别为0.28×10－6和0.75×10－6），质量分数最高的变玄武岩（LL01－3）也只有50.00×10－6；拉索村附近变辉绿岩ΣREE的质量分数为58.43×10－6。在稀土元素配分模式图解上（图3－A），曲线略为右倾，轻微富集 LREE，（La／Yb）N在0.81～6.70之间，多数（La／Yb）N在2～3之间。无Eu异常，里龙村附近的2件超基性岩石样品δEu（LL01－4 和 LL01－6）稍高，分别为 1.40 和1.23，其余地方的变辉绿岩和变玄武岩δEu值在0.8～1.06之间。在原始地幔标准化微量元素图解上（图3－B），白露村附近的3件变玄武岩有Nb、Ta负异常，在高场强元素和稀土元素段（即La→Lu段）与E－MORB平行，表明白露村附近的朗县蛇绿混杂岩兼具E－MORB和OIB的地球化学特征；里龙村附近蛇绿混杂岩，包括基性、超基性岩石，除Th、Nb、Ta、La、Ce等元素丰度与典型MORB有差别外，其他高场强元素和重稀土元素与MORB近似，总体上显示MORB型地球化学特征［17，18］；拉索村附近的变辉绿岩无论稀土配分曲线还是微量元素蛛网曲线均与E－MORB近似。

表2 朗县蛇绿混杂岩的化学成分（w／%）Table 2 Chemical components of the Lang County ophiolite mélange

表3 朗县蛇绿混杂岩的化学成分（w／10－6）Table 3 Chemical components of the Lang County ophiolite mélange

3 SHRIMP锆石U－Pb年龄测定方法

图3 朗县蛇绿混杂岩稀土元素配分模式（A）和微量元素蛛网图（B）Fig.3 REE and trace elements spider diagrams of the Lang County ophiolite mélange

图4 朗县蛇绿混杂岩的锆石阴极发光图像Fig.4 The CRT pictures of the Lang County ophiolite mélange

锆石分选采用常规重力分选和显微镜下手工挑选的方法进行，然后将其与标准锆石（TEM，417Ma）一起粘贴，制成环氧树脂样品靶，打磨抛光并使其露出中心部位，进行反射光、透射光和阴极发光（图4）显微照相。制靶、显微照相和锆石SHRIMP U－Pb同位素分析均在中国地质科学院地质研究所SHRIMP离子探针仪上进行。束斑平均大小为30μm，为了尽量降低锆石表面普通Pb和镀金过程中的污染，测定过程中先将束斑在120μm范围内扫描5min，具体测试条件及流程见文献［20，21］。LL01－5、QS01－1、LX03－1应用实测208Pb校正普通铅，LX03－3应用实测204Pb校 正 普 通 铅，LL01－5、QS01－1、LX03－1 和LX03－3测试结果见表4，年龄结果见图5。单个测试数据误差和206Pb／238U年龄的加权平均值误差均为1σ；对变辉绿岩和变玄武岩锆石，均采用206Pb／238U年龄。

图5 朗县蛇绿混杂岩锆石U－Pb年龄谐和图解（左）和加权平均年龄（右）Fig.5 The U－Pb concordant diagrams and age plots of the Lang County ophiolite mélange

表4 朗县蛇绿混杂岩中变辉绿岩及变玄武岩SHRIMP锆石U－Pb定年数据Table 4 The zircon U－Pb dating of the Lang County ophiolite mélange

续表4

4 样品SHRIMP锆石U－Pb法年龄测定结果

从朗县蛇绿混杂岩中的辉绿岩、玄武岩中挑选出来的锆石呈短柱状，个别呈长柱状，分析的锆石长度变化于80～200μm之间。阴极发光照相显示锆石结构存在2种基本类型：LL01－5的锆石具重结晶边（图4），对这种锆石，选择测定结晶颗粒干净、能代表辉绿岩结晶时代的内缘部分；QS01－1、LX03－1和 LX03－3的锆石具较好晶形，结构均一（图4），结晶环境比较稳定。一般认为，岩浆成因锆石的Th／U比值大于0.5，Th与U之间具有正相关关系；变质重结晶锆石则小于0.1［22］。朗县蛇绿混杂岩LL01－5、QS01－1、LX03－1和LX03－3中测点的Th／U比值均大于0.5，且Th与U呈正相关关系，指示这些锆石均为岩浆成因。

LL01－5变辉绿岩中的测点Th和U的质量分数分别介于（132～1 108）×10－6、（83～1 134）×10－6之间，206Pb占普通Pb的1.51%～8.79%之间，Th／U 比值介于0.55～1.84，测点5.1的207Pb／235U（0.578±8.2）偏高未作统计（图5－A）。统计的13个测点，206Pb／238U年龄介于188.4～199.3Ma之间，加权平均年龄值为191.4±3.7 Ma（2σ，MSWD＝0.39，图5－B）。

QS01－1变辉绿岩中的测点Th和U的质量分数分别介于（469～1 792）×10－6、（679～3 476）×10－6之间，206Pb占普通Pb的0.83%～2.21%之间，Th／U 比值介于1.36～2.51，测点4.1的207Pb／235U（0.253 0±7.0）偏高，测点13.1的年龄值为161.6±6.5Ma，误差较大，未作统计（图5－C）。统计的11个测点，206Pb／238U年龄介于138.3～155.8Ma之间，加权平均年龄值为147.2±3.4Ma（2σ，MSWD＝0.66，图5－D）。

LX03－1变玄武岩中的测点Th和U的质量分数分别介于（470～1 768）×10－6、（765～3 792）×10－6之间，206Pb占普通Pb的0.62%～4.51%之间，Th／U 比值介于1.30～2.38，测点3.1的年龄值为158.6±6.5Ma，误差较大，未作统计（图5－E）。统计的13个测点，206Pb／238U年龄介于142.3～151.4Ma之间，加权平均年龄值为147.8±3.3Ma（2σ，MSWD＝0.23，图5－F）。

LX03－3变玄武岩中的测点Th和U的质量分数分别介于（252～571）×10－6、（311～1 184）×10－6，206Pb占普通Pb的0.82%～6.91%之间，Th／U 比值介于1.28～2.21，测点3.1的年龄值为161.6±6.5Ma，误差较大，测点14.1的207Pb／235U（0.370±16.0）偏高，未作统计（图5－G）。统计的12个测点，206Pb／238U年龄介于140.2～149.4Ma之间，加权平均年龄值为145.7±2.5Ma（2σ，MSWD＝0.33，图5－H）。

5 讨论

5.1 朗县混杂岩中岩浆活动的时代及区域对比

朗县东部里龙地区，早期工作一直将其归属于白垩系朗县混杂岩，但本文针对该混杂岩中的变辉绿岩（图1－B）却获得了大约191Ma的SHRIMP锆石U－Pb年龄数据，记录了早侏罗世岩浆活动历史。本文从采自朗县西部拉索村（图1－B）的1件变辉绿岩样品（QS01－1）中获得了大约147Ma的锆石结晶年龄，该年龄与采自朗县南部白露村附近（图1－B）的2件变玄武岩样品（LX03－1、LX03－3）的时代（146～148Ma B.P.）完全一致，这表明在侏罗纪最晚期朗县地区发生了重要的岩浆事件。区域年代学资料表明（表5），在雅鲁藏布缝合带西段，休古嘎布蛇绿混杂岩大约形成于126～152Ma B.P.［23］；在雅鲁藏布缝合带中段，大竹卡和吉定蛇绿岩可能主要形成于126～128Ma B.P.［9，24］；在雅鲁藏布缝合带东段，罗布莎地区蛇绿岩大约形成于163～177Ma B.P.［1，2］；而更向东到泽当地区，蛇绿岩很可能形成于175Ma B.P.［6］。这些信息表明，雅鲁藏布缝合带内部的蛇绿岩形成时代跨度大（早侏罗世到早白垩世中晚期），并且很可能具有东早西晚的形成演化历史。

5.2 地质意义

本文在朗县混杂岩东部里龙地区首次发现了SHRIMP锆石 U－Pb年龄为191.4±3.7Ma的N－MORB型辉绿岩，这是迄今为止在雅鲁藏布蛇绿混杂岩带发现的最老的N－MORB型岩浆活动记录，很可能表明该地区在早侏罗世早期就已经存在洋盆，暗示新特提斯洋盆可能已经扩张产生的时代应该更早，这与近年来在该带发现中晚三叠世放射虫硅质岩的事实一致［25］，提供了新特提斯在早侏罗世以前就可能已经扩张产生的重要证据。考虑到迄今在雅鲁藏布混杂岩带中段和西段尚未发现老于此时期的蛇绿岩，由此作者推测，东部的新特提斯洋盆很可能比中西部具有更早的发育历史。

本文的SHRIMP锆石U－Pb年龄测定还发现，1件具有E－MORB特征的辉绿岩样品（QS01－1）与2件具有E－MORB特征的玄武岩样品（LX03－1、LX03－3）大约同时侵入形成于侏罗纪最晚期（147Ma B.P.）。由于这些变辉绿岩和变玄武岩样品已经发生了富钛矿物相的分离结晶，所以其较高的TiO2含量（质量分数为1.5%～2.6%）应该指示其原始岩浆应该具有更高的TiO2含量；意味着仅从TiO2含量来看，可类比于典型OIB。其他微量元素兼具E－MORB和OIB型玄武岩地球化学特征，但其明显的Nb、Ta负异常又不同于典型OIB。这种独特的地球化学现象，既可能由受到消减组分影响的岩石圈地幔引起，也可能与热点和洋脊相互作用过程中岩石圈地幔组分的加入有关。如果将这2件变玄武岩样品（LX03－1、LX03－3）视为热点与洋脊相互作用的结果［26］，那么就意味着在侏罗纪最晚期或白垩纪最早期，在雅鲁藏布洋盆内部发生了重要的热点型岩浆活动。更有意义的是，这一热点型岩浆活动与雅鲁藏布混杂岩带南部措那地区的早期热点型岩浆活动（（145Ma B.P.）［27］同期，表明那时在新特提斯洋壳岩石圈及南部被动大陆边缘岩石圈之下，很可能存在彼此有成因联系的地幔柱或热点型岩浆活动。但同时也应该注意到这2个样品有明显的Nb、Ta亏损，目前不排除它们可能来自一个受到消减组分影响的岩石圈地幔，或者解释成新特提斯洋内热点和洋脊相互作用过程中有岩石圈地幔组分的贡献。

表5 雅鲁藏布缝合带蛇绿岩年龄表Table 5 The ages of the ophiolite mélange in the Yarlung Zangbo suture zone

6 结论

a.朗县蛇绿混杂岩中的岩浆活动有2幕，分别发生在早侏罗世（大约191Ma B.P.）和侏罗纪最晚期到白垩纪最早期（大约146～148Ma B.P.）。

b.本文SHRIMP锆石U－Pb年龄数据提供了新特提斯在早侏罗世以前就可能已经扩张产生的重要证据。

c.在侏罗纪最晚期或白垩纪最早期，在新特提斯洋壳岩石圈及南部被动大陆边缘岩石圈之下，存在彼此有成因联系的地幔柱或热点型岩浆活动，在岩浆活动过程中很可能岩石圈地幔组分有一定的影响和贡献。

作者在SHRIMPⅡ年龄测试工作中得到中国地质科学院SHRIMP年龄测试室各位老师和同仁的帮助，西北大学大陆动力学国家重点实验室承担了样品的化学测试分析，在此一并表示感谢。

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