孔維華, 蔣之飛, 周 新, 徐學(xué)金, 方 明, 方 潔, 肖 霞

(湖北省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊,湖北 孝感 432000)

西藏班戈縣白拉SSZ型蛇綠巖鋯石U-Pb年齡及其構(gòu)造意義

孔維華, 蔣之飛, 周 新, 徐學(xué)金, 方 明, 方 潔, 肖 霞

(湖北省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊,湖北 孝感 432000)

白拉蛇綠巖位于班公湖—怒江縫合帶中段,主要巖石類型為輝長巖、輝橄巖、純橄巖、玄武巖、輝石巖等。所有基性巖樣品富鎂,低鈦、鈉、硅,富集大離子親石元素(如Rb、Ba、Th等),且虧損高場強(qiáng)元素Ta、Ti等,通過地球化學(xué)元素分析認(rèn)為白拉蛇綠巖形成于俯沖消減帶之上(SSZ)的構(gòu)造環(huán)境,很可能是小洋盆發(fā)育晚期洋殼進(jìn)入俯沖消減過程中的產(chǎn)物。在蛇綠巖中獲得輝長巖的鋯石U-Pb年齡為(189.7±1.3)Ma,表明班公湖—怒江特提斯洋在早侏羅世末構(gòu)造環(huán)境由擴(kuò)張開始向俯沖消減的轉(zhuǎn)換。

縫合帶;俯沖消減;SSZ型蛇綠巖;地球化學(xué)

班公湖—怒江縫合帶是青藏高原北部一條重要的板塊邊界[1-2],班公湖—怒江縫合帶中段經(jīng)歷了較為完整的威爾遜旋回,即:二疊紀(jì)大洋裂谷幼年期微型大洋階段;早三疊世—中三疊世大洋成年期洋盆擴(kuò)張階段;晚三疊世—早侏羅世大洋衰退期洋盆俯沖消減階段;中侏羅世—早白堊世大洋殘余期殘余洋盆階段;晚白堊世大洋遺痕期板塊碰撞造山階段[3]。蛇綠巖是班公湖—怒江縫合帶的重要組成部分,其類型、形成時代的研究對探討班—怒帶的構(gòu)造演化具有直接的指示意義。在西藏班戈縣白拉鄉(xiāng)一帶,出露大面積的蛇綠巖。之前1∶25萬班戈幅區(qū)調(diào)工作認(rèn)為其形成于白堊紀(jì)洋中脊擴(kuò)張海槽[4]。筆者通過“西藏1∶5萬班戈地區(qū)6幅區(qū)調(diào)”的工作,初步認(rèn)為,白拉蛇綠巖產(chǎn)出于俯沖消減帶之上(SSZ)的環(huán)境,是小洋盆發(fā)育晚期洋殼進(jìn)入俯沖消減過程中的產(chǎn)物。

1 地質(zhì)背景和樣品特征

白拉蛇綠巖主要分布在班公湖—怒江縫合帶中段白拉鄉(xiāng)拉青拉—阿多一帶(圖1),呈透鏡狀北西向展布,巖性主要有輝長巖、輝橄巖、純橄巖、玄武巖、輝石巖、堆晶巖等,以構(gòu)造巖片形式侵位于中下侏羅統(tǒng)木嘎崗日巖群混雜巖中,蛇綠巖與該混雜巖一起構(gòu)成班公湖—怒江蛇綠混雜巖帶。本次采集的輝長巖(D2306-TW1),位于白拉鄉(xiāng)西北約50 km(地理坐標(biāo):X=3489980;Y=270807),用于定年的輝長巖呈灰綠色,變余輝長結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斜長石(黝簾石、絹云母、鈉長石)53%,輝石(陽起石)47%。巖石由斜長石、輝石的蝕變礦物陽起石、黝簾石、絹云母、極少的鈉長石組成。陽起石為淺綠色,弱多色性,呈纖柱狀集合體,具輝石假象,粒徑在0.5 mm左右。黝簾石為他形粒狀集合體,絹云母為顯微鱗片狀集合體,有時兩者混合在一起,具斜長石的粒、柱狀假象,粒徑大小同輝石。

2 測試結(jié)果

2.1 鋯石U-Pb年齡

用于分選鋯石的輝長巖約25 kg,分選工作是在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)所完成,鋯石制靶在北京天和信礦業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司完成。將待測鋯石以環(huán)氧樹脂固定,拋光至暴露出鋯石中心面,分別在光學(xué)顯微鏡下用反光、投射光照相和陰極發(fā)光(CL)照相,在北京天和信礦業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司實驗室完成LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年,測定采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1作外標(biāo)。原始數(shù)據(jù)采用Glitter程序處理并進(jìn)行普通鉛矯正,年齡采用Isoplot程序完成。采用206Pb/238U年齡,其加權(quán)平均值為95%置信度,分析結(jié)果見表1。

圖1 西藏班戈縣白拉蛇綠巖地質(zhì)簡圖(大地構(gòu)造位置圖據(jù)潘桂棠,2002)Fig.1 Baila ophiolite geological map in Baingoin County1.第四系;2.賽馬爾曲礫巖;3.木嘎崗日巖群其西弄巖組;4.拉貢塘組;5.接奴群;6.希湖群;7.確哈拉群;8.查果羅瑪組;9.達(dá)爾東組;10.枕狀基性熔巖;11.堆晶巖;12.超鎂鐵質(zhì)巖片;13.英云閃長巖;14.正長花崗巖;15.片理產(chǎn)狀;16.一級斷裂;17.二級斷裂;18.斷層;19.平行不整合;20.角度不整合;21.同位素定年樣位置;①.龍木錯—雙湖縫合帶;②.班公湖—怒江縫合帶;③.雅魯藏布江縫合帶;Ⅰ.羌塘地塊;Ⅱ.班公湖—雙湖—怒江—昌寧對接帶;Ⅲ.岡底斯地塊;Ⅳ.喜馬拉雅地塊。

編號232Th238U232Th/238U207Pb/206Pb±σ207Pb/235U±σ206Pb/238U±σ207Pb/235U±σ206Pb/238U±σ比值比值比值比值年齡/Ma年齡/Ma和諧度/%0116.243.60.209980.052490.435340.260062.179010.036560.12557234.7182717.55958231.447947.81045980342.683.20.275060.047800.508100.190891.754260.029860.11581177.3895914.95770189.697047.24987930442.877.40.295020.047540.268580.201391.100630.030750.04967186.305159.30303195.264303.1083295052583400.277450.050830.154270.215140.677690.030490.04061197.853995.66443193.597092.5423797061622250.326930.052200.173400.217140.752230.030310.05318199.524266.27683192.468583.32885960787.495.80.435780.050790.262940.203091.033920.029210.41798187.738728.72699185.622552.6198998081522460.308700.052510.165270.217580.674880.029940.03721199.891065.62972190.159252.331009509110 1500.388780.052450.168110.220410.687230.030420.04867202.248685.71942193.189063.04629951076.91650.248030.053210.196140.219450.856460.029350.03844201.455637.13264186.481532.40945921171.590.10.417060.050700.260690.206910.987180.029870.04945190.959678.30624189.750373.09693991321.540.60.271950.048570.323590.198011.204480.030010.06677183.4374710.20945190.594594.17996961428.458.10.256070.054810.316300.225381.236990.030030.06592206.3800110.25100190.731784.12716921532.973.10.224020.046490.219840.193780.903650.030160.06195179.850347.68709191.533083.8783393162562430.520260.049220.151350.202340.586430.029730.03671187.105134.95403188.875752.3002899171591640.507670.047870.171330.197650.683130.030050.04208183.139405.79298190.838822.63578951991.698.90.485140.052960.223630.215110.817440.029880.04997197.833586.83210189.792943.12943952035.570.10.267930.048290.256520.198521.039810.030140.05570183.872068.81013191.446653.48686952156.076.10.383870.054760.311680.228611.322410.0301620.05273209.0534510.92996191.564573.3012191222101920.553360.052650.155500.213580.587530.029460.03674196.548364.917577187.189652.30263952344.487.90.262570.049990.248630.200480.939030.029070.04245185.535117.94343184.698462.6610799241812320.371740.050420.168550.205410.715760.029410.04738189.693276.03066187.049102.9689298

用于分析的鋯石顆粒大小約100～150 μm,呈板狀,顯示巖漿環(huán)帶,環(huán)帶較寬,為典型的基性巖石中鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。21個分析點(diǎn)在206Pb/238U-207Pb/235U圖解上諧和或近諧和(圖2),206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(189.7±1.3)Ma(MSWD=0.99)。

圖2 白拉蛇綠巖帶樣品鋯石CL圖和U-Pb諧和年齡Fig.2 CL diagram and U-Pb concordant age of zircon samples of Baila ophiolite belt

2.2 主微量元素

其主量元素分析結(jié)果見表2。從表中可以看出,樣品SiO2含量介于44.86%～48.26%,平均為46.06%;TiO2含量介于0.077%～0.14%,平均為0.097% ;MgO含量介于9.68%～12.12%,平均為11.18%;Al2O3含量分別介于15.01%～20.48%,平均為17.38%;Na2O含量介于0.36%～1.54%,平均為1.07%;K2O含量分別介于0.034%～1.09%,平均為0.47%。與班公湖、蓬錯SSZ型蛇綠巖相比,樣品整體高鎂,低鈦、鈉、鉀(表3)。

表2 白拉SSZ型蛇綠巖中輝長巖主量元素分析結(jié)果表(單位:10-2)Table 2 Analysis result table of the main content of gabbro BailaSSZ ophiolite elements

表3 班公湖、蓬錯、白拉蛇綠巖主量元素對比表(單位:10-2)Table 3 Principal element contrast table of Bangong lake,Pengchuo and Baila ophiolite

固結(jié)指數(shù)(SI)在65～81,平均值為69.46。巖漿在結(jié)晶分異過程中,通常由富鎂向貧鎂方向演化,殘余巖漿的固結(jié)指數(shù)會迅速降低,這種大的SI值,反映該巖體在巖漿演化過程中分離結(jié)晶程度較低,是來自地幔的產(chǎn)物。

圖3 堿—二氧化硅圖解(據(jù)T.N. Irvine,1971)Fig.3 Alkali-silicon dioxide diagramA.堿性區(qū);S.亞堿性區(qū)。

相對于其他典型地區(qū)蛇綠巖,樣品整體富鎂,低鈦、鈉、硅的特征。在堿—二氧化硅圖解(圖3)上,樣品落入亞堿性區(qū);在玄武巖F-A-M圖解(圖4)上,樣品落入鈣堿性玄武巖和拉斑玄武巖界線附近。根據(jù)現(xiàn)代大洋拉斑玄武巖的研究結(jié)果,正常洋脊玄武巖有較高的TiO2,含量范圍在0.7%～2.3%,本文研究的蛇綠巖中TiO2含量<0.10%。洋脊玄武巖Sc豐度值在40×10-6～60×10-6,Sr為70×10-6～150×10-6,本區(qū)輝長巖中Sc豐度值平均為32.08×10-6,Sr豐度值在12.5×10-6～340×10-6,Sc明顯偏低,Sr變化較大,略微偏高,這些特征均有別于現(xiàn)代大洋拉斑玄武巖,暗示輝長巖可能為鈣堿性玄武巖系。

圖4 玄武巖F-A-M圖解(據(jù)T.N. Irvine,1971)Fig.4 F-A-M diagram of basaltTH.拉斑玄武巖系;CA.鈣—堿性巖系。

巖石名稱PM029-XT4PM029-XT9D7699-XT1D2306-XT1PM016-XT3蝕變輝長巖蝕變輝長巖橄欖輝長巖輝長巖蛇紋石化輝橄巖La2.231.122.573.892.04Ce7.523.155.136.264.27Pr0.440.250.620.560.50Nd1.951.302.471.932.24Sm0.360.280.620.420.59Eu0.170.100.180.110.25Gd0.460.320.660.470.63Tb0.070.060.100.070.14Dy0.40.340.610.450.96Ho0.090.060.130.100.20Er0.250.190.390.330.60Tm0.040.030.050.040.09Yb0.240.190.350.290.56Lu0.040.030.0580.0490.08Y2.321.803.262.325.16

稀土元素特別是重稀土元素受海水蝕變、熱液交代或后期變質(zhì)作用的影響甚微,因此稀土分配型式能較好地反映巖漿形成時的特點(diǎn)。研究區(qū)樣品中稀土總豐度值ΣREE在4.74×10-6～38.66×10-6(表4),平均值為14.66×10-6,遠(yuǎn)低于N-MORB的39.1×10-6[5]、E-MORB的49.1×10-6,低于OIB的198.96×10-6,因為從島弧到正常洋中脊再到洋島,巖石稀土總量是逐漸增加的,樣品巖石稀土總量很低,暗示巖石可能為島弧環(huán)境[6]。(La/Yb)N介于4.5～15.42,平均為8.77,與N-MORB、E-MORB和OIB的(La/Yb)N比值分別為0.82、1.91和17.13相比,介于后兩者之間,表明輕、重稀土元素之間存在明顯的分異;δEu在0.75～1.38,平均為1.06,除了樣品D2306-XT1具較弱Eu負(fù)異常外,其余樣品Eu無明顯負(fù)異常。從球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE配分圖(圖5)上看,整體顯示右傾的配分型式,表現(xiàn)為輕稀土略顯富集,中、重稀土元素近似平坦?fàn)畹奶卣鳌?/p>

圖5 白拉蛇綠巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖Fig.5 Chondrite standardization map of Baila ophiolite of rare earth elements

巖石名稱PM029-WL4PM029-WL9D7699-WL1D2306-WL1PM016-WL3蝕變輝長巖蝕變輝長巖橄欖輝長巖輝長巖蛇紋石化輝橄巖P41.648.143.244.847.9Co38.728.642.840.440.7Rb43.315.362.222.33.60Sb0.180.2116.617.50.17Bi0.030.020.020.030.02Hg8.478.144.546.667.74Sr72.4256113340148Ba67.450.715275.981.7V81.073.561.177.3116Sc33.329.430.738.039.8Nb5.215.005.005.008.40Ta0.430.301.081.120.64Zr10.010.050.050.010.7Hf0.480.480.550.570.77Ga9.868.5410.011.99.54Sn0.500.5266.42.1518.5U0.500.500.500.500.50Th1.141.001.001.271.00K5643174390452904282Ti538492454401873

微量元素分析結(jié)果見表5,在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6)中,整體呈右傾的配分型式,微量元素特征表現(xiàn)為Rb、Ba、Th、U、Sr、Ta等大離子親石元素相對富集,虧損高場強(qiáng)元素Nb等,并具有顯著的P、Ti負(fù)異常,說明其成因與俯沖消減作用有關(guān)。

3 構(gòu)造意義探討

白拉蛇綠巖樣品微量元素中,Rb、Ba、Th、Sr等大離子親石元素富集,且Ti、P、Y、Nb、Yb具較明顯虧損,具有類似交代地幔巖的特征,即有別于典型的N-MORB型蛇綠巖,顯SSZ型蛇綠巖的特征。因為在大洋中脊下玄武巖(N-MORB)源區(qū)幾乎處于無水的條件下,一般不會出現(xiàn)Rb、Sr等大離子親石元素的富集,而在SSZ環(huán)境下的俯沖洋殼釋放的流體加入可以產(chǎn)生這種特征,反映它們形成于有流體加入的俯沖消減的SSZ環(huán)境[7]。

圖6 白拉蛇綠巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.6 Spider diagram of primitive mantle normalized trace elements of Baila ophiolite

在Ti-Zr-Y圖解(圖7)上,樣品落入島弧鈣堿性玄武巖區(qū);在V-Ti圖解(圖8)上,樣品落入島弧玄武巖區(qū)。

圖7 白拉蛇綠巖Ti-Zr-Y圖解(據(jù) Pearce 和 Cann，1973)Fig.7 Ti-Zr-Y diagram of Baila ophioliteA、B.島弧拉斑玄武巖;B、C.島弧鈣堿性XIN性玄武巖;D.板內(nèi)玄武巖。

從上述各判別圖來看,白拉蛇綠巖輝長巖落入島弧(鈣堿性)玄武巖區(qū)域,與前述其具有板塊俯沖消減帶(SSZ)產(chǎn)出環(huán)境分析吻合。另外,在白拉北佳瓊棒那拉亦發(fā)育一套早侏羅世火山巖,具島弧型性質(zhì)(另文發(fā)表),因此,白拉蛇綠巖產(chǎn)出于俯沖消減帶之上(SSZ)弧后盆地環(huán)境,是洋盆發(fā)育晚期洋殼進(jìn)入俯沖消減過程中的產(chǎn)物,為俯沖帶上的弧后盆地擴(kuò)張脊環(huán)境。

史仁燈等[8]獲得班公湖SSZ型蛇綠巖中的輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(167.0±1.4)Ma,為中侏羅世,基于此認(rèn)為班公湖—怒江洋在班公湖地區(qū)中侏羅世開始由擴(kuò)張轉(zhuǎn)化為俯沖消減。夏斌等[9]在東巧西蛇綠巖中獲得輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(187.8±3.7)Ma,認(rèn)為東巧蛇綠巖帶所代表的特提斯洋盆形成于早侏羅世晚期;黃強(qiáng)太等[10]在蓬錯西北切里湖蛇綠巖帶中獲得輝長巖鋯石U-Pb年齡為(189.8±3.3)Ma,為俯沖帶之上(SSZ)蛇綠巖。以上研究表明,班公湖—怒江蛇綠巖帶存在SSZ型蛇綠巖。蛇綠巖代表殘余的古洋殼,班公湖SSZ型蛇綠巖是古洋殼俯沖產(chǎn)物,為古洋盆萎縮的最好標(biāo)記之一,是在大洋關(guān)閉過程中形成于匯聚板塊邊緣俯沖帶上的構(gòu)造環(huán)境,其形成時代直接指示大洋開始由擴(kuò)張轉(zhuǎn)換為俯沖消減的時限。筆者認(rèn)為,在早侏羅世末,研究區(qū)構(gòu)造背景經(jīng)歷了由拉張向擠壓的構(gòu)造轉(zhuǎn)換,揭開了洋陸轉(zhuǎn)換的序幕。

圖8 V-Ti圖解(據(jù) Shervais，1982) Fig.8 V-Ti diagramIAB.島弧玄武巖;ALK.堿性玄武巖;MORB.大洋中脊玄武巖。

致謝:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)王黎棟教授、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)劉銳教授,及中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心研究員潘桂棠、王保弟兩位先生對文章的內(nèi)容提出了大量的寶貴修改建議,在此深表謝意！

[1] 潘桂棠,朱弟成,王立全,等.班公湖—怒江縫合帶作為崗?fù)呒{大陸北界的地質(zhì)地球物理證據(jù)[J].地學(xué)前緣,2004,11(4):371-382.

[2] 任紀(jì)舜,肖黎薇.1∶25萬地質(zhì)填圖進(jìn)一步揭開了青藏高原大地構(gòu)造的神秘面紗[J].地質(zhì)通報,2004,23(1):1-11.

[3] 夷曉偉.班公湖怒江縫合帶中段中生代地質(zhì)演化研究[D].荊州:長江大學(xué),2010.

[4] 西藏地質(zhì)調(diào)查院.中華人民共和國1∶25萬班戈幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].拉薩:西藏地質(zhì)調(diào)查院,2003.

[5] Shen-su Sun,W.F.McDonough..關(guān)于地幔化學(xué)和同位素體系[C]//Geological Society Special Publication.London:Geological Society of London,1989.

[6] 強(qiáng)巴扎西,格桑旺堆,鐘云,等.中華人民共和國1∶5萬東巧地區(qū)4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].拉薩:西藏地質(zhì)調(diào)查院,2014.

[7] 邱瑞照,鄧晉福,周肅,等.青藏高原西部蛇綠巖類型:巖石學(xué)與地球化學(xué)證據(jù)[J].地學(xué)前緣,2005,12(2):277-291.

[8] 史仁燈.班公湖SSZ型蛇綠巖年齡對班—怒洋時限的制約[J].科學(xué)通報,2007,52(2):223-227.

[9] 夏斌,徐力峰,韋振權(quán),等.西藏東巧蛇綠巖中輝長巖鋯石SHRIMP定年及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報,2008,82(4):528-531.

[10] 黃強(qiáng)太,李建峰,夏斌,等.西藏班公湖—怒江縫合帶中段江錯蛇綠巖巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)及地質(zhì)意義[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2015,40(1):34-48.

U-Pb Ages and Tectonic Significance of SSZ OphioliteZircon in Baingoin County,Tibet

KONG Weihua, JIANG Zhifei, ZHOU Xin, XU Xuejin, FANG Ming, FANG Jie, XIAO Xia

(SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432000)

Baila ophiolite is located in the middle of Bangong Lake-Nu River suture zone,rocks are gabbro,augite peridotite,dunite,basalt and pyroxenite. All the mafic samples are rich in magnesium,low in Ti,Na,Si,and enriched in large ions,such as Rb,Ba,Th and so on,and depleted in high field strength elements such as Ta and Ti. Through the analysis of geochemical elements that Baila ophiolite formed in the subduction zone(SSZ)tectonic environment,probably is a product of small ocean basin during the late development of oceanic crust into the subduction process. In the ophiolite in zircon U-Pb age of gabbro was (189.7±1.3)Ma,showed that the Bangong Lake-Nu River tethys ocean changed from expansion to subduction at the end of Early Jurassic in the tectonic environment.

suture zone; subduction; SSZ ophiolite; geochemistry

P588.12; P597+.3

A

1671-1211(2017)06-0669-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.002

2017-05-04;改回日期2017-09-06

西藏1∶5萬班戈江錯地區(qū)H46E002003等6幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目(項目編號:1212011221082)。

孔維華(1971-),男,工程師,區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與找礦專業(yè),從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。E-mail:744491090@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171027.0937.002.html數(shù)字出版日期2017-10-27 09:37

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