南羌塘增生过程的中-晚三叠世岩浆记录：藏北玛依岗日-角木日地区基性岩墙*

高曦 李静超 袁国礼** 王根厚 梁晓 郑艺龙 王泉

1. 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 1000832. 中国地质科学院地质研究所，北京 1000371.

陆壳增生与俯冲作用密切相关(von Huene and Scholl, 1991)。在俯冲带，洋壳向陆壳下俯冲时，附着在洋壳上的物质可仰冲至陆壳之上，与陆壳边缘物质混杂堆积形成增生杂岩(Davisetal., 1983; Moore and Silver, 1987; Xiaoetal., 2004; Furukawa, 2011; Liangetal., 2012; Sangetal., 2018)。增生杂岩的不断形成使陆壳向大洋方向增生，俯冲带也随之向大洋方向迁移(竺国强等, 1997)。

从大陆到大洋方向，增生陆壳的时代越来越新(Bickford, 1988)，该观点在前人对增生杂岩的相关研究中被证实。通过测定Mino-Tanba俯冲带内化石的时代和泥岩中白云母的K-Ar年龄，Takami and Itaya(1996)提出了日本西南部的幕式增生模式。李继亮(2004)认为增生型造山带的特征之一是增生楔中的复理石基质时代向着海沟后退方向逐渐变新。

增生杂岩中的岩浆岩按其形成时间可分为两类：第一类为成岩时间早于增生期的洋壳残余，例如蛇绿岩套残片和洋岛玄武岩(OIB)等(王权等, 2006; 李瑞保等, 2014)，它们在洋壳俯冲时被刮落至增生杂岩内；第二类为形成于增生期的岩浆岩，包括弧岩浆岩、弧前岩浆岩和弧后盆地玄武岩(BABB)等(Hoffman, 1988; Bédard, 1999; 许继峰等, 2001; 刘文斌等, 2002)；也包括产出于特殊构造环境下的岩浆岩，例如洋脊俯冲背景下的岩浆岩组合(埃达克岩、富铌玄武岩、高镁安山岩等)(Rogersetal., 1985; Abratis and Wörner, 2001; Castillo, 2008)。当俯冲带随陆壳增生向大洋方向迁移时，增生杂岩中岩浆岩的产出位置也随之变化，且第二类岩浆岩的形成时代逐渐变新。

如果第二类岩浆岩被保存下来，其中必然记录了陆壳增生过程中俯冲带和增生杂岩的时空信息，因此利用第二类岩浆岩来研究增生过程是可行的。前人曾利用增生期岩浆岩研究了增生地体的增生过程(Schubert and Schubert, 1984; Hoffman, 1988)。Reymer and Schubert (1984)指出弧岩浆作用可能是陆壳物质形成最重要的过程。Hoffman (1988)测定了北美劳伦大陆弧岩浆岩中锆石U-Pb年龄发现，该大陆以大于2.5Ga的古陆为核心，其他微地块的年龄逐渐减小至1Ga。通过对基底的地球化学分析和锆石U-Pb测年，Songetal.(2013)认为新疆阿尔泰地区北山造山带是由新元古代-早古生代的弧岩浆作用逐步增生形成的。

南羌塘增生地体被认为是古特提斯洋北向俯冲增生中形成的增生地体(此处增生地体指南羌塘地体，为南羌塘北部陆块向南增生的增生楔)，其中广泛分布增生杂岩(王根厚等, 2009)。目前对于南羌塘增生过程的研究主要集中在沉积岩和构造方面(Liangetal., 2012; 李林贵等, 2018)。研究表明南羌塘地体的增生期为中二叠-晚三叠世(李才, 1987; 李才等, 2007; Zhaietal., 2011a)，且其中广泛分布有形成于增生期的岩浆岩(Zhangetal., 2011)，但是前人对详细的增生过程的研究鲜有报道。

本文对出露于南羌塘增生地体内玛依岗日和角木日地区的两套基性岩进行了详细的年代学、地球化学和Nd-Pb同位素研究，限定基性岩的成岩时代、岩石成因及大地构造环境，并探讨了基性岩与增生作用的关系及南羌塘地体向南增生的时限。

1 区域地质概况

青藏高原自北向南由巴颜喀拉-甘孜地体、北羌塘地体、南羌塘地体、拉萨地体和喜马拉雅地体组成，分别由金沙江缝合带、龙木错-双湖缝合带、班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带分隔(莫宣学和潘桂棠, 2006; 许志琴等, 2011; Panetal., 2012; Metcalfe, 2013)(图1a)。龙木错-双湖缝合带被认为是古特提斯洋俯冲消减的产物(李才, 1987; 李才等, 2009; Liangetal., 2012; Zhaietal., 2013a; Danetal., 2018; Wuetal., 2018)，记录了古特提斯洋盆寒武纪至中-晚三叠世的信息(Zhaietal., 2011a; 吴彦旺, 2013; Lietal., 2018)。龙木错-双湖缝合带呈近东西向展布，在羌塘中部沿冈玛错-戈木错-果干加年山-玛依岗日-角木日-双湖一线，延伸超过500km、南北宽近100km，发育有羌塘中部变质杂岩带(Yinetal., 2000; Kappetal., 2003; Liangetal., 2012)。该杂岩带被认为是古特提斯洋北向俯冲、北羌塘向南增生形成的增生混杂岩带(王根厚等, 2009; Liangetal., 2012)(图1b)。

图1 研究区大地构造位置及地质简图(a)青藏高原大地构造单元示意图(据Zhai et al., 2013a)；图中①金沙江缝合带；②龙木错-双湖缝合带(LSSZ)；③班公湖-怒江缝合带；④雅鲁藏布江缝合带；(b)羌塘中部增生杂岩带地质简图(据Wang et al., 2008; Zhang et al., 2011; Zhai et al., 2011a, 2013b; Chen et al., 2016; Wu et al., 2018; 邓万明等, 1996; 李曰俊等, 1997; 朱弟成等, 2006; 马龙等, 2016)；(c)玛依岗日-角木日地区地质简图(据Liang et al., 2015; 李林贵等, 2018)图例：1-晚三叠世望湖岭组；2-中-晚三叠世碳酸盐岩-放射虫硅质岩岩块；3-中二叠世龙格组岩块；4-中二叠世洋岛-蛇绿混杂岩岩块；5-石炭-二叠纪增生杂岩；6-早古生代岩块；7-晚三叠世冈塘错花岗岩；8-晚三叠世高压变质岩；9-石炭-二叠纪基性岩墙；10-中-晚三叠世基性岩墙群；11-韧性断层；12-走滑断层；13-正断层；14-面理；15-前人测得年龄及测试方法；16-采样位置Fig.1 The tectonic location (a), simplified geological map of the Central Qiangtang accretionary complex (b) and the geological sketch map of Mayigangri and Jiaomuri region (c)

玛依岗日-角木日地区位于龙木错-双湖缝合带南缘，该地区出露典型的增生杂岩(图1c)，其基质为石炭-二叠纪被动大陆边缘半深水-深水相浊积岩，岩块主要为：(1)中二叠世洋岛玄武岩、含蜓灰岩、洋壳残片(蛇绿岩)；(2)早古生代浅海陆棚沉积；(3)晚石炭-早二叠世基性岩墙；(4)中-晚三叠世高压变质岩；(5)中-晚三叠世弧前楔顶盆地沉积(翟庆国等, 2006; 王根厚等, 2009; 毛晓长等, 2015; 李林贵等, 2018)。增生杂岩被晚三叠世望湖岭组(T3w)角度不整合覆盖，并被晚三叠世冈塘错岩体(T3γ)侵入，从而限定了增生杂岩时代上限为晚三叠世(李才等, 2007; 李静超等, 2015)。

图2 研究区基性岩样品野外及镜下照片(a)玛依岗日出露的近南北向辉长岩岩墙；(b)玛依岗日辉长岩露头；(c)玛依岗日辉长岩镜下照片；(d)角木日出露的北东向排列的辉长辉绿岩墙；(e)角木日辉长辉绿岩侵入玄武岩围岩；(f)角木日辉长辉绿岩镜下照片. Cpx-单斜辉石；Pl-斜长石；Mt-磁铁矿；Chl-绿泥石Fig.2 Occurrences and petrographic features of Mayigangri and Jiaomuri mafic rocks

2 野外地质及岩石学特征

本研究所采样品位置如图1c所示，玛依岗日基性岩位于玛依岗日东坡，呈岩墙以近南北向产出，采样坐标为33°29′12.12″N、86°51′9.05″E；角木日基性岩位于角木日山脊，为北北东向岩墙，采样坐标为33°14′48.75″N、87°0′12.78″E。为代表整体岩墙特征，于两地岩墙的不同部位各采集样品5件，编号为MG6-1、MG6-2、MG6-3、MG6-4、MG6-5和JM5-1、JM5-2、JM5-3、JM5-4、JM5-5。

玛依岗日基性岩墙与围岩呈侵入接触关系，规模较大，出露面积约0.15km2，延伸方向与围岩的构造面理走向呈大角度相交，部分呈近90°相交，明显区别于近东西向基性岩墙群(图1c)，表明未遭受三叠纪俯冲期透入性变形改造。围岩为石炭-二叠系混杂岩(图2a)，岩性为粉砂质绢云母千枚岩夹中细粒变质石英砂岩。基性岩墙发生次生蚀变，表面受后期含水流体侵蚀，长石略微绿帘石化，但未发生透入性的变质作用，内部仍十分新鲜(图2b)。代表性样品MG6-1的镜下观察结果显示，玛依岗日基性岩为辉长岩，主要由斜长石(～65%)、单斜辉石(～30%)、角闪石和黑云母假像(～5%)等组成，副矿物有钒钛磁铁矿等。斜长石呈半自形板状或条状，以架状分布，局部绿泥石化，有的已全部被交代呈假像产出。单斜辉石呈半自形柱状-粒状，填充于斜长石晶体之间，局部可见角闪石反应边(图2c)。

角木日基性岩墙规模较小(图1b)，长约10m、宽约2m，围岩为中二叠世洋岛-蛇绿混杂岩(图2d)，基性岩墙侵入玄武岩围岩，分别发育冷凝边和烘烤边，岩石发生次生蚀变，但未发生透入性的变质作用，内部新鲜(图2e)。代表性样品JM5-3的镜下观察结果表明，角木日基性岩为辉长辉绿岩，主要由斜长石(～60%)、单斜辉石(～30%)、少量角闪石(～5%)等组成，副矿物有磁铁矿等。斜长石为半自形板状-条状，呈架状分布，牌号为An=30～35，属更长石-中长石，局部绿泥石化。单斜辉石呈半自形柱状-粒状，填隙状分布于斜长石粒间，粒径较大的辉石晶体内包嵌少量半自形板状斜长石(图2f)。

3 分析方法

锆石单矿物分选在河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成，样品经人工破碎至80目后，用常规重液和磁选方法分选出锆石，在双目镜下挑选裂纹较少、透明度较好、干净的锆石与标样TEM一起黏贴在环氧树脂中，磨至约一半，使内部暴露，进行锆石阴极发光、反射光及透射光显微照相。

锆石的U-Pb同位素分析在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心通过SHRIMP Ⅱ测定。在分析过程中，应用标准锆石TEM(417Ma)进行元素间的分馏校正；锆石U、Th和Pb含量的标定采用澳大利亚国立大学地学院标准锆石SCL13(572Ma，U=238×10-6)完成。为了减少误差，每分析3个样品即插入1个标样校正值，详细的SHRIMP分析测试方法和实验过程参考宋彪(2015)。一次离子束斑约为4.5nA，10kV的O2-，靶径约25～30μm，质量分辨率约5000。单点分析的同位素比值及年龄误差均为1σ，数据处理及U-Pb谐和图采用Squid程序和Isoplot程序(Ludwig, 2003)完成。普通铅校正根据实测的204Pb进行。

样品全岩主量元素、微量元素和稀土元素测试在河北区域地质矿产调查研究所实验室完成，主量元素采用碱熔法将样品制备，使用X射线荧光光谱仪(XRF)(Axios max X)完成分析测试；微量元素和稀土元素的分析采用酸溶法将样品制备好后，使用等离子体质谱仪(ICP-MS)(Thermo X2)完成。主量元素分析精度优于3%，微量元素和稀土元素分析精度优于5%。

样品的全岩Sm-Nd和Pb同位素分离和测试在中国科学技术大学中科院壳幔物质与环境重点实验室完成，详细分析方法和流程参考Chenetal. (2000)和Chenetal. (2007)。对全岩粉末样品采用阳离子交换树脂(BioRad AG50x8)分离纯化REE，采用HDEHP萃淋树脂分离纯化Sm和Nd，采用阴离子交换树脂(BioRad AG1x8)分离纯化Pb。Sm、Nd和Pb同位素比值测定在Finnigan MAT262固体质谱计上用静态多接收方式进行。测试过程中，Nd同位素使用LaJolla作为标样，测得143Nd/144Nd为0.511869±0.000006，Pb同位素没有内标进行标准化，尽量保持样品测试温度恒定。初始Nd、Pb同位素比值计算采用相应样品的锆石U-Pb年龄，扣除放射性成因Nd、Pb同位素的贡献。

表1玛依岗日(MG6-1)和角木日(JM5-3)岩墙锆石SHRIMP U-Pb年龄分析结果

Table 1 Zircon SHRIMP U-Pb data of Mayigangri (MG6-1) and Jiaomuri (JM5-3) mafic dykes

测点号206PbcUTh206Pb∗(%)(×10-6)Th/U207Pb∗206Pb∗±%207Pb∗235U±%206Pb∗238U±%误差206Pb∗/238U年龄(Ma)±%不谐和度(%)MG6-1辉长岩1—17542574561.520.05391.60.276530.037212.783235.5±4.63620.201810321658.41.840.05012.90.259140.03752.569237.3±4.7-183—1058155833.91.520.054051.60.279230.037462.1.786237.1±4.83640.131440247444.61.780.05082.50.252130.036022.628228.1±4.515—10381518331.510.053151.70.270830.036962.1.779233.9±4.83060.021985285064.11.480.053241.60.27650.03764.7.946238±113070.301194181137.71.570.05192.10.262230.036672.696232.2±4.6178—1167164637.81.460.052861.60.274930.037722.1.788238.7±4.92690.131827275360.51.560.049591.70.26330.038472.755243.3±4.8-38100.311125145736.51.340.04882.20.252930.03762.3.732238±5.4-73110.23893140929.41.630.04862.20.256230.038191.2.487241.6±3.0-8512—18712488611.370.0519410.271620.037931.2.785240±2.815130.541403219244.81.610.05153.90.26240.036931.2.305233.7±2.912JM5-3辉长辉绿岩11.2666791036.91.360.05143.00.25452.90.03581.30.441226.5±2.8-1320.71750104441.91.390.04952.50.24692.70.03591.20.440227.1±2.63630.9363992736.71.450.05302.80.26982.60.03681.30.494233.2±3.0-294—49965027.71.300.05192.90.26082.80.03631.30.481229.8±3.0-1851.0160787235.31.440.04912.40.25342.40.03711.10.472234.9±2.65660.4258880533.11.370.05322.70.26642.50.03631.30.528230.1±2.9-3271.2149065426.81.340.05563.20.28193.70.03621.50.403229.5±3.3-478—665120845.01.820.05415.90.27087.10.03542.20.313224.3±4.9-3991.5155578735.01.420.05184.40.26614.60.03672.00.431232.6±4.5-1510—74794348.81.260.05094.70.26034.90.03652.30.461231.1±5.1-1111.9660535635.00.590.05405.30.28415.50.03732.20.393236.3±5.0-36121.3538150525.81.330.05055.40.25815.10.03652.10.412231.0±4.78131.6854198438.31.820.05214.90.26275.10.03581.80.352226.7±4.0-20143.2863290041.71.430.05495.60.27715.40.03622.40.441229.2±5.4-44153.93791146654.71.850.05024.40.25184.60.03572.40.525226.2±5.413

注：206Pbc为普通铅，其单位为206Pbc占总206Pb的百分含量；206Pb*为放射性成因铅

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb测年

锆石U-Pb测年及计算的相关参数列于表1。本次锆石SHRIMP U-Pb测年对玛依岗日辉长岩MG6-1样品中的13颗锆石和角木日辉长辉绿岩样品JM5-3中的15颗锆石进行测定。2件岩石样品的锆石颗粒多为浅黄色，呈透明-半透明的宽板状晶型，CL图像显示弱环带暗灰色自形结构，为典型的基性岩浆条件下形成的锆石(图3)。样品中锆石Th/U比值为0.59～1.86，具典型的岩浆锆石成分特征(Th/U>0.4; 吴元保和郑永飞, 2004)，其年龄可以代表岩石的成岩年龄。锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为237.1±2.3Ma(MSWD=1.02)、230.7±1.8Ma(MSWD=0.86)(图4)。

图3 玛依岗日辉长岩(a)和角木日辉长辉绿岩(b)锆石阴极发光(CL)图像Fig.3 CL images and dating spots of zircons from the Mayigangri (a) and Jiaomuri (b) mafic rocks

图4 玛依岗日(MG6-1)和角木日(JM5-3)基性岩锆石U-Pb 年龄谐和曲线和加权平均年龄Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircons for samples MG6-1 and JM5-3

4.2 全岩地球化学

玛依岗日辉长岩(MG)和角木日辉长辉绿岩(JM)沟10件样品全岩主量元素、微量元素和稀土元素的含量列于表2。其中，两者烧失量(LOI)分别为2.88%～3.02%和3.4%～4.64%，表明两地样品均有不同程度的蚀变，因此岩石化学分类时采用不活动元素图解，并将主量元素氧化物换算至100%。

玛依岗日和角木日基性岩SiO2含量分别为49.63%～51.25%和48.7%～51.24%，均属于基性岩类。在Zr/TiO2-Nb/Y图解(Winchester and Floyd, 1977)中，有1件角木日辉长辉绿岩样品投在碱性玄武岩区域，其余9件样品均落入亚碱性玄武岩区域(图5a)，对此9件亚碱性玄武岩利用FeOT/MgO-SiO2图解(Miyashiro, 1974)进一步分类至拉斑系列(图5b)。

由表2可知，玛依岗日和角木日基性岩TiO2含量分别为2.44%～2.77%和2.17%～2.93%，Al2O3含量分别为15.44%～16.02%和12.34%～13.86%，对比大洋中脊玄武岩(MORB)(Workman and Hart, 2005)和岛弧拉斑玄武岩(IAT)(Elliott, 2003)，两者均明显富Ti，且与IAT相比两者Al均偏低，表明两者均非典型的MORB和IAT。另外，玛依岗日和角木日基性岩Mg#[Mg#=100×Mg2+/(Mg2++Fe2+)(原子数比值)]分别为38～41和49～67，对比原始玄武质岩浆的Mg#参考值(65, Wendletal., 2006)，表明玛依岗日辉长岩岩浆经历了一定程度的分异，而角木日辉长辉绿岩岩浆接近原始岩浆，未发生明显分异。

表2玛依岗日和角木日岩墙样品全岩主量(wt%)和微量(×10-6)元素含量

Table 2 Whole rock major (wt%) and trace (×10-6) element data of Mayigangri and Jiaomuri dykes

样品号MG6-1MG6-2MG6-3MG6-4MG6-5JM5-1JM5-2JM5-3JM5-4JM5-5岩性辉长岩辉绿岩SiO248.7848.0449.4249.1648.7648.3849.6547.6649.4246.32TiO22.412.442.672.512.382.862.652.322.822.06Al2O315.5915.0314.8915.2115.6013.0313.6613.1313.3711.73Fe2O33.973.452.733.853.395.214.222.492.592.67FeO8.699.809.539.019.248.688.478.539.558.75MnO0.180.200.190.160.190.1720.1650.170.190.18MgO4.204.674.604.404.465.935.309.246.3612.58CaO9.078.718.358.799.118.248.288.306.858.07Na2O2.583.032.652.512.613.444.053.724.962.39K2O1.611.241.181.491.450.410.170.280.100.18P2O50.250.190.230.200.230.2450.2380.200.240.17LOI2.883.023.002.943.013.253.003.723.404.64Total100.2099.8399.43100.22100.4499.8499.8599.7599.8799.75Sc16.518.519.018.617.928.1425.9037.033.835.7V431.7723.7706.9689.8474.1289.7273.9278419225Cr8.27.98.49.19.536.535.760669.4608Co26.631.831.130.829.842.641.748.239.652.9Ni6.77.47.88.48.429.327.421274.9320Cu28.030.632.135.033.530.445.9134150116Zn96.2108.2106.1105.2100.4128.3123.011016295.5Ga17.2419.2619.3719.8118.8720.1720.4317.724.815.8Rb41.032.435.245.941.213.55.311.28.503.84Sr225.6356.6298.8322.5305.9180.6235.6313125319Y28.2830.2634.9335.0126.6930.2634.2421.132.320.4Zr204.1215.9233.8230.6218.8181.5196.5136191117Nb12.813.914.214.413.724.3923.1418.216.616.32Cs5.223.094.065.184.474.634.522.662.572.68Ba208.2276.7190.4242.9225281.3156.4193432111La22.8024.0327.9628.5122.3320.1423.1513.818.512.8Ce49.7552.4760.8062.4647.4945.1252.1528.044.926.3Pr6.266.737.817.936.005.956.963.906.153.73Nd26.0127.7732.2432.3524.7425.3229.5518.826.317.5Sm6.206.447.597.665.886.217.134.716.194.32Eu1.922.112.272.291.791.862.211.552.251.49Gd5.696.107.036.925.455.756.544.356.484.11Tb1.001.101.251.240.961.111.250.811.070.76Dy5.756.087.067.125.496.147.144.736.274.43Ho1.101.201.371.371.031.141.290.861.160.81Er2.923.223.613.662.793.123.512.283.422.15Tm0.460.500.550.570.430.430.480.320.430.31Yb2.863.033.513.442.732.592.822.022.701.88Lu0.440.470.530.550.410.410.420.300.370.29Hf4.845.325.675.495.285.326.124.075.463.85Ta0.911.091.061.091.071.711.461.001.000.86Pb6.85.85.86.65.74.638.331.0418.03.19Th4.514.755.545.385.063.914.011.972.641.77U0.941.001.111.131.050.860.870.620.750.46

图5 玛依岗日和角木日岩墙的Zr/TiO2×0.0001-Nb/Y(a,据Winchester and Floyd, 1977)和FeOT/MgO-SiO2 (b,据Miyashiro, 1974)分类图解Fig.5 Zr/TiO2×0.0001 vs. Nb/Y (a, after Winchester and Floyd, 1977) and FeOT/MgO vs. SiO2 (b, after Miyashiro, 1974) discriminant diagrams of Mayigangri and Jiaomuri dykes

图6 玛依岗日和角木日岩墙的球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值、OIB和E-MORB数据引自Sun and McDonough, 1989)Fig.6 Chondrite-normalized rare earth element patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) of Mayigangri and Jiaomuri dykes (data of normalization values, OIB and E-MORB after Sun and McDonough, 1989)

在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图和原始地幔标准化微量元素蛛网图中，玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩均相对富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE)，且介于富集型大洋中脊玄武岩(E-MORB)和洋岛型玄武岩(OIB)之间(图6)。同时，与典型的E-MORB和OIB相比，两者均具有Nb、Ta的负异常(Sun and McDonough, 1989)(图6b)。此外，由于后者蚀变程度相对前者较高，致使其中的Rb、Ba、Sr、Pb等易迁移元素显示较大范围波动(图6b)，这与主量元素中后者烧失量比前者高的结果一致(表2)。与地幔岩平衡的玄武质岩浆Ni含量为295×10-6～500×10-6，Cr含量为300×10-6～400×10-6(Freyetal., 1978)，两者与之对比可见，玛依岗日辉长岩岩浆经历了一定程度的分异(Ni=6.69×10-6～8.38×10-6, Cr=7.87×10-6～9.46×10-6)，而角木日辉长辉绿岩岩浆则接近地幔岩原生岩浆，分异程度低(Ni=211×10-6～320×10-6, Cr=605.7×10-6～607.9×10-6)，这与主量元素根据Mg#判断的结果一致。两者Nb含量分别为12.84×10-6～14.37×10-6和10.9×10-6～18.17×10-6，与富铌玄武岩(NEBs)接近(Castillo, 2008)。

玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩全岩Nd-Pb同位素及相关参数列于表3，根据两地样品中锆石U-Pb年龄(图4)计算的εNd(t)分别为-3.99～-3.03和1.66～2.19。研究表明，蚀变和变质作用不会对Nd同位素组成造成明显的影响(White, 1993)。全岩Pb同位素组成易受后期蚀变的影响，LOI与206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的协变图解(图7)显示，LOI对JM基性岩的207Pb/204Pb有一定影响，但与206Pb/204Pb和208Pb/204Pb无明显相关性，且JM基性岩样品数量较少。同时，MG基性岩的Pb同位素组成与LOI亦无明显相关性，表明两者受后期蚀变影响不强。

表3玛依岗日和角木日岩墙全岩Nd-Pb同位素及参数

Table 3 Bulk-rock Nd-Pb isotopic data from Mayigangri and Jiaomuri mafic dykes

样品号MG6-1MG6-2MG6-3MG6-4MG6-5JM5-3JM5-4JM5-5Age (Ma)237237237237237230230230147Sm/144Nd0.13520.13750.13570.13660.13510.15150.14220.1493143Nd/144Nd0.51230.51230.51240.51240.51240.51270.51260.51272σm (6SE)1579810101311εNd(t)-3.8-3.99-3.66-3.2-3.031.661.682.19tDM (Ga)1.561.621.551.521.481.211.081.12t2DM (Ga)1.321.331.311.271.260.870.870.83fSm/Nd-0.31-0.3-0.31-0.31-0.31-0.23-0.2772-0.241206Pb/204Pb19.0919.37719.46219.33619.3319.544618.941819.01582σm0.00400.00500.00800.00800.00700.01050.00050.0003207Pb/204Pb15.72715.74215.75215.74315.74815.824615.761915.72122σm0.00200.00200.00300.00300.00300.01290.00050.0003208Pb/204Pb39.57439.97240.13739.9239.93140.159039.356539.30562σm0.00200.00200.00300.00400.00400.04280.00140.0009206Pb/204Pb(t)18.752618.951018.988918.915518.875618.127718.844818.6808207Pb/204Pb(t)15.7115.7215.7315.7215.7315.7515.7615.70208Pb/204Pb(t)39.0439.3139.3639.2639.2138.6739.2438.88

注：εNd(t)=[(143Nd/144Nd)sample/(143Nd/144Nd)CHUR-1]×104, (143Nd/144Nd)CHUR(i)=0.512638-0.1967×(eλt-1);tDM=1/λ×ln{1+[((143Nd/144Nd)sample-0.51315)/((147Sm/144Nd)sample-0.21317)]}, λSm-Nd=6.54×10-12a-1;fSm/Nd=[(147Sm/144Sm)sample/(147Sm/144Nd)CHUR]-1;t2DM为二阶段模式年龄，参数见Keto and Jacobsen (1987)

图7 玛依岗日和角木日岩墙烧失量(LOI)与Pb同位素协变图解Fig.7 Pb isotope variation as a fuction of losson-ignition (LOI) for Mayigangri and Jiaomuri mafic dykes

5 讨论

5.1 成岩时代意义

锆石U-Pb测年结果表明，玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩成岩时间分别为237.1±2.3Ma和230.7±1.8Ma(图4)，为中-晚三叠世。前述已表明两地基性岩与围岩均呈侵入接触关系(图2e)，玛依岗日岩墙侵位于强面理化的增生杂岩的基质中(原岩为石炭纪-二叠纪变质沉积岩)，角木日岩墙侵位于中二叠世洋岛玄武岩-蛇绿混杂岩中，根据地质接触关系所判断的形成时代与其实际年龄并不矛盾。

图8 龙木错-双湖缝合带古特提斯洋沉积-岩浆-变质-构造演化序列图沉积作用数据据吴彦旺(2013)、李林贵等(2018)；岩浆作用数据据Zhang et al. (2011)、Zhai et al. (2013b)、吴彦旺(2013)、李静超等(2015)；变质作用数据据Zhai et al. (2011b)、Liang et al. (2017)Fig.8 Summary of sedimentary, magmatic, metamorphic and tectonic evolution of Paleo-Tethys Ocean along Longmuco-Shuanghu suture belt

石炭-二叠纪，龙木错-双湖缝合带出露基性岩墙群和蛇绿岩，并有中二叠世洋岛海山沉积，代表大陆裂解和洋盆扩张(Zhaietal., 2013b; 吴彦旺, 2013)。晚三叠世发育S型花岗岩、双峰式火山岩表明此时发生了陆壳的挤压、伸展活动，表明此时洋盆已经闭合，发生陆陆碰撞(Zhangetal., 2011; 李静超等, 2015; 李林贵等, 2018)。沿着缝合带在冈玛错-戈木-荣玛等地出露高压变质岩，在戈木地区，前人获得榴辉岩中石榴石Lu-Hf年龄为244～233Ma，变质锆石SHRIMP年龄为237～230Ma，且锆石中含有榴辉岩相变质矿物包裹体，被认为代表了峰期变质作用时代(Pullenetal., 2008; Zhaietal., 2011a)，其地球化学特征与OIB类似，是洋壳深俯冲的产物(Zhaietal., 2011b)；而Danetal. (2018)在戈木相同榴辉岩样品中获得了～238Ma的岩浆成因锆石年龄，据此认为大洋玄武质岩石在～238Ma形成，在很短的时间里俯冲并经历～233Ma的榴辉岩相变质作用；前人获得了榴辉岩、蓝片岩中多硅白云母Ar-Ar年龄为209～227Ma，代表了高压变质岩折返退变质年龄，而高压变质岩的折返被认为与洋壳闭合、陆陆碰撞有关(Zhaietal., 2013a, b; Liangetal., 2017)。另外，有学者在蓝岭地区增生杂岩中解体出中-上三叠统碳酸盐岩-硅质岩沉积，硅质岩中放射虫时代限制了本区增生杂岩的形成时代上限，为晚三叠世卡尼阶-诺利阶(李林贵等, 2018)，表明南羌塘地体在237～230Ma期间处于俯冲增生阶段。通过对比区域上出露的沉积记录、岩浆岩和、变质岩，两处基性岩墙均形成于古特提斯洋的俯冲期，亦即南羌塘地体的增生期(图8)。此外，前述已阐明，增生杂岩中形成于增生期的岩浆岩具有向大洋方向年龄逐渐变新的规律，研究显示古特提斯洋的俯冲极性为近北向(Zhaietal., 2011b; Liangetal., 2012; Lietal., 2018)，由北向南(图1c)，玛依岗日辉长岩与角木日辉长辉绿岩的年龄由237Ma减小至230Ma的现象与之相符。

5.2 岩浆源区及岩石成因

基性岩中REE、Nb、Zr、Y等高场强元素(HFSE)一般不受热液蚀变和低于角闪岩相变质作用的影响，是示踪岩浆源区、判别构造环境有效的判别因子(Dilek and Furnes, 2011, 2014; Pearce, 2014)。根据Nd-Pb同位素源区判别图解可知，玛依岗日辉长岩岩浆起源于II型富集地幔(EMⅡ)，而角木日辉长辉绿岩岩浆源区亦靠近EMⅡ，但相对亏损(图9a)。另外，207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb同位素比值(表3)显示，两者均没有倾向于HIMU端元(206Pb/204Pb=21～22, Zindler and Hart, 1986)的趋势。表2显示，玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩Th/Ta分别为4.36～5.21和1.98～3.08，对比原始地幔(Th/Ta=2.3; Condie, 1993)表明，前者经历了一定程度的地壳混染，而后者无明显的地壳混染痕迹。同时，Th/Nb-La/Nb图解(图9b)显示，相对角木日辉长辉绿岩，玛依岗日辉长岩呈现硅铝质中-下大陆地壳混染的趋势而偏离洋壳玄武岩区域。此外，在Th/Yb-Ta/Yb图解(图9c)中，两者均介于E-MORB与OIB之间，但相对角木日辉长辉绿岩，玛依岗日辉长岩偏离地幔演化序列，有偏向全球俯冲沉积物的趋势。上述均表明相对角木日辉长辉绿岩，玛依岗日辉长岩遭受到了一定程度的地壳混染。因此，玛依岗日辉长岩起源于富集地幔源区(EMⅡ)并受到地壳混染，这可能是前述其具有较低εNd(t)值(-3.99～-3.03，表3)的原因；而角木日辉长辉绿岩地幔源区相对亏损，且地壳混染痕迹不明显，其εNd(t)值(1.66～2.19，表3)偏高。

由表2可知，玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩(Gd/Yb)N分别为12.7～13.4和14.0～14.3，重稀土元素分馏显著，表明两者源区矿物相组合含石榴石，且部分熔融程度较低(朱弟成等, 2005)。进一步利用Sm/Yb-La/Yb图解(Zhao and Zhou, 2009)可发现，两者均投影于石榴石-尖晶石二辉橄榄岩区，并经历了约5%的部分熔融(图9d)，且玛依岗日辉长岩岩浆部分熔融程度(>5%)比角木日辉长辉绿岩岩浆(<5%)相对较高。

5.3 大地构造环境判别

Pearce and Cann (1971, 1973)认为Ti、Zr、Y等元素是判别不同大地构造环境玄武岩最有效的因子，其中Ti/100-Zr-3Y图解可以应用于12%

图9 玛依岗日和角木日岩墙的Nd-Pb同位素和不相容元素协变图解(a) 143Nd/144Nd-206Pb/204Pb(t)图解, DM、MORB、FOZO、HIMU、EMⅠ、EMⅡ数据引自Zindler and Hart (1986)、Hoffman (1997)；(b) (Th/Nb)PM-(La/Nb)PM图解(Xu et al., 2017)；(c) Th/Yb-Ta/Yb图解解(Pearce, 1983)；(d) Sm/Yb-La/Yb图(Zhao and Zhou, 2009)Fig.9 Plots of Nd vs. Pb isotopic data and variation diagrams of some incompatible elements for the Mayigangri and Jiaomuri mafic dykes

图10 玛依岗日和角木日岩墙的构造环境判别图解(a) V-Ti/1000图解(Shervais, 1982)；(b) Ti/1000-Y×3-Zr图解(Pearce and Norry, 1979)；(c) Zr/Y-Zr图解(Pearce and Norry, 1979).WPB-板内玄武岩；CAB-陆缘弧玄武岩；IAT-岛弧拉斑玄武岩；MORB-洋中脊玄武岩；OIB-洋岛玄武岩；CFB-大陆溢流玄武岩Fig.10 Discrimination diagrams of tectonic setting for the Mayigangri and Jiaomuri mafic dykes

前述已表明，玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩均富Ti、Nb，富集LREE，该特点与前人在现代南美Patagonia地区发现的一套玄武岩类似，研究显示该玄武岩的成因与智利洋脊俯冲至智利海沟背景下的软流圈板片窗过程相关(Gorring and Kay, 2001)。两者的成岩时间为古特提斯洋的俯冲期，且均侵位于弧前增生楔之中。综上所述，两地基性岩的构造成因模式如图11所示，古特提斯洋中脊俯冲至北羌塘地块南缘的海沟时，软流圈通过板片窗上涌使弧前增生楔处于高温伸展环境，导致俯冲洋壳板片边缘和上覆地幔楔发生部分熔融，经壳幔间物质交换，形成玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩，侵位于弧前增生杂岩中(图11)(赵振华, 2016)。此外，两地基性岩墙为近南北向、北北东向侵入围岩，与区域近东西向构造线方向截然相交，不同于近东西向的二叠纪基性岩墙，也暗示了古洋壳的俯冲极性。

图11 研究区基性岩墙构造成因模式图(据Xu et al., 2017略有修改)MG-玛依岗日基性岩墙；JM-角木日基性岩墙Fig.11 A sketch map showing the formation mechanism of studied dykes in southern Qiangtang accretionary complex, northern Tibet (modified after Xu et al., 2017)

5.4 南羌塘增生模式

前人对龙木错-双湖缝合带相关研究表明，古特提斯洋在带内不同区域的构造演化时限存在差异性(李朋武等, 2005; 2009; Zhangetal., 2018)。Zhaietal. (2013b)在Baohu和Juhuashan地区发现的埃达克质岩浆岩表明，在223～219Ma期间，该地区的古特提斯洋壳正处于俯冲阶段(图2b)。而本研究区内，前人在冈塘错对侵入增生杂岩中的S型花岗岩体的研究表明，在220～210Ma期间，南北羌塘地体已处于碰撞-同碰撞阶段(Kappetal., 2003; 李才等, 2009; 李静超等, 2015)(图2c)。Wuetal.(2018)通过对日湾茶卡地区236～230Ma的花岗闪长斑岩的研究认为此时南北羌塘开始碰撞(图2b)，而本文前述已表明研究区在237～230Ma期间仍处于古特提斯洋的俯冲阶段。由此可见，如果排除南羌塘地体的增生过程存在区域上的差异性，237～230Ma至少代表了俯冲增生和碰撞的转换。因此，本次研究发现的中晚三叠世基性岩墙限定了古特提斯洋俯冲增生的上限，对南羌塘增生地体内局部区域增生过程的刻画具有重要意义。

研究区两地基性岩均产出于南羌塘地体的增生杂岩中，其成岩时代处于古特提斯洋的俯冲期，为南羌塘地体增生过程中两次弧前岩浆记录。王根厚等(2009)认为增生杂岩在整体上不能完全按史密斯地层考虑，但局部沉积有序，符合史密斯地层分布。同时，潘桂棠等(2006)也指出增生杂岩在岩性上整体无序，局部有序。本研究中，研究区增生杂岩虽然经历了后期构造运动的改造，但依据沉积地层空间分布特征，可以推断本文中两基性侵入岩的出露地点可以反映生成时的相对南北位置关系(图11)。同时，区域构造研究显示，在两地之间发育一条新生代NNE向左行走滑断层(图1c)，如果将该断层构造恢复后，玛依岗日和角木日的南北相对位置并未发生改变。由此可以推知，自237Ma到230Ma，研究区增生杂岩的生长方向大致为自北向南，根据陆壳增生理论中增生杂岩向大洋方向生长的规律可进一步推知，古特提斯洋在研究区内的俯冲极性为近北向。这与前人对区域构造演化史的相关研究结果相吻合(Zhaietal., 2011a; Liangetal., 2012; Lietal., 2018)。

6 结论

(1)锆石SHRIMP U-Pb测年表明，北部玛依岗日辉长岩成岩时代为237.1±2.3Ma，南部角木日辉长辉绿岩成岩时代为230.7±1.8Ma。

(2)玛依岗日辉长岩和角木日辉长辉绿岩均富Ti、Nb，富集LREE和LILE，表现出介于OIB和E-MORB的特征，具有Nb、Ta负异常。两者εNd(t)值分别为-3.99～-3.03和1.66～2.19。以上特征表明前者起源于EMⅡ的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩源区，经历约5%(<5%)的部分熔融后，在上升侵位时发生了一定程度的分异和地壳混染；后者亦起源于相对前者较亏损的EMⅡ源区，由其中的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩发生了约5%(>5%)的部分熔融形成。综合研究表明，两者均形成于板内构造环境，为古特提斯洋脊俯冲过程中软流圈与俯冲洋壳和地幔楔的相互作用的产物。

(3)在研究区内，两地基性岩均成岩于古特提斯洋的俯冲期，即南羌塘地体的增生期。两者均为古特提斯洋北向俯冲，南羌塘地体南向增生过程中的岩浆岩记录。

致谢样品采集过程得到荣玛乡项目组成员孙喜辉、焦鹏伟、张建等的大力协助，在此表示感谢。