西藏山南金鲁西蛇绿岩U-Pb同位素年龄及地质意义

吴海辉, 张高庆, 王 伟

(1.广东省核工业地质局二九三大队,广东 广州 510800；2.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000；3.中国科学院大学，北京 100049)

西藏山南金鲁西蛇绿岩U-Pb同位素年龄及地质意义

吴海辉1, 张高庆2,3, 王 伟1

(1.广东省核工业地质局二九三大队,广东 广州 510800；2.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000；3.中国科学院大学，北京 100049)

西藏山南金鲁西铬铁矿地处雅鲁藏布江缝合带东段，位于雅江铬铜金铂钯成矿带西段，紧邻国内最大的罗布莎铬铁矿区，矿床形成于地幔橄榄岩内，铬铁矿多呈豆荚状、浸染状产于超基性岩体内。金鲁西铬铁矿含矿岩体的成岩年龄为(154.9 ±2.0) Ma，罗布莎铬铁矿含矿岩体成岩年龄为(162.9±2.8) Ma。通过U-Pb同位素年龄测定，对金鲁西和罗布莎岩体的年龄和成矿背景进行了对比，分析显示两者具有相近的形成时代和相似的构造环境，经历了相似的演化阶段。

金鲁西铬铁矿；U-Pb同位素年龄；形成时代；演化阶段

吴海辉, 张高庆,王 伟.2017. 西藏山南金鲁西蛇绿岩U-Pb同位素年龄及地质意义[J].东华理工大学学报：自然科学版，40(3)：246-252.

Wu Hai-hui, Zhang Gao-qing, Wang Wei.2017. U-Pb dating of chromite from Shannan Jinluxi in Tibet and its geological significance [J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(3):246-252.

西藏山南金鲁西铬铁矿大地构造位置处于青藏高原南部的雅鲁藏布江缝合带，喜马拉雅板块北缘，与北部冈底斯—念青唐古拉板片相邻(图1)。矿区位于缝合带东段的扎囊—曲松—墨脱亚带，该亚带包括27个岩(体)群，其中已发现含矿岩体有6个，包括泽当西岩体、罗布莎岩体等，矿区位于泽当西岩体，与国内规模最大的罗布莎铬铁矿区走向仅相距35 km。泽当岩体可视为罗布莎岩的西延，大体上具有相似的矿物与岩石组合、岩相分布，及岩石化学特征。

随着泽当西岩体研究程度的深入，前人虽对罗布莎铬铁矿的研究较为详尽，但现有研究成果并未对金鲁西与罗布莎的形成时代方面进行对比，年代测定方法也不尽相同，不能准确反应两者的形成时代异同。本文对金鲁西蛇绿岩U-Pb同位素年龄进行测定，并与罗布莎岩体U-Pb同位素年龄做了对比，进而从形成时代方面对比了金鲁西与罗布莎的找矿远景。

1 矿区地质特征

1.1 成矿地质背景

区内断裂、褶皱、挤压片理带等构造发育，以区域雅江断裂带为基本构造格架，与其对应的近东西向构造较为发育，主要表现为近东西向的岩体接触界线。其次为北东向和北西向的次级断裂带，多被中基性岩脉充填。片理带为蛇纹石化，分布在整个矿区，纯橄岩和构造发育的部位尤甚。

泽当蛇绿岩套是一个较为完整的蛇绿岩套，包括枕状—块状基性玄武岩、超基性岩、辉绿岩/辉长岩岩墙群和海相沉积物等。泽当西岩体是蛇绿岩套的一部分，组成岩体的主要岩石为斜辉辉橄岩，约占岩体总面积的90%以上，其次有纯橄岩小岩体，偶见斜辉橄榄岩。岩体为向南陡倾的单斜岩体，产状北缓南陡，南部岩体倾角约60°～80°，北部倾角约30°～40°。

图1 西藏山南金鲁西地区大地构造位置图Fig.1 The structure of Shannan Jinluxi in TibetⅠ.喜马拉雅板片；YS.雅鲁藏布江结合带；Ⅱ.冈底斯-念唐古拉板片；BS.班公错-怒江结合带；Ⅲ.羌塘-三江复合板片；JS.金沙江结合带；Ⅳ.南昆仑-巴彦喀拉板片；SA.西瓦利克A型俯冲带

1.2 矿区地质条件

(1)地层：矿区内地层主要为上三叠统朗杰学群和第四系更新统沉积物。其中，朗杰学群在勘查区内仅出露姐德秀组(T3j)，岩性为粉砂质板岩、页岩、细砂岩夹灰岩透镜体。

(2)构造：勘查区内构造受东西向雅鲁藏布江缝合带控制，近2/3的面积出露混杂岩体与蛇绿岩套，蛇绿岩套内构造发育，最明显的构造形迹是近东西向的逆冲断层、挤压片理带、褶皱等压性—压扭性结构面。

受构造控制，各岩带及各岩层间多以断层接触；区内构造按规模及性质分为岩带接触面断裂、带内断裂破碎带两类。带内断裂破碎带多为次级断裂带。

(3) 岩浆岩：勘查区内出露超基性岩浆岩，为“泽当西岩体”西段，分布在勘查区中部和北部，约占矿区面积的50%。岩体为向南倾的单斜岩体，产状北缓南陡，南部岩体倾角约70°～80°，北部倾角约30°～40°。其主要岩体由斜辉辉橄岩、纯橄榄岩等组成，岩体上覆复理石硅质岩，下部为枕状及块状基性熔岩。岩体出露面积最广的是斜辉辉橄岩和纯橄岩；在勘查区的东北侧，出露枕状玄武岩，由枕状体堆积而成，多数岩枕呈椭圆形，长轴最长达1.5 m，一般在0.2～0.5 m；在超基性岩岩体内及接触面附近，局部发育有中基性岩脉，主要为辉绿岩，局部为辉长岩。岩石均有不同程度的蛇纹石化，另常见碎裂岩化、糜棱岩化、滑石菱镁矿化、绿泥石化、绢云母化等(图2)。

图2 西藏山南金鲁西矿区地质简图Fig.2 The geological structure of Shannan Jinluxi chromite in Tibet1.铬铁矿体；2.铬铁矿转石区；3.露天采坑；4.矿区范围；5.片理产状；6.地层产状；7.断裂带；8.推测断裂带；9.Qal，Qapl，Qeol，Qgl第四系；K23，K23(Si)，K22上白垩统泽当群；T31-2(3)， T31-2(2)上三叠统姐德秀组；∑53-5Ⅰ，∑53-5Ⅱ燕山晚期岩浆岩

铬铁矿多呈块状、似脉状、豆荚状等形态以捕虏体的形式赋存在地幔橄榄岩内。金鲁西地幔橄榄岩的显微照片见图3。

图3 金鲁西(A-B)地幔橄榄岩显微照片Fig.3 The mantle peridotite micrograph of Jinluxi(A-B)Ol.橄榄石；Opx.斜方辉石；Cpx.单斜辉石；Sp.尖晶石；(A) 二辉橄榄岩(JLX06)，粗粒单斜辉石(Cpx1)被扭曲和折断(正交偏光)；(B)方辉橄榄岩(JLX11)，粗粒斜方辉石(Opx)斑晶发生扭折并且具有波状消光，内部可见出溶单斜辉石(Cpx1)和交代产生的单斜辉石(Cpx2)(正交偏光)

2 样品测试

2.1 测试原理方法

本次研究采用蛇绿岩套中结晶程度较低的玄武岩和辉绿岩为测年对象，主要是基于结晶程度较低的基性岩如玄武岩、辉绿岩含有俘获锆石，通过对俘获锆石的详细研究,可以推测基性岩浆通道周围地质体的演化历史,其作用如同穿越岩石圈上部的“探针”(丁妍等，2011)。

SHRIMP U-Pb分析在北京离子探针中心SHRIMP Ⅱ型离子探针仪器上进行。将样品锆石和RSES标准锆石TEM(417 Ma)一起在玻璃板上用环氧树脂固定，磨至约一半，暴露出锆石的中心面，然后用反射光和透射光照相，用阴极发光(CL)进行图像分析，以确定锆石颗粒内部结构，选出要测试的点位，避开包裹体和裂纹，以免影响分析数据质量，对于复合型锆石，选取外包的增生边而不选晶核来分析。然后用高灵敏度二次离子探针对所选的点进行分析，Scan =5。详细的实验流程和原理参考Compston等(1984)、宋彪等(2002)、刘敦一等(2003)和简平等(2003)文章。应用标准锆石TEM进行元素间的分馏校正，Pb/U校正公式采用Pb/U=A(UO/U)2。应用另一标准锆石SL13(年龄为572 Ma，U含量为238×10-6)标定所测锆石的U，Th和Pb含量。数据处理应用实测204Pb校正锆石中的普通铅。数据表中所列单个数据点的误差均为1σ，采用206Pb/238U年龄的加权平均值为95%的置信度。

2.2 测试结果

(1)金鲁西蛇绿岩中玄武岩锆石SHRIMP U-Pb年龄。分析样品(编号JLX10)镜下定名为玻基玄武岩， 岩石具斑状结构，杏仁构造。斑晶为辉石和板条状斜长石，玻璃基质相对较少。辉石微斑晶具有环带和砂钟构造。辉石斜长石粒间为玻璃和一些铁氧化物混合物(图4)。

图4 金鲁西蛇绿岩玄武岩样品JLX10 野外照片(A)和显微照片(B)Fig.4 The field photograph and micrograph of Jinluxi ophiolite sample and basalt sample Cpx.单斜辉石；Pl.斜长石

JLX10样品共分选出40 多粒锆石， 锆石粒度相对均匀，长约50～100 μm，长宽比约为(1.5～2)∶1，外形以短柱状为主，多为透明自形晶，阴极发光图像显示典型的岩浆锆石结晶环带或条带(图4)。结合透射光、反射光和阴极发光照相选择了13颗具有较少裂纹和包裹体的锆石颗粒进行U、Th和Pb同位素分析，测试结果见表1。样品的U 含量介于445×10-6～2 718×10-6之间，Th 含量介于414×10-6～2 260×10-6之间。Th/U 值介于0.64～0.99之间，平均为0.78。在U-Pb谐和图(图5)上，13个数据投影在一致曲线或其附近，表明锆石较好地保持了U-Pb封闭体系。13个测点给出了基本一致的206Pb/238U年龄，在149.9～158.8 Ma之间，206Pb/238U年龄加权平均值为(154.9±2.0) Ma(95%置信度，MSWD=0.98)，故将(154.9±2.0) Ma 解释成玄武岩的喷发年龄。

金鲁西蛇绿岩北部存在一套岛弧火成岩的岩石组合，前人测定的岛弧岩石形成年代为152～161 Ma。韦栋梁等(2006)在该岛弧中厘定出一套洋内岛弧性质的埃达克岩，并分析特提斯洋存在洋内俯冲系统。本文用于定年的俯冲带之上SSZ型蛇绿岩年龄(154.9 Ma)与洋内岛弧形成的年龄基本一致，说明洋内岛弧和SSZ型蛇绿岩很有可能是特提斯洋同一期俯冲即洋内俯冲作用的产物。因此，在时间上金鲁西蛇绿岩可能形成于洋内俯冲机制。

表1 西藏金鲁西蛇绿岩中玄武岩锆石SHRIMP U-Pb同位素分析结果

图5 金鲁西蛇绿岩玄武岩锆石U-Pb一致曲线图Fig.5 The U-Pb uniform graph of Jinluxi ophiolite and basalt zircon

(2)罗布莎蛇绿岩辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb 年龄。罗布莎蛇绿岩辉绿岩中的锆石SHRIMP U-Pb同位素定年结果见表2，18个测试点的206Pb/238U的表观年龄呈现出十分复杂的格局，年龄范围从新元古代(958±16) Ma到晚中生代(88.1±3.7) Ma，范围跨度非常大。大体上可以分成三组：第一组206Pb/238U的表观年龄范围为148.3～174.2 Ma，共13个测试点，除了测点4.1的表观年龄(174.2±1.3) Ma偏大而没有纳入计算外，在207Pb/235U-206Pb/238U图解中，其余12个测点都投在谐和线上，获得锆石的谐和年龄为(162.9±2.8) Ma(95%置信度)，代表了罗布莎蛇绿岩质辉绿岩的结晶年龄，也即是罗布莎蛇绿岩的形成年龄。第二组年龄数据有两个测试点，从表2可知，这两个测点的206Pb*分别为4.52 μg/g和6.17 μg/g，明显低于其它测点的数据，所以这两个206Pb/238U表观年龄数据偏低，可能与放射性成因的206Pb的丢失有关。通常认为锆石是非常稳定的矿物，在一般条件下不易变质，但近年来的研究发现，锆石在某些热液存在下，在相对低温时也会发生重结晶作用(Compston et al.，1984)，同时通过研究锆石中的包裹体，发现锆石在热液条件下于270～300 ℃和100 MPa左右就可以形成。在对该辉绿岩样品进行镜下观察时，我们发现局部存在热液蚀变和剪切作用，这些作用可能是导致本区蛇绿岩质辉绿岩中部分锆石变质的原因。第三组3个测试点，年龄范围非常大，实际上是3个独立年龄值，206Pb/238U表观年龄分别为(392.9±9.6) Ma(测点12.1)、(455.4±3.6) Ma(测点2.1)和(958±16) Ma(测点11.1)，并且与208Pb/232Th的表观年龄吻合，所以不存在分析误差问题。第三组与第一组数据差距巨大，在207Pb/235U-206Pb/238U图解中这些数据没有被纳入。

表2 西藏罗布莎蛇绿岩中辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb同位素分析结果

图6 西藏罗布莎蛇绿岩辉绿岩锆石U-Pb一致曲线图Fig.6 The U-Pb uniform graph of Luobusha in Tibet ophiolite and diabase zircon

3 讨论

金鲁西与罗布莎蛇绿岩年代对比。本文选择对蛇绿岩中玄武岩、辉绿岩中的锆石SHRIMP U-Pb同位素定年，主要基于以下考量：由于蛇绿岩中Rb含量非常低，同时Rb、Sr是相对活泼的元素，容易受到流体活动或后期热事件的干扰，采用Rb-Sr同位素方法来确定蛇绿岩的形成时代存在一定的偏差；而147Sm同位素半衰期太长，加上蛇绿岩岩浆成分的相对均一，导致岩石样品之间的Sm/Nd比值变化不大(简平等，2003)，用Sm-Nd同位素体系测定蛇绿岩的年代也存在不确定性。故在本区中采用SHRIMP U-Pb同位素定年具有较高的可信度。

Aitchison等(2000)对金鲁西蛇绿岩北侧的岛弧中安山岩的角闪石和英安角砾岩中的锆石进行40Ar/39Ar 和 U-Pb分析，得出的年龄分别为 (152.2±3.3) Ma和(161±2.3) Ma。结合上文对金鲁西蛇绿岩中玄武岩进行的锆石SHRIMP U-Pb定年获得了(154.9±2.0) Ma的数据，说明金鲁西蛇绿岩与金鲁西岛弧的形成年代相近，结合韦栋梁等(2006)在该蛇绿岩套中发现的埃达克质英云闪长岩，可以初步得出金鲁西蛇绿岩具有与北侧岛弧相同的洋内俯冲性质，与前人对罗布莎蛇绿岩经历的演化阶段结论一致。

综合上述讨论，金鲁西和罗布莎的地幔橄榄岩具有相似的起源和演化历史以及相近的形成时代，金鲁西和罗布莎蛇绿岩均形成于相同的构造环境(俯冲带之上的岛弧环境)，均经历了SSZ阶段演化，其中金鲁西蛇绿岩形成时代为154 Ma，罗布莎蛇绿岩形成时代为162 Ma。

4 结论

金鲁西蛇绿岩形成时代为154 Ma，罗布莎蛇绿岩形成时代为162 Ma，两者具有相近的形成时代，经历了同时期的构造活动，均形成于俯冲带之上的岛弧环境，经历了洋内俯冲演化阶段。初步认为金鲁西和罗布莎蛇绿岩成矿条件相似。

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U-PbdatingofChromitefromShannanJinluxiinTibetandItsGeologicalSignificance

WU Hai-hui1, ZHANG Gao-qing2,3, WANG Wei1

(1.293 Brigade of Guangdong Nuclear Industry Geological Bureau, Guangzhou,GD 510800, China；2.Gansu Key Laboratory of Oil and Gas Resources / Key Laboratory of Oil and Gas Resources; Chinese Academy of Sciences, Lanzhou,GS 730000, China；3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Shannan Jinluxi chromite in Tibet is located in zone of the eastern section of the Yarlung Zangbu Suture, located in the western Yajiang gold platinum palladium chromium copper metallogenic belt, adjacent to the largest Luobusha chromite deposits。 the deposit formed in the mantle peridotite, chromite in Podiform and disseminated in ultrabasic rock body. The ore bearing rock Jinluxi chromite diagenetic age was (154.9 ± 2.0) Ma, Luobusha chromite ore rock diagenetic age was (162.9 ± 2.8) Ma. The U-Pb isotopic age determination, compared to age and metallogenic background Jinluxi and Norbusa rock, shows that they are, similar to the formation age and tectonic environment similar to that experienced a similar evolution stage.

chromite of Jinluxi; U-Pb isotopic age; formation age; evolution stage

P533

A

1674-3504(2017)03-0246-07

2017-03-02

中央地质勘查基金项目“西藏山南乃东县金鲁西铬铁矿普查”(2013541006)

吴海辉(1989—)，男，工程师，主要从事固体矿产勘查。E-mail:735708641@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.03.005