藏南古堆地區(qū)中基性脈巖SHRIMP鋯石U-Pb定年、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

任 沖，劉 順，朱利東，潘江濤，高偉先

（1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第十一支隊(duì)，湖南 寧鄉(xiāng) 410699； 2．成都理工大學(xué)，成都 610059）

藏南古堆地區(qū)中基性脈巖SHRIMP鋯石U-Pb定年、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義

任 沖1，劉 順2，朱利東2，潘江濤1，高偉先1

（1.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第十一支隊(duì)，湖南 寧鄉(xiāng) 410699； 2．成都理工大學(xué)，成都 610059）

通過對(duì)藏南隆子-古堆一帶廣泛發(fā)育近東西走向的中基性脈巖較系統(tǒng)的地質(zhì)年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，3個(gè)基性脈巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為133～140.9Ma，代表了輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡，而中性脈巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡130±1.7Ma代表了閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。表明中基性脈巖屬于鈣堿性-堿性系列，總體富TiO2，平均含量為3.08，LREE富集，輕重稀土分異較為明顯，LILE略為富集，HFSE虧損不明顯，屬被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境，可能代表了早白堊世新特提斯洋擴(kuò)張引起喜馬拉雅被動(dòng)大陸邊緣一側(cè)裂解的產(chǎn)物。

SHRIMP；地球化學(xué)；中基性脈巖；藏南

藏南古堆地區(qū)位于喜馬拉雅-岡底斯地層大區(qū)喜馬拉雅地層區(qū)，康馬-隆子地層分區(qū)，藏南拆離系東段，羊卓雍措-拿日雍措復(fù)式向斜東南段。該區(qū)中基性脈巖是新特提斯洋晚期發(fā)生大規(guī)模擴(kuò)張的產(chǎn)物[3、4]（Jiang et al．，2006；江思宏，等，2007) ，近幾年的研究表明它們可能屬于措美大火成巖省OIB型鎂鐵質(zhì)巖的組成部分，與132Ma Kerguelen地幔柱的活動(dòng)關(guān)系密切（Zhu et al.,2009）。對(duì)于研究區(qū)內(nèi)出露的大量中基性巖脈巖，其形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境一直是近年來爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及樣品

藏南古堆地區(qū)巖漿巖出露面積較廣，時(shí)代主要集中在三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)和新生代，巖性從酸性巖到基性巖均有分布。酸性的侵入巖以二長(zhǎng)花崗巖、細(xì)晶巖為主，噴出巖以流紋巖、英安巖為主；中性的侵入巖以閃長(zhǎng)巖為主，噴出巖以安山巖為主；基性的侵入巖以輝長(zhǎng)巖、輝綠巖為主，噴出巖以玄武巖為主。研究區(qū)火山巖主要分布在上三疊統(tǒng)涅如組（T3n）、中侏羅統(tǒng)遮拉組（J2z）和下侏羅統(tǒng)-上白堊統(tǒng)桑秀組（J3K1s）地層中。閃長(zhǎng)巖主要出露在也拉香波變質(zhì)核雜巖體西南約10km的扎那一帶，呈巖珠形式產(chǎn)出。輝長(zhǎng)巖、輝綠玢巖主要分布于三疊系、侏羅系和下白堊統(tǒng)地層中，其中的鎂鐵質(zhì)巖脈呈近東西向展布，構(gòu)成了措美殘余大火成巖省的組成部分[2]（Zhu et al., 2009a）。研究區(qū)中基性巖脈與圍巖大多呈順層侵入關(guān)系或低角度切割關(guān)系。輝長(zhǎng)巖及灰綠玢巖脈寬約0.5～2m，延伸長(zhǎng)度不等，巖石蝕變較為強(qiáng)烈。

圖1 樣品鋯石測(cè)試諧和圖與年齡分布圖

2 分析測(cè)試方法

樣品鋯石按常規(guī)方法分選，最后在雙目鏡下挑純。將待測(cè)鋯石與一片RESE參考樣SL13及數(shù)粒TEM

放置于環(huán)氧樹脂中，磨至一半，使鋯石暴露，用于陰極發(fā)光（CL）和透反射研究。CL研究在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所牛津MINICL陰極發(fā)光探測(cè)儀上完成，具體操作步驟見文獻(xiàn)[5]。SHRIMP鋯石U-Pb分析在北京離子探針中心SHRIMP Ⅱ上完成。在分析過程中,用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM（417 Ma）進(jìn)行元素間的分餾校正，Pb/U校正公式采用 Pb/U=A(UO/U)2（Caoue-Long et al.,1995）;采用澳大利亞國(guó)立大學(xué)地學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)鋯石SL13(年齡，572 Ma；U含量：238μg/g)標(biāo)定所測(cè)的鋯石的U、Th和Pb含量，詳細(xì)分析流程和原理見參考文獻(xiàn)[6]（Willims et al., 2007）。樣品的主量元素采用X熒光光度儀，微量元素利用ICP，Au采用原子吸收，稀土元素采用ICP-MS方法進(jìn)行測(cè)試，分析工作由湖南省礦產(chǎn)測(cè)試?yán)醚芯克瓿伞７治鼍戎髁吭豏SD<5%，稀土和微量元素RSD<10%。

3 SHRIMP鋯石U-Pb年齡

本文選擇了輝長(zhǎng)巖、輝綠巖及閃長(zhǎng)巖進(jìn)行了SHRIMP鋯石U-Pb定年，對(duì)應(yīng)的SHRIMP鋯石U-Pb協(xié)和圖與年齡分布圖見圖1。輝長(zhǎng)巖的鋯石樣品，陰極發(fā)光圖像顯示鋯石基本呈兩種形態(tài)，粒度變化范圍為80～250μm，多數(shù)鋯石具有較好的結(jié)晶形態(tài)和環(huán)帶結(jié)構(gòu)，少部分具有核、幔、邊三重結(jié)構(gòu)，對(duì)于這樣復(fù)雜的鋯石選取與較規(guī)則的鋯石一樣的部位進(jìn)行測(cè)年。閃長(zhǎng)巖的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，粒度變化范圍為70～200μm，鋯石磨圓較差，多呈棱角狀，韻律環(huán)帶不清。具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的鋯石可能代表巖漿巖的結(jié)晶年齡，不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)的鋯石晶核可能代表了繼承鋯石或者基底圍巖的年齡。由測(cè)年結(jié)果可見，輝長(zhǎng)巖（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6）U的含量分別為23～659μg/g、210～1 302μg/g、397～1 282μg/g，Th的含量分別為18～660μg/g、92～2 629μg/g、903～3 804μg/g，閃長(zhǎng)巖的U、Th的含量分別為88～6 072μg/g和6～6 647μg/g。放射性成因Pb的含量變化較大，分別為（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.8～108μg/g、7.5～23.4μg/g、8.12～23.9μg/g、13～109μg/g ,Th/U 分別為（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.43～1.33、0.45～3.09、1.78～3.09、0.07～3.9 ,絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的Th和U呈正相關(guān)關(guān)系，Th/U的平均比值為1.45，表明鋯石在形成過程中，可能受到了地殼物質(zhì)的混染。3個(gè)輝長(zhǎng)巖與輝綠巖的年齡介于133～140.9Ma之間，即輝綠巖、輝長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡，閃長(zhǎng)巖的年齡為130.0 ± 1.7 Ma，即閃長(zhǎng)巖的結(jié)晶年齡。

4 地球化學(xué)特征

4.1 主元素

藏南古堆地區(qū)中基性脈巖的主元素、稀土元素、微量元素分析結(jié)果見表1，中基性脈巖中的SiO2含量為42.37%～55.40%，平均值48.4% （10件樣品，下同）；K2O含量為0.12%～2.66%，平均值1.1%；Na2O含量為0.3%～4.39%,平均值3.05%；K2O+Na2O為0.58%～5.54%，平均值4.15%；K2O/Na2O為0.03～0.95?？鄢裏Я浚↙OI），并將其換算成100%后，投入到TAS圖解中（圖2），輝長(zhǎng)巖、輝綠巖樣品落入在玄武巖、玄武質(zhì)粗面安山巖、玄武安山巖、粗面玄武巖區(qū)域，閃長(zhǎng)巖投入到安山巖區(qū)域。在SiO2-K2O圖解上（圖3），有兩件樣品落入到低鉀（拉斑）系列，七件樣品落入到鈣堿性系列，1件樣品（閃長(zhǎng)巖）落入到高鉀鈣堿性系列。里特曼指數(shù)σ=1.77～4.97，屬鈣堿性-堿性系列。Mg#值變化范圍較大，為36.98～57.22，Al2O3、P2O5、FeOT與Mg#相關(guān)性不強(qiáng)，暗示中基性脈巖的分離結(jié)晶作用較弱。

4.2 稀土元素

古堆地區(qū)中基性脈巖的ΣREE=126.64～505.28，（La/Yb）N=2.37～12.19，除了11PM1GS01和11PM1GS03外，其余樣品（La/Yb）N>5，輕重稀土分餾明顯，總體表現(xiàn)為向右傾斜配分曲線。δEu=0.7～1.42，總體表現(xiàn)為Eu弱富集，說明原始巖漿巖中斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶不明顯。根據(jù)圖5，由（La/Yb）N和δEu可以將上述樣品分為兩類，一類由PM4QY02和11PM1GS04組成，其余樣品組成第二組，暗示它們?cè)诔蓭r物質(zhì)來源或成因上有一定的差別。

表1 古堆地區(qū)中基性脈巖的主元素(%)、稀土元素（10-6）和微量元素(10-6)分析結(jié)果

4.3 微量元素

在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（圖5）上，大離子親石元素（LILE）和輕稀土元素（LREE）較為富集，未見高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf明顯負(fù)異常，類似于OIB，Sr元素相對(duì)虧損，可能反應(yīng)了低壓條件下斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶。Ti的平均含量為3.08，與典型的洋島玄武巖（OIB）接近（Sun and McDonough,1989）。Mg#范圍在36.98～57.22之間，相容元素Ni、Cr含量均很低（分別為1.68×10-6，153.6 ×10-6和11.8×10-6～171.4×10-6），明顯偏離原生玄武巖巖漿范圍（Ni=300×10-6～400×10-6，Cr=300～500×10-6；Frey et al.,1978；Hess,1992）,結(jié)合Mg#與Ni、Cr的線性關(guān)系，Mg#與Ni、Cr大致正相關(guān)關(guān)系，其含量隨Mg#的降低而降低表明巖漿在演化過程中有橄欖石和單斜輝石等鐵鎂質(zhì)礦物的結(jié)晶分異，而其它元素與Mg#相關(guān)性較差，可能反應(yīng)了它們來自不同的巖漿巖源區(qū)。除樣品11Q6和樣品11Q8外，其余樣品的Nb/Ta值介于16～20之間，與原始地幔的Nb/Ta值（17.39）（Sun et al.,1989）相近。

5 形成環(huán)境討論

在古堆地區(qū)中基性脈巖主量元素FMA構(gòu)造判別圖上（圖6）（Pearce.,1983），除一個(gè)樣品落在洋島區(qū)域外，其余樣品都落在大陸或者靠近大陸的區(qū)域。在微量元素Zr-Zr/Y構(gòu)造環(huán)境判別圖圖上（圖7）(Pearce.,1983)，4個(gè)樣品落在板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。前人研究表明（Lassiter and Depaolo,2000；張招崇，2004）來自深度地幔物質(zhì)的巖漿具有低的La/Ta比值（一般為8～15），巖石圈地幔的混染會(huì)導(dǎo)致該比值的迅速增加（大于25），而La/Sm比值變化不大，巖漿在受到地殼物質(zhì)混染以后，其比值迅速升高到5以上。分析表明樣品La/Ta=7.6～52.1，La/Sm=1.4～4.0，暗示研究區(qū)中基性脈巖在上升過程中可能受到了巖石圈地幔的混染。而是否是由于巖漿在上升過程中受到地殼混染的緣故？故從以下幾個(gè)方面進(jìn)行衡量：1）古堆地區(qū)中基性脈巖LILE富集不明顯，這與受地殼混染的基性巖明顯不同（Halama et al., 2004）。2）樣品Th/Ta=1.0～13.8,樣品11PM1GS02、11Q6、11Q8、11Q14的比值均大于3，大于原始地幔Th/Ta比值（2.3）（Sun et al., 1989）,暗示這四個(gè)樣品的巖漿在上升過程中可能受到了陸殼物質(zhì)的混染。

3）樣品Zr/Hf=20.0～111.9，遠(yuǎn)大于陸殼值11，樣品11PM3GS02、11Q8、11Q14的Zr/Hf比值小于原始地幔的比值36.27[9]（Weaver, 1991），表明這三個(gè)樣品可能受到了下地殼的混染。

圖2 古堆地區(qū)中基性脈巖TAS圖解（據(jù)Lemaitre，1989）

圖3 古堆地區(qū)中基性脈巖K2O-SiO2圖解（據(jù)Taylor etal.，1976）

圖4 古堆地區(qū)中基性脈巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布形式圖（據(jù)Sun etal.,1989數(shù)據(jù)）

圖5古堆地區(qū)中基性脈巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（據(jù)Sun etal.,1989數(shù)據(jù)）

圖6 古堆地區(qū)基性脈巖FMA圖解

圖7 古堆地區(qū)基性脈巖Zr-Zr/Y圖解

以上證據(jù)表明樣品中11Q8和11Q14受到地殼物質(zhì)混染的可能性較大，而其余樣品較好的保留了源巖的特征。10件樣品總體富TiO2，平均含量為3.08，遠(yuǎn)大于一般地殼巖石和它們?nèi)廴隗w的TiO2含量（平均為0.72，Rudnick and Gao,2003）,且與夏威夷熱點(diǎn)玄武巖、巴基斯坦Bibai熱點(diǎn)型玄武巖一致[12]。同時(shí)樣品Zr/Ba=0.77～3.55，平均值為1.68，遠(yuǎn)大于0.2，暗示這些中基性脈巖起源深度較大，可能起源于軟流圈地幔(Ormerod et al.,1988）。因此本區(qū)域中基性脈巖的產(chǎn)生與軟流圈地?；顒?dòng)有一定的關(guān)系，且與EMⅡ關(guān)系密切。上述證據(jù)表明，在130～140Ma，雅魯藏布江南緣喜馬拉雅構(gòu)造域可能出現(xiàn)被動(dòng)大陸邊緣的裂解，并有起源于富集地幔的中基性脈巖的侵入。在中基性脈巖大規(guī)模產(chǎn)生的同時(shí)，1∶5萬區(qū)域地質(zhì)資料顯示（未刊出資料），研究區(qū)在早白堊世發(fā)育一套規(guī)模較大的玄武巖—英安巖—石英砂巖—泥質(zhì)粉砂巖的海相火山—沉積建造，沉積物具有典型的被動(dòng)大陸邊緣的特點(diǎn)，火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為133 ±3.0Ma[11]，其主要特征和大陸裂谷玄武巖相似，形成于大陸邊緣拉張帶（初始裂谷）環(huán)境[4、10]。中基性脈巖和火山巖的巖漿源區(qū)性質(zhì)共同反應(yīng)了研究區(qū)在早白堊世拉張背景下巖石圈伸展減薄、軟流圈持續(xù)上涌的地球動(dòng)力學(xué)背景。

6 結(jié)論

1）對(duì)古堆地區(qū)的中基性脈巖采樣，并進(jìn)行年代學(xué)研究，得到SHRIMP鋯石U-Pb年齡，其中3個(gè)輝長(zhǎng)巖樣品的年齡為133～140.9Ma，為早白堊世，閃長(zhǎng)巖的年齡為130.0 ± 1.7 Ma，為早白堊世，SHRIMP鋯石U-Pb數(shù)據(jù)為新特提斯洋的擴(kuò)張?zhí)峁┝四甏鷮W(xué)的證據(jù)。

2）藏南古堆地區(qū)中基性脈巖屬于鈣堿性-堿性系列，總體富TiO2，平均含量為3.08，較為富集LREE，輕重稀土分異較為明顯，LILE略為富集，HFSE虧損不明顯，屬于板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。

3）地球化學(xué)和年代學(xué)證據(jù)表明，早白堊世研究區(qū)處于強(qiáng)烈的裂解和巖石圈伸展減薄的構(gòu)造環(huán)境和動(dòng)力學(xué)背景，研究區(qū)所處的新特提斯被動(dòng)大陸邊緣出現(xiàn)巖石圈減薄，造成軟流圈物質(zhì)上涌，并侵入有大量的中基性脈巖，這些中基性脈巖是新特提斯洋打開時(shí)在喜馬拉雅被動(dòng)大陸邊緣一側(cè)的響應(yīng)。

[1] 聶鳳軍，胡朋，江思宏，劉妍．藏南邛多江地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖40Ar-39Ar同位素年齡及其地質(zhì)意義[J] ．巖石學(xué)報(bào)，2006，22（21）：2705～2710.

[2] 裘碧波．藏東南措美殘余大火成巖省地幔柱成因新證據(jù)[D]．碩士學(xué)位論文．北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2011．45～49．

[3] 董勁松，劉俊，等.藏南洛扎地區(qū)基性巖墻群鋯石U-Pb定年、地球化學(xué)特征及構(gòu)造意義[J]．巖石學(xué)報(bào)，2007，26（12）：1655～1664.

[4] 鐘華明，童勁松，夏軍，魯如魁，邱軍強(qiáng)．藏南羊卓雍錯(cuò)南部桑秀組火山巖的特征及構(gòu)造環(huán)境[J]．地質(zhì)通報(bào)，2005，24( 1) : 72～79．

[5] 周劍雄，陳振宇，鋯石等測(cè)年礦物的電子探針及陰極射線致發(fā)光綜合研究新方法[J]．地質(zhì)論評(píng)，2002, 48(增刊): 31□35．

[6] 宋彪，張玉海，萬渝生，等．.鋯石 SHRIMP 樣品靶制作、年齡測(cè)定及有關(guān)現(xiàn)象討論[J]．地質(zhì)論評(píng)，2002，48(增刊)：26□30．

[7] 夏瑛，朱第成，等．藏東南措美大火成巖省中OIB型鎂鐵質(zhì)巖的全巖地球化學(xué)和鋯石Hf同位素[J]．巖石學(xué)報(bào)，2012，28（5）：1588～1602．

[8] 張招崇，王福生，等．峨眉山大火成巖省中苦橄巖與其共生巖石的地球化學(xué)特征及其對(duì)源區(qū)的約束[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào)，78(2)：171～180．

[9] 趙振華，包志偉，張伯友．湘南中生代玄武巖類地球化學(xué)特征[J]．中國(guó)科學(xué)（D輯）．1998，28（增刊）：7～14．

[10] 鐘華明，夏軍，童勁松，等．洛扎縣幅地質(zhì)調(diào)查新成果及主要進(jìn)展[J]．地質(zhì)通報(bào)，2004，23(5/6)：451～457．

[11] 朱第成，潘桂棠，等．特提斯喜馬拉雅桑秀組英安巖鋯石SHRIMP年齡及其意義[J]．科學(xué)通報(bào)，2005，50(4)：375～379．

[12] 朱弟成，莫宣學(xué)，等．新特提斯演化的熱點(diǎn)與洋脊相互作用：西藏南部晚侏羅世-早白堊世巖漿作用推論[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2008,24（2）：225～237．

[13] 朱弟成，王立全，等．藏南特提斯喜馬拉雅帶中段中侏羅統(tǒng)組OIB型玄武巖漿的識(shí)別及其意義[J]．地質(zhì)科技情報(bào)：2004，23（3）：15～24．

Geochemistry and Zircon SHRIMP U-Pb Dating and Their Tectonic Significance for Intermediate-Basic Dyke In the Gudui Region,South Tibet

REN Chong1LIU Shun2ZHU Li-dong2PAN Jiang-tao1GAO Wei-xian1
1-No.11 Gold Geological Party, CAPF, Ningxiang, Hunan 410699; 2-Chengdu University of Technology , Chengdu 610059)

Geochronoloical study for intermediate-basic dyke in the Gudui region, south Tibet indicates that SHRIMP U-Pb dating for zircons from three basic samples yields an age of 133-140.9Ma, representing the crystallization age of gabbro, while the SHRIMP U-Pb dating for zircons from the intermediate sample yields an age of 130±1.7Ma, representing the crystallization age of diorite. Petrochemical study indicates that the intermediate-basic rocks are calc-alkaline and alkaline series with high TiO2of the average content of 3.08%. They are characterized by enrichment in LREE and high ratios of LREE/HREE, and slight enrichment in LILE, and less loss of HFSE. All these prove that the tectonic setting is WPB. The intermediate-basic rocks may be regarded as the products of the splitting of the Himalayan passive margin which caused the large-scale spreading of the Late Neo-Tethys ocean during the Late Jurassic-Early Cretaceous.

SHRIMP; geochemistry; intermediate-basic rocks; south Tibet

P597；P546

A

1006-0995（2014）04-0496-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.004

2014-07-28

任沖（1989-），男，湖北當(dāng)陽(yáng)人，助理工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作