西藏冈底斯带则许地区日穷啊晚白垩世花岗闪长岩年代学、地球化学特征及成因

杨 文，贾雨阳，李 鹏

（陕西地矿区研院有限公司，陕西 咸阳 712000）

冈底斯构造岩浆岩带是发育于青藏高原中南部、印度河－雅鲁藏布江缝合带（IYZSZ）与班公湖－怒江缝合带（BNSZ）之间的一条近东西向展布的巨型构造－岩浆岩带，其长约2500 km、南北宽100－300 km，带内广泛分布着中新生代岩浆岩[1]。冈底斯带是青藏高原最显著的一条构造－岩浆岩带，各种构造标志比较清楚，以狮泉河－纳木错蛇绿混杂岩带（SNMZ）、噶尔－隆格尔－措麦断裂带（GLCF）和洛巴堆－米拉山断裂带（LMF）为界，由北向南划分为北冈底斯（NG）、中冈底斯（MG）、冈底斯弧背断隆带（GRUB）和南冈底斯（SG）[2]。岩浆作用记录了壳幔相互作用的丰富信息，为探索花岗岩类岩石岩浆起源与深部作用过程的重要研究对象。本文通过对西藏冈底斯带则许地区日穷啊花岗闪长岩LAICP－MS 锆石U－Pb 精确测年，结合地球化学特征分析，讨论其岩石成因和构造背景，对探讨冈底斯中生代构造－岩浆作用具有一定的意义。

1 地质概况及岩石学特征

日穷啊花岗闪长岩位于西藏谢通门县则许乡，大地构造属于冈底斯弧背断隆带（GRUB）[2]（图1）。花岗闪长岩呈不规则椭圆状的岩株侵位于晚石炭世—早二叠世拉嘎组泥质粉砂岩，外接触带部位见较明显的角岩化、绿泥石化，围岩中可见岩枝，局部被新生代火山岩覆盖。岩体出露面积约64.2 km2，岩石节理裂隙发育，内部可见少量椭圆状暗色包体，包体与寄主岩之间接触清晰，大小5－15 cm，分布不均匀。

图1 西藏日穷啊地区地质简图Fig.1 Simplified geological map of the Riqionga area in Tibet

花岗闪长岩呈灰色，中细粒结构，块状构造。岩石主要由斜长石、钾长石、石英、黑云母等组成。斜长石多呈半自形板状，见长板状及厚板状，粒径1－2 mm 为主，0.5－1 mm 次之，可见2－5 mm，含量55%－60%，表面较污浊，多呈浅黑灰色，局部可见环带结构。钾长石多呈它形粒状，粒径0.5－1 mm 为主，部分为0.5－0.2 mm 及1－2 mm，含量12%－15%，以正长石为主，伴有弱泥化。石英均呈不规则它形粒状，含量20%－25%，粒径0.1－1 mm，均匀充填于早期结晶矿物间。暗色铁镁矿物以深棕色黑云母为主，含量5%－8%，粒径0.2－2 mm，伴有弱绿泥石化。

2 样品处理及分析测试

样品采集于西藏则许乡日穷啊地区，岩石样品新鲜。样品锆石的分离和挑选由河北廊坊区域地质矿产调查研究所实验室完成，在双目镜下对分选出的锆石进行人工挑选，尽量挑选出无包裹体、无裂纹、透明度高、晶形完好的锆石颗粒为测年对象。将所选锆石以环氧树脂固定，之后粗磨、细磨并抛光至锆石中心部位暴露，对待测锆石进行透射光、反射光和阴极发光（CL）扫描电子图像分析，以检查锆石内部结构，帮助选定最佳的锆石及锆石待测部位。

锆石制靶、阴极发光（CL）图像采集及LAICP－MS 锆石U－Pb 同位素分析由西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。激光刻蚀系统为Geo-Las 2005，ICP－MS 为Agilent 7500 a。激光束斑直径为30 μm，激光刻蚀深度为20－40 μm，试验中采用采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP 之前通过一个T 型接头混合。在等离子体中心气流（氩＋氦）中加入少量的氮气，以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析灵敏度。用NIST SRM610 进行仪器最佳化，锆石年龄采用标准锆石91500 为外标，用NIST SRM610 为外标，29Si为内标来校正微量元素含量，数据处理采用ICPMSDataCal8.0 完成[3]。采用Common Pb Correction（ver3.15）方法对普通铅进行校正，并采用Isoplot3.0 程序[4]进行锆石年龄加权平均值计算及UPb 谐和图的绘制。

日穷啊花岗闪长岩的主量、微量元素分析测试均在自然资源部西安地质调查中心测试中心实验室完成。主量元素分析采用Panalytical 公司PW440型X 荧光光谱仪（XRF）测定，分析误差低于5%；微量和稀土元素采用Thermo Fisher 公司X－SeriesⅡ型电感耦合等离子质谱仪（ICP－MS）测定，检测限优于5×10－9，相对标准偏差优于5%。

3 结果

3.1 锆石U－Pb 年代学

测年样品的锆石为淡黄色，呈半自形－自形的柱状，粒径多为40－150 μm，个别可达250 μm，长宽比为5∶2－3∶2。锆石阴极发光（CL）图像（图2）显示，所有锆石均具有清晰的内部结构和岩浆震荡环带，且震荡环带部分具有一致的表面年龄（表1）。锆石颗粒均无后期变质环带，表明这些锆石是岩浆一次结晶形成的，代表岩体侵位的时代[5]。

图2 西藏日穷啊花岗闪长岩锆石阴极发光（CL）图像Fig.2 CL images of zircons of Riqionga granodiorite in Tibet

日穷啊花岗闪长岩中的锆石Th、U 丰度均较高（表1），分别为127×10-6-709×10-6和101×10-6-420×10-6，Th／U 比值为1.2-1.9，大于0.4，显示为典型的岩浆锆石特征。样品15 个分析点集中分布于谐和线上或附近（图3），206Pb／238U 加权平均年龄为86.4±0.6 Ma（MSWD＝0.52），表明岩体的形成时代为晚白垩世。

图3 西藏日穷啊花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年谐和图Fig.3 LA-ICP-MS zircon U-Pb Concordia diagram of Riqionga granodiorite in Tibet

3.2 岩石地球化学

日穷啊花岗闪长岩主量元素分析结果见表2，其SiO2含量为62.42～64.93 wt%、Al2O3为14.86～16.00 wt%、K2O 为2.75～3.88 wt%、Na2O 为3.20～3.90 wt%。全碱ALK＝6.45～7.48 wt%，Na2O／K2O＝0.88～1.35，略富钠，铝饱和指数（A／CNK）为0.83-1.06；里特曼组合指数（δ）为2.03-2.73，属钙碱性岩系。在（Na2O＋K2O）-SiO2图解（图4），样品主要落在花岗闪长岩区域，次为石英二长岩区域；在SiO2-K2O 图解（图5a），样品均落在高钾钙碱性系列区域；在A／NK-A／CNK 图解（图5b），样品主要落在准铝质岩区域。因此，日穷啊花岗闪长岩属于准铝质高钾钙碱性系列。

日穷啊花岗闪长岩微量元素分析结果见表3。稀土元素总量（∑REE）为164.87×10-6-233.44×10-6，其中轻稀土元素总量为148.44×10-6-214.76×10-6，重稀土元素总量为13.40×10-6-19.21×10-6，轻、中、重稀土元素分馏明显，（La／Yb）N值为11.46-18.27，（La／Sm）N值为6.44-7.84，（Gd／ Yb）N值为2.25-3.05。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图上，表现为轻稀土元素强烈富集的右倾型（图6a）。除两个样品具有较强烈的负铕异常外（δEu 值为0.17－ 0.46），其余样品具中等程度的负铕异常（δEu值为0.68－ 0.86）。样品中基本没有铈异常，δCe 值为0.79－ 0.99，平均为0.94。

图4 西藏日穷啊花岗闪长岩（Na2O＋K2O）-SiO2图解（底图据文献[6]；系列划分据文献[7]）Fig.4 （Na2O＋K2O）-SiO2diagram of Riqionga granodiorite in Tibet

表2 西藏日穷啊花岗闪长岩主量元素分析结果（wt%）Table 2 Major element composition of Riqionga granodiorite in Tibet

图5 西藏日穷啊花岗闪长岩K2O－SiO2图解和A／NK－A／CNK图解（a底图据文献[8－9]，b底图据文献[10]）Fig.5 K2O－SiO2diagram（a.after Ref.[8－9]and A／NK－A／CNK diagram（b.after Ref.[10]）of Riqionga granodiorite in Tibet

据表3 可知，日穷啊花岗闪长岩富集大离子亲石元素Rb、Sr、Ba，亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf，具有弧岩浆岩的地球化学特征（图6b）。

4 讨论

4.1 岩石成因

日穷啊花岗闪长岩的A／CNK 比值为0.83－1.06，CIPW 标准矿物计算表明，除3 个样品含刚玉分子外，其余样品未出现刚玉分子，岩相学观察中未见白云母、石榴子石及堇青石等富铝矿物，可以排除为S 型花岗岩的可能性。岩石的K2O／Na2O 比值为0.74－1.14，平均值为0.95（小于1）。在花岗岩类K2O－Na2O 分类图解（图7a）中，样品点大多落在I 型区域，仅有一个样品落在A 型区域。综上所述，日穷啊花岗闪长岩具有I 型花岗岩特征。Nb、Ta 在侵蚀和变质作用过程中比较稳定，可以示踪原始岩浆源区的特征，日穷啊花岗闪长岩Nb／Ta 比值为10.89－ 15，平均为12.44，明显低于幔源岩石（17.5±2），接近陆壳岩石（11 左右）[12－13]，显示出壳幔混合成因的特点；Rb／Sr 比值为0.04－ 0.25，平均为0.12，低于陆壳岩石（0.35），高于幔源岩石（0.034），显示了壳幔混合的特点[13]。综上所述，日穷啊花岗闪长岩的地球化学特征表明，该岩体源区物质具有壳幔混合成因的特点。

表3 西藏日穷啊花岗闪长岩微量元素分析结果（×10－6）Table 3 Trace element abundances of Riqionga granodiorite in Tibet（×10－6）

图6 西藏日穷啊花岗闪长岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式（a）及原始地幔标准化微量元素蛛网图（b）（球粒陨石标准值及原始地幔标准化值据文献[11]）Fig.6 Chondrite－normalized REE distribution patterns diagram（a）and primitive mantle－normalized trace element spidergrams（b）of Riqionga granodiorite in Tibet

4.2 构造意义

研究表明，一定的构造环境下形成特定的岩浆岩，因此，岩浆岩的岩石化学成分可以反演其形成的构造环境。日穷啊花岗闪长岩低Ti，强烈富集轻稀土元素，明显富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr，强烈亏损高场强元素Nb、Zr，表现出与俯冲相关的弧岩浆岩特征[13]。

侏罗纪至白垩纪时期，冈底斯构造－岩浆岩带可能处于新特提斯洋的两支——班公湖－怒江洋（北支）向南和雅鲁藏布江洋（向北）的双向俯冲系统之中[14－18]。班公湖－怒江洋始于晚侏罗世以前向南俯冲消减，并持续至晚白垩世晚期最终闭合[19]，80－100 Ma 拉萨地块与羌塘地块发生碰撞造山[20]。雅鲁藏布江洋打开时间不晚于晚三叠世，自中侏罗世开始向北俯冲形成弧花岗岩岩类（127－ 70 Ma），约70－ 65 Ma 雅鲁藏布江洋开始闭合，印度－亚洲大陆开始碰撞[21]。

日穷啊花岗闪长岩位于冈底斯弧背断隆带南部，接近南冈底斯带。本次对花岗闪长岩进行的锆石LA－ICP－MS U－Pb 年代学研究表明，岩体形成时代为86.4±0.6 Ma，属于晚白垩世，该时期雅鲁藏布江洋板块正在向北俯冲；此时班公湖－怒江洋陆转换已经完成，进入后碰撞期。花岗闪长岩在Y－Nb判别图上样品全部落入火山弧＋同碰撞构造环境区（图7b），在（Yb＋Ta）－Rb 判别图上样品全部落入火山弧构造环境区（图7c）。在R1－R2 构造环境图解中（图7d），除一个样品落入板块碰撞后隆起期花岗岩区域，其余样品全部落入活动陆缘（板块碰撞前）花岗岩区域。

综上所述，日穷啊花岗闪长岩形成于雅鲁藏布江洋板块向北俯冲于拉萨地块之下的构造背景，这一过程中地壳物质发生熔融形成壳源岩浆并混合部分地幔物质，于晚白垩世86 Ma 左右形成了日穷啊花岗闪长岩体。

5 结论

图7 西藏日穷啊花岗闪长岩K2O－Na2O图解（a）、Y－Nb图解（b）、（Yb＋Ta）－Rb图解（c）、R1－R2图解（d）（a底图据文献[22]，b、c、d底图据文献[23]）Fig.7 K2O－Na2O（a）、Y－Nb（b）、（Yb＋Ta）－Rb（c）、R1－R2（d）diagrams of Riqionga granodiorite in Tibet

（1）西藏则许地区日穷啊花岗闪长岩LA－ICPMS 锆石U－Pb 年龄为86.4±0.6 Ma（MSWD＝0.52），形成时代为晚白垩世。

（2）日穷啊花岗闪长岩属于准铝质高钾钙碱性系列，富集轻稀土和大离子亲石元素，亏损高场强元素，具有弧岩浆岩的地球化学特征。

（3）日穷啊花岗闪长岩地具有明显的I 型花岗岩地球化学特征，源区物质具有壳幔混合成因的特点，是雅鲁藏布江洋板块向北俯冲于拉萨地块之下的产物。