孔維華, 盧海波, 劉雙江, 方 明, 方 潔, 肖 霞

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

班—怒結(jié)合帶是指位于岡底斯—念青唐古拉板片與羌塘板片之間的狹長(zhǎng)地域,西起班公湖,向東經(jīng)改則、安多、丁青后沿怒江進(jìn)入滇西[1]。多數(shù)學(xué)者[2-4]認(rèn)為班公湖—怒江洋殼形成于晚三疊世—早侏羅世,中侏羅世洋殼開始俯沖消減,洋盆一直持續(xù)到早白堊世晚期才閉合,班公湖—怒江洋盆的閉合時(shí)間為早白堊世(132～110 Ma),對(duì)于洋陸轉(zhuǎn)換的時(shí)間,目前為止還缺乏確鑿依據(jù)。筆者近年來(lái)在班—怒結(jié)合帶中部開展路線調(diào)查過(guò)程中,對(duì)早白堊世侵入巖進(jìn)行了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb同位素定年和巖石地球化學(xué)研究,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,討論班戈江錯(cuò)地區(qū)侵入巖巖石成因及其形成的構(gòu)造背景,闡述該地區(qū)于早白堊世末完成洋—陸轉(zhuǎn)換作用這樣一個(gè)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變的過(guò)程。

1 地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

班戈江錯(cuò)地區(qū)位于班公湖—怒江結(jié)合帶南側(cè),岡底斯地塊北緣[5]。研究區(qū)巖漿巖十分發(fā)育,呈巖株、巖枝產(chǎn)出,主要為(斑狀)二長(zhǎng)花崗巖類(1∶25萬(wàn)資料為二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖)、花崗閃長(zhǎng)巖(1∶25萬(wàn)資料為英云閃長(zhǎng)巖)。侵入地層主要是接奴群、木嘎崗日巖群,次為拉貢塘組。1∶25萬(wàn)班戈幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查認(rèn)為(斑狀)二長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)代為晚白堊世,正長(zhǎng)花崗巖形成時(shí)代為始新世[6]。

本文研究的侵入巖位于班戈縣白拉鄉(xiāng)一帶,對(duì)花崗閃長(zhǎng)巖、(斑狀)二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行系統(tǒng)采樣研究,并對(duì)其中2件樣品進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,時(shí)代為早白堊世,本次采集的2件鋯石U-Pb年齡樣品位置見圖1所示。

花崗閃長(zhǎng)巖樣品采自于白拉鄉(xiāng)北西20 km處,巖石呈灰白色,細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為黑云母10%、石英26%、中—更長(zhǎng)石57%、正長(zhǎng)石5%等。斜長(zhǎng)石為半自形板柱狀,晶體大小在0.3～1.0 mm,個(gè)別晶體稍大,可達(dá)2.0 mm左右,具鈉長(zhǎng)雙晶、卡鈉雙晶,有的晶體具環(huán)帶,環(huán)數(shù)在4～10環(huán),為韻律性正環(huán)帶,晶體大多數(shù)較新鮮,少數(shù)晶體內(nèi)有蝕變礦物——絹云母;有的晶體為鉀長(zhǎng)石所包含,在同鉀長(zhǎng)石的接觸處可見蠕英結(jié)構(gòu)。鉀長(zhǎng)石為他形晶,主要是分布在斜長(zhǎng)石間,晶體大小在0.2～0.4 mm。石英為他形粒狀,粒徑在0.2～1.5 mm,具波狀消光。

斑狀二長(zhǎng)花崗巖樣品采自于白拉鄉(xiāng)南東約4 km處,巖石呈灰白色,似斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)。斑晶含量在10%左右,為鉀長(zhǎng)石,粒徑在5.0～20.0 mm?；|(zhì)主要由顯微條紋長(zhǎng)石33%、石英30%、更長(zhǎng)石25%、黑云母2%等礦物組成。斑晶為顯微條紋長(zhǎng)石,具顯微條紋構(gòu)造,粒徑在5.0～20.0 mm,半自形—自形晶。基質(zhì)為長(zhǎng)石、石英和少量的黑云母。黑云母為深棕色—褐色多色性,半自形片狀,晶體大小在0.5～1.3 mm。斜長(zhǎng)石為半自形板柱狀,粒徑在1.0～2.5 mm,具鈉長(zhǎng)雙晶,有少量的絹云母蝕變礦物。鉀長(zhǎng)石除粒徑小、在1.0～5.0 mm外,其他特征同斑晶。石英為他形粒狀,粒徑在1.0～4.0 mm。

圖1 西藏班戈江錯(cuò)地區(qū)侵入巖體地質(zhì)簡(jiǎn)圖(大地構(gòu)造位置圖據(jù)潘桂棠,2002)Fig.1 Geological sketch of intrusive rock mass in Jiangcuo area,Baingoin County of Tibet1.第四系沖洪積物;2.第四系沼積物;3.第四系湖積物;4.賽馬爾曲礫巖;5.競(jìng)柱山組;6.木嘎崗日巖群其西弄巖組;7.拉貢塘組二段;8.拉貢塘組一段;9.確哈拉群;10.查果羅瑪組;11.枕狀基性熔巖;12.堆晶巖;13.變質(zhì)橄欖巖;14.英云閃長(zhǎng)巖;15.二長(zhǎng)花崗巖;16.正長(zhǎng)花崗巖;17.一級(jí)斷裂;18.二級(jí)斷裂;19.一般斷層;20.同位素定年樣位置;①.龍木錯(cuò)—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(duì)接帶;Ⅲ.岡底斯地塊;Ⅳ.喜馬拉雅地塊。

2 樣品分析方法

鋯石年齡樣品2件,處理時(shí)采取常規(guī)方法,鋯石挑選在河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)所完成,將野外所采新鮮樣品(每件3～5 kg)粉粹至0.2～0.5 mm,經(jīng)重液浮選和電磁分離方法挑選出純凈的鋯石礦物,然后在雙目鏡下將鋯石樣品用雙面膠粘貼在載玻片上。放上PVC杯,將環(huán)氧樹脂和固化劑進(jìn)行充分混合后注入PVC杯中,待樹脂充分固化后將樣品座從載玻片上剝離,并對(duì)其進(jìn)行拋光,直到樣品露出一個(gè)光潔的平面,這時(shí)對(duì)鋯石進(jìn)行透射光、反射光照相及陰極發(fā)光(CL)電子圖像研究,最后用體積百分比為3%的稀HNO3清洗樣品做成樣品靶。

3 分析結(jié)果

測(cè)年巖體樣品鋯石呈無(wú)色透明,具有長(zhǎng)柱狀晶型,長(zhǎng)度約100～200 μm,發(fā)育有規(guī)則的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu),并且多數(shù)環(huán)帶細(xì)密,顯示出巖漿鋯石特征。鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結(jié)果見表1,根據(jù)這些分析數(shù)據(jù)所做諧和圖如圖2所示。采用206Pb/238U比值年齡來(lái)計(jì)算加權(quán)平均年齡,其加權(quán)平均值為114.94±0.93 Ma和115.5±1.1 Ma(95%置信度)。

可見,研究區(qū)巖體的形成時(shí)代為早白堊世,屬于早燕山期。

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

研究區(qū)巖體主量元素分析結(jié)果見表2,從表中可以看出,花崗閃長(zhǎng)巖類樣品SiO2含量介于66.86%～69.1%之間,平均含量為67.84%,屬于酸性巖范疇;Al2O3含量介于15.64%～16.28%之間,平均含量為15.97%;TiO2含量為0.39%～0.49%,平均含量0.44%;CaO含量在3.57%～4.67%之間,平均含量4.21%;Na2O含量2.61%～2.88%,平均含量為2.74%;K2O含量2.18%～2.78%,平均含量2.48%;全堿含量為5.22%,K2O/Na2O平均含量為0.91,屬于鈉質(zhì)系列;P2O5平均為0.15,A/CNK<1.1,平均為1.08,為弱過(guò)鋁質(zhì)巖石,指示巖漿來(lái)源可能為幔源。里特曼指數(shù)δ為1.03～1.22,屬于鈣堿性巖?；◢弾r類樣品SiO2含量介于71.76%～76.26%之間,平均含量為73.53%,屬于酸性巖范疇;Al2O3含量介于12.1%～14.25%之間,平均含量為13.26%;TiO2含量為0.08%～0.35%,平均含量為0.23%;Na2O含量為2.8%～3.06%,平均含量2.92%;K2O含量在4.83%～5.41%之間,平均含量5.01%;全堿含量平均為7.93%,K2O/Na2O為1.72,屬于鉀質(zhì)系列。堿度率AR平均為3.21。A/CNK平均為1.10,為偏鋁質(zhì)巖石。里特曼指數(shù)δ為1.91～2.49,屬于鈣堿性巖。在K2O-SiO2圖(圖3、圖4)上花崗閃長(zhǎng)巖投點(diǎn)落在鈣堿性系列區(qū),花崗巖類投點(diǎn)落在高鉀鈣堿性系列區(qū)與鉀玄巖系列區(qū),表明花崗閃長(zhǎng)巖由鈣堿性巖組成,花崗巖類由高鉀鈣堿性巖石組成。

表1 研究區(qū)侵入巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data of intrusive rocks in the study area

圖2 研究區(qū)侵入巖體中鋯石諧和圖Fig.2 Concordia plot of zircon in intrusive rocks in the study area

表2 研究區(qū)侵入巖體主量元素分析結(jié)果表Table 2 Table of analysis results of major elements of intrusive rock mass in study area 單位:10-2

送樣號(hào)分析號(hào)SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgOK2ONa2OTiO2P2O5MnOH2O+CO2總量PM025-YQ2花崗閃長(zhǎng)巖69.115.640.442.793.570.932.72.880.390.120.0670.980.1799.777PM025-YQ3花崗閃長(zhǎng)巖66.8616.280.53.424.671.172.222.730.490.150.0821.010.199.682PM025-YQ4花崗閃長(zhǎng)巖66.9816.020.553.454.11.172.772.640.490.140.0741.420.01999.823PM025-YQ5花崗閃長(zhǎng)巖67.4515.990.753.184.421.062.32.780.440.150.0811.780.051100.432PM025-YQ7花崗閃長(zhǎng)巖67.915.850.583.13.71.022.782.610.420.240.071.330.06999.669PM025-YQ10花崗閃長(zhǎng)巖68.4715.960.62.984.240.982.472.750.420.140.0760.660.01899.764PM025-YQ11花崗閃長(zhǎng)巖68.6515.790.552.944.321.062.452.70.440.130.0730.690.00399.796PM025-YQ12花崗閃長(zhǎng)巖67.3316.240.713.324.651.082.182.820.460.150.0810.630.04999.7PM030-YQ2二長(zhǎng)花崗巖76.2612.10.541.630.440.0895.182.980.0760.0920.0270.50.25100.164PM030-YQ6二長(zhǎng)花崗巖73.8212.990.232.671.070.34.872.890.240.10.0450.520.48100.225PM030-YQ7二長(zhǎng)花崗巖75.9612.640.551.380.480.125.012.920.0960.0560.0360.540.1599.938PM030-YQ8二長(zhǎng)花崗巖75.612.980.41.270.730.174.9330.140.0690.0420.460.22100.011D9555-YQ1斑狀二長(zhǎng)花崗巖7213.980.432.751.370.444.942.870.350.120.0540.380.37100.054PM030-YQ3斑狀二長(zhǎng)花崗巖71.9214.020.572.121.420.395.072.940.320.120.0460.60.48100.016PM030-YQ4斑狀二長(zhǎng)花崗巖72.4313.460.363.121.230.354.92.90.30.10.0510.40.62100.221PM033-YQ1斑狀二長(zhǎng)花崗巖72.1113.150.583.281.170.394.832.80.290.110.0740.830.3899.994PM033-YQ2斑狀二長(zhǎng)花崗巖73.4613.060.32.820.990.354.922.810.260.110.0580.660.36100.158PM033-YQ4斑狀二長(zhǎng)花崗巖71.7614.250.292.581.130.35.413.060.230.0840.0550.360.7100.209

圖3 花崗閃長(zhǎng)巖樣品K2O—SiO2圖解Fig.3 K2O—SiO2 graphic illustration of granodiorite samples

圖4 花崗巖樣品K2O—SiO2圖解Fig.4 K2O—SiO2 graphic illustration of granite sample

4.2 稀土元素和微量元素特征

研究區(qū)巖體樣品稀土元素和微量元素分析結(jié)果見表3、表4,從表中看出,花崗閃長(zhǎng)巖稀土總豐度值ΣREE平均為156.39×10-6,LaN/YbN=8.61～31.62,顯示輕稀土富集。在稀土元素配分模式圖(圖5)中,分配曲線明顯向右傾斜,說(shuō)明輕稀土元素明顯富集,反映輕稀土分餾明顯,重稀土分餾不明顯,δEu在0.46～0.8之間,具有輕微的負(fù)銪異常;花崗巖類稀土總豐度值ΣREE在44.91×10-6～203.95×10-6之間,LaN/YbN=1.22～3.55,在稀土元素標(biāo)準(zhǔn)配分模式圖(圖6)中,分配曲線右傾,稀土分餾不明顯。δEu在0.15～0.39之間,具有明顯銪負(fù)異常。

花崗閃長(zhǎng)巖類樣品微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖7)中,曲線向右傾斜,其中大離子親石元素Rb、Th、K富集,呈現(xiàn)正異常,明顯虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ti、Ta,與島弧型巖漿巖的特征基本吻合[7-8];花崗巖類樣品原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖8)中,曲線向右傾斜,其中大離子親石元素Rb、Th、K富集,呈現(xiàn)正異常,Nb、Ta、Ce、Sr、P和Ti元素明顯虧損?？傮w形態(tài)為多谷少峰的右傾型,其中Sr、Ti強(qiáng)烈虧損,顯示有洋殼俯沖碰撞—后碰撞花崗巖特征[9]。

5 構(gòu)造環(huán)境探討

不同成因的花崗巖類其構(gòu)造環(huán)境各不相同,本次采集的巖體樣品在Rb—Yb+Nb圖解中,花崗閃長(zhǎng)巖類樣品落入火山弧花崗巖區(qū)(圖9);花崗巖類樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)(圖10)。在Rb—Yb+Ta判別圖中,花崗閃長(zhǎng)巖樣品落入火山弧花崗巖區(qū)(圖11);花崗巖樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)(圖12)。在R1-R2圖解中,花崗閃長(zhǎng)巖樣品落入幔源花崗巖區(qū)(圖13),花崗巖樣品落入同碰撞花崗巖區(qū)(圖14)。

表3 研究區(qū)侵入巖體微量元素分析結(jié)果表Table 3 Table of analysis results of trace element of intrusive rock mass in the study area 單位:10-6

表4 研究區(qū)侵入巖體稀土元素分析結(jié)果表Table 4 Table of analysis results of rare earth elements of intrusive rocks in the study area 單位:10-6

圖5 花崗閃長(zhǎng)巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖Fig.5 Standardized distribution pattern of REE chondrites in granodiorites

圖6 花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖Fig.6 Standardized distribution pattern of REE chondrites in granite

圖7 花崗閃長(zhǎng)巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.7 Standardized spider web maps of trace elements in the primary mantle of granodiorite

圖8 花崗巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.8 Standardized spider web maps of trace elements in the primary mantle of granite

圖9 花崗閃長(zhǎng)巖Rb—Yb+Nb圖解(after Pearce,1984)Fig.9 Rb—Yb+Nb diagram of granodioriteCOLG.同碰撞花崗巖;VAG.火山弧花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

圖10 花崗巖Rb—Yb+Nb圖解(after Pearce,1984)Fig.10 Rb—Yb+Nb diagram of graniteCOLG.同碰撞花崗巖;VAG.火山弧花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為新特提斯班公湖—怒江洋殼形成于晚三疊世—早侏羅世,中侏羅世開始了俯沖消減,在晚侏羅世—早白堊世閉合[10-12]?？抵緩?qiáng)認(rèn)為在早白堊世中期拉薩地塊的北部由于班公湖—怒江洋俯沖消減的結(jié)束而演變成非海相的環(huán)境,中基性和酸性巖主要是班公湖—怒江洋的關(guān)閉和羌塘地塊拉薩地塊碰撞的產(chǎn)物[13]。李華亮認(rèn)為鏡柱山組是班公湖—怒江縫合帶完成洋陸轉(zhuǎn)換,進(jìn)入陸內(nèi)構(gòu)造環(huán)境的重要標(biāo)志[14]。

圖11 花崗閃長(zhǎng)巖Rb—Yb+Ta圖解(after Pearce,1984)Fig.11 Rb—Yb+Ta diagram of granodioriteCOLG.同碰撞花崗巖;VAG.火山弧花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

圖12 花崗巖Rb—Yb+Ta圖解(after Pearce,1984)Fig.12 Rb—Yb+Ta diagram of graniteCOLG.同碰撞花崗巖;VAG.火山弧花崗巖;WPG.板內(nèi)花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

圖13 花崗閃長(zhǎng)巖R1-R2圖解(after Batchelor & Bowdden,1985)Fig.13 R1-R2 diagram of granodiorite1.幔源花崗巖;2.板塊碰撞前消減期花崗巖;3.碰撞后隆起期花崗巖;4.造山晚期花崗巖;5.非造山區(qū)花崗巖;6.同碰撞花崗巖;7.造山期后花崗巖。

圖14 花崗巖R1-R2圖解(after Batchelor & Bowdden,1985)Fig.14 R1-R2 diagram ofdiagram of granite1.幔源花崗巖;2.板塊碰撞前消減期花崗巖;3.碰撞后隆起期花崗巖;4.造山晚期花崗巖;5.非造山區(qū)花崗巖;6.同碰撞花崗巖;7.造山期后花崗巖。

通過(guò)構(gòu)造環(huán)境判別分析,班戈江錯(cuò)地區(qū)早白堊世花崗閃長(zhǎng)巖形成環(huán)境為俯沖環(huán)境下的島弧—陸緣弧環(huán)境,物源為幔源型,代表新特提斯洋向南俯沖消減的產(chǎn)物;酸性侵入巖(二長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖)形成環(huán)境為同碰撞構(gòu)造環(huán)境,物源為殼源型,是洋殼俯沖到陸殼之下后大陸碰撞的產(chǎn)物,標(biāo)志著俯沖消減作用的結(jié)束,測(cè)區(qū)班—怒結(jié)合帶洋—陸轉(zhuǎn)換作用過(guò)程于早白堊世末完成,中特提斯洋閉合,進(jìn)入陸—陸碰撞階段。表明區(qū)內(nèi)花崗巖經(jīng)歷了從俯沖消減末期直到同碰撞早期階段,巖漿侵位時(shí)代代表了區(qū)內(nèi)構(gòu)造環(huán)境由俯沖消減向同碰撞的轉(zhuǎn)變期。

綜上所述,筆者認(rèn)為班戈江錯(cuò)地區(qū)在早白堊世班公湖新特提斯洋俯沖消減,弧后洋盆封閉,進(jìn)入印度板塊與亞洲板塊的陸—陸碰撞階段,這樣一個(gè)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變的過(guò)程。

6 結(jié)論

(1) 班戈江錯(cuò)地區(qū)侵入巖花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、斑狀二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為114.94±0.93 Ma和115.5±1.1 Ma,表明其形成時(shí)代為早白堊世。

(2) 花崗閃長(zhǎng)巖為俯沖環(huán)境下的島弧—陸緣弧環(huán)境,物源為幔源型,是班戈江錯(cuò)地區(qū)洋盆向南俯沖的產(chǎn)物;花崗巖是洋殼俯沖到陸殼之下后大陸碰撞的產(chǎn)物,物源為殼源型。

(3) 通過(guò)巖石地球化學(xué)研究,測(cè)區(qū)班—怒結(jié)合帶洋—陸轉(zhuǎn)換作用過(guò)程于早白堊世末完成,中特提斯洋閉合,進(jìn)入陸—陸碰撞階段,為班—怒結(jié)合帶構(gòu)造演化提供了直接證據(jù)。