藏北班戈江錯地區侵入巖體形成時代與巖石地球化學特征

孔維華, 盧海波, 劉雙江, 方 明, 方 潔, 肖 霞

(湖北省地質局 第六地質大隊，湖北 孝感 432000)

班—怒結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地域,西起班公湖,向東經改則、安多、丁青后沿怒江進入滇西[1]。多數學者[2-4]認為班公湖—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,洋盆一直持續到早白堊世晚期才閉合,班公湖—怒江洋盆的閉合時間為早白堊世(132～110 Ma),對于洋陸轉換的時間,目前為止還缺乏確鑿依據。筆者近年來在班—怒結合帶中部開展路線調查過程中,對早白堊世侵入巖進行了LA-ICP-MS 鋯石U-Pb同位素定年和巖石地球化學研究,結合區域地質資料,討論班戈江錯地區侵入巖巖石成因及其形成的構造背景,闡述該地區于早白堊世末完成洋—陸轉換作用這樣一個構造體制轉變的過程。

1 地質概況及巖石學特征

班戈江錯地區位于班公湖—怒江結合帶南側,岡底斯地塊北緣[5]。研究區巖漿巖十分發育,呈巖株、巖枝產出,主要為(斑狀)二長花崗巖類(1∶25萬資料為二長花崗巖和正長花崗巖)、花崗閃長巖(1∶25萬資料為英云閃長巖)。侵入地層主要是接奴群、木嘎崗日巖群,次為拉貢塘組。1∶25萬班戈幅區域地質調查認為(斑狀)二長花崗巖形成時代為晚白堊世,正長花崗巖形成時代為始新世[6]。

本文研究的侵入巖位于班戈縣白拉鄉一帶,對花崗閃長巖、(斑狀)二長花崗巖進行系統采樣研究,并對其中2件樣品進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年,時代為早白堊世,本次采集的2件鋯石U-Pb年齡樣品位置見圖1所示。

花崗閃長巖樣品采自于白拉鄉北西20 km處,巖石呈灰白色,細粒花崗結構,塊狀構造。礦物成分主要為黑云母10%、石英26%、中—更長石57%、正長石5%等。斜長石為半自形板柱狀,晶體大小在0.3～1.0 mm,個別晶體稍大,可達2.0 mm左右,具鈉長雙晶、卡鈉雙晶,有的晶體具環帶,環數在4～10環,為韻律性正環帶,晶體大多數較新鮮,少數晶體內有蝕變礦物——絹云母;有的晶體為鉀長石所包含,在同鉀長石的接觸處可見蠕英結構。鉀長石為他形晶,主要是分布在斜長石間,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。

斑狀二長花崗巖樣品采自于白拉鄉南東約4 km處,巖石呈灰白色,似斑狀結構,基質具中細粒花崗結構。斑晶含量在10%左右,為鉀長石,粒徑在5.0～20.0 mm。基質主要由顯微條紋長石33%、石英30%、更長石25%、黑云母2%等礦物組成。斑晶為顯微條紋長石,具顯微條紋構造,粒徑在5.0～20.0 mm,半自形—自形晶。基質為長石、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。斜長石為半自形板柱狀,粒徑在1.0～2.5 mm,具鈉長雙晶,有少量的絹云母蝕變礦物。鉀長石除粒徑小、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 西藏班戈江錯地區侵入巖體地質簡圖(大地構造位置圖據潘桂棠,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.變質橄欖巖;14.英云閃長巖;15.二長花崗巖;16.正長花崗巖;17.一級斷裂;18.二級斷裂;19.一般斷層;20.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。

2 樣品分析方法

鋯石年齡樣品2件,處理時采取常規方法,鋯石挑選在河北省廊坊市誠信地質服務所完成,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,將環氧樹脂和固化劑進行充分混合后注入PVC杯中,待樹脂充分固化后將樣品座從載玻片上剝離,并對其進行拋光,直到樣品露出一個光潔的平面,這時對鋯石進行透射光、反射光照相及陰極發光(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 分析結果

測年巖體樣品鋯石呈無色透明,具有長柱狀晶型,長度約100～200 μm,發育有規則的韻律環帶結構,并且多數環帶細密,顯示出巖漿鋯石特征。鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析結果見表1,根據這些分析數據所做諧和圖如圖2所示。采用206Pb/238U比值年齡來計算加權平均年齡,其加權平均值為114.94±0.93 Ma和115.5±1.1 Ma(95%置信度)。

可見,研究區巖體的形成時代為早白堊世,屬于早燕山期。

4 巖石地球化學特征

4.1 主量元素

研究區巖體主量元素分析結果見表2,從表中可以看出,花崗閃長巖類樣品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,屬于鈉質系列;P2O5平均為0.15,A/CNK<1.1,平均為1.08,為弱過鋁質巖石,指示巖漿來源可能為幔源。里特曼指數δ為1.03～1.22,屬于鈣堿性巖。花崗巖類樣品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,屬于鉀質系列。堿度率AR平均為3.21。A/CNK平均為1.10,為偏鋁質巖石。里特曼指數δ為1.91～2.49,屬于鈣堿性巖。在K2O-SiO2圖(圖3、圖4)上花崗閃長巖投點落在鈣堿性系列區,花崗巖類投點落在高鉀鈣堿性系列區與鉀玄巖系列區,表明花崗閃長巖由鈣堿性巖組成,花崗巖類由高鉀鈣堿性巖石組成。

表1 研究區侵入巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年數據Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating data of intrusive rocks in the study area

圖2 研究區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 研究區侵入巖體主量元素分析結果表Table 2 Table of analysis results of major elements of intrusive rock mass in study area 單位:10-2

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

圖3 花崗閃長巖樣品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

研究區巖體樣品稀土元素和微量元素分析結果見表3、表4,從表中看出,花崗閃長巖稀土總豐度值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,在稀土元素標準配分模式圖(圖6)中,分配曲線右傾,稀土分餾不明顯。δEu在0.15～0.39之間,具有明顯銪負異常。

花崗閃長巖類樣品微量元素原始地幔標準化蛛網圖(圖7)中,曲線向右傾斜,其中大離子親石元素Rb、Th、K富集,呈現正異常,明顯虧損高場強元素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準化蛛網圖(圖8)中,曲線向右傾斜,其中大離子親石元素Rb、Th、K富集,呈現正異常,Nb、Ta、Ce、Sr、P和Ti元素明顯虧損。總體形態為多谷少峰的右傾型,其中Sr、Ti強烈虧損,顯示有洋殼俯沖碰撞—后碰撞花崗巖特征[9]。

5 構造環境探討

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

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

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

圖5 花崗閃長巖稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig.5 Standardized distribution pattern of REE chondrites in granodiorites

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

圖7 花崗閃長巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖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準化蛛網圖Fig.8 Standardized spider web maps of trace elements in the primary mantle of granite

圖9 花崗閃長巖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.板內花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

大多數學者認為新特提斯班公湖—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]。康志強認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束而演變成非海相的環境,中基性和酸性巖主要是班公湖—怒江洋的關閉和羌塘地塊拉薩地塊碰撞的產物[13]。李華亮認為鏡柱山組是班公湖—怒江縫合帶完成洋陸轉換,進入陸內構造環境的重要標志[14]。

圖11 花崗閃長巖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.板內花崗巖;ORG.洋脊花崗巖。

圖13 花崗閃長巖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.非造山區花崗巖;6.同碰撞花崗巖;7.造山期后花崗巖。

通過構造環境判別分析,班戈江錯地區早白堊世花崗閃長巖形成環境為俯沖環境下的島弧—陸緣弧環境,物源為幔源型,代表新特提斯洋向南俯沖消減的產物;酸性侵入巖(二長花崗巖、斑狀二長花崗巖)形成環境為同碰撞構造環境,物源為殼源型,是洋殼俯沖到陸殼之下后大陸碰撞的產物,標志著俯沖消減作用的結束,測區班—怒結合帶洋—陸轉換作用過程于早白堊世末完成,中特提斯洋閉合,進入陸—陸碰撞階段。表明區內花崗巖經歷了從俯沖消減末期直到同碰撞早期階段,巖漿侵位時代代表了區內構造環境由俯沖消減向同碰撞的轉變期。

綜上所述,筆者認為班戈江錯地區在早白堊世班公湖新特提斯洋俯沖消減,弧后洋盆封閉,進入印度板塊與亞洲板塊的陸—陸碰撞階段,這樣一個構造體制轉變的過程。

6 結論

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

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

(3) 通過巖石地球化學研究,測區班—怒結合帶洋—陸轉換作用過程于早白堊世末完成,中特提斯洋閉合,進入陸—陸碰撞階段,為班—怒結合帶構造演化提供了直接證據。