南拉萨地块日多地区晚白垩世中酸性岩脉年代学和地球化学特征

潘 亮，周 斌，高 峰，韩 奎，乔新星

(1. 陕西省地质调查院，陕西 西安 710054； 2. 陕西省矿产地质调查中心，陕西 西安 710068)

拉萨地块(又称冈底斯带)是位于雅鲁藏布江缝合带与班公湖—怒江缝合带之间的近东西向地块[1]，其记录了新特提斯洋壳俯冲到印度—亚洲大陆碰撞的重要信息。因此，本文在西藏日多地区1∶5万区域地质调查项目工作的基础上，以南拉萨地块日多地区晚白垩世中酸性岩脉为研究对象，通过岩石地球化学、锆石U-Pb年代学研究，探讨其成岩时代、岩石成因与构造背景，为南拉萨地块岩浆岩演化提供新的证据。

1 区域地质背景与样品特征

研究区位于南部拉萨地体的南缘墨竹工卡县日多地区，沙莫勒—麦拉—洛巴堆—米拉山断裂以南、雅鲁藏布江结合带以北(见图1)[2]。中酸性岩脉在研究区出露广泛，多呈近东西和北西向展布，少量呈近南北向平行成群分布，脉宽0.5～10 m不等，延伸一般几十米到数百米不等，主要侵位于中生代地层和晚白垩世岩体中，其岩性主要为石英闪长玢岩和石英闪长岩。代表性岩石样品镜下特征如下。

石英闪长玢岩：岩石呈浅灰色，斑状结构，基质具显微晶质结构，块状构造。岩石由斑晶(25%)及基质(75%)组成，斑晶成分主要为斜长石、角闪石、石英等，斜长石结晶程度较高，呈半自形，次生变化较强，主要为钠黝帘石化，具交代残余结构。角闪石呈半自形柱状，比较破碎，部分由交代蚀变矿物集合体，具其外形，杂乱分布。石英呈不规则粒状，杂乱分布。基质主要由斜长石、石英、绿泥石、绿帘石组成(见图2)。

2 分析方法

本次在中酸性岩脉中共采集8件石英闪长玢岩样品。对8件样品进行主、微量元素测试，对1件样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年，测年样品的采样位置见图1。

1 林子宗群；2 设兴组；3 塔克那组；4 楚木龙组；5 林布宗组；6 多底沟组；7 叶巴组；8 古新世花岗岩；9 晚白垩世花岗岩；10 晚白垩世中酸性岩脉；11 断层；12 测年样品位置

2.1 主量和微量元素

主量和微量元素元素分析测试由核工业二〇三研究所分析测试中心完成。主量元素采用XRF法，在Ax-iosX射线光谱仪上测定，分析误差小于5%。经烧失量校正后，计算主要岩石地球化学参数。微量元素的测定采用ICP-MS法，在XSERIESⅡ型电感耦合等离子体发射光谱仪上测定，分析误差一般小于5%。对样品稀土元素、微量元素含量分别采用球粒陨石、原始地幔数据[3]进行标准化(见表1)。

表1 中酸性岩脉主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果

2.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb测年

LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分析由西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。锆石U-Pb同位素分析在四极杆ICP-MSElan6100DRC上进行测定。激光剥蚀系统是德国生产的GeoLas200M。同位素组成采用澳大利亚锆石标样GEMOC GJ-1作为内标进行校正，采用锆石标样Plesovice作为外部标样进行监控，并采用Glitter和Isoplot进行数据处理和作图。

Qtz 石英；Pl 斜长石；Am 角闪石；Ep 绿帘石

3 分析结果

3.1 主量及微量元素地球化学特征

研究区中酸性岩脉的主量元素测试结果及特征参数见表1。样品SiO2含量为55.5%～61.37%(平均59.0%)，Al2O3含量为14.62%～17.12%(平均16.16%)，MgO含量为1.73%～5.67%(平均3.17%)，K2O/Na2O=0.35～0.74(平均0.55)，总碱量ALK=4.14～6.46，碱度率AR=1.45～1.84。样品固结指数SI=12.9～33.1，镁铁指数MF=56.4～76.1，长英指数FL=40.4～57.3，分异指数DI=43.8～63.9。

在花岗岩类TAS分类图解(见图3a)中，大部分样品落入闪长岩区，个别样品落入辉长闪长岩区。所有样品里特曼指数σ均小于3.3(σ=1.26～2.42)，属钙碱性系列。在SiO2-K2O图解中(图3b)，样品投点均位于钙碱性与高钾钙碱性系列分界线附近。样品铝饱和指数A/CNK=0.82～1.05，属准铝质岩石。

图3 中酸性岩脉花岗岩TAS分类图解和SiO2-K2O图解

稀土元素总量ΣREE=85.53×10-6～156.66×10-6(平均133.93×10-6)，轻重稀土元素比值ΣLREE/ΣHREE=6.54～9.47(平均值7.45)，表明轻稀土较重稀土富集，稀土元素分异程度较高。(La/Yb)N、(La/Sm)N、(Gd/Lu)N平均值分别为8.22、3.26、1.67，说明稀土元素分馏明显，轻稀土元素有较明显分馏，而重稀土弱分馏。弱负铕异常至弱正异常(δEu=0.78～1.09)，反映在岩浆源区有较少的斜长石残留。球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(见图4)呈向右陡倾、轻稀土富集型平滑曲线。稀土元素配分曲线走势一致，表明具有同源岩浆演化特征。

图4 中酸性岩脉球粒陨石标准化稀土元素配分图

在微量元素原始地幔标准化蛛网图(见图5)上，大离子亲石元素Rb、Th、U、K等相对富集，Ba相对弱亏损，高场强元素Nb、Ta、P、Ti等相对亏损，而Hf大部分表现为弱富集，少部分表现为弱亏损。K的富集指示岩石为岛弧火山岩或与消减俯冲作用有关。Nb-Ta的亏损指示受到消减带上升流体影响或继承岩浆源区的特点。P、Hf和Ti亏损指示岩浆起源于地壳岩石。

图5 原始地幔标准化微量元素蛛网图

3.2 锆石U-Pb年代学

本次研究样品岩性为石英闪长玢岩(D4195/4)，从中挑选出的锆石多呈自形长柱状，颗粒粒度在100 μm左右，长宽比约为2∶1，阴极发光图像显示具振荡环带结构(见图6)，锆石的Th/U比值较高，介于0.64～1.35，普遍大于变质成因锆石的Th/U比值(<0.1)，显示岩浆成因锆石的特点。对该样品选择了30颗完整锆石进行U-Pb LA-ICP-MS测年，所有测点均位于锆石的振荡环带微区，校正后的有效测点为28个，年龄数据基本上都位于谐和线上且206Pb/238U年龄值集中在63.9～69.1 Ma(见图7)，其对应的年龄加权平均值为66.8 Ma±0.7 Ma(MSWD=0.36)，代表中酸性岩脉的形成时代为晚白垩世末期。

图6 锆石阴极发光(CL)图像及测点位置示意

图7 锆石U-Pb谐和图及206Pb/238U年龄加权平均值

4 岩石源区与构造意义

研究区中酸性岩脉样品在(K2O+Na2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y岩浆岩成因类型判别图中(见图8)，所有样品均投入未分异I、S、M型花岗岩区，进一步利用Na2O-K2O岩浆岩成因类型判别图(见图9)进行投图，所有样品均投入I型花岗岩区，同时样品铝饱和指数A/CNK=0.82～1.05，属准铝质岩石，亦指示为I型花岗岩。在花岗岩A/MF-C/MF成因判别图解(图10)中，样品主要落入基性岩部分熔融范围。前人通过大量的Hf同位素数据认为南拉萨地块以新生地壳为主[4-5]。因此，岩石主要起源于新生地壳的部分熔融。

图8 中酸性岩脉(K2O+Na2O)/CaO-Zr+Nb+Ce+Y图解

图9 岩石成因系列Na2O-K2O图解

图10 中酸性岩脉A/MF-C/MF成因判别图解

Rb、Th、U、K等大离子亲石元素相对富集，Nb、Ta、P、Ti等高场强元素相对亏损。通常将富集大离子亲石元素(LILE)而亏损高场强元素(HFSE)以及Nb、Ta负异常作为鉴别消减带之上火山弧岩浆作用的重要标准[6-7]。在花岗岩Rb-Y+Nb构造环境判别图解中(图11)，样品投点均位于火山弧型花岗岩区，指示其形成于板块消减俯冲环境下的火山弧花岗岩。因此，晚白垩时期印度大陆急剧向北漂移，低角度消减的新特提斯大洋板片发生回转，导致楔形地幔区的地幔对流增强而且诱发软流圈物质上涌，底侵于南拉萨地块之下，使新生地壳发生部分熔融，在南拉萨地块日多地区形成具有弧岩浆地球化学特征的I型花岗岩。

图11 Rb-Y+Nd构造环境判别图解

5 结 论

1)LA-ICP-MS锆石206Pb/238U测年锆石U-Pb年龄加权平均值为66.8 Ma±0.7 Ma，表明日多地区中酸性岩脉形成于晚白垩世。

2)南拉萨地块日多地区中酸性岩脉形成于新特提斯洋板块向欧亚大陆板块俯冲阶段，为新生基性下地壳的部分熔融形成的具有弧岩浆地球化学特征的I型花岗岩。