西藏雄巴地区雄巴组火山岩地球化学特征、岩浆源区探究

朱国宝，余旭辉，胡古月

西藏雄巴地区雄巴组火山岩地球化学特征、岩浆源区探究

朱国宝1，余旭辉1，2，胡古月3，4

（1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，成都 610213；2.成都理工大学 地球科学学院，成都 610059；3.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；4.自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037）

在西藏革吉县雄巴南1∶5万4幅区域地质调查工作中发现西藏雄巴地区大面积展布钾质-超钾质火山岩，火山岩属雄巴期。对雄巴组粗安岩及粗面岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年，测试结果分别为17.67±0.28Ma、24.3±2.5Ma，其形成时代为中新世。通过对雄巴组火山岩岩石地球化学分析，并对雄巴组火山岩粗安岩及粗面岩岩浆源区研究，表明两类岩石（粗安岩及粗面岩）基本未遭受或仅遭受了极低程度的蚀变，两者均属钾玄岩系列，粗安岩及粗面岩物质源区可能以角闪岩为主，且粗面岩物质源区有向杂砂岩过渡的趋势。

雄巴地区；钾玄岩；地球化学特征；岩浆源区

西藏雄巴地区属冈底斯-喜马拉雅造山系，拉达克-冈底斯察隅弧盆系的措勤-申扎岩浆弧带。前人对雄巴地区中新世雄巴组岩性、年代、形成机制等均有研究，前人从雄巴组碎屑岩的地球化学特征方面讨论其物源及构造背景，指示其构造背景为活动大陆边缘（王从山等，2016）。雄巴组火山岩具有钾质-超钾质岩石和钙碱性岩石共生的特点（刘栋等，2011），拉萨地块碰撞后钾质和超钾质岩石的岩浆作用年龄主要集中在17～8Ma，25～18Ma的测年数据较少，本次于雄巴地区雄巴组火山岩获取的锆石年龄值为24～17Ma，本文通过对岩石地球化学、物源区分析，丰富了拉萨地块西部火山岩的岩浆作用类型及成因。工作区内断续发育自二叠系以来的沉积建造，岩浆活动较为频繁，主要经历一次大规模花岗质岩浆侵入活动（147～128Ma）和两次火山活动（古近纪林子宗群火山岩和中新世钾质-超钾质火山岩），并发育有古元古代基底。工作区雄巴期火山岩产于雄巴组一段和雄巴组二段地层，从产出位置上主要分布于东部雄巴火山岩盆地带。

图1 雄巴地区雄巴组火山岩分布图

1 岩石学特征

雄巴期火山岩带岩石类型主要为凝灰岩、粗面岩、粗安岩、熔结凝灰岩、玄武岩、角砾岩及安山岩等，主要岩性特征简述如下：

凝灰岩：岩石呈灰白色、浅灰色，凝灰结构，块状构造，主要由凝灰物组成，少见角砾（<5%）。火山角砾2～10mm，主要成分为流纹岩、粗安岩、安山岩等，呈棱角状、次棱角状，杂乱分布；凝灰物由晶屑（15%～20％）、岩屑（10%～15％）、玻屑（60%～70％）组成（图2a）。

粗面岩：岩石为斑状结构，基质为霏细-微晶结构，块状构造。斑晶成分为斜长石（<5％）、钾长石（5～15％）、黑云母（<5％）、石英（<5％）等。其中斜长石为中长石，自形—半自形板状，大小0.5～1mm，常见聚片双晶等；钾长石呈半自形—它形粒状，粒度0.5～1.5mm，轻度高岭土化；石英呈它形粒状，粒度0.2～0.5mm，其内可见微斜长石包裹体；黑云母0.1～1mm，具定向分布，可见暗化边。基质成分为微晶长石（15％±）、霏细状钾长石与斜长石（50％）、石英（15％±）及少量黑云母（<5％）等（图2b）。

图2 雄巴组火山岩镜下照片

(a)凝灰岩；(b)粗面岩；(c)粗安岩；(d)流纹质晶屑凝灰岩

粗安岩：岩石为斑状结构，块状构造。斑晶含量约18%，成分为斜长石（17%），少量辉石及角闪石（1%），长石为中长石，呈半自形板状，个别边部有钾长石分布，形成正边结构，晶体有弱的绢云母、粘土蚀变；辉石为普通辉石、斜方辉石，呈半自形短柱状；角闪石为普通角闪石，呈绿褐色半自形柱状，斑晶局部呈聚斑状，大小在0.2～3.2mm，聚斑达4.7mm。基质含量约82%，基质为微晶状的长石（斜长石、钾长石），少量角闪石，具粗面交织结构。金属矿物呈它形粒状，点状分布（图2c）。

流纹质晶屑凝灰岩：凝灰结构，块状构造，凝灰岩由火山碎屑、岩屑和胶结物组成。火山碎屑约占47%，胶结物约占24%，主要为<0.05mm的火山灰，呈隐晶质-玻璃质状，呈压结式胶结（图2d）。

图3 雄巴组粗面岩(a)和粗安岩(b)岩浆锆石U-Pb加权年龄图

2 年代学特征

本次工作采集了1件雄巴组粗面岩和1件雄巴组粗安岩岩石样品进行锆石U-Pb年代学分析。样品的挑选由四川省地矿局区域地质调查队测试中心完成。锆石U-Pb同位素定年是在大陆动力学国家重点实验室中利用LA-ICP-MS仪器完成。岩石中锆石多呈自形—半自形粒状、宽板状、长柱状，粒度约70～200μm，锆石韵律环带较为清晰，环带宽度不一，但相差不大（图3），粗面岩中Th、U含量分别为156×10-6～3765×10-6，125×10-6～5655×10-6，二者表现出良好的正相关性，U/Th比值为0.33～6.58（均值1.06），为典型岩浆成因锆石；粗安岩中Th、U含量分别为0.82×10-6～143×10-6，7.28×10-6～943×10-6，二者表现出良好的正相关性，U/Th比值为0.001～0.12（均值0.01），多数为捕获锆石（Hoskin and Schaltegger，2003）。对样品的锆石进行分析并经过数据处理，2件样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为17.67±0.28Ma、24.3±2.5Ma，其形成时代为中新世。

3 岩石地球化学特征

对工作区雄巴组火山岩中出露的粗安岩和粗面岩进行了主微量和稀土元素分析（表1）。

雄巴组粗安岩SiO2含量变化在55.44～58.95wt.%，均值57.17wt.%；Al2O3变化范围在12.24～12.96wt.%，均值12.48wt.%；MgO含量变化在5.24～7.13wt.%，均值5.75wt.%；碱性元素的总含量（Na2O+K2O）变化在8.5～10.3wt.%，均值9.3wt.%，但Na2O含量明显低于K2O，表现出富K2O贫Na2O的特点；TiO2含量变化在1.16～1.28wt.%，均值1.22wt.%，全部样品均高于岛弧拉斑玄武岩（TiO2=0.80wt.%, Wilson, 1989），但低于洋岛拉斑玄武岩（TiO2=2.63wt.%, Wilson, 1989）；P2O5含量变化在0.9～1.15wt.%之间，均值1.05wt.%，与洋中脊玄武岩的P2O5含量（0.09%）表现出明显的差异。雄巴组粗面岩SiO2含量变化在62.93～77.22wt.%，均值64.51wt.%；Al2O3含量变化在13.13～16.68wt.%，均值14.59wt.%；MgO含量变化在0.75～1.57wt.%，均值1.21wt.%；碱性元素的总含量（Na2O+K2O）变化在8.00～8.57wt.%，均值8.32wt.%；TiO2含量变化在1.12～1.19wt.%，均值1.16wt.%。雄巴组火山岩烧失量（LOl）为1.03～2.34wt.%（粗安岩）、0.94～3.21wt.%（粗面岩），表明两类岩石基本未遭受或仅遭受了极低程度的蚀变，两者均属钾玄岩系列（图4b）。

Pc. 苦橄玄武岩；B. 玄武岩；O1. 玄武安山岩；O2. 安山岩；O3. 英安岩；R. 流纹岩；S1. 粗面玄武岩；S2. 玄武质粗面安山岩；S3. 粗面安山岩；T. 粗面岩、粗面英安岩；F. 副长石岩；U1. 碱玄岩、碧玄岩；U2. 响岩质碱玄岩；U3. 碱玄质响岩；Ph. 响岩

图5 中新世雄巴组粗安岩-粗面岩球粒陨石标准化图解（a）和微量元素原始地幔标准化图解(b)

雄巴组粗安岩稀土元素总量ΣＲEE在481.41×10-6～753.61×10-6之间，均值604.41×10-6，( La/Yb )N比值介于22.41～46.71之间，( La/Sm )N介于1.79～2.00之间。粗面岩ΣＲEE在313.17×10-6～448.3×10-6之间，均值397.37×10-6，( La/Yb )N比值介于47.85～78.07之间，( La/Sm )N介于3.07～4.7之间，分析结果两者均表现为轻重稀土分异明显。粗安岩δEu在0.62～0.65之间，粗面岩δEu在0.61～0.75之间，两者基本不表现出Eu异常或弱的Eu异常，表明在岩浆演化结晶过程中基本未经历斜长石的分离结晶作用。在球粒陨石标准化稀土元素图解上（图5a）粗安岩及粗面岩均表现为轻稀土元素富集右倾的特征。在原始地幔标准化微量元素蛛网图（图5b）上，雄巴组粗安岩及粗面岩均表现为富集Th、La、P以及Sm等元素，亏损K元素和高场强元素Nb等，元素Ti具弱负异常。

4 岩浆源区分析

工作区雄巴组火山岩样品的Na2O+K2O含量介于8.00%～10.30%之间，均值为8.81%，远大于5%，K2O/Na2O比值介于1.18～4.80之间，均值为3.06，远大于1.0%，Al2O3变化较大，介于12.24～15.68，均值13.53，TiO2含量介于1.12%～1.28%，均值为1.19%，小于1.3%，强烈富集大离子亲石元素和轻稀土，结合图6，工作区雄巴组火山岩为典型的钾玄岩( Muller andGroves，1995 )。

钾玄质系列岩石的源区组分的多样性及在多种构造环境中均有产出的特点形成了多种成因模式的解释：钾玄质系列岩石源自地幔物质的部分熔融和/或分异结晶，幔源岩浆或经历壳源物质的混染，或经历高度结晶分异，或遭受交代作用，现今钾玄质系列岩石源区的成因模式均强调了其幔源性质，对区域地幔性质的反演有重要的指示意义。钾玄质岩类通常以低硅（SiO2常小于56%）为特征，一些相对高硅的岩石（如钾玄质英安岩，SiO2＞63%），地壳是否为其唯一的源区或是否需要显著地幔源组分的参与仍有争议（Yang Jinhui2012）。实验岩石学研究认为：低硅的钾玄质岩应当主要源于地幔源区，而一些高硅的钾玄质岩则主要源于地壳源区，但更多情况下是两者的混合。总体上，钾玄质岩石源区更多地强调了其幔源性质或至少幔源组分的参与（贾小辉等，2017）。

图6 雄巴组火山岩的Ce/Yb-Ta/Yb(a)和Th/Yb-Ta/Yb(b)图解（据Pearce，1982）

图7 雄巴组火山岩的La/Yb-La（a）和Th/Nd-Th图解(b)

雄巴组火山岩中粗安岩的SiO2含量介于55.44%～58.95%，均值57.17%，接近低硅的上限值，表明粗安岩源自富集角闪石—单斜辉石的岩石圈地幔部分熔融，而粗面岩的SiO2含量介于62.93%～67.22%，均值64.51%，接近高硅的下限值，其物质源区更靠近地壳源区，但也有幔源物质的参与，岩浆成因的主要控制因素为部分熔融作用，未经历明显的结晶分异过程（王洪燕和张传林，2011；Mengel and Green，1989）。

图8 工作区雄巴组火山岩的源区组成判别图

工作区雄巴组粗安岩和粗面岩的CaO/Na2O比值分别为2.15～2.81（平均2.53）和0.89～0.99（平均0.94），据该比值介于0.3～1.5之间的中酸性岩石由杂砂岩或火成岩熔融形成，而经角闪岩熔融形成的中酸性岩石比值一般在0.1～3之间，但该比值变化较大，可高达10（雷传扬等，2019；Jung andPfander，2007）。雄巴组火山岩中粗安岩及粗面岩的A/CNK值分别为0.60～0.64（平均0.61）和0.85～1.06（平均0.96），比值均在1.1以下，据前人研究分析两者不可能有硬砂岩和泥质岩石的部分熔融形成（马乐天等，2010；Montel and Vielzeuf，1997；Rushmer，1991），但是角闪岩在水不饱和的条件下，随着水压的降低，脱水熔融形成岩浆的A/CNK值小于1（马乐天等，2010；Rushmer，1991），结合二者均富Na、Ca，推断二者的物质源区可能以角闪岩为主（赵永久等，2007），但是粗面岩物质源区有向杂砂岩过渡的趋势（图8）。

5 结论

（1）雄巴地区雄巴组火山岩锆石U-Pb年龄为17.67±0.28Ma（粗面岩）、24.3±2.5Ma（粗安岩），时代为中新世。

（2）根据地球化学特征雄巴组火山岩为典型的钾玄岩，粗安岩物质源区为岩石圈地幔部分熔融，而粗面岩更靠近地壳源区，但也有幔源物质的参与。

（3）中新世雄巴组火山岩中粗安岩、粗面岩的物质源区可能以角闪石为主，粗面岩物质源区有向杂砂岩过渡的趋势。

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Geochemical Characteristics of Volcanic Rocks And Magmatic Origin Area of Xiongba Formation in Xiongba Area, Tibet

ZHU Guo-bao1YU Xu-hui1,2HU Gu-yue3,4

(1-Regional Geological Surveying Team, BGEEMRSP, Chengdu 610213；2- College of Earth Sciences, Chendu University of Technology, Chengdu 610059;3- Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037,4-Key Laboratory of Mineralization and Resource Evaluation, Ministry of Natural Resources, Beijing 100037)

Potassium-superpotassium-volcanic rocks were distributed in Xiongba area of Tibet during the 1∶ 50000 regional geological survey (four maps) in Geji County, Tibet. The volcanic rocks belong to Xiongba Period. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the trachyandesite and trachyte samples of the Xiongba Formation are17.67±0.28Ma and 24.3±2.5Ma, respectively, formed in the Miocene.Based on the geochemical analysis of the volcanic rocks of the Xiongba Formation and the magmatic source of the trachyandesite and trachet of the Xiongba Formation, it is shown that the two types of rocks (trachyandesite and trachet) have not suffered or only suffered low degree of alteration. They belong to the shoshonite series, and the origin of thetrachyandesite and trachet may be mainly amphibolite. The origin of the trachet material has a transition tendency to greywacke.

Xiongbaarea; shoshonite; geochemical characteristics; magmatic source

P588.14

A

1006-0995（2022）04-0657-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.023

2022-03-11

西藏革吉县雄巴南1∶5万4幅(H44E001014、H44E001015、H44E001016、H44E001017)区域地质调查（DD20160026）项目、班公湖—怒江成矿带铜矿多金属矿资源基地调查项目（DD20190167）联合资助

朱国宝（1988— ），男，四川射洪人，工程师，主要从事区域地质调查及矿产勘查工作