藏北阿里地区改则县雀康一带纳丁措组火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征

引用本文

褚慧力. 藏北阿里地区改则县雀康一带纳丁措组火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征[J].中国地质调查, 2016,3(6): 37-48.
CHU Huili. Nadingco Formation volcano rocks zircon U-Pb age and geochemical characteristics in Gêrzê county area of northern Tibet area[J].Geological Survey of China, 2016,3(6): 37-48. 复制到剪切板

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藏北阿里地区改则县雀康一带纳丁措组火山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征

褚慧力

福建省地质调查研究院,福州 350013

作者简介: 褚慧力(1986—),男,工程师,主要从事地质矿产调查工作。Email: 150438950@qq.com。

收稿日期: 2016-04-07

基金资助: 中国地质调查局“西藏改则县1:5万六幅区域地质矿产调查(编号: 1212011221080)”项目资助

摘要

纳丁措组火山岩分布于班公湖—怒江结合带以北,属于羌塘—三江复合板片内多玛地层分区雀康地层小区的火山岩地层,代表了羌南地区古近纪的火山活动,为一套粗安岩-粗面岩的岩石组合。在地层区采集了3件岩石年龄样品,测年结果分别为(35.99±0.29) Ma、(37.2±0.65) Ma、(35.23±0.37) Ma。样品中SiO₂含量均较高,介于58.7%~65.51%之间; 铝饱和指数A/NFC为0.046~1.029,普遍较低,显示偏铝岩石的特性; MgO含量普遍略高,介于1.10%~2.95%之间。稀土元素(rare earth element,REE)特征显示,样品中REE总量为243.38×10^-6~313.48×10^-6,说明岩石属于稀土元素偏高型,其中∑[ w(Ce)]/∑[ w(Y)]为15.24~20.61,属于轻稀土富集型; [ w(La)/ w(Yb)]_N为26.34~52.01,说明轻、重稀土分异明显; δEu为0.77~0.91,属于弱负异常。Rb、Th等大离子亲石元素富集度高,而Hf和重稀土元素等高场强元素丰度值较低,绝大部分样品分析结果显示Ti、Ta、Nb亏损明显, w(La)/ w(Sm)值较为稳定, w(Sm)/ w(Yb)为4.3~6.7,比值较低。根据岩石地球化学特征,判断纳丁措组火山岩原始岩浆来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带,形成环境为造山带附近的大陆拉张的板内初始裂谷环境。

关键词: 藏北阿里; 古近纪; 纳丁措组火山岩; 锆石U-Pb年龄; 地球化学特征

中图分类号:P694 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2016)06-0037-12

Nadingco Formation volcano rocks zircon U-Pb age and geochemical characteristics in Gêrzê county area of northern Tibet area

CHU Huili

Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350013, China

Abstract

Volcanic rocks of the Nadingco Formation is mainly distributed in the north of the Bangong lake-Nujiang suture zone.It is belong to the volcano rock formation of the Qiangtang-Sanjiang composite plate Duoma stratigraphic division Quegang district formation,and represents the volcanic activity of the south of Qiangtang area in Paleogene。Its main rock type is latite-trachyte.There are 3 dating samples which show the ages of (35.99±0.29) Ma、(37.2±0.65) Ma and (35.23±0.37) Ma.The geochemistry samples exhibit w(SiO₂)=58.7%-65.51% which is high, A/NFC=0.046-1.029 which is low, w(MgO)=1.10%-2.95% which is high,∑REE=243.38×10^-6-313.48×10^-6,and δEu=0.77-0.91. It indicates that the basalt is slightly enriched in light rare earth elements(LREE)and without remarkable Eu depletion. Large ion affinity rock elements such as Rb and Th are high content. High field-strength elements such as Hf and heavy rare earth elements (HREE) are low content.Most samples shows that Ti, Ta and Nb are low content. w(La)/ w(Sm) shows stable content. w(Sm)/ w(Yb)=4.3-6.7,which is low. According to the features of rock geochemistry,the primitive magma originates from the special crust mantle transitional zone, which is based on the thickened continental crust of the Qinghai Tibet Plateau. Its forming is the initial intraplate continental extensional rift environment near the orogenic belt.

Keyword: Northern Tibet Ali; Paleogene; Nadingco Fromation volcanic rocks; zircon U-Pb dating; geochemistry

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0 引言

改则县位于西藏班公湖— 怒江结合带北部, 其中纳丁措组分布于改则县附近的雀康一带, 所属地层划分为羌塘— 三江复合板片多玛地层分区雀岗地层小区。西藏自治区地质调查大队对该区域进行了1:25万地质调查工作, 测得纳丁措组多个样品的K-Ar年龄, 将该地层归于古近纪, 并认为纳丁措组属于一套以玄武岩-安山岩为主, 局部可见中酸性熔岩及火山碎屑岩的基性岩-中性岩-酸性岩并偏碱性的火山岩系^[1]。然而, 由于地质调查精度和其他方面的限制, 纳丁措组的岩石学特征并未收集完全, 也缺乏更为精确的定年数据及相关的地球化学资料。

根据新开展的西藏改则县1:5万六幅区域地质调查项目成果, 发现在雀康一带, 纳丁措组为一套粗面岩-粗安岩的火山岩岩性组合。共采集3个U-Pb同位素年龄样和14个岩石地球化学样, 获得1个锆石SHRIMP年龄为(35.99± 0.29) Ma, 2个锆石LA-ICP-MS年龄分别为(37.2± 0.65) Ma和(35.35± 0.43) Ma。笔者对纳丁措组最新年龄数据进行报道, 并对相应的地球化学特征进行分析。

1 地质背景及岩石学特征

纳丁措组主要出露于工作区改则县以东的雀康一带, 位于班公湖— 怒江结合带以北, 羌南地体的日干配错前陆盆地内部(图1)。纳丁措组下部为下— 中侏罗统色哇组砂板岩组合, 两者构成喷发不整合接触关系; 其上部为新近系康托组砂岩— 砾岩组合, 两者为角度不整合接触关系。

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	图1 改则县雀康一带地质概况及样品采集位置 1.第四系; 2.新近系; 3.纳丁错组粗安岩; 4.纳丁错组粗面岩; 5.侏罗系; 6.三叠系; 7.年龄样采集位置及编号; 8.岩石地球化学样采样位置及编号Fig.1 Geological setting and sampling in Quekang of Gê rzê

综合西藏改则县1:5万六幅区域地质调查项目成果, 将纳丁措组划分为上下两段: 纳丁措组上段(E_2-3n²), 岩性为浅灰— 深灰色粗面岩、粗面凝灰熔岩和粗面斑岩等; 纳丁措组下段(E_2-3n¹), 岩性主要为紫红色粗面安山岩、褐红色气孔— 杏仁状粗面安山岩, 浅紫红色安山岩局部夹细粒砂岩和泥质粉砂岩等。

重要样品薄片鉴定成果如下:

粗安岩: 具斑状结构, 斑晶含量约35%, 矿物成分为斜长石(15%~20%)、透长石(2%~5%)、辉石(2%~5%)、角闪石(> 5%)和黑云母(2%~5%), 其中斜长石具熔蚀现象, 聚斑状分布, 大部分环带构造发育, 具轻黏土化, 透长石表面较干净。基质主要由长英质组成, 呈纤状、霏细状结构, 球粒构造, 含量约65%。

粗面岩: 具斑状结构, 斑晶含量约15%, 由斜长石(10%~15%)和辉石(3%~5%)组成, 斜长石环带构造发育, 少量沿边部具熔蚀麻点现象, 辉石暗化边明显。基质由长石(主要为斜长石, 含量80%~85%)和暗色矿物假象(2%~5%)组成, 长石杂乱分布构成交织结构, 暗色矿物呈填隙状分布, 多为辉石假象。

2 锆石U-Pb分析

本次工作在纳丁措组火山岩中共采取了1个SHRIMP锆石U-Pb年龄样和2个LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄样。测试结果分述如下。

2.1 SHRIMP锆石U-Pb年龄样

SHRIMP锆石样品TW-D1074-1年龄测定在中国地质科学院北京离子探针中心完成。对样品的19颗锆石进行了测试(图2)。锆石以长柱状为主, 大小约50 μ m× 200 μ m, 个别短柱状为50 μ m× 100 μ m, 形态较好, 裂缝较少, 环带发育。锆石Th含量为(93~5 795)× 10^-6, U含量为(119~4 028)× 10^-6, w(Th)/w(U)比值变化较小, 绝大部分在0.4~1.9之间, 显示为岩浆锆石特征(表1)。

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	图2 样品TW-D1074-1锆石阴极发光图像及U-Pb测试位置Fig.2 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D1074-1

表1 样品TW-D1074-1锆石测年数据 Tab.1 Zircon dating data of sample TW-D1074-1

在19个锆石SHRIMP年龄数据中, 有3个数据与绝大多数的年龄数据相差很大, 不具有代表性, 故选取另外16个数据进行处理。从图3、图4可以看出, 数据的谐和度好, 谐和年龄为(35.99± 0.29) Ma, 加权平均年龄为(35.99± 0.29) Ma(MSWD=0.89), 加权平均年龄与谐和年龄一致, 数据可靠。

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	图3 样品TW-D1074-1 U-Pb同位素谐和年龄Fig.3 Isotope age harmonic figure of sample TW-D1074-1

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	图4 样品TW-D1074-1 U-Pb同位素年龄加权平均值Fig.4 Isotope age weighted average figure of sample TW-D1074-1

2.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄样

LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄样数据测试均在西北大学地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。

对样品TW-D5332-1中的24颗锆石进行了测试(图5), 锆石以长柱状为主, 大小约50 μ m× 100 μ m, 个别长轴更长, 大小约50 μ m× 200 μ m, 形态较好, 裂缝较少, 环带发育。样品中锆石Th含量为(107.40~782.68)× 10^-6, U含量为(74.51~747.23) × 10^-6, w(Th)/w(U)比值变化较小, 范围在0.4~1.9之间, 显示为岩浆锆石特征(表2)。获得的24个锆石LA-ICP-MS年龄数据谐和度好, 谐和年龄(37.2± 0.65) Ma(MSWD=1.6)(图6), 加权平均年龄为(37.2± 0.65) Ma(图7), 加权平均年龄与谐和年龄一致, 数据可靠。

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	图5 样品TW-D5332-1锆石阴极发光图像及U-Pb测试位置Fig.5 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D5332-1

表2 样品TW-D5332-1锆石测年数据 Tab.2 Zircon dating data of sample TW-D5332-1

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	图6 样品TW-D5332-1 U-Pb同位素谐和年龄Fig.6 lsotope age harmonic figure of sample TW-D5332-1

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	图7 样品TW-D5332-1 U-Pb同位素年龄加权平均值Fig.7 Isotope age weighted average figure of sample TW-D5332-1

对样品TW-D3646-1的24颗锆石进行了测试(图8), 锆石以长柱状为主, 大小约50 μ m× 100 μ m, 个别长轴更长, 大小约50 μ m× 200 μ m, 形态较好, 裂缝较少, 环带发育。样品锆石Th含量(97.38~1 160.52)× 10^-6, U含量(115.55~1 194.55)× 10^-6, w(Th)/w(U)比值变化较小, 范围在0.4~1.6之间, 显示为岩浆锆石特征(表3)。

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	图8 样品TW-D3646-1锆石阴极发光图像及U-Pb测试位置Fig.8 Zircon cathodoluminescence and test position of sample TW-D3646-1

表3 样品TW-D3646-1锆石测年数据 Tab.3 Zircon dating data of sample TW-D3646-1

获得24个锆石LA-ICP-MS年龄数据, 其中2个锆石的年龄数据与其他锆石数据差别很大, 明显不具有代表性, 故没有使用。另外22个锆石谐和年龄为(35.84± 0.59) Ma(MSWD=1.5)(图9), 谐和度较好, 加权平均年龄(35.35± 0.43) Ma(图10), 加权平均年龄与谐和年龄相差很小, 数据可靠。

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	图9 样品TW-D3646-1 U-Pb同位素谐和年龄Fig.9 lsotope age harmonic figure of sample TW-D3646-1

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	图10 样品TW-D3646-1 U-Pb同位素年龄加权平均值Fig.10 Isotope age weighted average figure of sample TW-D3646-1

综上所述, 鉴定所得岩石样年龄为(35.35~37.2) Ma, 该结果代表了雀康一带火山岩锆石的结晶年龄, 也就是该地区纳丁措组火山岩的喷发熔岩与少量火山岩喷发间断出现的沉积岩的形成年龄。

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素地球化学特征

本次样品主量元素和微量元素测试均由廊坊市中铁物探勘察有限公司完成。

从表4纳丁措组的主量元素分析结果及主要参数可以看出, 14件岩石地球化学样品烧失量均低于3%, 表明样品相对新鲜。样品SiO₂含量均较高, 介于58.7%~65.51%之间, 铝饱和指数A/NKC=0.046~1.029, 普遍较低, 显示偏铝质岩石的特性; MgO普遍略高, 介于1.10%~2.95%之间; σ 为2.86~3.41, 平均值为3.18, 属碱性系列; 分异指数DI为45.19~70.05, 平均值为63.80, 表明岩浆分异演化较好; 固结指数SI为7.57~18.31, 平均值为12.74, 表明岩浆经过分异和同化形成。采用火山岩全碱-硅(TAS)分类图进行投图判断(图11), 雀康一带的粗面岩均位于粗面岩区, 与薄片鉴定结果(均位于粗面安山岩区)基本一致。

表4 雀康纳丁措组火山岩主量及微量元素化学成分及参数 Tab.4 Comparison of Quekang Nadingco volcano rock trace element content and Vivtorinox, Liang Tong crust element abundance

组分及参数	D5243-1		D5333-1		D1255-1		D1216-1		HP01-18-1	HP01-12-1	D5257-1		D5256-1		D5241-1		D0333-1		HP01-10-1	HP01-8-1	D5315-1		D1074-1
	粗面岩		粗面岩		粗面岩		粗安岩		粗安岩	粗安岩	粗安岩		粗安岩		粗安岩		粗安岩		粗安岩	粗安岩	粗安岩		角砾粗安岩
SiO₂	65.38		65.51		65.03		59.86		62.33	61.15	62.12		62.20		62.09		59.18		58.70	59.81	62.32		60.97
Al₂O₃	15.67		0.73		16.06		16.84		16.78	16.76	16.58		16.57		15.95		1.31		17.35	16.77	1.02		16.31
MgO	1.15		1.33		1.68		2.73		1.92	2.51	1.86		2.09		2.55		2.95		1.93	1.10	2.19		1.58
CaO	2.63		2.45		2.52		4.33		3.90	4.39	4.02		4.01		4.55		4.84		4.49	4.55	4.29		4.35
Na₂O	3.88		3.40		3.78		3.94		4.30	4.27	4.30		4.29		4.16		4.10		4.15	4.26	4.16		4.16
K₂O	4.82		5.24		4.44		3.28		3.46	3.23	3.55		3.49		3.37		3.27		3.25	3.36	3.33		3.44
TiO₂	0.61		14.98		0.67		0.97		0.84	0.91	0.91		0.88		0.84		16.17		1.05	0.93	15.62		1.11
P₂O₅	0.31		0.32		0.42		0.52		0.51	0.53	0.43		0.42		0.48		0.64		0.63	0.55	0.47		0.51
MnO	0.06		0.06		0.04		0.07		0.08	0.07	0.07		0.11		0.10		0.07		0.07	0.04	0.09		0.05
Fe₂O₃	3.77		2.20		3.95		6.28		5.11	5.75	5.25		5.17		5.42		2.96		6.26	5.76	2.94		4.68
FeO	0.77		1.07		1.13		1.78		1.69	2.17	1.69		1.78		2.26		2.86		1.03	0.33	2.30		1.14
烧失量	1.79		2.47		1.54		1.37		0.96	0.68	1.10		0.97		0.73		1.38		2.25	2.91	1.02		1.16
氧化物总量	100.08		99.76		100.12		100.20		100.19	100.24	100.19		100.20		100.25		99.71		100.12	100.04	99.75		99.67
A/NKC	0.96		0.05		1.03		0.94		0.94	0.91	0.91		0.92		0.85		0.07		0.94	0.89	0.06		0.88
σ	3.17		3.25		3.19		3.04		3.27	3.41	3.32		2.86		3.14		3.17		3.25	3.19	3.04		3.27
DI	65.23		69.37		68.69		66.34		45.19	65.11	69.63		49.11		70.05		65.23		69.37	68.69	66.34		45.19
SI	14.17		11.30		12.56		14.50		18.31	11.80	7.57		14.72		10.67		14.17		11.30	12.56	14.50		18.31
La	81.01		77.95		77.05		75.79		79.13	59.71	71.93		74.17		60.84		65.37		63.00	66.52	61.48		84.84
Ce	136.10		138.25		131.70		127.70		129.40	106.60	122.30		128.20		111.20		122.32		112.10	116.40	110.44		121.86
Pr	16.44		15.09		15.95		16.29		15.75	12.49	14.44		15.22		12.93		14.00		13.45	13.51	12.33		16.98
Nd	54.37		51.63		52.64		55.61		52.62	42.82	47.68		49.88		43.74		49.85		46.44	45.54	46.74		61.72
Sm	7.51		8.08		7.34		8.43		7.43	6.33	6.61		7.06		6.69		8.38		6.89	6.71	7.13		9.21
Eu	2.04		1.90		2.03		2.41		2.11	1.83	1.88		1.99		1.88		2.16		2.00	1.94	1.88		1.97
Gd	6.88		6.53		6.85		7.61		6.85	5.76	6.15		6.59		6.08		6.94		6.46	6.31	5.88		5.76
Tb	0.80		0.73		0.79		0.98		0.80	0.71	0.71		0.73		0.75		0.83		0.77	0.75	0.67		0.79
Dy	3.30		3.44		3.35		4.31		3.30	3.07	2.74		3.05		3.45		4.15		3.49	3.24	3.29		4.66
Ho	0.57		0.62		0.58		0.82		0.58	0.59	0.51		0.55		0.63		0.74		0.65	0.60	0.59		0.83
Er	1.68		1.60		1.74		2.34		1.75	1.67	1.41		1.59		1.79		1.86		1.88	1.80	1.44		2.21
Tm	0.24		0.25		0.25		0.31		0.22	0.22	0.17		0.20		0.24		0.30		0.25	0.24	0.22		0.32
Yb		1.25		1.58	1.45	1.91		1.31		1.33		0.99		1.19	1.55	1.78		1.54		1.46		1.39		2.05
Lu		0.25		0.32	0.26	0.34		0.24		0.25		0.17		0.22	0.28	0.60		0.29		0.29		0.55		0.28
Y		15.47		15.13	15.44	20.97		16.07		14.93		12.42		14.18	16.14	17.71		17.03		15.88		14.44		20.34
REE		312.45		307.97	301.98	304.86		301.48		243.38		277.69		290.62	252.04	279.27		259.21		265.31		254.03		313.48
LREE		297.47		292.90	286.71	286.24		286.44		229.77		264.84		276.52	237.28	262.08		243.88		250.62		240.00		296.58
HREE		14.97		15.07	15.27	18.62		15.04		13.60		12.85		14.10	14.76	17.19		15.33		14.69		14.03		16.90
w(LREE)/ w(HREE)		19.87		19.44	18.78	15.37		19.04		16.89		20.61		19.61	16.07	15.24		15.91		17.06		17.11		17.55
δ Eu		0.85		0.78	0.86	0.90		0.89		0.91		0.88		0.88	0.88	0.84		0.90		0.90		0.86		0.77
[w(La)/ w(Yb)]_N		46.52		35.50	38.22	28.46		43.39		32.28		52.01		44.78	28.14	26.34		29.29		32.61		31.68		29.69
w(Sm)/ w(Yb)		6.01		5.11	5.06	4.41		5.67		4.76		6.68		5.93	4.32	4.71		4.47		4.60		5.13		4.49
w(La)/ w(Sm)		10.79		9.65	10.49	8.99		10.65		9.44		10.88		10.50	9.09	7.80		9.15		9.91		8.63		9.21
V		92.34		71.64	91.63	110.60		108.00		116.10		125.30		110.50	105.60	121.63		130.10		87.48		101.47		89.70
Cr		25.27		27.18	34.55	68.98		48.69		42.65		49.00		45.70	54.23	67.61		80.05		46.81		59.77		48.00
Co		7.99		7.20	8.88	17.37		13.12		15.07		14.34		15.11	16.82	18.77		17.31		10.82		16.64		13.35
Ni		8.79		4.33	10.10	38.55		11.30		27.24		14.35		15.66	35.93	41.81		38.54		27.29		34.07		29.00
Li		60.33		29.23	60.74	26.83		24.94		24.57		20.00		25.38	36.58	35.77		28.99		14.24		27.26		30.05
Rb		162.20		168.80	153.40	92.49		95.05		81.81		103.40		98.20	97.12	81.76		71.16		84.54		86.56		87.40
Nb		31.16		37.76	33.07	23.95		30.38		29.51		26.95		25.43	27.37	24.36		30.80		27.57		32.93		27.00
Zr		326.00		298.50	378.20	1 266.00		1 454.00		1 437.00		1 776.00		1 599.00	1 166.00	301.69		1 434.00		1 464.00		310.35		353.00
Ba		808.70		777.28	772.60	770.00		948.20		799.70		997.10		1 130.00	773.30	633.52		813.80		822.60		744.48		806.00
Sr		610.30		579.18	575.30	665.40		624.20		708.60		679.90		656.00	625.60	848.40		782.10		666.40		680.48		744.40
U		6.39		6.54	4.16	2.96		2.83		2.39		2.88		2.97	3.16	2.28		3.39		2.75		2.41		2.36
Y		24.11		15.13	21.82	27.71		21.12		21.50		18.74		18.83	20.35	17.71		26.96		23.45		14.44		20.34
La		88.00		77.95	86.00	77.00		83.00		67.00		80.00		80.00	61.00	65.37		74.00		76.00		61.48		84.84
Yb		2.62		1.58	2.34	2.90		2.23		2.31		1.87		1.98	2.18	1.78		2.84		2.69		1.39		2.05
Th		21.90		17.94	21.37	9.97		11.88		9.47		15.26		14.88	9.47	11.95		9.61		10.03		8.77		12.19
Ta		2.48		3.16	3.10	1.64		1.98		2.02		1.61		1.51	2.03	2.30		2.28		1.87		2.22		2.23
Hf		8.84		9.19	9.79	25.08		29.16		26.91		30.17		29.45	22.67	6.59		26.72		28.37		6.89		7.20

注: 氧化物含量单位为%, 其余元素含量单位为10^-6, 烧矢量单位为%, 含量比值无量纲。

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图11 火山岩全碱-硅(TAS)分类
Pc.苦橄玄武岩; B.玄武岩; O1.玄武安山岩; O2.安山岩; O3.英安岩; R.流纹岩; S1.粗面玄武岩; S2.玄武质粗面安山岩; S3.粗面安山岩; T.粗面岩、粗面英安岩; F.副长石岩; U1.碱玄岩、碧玄岩; U2.响岩质碱玄岩; U3.碱玄质响岩; Ph.响岩; Ir.Irvine 分界线, 上方为碱性, 下方为亚碱性Fig.11 TAS of volcano rock classification

3.2 稀土元素地球化学特征

从纳丁措组火山岩稀土元素分析结果(表4)可以看出, 样品中REE总量为243.38× 10^-6~313.48× 10^-6, 平均值为283.13× 10^-6, 属于稀土元素偏高型。∑ [w(Ce)]/∑ [w(Y)]为15.24~20.61, 平均值为17.75, 比值较大, 均属于轻稀土富集型, 在稀土配分曲线(图12)上表现为右倾型模式。[w(La)/w(Yb)]_N为26.34~52.01, 平均值为35.64, 说明轻、重稀土分异明显。δ Eu为0.77~0.91, 平均值为0.86, 呈弱负异常。Y与Yb含量较为稳定, 其中Y含量在12.42× 10^-6~20.97× 10^-6, 平均值为16.15× 10^-6, Yb含量在0.99× 10^-6~2.05× 10^-6, 平均值为1.48× 10^-6, 两者含量均高于岩石圈上部物质局部熔融形成的埃达克岩相应值^[2], 说明纳丁措组火山岩的形成并非与青藏高原加厚陆壳下部局部熔融有关, 可能与壳幔过渡带的部分熔融有关。

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	图12 稀土元素球粒陨石标准化分布型式Fig.12 Chondrite normalized REE distribution patterns figure

3.3 微量元素地球化学特征

将纳丁措组火山岩微量元素分析结果与维诺格拉多夫(1962)和黎彤 (1976)的地壳元素丰度值^[3]对比(表5), 可以看出区内V、Cr、Co、Ni、Rb较地壳丰度值偏低, Sr、Zr、Nb、Ba、Hf较高, 总体上各元素含量与地壳元素丰度值相差很大, 故认为纳丁措组火山岩可能与壳幔过渡带的局部熔融有关。

表5 雀康纳丁措组火山岩微量元素含量与地壳元素丰度值对比 Tab.5 Comparison of Quekang Nadingco volcano rock trace elements content and Vivtorinox, Liang Tong crust elements abundance

从微量元素原始地幔标准化蛛网图(图13)上看, Rb、Th等大离子亲石元素富集度高, 而Hf和重稀土元素等高场强元素丰度值较低, 绝大部分样品结果显示出Ti、Ta、Nb亏损明显, 可能与岩浆分异作用有关。

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	图13 微量元素原始地幔标准化蛛网Fig.13 Spider diagram of trace elements of primitive mantle standard

4 岩石成因

4.1 形成年代

近年来, 前人对羌塘地区火山岩年代学已经开展了大量的研究工作, 但多数学者如邓万明、李才和曾庆高等采用的是K-Ar法或Ar-Ar法定年^{[4, 5, 6]}。一般情况下, 锆石U-Pb体系的稳定性大于K-Ar或Ar-Ar体系, 不易受到火山热液阶段和风化作用的干扰, 能更好地反映岩浆的形成年龄。本次研究中, 在纳丁措组粗面岩TW-D5332-1、TW-D3646-1样品和粗安岩TW-D1074-1样品中挑选出锆石, 定年结果分别为(37.2± 0.65) Ma、(35.35± 0.43) Ma和(35.99± 0.29) Ma, 即古近纪时期, 这与李才等^[5]工作得出的定年结果在误差范围内一致, 成果的可信度较高。

4.2 岩浆起源及源区性质

雀康一带的纳丁措组火山岩富含Na₂O、K₂O、Ba、Nb、Sr、U和轻稀土等不相容元素, 且w(Fe₂O₃)/w(FeO)值高于0.4, 属碱性系列岩石。根据Allegre等^[7]的研究, 在随着La丰度升高, w(La)/w(Sm)比值变化不大的情况下, 该火山岩为岩浆分离结晶形成, 反之则为平衡熔融形成。纳丁措组w(La)/w(Sm)比值稳定在9.6附近, 震荡幅度约10%, 证明该火山岩为岩浆分离结晶形成的火山岩组合类型。岩石SiO₂含量全部高于56%, 显示出陆壳局部熔融产物的通常特征, 但其微量元素丰度值与地壳微量元素丰度值相差很大。从稀土元素Sm和Yb的丰度来看, 岩石具有较低的w(Sm)/w(Yb)比值(4.3~6.7), 这表明它们可能来源于岩石圈地幔尖晶石橄榄岩的局部熔融, 然而δ Eu 呈弱负异常, ∑ [w(Ce)]/∑ [w(Y)]平均值为17.75, 比值较大, 属于轻稀土富集型, 说明成岩岩浆并非幔源在基性斜长石分离结晶后的残余熔体, 这一特征指示纳丁措组火山岩不可能由正常的地幔橄榄岩部分熔融产生。

综上所述, 该组火山岩存在的一系列地球化学特征指示其既非青藏高原加厚陆壳下部榴辉岩相陆壳物质局部熔融的产物, 也非岩石圈地幔尖晶石二辉橄榄岩简单局部熔融的产物, 而是兼具二者的共同特点。这表明雀康一带的纳丁措组火山岩应来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带, 与邓万明等^{[8, 9, 10]}和赖绍聪等^{[11, 12]}的研究成果相符, 其成因机理应为源自尖晶石二辉橄榄岩局部熔融的原生碱性岩浆在底侵过程中, 与加厚地壳下部的地壳物质或壳源岩浆发生了较充分的混合, 而形成具有特殊地球化学性质的壳幔过渡带岩浆体系, 该岩浆体系在上升及喷发过程中产生共源岩浆的结晶分异和演化, 从而形成雀康一带纳丁措组火山岩粗安岩— 粗面岩岩石系列和组合。

4.3 构造环境判别及板块构造意义

在测区火山岩构造环境w(Th)- w(Ta)判别图解(图14)中, 所有样品均落入大洋中脊玄武岩与板内玄武岩区域中。根据玄武岩构造环境判别w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf)图解(图15), 绝大部分粗安岩样品投图落入大洋岛弧玄武岩区, 所有粗面岩样品和少量粗安岩样品投图落入大陆拉张带玄武岩区。

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	图14 测区火山岩构造环境w(Th)-w(Ta)判别图解 VAB.火山弧玄武岩; MORB.大洋中脊玄武岩; WPB.板内玄武岩Fig.14 Measuring w(Th)-w(Ta) volcano rock tectonic setting discrimination diagram

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图15 玄武岩构造环境判别 w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf)图解
Ⅰ .板块发散边缘N-MORB区; Ⅱ .板块汇聚边缘(Ⅱ 1.大洋岛弧玄武岩区; Ⅱ 2.陆缘岛弧及陆缘火山弧玄武岩区); Ⅲ .大洋板内洋岛、海山玄武岩区及T-MORB、E-MORB区; Ⅳ .大陆板内玄武岩区(Ⅳ 1.陆内裂谷及陆缘裂谷拉斑玄武岩区; Ⅳ 2.陆内裂谷碱性玄武岩区; Ⅳ 3.大陆拉张带(或初始裂谷)玄武岩区); Ⅴ .地幔热柱玄武岩区Fig.15 The w(Th)/w(Hf)-w(Ta)/w(Hf) basalt tectonic discrimination diagram

综上可知, 雀康纳丁措组火山岩同时具有板内玄武岩和造山带地区玄武岩的特征。根据岩浆演化序列, 下段粗安岩更多具有造山带地区火山岩特征, 而上段更为酸性的粗面岩则全部具有板内裂谷火山岩的特征。由于测区纳丁措组火山岩出露位置为羌塘板块中靠近班公湖— 怒江结合带附近, 故火山活动的岩浆房混入了部分造山带地区壳幔过渡带物质, 喷发形成的火山岩岩石具有造山带地区火山岩的岩石地球化学性质; 而随着羌塘板块板内拉张伸展活动的进行, 火山活动的岩浆房逐渐远离班公湖— 怒江结合带, 造山带地区的壳幔过渡带物质不再混入岩浆房, 随着时间推移, 以纳丁措组上段为主的后期喷发形成的火山岩岩石逐渐具有板内裂谷地区火山岩的岩石地球化学性质。

5 结论

(1)纳丁错组火山岩样品形成时代分别为(35.99± 0.29) Ma、(37.2± 0.65) Ma和(35.35±

0.43) Ma, 显示为古近纪时期, 且该结果在区域上具有一定的代表性。

(2)从岩石地球化学特征来看, 纳丁错组火山岩原始岩浆来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带, 岩石形成环境为板内初始裂谷环境。但由于岩石出露的特殊位置, 在其形成初期混入了造山带壳幔过渡带的物质, 从而兼具了板块边缘环境的岩石地球化学性质。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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1986

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... 西藏自治区地质调查大队对该区域进行了1:25万地质调查工作,测得纳丁措组多个样品的K-Ar年龄,将该地层归于古近纪,并认为纳丁措组属于一套以玄武岩-安山岩为主,局部可见中酸性熔岩及火山碎屑岩的基性岩-中性岩-酸性岩并偏碱性的火山岩系^[1] ...

2001

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王强, 许继锋, 赵振华. 一种新的火成岩——埃达克岩的研究综述[J]. 地球科学进展, 2001, 16(2): 201-208.

Adakite is a kind of mediate and acid igneous Na rich rock (andesite, dacite, sodiumic rhyolite and homologus intrusive rock), with the stickup characteristics of SiO 2 ≥56%, Al 2 O 3 ≥15%,depletion in HREE and Y(Yb≤1.9×10 -6 ,Y≤18×10 -6 ), high Sr(>400×10 -6 ,rarely -6 )、La/Yb(10.0) and Sr/Y(>20.0~40.0), as well as positive Sr anomaly but absent or positive negative Eu anomaly. There are two types of adakites with different petrogenesis: one type is formed by the melting of subducting young (≤25~30 Ma) slab (Ⅰ-type adakite), and the other type is formed by the melting of basaltic lower crust under thickened setting (Ⅱtype adakite). Ⅰ-type adakite has also these characteristics: sometimes associated with “high Nb” or “Nb enriched” basalt; usually reacting with the mantle during the adakitic magma uprising; closely related to high pressure, ultra pressure eclogite and shallow earthquakes; sometimes associated with Au、Ag、Cu、Mo hydrotherm and porphyry deposit. In addition, Ⅰ-type adakite occurs when the age of subducted slab is less than 25~30 Ma and the subducting slab reaches 70~80 km under the arc. The Mg#(Mg/(Mg+Fe)molar) of Ⅱtype adakite is generally less than 0.50. In the condition of aqua undersaturation and the setting of thickened(>40 km) lower crust, Ⅱtype adakite is apt to be formed by the melting of newly underplating basaltic lower crust. Two types of adakites are very significative to studying geodynamics, crust mantle interaction, and the growth and evolution of continent crust. We found the Ⅰ-type adakite in north Dabie and Qingling mountains and the Ⅱtype adakite in Shaxi region of Anhui province, and thought Shaxi porphyry Cu deposit could be related to Ⅱtype adakite.

Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China

埃达克岩 (adakite)是一种中酸性富钠火成岩 (安山岩、英安岩、钠质流纹岩及相应的侵入岩 ),其突出的地球化学特征就是SiO 2 ≥ 56% ,Al 2 O 3 ≥ 1 5%,亏损重稀土元素 (HREE)与Y(如Yb≤1.9×10 -6 ,Y≤1 8×1 0 -6 ), 高Sr(大多数>400× 10 -6 、La/Yb(≥10.0 )与Sr/Y(>2 0.0～40.0 ) ,一般具有正铕异常(少数具有极弱负铕异常)。埃达克岩存在两种成因类型:一种由俯冲的年轻 (≤25～30 Ma)大洋板片熔融形成( 类埃达克岩) ;另一种由增厚地壳环境中的玄武质下地壳熔融形成 ( 类埃达克岩)。对两类埃达克岩的特征、形成机制、成矿作用、动力学意义以及我国埃达克岩的研究现状进行了评述,并指出了埃达克岩研究中所存在的问题。

... 10^-6,两者含量均高于岩石圈上部物质局部熔融形成的埃达克岩相应值^[2],说明纳丁措组火山岩的形成并非与青藏高原加厚陆壳下部局部熔融有关,可能与壳幔过渡带的部分熔融有关 ...

1979

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... 3 微量元素地球化学特征将纳丁措组火山岩微量元素分析结果与维诺格拉多夫(1962)和黎彤 (1976)的地壳元素丰度值^[3]对比(表5),可以看出区内V、Cr、Co、Ni、Rb较地壳丰度值偏低,Sr、Zr、Nb、Ba、Hf较高,总体上各元素含量与地壳元素丰度值相差很大,故认为纳丁措组火山岩可能与壳幔过渡带的局部熔融有关 ...

1998

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... 1 形成年代近年来,前人对羌塘地区火山岩年代学已经开展了大量的研究工作,但多数学者如邓万明、李才和曾庆高等采用的是K-Ar法或Ar-Ar法定年^[4,5,6] ...

2006

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李才, 黄小鹏, 牟世勇, 等. 藏北羌塘南部走构由茶错地区火山岩定年与康托组时代的厘定[J]. 地质通报, 2006, 25(1/2): 226-228.

康托组在羌塘南部地区分布广泛,是青藏高原始新世大规模隆升以后首先接受的陆相碎屑和火山沉积,以往根据时代跨度较大的生物化石将其时代确定为中新世,但一直存在争议.羌南走构由茶错康托组中呈层状出露的火山岩面积约120km2,主要岩性为玄武质粗面安山岩,保存有完好的火山口和火山颈.40Ar-39Ar积分年龄为30.5Ma±0.6Ma,K-Ar法年龄为333Ma±05Ma、29.3Ma±0.4Ma、32.3Ma±05Ma、28.4Ma±0.4Ma,为渐新世早期.结合区域上康托组与伴生火山岩的相互关系,确定走构由茶错、康托、鱼鳞山和纳丁错等地的火山岩是康托组的组成部分.根据走构由茶错火山岩同位素定年结果将康托组的时代由中新世厘定为渐新世,羌塘地区大规模隆升以后接受沉积的时间前推了大约10Ma.

... 29) Ma,即古近纪时期,这与李才等^[5]工作得出的定年结果在误差范围内一致,成果的可信度较高 ...

2006

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1978

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... 根据Allegre等^[7]的研究,在随着La丰度升高,w(La)/w(Sm)比值变化不大的情况下,该火山岩为岩浆分离结晶形成,反之则为平衡熔融形成 ...

1999

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邓万明, 孙宏娟. 青藏高原新生代火山活动与高原隆升关系[J]. 地质论评, 1999, 45(增刊): 952-958.

Cenozoic volcanic rocks are widespread over the Qinghai―Tibet Platea u. Vo lcanic eruptions ran through nearly the entire Tertiary and Early Quaternary in age. T h ere is a good coupling relationship between the volcanic activity and lithospher e te ctonic evolution and uplifting process of the Plateau. Differences in the geoche mistry and sources of the volcanic rocks before and after the uplift of the plateau reflected different characteristics of the deep geological events. Vo lcanic activity and plateau uplifting show features multistage evolution and non homogeneith. From the available data it may be inferred that the plateau came up to 4000～ 4500 m at end of the Pliocene. A violent uplift of the plateau since the Pleisto cene was mainly reflected in tectonic mobilization around the plateau. The uplif ting of the plateau is a composion result the manifold factors.

青藏高原新生代火山岩分布广泛，在时代上几乎贯穿了整个第三纪和早第四纪。火山活动与高原岩石圈的构造演化和隆升过程有良好的耦合关系。高原隆起前、后火山岩在地球化学性质及源区的差异，反映了岩石圈深部地质过程的不同特征。火山活动和高原的隆升都表现了多阶段性和非均匀的特点。推测在上新世末高原面已抬升到4000～4500 m，更新世以来的强烈隆起主要表现为高原周边造山带的构造活化，青藏高原的隆升是多因素综合作用的结果。

... 这表明雀康一带的纳丁措组火山岩应来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带,与邓万明等^[8,9,10]和赖绍聪等^[11,12]的研究成果相符,其成因机理应为源自尖晶石二辉橄榄岩局部熔融的原生碱性岩浆在底侵过程中,与加厚地壳下部的地壳物质或壳源岩浆发生了较充分的混合,而形成具有特殊地球化学性质的壳幔过渡带岩浆体系,该岩浆体系在上升及喷发过程中产生共源岩浆的结晶分异和演化,从而形成雀康一带纳丁措组火山岩粗安岩#cod#x02014 ...

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邓万明, 钟大赉. 壳-幔过渡带及其在岩石圈构造演化中的地质意义[J]. 科学通报, 1997, 42(23): 2474-2482.

经典的地球物理学把地壳和上地幔之间的界面叫做莫霍面,是根据地震波的速度在地壳(V P =5.8～6.5km/s)和上地幔(V P =8.0～8.3 km/s)之间的不连续来定义的。由于大陆岩石圈结构的横向不均匀性,并不是所有地方的莫霍界面都十分清晰。在一些地区的下地壳与上地幔之间存在着一个P波速度的“递变层”或“过渡带”,其V P 大约为6.8～7.8 km/s。因此,莫霍界面不是那么清楚,这是地震学家在岩石圈速度结构剖面研究中经常感到困惑的问题。

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赖绍聪, 秦江锋, 李永飞, 等. 藏北羌塘比隆错一带新生代火山岩的成因: 壳幔过渡带局部熔融的地球化学证据[J]. 地质通报, 2006, 25(1/2): 64-69.

羌塘比隆错新近纪火山岩主要岩石类型为安粗岩-粗面岩,为一套中基性-中性的碱性系列岩石组合,SiO2含量介于52%～62%之间,Al2O3＞15%,Na2O/K2O＞1,MgO＜3.30%.岩石轻稀土元素较强富集,LREE/HREE=10～13,(La/Yb)N=15～19,弱负Eu异常,δEu=0.71～0.89.Mg#与SiO2的相关关系和La/Sm-La、Cr-Tb等亲岩浆元素与超亲岩浆元素协变关系表明,该套岩石为共源岩浆分离结晶的产物.岩石组合类型和低的Sm/Yb值(3.23～3.97)表明,它们应来源于岩石圈地幔尖晶石二辉橄榄岩的局部熔融;弱的负Eu异常和Nb、Ta、Ti的相对亏损,又反映了陆源岩浆的特征,可见,比隆错新近纪碱性火山岩应为青藏高原特殊的壳幔过渡带局部熔融的产物.

2007

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赖绍聪, 秦江锋, 李永飞, 等. 青藏高原新生代火车头山碱性及钙碱性两套火山岩的地球化学特征及其物源讨论[J]. 岩石学报, 2007, 23(4): 709-718.

藏北羌塘火车头山新生代火山岩可区分为钙碱性及碱性两个不同的系列.钙碱性火山岩主要岩石组合为玄武岩-安山岩-英安岩,其SiO2介于49%～70%之间,Al2O3＞10%,Na2O/K2O＞1;其中玄武岩具平坦型稀土配分型式,LREE/HREE为1.3～1.8,（La/Yb）N为2.87～4.45,无明显铕异常,δEu为0.96～1.09;该套岩石的Mg#与SiO2相关关系以及La/Sm-La等亲岩浆元素与超亲岩浆元素协变关系表明,它们应为幔源岩浆经分离结晶演化的产物,其岩石组合类型以及低的Sm/Yb值（Sm/Yb=1.53～5.35）表明它们的原始岩浆应来源于岩石圈地幔尖晶石二辉橄榄岩的局部熔融.本区碱性火山岩为一套典型的钾质岩石系列,主要岩石组合类型为碱玄岩-碱玄质响岩-响岩,其SiO2介于44%～59%之间,Al2O3＞14%,Na2O/K2O介于0.47～1.51之间;岩石轻稀土强烈富集,LREE/HREE为13.20～15.76,（La/Yb）N=50.44～91.99;其岩石组合类型以及Mg^#与SiO2相关关系以及La/Sm-La协变关系同样表明它们为共源岩浆分离结晶演化的产物;然而,其较高的Sm/Yb值（Sm/Yb=2.63～13.98）表明它们并非地幔橄榄岩直接局部熔融的产物,岩石弱的负Eu异常（δEu=0.77～0.85）以及Th、U的强烈富集和Nb、Ta的相对亏损,又反映了原始岩浆中有显著的地壳物质的贡献;该套钾质碱性系列岩石在La/Co-Th/Co同分母协变图上呈直线型分布,而在La/Co-Sc/Th异分母协变图上呈显著的双曲线分布,从而表明其源区为二源混合型,是青藏高原特殊的壳幔混合层局部熔融的产物,这些特征是新生代青藏高原壳幔层圈物质交换的重要岩石学证据.