西藏狮泉河地区多尼组火山岩岩石地球化学特征及其成因*

顿都

（西藏自治区地质矿产勘查开发局区域地质调查大队，西藏 拉萨 851400）

许多学者、专家对冈底斯带上的中生代岩浆岩做了大量研究，也取得了丰硕成果，但研究位置主要集中在中南部叶巴组、桑日群和林子宗群［1-5］；对冈底斯带的中北部火山岩浆活动关注相对较少（图1a）。在中北冈底斯带火山岩浆活动存在两种不同认识，一种是将其归因于雅鲁藏布江洋壳北向俯冲［6-7］，而另一种认为除了与雅鲁藏布江洋壳北向俯冲有关外，还很可能与班公错—怒江洋壳向南的俯冲作用有关［8］，在狮泉河一带出露的火山岩形成构造背景提出了问题。

在实施西藏1∶5 万噶尔地区6 幅区调过程中，在狮泉河结合带北侧北冈底斯带上重新识别出一套早白垩世火山岩（图1b），并对该火山岩进行LA-ICPMS 锆石U-Pb 年代学、岩石学及岩石地球化学研究，为更好地揭示冈底斯北部火山岩浆活动蕴涵的信息，重新分析数据，初步分析北冈底斯带早白垩世火山岩的构造环境及成因，为北冈底斯带晚中生代造演化提供了重要素材。

1 地质概况

该火山岩出露于北班公错—怒江结合带与南狮泉河—阿索—嘉黎结合带北侧，前人将其火山岩归于早白垩世乌木垄铅波岩组，但实施1∶5 万噶尔区调项目时，发现乌木垄铅波岩组中含有早侏罗世、中—晚侏罗世、晚侏罗—早白垩世以及早白垩世火山岩，根据所处构造位置、时代、岩性组合等特征，将该岩组解体，出露于狮泉河结合带内及中冈底斯带的火山岩归于巴秋岩组（J1b.）、接奴群（J2-3JN）和则弄群（J3K1Z）等，而北冈底斯带上出露的这套火山岩组合归于多尼组（K1d）。

多尼组（K1d）源于李璞（1955）在洛隆县多尼村命名的“多尼煤系”，原义指分布于洛隆、八宿地区的一套白垩纪含煤砂页岩地层，1964年全国地层委员会将其改称为多尼组。随着1∶25 万和1∶5 万区调工作的进展，除东部班戈晕布恶玛一带出露有少量玄武岩外，该带火山岩主体岩性均为中酸性岩［17］。在研究区内，出露于江玛顶一带（图1c），该火山岩与下伏晚侏罗—早白垩世日松组为喷发不整合接触，被晚白垩世竞柱山组不整合覆盖。出露面积约60km2，厚度约1260m，岩性为杏仁状安山岩、角闪安山岩、斑状安山岩、玄武安山岩、斑状流纹岩、霏细流纹岩、硅化斑状流纹岩、蚀变流纹岩和斑状流纹英安岩等。下部为中性岩，而上部为酸性岩。

2 分析方法

样品主量元素、微量和稀土元素分析由西南冶金地质测试中心完成；同位素样品挑选锆石、锆石阴极发光照相工作由河北廊坊诚信地质服务有限公司承担；锆石U-Pb 同位素定年是在中国地质大学（武汉）国家重点实验室完成。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年龄

锆石U-Pb 年龄206Pb/238U 年龄加权平均值为110.0±1.0Ma（95%置信度），MSWD=2.6（图2），为火山岩形成年龄，属早白垩世阿尔布期。

3.2 主量元素

狮泉河一带多尼组火山岩样品在SiO2-（K2O+Na2O）图解（图略）中，都属亚碱性火山岩。在火山岩分类图解Nb/Y-Zr/TiO2（图3）中，中性火山岩样品落入安山岩区域；酸性岩落入英安岩和流纹岩区域，与镜下鉴定结果吻合。

3.3 稀土元素及微量元素

火山岩稀土元素总量（∑REE）变化于107.57×10-6～225.35×10-6之间，LREE/HREE 为3.38～10.62 之间，平均为6.41。在稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图4ac）中，曲线都向右倾，但酸性火山岩重稀土相对平缓，总体为轻稀土元素富集；中性火山岩Eu 表现为轻微负异常。

在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4bd）中，多尼组火山岩总体上具有类似的曲线，大离子亲石元素（LILE）Rb、Th、U、K等富集，高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Ti和Sr、P明显亏损等特点。但酸性岩比中性岩具有更加明显的Nb、Ta、Ti和P谷，具有明显的Sr的负异常，这与其具有明显的Eu负异常是一致。通常微量元素原始地幔标准化蛛网图中Nb、Ta、Ti具有明显“V”型特征，被解释为与俯冲作用有关的火成岩的特征［9］。

4 讨论

4.1 构造背景

本次采集的16 件多尼组火山岩样品应用Hf/3-Th-Ta 图解（图5）判别构造环境，其样品均落入钙碱性岛弧火山岩区。研究区内采集的10件中性岩（安山岩）利用La-La/Yb 图解（图6a）和La/Yb-Sc/Ni 图解（图6b）进行构造环境判断，样品均落入大陆边缘弧安山岩区，16件酸性火山岩应用Y+Nb-Rb图解（图7）判断构造环境，样品落入后碰撞花岗岩区。综述，多尼组中性火山岩形成构造环境为大陆边缘弧环境，而酸性火山岩为后碰撞环境。

4.2 岩石成因

本文两组岩石在判断岩石形成构造环境上存在截然不同环境，这暗示这两组岩石成因上存在不同。

多尼组火山岩都具有强烈富集Rb、Ba、Th 等大离子亲石元素（LILE），相对亏损Nb、Ta、Ti 等高场强元素（HFSE），具有岛弧火山岩特征。在La-La/Yb 图解（图8a）中样品分布总体具有正弦关系，表明多尼组火山岩部分熔融在研究区的岩浆形成过程中起主要作用。

多尼组火山岩中10 件中性岩的Mg#=28.61～61.66（平均42.23），比下地壳部分熔融有关的岩浆产物的Mg#（＜40）大，表明由下地壳镁铁质岩石部分熔融产生的可能性很小，并偏离原生岩浆成分的较低MgO含量，表明多尼组安山岩属演化岩浆。多尼组安山岩稀土元素配分图（图4a）微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4b）中曲线与上地壳类似。Ba/La 比值较低（介于1.65～12.60），在Ba/La-La/Yb 图解（图8b）上样品点落到靠近亏损地幔区，同时中性岩中K2O 含量较低（平均1.43%），其中4 件样品含量＜1%，可能暗示它们与消减沉积物和俯冲板片组分加入的关系不大，多尼组中性岩的原生岩浆可能也来源于幔源。

多尼组酸性火山岩具有如下特征，在主量元素上，具有较高含量SiO2（73.41%～77.42），Al2O3含量在11.81%～13.26% 之间，都小于14%，较低的CaO（0.13%～0.26%）和MgO（0.16%～1.09%），相对富钾K2O/Na2O 比值（1.24～3.17），碱质含量较高K2O+Na2O为6.57%～8.64%；富集稀土总量（ΣREE）在107.57×10-6～225.35×10-6之间，稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图5c）呈明显右倾型，Eu 具有明显负异常，LaN/YbN比值4.41～8.84 之间，在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4d）中Rb、Th、K、Hf、Zr、Sm 等元素富集，Sr、Ba、Ta、Nb、Ti 等元素相对亏损等，其中Sr 含量均＜100×10-6，上述特征与A 型花岗岩］特征一致，同时在稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（图4c）和微量元素原始地幔标准化蛛网图（图4d）所示，在微量元素蛛网图中显示，Rb、Th、K 等大离子亲石元素（LILE）相对富集，Nb、Ta 和Ti 等高场强元素（HFSE）明显亏损，也与俯冲型花岗岩相似。在La-La/Yb 图解（图8a）中，显示正相关性，表明岩浆形成过程中部分熔融起主要作用。在花岗岩Sr-Yb 分类图解（图9a）中落入南岭型区域。在R1-R2 花岗岩成因分类图解（图9b）中，样品均落入造山期后A 型花岗岩区域。在A型花岗岩的（K2O+Na2O）/CaO-Zr+Nb+Ce+Y 图解（图10）中样品均落入A 型花岗岩区域。从上述岩石化学、地球化学特征表明多尼组酸性火山岩属A 型花岗岩。

根据地学专家［10］将A型花岗岩划分为A1型和A2型2 个亚类，A1 与洋岛玄武岩（OIB）具有一定的相似性，侵位于板内裂谷或者由推断的地幔柱或热点活动形成；A2 与地壳平均值和岛弧玄武岩具有一定的相似性，代表的环境范围较广，包括碰撞后花岗岩以及在漫长的高热流、花岗质岩浆作用阶段末期所侵位的花岗岩。一般讲Y/Nb＜1.2时为A1型花岗岩，Y/Nb＞1.2 时为A2 型花岗岩［10］。本文酸性火山岩Y/Nb 比值为2.41～5.51之间，均＞1.2，总体属A2型花岗岩。在A型花岗岩分类图解（图略）中，都也落入A2 区；Nb/Ta为强不相容元素，在侵蚀和变质作用过程中比较稳定，因此，可以示踪原始岩浆源区的特征［11～12］，本文多尼组酸性火山岩Nb/Ta 比值在9.3～12.26 之间，低于幔源岩浆值17±1［13］，而接近地壳平均值12～13［11］，暗示酸性火山岩的岩浆可能主要来源于地壳。

班公错—怒江洋闭合时代有两种认识，一些学者［14］认为闭合于晚侏罗世末期—早白垩世早期；另一些［15-16］认为闭合时间不晚于早白垩世晚期。在110Ma岩浆活动背景存在两种认识，一些认为在这时期北冈底斯带处于岩石圈伸展背景下的碰撞后阶段［15-16］，研究区内扎独顶A 型花岗岩（103.8Ma）认为是在碰撞后岩石圈伸展背景下的产物［16］；而一些专家认为，它们的形成可能受控于班公湖—怒江洋岩石圈早白垩世早中期的南向俯冲和110Ma 左右的板片断离，导致中拉萨地块与北拉萨地块发生同时期的带状岩浆大爆发。

综上所述，在狮泉河一带出露的多尼组火山岩，从岩石化学、地球化学等显示多尼组火山岩形成的构造环境仍然存在两种可能性，这两种都是班公错—怒江洋盆向南消减俯冲过程中安山岩很可能与俯冲板片断离，使上涌软流圈地幔诱发上地壳部分熔融的产物，流纹岩是洋壳向南持续消减俯冲、碰撞至后碰撞背景下，构造伸展作用导致加厚地壳的部分熔融的产物，并与扎独顶A型花岗岩为同源不同相。

5 结论

（1）狮泉河江玛顶一带多尼组火山岩以酸性火山岩为主，底部出露少量中性火山岩，酸性火山岩（流纹岩）LA-ICP-MS 锆石加权平均年龄为110.0±1.0Ma（95%置信度），为早白垩世晚期，阿尔布期。

（2）多尼组中性火山岩地球化学表明具有Rb、Ba、Th等大离子亲石元素（LILE）强烈富集，高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Ti 等相对亏损，表明其具有中性火山岩具有活动大陆边缘火山岩的地球化学特征，很可能与俯冲板片断离，使上涌软流圈地幔诱发上地壳部分熔融有关；酸性火山岩具有较高含量SiO2，Al2O3含量＜14%，较低的CaO 和MgO，相对富钾K2O/Na2O 比值（1.24～3.17），较高的K2O+Na2O；在微量（稀土）元素上，富集稀土总量（ΣREE）在107.57×10-6～225.35×10-6之间，稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈明显右倾型，Eu 具有明显负异常，δEu 平均值0.17×10-6＜0.3×10-6，Yb＞1.5×10-6，在微量元素原始地幔标准化蛛网图中Rb、Th、K、Hf、Zr、Sm 等元素富集，Sr、Ba、Ta、Nb、Ti 等元素相对亏损等，其中Sr＜100×10-6，酸性火山岩特征与A 型花岗岩特征一致，在构造判别图解上位于碰撞后的A2 型花岗岩区，是在碰撞后岩石圈伸展背景下，导致加厚地壳的部分熔融的产物。

（3）从狮泉河江玛顶一带多尼组火山岩仍存在两种构造背景，班公错—怒江洋壳向南俯冲消减或后碰撞加厚地壳的伸展。本文认为狮泉河一带多尼组可能指示早白垩世晚期，班公错—怒江洋盆闭合碰撞后，陆内局部伸展已经开始。