西藏东巧地区东穷玄武岩岩石地球化学特征及地质意义

2016-06-09 08:53孔维华屠江海尹本银邹阮兵刘铭敏
资源环境与工程 2016年6期
关键词:班公湖辉长岩硅质

孔维华, 屠江海, 尹本银, 邹阮兵, 刘铭敏

((湖北省地质局 第六地质大队,湖北 孝感 432100)

西藏东巧地区东穷玄武岩岩石地球化学特征及地质意义

孔维华, 屠江海, 尹本银, 邹阮兵, 刘铭敏

((湖北省地质局 第六地质大队,湖北 孝感 432100)

1∶25万班戈幅区域地质调查在东巧地区安多县强马镇南东穷一带圈定出侏罗纪机部乡蛇绿岩带。通过“西藏1∶5万班戈江错地区6幅区调”野外地质调查研究,机部乡蛇绿岩带是由玄武岩、辉长岩、灰岩、放射虫硅质岩等岩石形成的一套洋岛海山组合,其化学特征显示具有富钛、碱、铝,低硅、镁,明显富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th,亏损Sr、Y、Yb,在TiO2-Mn-P2O5构造环境判别图中,显示洋岛碱性玄武岩;与蛇绿岩相伴生的沉积物中化石分析鉴定,确定蛇绿岩形成时代为晚三叠世,证实了班公湖—怒江结合带中段在晚三叠世已经打开。

班公湖—怒江结合带;洋岛海山;放射虫硅质岩

班公湖—怒江结合带作为青藏高原上的一条重要构造带,备受中外地质学家的关注。大量研究结果表明,班公湖—怒江结合带作为新特提斯域萌生于侏罗纪早期,结束于侏罗纪晚期—早白垩世早期[1-3]。蛇绿岩是班公湖—怒江构造带存在古洋盆的最直接证据,蛇绿岩的组成及时代研究,直接反映了洋盆或弧前、弧后盆地的形成、发展和消亡过程,因此具有重要意义。区域资料认为晚三叠世晚期—早侏罗世早期开始形成于洋中脊相对扩张的构造环境[4],但均缺乏有力的证据,对于班公湖地区特提斯洋盆初始扩张时的沉积缺少记录,因此争议也最大。王希斌等根据班公湖蛇绿岩熔岩夹层中放射虫硅质岩时代认为,班公湖—怒江特提斯洋形成于中侏罗世—晚侏罗世[5]。曲晓明等对班公湖地区MOR型辉长岩锆石进行LA—ICP—MS U—Pb测年得到(181.9±2.6)Ma和(184.4±4.4)Ma两组年龄,认为班公湖地区班怒洋打开时间为早侏罗世晚期,扩张到中侏罗世早期((176.2±9.0)Ma)已经成为一个成熟的大洋[6]。近年来,笔者在位于班公湖—怒江结合带中段的班戈江错地区进行地质调查的过程中,在西藏安多县强玛镇东穷一带首次发现晚三叠世洋岛碱性玄武岩,证实班公湖—怒江结合带在晚三叠世已发生裂解。

1 地质概况

研究区位于班公湖—怒江结合带中段,聂荣残余弧与拉达克—冈底斯—拉萨—腾冲陆块的昂龙冈日—班戈—腾冲燕山期岩浆弧带交接部位[7](图1)。主要出露地层为下—中侏罗统希湖群、下侏罗统木嘎岗日岩群拉木弄岩组、中—上侏罗统接奴群、上侏罗—下白垩统沙木罗组、下白垩统去申拉组、上白垩统竞柱山组,代表被动边缘盆地—洋底盆地—活动边缘盆地—残余海盆地—前陆盆地沉积组合。前人对其中的基性玄武岩做过详细的地球化学研究,认为其形成于有限扩张背景下多岛洋环境,生成环境有别于典型的大洋扩张环境[8-9]。

2 岩石组合特征

东穷蛇绿岩展布于强玛镇南侏罗系木嘎岗日岩群拉木弄岩组混杂岩带内,呈透镜状出露,走向北西,与拉木弄岩组呈断层接触,在局部露头较好地段测制剖面(图2),岩石组合如下:

1. 含硅质不等粒长石石英砂岩,灰色,不等粒结构,中薄层状构造。

2. 辉长岩,灰褐色,辉长结构,块状构造。

图1 西藏安多县强玛镇东穷蛇绿岩地质简图(大地构造位置图据潘桂棠,2002)Fig.1 Geological sketch of ophiolite in Dongqiong area

3. 安山玄武岩,灰黑色,间粒—间隐结构、球颗结构,块状构造、杏仁构造。

4. 辉长岩,灰绿色,辉长结构,块状构造。

5. 杏仁玄武岩,灰绿色,间粒—间隐结构,块状构造、杏仁构造。

6. 辉绿岩,灰绿色,辉绿结构,块状构造。

7. 橄榄玄武岩,紫红色,间粒—间隐结构,块状构造。

8. 岩屑砂岩,紫红色,细粒砂状结构,中厚层状构造。

厚42.7 m

9. 玄武岩,灰绿色,斑状结构,基质为间隐结构,块状构造。

10. 紫红色硅质岩。

约1 m

11. 灰绿色砂屑灰岩,产牙形石Epigondolellanodosa(Hayashi),Paragondolellapolygnathiformisnoah(Hayashi)。

约4 m

12. 玄武岩,灰绿色,斑状结构,基质为间隐结构,块状构造。

13. 灰绿色砂屑灰岩。

约5 m

14. 玄武岩。

15. 硅质岩,灰绿色,隐晶质结构,块状构造,产放射虫Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古农神虫Palaeosaturnalistriassicus;围海绵虫Perispongidiumtethyu;海绵桩虫Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂虫Tetraporobrachiahaeckeli;卡诺帕特虫Canoptumtriassicum,剑鞘虫Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈虫Multimonilispulcher,M.japonicus;假桩球虫Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;烟囱虫Capnodocesarisa;圣星虫Hagiastrumsp.

厚69.4 m

16. 钙质板岩夹放射虫硅质岩块,硅质岩中产放射虫Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古农神虫Palaeosaturnalistriassicus;围海绵虫Perispongidiumtethyu;海绵桩虫Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂虫Tetraporobrachiahaeckeli;卡诺帕特虫Canoptumtriassicum;剑鞘虫Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈虫Multimonilispulcher,M.japonicus;假桩球虫Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;烟囱虫Capnodocesarisa;圣星虫Hagiastrumsp.

厚68 m

17. 安山玄武岩,灰绿色,间粒结构—交织结构,块状构造。

18. 钙质板岩夹放射虫硅质岩块,灰黑色,变余钙质泥质结构,定向构造、板状构造。

厚101.9 m

19. 含砾玄武岩,灰绿色,球颗结构,块状构造。

20. 辉长岩,灰绿色,辉长结构,块状构造。

21. 安山质玄武岩,紫红色,斑状结构,基质为间隐结构,块状构造。

22. 钙质板岩,灰黑色,变余钙质泥质结构,定向构造,板状构造。

厚30.4 m

图2 安多县强玛镇我弄松可蛇绿岩实测剖面图Fig.2 The measured profile of ophiolite

结合剖面和面上资料,东穷洋岛岩石组合主要由紫红色玄武岩,灰绿色辉长岩、硅质泥岩、灰岩组成,并具有多旋回性,每个旋回起始为玄武岩—灰岩—硅质岩,有些旋回缺少灰岩段或硅质岩段,此外还见有辉长岩、钙质板岩。

蚀变辉长岩:岩石呈深灰—灰黑色,具细粒辉长结构,块状构造。矿物粒径在0.6~1.5 mm间,个别达3 mm,主要由斜长石45%~50%、单斜辉石48%~52%、绿泥石2%~3%等组成,次生矿物有绢云母、黝帘石、绿泥石、纤闪石及泥质等。斜长石黝帘石化明显,在其晶体表面多见有粘土矿物、绢云母等分布,单斜辉石呈无色,为透辉石,个别晶体已纤闪石化。

图3 玄武岩枕状特征Fig.3 Pillow features of basalt

杏仁状玄武岩:岩石呈浅紫色、深棕色,具斑状结构,基质具间隐结构。岩石中斑晶含量约占15%,由自形程度较高的板柱状斜长石组成,大小0.6~1.5 mm,发育较为清晰的钠长石律双晶和卡钠复合双晶。基质成分由杏仁体3%~5%、斜长石50%、绿泥石25%~30%、绿帘石2%~3%等组成。斜长石为细小板条微晶,大小0.03~0.12 mm,杂乱无章分布,在其形成的孔隙中充填次生绿泥石并形成间隐结构。杏仁体为不规则圆形,大小1~5 mm,充填物为绿泥石。岩石具枕状构造,岩枕大小30~50 cm(图3),表明岩石形成于海底或水下喷发环境。

放射虫硅质岩:岩石呈褐红色夹白色条带,石英37%,泥质55%,不透明矿物3%,方解石、石英脉5%。泥质结构,块状构造,泥质呈毛毡状较均匀分布,部分呈团状,镜下模糊,干涉色不明显。硅质呈隐晶—显微晶质均匀分布在泥质间,干涉色一级灰白,大小<0.02 mm。

灰岩:岩石灰白色带绿色,方解石85%,绿泥石5%,石英8%,不透明铁质2%。内碎屑结构,块状构造。岩石主要由内碎屑为主,以颗粒支撑为主。内碎屑呈次圆状—圆状较均匀分布,内碎屑主要成分为方解石,具有高级白干涉色,两组解理纹发育,大小0.3~0.8 mm。绿泥石呈不规则状,部分呈团状,浅绿色,一级灰干涉色,大小0.2~0.5 mm。

3 岩石地球化学特征

东穷蛇绿岩带主要为玄武岩、辉长岩,各岩石类型的岩石化学分析结果见表1。从表中可以看出,样品SiO2含量介于43.74%~48.21%之间,平均为46.11%;TiO2含量介于2.36%~3.96%之间,平均为3.05%;MgO介于1.45%~6.08%之间,平均为3.88%;Al2O3含量介于14.8%~18.21%之间,平均为15.96%;Na2O含量介于3.70%~5.82%之间,平均为4.35%;K2O含量分别介于1.17%~2.58%之间,平均为1.9%,全碱(Na2O+K2O)值介于4.88%~8.4%之间,平均值为6.25%。与那东洋岛、塔仁本洋岛、多玛洋岛玄武岩相比[10],样品整体富钛、铝、碱(见表2),TiO2高于洋脊玄武岩平均值1.5%(Pearce,1983)。

表1 东穷蛇绿岩岩石化学分析结果表

表2 东穷、那东、塔仁本、多玛洋岛玄武岩主量元素对比表

从 Al2O3—SiO2变异图(图4)中可以看出,所有样品投影点都位于铝质区或高铝质区。在AR—SiO2图解(图5)中,样品点投影全部落在过碱性区。

图4 Al2O3—SiO2变异图(仿张雯华、从柏林,1976)Fig.4 Variation diagram of Al2O3—SiO2

图5 AR—SiO2图解(J.B.Wright,1969)Fig.5 Diagram of AR—SiO2

从Na2O+K2O—SiO2判别图解上看(图6),辉长岩和玄武岩落入碱性区。在TiO2—SiO2图解上(图7),样品全部落入碱性岩系,具有碱性玄武岩的特征。

东穷蛇绿岩带岩石地球化学特征见表3、表4。岩石稀土总丰度值ΣREE在187.47×10-6~285.52×10-6之间,平均为239.496×10-6,远高于N-MORB的39.1×10-6(Sun and McDonough,1989)和E-MORB的49.1×10-6(Sun and McDonough,1989),而与OIB稀土总量(198.96×10-6,Sun & McDonough,1989)接近;LaN/YbN介于14.38~17.23之间,平均为15.92,与N-MORB、E-MORB和OIB的(La/Yb)N比值分别为0.82、1.91和17.13相比,接近OIB,表明轻、重稀土元素之间存在明显的分异;(La/Sm)N介于3.41~4.07之间,平均为3.77,与N-MORB、E-MORB和OIB的(La/Sm)N比值分别为0.95、1.56和3.70相比,接近OIB,表明轻、中稀土元素之间存在一定的分异;(Gd/Yb)N介于3.80~4.26之间,平均为3.94,表明中、重稀土元素之间也存在着一定的分异。在稀土元素球粒陨石标准化模式图中(图8、图9),总体为右倾斜曲线,轻稀土相对于重稀土明显富集。δEu在2.91~4.25之间,平均为3.51,表明Eu基本无异常。同时,样品REE配分型式相互平行,只有位置的高低,显示其稀土分异程度相似,具有同源岩浆分异特征。

图6 碱—二氧化硅图解(T.N Irvine,1971)Fig.6 Alkali-silica diagram

图7 TiO2—SiO2 图解Fig.7 TiO2-SiO2 diagram

表3 东穷蛇绿岩稀土元素分析结果表及特征参数

Table 3 Analysis results of trace element and characteristic parameters of ophiolite in Dongqiong area 单位:10-6

样号D0476⁃XT1PM008⁃XT7PM008⁃XT8PM008⁃XT10PM008⁃XT11PM008⁃XT12PM008⁃XT4PM008⁃XT5PM008⁃XT6PM008⁃XT9岩性玄武岩辉长岩玄武岩玄武岩玄武岩玄武岩辉长岩辉长岩辉长岩辉绿岩La44.332.247.753.253.132.639.837.642.250.3Ce95.670.196.61031097286.779.992.7106Pr11.48.7511.813.313.38.6210.59.9311.413.1Nd51.240.252.259.159.639.346.945.251.658.5Sm11.59.4211.713.113.49.110.610.511.813Eu3.42.973.433.933.992.913.353.343.574.25Gd10.68.6211.312.512.48.539.849.8510.812.4Tb1.491.281.61.771.751.291.41.441.571.75Dy7.776.928.118.999.066.727.157.478.358.83Ho1.321.141.361.571.591.141.231.291.381.55Er3.42.943.533.964.152.983.063.313.583.92Tm0.440.380.470.510.530.380.380.420.480.51Yb2.722.242.823.093.222.242.312.592.833.02Lu0.350.310.380.420.430.310.310.350.390.42Y33.428.233.73739.127.229.730.834.135.2

表4 东穷蛇绿岩微量元素分析结果表

图8 玄武岩稀土元素球粒陨石标准化模式图(球粒陨石标准化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.8 Chondrite-normalized REE patterns of rare earth elements of basalt

图9 辉长岩稀土元素球粒陨石标准化模式图(球粒陨石标准化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.9 Chondrite-normalized REE patterns of rare earth elements of gabbro

微量元素中部分不相容元素比值Ce/Zr、Zr/Nb、Th/Yb、Zr/Y、Ti/Y、La/Nb和Y/Nb分别为0.22~0.29、6.20~7.06、1.03~1.51、9.67~11.99、340.15~797.79、0.71~0.94和0.55~0.71,平均值分别为0.25、6.70、1.32、11.16、475.84、0.79和0.60;N-MORB、E-MORB、OIB所对应的上述元素值分别为0.1、31.8、0.04、2.64、254、1.07、11.2,0.21、8.8、0.25、3.32、273、0.76、3.5以及0.3、5.8、1.9、9.7、594、0.8、0.8[11]。显然上述元素比值表明,东穷蛇绿岩微量元素与OIB更为接近。从微量元素原始地幔标准化蛛网图(图10、图11)上看,Rb、Ba、Th等大离子亲石元素表现为富集状态,Nb、Hf、Ti略显富集,Sr、Y、Yb略显亏损,无Ta-Nb-Ti负异常。

图10 玄武岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(原始地幔标准化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.10 Normalized spider diagram of primitive mantle of trace element of basalt

图11 辉长岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(原始地幔标准化值引自Sun & McDonough,1989)Fig.11 Normalized spider diagram of primitive mantle of trace element of gabbro

4 东穷蛇绿岩构造环境分析

通过TiO2-Mn-P2O5图解对蛇绿岩构造环境进行判别(图12),样品投影点均落在洋岛碱性玄武岩区;在K2O-TiO-MgO判别图(图13)上,样品落入大洋碱性玄武岩、大陆玄武岩、大陆裂谷玄武岩区域;在FeO-MgO-Al2O3判别图(图14)上,样品落入大陆火山岩和岛弧扩张中心火山岩区域。从上述各判别图来看,基本反映出洋岛碱性玄武岩的特征,根据前文玄武岩地球化学性质分析,特别是接近OIB的地球化学特征,笔者认为东穷蛇绿岩玄武岩的产出环境应为在冈瓦纳古陆内部所发育不彻底的小洋盆,形成于洋岛局部拉张环境。

图12 TiO2-Mn-P2O5图解(Mullen,1983)Fig.12 TiO2-Mn-P2O5 diagram

图13 K2O-TiO2-MgO图解(仿莫宣学等,1993)Fig.13 K2O-TiO2-MgO diagram

图14 FeO-MgO-Al2O3图解(pearce,1977)Fig.14 FeO-MgO-Al2O3 diagram

5 蛇绿岩形成时代

作为洋壳的形成时代,一般根据与蛇绿岩相伴生的沉积物中化石来确定,本次在灰岩中获得牙形石分子Epigondolellanodosa(Hayashi)(1、2),Paragondolellapolygnathiformisnoah(Hayashi)(3),时代为晚三叠世卡尼期(T3),在硅质岩块中获得放射虫Capnuchosphaeratriassica,Capnuchosphaeratheloides,Capnuchosphaeraspp.;古农神虫Palaeosaturnalistriassicus;围海绵虫Perispongidiumtethyu;海绵桩虫Spongostylustoltilis,S.carnicus;四孔臂虫Tetraporobrachiahaeckeli;卡诺帕特虫Canoptumtriassicum;剑鞘虫Xiphothecalonga,X.karpenissionensis;多圈虫Multimonilispulcher,M.japonicus;假桩球虫Pseudostylosphaeralongispinosa,Pseudostylosphaeraspinulosa,Pseudostylosphaeracf.spinulosa;烟囱虫Capnodocesarisa;圣星虫Hagiastrumsp.等,时代为晚三叠世,因此,东穷蛇绿岩形成时代为晚三叠世。

6 地质意义

蛇绿岩是研究古板块构造的首要标志,蛇绿岩作为大洋地壳的残余,当它出现于大陆内部,即提示曾有一个或大或小的古洋盆在那里闭合消失了[12]。班公湖—怒江结合带中段上三叠确哈拉群与下伏不整合指示班—怒带古特提斯向中特提斯的转换[13],目前在班公湖—怒江缝合带还没有发现确切的古生代大洋(古特提斯)的证据。以前该带蛇绿岩的最早年龄由曾庆高等(1996)在完成的1∶25万改则幅地质调查报告中进行了报道,改则县舍马拉沟辉长岩岩墙锆石SHRIMP U-Pb谐和年龄为221 Ma[14]。此外,邱瑞照等(2004)获得班公湖—怒江缝合带西段舍马拉沟蛇绿岩中辉长岩年龄为193 Ma[15];史仁灯(2007)在班公湖获得蛇绿岩中辉长岩锆石SHRIMP U-Pb谐和年龄为167 Ma[16]。徐建鑫等在改则那东发现中侏罗世洋岛型岩石组合,是班公湖—怒江板块缝合带上首次发现的侏罗纪洋岛[17]。本次在班公湖—怒江结合带中段东穷首次发现晚三叠世洋岛碱性玄武岩,对进一步探讨班公湖—怒江结合带构造演化有着重要意义。

(1) 本次通过野外地质调查,首次在东巧地区发现洋岛碱性玄武岩,形成于洋岛局部拉张环境,表明蛇绿岩形成环境非洋中脊环境。

(2) 通过与蛇绿岩相伴生的沉积物中化石时代,确定蛇绿岩形成时代为晚三叠世,证实了班公湖—怒江结合带中段在晚三叠世开始打开。

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(责任编辑:于继红)

Geochemical Characteristics of Rocks and GeologicalSignificance of Basalt in Dongqiang Area of Tibet

KONG Weihua, TU Jianghai, YIN Benyin, ZOU Ruanbing, LIU Mingmin

(SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432100)

Through the six regional geological surveys of 1∶50 thousand in Bangejiangcuo area of Tibet,Ophiolite belt in Jibu township is a combination of a set of ocean island formed by basalt,gabbro,limestone and radiolarian bedded chert. The chemical characteristics shows rich titanium,alkali,aluminum,low silicon,low magnesium,significantly enriched in ion lithophile element Rb, Ba, Th, loss of Sr,Y,Yb.In the discriminant TiO2-Mn-P2O5tectonic map, show ocean island is alkaline basalt; identification of fossil sediments associated with ophiolite. Analysis and identification of fossil sediments associated with ophiolite, it determines the ophiolite formed in Late Triassic,confirms:Bangong-Nujiang junction zone has been opened in the Late Triassic.

Bangong-Nujiang junction zone; ocean island-seamount; radiolarian bedded chert

2016-03-14;改回日期:2016-08-18

西藏1∶5万班戈江错地区H46E002003等6幅区域地质矿产调查项目(项目编号:1212011221082)。

孔维华(1971-),男,工程师,区域地质调查与找矿专业,从事地质矿产勘察工作。E-mail:744491090@qq.com

P588.14+5; P59

A

1671-1211(2016)06-0801-08

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.001

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0907.002.html 数字出版日期:2016-10-26 09:07

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