藏南古堆地区中基性脉岩SHRIMP锆石U-Pb定年、地球化学特征及构造意义

任 冲，刘 顺，朱利东，潘江涛，高伟先

（1.中国人民武装警察部队黄金第十一支队，湖南 宁乡 410699； 2．成都理工大学，成都 610059）

藏南古堆地区中基性脉岩SHRIMP锆石U-Pb定年、地球化学特征及构造意义

任 冲1，刘 顺2，朱利东2，潘江涛1，高伟先1

（1.中国人民武装警察部队黄金第十一支队，湖南 宁乡 410699； 2．成都理工大学，成都 610059）

通过对藏南隆子-古堆一带广泛发育近东西走向的中基性脉岩较系统的地质年代学和岩石地球化学研究，3个基性脉岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为133～140.9Ma，代表了辉长岩的结晶年龄，而中性脉岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄130±1.7Ma代表了闪长岩的结晶年龄。表明中基性脉岩属于钙碱性-碱性系列，总体富TiO2，平均含量为3.08，LREE富集，轻重稀土分异较为明显，LILE略为富集，HFSE亏损不明显，属被动大陆边缘构造环境，可能代表了早白垩世新特提斯洋扩张引起喜马拉雅被动大陆边缘一侧裂解的产物。

SHRIMP；地球化学；中基性脉岩；藏南

藏南古堆地区位于喜马拉雅-冈底斯地层大区喜马拉雅地层区，康马-隆子地层分区，藏南拆离系东段，羊卓雍措-拿日雍措复式向斜东南段。该区中基性脉岩是新特提斯洋晚期发生大规模扩张的产物[3、4]（Jiang et al．，2006；江思宏，等，2007) ，近几年的研究表明它们可能属于措美大火成岩省OIB型镁铁质岩的组成部分，与132Ma Kerguelen地幔柱的活动关系密切（Zhu et al.,2009）。对于研究区内出露的大量中基性岩脉岩，其形成时代和构造环境一直是近年来争论的焦点。

1 区域地质背景及样品

藏南古堆地区岩浆岩出露面积较广，时代主要集中在三叠纪、侏罗纪、白垩纪和新生代，岩性从酸性岩到基性岩均有分布。酸性的侵入岩以二长花岗岩、细晶岩为主，喷出岩以流纹岩、英安岩为主；中性的侵入岩以闪长岩为主，喷出岩以安山岩为主；基性的侵入岩以辉长岩、辉绿岩为主，喷出岩以玄武岩为主。研究区火山岩主要分布在上三叠统涅如组（T3n）、中侏罗统遮拉组（J2z）和下侏罗统-上白垩统桑秀组（J3K1s）地层中。闪长岩主要出露在也拉香波变质核杂岩体西南约10km的扎那一带，呈岩珠形式产出。辉长岩、辉绿玢岩主要分布于三叠系、侏罗系和下白垩统地层中，其中的镁铁质岩脉呈近东西向展布，构成了措美残余大火成岩省的组成部分[2]（Zhu et al., 2009a）。研究区中基性岩脉与围岩大多呈顺层侵入关系或低角度切割关系。辉长岩及灰绿玢岩脉宽约0.5～2m，延伸长度不等，岩石蚀变较为强烈。

图1 样品锆石测试谐和图与年龄分布图

2 分析测试方法

样品锆石按常规方法分选，最后在双目镜下挑纯。将待测锆石与一片RESE参考样SL13及数粒TEM

放置于环氧树脂中，磨至一半，使锆石暴露，用于阴极发光（CL）和透反射研究。CL研究在中国地质科学院矿产资源研究所牛津MINICL阴极发光探测仪上完成，具体操作步骤见文献[5]。SHRIMP锆石U-Pb分析在北京离子探针中心SHRIMP Ⅱ上完成。在分析过程中,用标准锆石TEM（417 Ma）进行元素间的分馏校正，Pb/U校正公式采用 Pb/U=A(UO/U)2（Caoue-Long et al.,1995）;采用澳大利亚国立大学地学院标准锆石SL13(年龄，572 Ma；U含量：238µg/g)标定所测的锆石的U、Th和Pb含量，详细分析流程和原理见参考文献[6]（Willims et al., 2007）。样品的主量元素采用X荧光光度仪，微量元素利用ICP，Au采用原子吸收，稀土元素采用ICP-MS方法进行测试，分析工作由湖南省矿产测试利用研究所完成。分析精度主量元素RSD<5%，稀土和微量元素RSD<10%。

3 SHRIMP锆石U-Pb年龄

本文选择了辉长岩、辉绿岩及闪长岩进行了SHRIMP锆石U-Pb定年，对应的SHRIMP锆石U-Pb协和图与年龄分布图见图1。辉长岩的锆石样品，阴极发光图像显示锆石基本呈两种形态，粒度变化范围为80～250µm，多数锆石具有较好的结晶形态和环带结构，少部分具有核、幔、边三重结构，对于这样复杂的锆石选取与较规则的锆石一样的部位进行测年。闪长岩的结构较为复杂，粒度变化范围为70～200µm，锆石磨圆较差，多呈棱角状，韵律环带不清。具有环带结构的锆石可能代表岩浆岩的结晶年龄，不具有环带结构的锆石晶核可能代表了继承锆石或者基底围岩的年龄。由测年结果可见，辉长岩（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6）U的含量分别为23～659µg/g、210～1 302µg/g、397～1 282µg/g，Th的含量分别为18～660µg/g、92～2 629µg/g、903～3 804µg/g，闪长岩的U、Th的含量分别为88～6 072µg/g和6～6 647µg/g。放射性成因Pb的含量变化较大，分别为（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.8～108µg/g、7.5～23.4µg/g、8.12～23.9µg/g、13～109µg/g ,Th/U 分别为（11PM1GS01、11PM3GS01、11Q6、11Q14）0.43～1.33、0.45～3.09、1.78～3.09、0.07～3.9 ,绝大多数测点的Th和U呈正相关关系，Th/U的平均比值为1.45，表明锆石在形成过程中，可能受到了地壳物质的混染。3个辉长岩与辉绿岩的年龄介于133～140.9Ma之间，即辉绿岩、辉长岩的结晶年龄，闪长岩的年龄为130.0 ± 1.7 Ma，即闪长岩的结晶年龄。

4 地球化学特征

4.1 主元素

藏南古堆地区中基性脉岩的主元素、稀土元素、微量元素分析结果见表1，中基性脉岩中的SiO2含量为42.37%～55.40%，平均值48.4% （10件样品，下同）；K2O含量为0.12%～2.66%，平均值1.1%；Na2O含量为0.3%～4.39%,平均值3.05%；K2O+Na2O为0.58%～5.54%，平均值4.15%；K2O/Na2O为0.03～0.95。扣除烧失量（LOI），并将其换算成100%后，投入到TAS图解中（图2），辉长岩、辉绿岩样品落入在玄武岩、玄武质粗面安山岩、玄武安山岩、粗面玄武岩区域，闪长岩投入到安山岩区域。在SiO2-K2O图解上（图3），有两件样品落入到低钾（拉斑）系列，七件样品落入到钙碱性系列，1件样品（闪长岩）落入到高钾钙碱性系列。里特曼指数σ=1.77～4.97，属钙碱性-碱性系列。Mg#值变化范围较大，为36.98～57.22，Al2O3、P2O5、FeOT与Mg#相关性不强，暗示中基性脉岩的分离结晶作用较弱。

4.2 稀土元素

古堆地区中基性脉岩的ΣREE=126.64～505.28，（La/Yb）N=2.37～12.19，除了11PM1GS01和11PM1GS03外，其余样品（La/Yb）N>5，轻重稀土分馏明显，总体表现为向右倾斜配分曲线。δEu=0.7～1.42，总体表现为Eu弱富集，说明原始岩浆岩中斜长石的分离结晶不明显。根据图5，由（La/Yb）N和δEu可以将上述样品分为两类，一类由PM4QY02和11PM1GS04组成，其余样品组成第二组，暗示它们在成岩物质来源或成因上有一定的差别。

表1 古堆地区中基性脉岩的主元素(%)、稀土元素（10-6）和微量元素(10-6)分析结果

4.3 微量元素

在微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5）上，大离子亲石元素（LILE）和轻稀土元素（LREE）较为富集，未见高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf明显负异常，类似于OIB，Sr元素相对亏损，可能反应了低压条件下斜长石的分离结晶。Ti的平均含量为3.08，与典型的洋岛玄武岩（OIB）接近（Sun and McDonough,1989）。Mg#范围在36.98～57.22之间，相容元素Ni、Cr含量均很低（分别为1.68×10-6，153.6 ×10-6和11.8×10-6～171.4×10-6），明显偏离原生玄武岩岩浆范围（Ni=300×10-6～400×10-6，Cr=300～500×10-6；Frey et al.,1978；Hess,1992）,结合Mg#与Ni、Cr的线性关系，Mg#与Ni、Cr大致正相关关系，其含量随Mg#的降低而降低表明岩浆在演化过程中有橄榄石和单斜辉石等铁镁质矿物的结晶分异，而其它元素与Mg#相关性较差，可能反应了它们来自不同的岩浆岩源区。除样品11Q6和样品11Q8外，其余样品的Nb/Ta值介于16～20之间，与原始地幔的Nb/Ta值（17.39）（Sun et al.,1989）相近。

5 形成环境讨论

在古堆地区中基性脉岩主量元素FMA构造判别图上（图6）（Pearce.,1983），除一个样品落在洋岛区域外，其余样品都落在大陆或者靠近大陆的区域。在微量元素Zr-Zr/Y构造环境判别图图上（图7）(Pearce.,1983)，4个样品落在板内构造环境。前人研究表明（Lassiter and Depaolo,2000；张招崇，2004）来自深度地幔物质的岩浆具有低的La/Ta比值（一般为8～15），岩石圈地幔的混染会导致该比值的迅速增加（大于25），而La/Sm比值变化不大，岩浆在受到地壳物质混染以后，其比值迅速升高到5以上。分析表明样品La/Ta=7.6～52.1，La/Sm=1.4～4.0，暗示研究区中基性脉岩在上升过程中可能受到了岩石圈地幔的混染。而是否是由于岩浆在上升过程中受到地壳混染的缘故？故从以下几个方面进行衡量：1）古堆地区中基性脉岩LILE富集不明显，这与受地壳混染的基性岩明显不同（Halama et al., 2004）。2）样品Th/Ta=1.0～13.8,样品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）,暗示这四个样品的岩浆在上升过程中可能受到了陆壳物质的混染。

3）样品Zr/Hf=20.0～111.9，远大于陆壳值11，样品11PM3GS02、11Q8、11Q14的Zr/Hf比值小于原始地幔的比值36.27[9]（Weaver, 1991），表明这三个样品可能受到了下地壳的混染。

图2 古堆地区中基性脉岩TAS图解（据Lemaitre，1989）

图3 古堆地区中基性脉岩K2O-SiO2图解（据Taylor etal.，1976）

图4 古堆地区中基性脉岩稀土元素球粒陨石标准化分布形式图（据Sun etal.,1989数据）

图5古堆地区中基性脉岩原始地幔标准化微量元素蛛网图（据Sun etal.,1989数据）

图6 古堆地区基性脉岩FMA图解

图7 古堆地区基性脉岩Zr-Zr/Y图解

以上证据表明样品中11Q8和11Q14受到地壳物质混染的可能性较大，而其余样品较好的保留了源岩的特征。10件样品总体富TiO2，平均含量为3.08，远大于一般地壳岩石和它们熔融体的TiO2含量（平均为0.72，Rudnick and Gao,2003）,且与夏威夷热点玄武岩、巴基斯坦Bibai热点型玄武岩一致[12]。同时样品Zr/Ba=0.77～3.55，平均值为1.68，远大于0.2，暗示这些中基性脉岩起源深度较大，可能起源于软流圈地幔(Ormerod et al.,1988）。因此本区域中基性脉岩的产生与软流圈地幔活动有一定的关系，且与EMⅡ关系密切。上述证据表明，在130～140Ma，雅鲁藏布江南缘喜马拉雅构造域可能出现被动大陆边缘的裂解，并有起源于富集地幔的中基性脉岩的侵入。在中基性脉岩大规模产生的同时，1∶5万区域地质资料显示（未刊出资料），研究区在早白垩世发育一套规模较大的玄武岩—英安岩—石英砂岩—泥质粉砂岩的海相火山—沉积建造，沉积物具有典型的被动大陆边缘的特点，火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为133 ±3.0Ma[11]，其主要特征和大陆裂谷玄武岩相似，形成于大陆边缘拉张带（初始裂谷）环境[4、10]。中基性脉岩和火山岩的岩浆源区性质共同反应了研究区在早白垩世拉张背景下岩石圈伸展减薄、软流圈持续上涌的地球动力学背景。

6 结论

1）对古堆地区的中基性脉岩采样，并进行年代学研究，得到SHRIMP锆石U-Pb年龄，其中3个辉长岩样品的年龄为133～140.9Ma，为早白垩世，闪长岩的年龄为130.0 ± 1.7 Ma，为早白垩世，SHRIMP锆石U-Pb数据为新特提斯洋的扩张提供了年代学的证据。

2）藏南古堆地区中基性脉岩属于钙碱性-碱性系列，总体富TiO2，平均含量为3.08，较为富集LREE，轻重稀土分异较为明显，LILE略为富集，HFSE亏损不明显，属于板内构造环境。

3）地球化学和年代学证据表明，早白垩世研究区处于强烈的裂解和岩石圈伸展减薄的构造环境和动力学背景，研究区所处的新特提斯被动大陆边缘出现岩石圈减薄，造成软流圈物质上涌，并侵入有大量的中基性脉岩，这些中基性脉岩是新特提斯洋打开时在喜马拉雅被动大陆边缘一侧的响应。

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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

任冲（1989-），男，湖北当阳人，助理工程师，从事区域地质调查工作