鮑春輝，丁楓，王乾，劉壽航，徐峰，何朝鑫

成都理工大學地球科學學院，成都， 610059

內(nèi)容提要：西藏措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)林子宗群帕那組火山巖大地構造位置位于岡底斯—念青唐古拉山板片，地層分區(qū)上屬于岡底斯地層區(qū)、隆格爾—南木林地層分區(qū)。巖性主要為一套以淺灰色、灰綠色流紋質(zhì)凝灰?guī)r為主，夾淺黃綠色、灰綠色流紋巖及英安巖、火山角礫巖、雜砂巖及礫巖的巖石組合。之下與永珠組和拉嘎組呈噴發(fā)不整合接觸。巖石地球化學特征表明該火山巖系屬過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性—亞堿性系列，稀土元素地球化學中輕稀土元素明顯富集，微量元素中大離子親石元素(Rb、K、Th、U、LREE)富集，高場強元素(Nb、P、Ti)虧損。以上特征說明雄瑪?shù)貐^(qū)林子宗群帕那組火山巖巖漿源于陸殼重熔，屬與俯沖造山有關的陸相火山巖，同時又兼具陸—陸碰撞的特點。推測帕那組火山巖形成于新特提斯洋殼俯沖基本結束，印度板塊與歐亞板塊碰撞開始的構造背景下，年齡大概在38Ma左右，為始新世晚期。

西藏岡底斯帶挾持于班公湖—怒江縫合帶與雅魯藏布江縫合帶之間，該帶發(fā)育有大量中—新生代中酸性火山巖，其中最為著名的林子宗群火山巖出露面積最廣。該火山巖主要為一套夾有沉積巖的陸相火山巖，它不整合覆蓋于下伏地層之上，在形成時代上跨越了古新世—始新世。由老至新包括典中組(E1d)、年波組(E1n)、帕那組(E2p)。且在地球化學特征上具有從下部典中組中性火山巖向上部的年波組和帕那組酸性和高鉀火山巖演化的巖石學和地球化學特征(于楓等，2010)。林子宗火山巖早期帶有較多陸緣弧火山巖特征,中期開始出現(xiàn)標志陸內(nèi)巖漿活動的鉀玄巖,晚期更多地顯示了加厚陸殼條件下火山巖的特點,記錄了從新特提斯洋殼俯沖消減末期到印度—亞洲大陸碰撞初期整個過程豐富的信息(莫宣學等，2003)。

前人對林子宗群帕那組火山巖的分布，巖石學和巖石地球化學特征以及時代進行了一定的研究，但主要集中在拉薩地塊東部林周盆地以及岡底斯中東部地區(qū)，而對岡底斯西部地區(qū)帕那組火山巖的研究非常薄弱。江西省地質(zhì)調(diào)查院(2002)進行1∶25萬措麥幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，調(diào)查范圍覆蓋研究區(qū)，并將措勤地區(qū)帕那組火山巖定義為一套酸性—中性火山碎屑巖夾熔巖，底部為沉積碎屑巖的巖石組合，取下部英安巖測得同位素年齡值38.49±1.00Ma(K-Ar法)，地球化學特征顯示了火山弧環(huán)境的特點(江西省地質(zhì)調(diào)查院?)。四川省地質(zhì)調(diào)查院(2002)在研究區(qū)西部進行1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，將帕那組火山巖定義為一套硅化流紋巖及少量流紋質(zhì)火山碎屑巖。Ar-Ar同位素年齡值為46.22Ma，形成于島弧環(huán)境(四川省地質(zhì)調(diào)查院?)。至今十年的時間內(nèi)對岡底斯中西段帕那組火山巖的研究幾乎僅停留在1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的基礎上,且由于帕那組火山巖出露面積較小，分布不集中，剖面頂?shù)撞蝗?，研究范圍十分局限，導致對措勤地區(qū)帕那組火山巖的巖性定義和年齡也存在較大分歧，從而制約了對岡底斯中西段古近紀巖漿活動與構造演化的研究。

本文以岡底斯中西段措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)帕那組火山巖為研究對象，結合野外資料、室內(nèi)研究以及前人成果，試圖通過對該地區(qū)帕那組火山巖的巖石學、巖石地球化學分析結果來探討其成因及其形成的構造環(huán)境以期對研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)演化和探尋與火山活動有關的礦產(chǎn)資源提供基礎地質(zhì)資料。

圖1 研究區(qū)大地構造位置圖(據(jù)潘桂棠等,2006)Fig. 1 Tectonic location of the study area(modified after Pan Guitang et al.,2006)Ⅰ—班公湖—怒江縫合帶；Ⅱ—波倉藏布—色林錯弧前陸棚帶；Ⅲ—則弄火山巖漿??；Ⅳ—措勤—多瓦復合弧后前陸盆地；Ⅴ—隆格爾—念青唐古拉復合火山巖漿?。虎觥蠈姿箮r漿??；Ⅶ—雅魯藏布縫合帶；Ⅷ—喜馬拉雅造山帶Ⅰ—Bangong Lake —Nujiang River suture zone;Ⅱ—Bocang River—Selin Lake Fore-arc continental shelf zone;Ⅲ—Zenong volcanic—magmatic arc;Ⅳ—Coqen—Duowa compound type back-arc foreland basin;Ⅴ—Longger—Nyainqentanglha compound type volcanic—magmatic arc;Ⅵ—South Gangdise magmatic arc;Ⅶ—Yarlung-River suture zone； Ⅷ—Himalaya orogenic belt

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于雅魯藏布江縫合帶和班公湖怒江縫合帶之間的措勤盆地南部，大地構造位置隸屬于岡底斯—念青唐古拉山板片，區(qū)域構造線以北西西向或近東西向為主。該區(qū)南北向橫跨隆格爾—念青唐古拉復合巖漿弧和南岡底斯巖漿弧(圖1)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig. 2 Geologic sketch map of the study areaQhal—第四系全新統(tǒng)沖積物；Qhpal —第四系全新統(tǒng)洪沖積物；E2P—始新統(tǒng)帕那組；E2n—古新統(tǒng)年波組；上石炭統(tǒng)拉嘎: C2l2—二段，C2l1—一段；下石炭統(tǒng)永珠組：C1y4—四段，C1y3—三段，C1y2—二段，C1y1—一段；E2ηγ—始新世二長花崗巖；E2γδπ—始新世花崗閃長斑巖Qhal — Holocene alluvium; Qhpal — Holocene flood alluvium; E2p — Eocene Pana Formation; E2n — Paleocene nianbo Formation; Upper Carboniferous Laga Formation: C2l2—the Second Member,C2l1—the First Member;Lower Carboniferous Yongzhu Formation: C1y4—the Fourth Member, C1y3—the Third Member,C1y2—the Second Member, C1y1—the First member; E2ηγ—Eocene monzonitic granite;E2γδπ—Eocene granodiorite porphyry

該區(qū)地層分區(qū)屬于岡底斯地層區(qū)，隆格爾—南木林地層分區(qū)，主要充填地層包括上古生界的石炭系和二疊系地層，區(qū)內(nèi)普遍缺失下中三疊統(tǒng)和下侏羅統(tǒng)沉積地層，另外第四系分布廣泛，水系比較發(fā)育。該區(qū)中新生代巖漿活動十分強烈，侵入巖、火山巖均有出露，均屬于喜馬拉雅期侵位或噴出。主要受東西向和北西向構造控制，具有多類型、多期次、多階段的特征。林子宗群帕那組火山巖(E2p)主要出露于研究區(qū)東南部，面積約16km2(圖2)。其中英安巖同位素年齡值為38.49±1.00Ma(K-Ar法)(江西省地質(zhì)調(diào)查院?)，為始新世晚期。通過與林周盆地帕那組火山巖年齡(48～53 Ma)(周肅等，2004)對比，本區(qū)帕那組時代起始時間略晚。

2 樣品采集和分析方法

2.1 樣品采集及巖石特征

圖 3 (a)始新統(tǒng)帕那組火山巖宏觀特征；(b)凝灰質(zhì)火山角礫熔巖微觀特征；(c)流紋質(zhì)巖屑晶屑火山角礫熔巖微觀特征(偏光)；(d)流紋質(zhì)巖屑晶屑火山角礫熔巖特征(正交)；(e)流紋質(zhì)巖屑晶屑火山角礫熔巖微觀特征(偏光，可見大量火山角礫及明顯長石和石英斑晶，有明顯的粘土礦化、綠泥石化現(xiàn)象等)；(f)流紋質(zhì)巖屑晶屑火山角礫熔巖微觀特征(正交，可見大量火山角礫及明顯長石和石英斑晶，有明顯的粘土礦化、綠泥石化現(xiàn)象等)Fig. 3 (a) volcanic rock macro characteristics of Eocene Pana Formation; (b) micro characteristics of tuffaceous volcanic breccia lava; (c)—micro characteristics of rhyolitic debris and crystal volcanic breccia lava(polarimetry) ; (d) micro characteristics of rhyolitic debris and crystal volcanic breccia lava(orthogonality) ; (e) micro characteristics of rhyolitic debris and crystal volcanic breccia lava(polarimetry,we can clearly seeing many volcanic breccia,feldspar and quartz phenocrysts,clayization,choritization and so on); (f) micro characteristics of rhyolitic debris and crystal volcanic breccia lava(orthogonality,we can clearly seeing many volcanic breccia,feldspar and quartz phenocrysts,clayization,choritization and so on)

該研究區(qū)帕那組為一套以淺灰色、灰綠色流紋質(zhì)凝灰?guī)r為主，夾淺黃綠色、灰綠色流紋巖及英安巖、火山角礫巖、雜砂巖及礫巖的巖石組合。在研究區(qū)內(nèi)采取三塊帕那組火山巖樣品：BX0604-1流紋質(zhì)火山角礫熔巖、BX6603-1凝灰質(zhì)火山角礫熔巖、BX6705-1流紋質(zhì)火山角礫熔巖。宏觀上，該研究區(qū)帕那組火山巖受風化嚴重，多呈肉紅色，可見大量裂隙，中間被大量沙泥、植物碎屑，腐殖質(zhì)等物質(zhì)充填，膠結物為熔巖膠結，巖石致密堅硬；微觀上，火山角礫和凝灰?guī)r屑多被氧化成淡褐紅色調(diào)，角礫成分為變泥質(zhì)粉砂巖、變褐鐵礦化細砂巖、變泥質(zhì)長石石英細砂巖，角礫狀、不規(guī)則粒狀，粒度在3.1～2.0mm間。熔巖在組構上呈斑狀結構，塊狀構造，其中斑晶約占15%，粒度在3.1～1.0mm間，多由石英、粘土礦化和絹云母化的斜長石、鉀長石組成，其中鉀長石、石英邊部熔蝕結構發(fā)育，斑晶局部可見綠泥石化?；|(zhì)成分主要為黃褐色玻璃、脫?；С龅纳倭堪刖з|(zhì)微粒礦物(長石、石英)等。同時巖石具硅化、褐鐵礦化，多呈脈狀、團粒狀交代基質(zhì)。特征如下圖3所示。

圖4 (a) 始新統(tǒng)帕那組火山巖TAS圖(據(jù)Le et al.,1989)；(b)帕那組火山巖SiO2—K2O圖(據(jù)Peccerillo et al.,1976)；(c)始新統(tǒng)帕那組火山巖SiO2—Alk圖(據(jù)Irvine，1971)；(d)始新統(tǒng)帕那組火山巖鋁飽和指數(shù)圖解(據(jù)Irvine，1971)Fig. 4(a)TAS diagram of volcanic rocks from the Eocene Pana Formation;(b)SiO2—K2O diagram of volcanic rocks from the Eocene Pana Formation;(c)SiO2—Alk diagram of volcanic rocks from the Eocene Pana Formation;(d)ACNK diagram of volcanic rocks from the Eocene Pana Formation

表1 西藏措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)始新統(tǒng)林子宗群帕那組火山巖化學成分(%)、CIPW標準礦物及參數(shù)特征值Table 1 Chemical composition(%), CIPW standard mineral and characteristic values of the volcanic rocks of the Eocene Pana Formation, Linzizong Group, in the Xiongma Area,Coqen County,Xizang(Tibet)

序號巖 性樣 號CIPW標準礦物(%)參數(shù)及特征值QAnAbOrCDiHyWoIlMtApDIA/CNKSIARσK2O+Na2OK2O/Na2O1流紋質(zhì)火山角礫熔巖BX0604-152.1 1.8 2.1 32.0 8.2 01.3800.541.8 0.286.1 2.1 2.2 2.140.985.3722.4 2凝灰質(zhì)火山角礫熔巖BX6603-133.8 2.5 26.6 30.7 2.9 01.0400.471.9 0.1791.0 1.2 1.8 3.432.278.11.7 3流紋質(zhì)火山角礫熔巖BX6705-184.3 0.2 0.4 1.3 13.3 00.1700.150.1 0.1285.9 27.2 12.8 1.040.50.254.3 4流紋質(zhì)含角礫熔巖5071-7-145.4 1.1 5.8 40.2 3.4 01.5300.412.0 0.1991.4 1.4 3.3 3.911.667.339.9 5含角礫玻屑凝灰?guī)r5499-3-153.3 9.7 14.2 17.3 0.0 2.7401.660.180.8 0.0584.8 0.8 5.2 2.10.564.421.8 6流紋質(zhì)含角礫晶屑熔結凝灰?guī)r5499-5-130.9 1.6 38.5 22.5 1.9 01.3500.662.3 0.2491.9 1.1 2.8 3.692.38.230.8 平均49.9 2.8 14.6 24.0 5.0 0.470.910.280.41.5 0.1688.5 5.6 4.7 2.721.35.626.8

表2 西藏措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)始新統(tǒng)林子宗群帕那組火山巖稀土元素含量(×10-6)及特征值 Table 2 Rare earth element concentration(×10-6) and characteristic values of the volcanic rocks of the Eocene Pana Formation, Linzizong Group, in the Xiongma Area, Coqen County,Xizang(Tibet)

表3 西藏措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)始新統(tǒng)林子宗群帕那組火山巖微量元素含量(×10-6)及特征值Table 3 Trace elements content and characteristic feature values of the volcanic rocks of the Eocene Pana Formation, Linzizong Group, in the Xiongma Area, Coqen County,Xizang(Tibet)

2.2 樣品分析方法

本次研究采集的三件樣品均為蝕變?nèi)?，較新鮮樣品，在經(jīng)過室內(nèi)清洗晾干后切制薄片，然后做了仔細的鏡下觀察。送樣分析前均除去樣品風化面再進行磨碎，用化學純乙醇清洗過的瑪瑙研缽手工研磨到200目后送樣分析，共3件，另外三件樣品(5071-7-1、5499-3-1、5499-5-1)測試數(shù)據(jù)引自江西省地質(zhì)調(diào)查院西藏1∶25萬措麥區(qū)幅(H45C002002)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告采樣位置見圖2?；瘜W分析在四川省西南冶金地質(zhì)測試所完成。主量元素用PHILLIPS PW-2404 型X 熒光光譜儀分析完成，精度優(yōu)于1%；微量元素和稀土元素用ICP-MS 測定，儀器型號是ELEMENT-2 質(zhì)譜儀，分析精度優(yōu)于2%，分析流程文獻(費光春等，2014)，分析結果見表1、2、3。

圖5(a)帕那組火山巖微量元素原始地幔比值蛛網(wǎng)圖；(b)稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖Fig. 5 (a) spider diagram of trace element ratio of volcanic rocks from from the Eocene Pana Formation;(b) chondrite-normalized REE patterns of volcanic rocks from the Eocene Pana Formation

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素地球化學特征

區(qū)內(nèi)帕那組火山巖的化學成分及計算的有關參數(shù)見表1。在TAS圖4(a)中，6件樣品基本都投到了流紋巖區(qū)，只有一件樣品投到了流紋巖與英安巖分界線上；巖石分異指數(shù)DI≥85，以中酸性火山巖為主。火山巖SiO2含量范圍為70%～80%，平均74.76%；全堿含量(K2O+Na2O)為0.25%～8.23%，平均5.62%；K2O/Na2O為0.84%～22.35，平均為6.8；屬于鉀質(zhì)—高鉀質(zhì)巖石。里特曼組合指數(shù)(σ)為0～2.3，均<3.3，屬鈣性及鈣堿性巖石；圖4(b)中6件樣品多數(shù)投在了高鉀鈣堿性組合巖石區(qū)，且有鉀玄巖出現(xiàn)。鉀玄巖的出現(xiàn)，是大洋巖石圈俯沖結束、陸內(nèi)會聚開始的巖石學標志(鄧晉福等，1996)；同時靠大洋一側的島弧拉斑玄武巖系列和靠大陸一側的鉀玄巖系列不發(fā)育，可能是板塊的俯沖角較大所致(四川省地質(zhì)調(diào)查院?)。在硅—堿圖4(c)中樣品均位于亞堿性系列區(qū)；圖4(d)中，6件樣品全部投在了過鋁質(zhì)區(qū)。過鋁的花崗質(zhì)巖石是殼源的(Barbarin，1999)，主要是與大陸碰撞中沉積巖的重熔作用有關(Pearce et al，1984)。

綜上所述，本區(qū)帕那組火山巖為一套過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性—亞堿性系列的火山巖，主量元素特征顯示碰撞造山的特點和巖漿源區(qū)與大陸地殼有很大關系，同時鉀玄巖的出現(xiàn)暗示此時大洋巖石圈俯沖結束、陸內(nèi)會聚開始的構造背景。

3.2 微量元素特征

微量元素分析結果見表3。蛛網(wǎng)圖5(a)中總體上呈現(xiàn)了大離子親石元素(Rb、K、Th、U、LREE)富集，高場強元素(Nb、P、Ti)虧損的特征，反映島弧巖漿作用的特點。這主要是因為隨俯沖洋殼下插加深、溫度升高，俯沖洋殼板片發(fā)生變質(zhì)和脫水，導致富水條件下的部分熔融,造成富含于難熔礦物中的高場強元素( Nb、Ti、P)更多地留在源區(qū)的殘余固相中,而大離子親石元素( K、Rb、Th、U、LREE)多含于一般造巖礦物中，且具有不相容性，則傾向富集于形成的巖漿和溶液中(張本仁，2001)。 Ba 和Sr 負異常說明在部分熔融過程中源區(qū)有堿性長石、斜長石殘留或在巖漿演化過程中有堿性長石、斜長石結晶分異，說明巖漿源區(qū)中有地殼物質(zhì)參與(趙志丹等，2001)； P、Ti、Nb 負異常則與磷灰石、Fe—Ti 氧化物(金紅石)殘留或分異有關(劉棟等，2011)，同時說明其巖漿源區(qū)是與俯沖地殼有關(趙志丹等，2001)。

3.3 稀土元素特征

帕那組火山巖的6件稀土元素豐度值及相關參數(shù)見表2，稀土元素球粒隕石標準化分配型式見圖5(b)。可以看出稀土元素配分曲線呈右傾平滑曲線形式，輕稀土元素明顯富集，其分餾程度高于重稀土部分， 重稀土部分分配型式接近水平。LaN/YbN=7.64～27.84，平均為17.3，δEu為0.48～0.83，平均為0.62，較明顯的銪負異常。一般認為較明顯的銪負異常介于陸緣弧火山巖和同碰撞火山巖(王立全等，2002)之間,產(chǎn)生負銪異常的原因和斜長石的含量低有關。而斜長石含量低主要與巖漿的分離結晶作用或地殼源區(qū)部分熔融過程中斜長石作為難熔組分而呈殘留相有關(王立強等，2012；黃映聰?shù)龋?005)。根據(jù)帕那組火山巖中大面積的流紋質(zhì)巖的噴發(fā)特征,其產(chǎn)生負銪異常的原因雖然不能排除分離結晶作用的可能性,但真正的原因可能是陸殼大規(guī)模熔融過程中,斜長石作為難熔相殘留下來所致。

4 構造背景分析

本區(qū)帕那組火山巖在lgτ—lgσ圖上，全部樣品均投在消減帶火山巖區(qū)(圖6)，判斷帕那組火山巖主要產(chǎn)出與匯聚板塊邊界有關的島弧中(楊德明等，1999)。主量元素特征顯示碰撞造山的特點，表明巖漿源區(qū)與大陸地殼有很大關系。微量元素分析有島弧巖漿作用的特點(李昌年，1992)，表明火山巖應形成于洋殼俯沖造山的環(huán)境下。從該組底部采取英安巖樣品測試分析得出年齡大概在38Ma左右，屬于始新世晚期，正是印度板塊與歐亞板塊碰撞的起始時間(周征宇等，2005)，此時的班公湖—怒江特提斯洋早已關閉，因此，其地球動力學背景必然與南側喜馬拉雅特提斯洋殼向北俯沖產(chǎn)生的遠程效應有關(胡新偉等，2007)。根據(jù)以上兩點推測帕那組巖漿噴發(fā)時間大概在新特提斯洋俯沖基本結束，印度板塊與歐亞板塊碰撞開始的構造背景下。

圖6 帕那組火山巖lgτ—lgσ圖解Fig. 6 lgτ—lgσdiagram of volcanic rocks from the Eocene Pana FormationA—穩(wěn)定構造環(huán)境；B—造山帶(島弧及活動大陸邊緣)；C—由A或B區(qū)演化的堿性偏堿性巖漿巖

5 結論

綜上所述，西藏措勤縣雄瑪?shù)貐^(qū)始新統(tǒng)林子宗群帕那組火山巖主量元素特征表明該火山巖系屬過鋁質(zhì)的高鉀鈣堿性—亞堿性系列。主量元素特征顯示碰撞造山的特點和巖漿源區(qū)與大陸地殼有很大關系，同時鉀玄巖的出現(xiàn)暗示此時大洋巖石圈俯沖結束、陸內(nèi)會聚開始的構造背景。稀土元素地球化學具較明顯的負銪異常特征，說明帕那組火山巖巖漿形成于正常陸殼底部或者加厚的中、上部，介于陸緣弧火山巖和同碰撞火山巖之間。微量元素中大離子親石元素(Rb、K、Th、U、LREE)富集，高場強元素(Nb、P、Ti)虧損的特征，反映島弧巖漿作用特點。在lgσ—lgτ圖解中帕那組火山巖主要產(chǎn)出與匯聚板塊邊界有關的島弧中。以上特征說明雄瑪?shù)貐^(qū)林子宗群帕那組火山巖巖漿源于陸殼重熔，屬與俯沖造山和碰撞造山均有關的陸相弧火山巖。推測帕那組火山巖形成于新特提斯洋殼俯沖基本結束，印度板塊與歐亞板塊碰撞開始的構造背景下，年齡大概在38Ma左右，為始新世晚期。

致謝:此文為西藏1∶5萬羅倉地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的集體成果之一,在此對該項目組成員表示由衷的感謝!

注釋/Notes

? 江西省地質(zhì)調(diào)查院. 2002.西藏自治區(qū)1∶25 萬措麥區(qū)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 四川省地質(zhì)調(diào)查院. 2002.西藏自治區(qū)1∶25 萬措勤區(qū)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.