藏南布主地区基性岩成因及其地质意义

2023-12-13土登次仁次仁顿珠次仁欧珠

科技与创新 2023年23期

土登次仁，次仁顿珠，次仁欧珠

（1.长安大学地球科学与资源学院，陕西西安 710000；2.西藏大学工学院，西藏拉萨 850000；3.西藏地勘局西勘集团，西藏拉萨 850000；4.西藏地质矿产勘查开发局区域地质调查大队，西藏拉萨 850000）

1 研究背景

喜马拉雅造山带以北部的雅鲁藏布江缝合带（Ⅰndus-Yarlung Zangbo Suture Zone，ⅠYZSZ）和南部的主边界冲断层（Main Boundary Thrust，MBT）为界，包括3 个主要单元：特提斯喜马拉雅（ Tethyan Himalaya，THS）、高喜马拉雅（Greater Himalayan Crystalline，GHC）和低喜马拉雅序列（Lesser Himalayan Sequence，LHS）[1-2]。在冈瓦纳大陆东部裂解之前，THS 被认为位于印度板块的北部边缘[3]，这3 个单元被2 个结构不连续性地分开，即THS 和GHC 之间的藏南拆离系（South Tibetan Detachment System，STDS）以及GHC 和LHS 之间的主中央冲断层（Main Central Thrust，MCT）。本文以布主地区为研究区，其构造位置图如图1 所示。

图1 研究区构造位置图

在地理上，研究区位于西藏自治区日喀则康马县境内，地理坐标为： 89°50′55″E—90°01′55″E ，28°40′00″N—28°43′00″N，面积大约为45 km2[4]。在地质上，研究区属于印度大陆古被动大陆边缘内，位于特提斯喜马拉雅构造带中段，介于ⅠYZSZ 和STDS 之间的地块。主体为一套古生代以来的海相沉积序列，其中白垩纪—早新近纪地层出露相对有限。前人通过研究研究区及邻区地球化STDS 之间的地块，认为主体为一套古生代以来的海相沉积序列，其中白垩纪—早新近纪地层出露相对有限。前人通过分析研究区及邻区地球化学元素的特征，并结合研究区邻区南尼乡基性岩测得的锆石U-Pb 年龄（177 Ma）[5]，认为研究区及邻区基性岩是同一个构造背景下形成，即受前导洋壳物质拖拽下使陆内发生伸展，导致深部地幔物质上涌而形成。但最新资料显示，研究区基性岩年龄为（144.5±1.6）Ma[6]。因此，其成因及地质意义需重新厘定。

2 地质特征

2.1 岩性特征

研究区广泛出露脉岩，基性侵入岩以辉绿岩（斑岩）为主，走向为近北西向，规模大小不等。主体为以辉绿岩为主，闪长玢岩常伴生在岩脉内部，少有单独产出。辉绿岩脉多呈脉状、透镜状侵入到围岩中，受近北西向褶皱影响随地层发生明显变形，总体上脉体宽度较小，规模不一。

2.2 地球化学特征

前人的研究数据显示，研究区全碱二氧化硅（TAS）图解中侵入岩落入了碱性-亚碱性玄武岩系列，如图2 所示。SiO2质量分数介于43%～50%，MgO 质量分数变化范围较大，为3.9%～13.1%，Mg#介于36.0～68.2。

图2 研究区及邻区基性侵入岩中w（Nb）∶w（Y）-w（Zr）∶w（TiO2）图解[7]和Mg#-FeOT质量分数图解

3 成因讨论

3.1 演化过程讨论

由研究区侵入岩分析结果可知，随Mg#的降低，其FeOT质量分数升高，表明其可能经历了磁铁矿或者钛铁矿等富铁矿物的堆晶作用。如图3 所示，Mg#随Cr 质量分数、Ni 质量分数的降低而降低，呈正相关关系，表明岩浆在演化过程中经历了一定程度的分离结晶作用。

图3 研究区及邻区基性侵入岩Mg#-Cr 质量分数和Mg#-Ni 质量分数图解

研究认为，玄武质岩浆往往来自于地幔，而深部地幔的岩浆中w（La）∶w（Ta）的值（8～15）较低，在受到岩石圈地幔混染后该比值会迅速上升（w（La）∶w（Ta）＞25），且w（La）∶w（Sm）几乎保持不变，只有岩浆受到地壳物质混染之后，其比值会迅速增大到5 以上[8-9]。w（La）∶w（Nb）也被认为是地壳混染指数，当w（La）∶w（Nb）远小于1 时，地壳的混染作用可以忽略不计。研究区的w（La）∶w（Ta）=6.3～40，变化范围较大；w（La）∶w（Sm）=1.6～4.2；w（La）∶w（Nb）=0.9～3.5。因此，本文认为研究区经历了一定程度分离结晶作用，并在形成过程中可能受到了壳源物质混染[10-12]。

3.2 形成环境讨论

在稀土配分图解中显示，稀土元素特征和稀土配分曲线与典型的OⅠB 曲线相似，富集轻稀土元素，亏损重稀土元素，Eu 负异常不明显，［w（La）∶w（Yb）N=2.0～19.5，也与OⅠB 相似[13]。在微量元素蛛网图中，未见Nb、Ta 负异常，类似于OⅠB。OⅠB 型被广泛认为是源于深部地幔柱作用相关的产物。因此，本区OⅠB型辉绿岩与绒布辉绿岩、桑秀组玄武一样，均属于大陆裂谷环境下地幔柱的成因。更重要的是，研究区基性侵入岩稀土配分曲线总体上与Kerguelen 地幔柱成因的众多OⅠB 型基性侵入岩的稀土配分曲线相似，指示其形成与Kerguelen 地幔柱有关。

大多数典型地幔柱短持续较短（1～5 Ma），Kerguelen 地幔柱与它们有明显区别，其持续时间可达147 Ma[14]。其长时间持续不断活动[15-17]的结果是从侏罗纪晚期到现在产生了大量的岩浆岩，由于南极、澳大利亚、印度和特提斯喜马拉雅构造单元的位置不断变化，使这些岩浆岩从原来的侵位位置向四周大范围分布。ZHU 等首次提出特提斯喜马拉雅构造单元内措美地区大规模基性岩浆活动与澳大利亚西南部的Bunbury 玄武岩为与Kerguelen 地幔柱早期活动有关的同一个大火成岩省，并将其命名为措美大火成岩省。

前人测得辉绿岩锆石U-Pb 年龄为（144.5±1.6）Ma。在构造上，特提斯喜马拉雅是缘于冈瓦纳大陆的裂解，因此基性脉岩可能与伸展环境有关。布主基性脉岩结晶年龄处于Kerguelen 地幔柱相关的OⅠB型镁铁质岩脉最古老年龄（约147 Ma）和最年轻（约125 Ma）年龄之间，因此本文认为布主基性岩脉可能是地幔柱早期活动的产物，并在岩浆上升侵位过程中受到了壳源物质的混染。