西藏昌都地区早白垩世二长花岗岩地球化学特征及其构造意义①

程烁 张自涛

1 中化地质矿山总局地质研究院，北京 100013

2 新疆能源（集团）石油天然气有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000

澜沧江构造带作为特提斯造山带的重要构造单元，同时也是特提斯成矿域的重要组成部分，其复杂独特的地质构造特征、演化历程及丰富的矿产资源，备受地质学家的关注[1-2]。以往的研究主要集中在沿澜沧江结合带发育的印支期澜沧花岗岩带[3-6]，对于其它时期岩体的研究相对较少，因而对整个构造带属性和成因的认识还不够充分。本文以澜沧花岗岩带北段昌都地区早白垩世二长花岗岩为研究对象，通过岩石地球化学特征和构造环境分析，为进一步认识澜沧江结合带的性质及构造演化提供新的事实依据。

1 地质背景

研究区位于青藏高原东部，三江流域中段北部，大地构造位置处于班公湖-怒江结合带（冈底斯-念青唐古拉陆块北缘）、南羌塘-左贡陆块与昌都-思茅陆块构造线由东西向南北向转弯的关键地带，主体由班公湖-怒江结合带和双湖-澜沧江结合带所挟的类乌齐-东达山岩浆弧东段与昌都-思茅盆地之类乌齐-左贡前陆盆地西缘构成，区内地质构造复杂，地层展布方向与构造线一致。区域上出露的地层主要有元古界吉塘岩群和酉西群，古生界下石炭统卡贡岩组，中生界上三叠统甲丕拉组、波里拉组、阿堵拉组和夺盖拉组，下侏罗统查郎嘎组，中侏罗统土拖组和东大桥组，上侏罗统小索卡组及新生界第四系更新统和全新统。区域上印支期-燕山期岩浆活动较为频繁，形成了广泛分布的侵入岩，主要由中酸性-酸性岩浆岩组成。侵入岩主要沿桑多-吉塘断裂呈北西向展布，多呈复式岩基、岩株状产出。侵入活动时代以晚三叠世最为强烈，形成较大的岩基，至早白垩世侵入岩浆活动趋于减弱，多呈小岩基、岩株状产出。研究区内侵入岩带状分布较为明显，其中晚三叠世侵入岩主要分布于调查区中东部，沿桑多-吉塘构造岩浆岩带展布；而早白垩世侵入岩分布于调查区西北部、东南部，多分布于桑多-吉塘构造岩浆岩带西部（图1）。

早白垩世侵入岩岩性以二长花岗岩为主，分布于研究区西北部恩达村-滨达乡公路以南热西-鄂血普一带、东南部休色、郭井塘及龙晓一带，处于桑多-吉塘断裂带西部，被该断裂及次级断裂切割呈不规则囊状，总体呈北西向展布。其中滨达岩体东侧围岩为酉西群，呈侵入接触，北侧侵入晚三叠世斜长花岗岩中，南西侧与阿堵拉组灰黑色砂板岩呈断层接触，围岩角岩化，形成百余米宽的角岩带，岩体内部断层发育。其余岩体侵入于古-中元古代吉塘岩群片麻岩中，规模小，呈小岩体零星分布，东南部郭井塘岩体侵入侏罗纪地层中，岩体西侧内接触带云英岩化强烈，构成云英岩化带，为重要含锡花岗岩体。前人对研究区滨达二长花岗岩体开展了一些同位素年代学研究[7]，结合野外接触关系调查，将其形成时代为早白垩世。

图1 研究区地质简图[8]Fig.1 Geological sketch map of the study area

2 样品采集及分析方法

本文所涉及的早白垩世二长花岗岩的样品主要在实测剖面上采集，采集点位于龙晓岩体和滨达岩体，岩石类型为粗粒二长花岗岩和中粒二长花岗岩，其岩相学特征如下：二长花岗岩，岩石呈灰白色，具中（粗）粒花岗结构、碎裂结构等，块状构造。由石英（22%～25%）、钾长石（27%～45%）、斜长石（25%～45%）、黑云母（2%～5%）等组成，岩石中主要矿物粒度 2～6mm。岩石因构造作用而蚀变强烈，石英颗粒拉长具波状消光，矿物解理及双晶纹扭曲普遍。斜长石强烈绢云母化并交代钾长石，在与钾长石晶体接触部位，由细小乳滴状或乳虫状的石英嵌于钠长石中形成蠕英结构，石英嵌晶多者形似指纹结构。岩石中硅化现象普遍，硅化强烈时石英含量显著增加。

本文共取硅酸盐样品、稀土元素样品、微量元素样品各7件，由中矿（天津）岩矿检测有限公司实验室完成检测。采集的样品先经过显微镜下薄片鉴定，然后选择最新鲜的样品粉碎至 200目以下的粉末。主量元素分析在飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪上完成，采用X射线荧光光谱法分析测定，相对误差小于 5%；包括稀土元素在内的微量元素采用 FinniganMAT制造的HR-ICP-MS（ElementⅠ）仪器完成，使用ICPMS测试，样品测定值和推荐值的相对误差小于10%，且所有值均在5%以内。

3 分析结果

昌都地区早白垩世二长花岗岩的主量元素、稀土元素及微量元素分析数据见表1、表2。

表1 研究区早白垩世二长花岗岩主量元素（%）分析结果和CIPW标准矿物参数Table 1 Main oxide content and CIPW standard mineral index of the Early Cretaceous monzogranite in the study area

续表1

3.1 主量元素特征

早白垩世二长花岗岩岩石 SiO2的含量较高，为 68.84%～74.70%，平均为 71.41%。碱质含量高，且相对富 K2O，Na2O+K2O含量变化在6.56%～8.52%，平均为7.33%；K2O/Na2O平均为1.35。岩石的里特曼指数（δ）为1.59～2.38，均小于3.3，为钙碱性岩石系列，在AFM图解中所有样品全部落入钙碱性系列（图2a）；在SiO2-AR图解上样品全部落入钙碱性系列区域（图 2b）；在 SiO2-K2O图解上样品全部落入高钾钙碱性系列（图2c）；岩石Al2O3普遍较高（13.6%～15.26%），平均为 14.58%，A/CNK=1.51～1.85，全部大于1.1，属于过铝质钙碱性花岗岩，在A/CNK-A/NK图解中，样品全部落入过铝质区域（图2d）。CIPW标准矿物计算中各样品均出现刚玉（C）（2.07～3.96），反映岩浆物质来源与地壳有关。A/CNK均大于1.1，DI值较高，平均为84.2，说明岩浆分异程度较高。岩石中大多数K2O含量大于Na2O含量，SiO2含量大于65%，矿物组份中不含角闪石，据前人人工重砂资料，多见钛铁矿，反映物源为陆壳的部份熔融，属S型花岗岩。

图2 研究区早白垩世二长花岗岩性质判别图解Fig.2 Classification diagram of the early Cretaceous monzogranite in the study area

表2 研究区早白垩世二长花岗岩稀土元素和微量元素分析结果Table 2 REE and trace elements contents of the early Cretaceous monzogranite in the study area

3.2 稀土元素和微量元素特征

该期侵入岩岩石稀土元素分析结果显示，其ω(ΣREE)介于 58.72×10-6～205.95×10-6，ω(LREE)介于 52.17×10-6～180.03×10-6，ω(HREE)介于6.55×10-6～25.92×10-6，ω(LREE/HREE)介于 4.73～7.96。稀土总量较低，相对富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，其亏损可能与源区残留石榴石有关。（La/Yb）N=3.74～8.70，轻重稀土分馏明显。Eu异常δEu=0.46～1.17，多数表现为强烈的负异常，仅1个样品大于 1。稀土元素球粒陨石标准化曲线表现为轻稀土曲线明显的右倾，重稀土曲线平缓（图3a），与地壳重熔型花岗岩相似[13]。

由原始地幔标准化的微量元素蛛网图上（图3b）可以看出，Rb、U、Th、K、Sr等大离子亲石元素明显的富集，而Nb、Ti、等高场强元素和P相对亏损，具有明显的负异常特征，Ti的亏损程度随岩浆演化而增加，反映岩石经历了较强的分离结晶作用。

图3 研究区早侏罗世花岗岩稀土元素和微量元素的标准化分布图Fig.3 Distribution of REEs and trace elements standardized by the chondrite or primitive mantle in early Jurassic granite in the study area

4 讨论

4.1 早白垩世岩浆演化特征

该期侵入岩岩石酸性程度较高，岩石中SiO2含量高，铁、镁、钙含量低，岩石化学分析属过铝质高钾钙碱性岩系，与后造山或造山后构造环境形成的花岗岩特征类似[15]。岩石中低的 Ba值也反映岩浆中发生了强烈的分离结晶，同时高的DI值及明显的负铕异常显示岩浆分异演化程度很高。随着岩石酸度的增高，该期花岗岩主要以成分演化为主，均具有富硅、碱而贫铁、镁、钙的特征，由于斜长石的分离结晶，导致花岗岩的δEu强烈亏损。随着岩浆演化，DI值、A/CNK值近一步升高，SI值进一步降低，显示岩浆结晶分异程度愈来愈高，演化更趋彻底的特点。该期侵入岩在La-（La/Sm）图解中，总体呈现较好的正相关分布，反映该期侵入岩属于以平衡部分熔融为主，岩浆演化后期经历结晶分异作用形成的产物（图 4）。综上所述，该期岩浆是通过平衡部分熔融-结晶分异作用形成的。

图4 早白垩世二长花岗岩La/（La/Sm）图解Fig.4 La/(La/Sm) diagram of the early Cretaceous monzogranite

4.2 岩石成因类型

区内该期侵入岩岩石地球化学特征表明，早白垩世侵入岩随SiO2含量的增加，岩石由钙碱性演化为碱性，DI值进一步升高，SI值进一步降低，显示岩浆结晶分异程度愈来愈高，演化更彻底的特点；CIPW 标准矿物中刚玉含量不断增加，轻重稀土分馏逐渐增强，稀土总量逐渐增高，轻稀土富集程度逐渐增强，重稀土不断富集，Eu从强烈负异常到正异常。所有这些岩石地球化学特征显示早侏罗世二长花岗岩主要为壳源熔融形成的S型花岗岩。在ACF图解（图5）上所有样品全部落入S型花岗岩区域，进一步验证了该期侵入岩成因类型为S型花岗岩。

图5 早白垩世二长花岗岩ACF图解[16]Fig.5 ACF diagram of the early Cretaceous monzogranite

4.3 构造环境分析

该期侵入岩类通过对其岩石地球化学分析，属于S型花岗岩类。按照Bernard Barbarin的划分观点，相当于其划分的高钾钙碱性花岗岩类（高钾低钙-KCG型）[17]。在 Maniar等提出的FeOt(FeOt+MgO)-SiO2(图 6a)、Al2O3-SiO2（图6b）两组判别图解中[12]，部分样品落入 POG区域内，部分样品落入IAG+CAG+CCG。据前人资料，该期侵入岩中δ18O为11.76、11.85，属于＞10的高δ18O花岗岩，源岩多为富δ18O的沉积岩[18]。以上这些说明岩石为挤压环境下由陆壳重熔形成的S型花岗岩。

图6 研究区早白垩世二长花岗岩构造环境判别图解Fig.6 Discriminant diagram of tectonic environment of the early Cretaceous monzogranite in the study area

基于以上认识结合前人研究认为，燕山中晚期，随着怒江洋盆的关闭，昌都陆块东部陆缘弧造山带受挤压隆起，并且沿北澜沧江断裂发生了由西向东的陆内俯冲碰撞，两侧的造山带发生连续挤压碰撞作用，再次引发陆壳的熔融，造成侏罗纪-白垩纪期间昌都陆块盆地两侧不断隆升，出现以S型为主的中酸性岩浆侵入活动，沿印支期吉塘-东达山深成岩带的西侧一带形成一系列小的侵入体，包括本文研究的早白垩世二长花岗岩，岩体主要侵入于下石炭统、上三叠统以及砂泥质碎屑岩中[19-22]。

5 结论

昌都地区早白垩世二长花岗岩具有高硅、富碱特征，属于过铝质碱性系列花岗岩；稀土元素和微量元素地球化学特征揭示其为挤压环境下由陆壳重熔形成的S型花岗岩。早白垩世由于怒江洋盆的关闭，导致沿北澜沧江断裂发生了由西向东的陆内俯冲碰撞，连续挤压碰撞作用再次引发陆壳的熔融，造成侏罗纪-白垩纪期间出现以S型为主的中酸性岩浆侵入活动。