冈底斯年波组火山岩地球化学特征

刘青枰，霍　艳，丁　枫，费光春，李　跃，刘寿航，徐　峰，徐忠彪

（成都理工大学地球科学学院，成都 610059）

冈底斯年波组火山岩地球化学特征

刘青枰，霍艳，丁枫，费光春，李跃，刘寿航，徐峰，徐忠彪

（成都理工大学地球科学学院，成都 610059）

本文利用岩石地球化学、岩相学方法，将西藏措勤县出露较典型的冈底斯西段林子宗群年波组火山岩与林周盆地年波组火山岩进行了对比。主量元素特征表明该区年波组火山岩为酸性高钾钙碱性-钾玄岩系列，比林周盆地更富钾；微量元素特征表明岩石富集Rb、K、Th等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti高场强元素，与林周盆地稍有区别；稀土元素特征表明该区Eu亏损强烈，与林周盆地类似；年龄数据表明该区年波组比林周盆地年波组更早。研究区属后碰撞背景，林周盆地为弧火山岩为碰撞过渡环境，暗示印度-欧亚大陆碰撞方式为斜碰撞，且西早东晚。

岩石地球化学；火山岩；冈底斯西段；措勤县

1 区域地质背景

从大地构造观察，研究区位于雅鲁藏布江缝合带和班公湖怒江缝合带间（图1），其构造线近北西西向和东西向，处于北拉萨。根据候增谦等[14]（2006）划分的标准，该区属于冈底斯西段。区域上，研究区主要有上石炭-下二叠统的地层和第四系，年波组火山岩分布面积也比较大，主要分布于研究区南部，分布有大大小小的岩体。年波组火山岩与上石碳-下二叠统的地层为喷发不整合接触，岩性主要为一套中酸性火山岩及火山碎屑岩。对研究区年波组底部岩石采样，测定的年龄为64Ma左右①。

图3　（A）球泡状流纹岩流纹状构造，斑状结构（单偏光）；（B）石英呈不规则状（正交偏光）；（C）流纹岩中石英呈港湾状、不规则状（正交偏光）；（D）流纹质熔结凝灰岩微观结构（单偏光)；

图4　（A）年波组火山岩TAS图解 (据文献[18]） （B）林周盆地数据（据文献[19]）

2 样品采集与分析方法

在研究区（图2）一共采取了5个较为新鲜的样品，岩性镜下照片如图3。

浅红色流纹岩：斑状结构，斑晶主要成分为石英和碱性长石，流纹状构造。

球泡状流纹岩：浅灰紫红色，斑状结构，斑晶矿物成分主要为钾长石和石英，含量占8%左右，粒径0.2~1.4mm，钾长石呈板柱状；石英呈港湾状，六方双锥状，不规则状，还可见少量黑云母等。基质成分主要由长英质构成，其含量占90%左右，基质脱玻化严重，具霏细结构，且无法辨别其颗粒边界和成分。

流纹质含火山角砾熔结凝灰岩：主要呈浅灰色及浅灰红色，具有块状构造，常呈凝灰结构或火山角砾结构，由含量不同的流纹质火山角砾和凝灰级岩屑、晶屑、玻屑组成，其中玻屑含量<10%，石英晶屑占20%左右，长石晶屑占15%左右，其中，火山角砾含量小于60%，其大小0.5~8cm。

采集的五件样品基本无蚀变，分析在西南冶金地质测试中心完成，主量元素用XRF方法测定，精度优于1%，微量元素和稀土元素用ICP-MS方法进行测定精度优于2%，其具体的分析流程见文献[16]。

3 地球化学特征

3.1主量元素特征

将样品烧失量，重新计算至100%，由TAS投图结果（图4（A））表明本研究区的岩石系列为流纹岩系列，与镜下鉴定吻合。本研究区的样品为亚碱性系列。SiO2含量为73.7%~82.8%，平均含量为77.1%。全碱（K2O+Na2O）平均含量为7.17%，其范围为2.68%~8.1%；而林周盆地火山岩系列主要为亚碱性系列。但整体的全碱含量没有措勤地区的高，由K2O-SiO2图解（图4（B））得出研究区岩石具有高钾钙碱性并有向钾玄岩系列过渡的特征，只有一个样品为钙碱性系列；而林周盆地典型的剖面的岩石系列为钙碱性向高钾钙碱性系列过渡。措勤地区岩石样品的K2O的含量比林周盆地的高。综上所述：该地区火山岩为一套高钾钙碱性并向钾玄岩过渡，高钾钙碱性-钾玄岩系列具有碰撞造山的特点[17]。

3.2微量元素地球化学特征

微量元素数据分析见表（表1），措勤地区年波组火山岩的微量元素特征（图5（A））为有一部分表现为亏损高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Ti，Ba，Sr含量均有亏损，相对富集大离子亲石元素（LILE）（Rb、Th、K、Ce）暗示着与俯冲作用有关。图解具有典型的Rb谷+Ba峰，与林子宗群火山岩一致。但Ba，Sr的含量与典型的陆缘弧环境的钙碱性火山岩相比，明显偏低。Nb，Ta通常受控于角闪石，而Ti受控于金红石；Nb，Ta，Ti负异常与源区残留有角闪石，金红石有关[23-24]，但这种异常并不一定要求是俯冲环境，碰撞环境也可产生。这种现象被解释为岩浆作用和构造作用的滞后性[24]。另外Nb的负异常可能说明原生岩浆中有地壳物质参与[7]。

表1　西藏措勤县年波组火山岩主量元素（×10-2）、微量元素（×10-6）组成

图5　（A）年波组火山岩微量元素原始地幔蛛网图；（B）稀土元素球粒陨石标准化分布型式图；原始地幔标准化数据（据文献[21]）；球粒陨石标准化数据(据文献[22)）

3.3稀土元素地球化学特征

REE总量80×10-6为LREE/ HREE的范围为2.13~15.12，平均比值为8.44，LaN/YbN为0.91到17.91，平均比值为9.49；δEu介于0.06~0.63之间。具体的年波组火山岩稀土元素及其参数数据见表1。图5（B）表明了措勤地区的年波组表现出较为明显的轻重稀土分馏现象，且HREE内部较为平缓，从参数特征和稀土元素分布型式图中看出具有明显的负Eu异常，Eu的负异常可以解释为两种情况：①斜长石在岩浆的演化过程中分离结晶；②在源区部分熔融过程中，斜长石作为难容矿物相组分残留在源区[23，24]。然而在研究区分布有如此大面积年波组火山岩，其更有可能是部分熔融产生的。除个别元素外，稀土元素分布型式整体与林周盆地的大致相似。

4 讨论

根据前人研究成果，藏南典型林周盆地火山岩带有印度-欧亚大陆板块碰撞的印记[24]，在Nb-Y、Rb-Y+Nb双对数图解中，本研究区样品投图比较分散，基本都上落在了同碰撞、板内和火山弧的交界处，这一区域符合花岗岩后碰撞构造环境的叠加区域[25]。而林周盆地火山岩的投图结果均落入了火山弧区，并有着向同碰撞环境过渡的趋势。这表明了，当冈底斯西段年波组已经进入了碰撞造山的松弛期（后碰撞阶段）了，而冈底斯东段年波组还处于初碰撞阶段，表明印度-欧亚大陆的碰撞方式可能不是直接对撞，更有可能为斜碰撞。根据前人对冈底斯东段的年代学研究，年波组火山岩的年龄为54Ma左右[4，5]，而从研究区年波组底部采取的样品经过分析测试得到年龄为64Ma左右①，经过两段林子宗群年波组火山岩年龄对比，可能说明印度-欧亚大陆碰撞时冈底斯的东、西段形成具有穿时性。

图6　（A）Nb-Y构造背景投图[25）

图6　（B）Rb-Nb+Y构造背景投图[25]

5 结论

通过以上的分析主要得到以下几点结论：

1）西藏措勤地区年波组主量元素表明样品为一套高钾钙碱性-钾玄岩系列火山岩，微量元素表明这套火山岩具有明显的碰撞造山的特点，稀土元素数据表明本地区火山岩该地区以部分熔融为主。

2）冈底斯东、西段年波组火山岩在时间分布上具有一定的差异，西段早，东段晚。另外构造背景投图结果表明：两段年波组处于不同的构造环境，进一步暗示着印度-欧亚板块并不是整个板块直接对接，更有可能是斜碰撞，且证据表明是西早东晚。

[1] 李再会，郑来林，李军敏，夏祥标. 冈底斯中段林子宗火山岩岩石地球化学特征[J]. 矿物岩石地球化学通报，2008，01:20~27.

[2] 刘鸿飞. 拉萨地区林子宗火山岩系的划分和时代归属[J]. 西藏地质，1993 ，2 :15~24.

[3] 董国臣，莫宣学，赵志丹，王亮，周肃. 拉萨北部林周盆地林子宗火山岩层序新议[J]. 地质通报，2005，06:549~557.

[4] 周肃，莫宣学，董国臣，赵志丹，邱瑞照，等. 西藏林周盆地林子宗火山岩 40Ar~39Ar年代格架[J]. 科学通报，2004，20:2095~2103.

[5] 李皓扬，钟孙霖，王彦斌，朱弟成，等. 藏南林周盆地林子宗火山岩的时代、成因及其地质意义:锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据[J]. 岩石学报，2007，02:493~500.

[6] 朱弟成，潘桂棠，莫宣学，等. 冈底斯中北部晚侏罗世—早白垩世地球动力学环境:火山岩约束[J]. 岩石学报，2006，03:534~546.

[7] 贾建称，温长顺，王根厚，等. 冈底斯地区林子宗群火山岩岩石地球化学特征及地球动力学意义[J]. 中国地质，2005，03:396~404.

[8] 李再会，郑来林，李军敏，夏祥标. 冈底斯中段林子宗火山岩~（40）Ar-（39）Ar年龄及其意义[J]. 矿物岩石地球化学通报，2009，03:223~227.

[9] 毛素斌，吴旭铃，孙国发. 西藏措勤地区年波组岩石地球化学特征[J]. 资源调查与环境，2005，04:235~243.

[10] 吴旭铃，冯晔，黄俊平. 西藏措勤地区年波组地球化学及其地质意义[J]. 东华理工学院学报，2005，01:5~11.

[11] 于枫，李志国，赵志丹，谢国刚，等. 西藏冈底斯带中西部措麦地区林子宗火山岩地球化学特征及意义[J]. 岩石学报，2010，07:2217~2225.

[12] 王成善，丁学林. 青藏高原隆升研究新进展综述[J]. 地球科学进展，1998，06:17~23.

[13] 周征宇，廖宗廷. 印度板块向欧亚板块俯冲碰撞的新模式及其对青藏高原构造演化的影响[J]. 沉积与特提斯地质，2005，04:27~32.

[14] 侯增谦，赵志丹，等. 印度大陆板片前缘撕裂与分段俯冲:来自冈底斯新生代火山-岩浆作用证据[J]. 岩石学报，2006，04:761~774.

[15] 杨经绥，许志琴，李天福，等. 青藏高原拉萨地块中的大洋俯冲型榴辉岩:古特提斯洋盆的残留?[J]. 地质通报，2007，10: 1277~1287.

[16] 刘亚轩，张勤，黄珍玉等．ICP-MS法测定地球化学样品中As、Cr、Ge、V等18种微量痕量元素的研究[J]. 化学世界，2006，01:16~20.

[17] 邓晋福，罗照华，苏尚国，等. 岩石成因、构造环境与成矿作用. 北京: 地质出版社， 2004， 1~214.

[18] Le Maitre R. W，Bateman P，Dudek A．1989．A classification of igneous rocks and a glossary of terms．Oxford: Blackwell．

[19] 董国臣. 西藏林周盆地林子宗火山岩及其反演的板块碰撞过程研究[D]. 中国地质大学（北京）， 2002.

[20 ]Rickwood Peter C．1989．Boundary lines within petrologic diagrams which use oxides of major and minor elements．Lithos，22: 247 ～ 263.

[21] Sun S-S and McDonough WF. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders AD and Norry

[22] Boynton W V. Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies [M]. Rare earth element geochemistry. 1984.

[23] Rollison H.R. Using Geochemical Data: Evaluation，Presentation，interpretation [M].London: Longman Group UK Ltd，1993.

[24] 莫宣学，赵志丹，邓晋福，等. 印度—亚洲大陆主碰撞过程的火山作用响应[J]. 地学前缘，2003，03:135~148.

[25 ]Pearce Julian A，Harris Nigel BW and Tindle Andrew G. Trace element discrimination diagram for the tectonic interpretation of granitic rocks. Journal of Petrology，1984，25（4）: 956-983.

[26] 路远发. GeoKit:一个用VBA构建的地球化学工具软件包[J]. 地球化学，2004，05:459~464.

The Petrogeochemistry of Volcanic Rock of the Nianbo Formation in Gangdis

LIU Qing-ping HUO Yan DING Feng FEI Guang-chun LI Yue

LIU Shou-hang XU Feng XU Zhong-biao
(College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

This paper deals with geochemistry of volcanic rock of the Nianbo Formation of the Linzizong Group in Coqên, West Gangdisê and correlates it with that of volcanic rock of the Nianbo Formation in the Lhünzhub basin. The study indicates that as compared with volcanic rock of the Nianbo Formation in the Lhünzhub basin, volcanic rock of the Nianbo Formation of the Linzizong Group in the West Gangdisê is richer in K, Rb and Th and depleted in Nb, Ta and Ti. Isotopic dating indicates that volcanic rock of the Nianbo Formation of the Linzizong Group in the west Gangdisê is older than that of the Nianbo Formation in the Lhünzhub basin. The west Gangdisê lay in post-collision setting, while the Lhünzhub basin lay in collision-transitional setting.

west Gangdisê; Nianbo Formation; petrogeochemistry; volcanic rock; Coqên

P632+2

A

1006-0995（2016）02-0323-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.034

2015-07-27

本项目由西藏1：5万罗仓地区( H45E010005、H45E010006、H45E010007、H45E011007) 4 幅区域地质矿产调查项目（项目编号1212011221067）；成都理工大学地球科学学院资源勘查工程“国家级卓越工程师计划”项目（项目编号14Z003-14, 13Z002-07）资助。

刘青枰（1993—），男，四川广安人，本科在读，资源勘查工程专业

霍艳（1978—），女，讲师，研究方向：矿床地球化学及区域地质调查