西藏阿翁错地区多仁组火山岩地球化学特征及其意义

杨绍鸽

(中煤地质集团有限公司 中国煤炭地质总局特种技术勘探中心，北京 100040)

阿翁错地区地处青藏高原西部，羌塘高原南西缘，与班公湖—怒江结合带毗邻。班怒带南北两侧分布有大量的火山岩，它们往往能用来揭示其地质演化。前人对这些火山岩开展过诸多较为详细研究，以北缘火山岩研究为甚，南缘则相对偏少[2-6]。多仁组是广布于班公湖-革吉-改则一带类深水斜坡-盆地相浊积岩，所夹火山岩是班怒带火山岩重要组成部分之一。通过深入研究，能够了解地区岩浆活动的特点，进而为判别区内地质构造演化的历程提供重要依据。

笔者依据所参与的阿翁错地区区调项目工作成果，重点对该火山岩地质特征、岩石学特征、地球化学特征进行分析研究，探讨其形成的构造环境及其成因，进一步丰富区内火山岩研究资料。

1 地质概况

研究区大地构造上主体处于狮泉河晚燕山期结合带唐杂-补曲白垩纪褶断带以北的班戈-嘉黎岩浆弧带之中(图1)。

古生界至新生界在区内皆有出露。主要有古生界下二叠统昂杰组，中生界上侏罗统拉贡塘组，下白垩统则弄群、多仁组、日松组、多尼组和郎山组，上白垩统竟柱山组，新生界牛堡组以及第四系。多仁组(K1dr)在研究区内分布广泛，共分为三段：即以砂岩及粉砂岩为主的下段、砂板岩互层的中段和典型的复理石建造的上段，火山岩呈整合的夹层状分布于中段。

研究区内岩浆岩十分发育，有侵入岩、火山岩、蛇绿岩及脉岩。以中酸性侵入岩为主，主要活动期为晚侏罗世-白垩纪，具多期次活动的特点。中酸性侵入岩主要分布于北东部的阿翁错一带和南部的帕阿一带，基性侵入岩仅在吓那错北发育，火山岩不甚发育。

断裂褶皱构造十分发育。断裂以北西-南东向、北北西-南南东向为主，并伴有大量的褶皱，而北东-南西向断裂为典型的后期构造。构造多期次明显，构造期次的继承改造较为明显，主要分为中晚侏罗世构造、晚侏罗世-白垩纪构造和晚白垩世-古近纪构造三期。

Ⅰ.冈底斯-拉萨-腾冲陆块(Ⅰ1.冈底斯-下察隅晚燕山期岩浆弧带；Ⅰ2左左断隆带)；Ⅱ.狮泉河晚燕山期结合带(Ⅱ1.一亚带； Ⅱ2.南岛弧链；Ⅱ3.二亚带；Ⅱ3-1.纳格蛇绿岩带；Ⅱ4.中岛弧链；Ⅱ5.三亚带；Ⅱ6.唐杂-补曲白垩纪褶断带)；Ⅲ.班公湖-怒江早燕山 结合带(Ⅲ1.班戈-嘉黎岩浆弧带；Ⅲ2.班公湖蛇绿岩主带；Ⅲ3.班公湖蛇绿岩南带)；K1sh1-狮泉河蛇绿岩一亚带；K1sh2-狮泉河 蛇绿岩二亚带；K1sh3-狮泉河蛇绿岩三亚带；F1.吓拉错断裂；F2.喀喇昆仑右型走滑断裂；F3.同温尚嘎断裂；F4.狮泉河断列； F5.班公错-纳屋错断裂；F25.扎隆琼玛断裂；F28.侧玛日断裂；研究区范围；采样位置。图1 研究区构造单元划分图Figure 1 Study area structural element partitioning

2 火山岩地质特征

区内多仁组火山岩以夹层形式分布革吉-擦咔一带，厚约数十厘米，延伸数百米至1km以上。岩石类型以安山岩为主。呈北北东向展布，产状约120°∠76°。区内未测得有效的安山岩锆石结晶年龄，但通过邻区的工作成果[7]，多仁组安山岩的锆石结晶年龄为134.0±0.36Ma～141.3±1.7Ma，属早白垩世早期。

2.1 岩石学特征

安山岩岩石呈褐灰色，具交织结构，块状构造。主要由斜长石(60%～65%)、角闪石(15%～20%)、黑云母(约2%～5%)和铁质(8%～10%)组成。斜长石多呈半自形柱状或长条状，粒径0.25～1.75mm，表面略显浑浊，多发生轻微土化和绢云母化，干涉色一级灰，多见长条状斜长石定向分布，暗色矿物和铁质矿物充填于长石颗粒间，构成交织结构；角闪石多被碳酸盐矿物和铁质矿物交代，呈交代假象，个别保留有角闪石柱状晶形；黑云母多呈半自形片状，浅黄至黄褐色多色性，发育一组极完全解理，平行消光；铁质矿物主要为黄褐色氧化铁质，多呈他形粒状或长条状，大小0.1～1.5mm，多充填于斜长石颗粒间呈填隙状分布。

2.2 地球化学特征

本次工作共采集5件多仁组安山岩样品，编号为ASB-Y1～Y5，其主量元素、微量元素、稀土元素含量及相关参数见表1。

2.2.1 主量元素

由表1可知，5件安山岩样品SiO2质量分数为57.32%～57.78%，属于中性岩类。K2O质量分数为1.82%～2.05%，Na2O质量分数为2.95%～3.42%，里特曼指数σ为1.54～1.95，说明岩石为钙性岩-钙碱性岩；Al2O3质量分数为17.88%～18.17%，铝饱和指数A/CNK值为1～1.01，A/NK值为2.28～2.61，属于准铝质-过铝质系列；MgO质量分数为3.07%～3.21%，CaO质量分数为5.52%～5.96%，TiO2质量分数为0.94%～0.98%。岩石固结指数(SI)为20.98～21.26，分异指数(DI)为51.76～54.7。

在TAS分类命名图解中(图2)，样品均投影于安山岩区域(4)，并表现为亚碱性特征；在岩石系列FAM图解中(图3)， 全部样品显示为钙碱性系列(CA)；同时在岩浆岩SiO2-K2O判别图解中，样品落入钙碱性-高钾钙碱性系列(图4)。总体来说，岩石属钠质低镁亚铝质钙碱性系列。

表1 多仁组安山岩主量元素(%)、微量元素(10-6)、稀土元素(10-6)含量及相关参数表Table 1 Data sheet of Dorin Formation andesite principal element (%),trace element (10-6),REE (10-6) contents and related parameters

1-苦橄玄武岩；2-玄武岩；3-玄武安山岩；4-安山岩；5-英安岩； 6-流纹岩；7-英石岩；8-粗面玄武岩；9-玄武岩质粗面安山岩； 10-粗面安山岩；11-粗面英安岩；12-粗面岩；13-碱玄岩； 14-响质碱玄岩；15-碱玄质响岩；16-响岩；17-副长火山岩图2 TAS分类图解[8]Figure 2 TAS classification diagram[8]

图3 FAM图解[9]Figure 3 FAM diagram[9]

图4 SiO2-K2O图解[10]Figure 4 SiO2-K2O diagram[10]

2.2.2 稀土元素

安山岩的稀土元素总量(ΣREE)整体较低，为(105.90～120.42)×10-6，平均110.24×10-6。LREE/HREE比值6.13～6.41，LaN/YbN为6.83～7.42，具有富集轻稀土元素(LREE)和亏损重稀土元素(HREE)特征。δEu值0.90～0.94，为弱负Eu异常。在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(图5)中，所有样品均为右倾的LREE富集模式，反映LREE在成岩过程中发生过强烈的分馏。

2.2.3 微量元素

在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图6)中，5件安山岩样品整体呈右倾，均富集大离子亲石元素Rb、U、Th，明显亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素及Ba元素，具典型的岛弧岩浆岩特征。

图5 稀土元素球粒陨石标准化配分模式图[11]Figure 5 REE chondrite standardized partition mode[11]

图6 微量元素原始地幔标准化蛛网图[11]Figure 6 Trace element primitive mantle standardized[11]

3 构造环境判别及成因分析

3.1 构造环境判别

邓晋福等曾指出，正确使用火成岩图解对区域构造环境的判别能起到重要的作用。由于高场强元素(如Nb、Ti、Th、Ta、Zr和Yb等)一般不受热液蚀变和低于角闪岩相变质作用的影响，因此常被用于判别不同大地构造环境下火成岩的判别因子[13-15]。但需要明确的是，Nb、Ta、Ti等微量元素的亏损不应当被看作为岛弧或活动大陆边缘火山岩系绝对性标志，某些受到大陆地壳或大陆岩石圈强烈混染的大陆板内玄武岩，也能够给出类似岛弧信号(如：低Nb、Ta、Ti)[16-17]。为此采用Ti/100-Zr-3Y图解和Hf/3-Th-Ta图解，来判别岩石构造环境。

本次采集的安山岩在Ti/100-Zr-3Y构造判别图解(图7)[12]和Hf/3-Th-Ta构造判别图解(图8)[18]中，均落入岛弧钙碱性玄武岩区域(CAB)。故该安山岩的构造环境应为与洋壳俯冲有关的岛弧环境。

图7 Ti-Zr-Y构造判别图解[12]Figure 7 Ti-Zr-Y structural discrimination diagram[12]

图8 Hf/3-Th-Ta构造判别图解[18]Figure 8 Hf/3-Th-Ta structural discrimination diagram[18]

3.2 成因分析

当前关于安山岩成因的主要观点有以下几点：①高MgO安山岩是由幔源原生岩浆形成的；②拉斑系列的安山岩是由幔源拉斑玄武岩质岩浆经分离结晶作用形成的；③岛弧钙碱性安山岩的形成则不能用简单的源区物质的部分熔融或简单的分离结晶模式来解释，而应与岛弧环境的特殊地质背景有关。

阿翁错地区多仁组火山岩总体属于钠质低镁亚铝质钙碱性系列安山岩。具有中等SiO2质量分数(57%左右)、高Al2O3质量分数(整体上大于17%)、低TiO2质量分数(小于1%)、富集轻稀土元素(LREE)、亏损重稀土元素(HREE)、未见明显的负Eu异常显示(δEu：0.90～0.94)、富集大离子亲石元素、亏损高场强元素等地球化学特征。这种元素组合特征与俯冲洋壳熔融形成的经典岛弧岩浆岩的特征相似。

前人对岛弧钙碱性安山岩成因已做了详尽的研究分析，其基本过程如下：首先俯冲洋壳开始脱水，上升交代上覆地幔楔；其次俯冲洋壳继续脱水，上升到30Km以下时，玄武岩、辉长岩转变成榴辉岩；接着地幔楔橄榄岩开始脱水，被交代形成辉石岩；最后变质的洋壳和地幔楔物质部分熔融形成安山岩岩浆[18]。

班公湖-怒江洋东段俯冲始于晚三叠世，于侏罗纪逐渐向西发展，及至中侏罗世班公湖-怒江洋盆整体发生了南向俯冲[8-12]。晚侏罗早白垩世在研究区丁则-补曲一带陆续沉积形成冈瓦纳大陆边缘海盆，主要有在大陆斜坡-陆隆沉积环境下形成的重力流碎屑岩(拉贡塘组)，深水斜坡-盆地浊积岩(多仁组)和滨岸-陆棚潮坪环境下沉积的碎屑岩与碳酸盐组合(日松组)。在这一过程中，深部变质洋壳和地幔楔物质部分熔融而成的岩浆间断性喷发，最终形成多层多仁组夹层状安山岩。

4 结论

(1)研究区内多仁组安山岩呈夹层状分布于中段。总体属于钠质低镁亚铝质钙碱性系列安山岩。

(2)安山岩具有中等SiO2含量、高Al2O3含量、低TiO2含量、富集轻稀土元素、亏损重稀土元素、未见明显负Eu异常显示、富集大离子亲石元素、亏损高场强元素等地球化学特征。

(3)研究表明，在区内形成多仁组安山岩的构造环境是与洋壳俯冲有关的岛弧环境，而间断性岛弧型火山岩浆活动则是多层状安山岩形成的直接成因。