对雅鲁藏布江缝合带嘎学组和泽当组的新认识

2020-05-07张鑫全王金贵张振利专少鹏张立国程洲邓科何娇月

中国地质调查 2020年2期

张鑫全，王金贵，张振利，专少鹏，张立国，程洲，邓科，何娇月

(1.河北省区域地质调查院，廊坊 065000；2.河北地质大学，石家庄 050031；3.西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队，格尔木 816000)

0 引言

雅鲁藏布江缝合带是世界上最年轻的缝合带，一直被认为是雅鲁藏布新特提斯洋俯冲消减的产物[1]。近年来，随着大洋板块地层学的兴起[2]，学者们开始重新研究雅鲁藏布江缝合带的地质特征及构造演化。嘎学组和泽当组是雅鲁藏布江缝合带的重要组成部分，是洋板块地层序列的组成单元之一。嘎学组由嘎学群演变而来，而嘎学群由西藏区域地质调查队创名于萨嘎县嘎学村一带，为一套杂色千枚岩、板岩、放射虫硅质岩、硅质板岩、变玄武岩、辉绿岩、中基性火山熔岩等组成的地层体,产放射虫，未见顶、底[2]。泽当组则由西藏第二地质大队创名于山南市泽当一带，后改称泽当岩群，为一套玻安质枕状熔岩、安山质火山岩、英安岩、流纹岩、蛇纹石化方辉辉橄岩、易剥钙榴岩、辉长辉绿岩及方辉橄榄岩组合[2-3]。关于嘎学组和泽当组火山岩的成因，一些学者认为其属于北带蛇绿岩的组成部分之一[4-10]，与北带蛇绿岩为同时异相的产物[3,11-13]或部分同时异相的产物[14]，形成于岛弧构造环境[15]。然而，嘎学组和泽当组岩石的构造属性与蛇绿岩的构造属性截然相反，现有理论是否可以解释存在同时异相的不同构造背景下的产物仍有待商榷。

为进一步厘清雅鲁藏布江缝合带北带洋板块地层序列的组成，本文在西藏桑耶地区1∶5万区域地质调查的基础上，通过研究嘎学组和泽当组的岩石组合、地层产出形态、岩石地球化学及年代学特征，探讨了嘎学组和泽当组的形成时代及构造背景，认为两者形成于洋内弧构造环境，与雅鲁藏布江蛇绿岩不是同时异相的产物，而是不同时代、不同成因类型的产物。该识认丰富了洋板块地层序列，为进一步研究新特提斯洋构造演化提供了新思路。

1 地质背景

雅鲁藏布江缝合带位于青藏高原南部及西南部，主要沿雅鲁藏布江展布，部分沿噶尔藏布江(狮泉河)分布，由西向东呈NW向至近EW向不规则带状展布。该带夹持于冈底斯岩浆弧与喜马拉雅陆块之间(图1(a))，沿走向可分为西段(萨嘎以西)、中段(萨嘎—仁布)和东段(仁布以东)。西段可分为南带、北带和仲巴微陆块；东段可分为南带、北带和仁布—曲松褶冲带(朗杰学增生楔)，在雅鲁藏布江大拐弯处急剧变窄，南带与北带挤压在一起；中段分为南带与北带(图1(b))[6]。

嘎学组在雅鲁藏布江缝合带西段、中段和东段均有分布，在中段和西段主要分布于蛇绿岩或蛇绿混杂岩(昂仁蛇绿岩或昂仁蛇绿混杂岩)南侧，部分分布于修康群混杂岩南侧，在扎囊县一带呈混杂岩和断夹块状产出(图1(c))，在泽当一带呈岩块状产于罗布莎蛇绿混杂岩南缘。泽当组主要分布于雅鲁藏布江缝合带东段泽当一带罗布莎蛇绿混杂岩北侧(图1(d))，多呈混杂岩和断夹块状产出，部分分布于桑果组或桑果组混杂岩北侧。

图1 研究区大地构造位置((a)(b))[16-17]及地质简图((c)(d))[1,18]Fig.1 Tectonic locations((a)(b))[16-17] and geological sketch((c)(d))[1,18] of the study area

2 岩石学特征对比

嘎学组以玄武岩为主，夹安山岩、安山质角砾熔岩、玄武质与安山质凝灰岩、放射虫硅质岩、泥(页)岩，岩石发生了不均匀蚀变，部分火山岩蚀变为绿帘石岩，出露厚度为478～772 m[3,11-14]。泽当组下部为玄武岩，中部为含角砾玄武安山岩与英安岩，上部为安山岩夹流纹岩、硅质岩，岩石具不均匀蚀变，出露厚度为241～700 m[3,18]。

1∶25万区域地质调查资料[11,13]将嘎学组分为4部分：①将板岩、硅质板岩、变质砂岩组合划归修康群混杂岩的基质；②将砾岩、砂岩、页岩组合划归桑果组混杂岩的基质；③将以玄武岩为主，夹安山岩、安山质角砾熔岩、玄武质与安山质凝灰岩、放射虫硅质岩、泥(页)岩组合划归嘎学组混杂岩的基质；④将厚层硅质岩夹泥页岩组合划归贡勒组(图2)。将泽当组分为4部分：①将超基性糜棱岩和糜棱岩化方辉橄榄岩组合划归罗布莎蛇绿混杂岩的基质；②将砾岩、砂岩组合划归桑果组(中下部)；③将砂岩、泥页岩组合划归桑果组混杂岩的基质；④将玄武岩、含角砾玄武安山岩、安山岩、英安岩夹流纹岩、硅质岩组合划归泽当组(图3)。各部分均呈断夹片(块)状残存于混杂岩带中，在后期俯冲碰撞过程中，主体被改造为俯冲增生杂岩带的构造组合样式。

图2 萨嘎县松多构造地质剖面[11] Fig.2 Tectonic geological profile of Songduo in Saga County[11]

图3 扎囊县卓学竹咔构造地质剖面[18] Fig.3 Tectonic geological profile of Zhuoxuezhuka in Zhanang County[18]

3 地球化学特征对比

为进一步研究嘎学组与泽当组火山岩的成因，在西藏桑耶地区1∶5万区域地质调查的基础上，收集了87个嘎学组与泽当组火山岩岩石地球化学数据，对其岩石地球化学参数进行了计算和统计。

3.1 嘎学组

通过计算，获得的嘎学组火山岩地球化学参数如表1所示。嘎学组火山岩(La/Yb)N>1(50个样品平均值为3.37)，表明火山岩为非洋中脊型蛇绿岩。在TiO2-Y图解(图4)中，50个样品点中47个为有效点，1个位于岛弧拉斑玄武岩区，22个位于板内玄武岩区，5个位于正常型洋中脊玄武岩区，19个位于异常型洋中脊玄武岩区。在V-Ti图解(图5)中，50个样品点中27个为有效点，1个位于前弧玄武岩类区，1个位于俯冲带上盘型蛇绿岩区，25个位于洋中脊型蛇绿岩以及与地幔柱有关蛇绿岩和洋岛玄武岩区。在Th/Yb-Nb/Yb图解(图6)中，50个样品点中28个位于陆缘型蛇绿岩区，1个位于与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区，21个位于俯冲带上盘型蛇绿岩与前弧玄武岩类区。在Th/Yb-Ta/Yb图解(图7)中，50个样品点中49个为有效点，6个位于洋中脊玄武岩区，7个位于板内玄武岩区，34个位于板内火山岩带区，2个位于活动陆缘火山岩区。在Cr-Y图解(图8)中，50个样品点中49个为有效点，1个位于洋中脊玄武岩区，2个位于洋中脊玄武岩与板内玄武岩重叠区，12个位于洋中脊玄武岩与板内玄武岩及火山弧玄武岩重叠区，5个位于火山弧玄武岩与板内玄武岩重叠区，29个位于火山弧玄武岩区。在Zr/Y-Zr图解(图9)中，50个样品点中47个为有效点，3个位于大洋弧区外、1个位于大陆弧区外，11个位于大洋弧区，18个位于大陆弧区，14个位于大陆弧与大洋弧重叠区。

表1 嘎学组火山岩地球化学参数及特征Tab.1 Geochemical parameters and characteristics of volcanic rocks in Gaxue Formation

图4 火山岩TiO2-Y图解[19]
Fig.4TiO2-Ydiagramofvolcanicrocks[19]

图5 火山岩V-Ti/1 000图解[20]Fig.5 V-Ti/1 000 diagram of volcanic rocks[20]

图6 火山岩Th/Yb-Nb/Yb图解[21]Fig.6 Th/Yb-Nb/Yb diagram of volcanic rocks[21]

图7 火山岩Th/Yb-Ta/Yb图解[21]Fig.7 Th/Yb-Ta/Yb diagram of volcanic rocks[21]

图8 火山岩Cr-Y图解[21]Fig.8 Cr-Y diagram of volcanic rocks[21]

图9 火山岩Zr/Y-Zr图解[19]Fig.9 Zr/Y-Y diagram of volcanic rocks[19]

综合分析可知，图4～6的判别结果具有不一致性和多解性，图7～9的判别结果基本一致，可判断嘎学组火山岩主要形成于挤压构造环境。

3.2 泽当组

通过计算，获得的泽当组火山岩地球化学参数如表2所示。泽当组火山岩的(La/Yb)N>1(37个样品平均值为1.54)，表明火山岩为非洋中脊型蛇绿岩。在TiO2-Y图解(图4)中，37个样品点中10个位于岛弧拉斑玄武岩区，2个位于板内玄武岩区，7个位于正常型洋中脊玄武岩区，18个位于异常型洋中脊玄武岩区。在V-Ti图解(图5)中，36个样品点中29个为有效点，12个位于前弧玄武岩类区，4个位于俯冲带上盘型蛇绿岩区、11个位于洋中脊型蛇绿岩以及与地幔柱有关蛇绿岩和洋岛玄武岩区，2个位于俯冲带上盘型蛇绿岩与前弧玄武岩类区。在Th/Yb-Nb/Yb图解(图6)中，27个样品点中7个位于洋中脊型蛇绿岩区，20个位于俯冲带上盘型蛇绿岩与前弧玄武岩类区。在Th/Yb-Ta/Yb图解(图7)中，27个样品点中1个位于洋中脊玄武岩区，15个位于板内火山岩带区，5个位于活动陆缘火山岩区，6个位于洋内弧火山岩区。在Cr-Y图解(图8)中，30个样品点中26个为有效点，2个位于洋中脊玄武岩区，11个位于洋中脊玄武岩与板内玄武岩重叠区，1个位于火山弧玄武岩与板内玄武岩重叠区，12个位于火山弧玄武岩区。在Zr/Y-Zr图解(图9)中，37个样品点中36个为有效点，3个位于大洋弧区外，2个位于大陆弧区外，17个位于大洋弧区，14个位于大陆弧区。

表2 泽当组火山岩地球化学参数及特征Tab.2 Geological parameters and characteristics of volcanic rocks in Zedang Formation

综合分析可知，图4～6的判别结果具有不一致性和多解性，图7～9的判别结果基本一致，可判断泽当组火山岩主要形成于挤压构造环境。

因嘎学组和泽当组属于洋盆构造环境，火山岩岩石地球化学性质受洋壳和地幔岩石制约，岩浆上升过程中混染和熔融外来物质量的不同，可能是造成图4～6判别结果具有不一致性和多解性的原因[3,22-25]。混染和熔融外来物质量少的岩石主要继承了母岩的岩石地球化学性质，而混染和熔融外来物质量大的岩石具有不同于母岩的岩石地球化学性质，体现了继承性、改造性或新生性并存的不均衡构造岩浆作用特点。

由于地球化学数据在研究中存在多解性，所以，本文综合多种元素及其特征参数进行研究，结合区域地质背景，认为嘎学组和泽当组火山岩及北带蛇绿岩主要形成于洋内俯冲和整体俯冲构造环境(图10)。北带蛇绿岩主要为俯冲带上盘型蛇绿岩(SSZ型)，而嘎学组和泽当组火山岩主要为前弧玄武岩类(FAB型)。虽然嘎学组和泽当组火山岩与北带蛇绿岩同样形成于洋内俯冲和整体俯冲构造环境，但在形成和分布的具体构造位置及成因类型等方面具有一定的差别，嘎学组和泽当组火山岩不属于北带蛇绿岩的组成单元。

图10 雅鲁藏布江特提斯洋东段侏罗纪—白垩纪洋内俯冲与整体双向俯冲演化模式剖面示意图Fig.10 Profile sketch of the intra-oceanic subduction and overall bi-directional subduction evolution model from Jurassic to Cretaceous in the eastern section of Tethys Ocean in Yalu Tsangpo River

4 年代对比

对蛇绿岩和火山岩地层时代的厘定，最直接有效的方法是利用相关岩浆岩中锆石U-Pb年龄数据和沉积岩夹层所含化石的时代来确定。为便于对比分析，本文对雅鲁藏布江缝合带北带蛇绿岩的时代也进行了概述。

4.1 北带蛇绿岩

通过以往研究可知，在雅鲁藏布江缝合带北带蛇绿岩中已获得的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为(191.4±3.7) Ma[11]、(185.8±1.7) Ma[17]和(162.9±2.8) Ma[18]。目前进行的西藏桑耶地区1∶5万区域地质调查项目在方辉橄榄岩中获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(168±8) Ma。结合区域地质构造背景，认为雅鲁藏布江缝合带北带蛇绿岩主要形成于早侏罗世—中侏罗世。

4.2 嘎学组

在嘎学组玄武岩中获得的SHRIMP锆石U-Pb年龄为(154.9±2) Ma[1]。根据《西藏自治区岩石地层》[3]，嘎学组硅质岩中含放射虫Mirifususguadalupensis,M.bailieyi,Tripocycliajoneoi,Ristolahsui和“Eucyrtis”dicera,时代为晚侏罗世晚基末里期—早提塘期，Cecropsseptempordta时代为早白垩世晚凡兰吟期—欧特里期[2]。在萨嘎以西的嘎学组硅质岩中产放射虫Archaeodictyomitra-Cyclastrum组合，时代为早白垩世贝利亚斯期，Sethocapsa-Hemicryptocapsa组合的时代为早白垩世凡兰吟期，Stichomitra-Dorypyle组合的时代为早白垩世阿尔必期[11,13]。结合区域地质构造背景，认为嘎学组的形成时代为晚侏罗世—早白垩世。

4.3 泽当组

在泽当组玄武岩中获得的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为(147.8±3.3) Ma和(145.7±2.5) Ma[7]。目前进行的西藏桑耶地区1∶5万区域地质调查项目在泽当组英安岩中获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(132±8) Ma。结合区域地质构造背景，认为泽当组的形成时代为晚侏罗世—早白垩世。

上述研究表明，嘎学组和泽当组与紧邻的蛇绿岩不是同时异相的产物，而是不同时代、不同成因类型的产物，后期共同遭受了俯冲消减碰撞作用的改造。对嘎学组和泽当组的进一步合理划分，有利于雅鲁藏布江缝合带北带洋板块地层序列的合理恢复与建立。