藏北羌塘荣玛地区新生代火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测龄及其地质意义

冉 皞, 王根厚, 梁 晓, 郑艺龙, 王 梁,2

(1.中国地质大学 地球科学与资源学院，北京 100083; 2.武警黄金地质研究所，河北 廊坊 065000)

羌塘地块位于青藏高原腹地，夹持于西金乌兰-金沙江-红河缝合带与班公湖-怒江缝合带之间，是揭示特提斯域演化的关键区域，其构造属性与演化历史一直备受关注[1-6]。然而，对于羌塘地块的结晶基底以及其在特提斯域演化中经历的构造事件等问题一直充满争议[1-10]。国内外诸多学者通过对羌塘地块新生代之前，尤其是古生代岩石的锆石U-Pb年代学研究，获得了前寒武纪-中生代丰富的年龄记录，并将其与拉萨地块等青藏高原其他构造单元的锆石年龄进行对比，进而研究羌塘地块的构造属性以及演化历史，为解决羌塘地块乃至整个特提斯域的发展演化提供了重要依据[1,3,7-9]。新生代岩石中锆石的年龄则可能比较完全地记录了羌塘地块完整的形成与演化历史。然而，对于羌塘地块新生代岩石锆石年龄的研究却相对较少，尤其是新生代火山岩锆石的年龄记录。本次研究在羌塘荣玛地区新生代火山岩锆石中首次发现了从新太古代到新生代的年龄数据，并探讨其所记录的构造热事件。

1 地质概况与样品来源

荣玛地区位于龙木错-双湖-澜沧江缝合带以南的南羌塘地块，主要出露新生界和古生界(图1)。新生界主要为第四系、古近系；古生界主要为二叠系、晚古生代增生杂岩[4]及奥陶系。古近系康托组由西藏区域地质调查大队于1986年进行1∶100万改则幅区域地质调查时建立，是羌塘地块广泛发育的一套陆源碎屑沉积岩，并局部夹有火山岩。在1∶100万改则幅和1∶25万日干配错幅区域地质调查中，康托组被厘定为新近纪；然而近年来的同位素年代学研究[11,12]均表明，康托组的时代应为古近纪始新世晚期-渐新世。研究区内康托组岩石组合为紫红色复成分砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、细砂岩、含砂质泥岩，局部夹基性-酸性火山岩。

本次研究样品采自荣玛乡东部的康托组，为紫红色粗砂岩中10～50 cm厚的火山岩夹层(图2)，采样位置：E86°49′40″、N32°57′29″(图1)。岩石呈紫红-褐色，气孔及杏仁构造，局部可见变质粗砂岩角砾及1～3 cm厚砂岩夹层。岩石与粗砂岩接触部位局部可见烘烤现象。岩性主要为钾质粗面玄武岩和橄榄粗安岩，地球化学特征指示其可能来源于过渡型地幔和富集型地幔，其形成与陆内俯冲作用导致的软流圈上涌有关(另文发表)。

2 分析方法与结果

原岩样品粉碎至80目后按常规方法分选，在显微镜下手工挑选裂纹较少、透明度较好、干净的锆石制成环氧树脂样品靶，经过打磨和抛光后拍摄透射光、反射光和阴极发光(CL)图像。锆石LA-ICP-MS U-Pb分析在天津地质矿产研究所使用美国ESI公司生产的UP193-FX ArF准分子激光器和Thermo Fisher公司生产的Neptune多接收器电感耦合等离子体质谱仪进行，激光剥蚀束斑直径为50 μm，具体实验流程见参考文献[13,14]。U-Pb同位素分馏校正使用GJ-1作为外部锆石年龄标准，数据处理使用刘勇胜研发的ICPMSDataCal程序[15]和Kenneth R. Ludwig研发的Isoplot程序[16]，普通铅校正使用208Pb校正法，锆石样品Pb、U、Th含量的计算使用NIST612玻璃标样。年轻锆石(年龄<1 000 Ma)中放射性成因207Pb含量较少，分析中容易产生较大的误差，因此对年轻锆石均使用其206Pb/238U年龄，对较老锆石(年龄>1 000 Ma)使用其207Pb/206Pb年龄[17]。

图1 荣玛地区地质略图Fig.1 Geological sketch-map of the Rongma area(大地构造索引图据参考文献[4]修改)Q.第四系; Ek.古近系康托组; En.古近系纳丁错组; P1-2t.中下二叠统吞龙共巴组; P1l.下二叠统龙格组; C-P.晚古生代增生杂岩; O2-3t.中上奥陶统塔石山组。1.断裂; 2.湖泊; 3.采样点

图2 荣玛地区新生代火山岩野外露头照片Fig.2 Field photographs of the Cenozoic volcanic rocks in the Rongma area

本次研究测试了70颗锆石的70个U-Pb同位素数据点，分析结果列于表1。大部分测试点在谐和线上及附近(图3)，但有11个测试点(7, 15, 25, 34, 38, 39, 43, 50, 53, 58, 70)可能由于铅的丢失严重偏离谐和线，不能代表其真实年龄，将其剔除。结果显示年龄数据变化较大，从新太古代到新生代(2 651～24 Ma)均可见，但具有明显的阶段性。

3 讨 论

锆石232Th/238U比值为0.06～1.76，平均为0.70，除13个数据点外(1, 2, 6等)均大于0.40，具岩浆锆石的特征[18]。锆石粒径一般为50～100 μm，最大可达150 μm，主要为柱状和不规则粒状。锆石阴极发光图像(图4)显示有的锆石具有典型的岩浆振荡环带结构，有的锆石具有变质锆石的无分带、面状分带结构，有的锆石具有明显的继承核心。锆石不同的形态及复杂的结构显示了其来源的多样性和经历了复杂的构造演化史：岩浆锆石来源于岩浆活动，变质锆石来源于变质事件，具有继承核心的锆石表明其至少经历了2期构造热事件；而部分锆石有一定的磨蚀，暗示其可能经历过搬运和分选。

图3 荣玛地区新生代火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图Fig.3 LA-ICP-MS U-Pb age concordia diagrams of zircons from the Cenozoic volcanic rocks in the Rongma area

图4 荣玛地区新生代火山岩锆石代表性阴极发光图像Fig.4 Representative CL images of zircons from the Cenozoic volcanic rocks in the Rongma area

年龄的阶段性特征暗示其与一定的阶段性构造事件相关。年龄数据可分为12个年龄组：2 651～1 381 Ma, 1 182～1 147 Ma, 921～911 Ma, 832～741 Ma, 659 Ma, 562～535 Ma, 423～414 Ma, 320～291 Ma, 243～200 Ma, 156～140 Ma, 127～117 Ma, 24 Ma。

3.1 前寒武纪构造热事件

2 651～1 381 Ma年龄组共有11个测试点，指示了新太古代-中元古代中期的构造热事件。华北、北美、瑞芬以及其他克拉通在2.5 Ga B.P.发生了大规模的拼合事件，形成了可能是有记载的最古老的超级大陆；哥伦比亚超级大陆在2.1～1.8 Ga B.P.形成，并在古-中元古代裂解[7]。因此，2 651～1 381 Ma年龄组可能与超级大陆演化有关，但也可能是组成羌塘地块结晶基底或古老陆块残片的地质记录。1 182～1 147 Ma年龄组共有2个测试点，指示了中元古代晚期的构造热事件，其时代与格林威尔造山事件(1 290～980 Ma B.P.)[19]相当，在荣玛温泉地区石英岩的碎屑锆石中也发现了格林威尔造山事件的年龄纪录[20]。因此，1 182～1 147 Ma年龄组可能是格林威尔造山事件的记录。921～911 Ma年龄组共有3个测试点，指示了新元古代早期的构造热事件。832～741 Ma年龄组共有6个测试点，指示了新元古代中期的构造热事件。罗迪尼亚超级大陆从830 Ma B.P.开始发育裂谷作用，到725 Ma B.P.可能已经解体[21]。因此，该年龄组可能反映了罗迪尼亚超级大陆的裂解事件。659 Ma年龄组仅有1个测试点，可能指示了新元古代中期的构造热事件。562～535 Ma年龄组共有4个测试点，指示了新元古代晚期-早寒武世的构造热事件。在羌塘地块中部出露的片麻岩[8,9]、蓝闪石片岩[7]和奥陶纪温泉石英岩[20]中均发现了泛非运动的证据，本年龄组与典型的泛非造山热事件时代(570～520 Ma B.P.)[22]相当。因此，562～535 Ma年龄组可能记录了泛非运动的构造热事件。

3.2 古生代构造热事件

423～414 Ma年龄组共有3个测试点，指示了中志留世-早泥盆世的构造热事件。在羌塘地块中部变质岩系中的锆石均发现了同时代的年龄[7-9,20]，被认为是加里东运动的记录；在南羌塘地区尚未发现连续的早古生代地层，大部分地层呈岩片、岩块等形式产出，以断层接触为主，推测南羌塘地区可能存在加里东运动。因此，423～414 Ma年龄组可能是加里东运动的记录。在320～291 Ma年龄组共有8个测试点，指示了石炭纪-早二叠世的构造热事件。在羌塘地块中部发育有大规模、近东西走向的基性岩墙群(302±4 Ma B.P., 284±3 Ma B.P.)，是该地区发生区域性伸展作用的遗迹，可能是古特提斯洋在羌塘地块初始张开的产物[23]，藏东北构造古地理特征也发现了对这一事件的响应[24]。因此，320～291 Ma年龄组可能记录了古特提斯洋在羌塘地块的张开。

3.3 中生代构造热事件

243～200 Ma年龄组共有6个测试点，指示了三叠纪的构造热事件。在藏北班公湖MOR型蛇绿岩中的方辉橄榄岩的Re-Os等时线年龄(254±28 Ma)为中特提斯洋在羌塘地块的演化提供了时间约束，指示了晚二叠世中特提斯洋在羌塘地块南缘已经打开[25]。在羌塘地块果干加年山和冈塘错发现的花岗岩(210±5 Ma B.P., 210±2.6 Ma B.P.)是同碰撞花岗岩，记录了古特提斯洋的闭合事件，为龙木错-双湖缝合带主碰撞期提供了有效的约束[3,26]。因此，243～200 Ma年龄组可能记录了在羌塘地块古特提斯洋的闭合与中特提斯洋的打开。156～140 Ma年龄组共有10个测试点，其中8个测试点的加权平均值为150.0±2.7 Ma(MSWD=3.2)，指示了晚侏罗世的构造热事件。班公湖-怒江缝合带北侧革吉出露的晚侏罗世(155.6±1.1 Ma)岛弧侵入岩是俯冲阶段岩浆作用的产物，指示了晚侏罗世中特提斯洋向羌塘地块的俯冲[27]。127～117 Ma年龄组共有4个测试点，指示了早白垩世的构造热事件。在羌塘地块和拉萨地块均发育有同时代的花岗岩，其记录了同碰撞背景下的地壳加厚事件，是羌塘地块与拉萨地块碰撞造山的产物[28-30]。因此，127～117 Ma年龄组可能与中特提斯洋的闭合密切相关，记录了羌塘地块与拉萨地块的碰撞事件，而156～140 Ma和127～117 Ma年龄组均是中特提斯洋俯冲-闭合事件的响应。

3.4 新生代构造热事件

24 Ma年龄组只有1个测试点，为本次研究中发现的最年轻年龄，相当于渐新世晚期，与采集样品的康托组时代相当。锆石具有继承核心和新生的岩浆振荡环带，并且测试点位于岩浆振荡环带之上，其年龄可能代表了该层火山岩的年龄；但该年龄段测试点仅有一个，并不具有说服力。

3.5 构造启示

藏北羌塘荣玛地区新生代火山岩从新太古代到新生代的锆石年龄记录了几乎所有特提斯域演化的关键事件(表2)，尤其是古生代-中生代古特提斯洋与中特提斯洋在羌塘地块的发展演化。阶段性年龄所指示的阶段性构造事件基本上反映了在羌塘地块古特提斯洋石炭纪-早二叠世的开启与晚三叠世的闭合，并记录了中特提斯洋晚在三叠世的扩张、晚侏罗世的俯冲与早白垩世的闭合，而较老年龄的锆石可能是加里东运动、泛非运动及与超级大陆演化相关构造热事件的产物。

表2 荣玛地区新生代火山岩锆石年龄及其地质意义Table 2 Ages of zircons and their geological implications of the Cenozoic volcanic rocks in the Rongma area

本次研究报道了26个前寒武纪锆石U-Pb年龄数据，在青藏高原其他构造单元如拉萨地块、特提斯喜马拉雅地区岩石的锆石中也发现了大量的前寒武纪年龄的记录[1]。本次研究报道了13个1.0 Ga以上的年龄，从新太古代到中元古代均有分布，但没有明显的峰值年龄，与前人所报道的羌塘变质岩中锆石的年龄分布相似，而拉萨地块和特提斯喜马拉雅地区的锆石均存在1.25～1.0 Ga的峰值年龄[1]；羌塘和特提斯喜马拉雅地区的锆石均有～950 Ma的峰值年龄[1]，但本次研究中并未发现～950 Ma的年龄记录，拉萨地块的锆石也未发现该峰值年龄[1]；羌塘和拉萨地块的锆石均有～550 Ma的峰值年龄[1]，本次研究也报道了4个562～535 Ma年龄数据，但在特提斯喜马拉雅地区的锆石中未发现该峰值年龄[1]。Zhuetal.认为羌塘、拉萨地块和特提斯喜马拉雅地区的前寒武纪锆石年龄分布指示了这些构造单元均起源于冈瓦纳大陆[1]，而本次研究所报道的4个562～535 Ma年龄数据作为泛非运动的响应也暗示羌塘地块存在泛非运动，并且起源于冈瓦纳大陆。这些前寒武纪锆石年龄似乎也暗示青藏高原各构造单元的起源演化与古地理格局：羌塘地块的锆石缺少1.25～1.0 Ga的峰值年龄可能暗示其与拉萨地块和特提斯喜马拉雅地区的古地理分隔，拉萨地块缺少～950 Ma的峰值年龄可能暗示其与羌塘地块和特提斯喜马拉雅地区的古地理分隔(本次研究缺少该年龄可能与样品来源及数量有关)。

在羌塘地块的变质岩中也发现了前寒武纪年龄的记录，其中部分年龄记录被认为是羌塘地块结晶基底存在的证据：王国芝等通过对羌塘中部戈木日群的岩石学和年代学研究认为, 3 204 Ma B.P.和2 762 Ma B.P.碎屑锆石的发现揭示了羌塘中部可能存在太古宙陆核[31]；邓希光等通过对羌塘中部蓝片岩的年代学研究认为, 2 533 Ma B.P.锆石的发现支持了羌塘地块存在太古宙基底的可能性[7]；谭富文等通过对俄久卖片麻岩的年代学研究认为, 1 780～1 666 Ma B.P.为羌塘地块结晶基底形成的主要时期[8]。而在本次研究中也发现了2 651 Ma,2 502 Ma,2 237 Ma, 2 189 Ma, 2 050 Ma, 1 910 Ma, 1 843 Ma, 1 777 Ma, 1 637 Ma, 1 631 Ma年龄纪录的锆石。其中2 189 Ma, 1 910 Ma, 1 843 Ma的年龄为变质锆石年龄；1 777 Ma的年龄为继承核心的年龄；其他年龄为岩浆锆石年龄。这些前寒武纪年龄数据似乎暗示羌塘存在结晶基底，尤其是泛非运动证据的发现，因为与羌塘地块可能同样起源于冈瓦纳大陆的拉萨地块和特提斯喜马拉雅地区已经被证实，其基底具有泛非性质[1,20]。

但是对于羌塘地块是否存在结晶基底还存在一定的争议，主要是因为这些证明基底存在的锆石来源比较复杂[7-10,31]，大部分是原岩中的碎屑锆石或原岩捕获的锆石。本次研究的新生代火山岩中的锆石来源同样比较复杂，有的可能是新生代岩浆作用形成的，有的可能是岩浆上升过程中从围岩捕获的，也可能是在岩石圈拆沉过程中进入软流圈地幔中并随岩浆喷发至地表的。因此，这些锆石不能作为羌塘地块存在结晶基底的充分条件，而只是必要条件：即这些锆石并不能完全证明羌塘地块存在结晶基底；如果羌塘地块存在结晶基底，那么2 651～2 237 Ma可能为羌塘地块结晶基底原岩的年龄, 2 189～1 843 Ma可能为羌塘地块结晶基底的主期变质作用年龄。

不管怎样，无论是本次研究所报道的新生代火山岩锆石的年龄还是前人在变质岩锆石中发现的年龄，都证明了羌塘地块具有复杂的构造演化史，记录了诸多构造热事件，而且也揭示了羌塘地块存在前寒武纪年龄记录这一事实；但这些年龄记录究竟是不是争论已久的羌塘地块结晶基底，还有待进一步研究。

4 结 论

藏北羌塘荣玛地区新生代火山岩锆石的年龄为2 651～24 Ma，具有明显的阶段性，记录了羌塘地块与超级大陆演化相关的构造热事件、泛非运动、加里东运动、古特提斯洋与中特提斯洋的发展演化和新生代岩浆活动，并指示羌塘地块存在前寒武纪年龄记录。将其与拉萨地块和特提斯喜马拉雅地区锆石的前寒武纪年龄对比，暗示羌塘地块起源于冈瓦纳大陆。

中国地质大学(北京)地球科学与资源学院袁国礼副教授在本文成文过程中给予作者启发和帮助，天津地质矿产研究所李怀坤研究员和耿建珍工程师在锆石LA-ICP-MS U-Pb测试中给予了帮助，西藏1∶5万荣玛乡地区4幅区域地质调查项目组成员在野外工作中给予了帮助，作者在此一并致谢。

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