达若-状拉火山构造洼地林子宗群典中组火山岩地质特征*

洛桑朗杰 尼玛次仁 格桑次仁 尼玛扎西 江白 次旺巴扎

西藏地质矿产勘查开发局区域地质调查大队，西藏 拉萨 851400

印度-欧亚大陆碰撞伴生有大量火山岩浆活动，形成著名的冈底斯岩浆岩带，包含其中的林子宗群火山岩为其主体，形成东西长约1200km 的火山岩喷发带。该期火山岩作为印度-亚洲大陆碰撞过程的响应，记录着古新世至始新世印度-欧亚大陆之间的碰撞向碰撞后演化过程[1]，因而受到了地学界的广泛关注。随古近纪火山活动，在冈底斯带上发育近东西向展布的巨大区域性角度不整合面，从区域上看,该不整合面的下伏地层（古-中生代）均属海相碎屑岩建造和碳酸盐岩建造,岩层受挤压构造影响而褶皱构造发育；上覆地层古近纪林子宗群为一套陆相中酸性火山岩系,岩层基本未受挤压构造影响,与下伏地层在沉积相、变形程度和样式上截然不同。这表明在不整合面上、下地层之间确实发生过一次规模巨大的地质事件。冈底斯带林子宗群火山岩与下伏地层之间的不整合,应当是印度—欧亚大陆开始碰撞的结果，其最晚时限已由林子宗火山岩底部的年龄所限定[2-3]。因此，通过对林子宗群底部火山岩进行准确定年来确定该不整合的形成时间，具有重要的意义。本文选取达若-状拉火山构造洼地内贡居火山机构，针对古新世典中组火山岩层序、岩相组合及活动时间进行论述，并结合近年来冈底斯带不同地段典中组火山岩中获得的年龄数据区域对比，分析印度—欧亚大陆碰撞的时空关系。

1 达若-状拉火山构造洼地地质概况

达若-状拉火山构造洼地大地构造位置属拉达克－冈底斯－下察隅岩浆弧带内，北侧为隆格尔－工布江达复合岛弧带，南侧为日喀则弧前盆地，地层区划属冈底斯-喜马拉雅地层大区，隆格尔-南木林地层分区[4]。冈底斯岩浆岩带属近东西向区域断裂控制的火山喷发带（Ⅰ火山构造单元），是青藏高原大型的火山构造组合群体，分布着大量由北东向、北西向、近南北向断裂系控制的火山喷发亚带（Ⅱ火山构造单元）。达若-壮拉火山构造洼地属于由近南北向断裂系控制的断陷盆地，其主体由新生代陆相火山岩构成，不整合叠置在基底早二叠世地层之上[5]。

研究区内11 余座主火山及多个子火山簇立在北北东向火山洼地两侧，火山岩出露面积约1600km2。根据喷发时间火山岩可分为古新世典中组、始新世年波组、中新世布嘎寺组三个旋回。其中早期的古近纪（典中组、年波组）火山为该区火山岩的主体，火山岩受早期近东西向断裂和晚期北西向、北东向断裂控制，火山活动以中心式喷发为主，局部见有中心-裂隙式喷发；晚期新近纪（布嘎寺组）火山受近南北走向基底断裂控制，主要分布于断陷谷地内，表现为中心式喷发。不同时间段频繁的火山活动构成了研究区一个类型繁杂的火山岩系。由于喷发方式、搬运堆积方式、古地貌、古气候、喷发强度等不同，形成的火山有破火山、火山锥、层火山、火山穹隆、盾火山等。不同火山之间或叠置、或切割、或镶嵌、或套叠，构成了复杂的火山构造格架（图1）。

图1 达若地区火山岩地质图

达若-状拉火山构造洼地内典中组主要集中分布于北侧。通过开展“三相”地质调查，目前典中组内识别并圈定了贡居、岗梭娃、松母3 个火山机构（图1），三者均呈锥状火山，其中以贡居锥状火山最为典型。

2 贡居火山机构特征

典中组贡居火山机构位于达若乡北西侧约14km处，平面上呈不规则圆形，面积9.9km2，地貌上呈圆形山丘，发育半环状及放射状水系。卫片上显示圆形或弧形影像互相叠套，发育环状及放射状线性影纹（图2）。各岩性岩相围绕火山通道呈环状、半环状展布，产状围斜外倾，倾角9°～25°。火山喷发中心位于研究区北东角贡居一带，发育锥状火山。

图2 贡居典中组锥状火山岩岩性岩相构造图

2.1 典中组岩层层序特征

贡居古火山主体由典中组构成，该区火山岩自中心的侵出相向前缘喷溢相岩层出露较全，因此岩石地层剖面起点设置于古火山喷发中心。剖面起点地理坐标为E：86°49′08″，N：30°09′46″，H：5059m，剖面方向136°。剖面上典中组岩层层序如图3。

图3 贡居火山机构典中组实测地层剖面图

贡居火山先后经历了两次喷发，形成了由下而上两个岩石地层序列。其中下段（E1d1）是贡居火山早期喷发-溢流产物，剖面上由①、②、③、④等4 个岩性单元构成。主要由流纹岩、流纹质火山碎屑岩等组成，根据对喷溢相中流纹构造及爆溢相中流面、流线构造等的测定，岩层总体产状呈围斜外倾，倾角9°～23°不等。底部喷溢的流纹岩作为火山喷发作用前缘堆积体，不整合覆盖于早二叠世昂杰组之上。上段（E1d2）是贡居火山晚期爆溢-侵出产物，剖面上由⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等5个岩性单元构成。主要由英安岩及英安质火山碎屑岩构成的火山锥，底部见安山岩，亦可作为上下两段的标志层，晚期火山活动产物仅限于火山喷发中心地带。

下伏地层：早二叠世昂杰组（P1a）绢云绿泥石化中薄层石英中-细砂岩偶夹千枚状板岩。

2.2 典中组火山岩岩相特征

贡居火山机构由古新世典中组火山岩组成，发育有典型的锥状火山，火山岩厚度大于1139m。典中组火山旋回自早到晚发育3 个韵律层（图4），第一韵律层主要表现高粘度的岩浆平静地从火山口溢流或较低强度的火山爆发作用，在火山机构外围形成一套出露稳定的流纹岩；第二韵律层主要表现为高强度岩浆爆发作用，火山喷发物按先后远近次序呈不规则同心状掩盖，从外围向火山中心依次形成喷发沉积相―爆溢相―爆发相（碎屑流相）组合；第三韵律层表现为中等粘度的岩浆溢流和半凝固的岩浆从火山口挤出而充填火山通道作用，喷发物在火口中心形成爆溢相―侵出相组合，两者呈切割关系。贡居火山机构岩相特征及成因简述如下。

图4 贡居火山机构典中组火山旋回岩相综合柱状图

喷溢相：见于贡居火山口东侧，属于早期火山喷溢的前缘熔浆流体，出露规模小，岩层厚约76.36m，喷发不整合于早二叠世昂杰组的细粒变质石英砂岩和板岩之上（图5）。主体岩性为流纹岩，岩石发育流动构造。

图5 典中组火山岩锆石U-Pb年龄谐和图

喷发沉积相：分布于贡居火山机构南侧强金火山穹窿环状断裂形成的构造洼地内，岩性为流纹质火山碎屑凝灰岩，层状含砂砾凝灰岩，凝灰质砂岩等。岩石发育粒序层理，具河湖相沉积特点。

爆溢相：为测区分布最广的火山岩相，岩性为各类火山碎屑凝灰熔结、火山碎屑角砾熔结、含火山碎屑熔结凝灰岩等。主要分布在火山口附近及火山机构外围，多呈岩流、岩被状产出。作为一个流动单元的凝灰熔岩层，在纵横方向上具有分带特征。

侵出相：该岩相是喷溢相与火山颈相之间的一种过渡岩相，上部在地表开放环境中成岩，中下部是在半封闭环境下成岩。岩性为英安斑岩，与早期爆溢相的含火山角砾英安岩共同构成了贡居火山锥顶层，充填了火山口及火山通道，地貌特征相对明显。主锥海拔5767m，比高217m，火山锥底径850m，锥体坡角为34°。

次火山岩相：分布在火山机构的各个部位，主要受火山环状构造及放射状构造制约，个别的与区域北北东向断裂有关。与火山岩同源，时空有一定联系的浅成、超浅成的侵入体，呈岩柱状分布在火山通道中或呈岩脉、岩墙侵入于不同的围岩中，切割围岩地层，由于差异性侵蚀而地貌上形成凸起，与围岩具明显的不同。研究区常见的次火山岩有花岗斑岩、闪长玢岩、流纹斑岩、英安斑岩、安山玢岩等。

2.3 同位素年龄

本次研究选取未受矿化或热液影响的新鲜岩石中采集了三件同位素样品进行了锆石U-Pb定年。锆石是按常规方法分选而获得锆石精矿，并在双目镜下挑选出用于测年的锆石。锆石U-Pb同位素定年在廊坊市诚信地质服务有限公司完成。U-Pb同位素定年中，采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次标样91500。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用标样的变化采用线性内插的方式进行了校正。锆石标样91500的U-Th-Pb同位素比值推荐值据Wiedenbeck等。锆石U-Pb谐和图绘制和加权平均计算使用Isoplot／Ex＿ver37程序完成。单次测定数据点的误差为1σ，普通铅根据实测204Pb 校正，年龄值选用207Pb／235U 年龄，其加权平均值具有95%的置信度。分析结果见（表1）。

表1 LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素数据

早期火山活动年龄：选择贡居火山机构内第一阶段（1韵律层）火山喷发活动形成的喷溢相火山熔岩进行锆石U-Pb定年。样品PM002-8TW1采自1韵律层喷溢相流纹岩，本次共测试20个颗粒的207Pb∕235U,其中19个颗粒207Pb∕235U表面年龄均比较集中，他们的加权平均年龄为67±1Ma（图5a），该年龄可代表达若-状拉火山构造洼地贡居火山机构早期火山活动时间。

晚期火山活动年龄：选择贡居火山机构内第二阶段（3 韵律层）火山喷发活动形成的爆溢相和侵出相火山熔岩进行锆石U-Pb 定年。样品PM002-15TW1 采自3 韵律层爆溢相英安质含角砾岩屑晶屑凝灰熔岩，本次共测试20 个颗粒的207Pb∕235U,其中17个颗粒207Pb∕235U 表面年龄均比较集中,他们的加权平均年龄为66±1Ma（图5b）；样品PM002-23TW1 采自3韵律层侵出相英安斑岩，本次共测试20 个颗粒的207Pb∕235U,其中19 个颗粒207Pb∕235U 表面年龄均比较集中，他们的加权平均年为66±1Ma（图5c），该年龄可代表达若-状拉火山构造洼地贡居火山机构晚期火山活动时间。

3 讨论

3.1 典中组火山岩形成时代意义

林子宗群火山岩底部的年龄具有限定该区域性不整合的最晚时限的作用（莫宣学等，2003；莫宣学，2011）。研究区火山构造洼地基底为早二叠世昂杰组（P1a）的碎屑岩、碳酸盐岩系，褶皱、逆断裂或推覆构造发育，区域应力状态为挤压性质。古新世典中组不整合叠置在早二叠世昂杰组（P1a）地层之上，岩石基本未受挤压构造影响。区域应力这一特征与冈底斯其他地区所发现的现象一致，说明该角度不整合是区域性的巨大角度不整合，暗示其代表着一个重大的地质事件。

关于林子宗火山岩系前人做过很多工作。周肃等、莫宣学等（2004）对林周盆地一带林子宗群火山岩进行了系统的40Ar∕39Ar 同位素测年，提出了林子宗群火山岩年代格架，将典中组的年龄限定在了64.43～60.63Ma［6］，以往科研工作和区调工作大多以其为标准进行对比。侯增谦、赵志丹等（2006）以横贯高原腹地的NNE向负磁异常带为界，将冈底斯分为三段，85°E 以西为西段、90°E 以东为东段，介于85°E与90°E 之间为冈底斯中段，其同构造变形、岩浆活动、成矿作用等与之对应也具有分段性［7］。近年来锆石U-Pb 测年技术被广泛应用及国家基金的支持，在冈底斯不同地段积累了一批高精度的年龄数据，丰富了该区林子宗群火山岩的年代学资料（表2）。

据前人研究成果数据，冈底斯西段典中组底部火山岩年龄数据相对较少。王乔林（2011）对冈底斯西段狮泉河亚热地区林子宗群典中组底部的流纹岩进行了锆石SHRIMP U-Pb 测试，得到年龄为64.52±0.48；尼玛次仁等（2016）对狮泉河一带典中组英安岩上获得LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄为60.0±1.8Ma；扎西等（2021）对改则地区典中组火山岩中获得锆石U-Pb 年龄为56.57±0.3Ma。冈底斯西段林子宗群典中组年龄范围在64～56Ma之间。

冈底斯中段，本次在典中组贡居火山机构中分别在底部流纹岩、中上部英安质凝灰熔岩、顶部英安岩采集了三件同位素样品，获得了LA-ICP-MS 锆石UPb年龄为67±1Ma、66±1Ma、66±1Ma；李勇等（2019）在查孜地区分别在典中组底部流纹质熔结凝灰岩、中部流纹质熔结凝灰岩、顶部流纹质凝灰岩中采集了三件样品，得到的年龄依次为70.7±1.4Ma、69.9±1.5Ma、68.3±1.2Ma；谢冰晶等（2013）在孔隆至丁仁勒地区典中组下部的安山质晶屑凝灰岩中获锆石SHRIMP 年龄为69.97±0.72Ma；曾成等（2022），西藏谢通门县切琼地区典中组近底部的流纹岩进行了LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄测试，获得年龄为67.1±0.1Ma。冈底斯中段典中组年龄范围在70～67Ma。

冈底斯东段，董国臣等（2005）在林周盆地系统采样进行40Ar∕39Ar 同位素测年工作，特别是采集了典中组最底层安山岩，获得了64.43～61.45Ma；陈贝贝等（2016）对林周盆地选取两条林子宗群火山岩剖面进行了锆石LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年代学研究，将典中组的年龄范围限定在66～59Ma；鲁麟等（2021）以日多地区林子宗群典中组火山岩为研究对象,对其进行同位素研究LA-ICP-MS 锆石U-Pb 测年结果表明,典中组玄武岩、安山质晶屑凝灰岩锆石U-Pb 年龄分别为57.9±1.2Ma 和57.4±1.2Ma；晏齐胜等（2021）对泽当地区典中组火山岩年代学及地球化学特征进行了研究，典中组底部安山质凝灰岩LA-ICP-MS 锆石UPb 年龄为65.79±0.55Ma。冈底斯东段典中组年龄范围在66～59Ma。

综合这些数据表明，林子宗群底部典中组火山岩的年龄沿不整合带东西走向存在一定的时代差异，即冈底斯中段年龄早于两侧的东西两段。表明印度-欧亚大陆在中段早先碰撞对接，随后向东西两侧穿时性碰撞。丁林等（2017）最新的研究结果表明，印度与欧亚大陆首先于雅鲁藏布江缝合带中部发生正向碰撞，随后向东西两侧穿时性碰撞［18］。

4 结论

贡居火山机构内典中组火山旋回表现为3个韵律层。第一韵律层主要为一套喷溢相的流纹岩；第二韵律层主要为一套流纹质熔岩、熔结凝灰岩和含碎屑凝灰岩等，相组合为喷发沉积相―爆溢相―爆发相（碎屑流相）；第三韵律层主要为一套英安质凝灰熔岩、含火山角砾英安岩和英安斑岩等，相组合为爆溢相―侵出相。

贡居火山机构典中组火山活动分为早晚两期。其中早期火山活动时间为67±1Ma，以流纹质酸性火山岩为主；晚期火山活动时间为67±1Ma，以英安质中酸性火山岩为主。

根据区域上研究数据，冈底斯岩浆岩带上林子宗群底部典中组火山岩的年龄沿不整合带东西走向存在时代差异，即冈底斯中段年龄早于两侧的东西两段。表明印度-欧亚大陆在中段早先碰撞对接，随中段的进一步俯冲，晚期东西两侧发生碰撞。