劉 飛,楊經(jīng)綏*,連東洋,趙 慧,趙一玨,張 嵐

1)大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037;2)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430074;3)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083

西藏南部超過2000 km長的雅魯藏布江縫合帶普遍被認為是印度板塊和歐亞板塊的界線,包含了新特提斯大洋巖石圈、增生楔、大洋海山或洋島、鉻鐵礦床和微陸塊等單元,記錄了大量洋內(nèi)和洋陸俯沖、陸陸碰撞、地球深部物質(zhì)向地表對流等大洋演化和地球動力學(xué)信息(楊經(jīng)綏等,2008,2013;吳福元等,2014;Yang et al.,2014;楊文采等,2014;Xu et al.,2015),一直受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

雅魯藏布江縫合帶(YZSZ)自薩嘎以西分為達機翁—薩嘎蛇綠巖帶(北亞帶)和達巴—休古嘎布蛇綠巖帶(南亞帶)兩個亞帶(圖1a)。南亞帶出露東波、普蘭、當窮和休古嘎布等多個大型的蛇綠巖塊(Bezard et al.,2011;徐向珍等,2011;楊經(jīng)綏等,2011) (圖1b),整體變質(zhì)變形較弱,主要包括地幔橄欖巖、基性巖脈和海山型火山沉積蓋層,未發(fā)現(xiàn)典型的堆晶巖和枕狀熔巖單元(Liu et al.,2015)。北亞帶蛇綠巖呈條帶狀斷續(xù)分布,巖石組合肢解破碎嚴重,多以蛇綠混雜巖的形式產(chǎn)出,經(jīng)歷了較強的變質(zhì)變形(圖1b),巖石組合主要包括地幔橄欖巖、堆晶輝長巖和塊狀熔巖和火山碎屑巖,以及海山相火山-沉積蓋層。南亞帶蛇綠巖中普遍可見基性巖脈(輝石巖、輝長巖和輝綠巖)侵入地幔橄欖巖中,寬度從幾厘米至幾米不等,鋯石U-Pb年齡為120～130 Ma(圖1b),該年齡被認為代表了蛇綠巖形成的時代(Zhang et al.,2005;李建峰等,2008;劉釗等,2011;Chan et al.,2013)。北亞帶也具有類似基性巖脈的產(chǎn)出類型,但其年代學(xué)和構(gòu)造背景未見報道。

圖1 雅魯藏布江縫合帶(YZSZ)和班公—怒江縫合帶(BNS)上主要蛇綠巖分布圖(a)和雅魯藏布江縫合帶西段地質(zhì)簡圖(b)Fig.1 Distribution of the ophiolites along the YZSZ and BNSZ in Tibet(a) and Simplified geological map of the western part of the YZSZ,Tibet(b)

前人對YZSZ南、北亞帶的成因和構(gòu)造關(guān)系的認識分歧很大,比如(1)南亞帶蛇綠巖是由北亞帶向南推覆于特提斯地臺之上的殘余(Xu et al.,2015);(2)南、北亞帶分別代表兩個不同時代的蛇綠巖,北亞帶形成于晚三疊世—早侏羅世,南亞帶為晚侏羅世—早白堊世(郭鐵鷹等,1991;吳新國等,2005);(3)北亞帶蛇綠巖代表早三疊世拉張的新特提斯主洋盆,南亞帶蛇綠巖代表晚三疊世陸緣小洋盆(潘桂棠等,1997;黃圭成等,2006)?？傊?爭論的焦點在于南北亞帶蛇綠巖代表了兩個不同的洋盆,還是一個洋盆的兩個殘余。該問題的解決,關(guān)鍵是要查明南北亞帶蛇綠巖的巖石組合、產(chǎn)出構(gòu)造背景和形成時代。為此,本文選擇 YZSZ北亞帶的錯不扎輝長巖和加納崩輝綠巖為研究對象,開展巖石學(xué)、地球化學(xué)和鋯石 U-Pb年代學(xué)研究,并通過對比南亞帶蛇綠巖特征,探討兩者的成因關(guān)系。

雅魯藏布江縫合帶(YZSZ)主體由晚侏羅世—早白堊世深海相-至次深海相活動型碎屑巖、火山巖和蛇綠巖組成,晚白堊統(tǒng)碎屑巖復(fù)理石沉積及第三系磨拉石分別不整合于其上(萬曉樵等,2007)。YZSZ北亞帶(達機翁—薩嘎)呈 NWW 向斷續(xù)延伸,普遍蝕變強烈,保存較完好的蛇綠巖主要包括達機翁、巴爾、錯不扎、加納崩和薩嘎等蛇綠巖(圖1b)。其南側(cè)為札達—仲巴微地體,出露震旦—寒武系綠片巖相淺變質(zhì)巖和奧陶—白堊系濱淺海相沉積巖(李祥輝等,2014),其碎屑鋯石年齡以及物源等特征,表明具有與拉薩地體不同的板塊構(gòu)造親緣性,而與特提斯喜馬拉雅地層區(qū)接近,屬于西羌塘—大印度—特提斯喜馬拉雅構(gòu)造體系(孫高遠等,2012)。

研究區(qū)(錯不扎—加納崩蛇綠巖)位于北亞帶的西段,北西(310°～325°)走向,斷續(xù)長約 15 km,寬約 0.2～0.5 km不等(圖2)。與北側(cè)岡底斯巖基之間為山間沖溝(圖3a),靠近沖溝的岡底斯巖基(巖性為閃長巖)普遍發(fā)生片理化,角閃石和黑云母等礦物定向排列明顯,而遠離沖溝閃長巖整體新鮮,礦物定向排列微弱,反映了兩者的斷層接觸關(guān)系。局部可見火山碎屑巖和火山角礫巖不整合覆蓋在片理化閃長巖之上,寬 150～200 m,礫石主體為輝長巖,少量為閃長巖,礫徑5～20 mm不等?；鹕剿樾紟r南側(cè)為硅質(zhì)灰?guī)r和硅質(zhì)巖,寬 100～150 m,兩者接觸面被第四系植被和砂土覆蓋(圖 3a),硅質(zhì)巖下部為紅褐色或灰綠色泥頁巖和灰綠色火山碎屑巖,寬150～200 m。紅色放射蟲硅質(zhì)巖上部可見薄層淺黃色硅質(zhì)巖,兩者沉積層理發(fā)育,整合接觸,局部變形強烈(圖 3b,c)。硅質(zhì)灰?guī)r中的硅質(zhì)條帶與泥質(zhì)碳酸鹽條帶相間分布,其通常覆蓋在紅褐色硅質(zhì)巖之上,局部覆蓋于灰綠色火山碎屑巖或含火山物質(zhì)的泥頁巖之上。

圖2 雅魯藏布江縫合帶北亞帶錯不扎和加納崩蛇綠巖區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.2 Simplified geological map of the Cuobuzha and Jianabeng ophiolites in the Northern subbelt,YZSZ,Tibet

地幔橄欖巖主要為方輝橄欖巖,少量為透鏡或脈狀純橄巖,二輝橄欖巖不發(fā)育。方輝橄欖巖普遍弱蛇紋石化,斜方輝石含量 7%～10%,內(nèi)部發(fā)育透鏡狀塊狀鉻鐵礦礦點,寬 3～5 m。純橄巖走向305°～315°,寬 5～7 m,內(nèi)部零星的浸染狀鉻尖晶石定向排列,走向與純橄巖脈一致。地幔橄欖巖上部普遍被棕黃色石英菱鎂巖覆蓋,兩者接觸部分蛇紋石化和片理化發(fā)育,變形破碎強烈(圖 3d)。石英菱鎂巖表面棕黃色,新鮮面灰白色,含少量翠綠色斑點,靠近蛇紋巖部分為微細粒硅質(zhì)巖,風(fēng)化面淺棕黃色,新鮮面暗灰色,可見星點狀黑色鉻尖晶石和少量橄欖石,整體厚10～20 m,局部可達50 m。

錯不扎—加納崩蛇綠巖中普遍可見基性巖呈脈狀或長透鏡狀侵入地幔橄欖巖中,走向290°～320°不等,與蛇綠巖的走向一致。巖脈寬1.5～3 m,少量可達 8～10 m,長度斷續(xù)延伸十幾至幾十米(圖3e,f),具中粗粒輝長輝綠結(jié)構(gòu)(圖3g)。

1 基性巖樣品特征

基性巖是判別構(gòu)造環(huán)境和確定地質(zhì)年代重要“指針”,錯不扎—加納崩蛇綠巖中的基性巖脈為北亞帶蛇綠巖的構(gòu)造環(huán)境和時代研究提供了重要的素材。

圖3 雅魯藏布江縫合帶西段北亞帶錯不扎—加納崩蛇綠巖野外照片F(xiàn)ig.3 Field photographs of the Cuobuzha and Jianabeng ophiolites in the northern belt of the western Yarlung Zangbo suture zone,Tibet

樣品 12YL74(輝長巖)采自加納崩蛇綠巖北緣,坐標 N31°21′41″,E80°35′50″,4854 m,侵入于弱蛇紋石化的方輝橄欖巖中,呈透鏡狀或脈狀產(chǎn)出,寬0.6～1.2 m,走向 320°(圖 3e)。風(fēng)化面灰白色,新鮮面灰綠色,中粗粒輝長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要由斜長石(50%～55%)和角閃石(45%～50%)組成,含少量磁鐵礦(圖4a,b)。單偏光下角閃石淺綠-黃綠色多色性明顯,粒徑主要為0.5～0.9 mm;斜長石呈半自形柱狀、寬板狀,粒徑以0.5～1.0 mm為主,普遍發(fā)生不同程度高嶺土化,少量綠簾石化和絹云母化(圖4a,b,c)。

樣品 12YL78(輝綠巖)產(chǎn)在錯不扎蛇綠巖南緣,坐標 N31°22′59″,E80°34′14″,4740 m,侵入于蛇紋石化方輝橄欖巖中,寬1.5～2 m,走向310°左右(圖3f)。風(fēng)化面灰白色,新鮮面灰綠色,斑狀結(jié)構(gòu),斑晶主要為斜長石,含少量單斜輝石,它形-半自形寬板狀和短柱狀,粒徑 1 mm×3 mm ～ 2 mm×4 mm,含量2%～3%,普遍粘土化(圖4d,e),少量綠簾石化?；|(zhì)間粒結(jié)構(gòu),主要礦物為斜長石(50%～55%)和角閃石(40%～45%),斜長石普遍高嶺土化,少量絹云母化,長條狀/柱狀的斜長石格架不規(guī)則排列,被它形-半自形的角閃石和磁鐵礦等礦物充填(圖4d,f)。

2 樣品測試及分析方法

圖4 西藏雅魯藏布江縫合帶西段加納崩輝長巖(12YL74)和錯不扎輝綠巖(12YL78)顯微照片F(xiàn)ig.4 Microphotographs of gabbro (12YL74) from the Jianabeng ophiolite and dolerite (12YL78) from the Cuobuzha ophiolite in western Yarlung Zangbo suture zone,Tibet

圖5 加納崩和錯不扎蛇綠巖中基性巖的SiO2-Zr/TiO2 (a;Winchester and Floyd,1977)和(b)SiO2-TFeO/MgO(Miyashiro,1974)分類圖解(b)Fig.5 SiO2-Zr/TiO2 (after Winchester et al,1977) (a) and )SiO2-TFeO/MgO (after Miyashiro,1974) (b) diagrams for mafic rocks in the Jianabeng and Cuobuzha ophiolites,Tibet

選取相對新鮮的樣品磨制薄片,通過顯微鏡下薄片觀察進一步選擇基性巖樣品進行主、微量元素和鋯石 U-Pb同位素測年。輝長巖和輝綠巖的主微量元素測試在國土資源部國家地質(zhì)實驗測試中心完成。主量元素用 X射線熒光光譜儀(XRF-PW4400)測試,分析精度小于2%～8%;FeO采用重鉻酸鉀標準溶液滴定法測量,分析精度小于 10%;稀土微量元素采用等離子質(zhì)譜儀(ICPMS-PE300D)測試,含量大于 10×10-6的元素的測試精度為 5%,而小于10×10-6的元素的分析精度為10%。測試結(jié)果見表1。分別選取加納崩輝長巖(12YL74-15)和錯不扎輝綠巖(12YL78-14)兩件樣品進行鋯石U-Pb年齡測試。鋯石分選在廊坊市宇恒礦巖技術(shù)服務(wù)有限公司完成。采用常規(guī)粉碎、重液浮選和電磁選方法篩選出鋯石精樣,在雙目鏡下挑選鋯石顆粒。

樣品 12YL74-15的鋯石環(huán)氧樹脂制靶在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸構(gòu)造與動力學(xué)國家重點實驗室完成,鋯石的陰極發(fā)光(CL)圖像在北京離子探針中心電鏡實驗室拍攝。鋯石原位U-Pb同位素年齡測試在中國地質(zhì)科學(xué)院礦床資源研究所La-MC-ICPMS實驗室完成,所用儀器為 Thermo Finnigan Neptune型MC-ICPMS及New wave UP213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕斑束直徑為25 μm,頻率10 Hz,能量密度為2.5 J/cm2,以He為載氣。均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb,206Pb/238U,207Pb/235U的測試精度均為 2%左右,對鋯石標準的定年精度和準確度在 1%左右。樣品測試前用鋯石GJ-1進行調(diào)試儀器,使之達到最優(yōu)狀態(tài),鋯石U-Pb定年以CJ-1為外標,U、Th含量以 M127為標準(M127的 U=923×10-6、Th=439×10-6、Th/U0.475(Nasdala et al.,2008))。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序(Liu et al.,2010),鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0程序獲得,結(jié)果見表2。

樣品 12YL78-14的鋯石氧樹脂制靶和 U、Th和 Pb同位素分析在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所完成,采用 Cameca IMS-1280型離子探針(SIMS)進行元素分析,鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像在北京離子探針中心電鏡實驗室完成。將鋯石顆粒和標準鋯石一起粘貼在環(huán)氧樹脂表面制成樣靶,對待測鋯石做透射光、反射光顯微照相和陰極發(fā)光(CL)圖像分析,選定最佳的待測部位。鋯石的測試條件和流程見(Li et al.,2010)。U-Th-Pb同位素比值用標準鋯石 Plesovice校正獲得,U含量采用標準鋯石91500校正獲得,以標準樣品Qinghu作為未知樣監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。普通Pb校正采用實測204Pb值,以現(xiàn)代地殼的平均Pb同位素組成作為普通Pb組成進行校正。單點分析的同位素比值及年齡誤差為 1σ,加權(quán)平均年齡誤差為95%置信度。鋯石年齡諧和圖用Isoplot3.0程序獲得,結(jié)果見表2。

3 巖石成分特征

3.1 主量元素

加納崩輝長巖的 SiO2為 49.22%～51.51%,平均50.46%,Al2O3為15.93%～16.81%,平均16.24%,MgO為6.21%～7.08%,平均6.57%,分別與錯不扎輝綠巖的 SiO2(49.21%～53.02%,平均 51.00%)、Al2O3為15.92%～17.81%,平均 16.70%)、MgO(6.01%～8.05%,平均 7.38%)類似。加納崩輝長巖具有低 TiO2(平均0.71%)、K2O(平均 0.25%)、P2O5(平均 0.07%),高Na2O(平均 4.11%)特征,與錯不扎輝綠巖(TiO2平均0.87%,K2O平均0.44%,P2O5平均0.08%,Na2O平均3.59%)類似。加納崩輝長巖的Mg#值為0.70～0.72,平均0.71,同樣與錯不扎輝綠巖Mg#值(平均0.70)類似(表 1),均高于島弧玄武巖(IAB,>0.65)(Perfit et al.,1980),具有初始巖漿 Mg#值(0.68～0.75)(Wilkinson,1982)特點?？傊?研究區(qū)輝長巖和輝綠巖具有高Si、Al、Na、Mg,低 Ti、K、P 的特征。

在SiO2-Zr/TiO2圖解中,研究區(qū)基性巖脈位于亞堿性區(qū)域,與南亞帶普蘭基性巖脈(劉飛等,2013a;劉釗等,2011)類似(圖5a),在 SiO2-TFeO/MgO圖解(圖5b)中研究區(qū)基性巖隸屬于鈣堿性玄武巖系列,

圖6 錯不扎輝綠巖和加納崩輝長巖的稀土和微量元素配分曲線Fig.6 Chondirite-normalized REE patterns and N-MORB normalized rare elements diagrams for the Cuobuzha dolerite and the Jianabeng gabbro in the western part of the YZSZ,Tibet

278-2 2 12YL 51.80 16.161.875.958.798.053.310.550.960.160.091.9499.6370.89 9.0 017 53.005.00 192.66 7.8 41.527.542.671.003.580.614.100.842.610.352.290.358.18 6.0020 5.0020 0.0 80.10.74565 0.7 70.0668.001.79 55.2057 23.8037.961.580.790.99 et 1 ib 78-2 6.29.1.1051,T 12YL 16.60 1.5 95.8910.797.473.620.280.870.140.081.68100.1169.54176.00 055.8 1.0 019 2.3 66.901.336.802.370.933.280.563.690.762.330.322.030.31 019 9.00 0.0924.36 0.790.06 0 240.08.115.65 591.61.9331.56 0.79 235222.107 1.02 SZ 78-20 YZ 72量estern 42 741.95.509 26 6.41 YL 9.39 7.47.3.9.8 152.21 3.160.751.100.170.101.59.6.7 99677.00 2 37.002.0011 3.089.051.748.813.211.22 25.98 4.180.734.911.003.130.422.70 255.00 0.080 100.44 0.410 590.11 9.00 6228441.55 0 12511.07.30.77 1.02 0-6)含6594.8.5(1-1 9素9元788.00 9.00 9.00量io lites in the w YL 49.69 16.111.875.6812.177.582.880.220.860.140.082.56 0.06 70.6199.84 2589.20 182.29 1.2 96.73 6.3 22.280.913.120.543.610.762.310.312.030.312.69 55.70 380.09 63.60 0.10.2 18260.81 5 7.401.51 3 2.811.53 5121.50 0.77 121.04微ph)和t%uzha o 7 8-181 1 5.33.4 561.48.403 49171.2716 311 7.453.380.330.720.12 00 2.78.9.5 ob 139.000(wYL .2.2.8 99 0.050 2.18 716.21 521.20 170.00 2.150.962.97 6.16 0.533.500.732.230.302.010.30.3.3 1065535.00 0.050.10.430.66 4316.1.4 0.0 21311.50 12 Cu 0.08 0.74 27391.16素元量7主28 1.54.4 78-1.0.6 0 5 312YL 巖6.048.036.01 nabeng and 4.750.48 161.72 0.9 50.140.09 5 111.000 9964.17.71.00 2.6 17.741.497.392.671.013.620.624.220.872.720.372.440.375.42.60.10 0.11 4521310.88 84.62 0.060 242.00.0701.89.2.1381.50 0.99 95.2504綠綠dolerite from the Jia 3956250.73輝、巖-16 0.10.5 7 850.79 31.07 0.61.0 7.00 9.71 1.45.7 6.00 7.64 17.6輝4.02 YL 0.45 120.66 5.35 0.1 20.072.3899.89 971.9 4.0 018 61.6017 1.9 55.631.065.071.830.722.480.453.040.631.960.261.710.267.50 430.06 52.809 37355 53.300長<0 395617.60 27.051.510.771.03中巖蛇74-7扎49.54 1 6.242.244.809.656.213.900.190.780.120.086.00 12YL 99.75 69.96 bro and 3.00 1142.90 182.19 1.00 6.3 51.225.872.120.752.970.513.380.692.220.291.950.295.2935.3017 0.0 86.0 0 0.1177.25 0.7 30.06 1562.10 1.6276.10 3 0.801.500.760.91不4620.20錯、-6 0.05 7423 49161.65<0.050.2.24.75崩20 9.24 0 6.624.04.1 0.130.68.8 0.12 YL 0.07納6.87.6.5 12128.000 9971172.00 1.845.201.035.141.860.722.55 360.45 3.060.611.920.261.680.265.01.70.09.1 25145.007 0.571079 481.33.608 04076.7.50.74 1.01 17261.46加段e2+)。ten ts for gab西370.08 7 4-550.30 0 15.93合帶1.8 05.08 12YL 8.54 7.0 84.190.360.700.130.075.61 71.5013 39.20 99.791.00 181.88 0.00 5.5 21.065.291.940.732.680.473.170.662.020.271.770.276.8975.90 1.00 0.09.4 2988 70.60 1.46.5<0.0552.60 18.5027.731.450.720.98縫4196 g2+/(Mg2++F江布-4 0.11 7414 51161.97 5 4.65.5.18.19藏5.06 5.28.0 6.624.570.240.71 YL 0.12 0.07 99.853 124.000 1.81.9.3 71<0.050 177.00 5.22 121.02 4.961.780.682.51 370.43 2.930.601.940.261.650.26 500.09.3 0 0.59 268.001 1992魯481.38.405.5 17261.46 0.750.98 g#=100×M雅4256.0.0藏trace elements(10-6) con 95;M西4.78.1 74-350.58 4.19.6 1.8 316.81 0 310 6.5 53.520.35 1 0.7 20.12 ajor (wt%) and 0.075 71.15 12YL 995.000 1339.15.00 5.3 41.014.891.800.732.560.463.020.621.960.271.730.277.00.5 0.09 181.81 808.00 380.0605.46 0.6 30.05 1.5016.40 54.70 4317.8026.47 291.43 0.7 11.04 0.590×表1000 Table 1 M -231050 YL 7413.6.1.0 461.35 50 i=4.58 162.17 9.0 46.614.120.230.690.120.075.16.5.2 129972123.000 47167.00 1.805.331.014.971.820.692.610.453.080.631.970.261.760.265.34.246230.00 0.070.09 0 9.3019 0.57.0<0.936.5504.1.6 4117261.42 0.690.96 T iO2×13;T-1 4.50.6.2 7450 0.4.2.2 4.58 0.05.2.7.1 8.28 YL×0.830 6.31 514.44 161.80 0.250.690.110.07 86 71 1298127.000 37174.00 1.895.361.045.231.830.732.590.463.090.651.980.261.750.277.51.350287.00 0.060.09.332075 0.630 501.3936.5503 4117271.46 0.731.02 0 000×1 E樣SiO2=K2O品A l2O3Fe2O3FeOCaO OMg N a2OK2OTiO2 OMn P2O5LOITotalMg#CrNi VLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuRbBaSrUThKNbTaZrHfTi YEERE∑R/HEEa/Yb)N u:K δE LR(L 注

σ±1 0.8 80.730.78 0.72 1.8 70.710.941.071.58 1.63 1.0 91.741.651.17 1.49 4.81 1.0 51.261.231.220.96 1.45 1.89 1.40 1.8 81.921.94 1.96 7.32 1.95 1.9 62.061.84 1.92 1.8 91.961.821.892.02 8U/23 a6Pb 130.82 127.3 8127.06 127.19 131.1 4127.83127.90125.50127.42 128.77 127.7 3125.57127.45126.73 126.80 126.65 126.2 9126.15126.67125.89124.53 128.21 126.42 127.49 119.7 3126.45129.11 130.91 487.91 127.24 131.3 0132.28123.00 122.20 124.4 8128.17118.90124.84125.34/M20果結(jié)0 3 et 齡ib 年±1σ 1.030.880.89 0.87 1.230.911.081.551.55 2.15 2.081.432.522.94 1.23 2.89 3.541.482.111.251.34 1.03 1.32 2.67 5.404.653.20 3.12.5277.95 3.353.013.61 6.55 3.223.796.333.62.617 lites in Tio /235U ph 137.08 1 30.76129.48 129.09 1 37.41129.32130.50131.91131.91 132.20 1 34.62128.52127.05124.70 129.92 129.27 1 21.86129.35125.77128.89128.45 126.23 129.71 129.61 1 17.93123.47129.59 127.42 515.23 131.91 1 31.05130.35125.16 125.92 1 26.29126.89120.61117.67117.81 ao 207Pb數(shù)uobu據(jù)zh σ422101575678694670995302定d C年±1 0.000 10.00010.0001 0.0001 0.000 30.00010.00010.00010.0002 0.0002 0.000 10.00020.00020.0001 0.0002 0.0007 0.000 10.00020.00010.00010.0001 0.0002 0.0003 0.0002 1.5 81.541.52 1.51 1.56 1.55 1.5 11.571.51 1.59 1.5 31.541.541.531.62 U-Pban b en g石050996991993121003004966996018001967997985986984978976984972951009981997879802058699060793919501869696鋯iana 0.010.010.02 0.02 0.07 0.01 0.020.020.01 0.01 0.010.020.010.010.01 SIMS206Pb/238U 0.0 20.010.01 0.01 0.0 40.020.020.010.01 0.02 0.0 20.010.010.01 0.01 0.01 0.0 10.010.010.010.01 0.02 0.01 0.01和680812131491773355005899 MSes from the J σ±1 4.8 43.992.62 2.60 6.71 6.40 2.7 22.463.06 5.51 2.7 13.175.553.2515.71-ICPik 0.0011 0.0 0090.0010 0.0009 0.0 0310.00100.00120.00170.0024 0.0023 0.0 0150.00280.00320.0013 0.0032 0.0039 0.0 0160.00230.00140.00150.0011 0.0014 0.0029 0.0016 LAafic d值比脈 素巖 位0.1445 0.1 3740.1360 0.1355 0.3 1660.13580.13710.13870.1390 0.1417 0.1 3490.13320.13060.1365 0.1357 0.1275 0.1 3580.13180.13530.13480.1323 0.1362 0.1361 0.1385 0.1 2310.12930.1361 0.1337 0.6610 0.1387 0.1 3770.13690.1311 0.1320 0.1 3240.13310.12610.12280.1230性 同207Pb/2 35U441733535739707166558657603013788441373基lts of the m中462818880232040328305852巖resu σ.6綠 ±14.57 3.6 82.14 2.11 6.53 6.21 2.2 61.892.67 5.28 2.2 32.775.332.87 315蛇0.000 30.00020.0002 0.0002 0.000 50.00020.00020.00040.0006 0.0008 0.000 40.00080.00120.0002 0.0012 0.0029 0.000 40.00060.00020.00030.0002 0.0001 0.0007 0.0003不U-Pb d atin g扎錯376869460206972085914725540778629467475和崩zircon 0.051 20.04990.0495 0.0493 0.055 70.04910.04960.05110.0505 0.0511 0.048 90.04910.04740.0498 0.0496 0.0468 0.049 70.04830.04940.04960.0492 0.0492 0.0498 0.0503 0.047 60.04730.0488 0.0472 0.0609 0.0504 0.048 50.04790.0493 0.0500 0.049 20.04800.04910.04550.0454納207Pb/206Pb 2 加SIMS表ndS a /UTh4.81 5.2 03.35 1.62 0.6 63.642.590.860.86 4.79 2.4 34.540.362.62 4.28 2.70 7.6 23.545.763.955.28 4.18 0.37 3.71 1.4 10.490.55 4.95 1.68 0.52 3.1 54.761.75 2.52 2.0 40.911.041.080.39 P MA-IC U4.62 9.570.60 7.64 3.814.665.446.169.70 6.37 6.707.936.868.91 1.78 3.28 8.218.619.369.511.96.9 9 9.00 Table 2 L 3351584919343026471726243352143726157931492829191429571 1337 152408805815408216468302246600288 0-6)10324.80(1素元Th 08.35 1288 0 3.5946.82 806.17 128.0 754.19791.55227.9299.95 427.76 10.257.0 1627191222883.32 6 3.1622 382.53 818.07 4 3.5420 561.8 503.2146 122543 6 3.1096.08 17.56 104.10 1 0.1011 27021231517662552133577 2538715544954276256648113點試測5-1 4@4@4@4@4@4@7 4-15.374-15.4 74-15.55-7 74-15.85.10 12 5.12 13 5.13 5.14 14 5.15 15 5.16-15.17 5.18 5.20 5.21-15.22 5.11 5.235.245.25 5.26 5.28 5.3012345678910 4@4@4@4@4@4@4@4@4@11 74-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 12YL YLYL YL 7474747474747474747474747474747474747478-1 78-178-1 78-1 78-1 78-1 78-178-178-1 787878787878 12121212YL YL1212YL 12Y L12YL 12YL 12Y L12YL12YL12YL 12YL 12YL 12Y L12YL12YL12YL12YL 12YL 12YL 12YL 1 2Y L12YL12YL 12YL 12YL 12YL 1 2Y L12YL12YL 12YL 12Y L12YL12YL12YL12YL

圖7 加納崩輝長巖(12YL74-15)和錯不扎輝綠巖(12YL78-14)被測鋯石陰極發(fā)光圖像、LA-ICPMS和SIMS測點結(jié)果(a),以及鋯石U-Pb年齡協(xié)和圖(b,d)和加權(quán)平均年齡(c,e)Fig.7 CL images of zircon grains from the Jianabeng gabbro (12YL74-15) and Cuobuzha dolerite (12YL78-14) showing the texture and corresponding spots analyzed by LA-ICPMS and SIMS (a);U-Pb Concordia diagrams (b,d) and weighted average results (c,e)

3.2 微量元素

加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖的稀土總量分別為 26.05×10-6～30.80×10-6(平 均 27.34×10-6),和27.05×10-6～44.59×10-6(平 均 35.14×10-6),均 低 于N-MORB的39.11×10-6(Sun et al.,1989)。兩者輕、重稀土元素分餾較弱,(La/Yb)N平均比值分別為0.73和0.77;δEu分別為0.99和1.04(表1),沒有斜長石的分離結(jié)晶作用。加納崩輝長巖的微量元素含量普遍較錯不扎輝綠巖含量低,兩者球粒隕石標準化曲線均為LREE略虧損的近水平模式,與N-MORB和南亞帶普蘭基性巖脈相似(圖6a);輝長巖和輝綠巖的Ti/Zr(平均81.03和82.55),Zr/Yb(平均29.57和28.90),Zr/Y(平均2.88和2.75),Th/Yb(0.05和0.05)等比值類似,分別接近于N-MORB比值(102.70、24.26、2.64、0.04、271.43)(Sun et al.,1989)。N-MORB標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中,均顯示Nb、Ta強烈虧損,Ti弱虧損,Sr、Rb、Ba等LILE強烈富集,與島弧玄武巖(IAT)和南亞帶普蘭基性巖脈的地球化學(xué)分布樣式相似(圖6b)。為了排除蝕變作用對巖石成分的影響,僅用不活潑元素制作N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖,圖中Ti的含量為MgO=8%時計算的結(jié)果(圖6c,d)。加納崩和錯不扎以及南亞帶普蘭基性巖均具有明顯的 Nb負異常,加納崩輝長巖的稀土和微量元素含量整體低于錯不扎輝綠巖的含量,前者幾乎沒有Ti和Hf的異常,與俯沖板片近端玄武巖類似;而輝綠巖具有Ti和Hf弱負異常,結(jié)合高場強元素含量特征,與俯沖板片遠端玄武巖類似(圖6c)。普蘭基性巖(輝長巖和輝綠巖)具有 Ti和 Hf弱負至正異常的復(fù)雜過程,顯示具有俯沖板片近端至俯沖板片遠端玄武巖的過渡特征(圖6d)。

4 鋯石U-Pb年代學(xué)

加納崩輝長巖(12YL74-15)和錯不扎輝綠巖(12YL78-14)的鋯石U-Pb定年結(jié)果見表2,鋯石陰極發(fā)光圖像(CL)、協(xié)和年齡圖和加權(quán)年齡圖解見圖7。兩個樣品的被測鋯石較小,粒徑主要為 50～80 μm,多數(shù)為淺粉色,少量無色,半自形粒狀。CL圖像均一,不發(fā)育韻律環(huán)帶(圖 7a),輝長巖的鋯石 Th、U平均含量分別為 1435×10-6和 385×10-6,輝綠巖的鋯石Th、U平均含量分別為1187×10-6和482×10-6,前者的Th/U比值(平均3.32)大于后者(平均2.00),但均指示巖漿成因的特征(一般>0.4)。輝長巖的 24個206Pb/238U測點年齡位于124～131 Ma之間,加權(quán)平均年齡為(127.0±0.5) Ma(圖7b,c)與12個輝綠巖SIMS測點的年齡變化區(qū)間(122～132 Ma)類似(表 2),加權(quán)平均年齡為(125.8±2.6) Ma(圖7d,e),結(jié)合以上CL特征和Th/U比值,指示該年齡為基性巖的結(jié)晶年齡。

5 巖石成因構(gòu)造背景討論

5.1 地幔源區(qū)和構(gòu)造環(huán)境判別

高場強元素如 Nb、Zr、Th、Y、HREE等,一般不受熱液蝕變和低于角閃巖相變質(zhì)作用的影響,基性巖的不同元素比值、不同元素組合是示蹤巖漿源區(qū)、判別不同構(gòu)造環(huán)境最有效的判別因子(Dilek and Furnes,2011;Pearce,2014)。加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖的Mg#值分別平均為0.71和0.70,具有初始巖漿Mg#值(0.68～0.75)(Wilkinson,1982)的特點,綠泥石、角閃石等礦物組合顯示其經(jīng)歷了一定程度的綠片巖化蝕變作用(圖 3),因此可以使用高場強元素圖解反演源區(qū)特征和構(gòu)造環(huán)境。加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖脈的 Zr/Hf比值分別為 34.74～38.33(平均 36.22)和 36.76～38.10(平均 37.49),Th/Nb 比 值 分 別 為 0.05～0.06(平 均 0.05)和0.04～0.06(平均0.05),Zr/Y比值分別為2.74～3.07(平均 2.88)和 2.65～3.03(平均 2.75),與 N-MORB 的比值(36.10、0.05、2.64(McDonough and Sun,1995))相近。該特征與球粒隕石標準化曲線具有N-MORB的特點相吻合(圖6a),此外N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖右側(cè)部分的高場強元素(HFSE)均低于 N-MORB的含量,指示虧損地幔特征(圖6b,c)。礦物組成上,基性巖普遍含有大量角閃石,結(jié)合N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖明顯富集Rb、Ba、Sr和U、Pb,暗示初始巖漿中流體的存在。總之,以上特征反映了研究區(qū)基性巖來源于含水的虧損地幔源區(qū)。

使用高場強元素組合判別基性巖脈的構(gòu)造環(huán)境,顯示其具有島弧和洋中脊玄武巖的共同特點。在 Ti-Zr-Y圖解(圖 8a)中基性巖落入大洋海底玄武巖、鈣堿性玄武巖和低鉀拉斑玄武巖范疇,而區(qū)別于板內(nèi)玄武巖,與主量元素判別結(jié)果類似(圖5b)。在Zr/Y-Zr圖解(圖8b)中,加納崩輝長巖多落入島弧火山巖區(qū)域內(nèi),而錯不扎輝綠巖位于島弧玄武巖和N-MORB的過渡區(qū)域內(nèi)。在 Th/Yb-Nb/Yb圖解(圖8c)中,基性巖成分位于大洋島弧和地幔成分陣列區(qū)(MORB-OIB array)之間,具有超俯沖帶環(huán)境的痕跡;進一步使用V-Ti圖解(圖8c),可以看出研究區(qū)基性巖均分布于MORB或俯沖板片遠端的弧后玄武巖和弧前玄武巖區(qū)域(圖8d)。在N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖中,明顯的Nb、Ta負異常,指示島弧環(huán)境(圖6b)。

島弧玄武巖一般具有較低的Zr含量(<130×10-6)以及Zr/Y比值<4為特征(夏林圻等,2007),本區(qū)輝長巖和輝綠巖的 Zr含量平均為 51.97×10-6和62.59×10-6,Zr/Y比值分別為2.88和2.75,反映了島弧玄武巖的特點。同時在N-MORB標準化高場強元素蛛網(wǎng)圖中,加納崩輝長巖幾乎沒有 Ti和Hf的異常,與俯沖板片近端玄武巖類似;而輝綠巖具有 Ti和 Hf弱負異常,結(jié)合高場強元素含量特征,與俯沖板片遠端玄武巖類似(圖6c)。值得一提的是,俯沖板片近端和遠端是指靠近俯沖帶的距離,以及受其影響的程度。近端是指靠近俯沖帶且明顯受到其影響;遠端則遠離俯沖帶,受其影響較小,兩者均可形成于弧前或弧后盆地。以上說明,從(127.0±0.5) Ma錯不扎輝綠巖到(125.8±2.6) Ma加納崩輝長巖,具有從俯沖板片近端到遠端的演化特點,可能反映了弧前或弧后環(huán)境下,俯沖流體作用逐步減弱的過程。

基性巖脈的圍巖(方輝橄欖巖)經(jīng)歷了高程度部分熔融(大于 25%),單斜輝石和斜方輝石成分具有明顯弧前地幔橄欖巖的特征,全巖地球化學(xué)蛛網(wǎng)圖Nb負異常,LREE、Zr和Hf弱的正異常,記錄了流體與地幔楔相互反應(yīng)過程(馮光英等,待發(fā)表),該特征與北亞帶的達機翁和巴爾方輝橄欖巖類似(李源等,2011;連東洋等,2014)?？傊?基性巖脈和圍巖方輝橄欖巖的礦物學(xué)和元素地球化學(xué)指示研究區(qū)基性巖形成于洋內(nèi)俯沖相對成熟的弧前環(huán)境,為俯沖流體交代地幔楔部分熔融的產(chǎn)物。

5.2 YZSZ西段構(gòu)造格架討論

YZSZ西段南北蛇綠巖亞帶的關(guān)系探討主要從蛇綠巖的產(chǎn)出、巖石組合,以及地幔橄欖巖和基性巖的構(gòu)造環(huán)境等方面進行簡要的對比。

蛇綠巖的產(chǎn)出不同。南亞帶蛇綠巖普遍出露東波、普蘭、休古嘎布等多個大型的超鎂鐵巖塊,巖體與地層接觸的部位片理化和蛇紋石化強烈,局部可見石英菱鎂巖化和異剝鈣榴巖化;蛇綠巖兩側(cè)不發(fā)育島弧型中酸性巖體。而北亞帶在形態(tài)上呈細長條帶狀,NWW 向斷續(xù)延伸,普遍蝕變強烈,巖石組合肢解破碎嚴重,多以蛇綠混雜巖的形式產(chǎn)出,達機翁、巴爾、加納崩、錯不扎、峨爾翁等產(chǎn)出較新鮮地幔橄欖巖,呈斷續(xù)條帶狀分布(圖1b),巖體與地層接觸部位普遍可見蛇紋石化、片理化、石英菱鎂巖化和異剝鈣榴巖化;北亞帶北側(cè)毗鄰岡底斯島弧型巖基。

圖8 加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖的構(gòu)造判別圖解Fig.8 Discrimination diagrams for the Jianabeng gabbro and Cuobuzha dolerite in western YZSZ,Tibet

巖石組合上,南亞帶蛇綠巖主要由三部分組成,即地幔橄欖巖、基性巖脈(黃圭成等,2006;韋振權(quán)等,2006;Bezard et al.,2011;Chan et al.,2013;劉飛等,2013a)和上覆火山-沉積蓋層,缺失或不發(fā)育典型的堆晶巖、席狀巖墻群和枕狀熔巖等洋殼端元(Liu et al.,2015)。地幔橄欖巖主要為方輝橄欖巖,含少量純橄巖和二輝橄欖巖,鉻鐵礦點多處出露?；鹕?沉積蓋層為一套穩(wěn)定的海山層序,從上到下主要由含鮞粒的塊狀灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、紅色硅質(zhì)巖、粉砂質(zhì)/硅質(zhì)泥頁巖夾薄層砂巖、玄武巖和玄武質(zhì)火山碎屑巖組成(劉飛等,2013b)。北亞帶蛇綠巖的巖石組合主要包括地幔橄欖巖、堆晶輝長巖、塊狀熔巖和火山碎屑巖,以及海山相火山-沉積蓋層。與南亞帶相比,北亞帶巖石組合略有不同:(1)北亞帶東段的峨爾翁蛇綠混雜巖中出露寬約2 km的堆晶輝長巖;(2)薩嘎海山層序中,OIB型玄武巖的厚度達 2～4 km;達機翁OIB型玄武巖的厚度在0.5～1 km以上,遠遠大于南亞帶OIB型玄武巖的厚度,比如東波OIB型玄武巖一般厚十幾米至百米不等,最厚達200～300 m;(3)北亞帶地幔橄欖巖主要由方輝橄欖巖和少量純橄巖組成,而南亞帶發(fā)育少量呈脈狀或條帶狀的二輝橄欖巖。

礦物和元素地球化學(xué)上,南亞帶普遍可見輝長巖、輝綠巖和輝石巖等基性巖脈侵入于地幔橄欖巖中,兩者接觸關(guān)系截然。大部分巖脈呈NW走向,與蛇綠巖塊的構(gòu)造線方向一致,元素和 Sr-Nd同位素地球化學(xué)指示基性巖脈形成于初始俯沖洋內(nèi)島弧環(huán)境(劉飛等,2013a)?；詭r脈的鋯石U-Pb年齡位于120～130 Ma之間(李建峰等,2008;劉釗等,2011;熊發(fā)揮等,2011)。地幔橄欖巖,尤其是基性巖脈的圍巖方輝橄欖巖的地球化學(xué)成分指示地幔橄欖巖首先經(jīng)歷了洋中脊的部分熔融,隨后受到俯沖帶流體的改造(徐向珍等,2011;楊經(jīng)綏等,2011;Liu et al.,2012;牛曉露等,2013)。北亞帶的達機翁、巴爾、錯不扎和加納崩等蛇綠巖中也常見基性巖脈(輝長巖、輝綠巖)侵入地幔橄欖巖中,巖脈走向北西,寬度從幾厘米到幾米不等,產(chǎn)狀與南亞帶基性巖相同。加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖的鋯石 U-Pb年齡分別為(127.0±0.5) Ma和(125.8±2.6) Ma(圖 7),主微量元素接近或低于N-MORB,N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖中具有明顯的 Nb、Ta、Ti負異常(圖6),指示基性巖漿來自虧損的地幔源區(qū);結(jié)合圍巖地幔橄欖巖的弧前特征,兩者形成于洋內(nèi)俯沖弧前環(huán)境,與南亞帶基性巖脈的時代和構(gòu)造背景一致(圖8)。

總之,根據(jù)南北亞帶侵入于地幔橄欖巖中的輝長巖、輝綠巖等基性巖脈,雖然南亞帶基性巖普遍為低鉀島弧拉斑玄武巖,北亞帶加納崩和錯不扎為鈣堿性玄武巖系列(圖5),但南北亞帶基性巖具有類似的產(chǎn)狀,類似的成巖時代范圍(120～130 Ma),類似虧損地幔的源區(qū),均形成于相對成熟的洋內(nèi)弧前環(huán)境,說明兩者可能來自相同大洋巖石圈的不同殘余。結(jié)合野外產(chǎn)出關(guān)系,北亞帶北側(cè)出露大面積的岡底斯島弧巖基,而南亞帶兩側(cè)不發(fā)育島弧巖漿事件;札達—仲巴微地體碎屑巖的物源和繼承鋯石年齡特征與特提斯喜馬拉雅類似,而不同于拉薩陸塊(孫高遠等,2012),以及南亞帶普蘭和東波蛇綠巖具有從北到南的構(gòu)造侵位特征(Xu et al.,2015),我們認為在印度板塊向歐亞板塊碰撞、蛇綠巖侵位過程中,新特提斯洋殘余向南逆沖推覆到特提斯喜馬拉雅地層之上,形成了南北兩個蛇綠巖亞帶是可能的,但還需要其它證據(jù)進一步證實。此外,南北亞帶蛇綠巖的產(chǎn)出和巖石組合上的差異,可能反映了YZSZ西段的新特提斯洋演化過程和蛇綠巖的侵位機制的差異,還需要大量工作去探索。

6 結(jié)論

YZSZ西段北亞帶侵入于方輝橄欖巖的加納崩輝長巖和錯不扎輝綠巖脈,寬1～3 m不等,走向北西,鋯石 U-Pb年齡分別為(125.8±2.6) Ma和(127.0±0.5) Ma,具有高 Si、Al、Na、Mg,低 Ti、K、P的特征,為鈣堿性玄武巖范疇。球粒隕石標準化曲線與N-MORB一致,但N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖中Nb、Ta、Ti負異常,Th含量稍高,結(jié)合圍巖方輝橄欖巖的元素和礦物地球化學(xué)具有弧前地幔橄欖巖特征,指示來源于虧損的地幔源區(qū),形成于相對成熟的弧前環(huán)境。對比南亞帶的普蘭、東波和休古嘎布蛇綠巖中類似產(chǎn)狀、相同時代(120～130 Ma)的基性巖脈,南亞帶基性巖具有高Al、Fe、Mg、Ti,低Si、K、P的特征,普遍為低鉀拉斑玄武巖系列。球粒隕石標準化曲線也與N-MORB一致,N-MORB標準化蛛網(wǎng)圖也顯示明顯Nb、Ta負異常,圍巖地幔橄欖巖也具有類似弧前地幔橄欖巖特征,形成于相對成熟的弧前盆地環(huán)境,結(jié)合南亞帶不發(fā)育溝-弧盆體系,南北亞帶之間的札達—仲巴微地體具有特提斯喜馬拉雅的親緣性,以及南亞帶東波和普蘭蛇綠巖具有從北到南的構(gòu)造侵位特征,說明 YZSZ西段南北亞帶蛇綠巖可能屬于相同大洋巖石圈的不同殘余,在構(gòu)造侵位過程中形成了南北兩個蛇綠巖亞帶。

致謝:野外和室內(nèi)工作得到中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所許志琴院士的指導(dǎo),邁阿密大學(xué) Yildirim Dilek教授和卡迪夫大學(xué)Julian Pearce教授給予有益建議。中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所Ahmed Masoud博士、吳魏偉博士生給予幫助。邁阿密大學(xué)的謝艷雪博士生、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)王云鵬、高健、楊艷,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)的周文達、李奇維參與野外工作;兩位審稿人提出許多寶貴意見,在此一并表示真摯的謝意。

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