冈底斯带中段中新世埃达克质岩浆作用的年代学、地球化学及Sr-Nd-Hf同位素制约*

2014-09-16陈希节许志琴孟元库贺振宇

岩石学报 2014年8期

陈希节许志琴孟元库贺振宇

中国地质科学院地质研究所，大陆构造与动力学国家重点实验室，北京 100037

1 引言

印度-亚洲大陆之间的碰撞作用是新生代地质演化历史上最重要的一次地质事件，对其碰撞过程及岩石记录的研究一直是国际地学热点(Xu et al.，2013)。岩浆作用作为研究高原岩石圈构造演化的“窗口”与“探针”，其发生时间和位置以及熔融产物的类型和组成研究，可以再造造山带的构造演化历史。随着新特提斯洋壳俯冲，洋壳板片发生后撤或断离并于最终导致印度-欧亚大陆发生碰撞造山作用(潘桂棠等，2006)。在上述构造过程中，青藏高原发生广泛而强烈的岩浆活动，形成遍布高原各地且种类繁多的火成岩，而以冈底斯带火成岩分布最为集中(莫宣学，2011)，构成一条平行于主碰撞带的近东西向展布的冈底斯岩浆岩带。在随后进入后碰撞过程中，发育有大量的壳源淡色花岗岩及超钾质岩石等。新生代期间，呈近EW向展布沿冈底斯岩带中段(N29°10＇～30°10＇，E88°～93°)发育一条长约 350km 的埃达克斑岩铜矿带，形成于造山带演化晚期的碰撞后陆壳伸展阶段，含矿斑岩的侵位时间发生在18～14Ma(芮宗瑶等，2003)，大规模的铜多金属成矿作用则集中发生在14Ma前后(侯增谦等，2003)。重要的是，这一时期也正是青藏高原南部快速隆升和东西向伸展的阶段(21～8Ma)(Williams et al.，2001;Harrison et al.，1992)。

近些年来，对于冈底斯中新世埃达克岩斑岩成矿的研究也取得了许多重要的成果。但是对于冈底斯中新世埃达克质岩浆活动的成因，不同的学者提出不同的解释模型(Chung et al.，2003;Guo et al.，2007;Hou et al.，2004;Li et al.，2011)。Chung et al.(2003)认为藏南中新世埃达克质岩浆活动可能来自拉萨地块增厚下地壳的部分熔融;侯增谦等(2003)认为中新世埃达克质岩浆来源于俯冲的大洋板块的部分熔融。在其后续的文章中修订了之前的看法，提出冈底斯岩浆带的埃达克岩浆更可能来源于因碰撞而加厚的藏南玄武质下地壳(Hou et al.，2004)，但同时也认为新特提斯俯冲洋壳板片的来源可能性不能完全排除。曲晓明等(2006)认为冈底斯造山带发育两套埃达克岩，早期与俯冲洋壳熔融形成的埃达克岩相似，晚期则生成于下地壳底侵镁铁质岩石的部分熔融。Li et al.(2011)认为早期岛弧阶段受俯冲流体和沉积物熔体交代的地幔楔熔融;Guo et al.(2007)认为可能是受到俯冲交代的中基性下地壳部分熔融的产物。本文选择冈底斯构造岩浆带中段日喀则地区的闪长玢岩岩墙作为研究对象，旨在研究这些玢岩的岩石学、地球化学特征及其构造背景，进而探讨闪长玢岩的岩浆源区性质、岩浆活动地球动力学背景和冈底斯造山带中新世壳幔演化过程。

2 地质背景及样品描述

青藏高原碰撞造山带是由一系列的古生代和中生代地体拼合而成的(许志琴等，2011)(图1a)，以雅鲁藏布缝合带为代表的新特提斯洋自中侏罗世以来向亚洲大陆的俯冲、消减作用，直至新生代印度大陆与亚洲大陆的碰撞事件，在拉萨地体南缘形成了一条重要的夹持于班公湖-怒江蛇绿岩带与雅鲁藏布蛇绿岩带之间的巨型构造-岩浆岩带，即冈底斯俯冲碰撞岩浆岩带。其形成和发展过程记录了雅鲁藏布江特提斯洋壳向北俯冲直至印度与亚洲大陆碰撞、碰撞后伸展过程的岩浆和构造演化事件(潘桂棠等，2006;Ji et al.，2009;莫宣学，2011)。

冈底斯岩浆带东西长约2500km，南北宽100～300km。西藏境内80%的岩浆岩及大规模中酸性火山岩带都集中在该带内(莫宣学，2011)。该带东部绕过雅鲁藏布大拐弯呈近南北向，进入缅甸北部(Xu et al.，2012)，向西与印度、巴基斯坦的拉达克、科希斯坦相连(Chung et al.，2005;莫宣学，2011)。根据其形成时代大致可以分为4个阶段:1)127～70Ma起源于新特提斯洋壳的部分熔融，形成与新特提斯洋俯冲板片的反转作用引起的软流圈上涌有关的花岗岩类(主要为花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩)和中侏罗世叶巴组及晚侏罗世-早白垩世桑日群火山岩系等(Ma et al.，2013);2)65～45Ma花岗岩类，以展布于谢通门-南木林-尼木-曲水一带的曲水岩基为典型代表，其锆石SHRIMP U-Pb年龄为53～47Ma(Mo et al.，2008;Ji et al.，2009)，该岩基的主要岩性为石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩，εNd及εHf为正值是其重要特征。此外，大面积分布的是走向东西延伸超过1200km的林子宗火山岩系(年龄70/65Ma～40Ma;莫宣学，2011);3)56～8Ma强过铝花岗岩，多数为小岩体，主要为含白云母花岗岩，其中常含铁铝榴石，有时可见电气石、红柱石(Liao et al.，2007)。4)20～12Ma含铜斑岩带，花岗岩基大约在21Ma左右普遍出现快速冷却事件，标志冈底斯此间快速隆升(＞2mm/y)(Harrison et al.，1992)。与EW向伸展和NS向裂谷事件相对应，高原再度发生岩浆侵位和火山喷发，前者形成中新世小规模花岗岩和斑岩带;后者形成一套钾质钙碱性熔岩(Coulon et al.，1986)。含矿斑岩主要为二长花岗斑岩、石英二长斑岩、正长花岗斑岩，具有埃达克岩的地球化学特征(侯增谦等，2003;Hou et al.，2004;Chung et al.，2003)。

图1 藏南冈底斯后碰撞岩浆分布和构造概略图(b，据Li et al.，2007)及日喀则闪长玢岩地质简图(c，据胡敬仁，2002① 胡敬仁.2002.1︰250000日喀则幅区域地质调查报告修改)，其中插图为青藏高原大地构造图(a，据许志琴等，2011)BNS-班怒缝合带;IYZS-雅鲁藏布缝合带;ATF-阿尔金塔格断裂带;KF-喀喇昆仑断裂带Fig.1 Map showing the distribution of post-collisional magmatism in the southern Tibetan Plateau(b，modified after Li et al.，2007)and geological sketch map showing the sample location of Xigaze diorite-porphyrite(c)，insert map show tectonic outline of the Himalaya-Tibet orogenic belt(a，modified after Xu et al.，2011)BNS:Bangong-Nujiang suture;IYS:Indus-Yalu suture;ATF-Altyn Tagh Fault;KF-Karakorum Fault

图2 日喀则闪长玢岩野外照片及典型显微照片Fig.2 Field photos and typical micrograph photos of diorite-porphyrite in Xigaze area

在日喀则地区，发育有两种方向的岩墙，分别为东西向的和北北西-南南东向的闪长玢岩墙，野外未见两者的相交关系。本研究主要以走向为315°的侵位于K2a日喀则群昂仁组的闪长玢岩(xy1041和xy1042)和东西走向(95°)的闪长玢岩(xy1011和xy1021)作为研究对象，前者宽约1～2m;后者宽约6～8m(图2a)。昂仁组主要为粉砂岩，粉砂质页岩夹长石砂岩透镜体和薄层泥晶灰岩等，并南北向挤压作用下发生强烈褶皱(图1c)。

2个采样点的闪长玢岩岩石新鲜，无明显蚀变和后期交代现象(图2b)，均为气孔和杏仁构造，斑晶含量约占30% ～40%，斑晶矿物为角闪石(30% ～40%)、斜长石(10% ～20%)、石英(10% ～20%)、钾长石(15% ～20%)、黑云母(5%～15%)，未见辉石斑晶。斜长石常见明显的熔蚀现象(港湾状结构)(图2c);黑云母的部分颗粒沿边缘或解理缝发生绿泥石化。斜长石部分蚀变为绢云母或方解石(图2d);角闪石部分绿泥石化(图2f)。杏仁体直径为0.5～1mm，被斜长石、方解石等矿物充填(图2)。基质呈微粒结构和交织结构(图2e)，主要为斜长石和石英，其次是钾长石。副矿物有锆石(＜l%)和磁铁矿(＜1%)等。

3 分析方法

本次选取日喀则地区闪长玢岩墙的2件典型岩石样品(xy1011，GPS:N29°17＇47″，E88°48＇03″，H=4089m;xy1041，GPS:N29°16＇34″，E88°47＇25″，H=4032m)进行锆石 U-Pb年龄测定和Hf同位素组成分析，具体采样位置示于图1。在严格避免污染的条件下，依次对每件全岩样品进行破碎、淘洗和磁选以及重液分离，筛选出锆石精样，然后在双目镜下观察所分离锆石的特征(如颜色、透明度和晶型等)，在此基础上，挑选出表面平整光洁，具不同长宽比例、不同柱锥面特征和颜色的锆石颗粒。将这些挑选出的锆石颗粒用环氧树脂胶结，待固结后细磨至锆石颗粒核部出露，抛光成样品靶以待测试。测定前先采用装有阴极荧光探头的扫描电镜对抛光后的锆石样品进行阴极发光(CL)图像拍摄，以了解被测锆石内部的结构，并以此作为锆石年龄测定选取分析点位的依据。锆石在河北廊坊物化勘察研究所采用浮选和电磁选方法完成选矿;阴极发光(CL)显微照相在中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室电子探针室进行。

锆石U-Pb年龄测定在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室进行，采用与Agilent7500s ICP-MS连接起来的New Wave 213nm激光系统取样。激光束斑直径为30μm，频率为5Hz。样品经剥蚀后，由He气作为载气，再和Ar气混合后进入ICP-MS进行分析。U-Pb分馏根据澳大利亚锆石标样GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb年龄608.5±1.05Ma，Jackson et al.，2004)来校正，采用锆石标样Mud Tank(732±5Ma，Black and Gulson，1978)作为内标以控制分析精度。每个测试流程的开始和结尾均分别测2个GJ标样，另外测试1个MT标样，其间一般夹10个待测样品点。U-Pb年龄和U、Th、Pb的计数由Glitter(ver.4.4)获得。详细的分析方法和流程类似于Griffin et al.(2004)以及Jackson et al.(2004)。由于204Pb的信号极低，以及载气中204Hg的干扰，该方法不能直接精确测得其含量。因此，使用嵌入Excel的Com Pb Corr#3_15G程序来进行铅校正。年龄谐和图用Isoplot程序(ver.2.49，Ludwig，2003)获得。

锆石Hf同位素原位分析是在南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验Nu Plasma HR多接收器电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)上进行的。本次实验所测锆石标样91500的176Hf/177Hf值为0.282308±12(20″)，与用溶液法获得的值0.282302±8(Goolaerts et al.，2004)在误差范围内一致。

图3 闪长玢岩代表性被测锆石的阴极发光图像、LA-ICP MS及Lu-Hf分析点位及所测结果(a)和U-Pb年龄协和图(b、c)大圈表示测年位置;小圈是Lu-Hf测点位置Fig.3 Cathodoluminescence(CL)images showing results of U-Pb dating and εHf(t)value of representative zircons(a)and UPb concordia diagrams(b，c)of zircons from Xigaza diorite-porphyritesGreat circle denotes the position of U-Pb dating;small circle denotes the position of Lu-Hf analysis

全岩地球化学分析先经岩相学观察鉴定，以选出新鲜均匀具有代表性的样品，然后对样品进行破碎，研磨至200目以上，送至国家地质实验中心测定主量元素和微量元素。主量元素采用XRF法在RIX-2100仪器上分析，分析精度优于5%;微量元素采用Agilent 7500a等离子体质谱仪(ICPMS)测定，分析精度优于5% ～10%。

全岩Sr-Nd同位素组成在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室采用TritonTI表面热电离质谱(TIMS)测定。将样品烘干后称取50mg，完全溶解于HF+HNO3的混合酸中，采用bio Rad50WX8阳离子交换树脂分离提纯出Sr和Nd，详细的流程参考濮巍等(2004)。Sr、Nd同位素比值分别采用86Sr/88Sr=0.1194、146Nd/144Nd=0.7219进行质量分馏校正，实验过程测定的标样NIST SRM 987的87Sr/86Sr=0.710259±4(2σ)，标样 JNDi-1的143Nd/144Nd=0.512121±3(2σ)，与这两个标样的推荐值十分吻合。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

本文对2件闪长玢岩进行了锆石U-Pb定年(表1)。锆石阴极发光照片(CL)图像及协和年龄图及对应的εHf(t)值见图3。被测样品锆石(xy1011和xy1041)多数为浅黄色或无色，少量为褐色，为长柱状或柱状，自形程度较好。颗粒大小差别较大，长径为80～320μm，宽为50～150μm，长宽比为1∶1～3∶1，CL图像显示具有典型的震荡环带特征(图3a)，锆石的Th和U的含量分别为7×10-6～849×10-6和15×10-6～2168×10-6，对应的 Th/U比值为0.12～3.12，为典型的岩浆成因锆石特征(Hoskin and Schaltegger，2003)。剔除不协和年龄及误差较大的分析点之后，样品xy1011中的11个分析点的206Pb/238U的加权平均年龄值为13.92±0.38Ma(MSWD=1.06)(图3b)，样品 xy1041中15个分析的206Pb/238U的加权平均年龄值为14.38±0.38Ma(MSWD=0.76)(图3c)，该年龄代表了闪长玢岩的形成年龄，在误差允许范围之内，可以认为两个方向的闪长玢岩墙是在同一期构造事件中形成的。

4.2 全岩地球化学

闪长玢岩13件样品SiO2为59.19% ～63.66%，A12O3为16.55% ～17.16%，Mg#值为51～55(表2);从上述氧化物质量分数看，研究区闪长斑岩具有高硅、高铝、富镁、富钠的特征。除去烧失量，重新换算为100%，在TAS图解和硅钾图解中13件样品均为亚碱性系列(图4a)和中钾钙碱性系列(图4b)，即与侵入岩对应的闪长(斑)岩区域(图4a);样品铝饱和指数A/CNK为0.90～1.13，属偏铝质至过铝质花岗岩(图4c)。根据常量元素化学成分计算的标准矿物进行岩石分类，岩石类型主要为闪长玢岩，与薄片镜下鉴定结果一致。在氧化物对SiO2的哈克图解中(图5)，闪长玢岩的TiO2、MnO、MgO、Fe2O3、P2O5、CaO 和 K2O 等氧化物均与 SiO2呈良好的线性关系，这可能是岩浆结晶分异的指示;A12O3基本不随SiO2变化而变化。Y-Sr/Y图解表明(图6b)，本区闪长玢岩投影点位于典型埃达克岩区域。表明本区闪长玢岩在一定程度上显示埃达克岩的地球化学特征。已有的

研究表明，在角闪榴辉岩相转化带深度范围内，因局部熔融而产生埃达克质熔体的过程中，通常由于斜长石的分解而导致熔体中相对富Na。

表1 日喀则中新世闪长玢岩LA-ICP MS锆石U-Pb定年结果Table 1 LA-ICP-MS zircons U-Pb dating results of Miocene diorite-porphyrites from Xigaze，southern Tibet

表2 冈底斯岩浆带中段中新世闪长玢岩主量(wt%)微量(×10-6)元素含量Table 2 Major(wt%)and trace(×10-6)element compositions of the Miocene diorite-porphyrites from the Middle Gangdese belt at Xigaze，southern Tibet

续表2Continued Table 2

图4 日喀则中新世岩浆岩的岩石分类和系列划分图解(a)-TAS图解(分类据 Le Maitre，2002);(b)-SiO2-K2O图解(据Peccerillo and Taylor，1976);(c)-A/NK-A/CNK图解(据Maniar and Piccoli，1989)Fig.4 Classification and series diagrams of the magmatic rocks in Xigaze area(a)-total alkalis vs.silica diagram(after Le Maitre，2002);(b)-SiO2-K2O diagram(after Peccerillo and Taylor，1976);(c)-A/NK-A/CNK plot diagram(after Maniar and Piccoli，1989)

图5 日喀则中新世闪长玢岩的哈克图解Fig.5 Harker diagram of the Miocene diorite-porphyrites in Xigaze area

图6 日喀则中新世埃达克质MgO-SiO2图解(a，据Defant et al.，2002)和常用于区别埃达克岩和岛弧安山岩，英安岩和流纹岩(ADR)的Sr/Y-Y图(b，据Defant and Drummond，1990)Fig.6 The MgO vs.SiO2diagram(a，after Defant et al.，2002)and Sr/Y-Y diagram(b，after Defant and Drummond，1990)for the Miocene adakitic rocks from Xigaze

在球粒陨石标准化稀土元素图解上(图7a)，全部样品均显示轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相对亏损((La/Yb)N=9.6～17.1)的特点，均无明显的铕负异常(δEu=0.82～0.95)。这与典型埃达克岩的稀土元素地球化学特征完全相同，而和正常板内中酸性火山岩显著不同。在原始地幔标准化微量元素蜘蛛图解(图7b)中，大部分样品均显示强烈富集K、Rb、Th，Sr等大离子亲石元素(LILE)，相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE)。表明闪长玢岩岩浆部分熔融或结晶分异过程中并无明显的斜长石的分离。另外，在球粒陨石标准化稀土元素图解和原始地幔标准化微量元素蜘蛛图解上，样品显示出与下地壳Rudnick and Gao(2003)微量元素相似的分布型式(图7b)，这可能暗示日喀则埃达克岩浆的源区很可能与下地壳有关。

4.3 全岩Sr-Nd同位素

表3列出了日喀则中新世岩体代表性样品的Sr、Nd同位素组成及根据年龄计算的有关参数。由表中数据可看出，该闪长玢岩墙的Sr、Nd同位素组成较为均一。痕量元素分析结果表明，本区闪长玢岩具有特征的高Sr(602×10-6～1601×10-6)和Sr/Y比(85.2～141.7)和较高的La/Yb比值(14.2～25.4)，低 Y(5.96×10-6～12.1×10-6)，较低的 Yb(0.5～1.21)和重稀土含量低(5.65×10-6～10×10-6)的地球化学特征。在Sr/Y-Y图解中和SiO2-MgO图解中(图6a，b)，本区岩墙投影点均处于Adakites区内，显示典型的埃达克质岩的痕量元素地球化学特征。

图7 日喀则中新世闪长玢岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线图(a，球粒陨石值据Boyton，1984)和微量元素原始地幔标准化配分曲线图(b，原始地幔数值据Sun and McDonough，1989)已发表的中新世埃达克岩数据自Chung et al.，2003;Hou et al.，2004;Guo et al.，2007;Li et al.，2010;林子宗火山岩及同期冈底斯岩基数据自Ji et al.，2009;Mo et al.，2008;钾质超钾质岩浆岩数据自Turner et al.，1996;Chung et al.，2003Fig.7 Chondrite-normalized REE(a，chonodrite values after Boynton，1984)and primitive-mantlenormalized trace element patterns(b，primitive mantle after Sun and McDonough，1989)for the Miocene diorite-porphyrites in Xigaze areaPublished data of Miocene adakites from Chung et al.，2003;Hou et al.，2004;Guo et al.，2007;Li et al.，2010;Data of Linzizong volcanism rocksand contemporaneousGangdese batholiths from Ji et al.，2009;Mo et al.，2008;Data of potassic-ultrapotassic rocks from Turner et al.，1996;Chung et al.，2003

日喀则地区的闪长玢岩的初始(87Sr/86Sr)i值和εNd(t)是按照本来锆石的协和年龄进行校正，其初始(87Sr/86Sr)i值在0.7055～0.7076，εNd(t)为 -6.33～ -2.26(表 3)。与前人报道的中新世埃达克质斑岩的Sr-Nd同位素数据较为一致(Gao et al.，2010;Guo et al.，2007;Hou et al.，2004;Xu et al.，2010)。

4.4 Hf同位素

表4 日喀则中新世闪长玢岩锆石Hf同位素组成Table 4 Zircon Hf isotopic compositions of the Miocene diorite-porphyrites from Xigaze，southern Tibet

Lu-Hf同位素体系是近年来应用越来越广的一种同位素体系，该体系与Sm-Nd同位素体系具有很大的相似性，其示踪的基本原理也与Nd同位素相同。此外，Lu-Hf同位素体系适于锆石等矿物原位分析的特点，使其应用范围大大拓宽。锆石是岩浆岩中的常见矿物，而且具有高Hf、低Lu含量和Lu/Hf比值，锆石形成后没有明显的放射性成因Hf的积累，所测定的176Hf/177Hf比值基本代表其形成时体系的Hf同位素组成(Griffin et al.，2002)。锆石原位Hf同位素的测试在锆石U-Pb定年锆石的相同部位进行，其初始176Hf/177Hf值通过相对应的锆石年龄进行校正。所有测试的锆石均获得较好Hf同位素数据，176Hf/177Hf的误差值(2σ)绝大部分都在0.00030以内。所有锆石的176Lu/177Hf值均小于0.002，表明锆石形成后放射性成因Hf积累很少，可以很好地反映锆石形成时岩浆的Hf同位素组成特征(吴福元等，2007)。Hf同位素的详细测试结果见表4。

日喀则中新世闪长玢岩墙的初始176Hf/177Hf比值在0.282714～0.282982之间，平均为0.2828585，表明所测样品锆石中的Hf同位素分布很均一，指示单一岩浆源区(图8a);计算后的εHf(t)值在-1.75～+7.72之间，平均值为+3.40(图8b)。表明这些岩石可能主要来源于亏损地幔分异形成的新生地壳但同时也受到后期的混染。其初始εNd(t)(-3.58)相一致，采用平均地壳176Lu/177Hf值(0.015)(Griffin et al.，2002)计算得到的单阶段模式年龄(tDM)为 376～762Ma，二阶段模式年龄为(tDM2)640～1151Ma，平均年龄为982Ma，其Nd同位素的二阶段模式年龄为1123Ma，可见日喀则闪长玢岩具有新元古代的二阶段Hf-Nd模式年龄。

图8 日喀则中新世闪长玢岩中的锆石176Hf/177Hf-176Lu/177Hf(a)及 Age-εHf(t)(b)图解Fig.8 Variation of zircon initial176Hf/177Hf vs.176Lu/177Hf(a)and εHf(t)vs.Age(Ma)diagram(b)for the Xigaze Miocene diorite-porphyrites

5 讨论

5.1 日喀则中新世闪长玢岩的成因机制及源区特征分析

Defant and Drummond(1990)定义的埃达克岩，是指与年轻(≤25Ma)俯冲大洋岩石圈有关的新生代岛弧环境中的火山岩或侵入岩，其具SiO2≥56%、Al2O3≥15%、通常MgO＜3%(很少高于6%)、Y(≤18×10-6)和 HREE(Yb≤1.9×10-6)甚低、Sr含量甚高、87Sr/86Sr＜0.7040等特征。具有上述地球化学特征、与俯冲洋壳熔融无关的岩石常常被称为“埃达克质(adakitic)岩”(Castillo，2006，2012)。

以上分析表明，日喀则闪长玢岩具有高Sr，低Y，HREE亏损，高Sr/Y比，高(La/Yb)N等典型埃达克岩地球化学特征。对于埃达克岩的成因机制，有多种观点。根据这十几年来的研究不断地被深化，从最初 Defant and Drummond(1990)定义的年轻俯冲洋壳板片的部分熔融，到后来的O型埃达克岩和C型埃达克岩之分(朱弟成等，2002;张旗等，2004)，表明埃达克质岩的成因研究不断地被深化。对于C型埃达克岩，有人认为是加厚的地壳底部中-基性岩部分熔融的产物(Chung et al.，2003;Hou et al.，2004)，也有人认为是底侵玄武质下地壳的部分熔融(Atherton and Petford，1993;Muir et al.，1995)或拆沉下地壳的部分熔融(Xu et al.，2002)。

俯冲洋壳起源的埃达克质岩浆与上覆地幔楔发生交代作用，使之具有相对高的MgO含量、Mg#和相容元素的含量(Cr、Ni等)和较低的 K2O(Defant and Drummond，1990)。本文埃达克质闪长玢岩均显示高的SiO2(59.19% ～63.66%)、高的MgO含量(2.21% ～3.96%)，Mg#(51～55)和相容元素的含量(Cr=35×10-6～104×10-6，Ni=29.2×10-6～48.3×10-6)，表明这些埃达克质闪长玢岩可能是起源于俯冲洋壳的部分熔融，而不是来自加厚下地壳的部分熔融。同时这些中新世钙碱性埃达克质岩浆具有正的εHf(t)值，说明埃达克质岩浆源区具有亏损地幔端元，而陆源物质或富集地幔端元所占比例很低。新特提斯洋板片或者洋壳北向俯冲以及陆-陆碰撞造山过程中，底垫的玄武质下地壳均能提供类似的亏损同位素特征。大量研究已经证明，洋壳板片俯冲至一定深度后，其MORB就会发生变质作用，形成角闪岩榴辉岩，它们成为埃达克岩的理想岩浆源区。由于这种岩浆源区是一种富含水的、不含斜长石的、具有角闪岩-榴辉岩变质相的角闪榴辉岩，在部分熔融过程中，石榴子石和金红石通常作为残留相出现(Defant and Drummond，1990)，同时这些埃达克质岩石在化学成分上富钠(Na2O=5.53% ～6.17%)，低钾(K2O=1.1% ～2.1%)，K2O/Na2O=0.18～0.37，这与起源于俯冲洋壳的埃达克岩比较类似(Zhu et al.，2009)。同时根据主微量元素特点及REE曲线类型等地球化学特征，本区埃达克岩表现为轻稀土富集，重稀土亏损以及Eu负异常不明显(表2)，与增厚的古老地壳部分熔融形成的埃达克岩具有明显的差异。微量元素Th-Nb-Zr是判别火山岩浆产出构造背景最可靠的判别指标之一(孙书勤等，2003)，一般来说，大洋板块汇聚带的Nb/Zr比值(＜0.05)较低或Ta/Hf比值＜0.1，Th/Nb比值＞0.11;大陆板内Nb/Zr比值＞0.05(或Ta/Hf比值＞0.1)，Th/Nb比值＞0.11。根据 Th-Nb-Zr判别标志，日喀则中新世埃达克质岩石的微量元素地球化学特点表现为Nb/Zr比值＜0.04，Ta/Hf＜0.08并且Th/Nb比值＞0.94，具有俯冲洋壳板片的特征。

但考虑到印度大陆与欧亚大陆碰撞的时间为～55Ma(Ji et al.，2009)，因此在日喀则闪长玢岩形成之时(中新世)，拉萨地块早已不存在大洋，南侧的雅江蛇绿岩带所代表的新特提斯洋在古新世可能就已经关闭，中新世不可能还存在俯冲板片的熔融。所以形成于中新世的冈底斯地区含矿斑岩为典型的陆-陆碰撞造山构造环境之产物。同时高初始Sr比值、较低εNd(t)显示较为明显的富集地幔物质的加入或者中上地壳的混染。根据143Nd/144Nd-87Sr/86Sr相关图解(图9)，本区的埃达克质岩的Sr-Nd同位素变化趋势明显不同于典型的来自Cook Island，Aleutians的俯冲板片熔融形成的埃达克质岩类(Stern and Kilian，1996;Kay，1978)，而与增厚地壳背景下的新生地壳部分熔融较为类似(Petford and Atherton，1993)(图10)。

图9 日喀则中新世闪长玢岩的87Sr/86Sr-143Nd/144Nd图解Fig.9 Plot of87Sr/86Sr vs.143Nd/144Nd of Miocene diorite-porphyrites from Xigaze

图10 日喀则中新世闪长玢岩全岩Sr-Nd同位素组成(据 Zhu et al.，2011)Fig.10 The Sr-Nd isotopic compositions of Miocene adakitic diorite-porphyrites from Xigaze area(after Zhu et al.，2011)

同时在MgO-SiO2相关图解中可以看出(图7a)，日喀则中新世的闪长玢岩与正常的岛弧钙碱系列火山岩相比，具有较高的MgO特征。实验岩石学研究表明，在1～4GPa的条件下，地幔橄榄岩和幔源熔体在加厚地壳底部的高压环境下受到中下地壳的混染，会形成高MgO和Mg#的埃达克质岩浆(Rapp et al.，1999)。Guo et al.(2007)通过模拟计算得出俯冲的洋壳+部分沉积物的熔融可以形成这些埃达克质岩石。在大陆俯冲区，一部分大洋岩石圈(蛇绿岩套)会被刮下来带到大陆壳下，而这部分大洋岩石圈在加厚地壳背景下可能成为这些埃达克质花岗岩的源区，属于C型埃达克岩。

以上分析表明，我们认为冈底斯日喀则地区NW-SE走向和E-W走向的中新世埃达克质闪长玢岩是具有部分岛弧地球化学特征的C型埃达克岩，它比正常的岛弧火山岩更靠近南边的雅江蛇绿岩带位置更加说明了其为新特提斯洋北向俯冲初期的产物。由于印度-欧亚大陆碰撞之前，新特提斯洋片俯冲到拉萨地体深部，发生板片脱水和熔融并交代上覆地幔楔;地幔楔熔融形成岩浆上升在壳幔边界形成基性新生下地壳。在14Ma左右，由于印度-欧亚大陆碰撞造成地壳的增厚，基性下地壳发生石榴石角闪石岩相变质;而后由于EW重力垮塌造成构造伸展，造成了南北向的后碰撞伸展与东西向伸展的构造叠加，形成了空间上相邻时间上相近的两种方向上的由于早期加厚岛弧基性新生下地壳的熔融形成埃达克质闪长玢岩。

5.2 动力学意义

对于藏南渐-中新世后碰撞超钾质-埃达克质岩浆作用的成因模型，前人主要认为特提斯俯冲板片发生断离引发(Kohn and Parkinson，2002)或者增厚的拉萨岩石圈根部的拆沉作用(Miller et al.，1999;Williams et al.，2001)，或者拉萨地块古老下地壳的部分熔融(Chung et al.，2003)。

综合前人对该地区中新世的埃达克岩的研究以及本次研究所得出的结果，认为其成因模式可以概括如下:在印度亚洲大陆俯冲过程中新特提斯洋板片脱水熔融并携带Cu、Au等成矿元素与上地幔楔发生地幔交代作用，进而形成具有高初始Sr比值、较低εNd(t)以及明显富集LILE和LREE的EMII富集岩石圈地幔(Zindler and Hart，1986)。随后，EMII富集岩石圈地幔减压低度熔融，地幔楔熔融形成岩浆上升底侵于壳-幔边界附近形成基性岛弧下地壳并储存自新生代，这也就是冈底斯中新世埃达克质岩的源区。

人们普遍认为，西藏高原隆升到特定高度下产生的高重力势能，是引起高原地壳EW向伸展和SN向正断层及地堑盆地的根本动力，因此，SN向正断层形成时间确切地标定了西藏高原达到其最大高度的时间(Pan and Kidd，1992)。尽管越来越多的证据证明青藏高原曾经在14Ma左右发生强烈的构造抬升(Blisniuk et al.，2001;Sun et al.，2005)，并将EW向初始伸展时间由8Ma向前推至13～14Ma(Williams et al.，2001;Turner et al.，1993;Coleman and Hodges，1995)。由于印度-欧亚大陆碰撞造成地壳的不断增厚，基性下地壳发生了石榴石角闪石岩相变质;在20～14Ma期间，由于侧向地壳增厚梯度变化导致拉萨地体东西向的崩塌，拉萨地壳开始伸展减薄，区域构造应力逐渐由南北向挤压转换为东西向伸展，并形成了一系列近北西-南东向的正断层和裂谷系统(包括墨竹工卡-错那裂谷)。

在此过程中，在角闪榴辉岩相转化带深度范围内，通常由于斜长石的分解而导致熔体中相对富Na，富铝，形成富含Cu、Au等成矿物质的具弧岩浆地球化学特征准铝质埃达克质岩浆。榴辉岩的下沉拉力导致早期侵位的准铝质I型埃达克质岩浆的上涌，沿该时期形成的正断层和裂谷系统不断侵位于地壳及地壳浅处，并受中上地壳物质不同程度的混染，形成具弧岩浆地球化学特征的准铝质中钾钙碱性埃达克质岩石的演化系列，伴随着连续的结晶分异作用(石英、长石、钾长石、角闪石和黑云母等主造岩矿物及磷灰石、磁铁矿等副矿物的晶出)，并沿着该时期不断完善的正断层和裂谷系统不断侵位于上地壳及近地表，最终形成具有独特产状的埃达克质闪长玢岩-二长花岗斑岩-辉绿玢岩-花岗斑岩共生的岩石组合(侯增谦等，2003;Hou et al.，2004;Chung et al.，2003)。同时，在此构造岩浆作用过程中，幔源成矿物质不断聚集，通过结晶分异和岩浆混合不断萃取到中酸性岩浆中，导致中新世冈底斯南缘的Cu-Au-Mo-Pb-Zn多金属成矿作用的大爆发。

6 结论

(1)日喀则闪长玢岩具有埃达克质岩石的地球化学亲缘性，表现为高SiO2(59.19% ～63.66%)，高 Sr(602×10-6～1601×10-6)和Sr/Y比(85.2～141.7)，中钾富钠(K2O=1.1% ～2.09%;Na2O=5.53% ～6.17%);较低的 K2O/Na2O比(0.18～0.37)，轻稀土富集，重稀土亏损(5.7×10-6～10×10-6)和无明显的Eu负异常(0.82～0.95)，(La/Yb)N为9.59 ～17.12，富集大离子亲石元素如 K、Rb、Ba、Th，亏损高场强元素如 Y、Nb、Ta，较高初始87Sr/86Sr值(0.7055～0.7076)，低 εNd(t)值(-6.33 ～ -2.26)，高 εHf(t)值(-1.75～+7.72)等特征，其源区物质组成相当于角闪榴辉岩相，从而揭示了藏南地区在中新世期间已经具有加厚的陆壳，其下地壳岩浆源区具榴辉岩相的物质组成。

(2)在印度亚洲大陆俯冲过程中，新特提斯洋板片脱水熔融形成的岩浆上升并底侵于壳-幔边界附近形成基性新生下地壳。在20～14Ma期间，由于侧向地壳增厚变化不均导致拉萨地体东西向的崩塌，造成了南北向的后碰撞伸展与东西向伸展的构造叠加，同时基性新生下地壳发生部分熔融形成具有特殊地球化学特征的埃达克质岩浆沿着近北西-南东向和近东西向的正断层和裂谷向上侵位。

致谢野外工作中得到西藏矿业公司教授级高工巴登珠的大力支持;主微量测试及全岩Sr-Nd同位素分析过程及锆石U-Pb定年和Lu-Hf分析过程中分别得到国家测试中心的马天芳工程师和南京大学濮巍工程师和武斌工程师的大力帮助;审稿人吴才来研究员与周清副研究员以及贵刊主编和编辑认真评阅本文，并提出许多宝贵意见;在此一并深表谢意。

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