白云山，牛志軍，段其發(fā)，趙小明，湯朝陽

BAI Yun-shan，NIU Zhi-jun，DUAN Qi-fa，ZHAO Xiao-ming，TANG Chao-yang

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北武漢 430205）

（Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China）

青海南部治多縣扎河一帶上三疊統(tǒng)巴塘群火山巖特征及其構(gòu)造環(huán)境

白云山，牛志軍，段其發(fā)，趙小明，湯朝陽

BAI Yun-shan，NIU Zhi-jun，DUAN Qi-fa，ZHAO Xiao-ming，TANG Chao-yang

（中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北武漢 430205）

（Wuhan Center of China Geological Survey,Wuhan 430205,Hubei,China）

巴塘群火山巖主要由基性玄武巖-中性安山巖-流紋巖組成，構(gòu)成一套從基性到中性到酸性的巖石組合，具較完全的演化序列。巖石化學(xué)表現(xiàn)為表現(xiàn)為低TiO2（＜1%），高Al；稀土元素特征表現(xiàn)為輕稀土元素富集；在微量元素地球化學(xué)方面，表現(xiàn)為富集大離子親石元素，虧損高場強元素，εNd(t)變化在-0.3～2.9之間，εSr(t)變化在14.4～39.2之間，表現(xiàn)為弧火山巖特征,為拉竹龍－金沙江洋盆（或甘孜—理塘洋）向南消減的產(chǎn)物。

三疊紀；巴塘群；火山巖；構(gòu)造環(huán)境；扎河；羌塘東部

Kay words:The Triassic Batang group;volcano rock;tectonic environment;Zhahe area,Eastern Qiangtang

青海省治多縣扎河地區(qū)位于青海省南部，在大地構(gòu)造上屬東特提斯構(gòu)造域，處于金沙江縫合帶與班公湖—怒江縫合帶之間的羌塘地塊北部[1]，區(qū)內(nèi)廣泛分布以海相為主的晚三疊世地層。這里處于青藏高原東部，條件艱苦，環(huán)境惡劣，對該區(qū)三疊紀的研究還很薄弱，研究程度很低。2004－2006年，宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所在青海南部曲麻萊地區(qū)開展1︰25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，對分布于治多縣扎河一帶的上三疊統(tǒng)巴塘群火山巖進行了較詳細的調(diào)查研究，分析了成因類型，并對其形成構(gòu)造環(huán)境進行了探討。

1 地質(zhì)特征

本文研究的巴塘群火山巖分布于青省南部治多縣西北部扎河鄉(xiāng)章果茶首、雜龍尕切雅賽一帶(圖1)，出露最大厚度983.59 m，火山巖產(chǎn)于該群的中組中段，呈層狀、似層狀產(chǎn)出?；鹕綆r總體向西增厚，向東逐漸減少。主要巖性為玄武巖、鉀玄巖、橄欖粗安巖、安粗巖、玄武安山巖、安山巖、流紋巖、安粗質(zhì)角礫熔巖、凝灰熔巖、凝灰?guī)r和沉凝灰?guī)r。屬海相噴發(fā)類型。

巴塘群上段灰?guī)r層中生物化石豐富，產(chǎn)腕足類Rhaetinopsis pentagonalis Ching,Sun et Ye，R.zadoensis Ching,Sun etYe，Arcosarina pentagona Ching,Sun et Ye，Rhaetina elliptica Dagys,Oxycolpella robinsoni Dagys,O.elongata Ching et Fang，“O.”zhidoensis Sun,Ching et Ye,Koninckina gigantea Sun,Ching et Ye,Amphiclina cf.ungulina Bittner,A.sp.等；珊瑚Montlivaltia norica French, Thecosmilia sinensis Liao et Li，Pinacophyllum cf. parallelum French等；雙殼：Pteria angusta(Saurin)， Chlamys cf.desiderii(Bittner)，Neomegalodon(Neomegalodon)boeckhi maerquensis Chen et Zhang,N. (N.)cf.damesi(Hornes),Unionites griesbachi(Bittner)等；腹足類Zygopleura(Allocosmia)cf.furricula (Assmann),Neritaria cf.involuta Koken,N.sp.；菊石：Paratibetites sp.海百合：Cyclocyclicus sp.等①。地質(zhì)時代為晚三疊世卡尼期至諾利期。青海南部地區(qū)與晚三疊世巴塘群層位相當(dāng)?shù)氖墙Y(jié)扎群[2]，馬麗艷等在研究區(qū)西鄰區(qū)治多縣一帶結(jié)扎群火山巖中獲得了K-Ar年齡值為208 Ma、224 Ma[3]，與上述化石所反映出的地質(zhì)時代一致。

2 巖石學(xué)特征

巴塘群火山巖普遍蝕變較強，可見到明顯的綠泥石化和綠簾石化現(xiàn)象。中基性巖石顏色總體較深，呈暗綠色、灰綠色、灰色；酸性巖呈灰白色。在TAS分類圖上（圖2），樣品主要落入粗面玄武巖、玄武質(zhì)粗面安山巖、粗面安山巖及流紋巖區(qū)，說明巴塘群火山巖從基性巖到中性巖、中酸性巖到酸性巖，具有較完整的演化序列。主要巖石特征如下：

圖1 研究區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map in studied area

堿性玄武巖灰綠色，輝綠結(jié)構(gòu)、填間結(jié)構(gòu)，由更長石（59%～62%）、輝石（11%～13%）、綠泥石（25%～28%）、方解石（0～1%）、榍石（0～1%）組成。更長石呈板狀，具粘土化，在更長石組成的格架中充填有輝石、綠泥石、方解石形成輝綠結(jié)構(gòu)，粒度在0.15～1.0 mm之間。

鉀玄巖灰綠色，具氣孔構(gòu)造，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為交織結(jié)構(gòu)；斑晶由斜長石（5%～7%）、輝石（2%～5%）、角閃石（9%）組成。斜長石強烈簾石化、粘土化，角閃石具鐵質(zhì)反應(yīng)邊，綠泥石化，伴有纖閃石化，普通角閃石略具暗邊化?；|(zhì)由斜長石（61%～65%）、輝石（3%～6%）、綠泥石（5%～7%）、鉀長石（2%～4%）及少量金屬礦物組成。

橄欖粗安巖灰白色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)交織結(jié)構(gòu)；斑晶由斜長石（23%～25%）、暗色礦物（1%～3%）組成。斜長石具卡氏雙晶。具簾石化。基質(zhì)由斜長石（51%～55%）、暗色礦物（15%～19%）、鈦鐵礦（1%～2%）組成。

安粗巖灰色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為玻晶交織結(jié)構(gòu)；斑晶由斜長石（5%～9%）、暗色礦物（2%～4%）組成。斜長石強烈簾石化。基質(zhì)由斜長石（55%～57%）、玻璃及隱晶質(zhì)（26%～30%）組成。巖石中少許氣孔、杏仁體。杏仁體由方解石、綠泥石組成。

圖2 火山巖TAS圖解[4]Fig.2 TAS figure of volcanic rocks

玄武安山巖灰色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)微晶隱晶結(jié)構(gòu)；斑晶由斜長石（18%）、角閃石（13%）、輝石（2%）組成。斜長石強烈簾石化?；|(zhì)由斜長石（31%）、暗色礦物（5%）、磁鐵礦（1%）、隱晶質(zhì)（30%）組成。巖石中少許杏仁體，中心為綠泥石，邊緣為綠簾石集合體。

安山巖淺褐黃色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)交織結(jié)構(gòu)、微粒結(jié)構(gòu)。斑晶由斜長石（31%～35%）、暗色礦物（1%～2%）組成?；|(zhì)由斜長石（50%～53%）、石英（4%～6%）、暗色礦物（2%～4%）組成。斜長石具粘土化、簾石化及碳酸鹽化。基質(zhì)中斜長石多近于平行排列，暗色礦物分布于其間隙中形成交織結(jié)構(gòu)，局部與石英一起構(gòu)成微粒結(jié)構(gòu)。

流紋巖灰白色，無斑結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具顯微微粒結(jié)構(gòu)。由長英質(zhì)（85%～89%）、絹云母（5%～9%）、氧化鐵（1%～2%）組成。礦物顆粒大小在0.076～0.02 mm間，長石和石英微晶二者之間不能截然分開，局部可見長英質(zhì)構(gòu)成的微球粒，其間有絹云母和氧化鐵分布。

安粗質(zhì)角礫熔巖灰綠色，熔巖具礫狀結(jié)構(gòu)，雜斑結(jié)構(gòu)，由火山碎屑（84%～88%）、熔巖膠結(jié)物（10%～12%）?；鹕剿樾汲世饨菭?、次棱角狀，大小在0.80×1.86～2.25×22 mm，由玄武安山巖、鐵質(zhì)安山巖、鐵質(zhì)杏仁玄武巖及少量粉晶灰?guī)r巖屑組成。熔巖膠結(jié)物：斑晶由斜長石、普通輝石、角閃石組成；大小0.12～0.56 mm?；|(zhì)由斜長石微粒組成。

凝灰熔巖有安粗質(zhì)火山角礫凝灰熔巖、流紋質(zhì)含角礫凝灰熔巖、流紋質(zhì)凝灰熔巖、流紋質(zhì)玻屑晶屑凝灰熔巖等。其中常見者為流紋質(zhì)凝灰熔巖和流紋質(zhì)玻屑晶屑凝灰熔巖。巖石呈灰綠色，變余凝灰熔巖結(jié)構(gòu)；由火山碎屑（20%～24%）和熔巖物質(zhì)（76%）組成。火山碎屑為玻屑晶屑和少量巖屑組成，大小為0.08～0.45 mm，玻屑呈“Y”字型、弓型，脫玻重結(jié)晶為長英質(zhì)微晶集合體，巖屑為具球粒結(jié)構(gòu)的流紋巖，晶屑呈棱角狀，由石英、斜長石組成。熔巖物質(zhì)：斑晶（1%～2%），由斜長石、鉀長石、石英組成，基質(zhì)（73%～76%），由顯微隱晶的長英質(zhì)和次生絹云母組成。

凝灰?guī)r有安粗質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)巖屑晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等亞類型。其中以流紋質(zhì)凝灰?guī)r最為常見，巖石呈灰色，變余晶屑玻屑凝灰結(jié)構(gòu)。由晶屑（10%～13%）、玻屑（17%～20%）、火山灰（65%～67%）組成。晶屑呈棱角狀，以石英為主，玻屑呈管狀、弧面棱角狀，已被石英取代。

沉凝灰?guī)r灰綠色，沉凝灰結(jié)構(gòu)，火山物質(zhì)由火山灰（48%～51%）、玻屑（8%～11%）、晶屑（1%～2%）組成。膠結(jié)物由鈣質(zhì)（35%～38%）、生物碎屑（1%～2%）組成?；鹕交椅g變后被綠泥石、顯微隱晶石英集合體取代。玻屑呈弧形棱角狀、“Y”字形、管狀，脫?；笥晌⒘Ｊ⒓象w取代。晶屑呈棱角狀，由石英組成。

3 火山巖地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

從表1可看出巴塘群火山巖巖石中SiO2從基性到酸性均有出露，具較完全的演化序列，巖石中TiO2含量均較低，平均0.57%，屬低鈦，顯示島弧火山巖特性，而有別于大洋中脊和洋島火山巖（其TiO2含量一般＞1.3%）；Al2O3含量變化較大，在10.08%～20.81%之間，平均16%，高于一般的大洋火山巖，而小于典型的島弧鈣堿性火山巖（平均17.8%），K2O+Na2O為 3.05% ～11.26%，平均7.30%，較高，多數(shù)樣品Na2O＞K2O；SiO2含量為42.42%～78.28%，表明巖漿從基性到酸性的演化。中基性巖σ為1.17～8.07，平均5.00，顯示了堿性巖系特征；酸性巖σ為0.86～1.96，平均1.40，為鈣堿性巖系。

3.2 稀土元素特征

巴塘群火山巖稀土元素分析結(jié)果見表2，ΣREE為80.39～193.60×10-6，平均134.59×10-6，LREE/HREE為2.76～12.51，平均7.16，（La/Yb）n為1.95～14.92，平均8.01，反映輕稀土富集。稀土配分曲線右傾（圖3），輕稀土元素配分曲線向右陡傾，而重稀土配分曲線相對平坦，與板塊會聚邊緣玄武巖稀土元素配分曲線相似。巖石中Eu的虧損從基性到酸性巖逐漸增強，δEu=0.34～0.91，為銪較強負異?！踟撲B異常，反映巖漿從基性到酸性的演化過程中，斜長石的分離作用愈來愈增強。

圖3 測區(qū)火山巖稀土元素配分曲線Fig.3 Chondrite-nornalized REE patterns of volcanic rocks of Batang Group

表2 巴塘群稀土元素分析結(jié)果（×10-6）Table 2 Rare earth element analyse results of Batang Group

3.3 微量元素特征

微量元素分析結(jié)果見表3，巖石的MORB標(biāo)準化微量元素分布圖見圖4，表現(xiàn)為富集大離子親石元素，Ti顯著虧損，高場強元素Ta、Nb、Zr、P虧損，這基本反映了活動大陸邊緣的特征。Salter發(fā)現(xiàn)活動大陸邊緣區(qū)La/Nb比值普遍較高（＞2）[6]巴塘群火山巖La/Nb比值為1.37～4.31，平均2.15；Ba/La變化于5.56～92.37之間，平均36.30，與板塊俯沖作用有關(guān)的的島弧火山巖的Ba/La值（＞30）相近。板塊會聚和離散區(qū)火山巖系研究表明，兩者之間的火山作用在Th/Ta值上有明顯區(qū)別，板塊構(gòu)造會聚區(qū)火山巖系的Th/Ta值變化較大，且多＞10，巴塘群火山巖Th/Ta值為4.88～32.16，平均13.25，明顯具有板塊會聚區(qū)的特點。

4 Sr、Nd、Pb同位素地球化學(xué)

圖4 火山巖MORB標(biāo)準化微量元素分布圖[5]Fig.4 MORB normalized trace element patterns of Batang volcanic rocks

表3 巴塘群火山巖微量元素分析結(jié)果（×10-6）Table 3 Trace element analysis results of Batang Group

巴塘群上段灰?guī)r中產(chǎn)大量生物化石，時代為晚三疊世卡尼期—諾利期，結(jié)合化石及同位素年代齡，將火山巖形成年齡核定為220 Ma，對放射成因鍶、釹進行扣除和測算鉛同位素各項參數(shù)，得到鍶和釹的同位素初始比值（表4）。εNd(t)變化在-0.3～2.9之間，εSr(t)變化在14.4～39.2之間，在εNd (t)—εSr(t)圖解中（圖5），樣品落入Ⅳ象限的上部及Ⅰ象限Ⅳ象限結(jié)合部位，處在殼幔源區(qū)之間，表明源區(qū)具有明顯殼?；旌显磪^(qū)特征。

鉛同位素分析結(jié)果見表5，在Pb同位素△β—△γ圖解中（圖6），樣品落入1區(qū)及1區(qū)向3a過渡區(qū)，說明鉛的來源為地幔及上地殼與地幔混合的俯沖帶巖漿作用。

表4 Sr、Nd同位素組成測定結(jié)果Table 4 The Nd-Sr isotopic analysis results for Batang volcanic rocks

圖5 火山巖εNd（t）-εSr(t)圖解Fig.5 εNd（t）—εSr(t)diagram for Batang volcanic rocks

表5 Pb同位素分析結(jié)果表Table 5 The analytic results of Pb isotope component for Batang volcanic rocks

5 構(gòu)造環(huán)境分析

5.1 火山巖物質(zhì)來源

火成巖的Sr、Nd同位素初始比可以反映它們的源區(qū)特征。本次所測3個火山巖樣品，ISr值比較一致，變化在0.70700～0.70539之間，略高于現(xiàn)代大洋玄武巖的ISr（0.702～0.706），但明顯小于大陸殼平均值 0.719。INd值也較為一致，變化于0.512478～0.512719間，同樣位于大洋地幔（0.51315～0.51305）與大陸殼上地殼（0.51212）[7]之間。鉛主要來源于地幔（圖6）。反映的是富集源區(qū)特征，顯示其源區(qū)本身經(jīng)歷了一定程度的LREE和不相容元素的富集過程，表明火山巖物質(zhì)應(yīng)來源于一種富集型地幔源區(qū)，在火山巖原始巖漿形成和演化過程中可能有大量再循環(huán)而進入地幔的地殼物質(zhì)組分，而且在巖漿源區(qū)占有重要地位。這與長江源各拉丹冬地區(qū)晚三疊世火山巖的特征[8]相同，說明形成火成巖的巖漿是地幔與地殼兩組分的混合，以幔源組分略占優(yōu)勢。事實上，青藏高原在板塊碰接這一特定的構(gòu)造條件下，由于強烈的擠壓應(yīng)力和陸殼的縮短加厚，完全有可能使大量的地殼物質(zhì)被帶入地幔[9]，從而形成一特殊的加厚陸殼和富集型上地幔。

5.2 構(gòu)造環(huán)境分析

巴塘群火山巖位于東特提斯構(gòu)造域北部，處在拉竹龍—金沙江板塊縫合帶與班公湖—怒江板塊縫合帶之間的羌塘陸塊東部，時代為晚三疊世，主要由堿性玄武巖、粗面安山巖、流紋巖等組成的一套基性—中性—酸性巖石。巖石化學(xué)上巴塘群火山巖表現(xiàn)為低Ti，稀土元素特征表現(xiàn)為輕稀土元素富集，在微量元素地球化學(xué)方面，表現(xiàn)為富集大離子親石元素，虧損高場強元素，這些地球化學(xué)特征均為弧火山巖所常見，Sr、Nd、Pb同位素特征表現(xiàn)為殼?；旌显磪^(qū)特征。在微量元素Ti/100—Zr—3Y圖解（圖略）及Hf/3—Th—Nb/16圖解和Hf/3—Th—Ta圖解（圖7、圖8）樣品均主要落入島弧火山巖區(qū)。綜合上述分析，巴塘群火山巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境總體應(yīng)屬島弧環(huán)境。

圖6 Pb同位素△β—△γ圖解Fig.6 △β—△γ diagram for Batang volcanic rocks

圖7 Hf/3-Th-Ta圖解Fig.7 Hf/3-Th-Nb/16 diagram for Batang volcanic rocks

羌塘東部地區(qū)在古特提斯洋產(chǎn)生至消亡的過程中，形成了一系列與之對應(yīng)的火山巖系，火山巖的源區(qū)物質(zhì)也在發(fā)生著不斷的變化。早石炭世至中二疊世為裂谷型火山巖，巖漿來源于虧損地幔源區(qū)[10]，表明羌塘地塊北部的金沙江洋盆、甘孜－理塘洋盆處于擴張的重要時期。晚二疊世開始出現(xiàn)島弧型火山巖，揭示出金沙江洋處于閉合回返階段，主洋盆向南俯沖，從拉張動力學(xué)機制轉(zhuǎn)化為碰撞造山擠壓動力學(xué)機制，而此時甘孜－理塘洋盆則朝著不同的方向演化。由于金沙江洋盆的閉合，受南北向張應(yīng)力的影響，在較深水的裂塹式深海盆基礎(chǔ)上進一步擴張形成更大的甘孜－理塘洋盆。

晚二疊世－晚三疊世是青海南部地區(qū)重要的構(gòu)造轉(zhuǎn)折時期，即由洋－陸俯沖轉(zhuǎn)化為陸－陸俯沖，青海南部地區(qū)進入陸內(nèi)演化階段。晚三疊世早期甘孜－理塘洋盆擴展達到鼎盛時期，在曲麻萊以西可能繼承了早期的金沙江結(jié)合帶構(gòu)造，中期班公湖—怒江洋發(fā)生海底擴張，羌塘地塊不斷向北推擠，使得甘孜－理塘洋向南西俯沖消減，羌塘地塊與揚子地塊拼合，產(chǎn)生強烈的碰撞造山，造山帶核部開始隆起，俯沖的殘留地塊熔融，對源區(qū)物質(zhì)不斷改造。盡管如此，但從上述鍶、釹同位素的研究來看，源區(qū)仍是以地幔物質(zhì)為主，由于地幔物質(zhì)的上涌，在上升達到地表過程中，受到不同程度上陸殼的混染，形成三疊紀巴塘群火山巖。與甘孜—理塘縫合帶擠壓隆起有關(guān)，由此在三江—藏東—青南—藏北地區(qū)形成一系列島弧型火山巖帶[11-13]，代表了擠壓造山機制下的島弧火山巖。

圖8 Hf/3-Th-Ta圖解Fig.8 Hf/3-Th-Ta diagram for Batang volcanic rocks

注釋：

①中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心.1：25萬曲麻萊縣幅（I46C002004）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].2006.

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Batang group volcano rock is mainly composed of basalt-andesite rhyolite,formed from a set of basic to neutral to acidic rock combination,with the sequence evolution is more complete.Petrochemistry showed low TiO2(less than 1 wt%),high Al;the characteristics of rare earth elements showed enrichment of light rare earth elements;in the trace element geochemistry,the performance for the enrichment of large ion lithophile elements,depleted in high field strength elements,εNd(t)is-0.3～2.9,εSr(t)is 14.4～39.2,all the above geochemical characteristics indicate those rocks were formed in volcano arc environment,is product of the Lazhulong-Jinsha River ocean(or Ganzi-Litang ocean)southward subduction.

P588.14

A

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2014-05-28.

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“湘中頁巖氣資源遠景調(diào)查”（12120114049701）.

白云山，（1964—），男，教授級高級工程師，主要從區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作及巖漿巖研究.