董銘淳 趙志丹＊＊ 朱弟成 劉棟 董國臣 莫宣學 胡兆初 劉勇勝 鄒子昊

1.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室，地球科學與資源學院，北京 100083

2.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室，地球科學學院，武漢 430074

3.奧爾巴尼高級中學，奧爾巴尼，CA 94706

1 引言

青藏高原岡底斯帶(拉薩地塊)是揭示印度-歐亞大陸碰撞機制的重要研究區(qū)域，多年來受到地質學界的廣泛關注。自中生代以來，岡底斯帶發(fā)育的大規(guī)模巖漿作用(尤以岡底斯南部花崗巖質巖漿作用為主)，更是成為特提斯洋俯沖和大陸碰撞有關的深部作用過程的“巖石探針”(莫宣學等，2003)，為探討俯沖-碰撞以及高原隆升等構造演化及殼幔作用等地球動力學問題提供了很好的研究途徑(McDermid et al.，2002)。印度-歐亞大陸碰撞的整個過程經歷較寬的時間間隔(Yin and Harrison，2000;Flower et al.，2001;Mo et al.，2006)。近年研究普遍認為，在主碰撞帶內，印度-歐亞大陸碰撞開始的時間為70～65Ma(莫宣學等，2003;Ding et al.，2005;Zhu et al.，2011)，到40Ma 左右完成，這段時間為同碰撞階段;40Ma 之后則稱后碰撞階段(Yin and Harrison，2000;Mo et al.，2002，2007，2008，2009;Zhou et al.，2004;Dong et al.，2005;Zhao et al.，2009)。而在岡底斯南部，主要的巖漿活動于120Ma 左右開始，至約50Ma 達到頂峰(Mo et al.，2005，2009;Dong et al.，2005;Chu et al.，2006;Wen et al.，2008a，b;Chiu et al.，2009;Ji et al.，2009a;Lee et al.，2009)。在50Ma 左右岡底斯南部發(fā)生的大規(guī)模巖漿作用，其成因被認為是新特提斯洋巖石圈的北向俯沖及其伴隨的巖漿底侵(under-plating)、殼?；旌献饔眉皫r漿混合的結果(Mo et al.，2005，2007，2008，2009;Dong et al.，2005)，可以歸結為新特提斯洋板片的“回卷(rollback)”或“斷離(breakoff)”模型(Chung et al.，2005;Chu et al.，2006;Wen et al.，2008b;Ji et al.，2009a，b;Lee et al.，2009;Zhu et al.，2011)。

林子宗火山巖(林子宗群)是一套以中酸性火山巖為主的、局部夾有沉積巖的陸相火山巖，與下伏的設興組地層呈不整合接觸。它在時間上跨越了白堊世末到始新世，空間上覆蓋了南部拉薩地塊從東部拉薩地區(qū)到西部措勤地區(qū)，以蘊含了從特提斯洋北向俯沖到印度-歐亞大陸碰撞的重要信息而受到關注(Zhang et al.，1997;董國臣，2002;莫宣學等，2003，2007，2009;莫宣學和潘桂棠，2006;周肅等，2004;Zhou et al.，2004;董國臣等，2005;Mo et al.，2007，2008;李皓揚等，2007;Lee et al.，2009;He et al.，2007;Chen et al.，2010)。林子宗火山巖系自下而上分為3 個組(典中組、年波組、帕那組)，并且可細分為8 個巖性段(董國臣，2002;董國臣等，2005)。已有Ar-Ar 定年結果表明，典中組為64.4～60Ma、年波組為54.07Ma、帕那組為48.7～43.9Ma(周肅等，2004;Zhou et al.，2004)，之后獲得的鋯石U-Pb 與Ar-Ar 定年結果基本一致(李皓揚等，2007;Lee et al.，2009;He et al.，2007)，Chen et al.(2014)進一步應用Ar-Ar 方法獲得了林子宗火山巖各組的形成時代(典中組64～60Ma、年波組60～50Ma、帕那組50～44Ma)。從拉薩地塊東西向對比看，林子宗火山巖存在區(qū)域上巖石類型與成分差異性和發(fā)育時代的穿時性，西部地區(qū)更發(fā)育酸性的年波組和帕那組，且時代略早(于楓等，2010;謝冰晶等，2013;付文春等，2014;鮑春輝等，2014)。

林子宗火山巖被認為是印度-歐亞大陸碰撞的火山巖響應，而林子宗群底部與下伏地層的不整合關系則可能代表了陸-陸碰撞事件，即典中組底部年齡可能代表區(qū)域上大陸初始碰撞時間，65Ma 以來的林子宗火山作用，顯示了滯后的特提斯洋洋殼俯沖以及過渡到碰撞過程中，南部拉薩地塊陸殼加厚的過程(莫宣學等，2003，2007，2009;莫宣學和潘桂棠，2006;Mo et al.，2007，2008)。

發(fā)育在林周盆地的林子宗火山巖研究程度較高，但是對于侵入到林子宗火山巖各層中的脈巖的研究則較少。岳雅慧和丁林(2006)對林子宗火山巖地層中一套始新世基性巖脈的研究結果表明，巖脈具有低硅、高鎂、高鉀、高堿特征，稀土和微量元素呈現(xiàn)陸緣火山弧的特征，40Ar/39Ar 角閃石單礦物年齡為52.9Ma;該基性巖脈的形成與新特提斯洋巖石圈向歐亞大陸俯沖過程中的回轉、斷離有關，是軟流圈地幔流體與先前被俯沖帶流體交代過的上覆巖石圈地幔的部分熔融產物的混合。王立全等(2006)獲得林周盆地花崗斑巖鋯石SHRIMP 年齡為58.7Ma，認為該花崗斑巖體是65Ma 開始的印度-歐亞大陸碰撞早期階段，由于地殼縮短的加壓升溫引起“島弧帶”地殼巖石部分熔融作用的產物，與林子宗火山巖和岡底斯中新世花崗斑巖都有所差異。本文將報道對林周盆地侵入于林子宗火山巖各層的中酸性脈巖的更為系統(tǒng)的巖石學、年代學和地球化學研究結果，進一步探討印度-歐亞大陸碰撞過程中脈巖的特征、產出時代、源區(qū)特征和巖石成因等問題。

2 區(qū)域地質背景和樣品

2.1 拉薩地塊構造與巖漿作用

岡底斯巖漿帶泛指夾持于北部的班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)和南部的印度河-雅魯藏布縫合帶(YZSZ)之間拉薩地塊，該帶東西綿延長達2500km 左右，面積達45 萬平方千米，它是青藏高原巖漿巖分布最為廣泛的地區(qū)，巖漿活動以中生代-新生代為主(Yin and Harrison，2000;潘桂棠等，2004，2006;Zhu et al.，2011)。在構造上，岡底斯巖漿帶又可分成三個亞帶，即以洛巴堆-米拉山斷裂(LMF)和獅泉河-納木錯蛇綠巖帶(SNMZ)這兩條構造線為界限，由南向北將拉薩地塊分為南部岡底斯帶(即狹義的岡底斯帶)、中部岡底斯帶(包括傳統(tǒng)的岡底斯弧背斷隆帶和中岡底斯帶)和北部岡底斯帶(Zhu et al.，2011)。整個岡底斯帶廣泛分布著中生代的巖漿活動，而南部岡底斯帶則主要分布著白堊紀-第三紀的巖漿活動，這些巖漿活動是新特提斯洋殼北向俯沖過渡到印度-歐亞大陸碰撞過程的記錄(Chung et al.，2003，2005;Hou et al.，2004;Mo et al.，2005;侯增謙等，2006;朱弟成等，2006;張宏飛等，2007;Zhao et al.，2009;Chu et al.，2011;莫宣學，2011;Zhu et al.，2011)。北岡底斯帶以新生地殼為主，巖漿巖以白堊統(tǒng)中鉀鈣堿性島弧火山巖及同一時期的花崗巖類為代表。中部岡底斯以前寒武系的古老結晶基底為特征，主要發(fā)育大量酸性火山巖和火山碎屑巖(朱弟成等，2006，2008a，b;Zhu et al.，2011)。在南岡底斯帶，巖漿活動以古新世-始新世的林子宗火山巖為最典型代表。另外，在西起獅泉河地區(qū)，東到拉薩羊八井地區(qū)出露的中新世碰撞后鉀質-超鉀質巖石(8～25Ma，趙志丹等，2006)蘊含著印度-歐亞大陸后碰撞過程中的重要信息(Miller et al.，1999;Williams et al.，2001，2004;Zhao et al.，2001，2009;Ding et al.，2003;趙志丹等，2006)。南岡底斯巖基以北、拉薩地塊中部謝通門-尼木-驅龍-墨竹工卡一帶產出的中新世含礦埃達克巖(12～18Ma，Gao et al.，2003;Chung et al.，2003;Hou et al.，2004)由于揭示了俯沖板片或加厚陸殼下部的部分熔融作用與成礦作用也成為區(qū)域上重要巖石類型。

2.2 林周盆地林子宗火山巖

圖1 西藏林周盆地地質簡圖(a)青藏高原及岡底斯構造單元劃分地質簡圖(據(jù)朱弟成等，2009 修改)，BNSZ-班公湖-怒江縫合帶;SNMZ-獅泉河-納木錯蛇綠混雜巖帶;GLCF-噶爾-隆格爾-措麥斷裂帶;LMF-洛巴堆-米拉山斷裂帶;YZSZ-雅魯藏布縫合帶;NG-北岡底斯;GRUB-岡底斯;(b)林周盆地地質簡圖(據(jù)董國臣，2002 修改)Fig.1 Geological map of Linzhou Basin，Tibet(a)index map of tectonic outline of the Gangdese and Tibetan Plateau (after Zhu et al.，2009);(b)geological sketch map of Linzhou Basin，Tibet (after Dong，2002)

林周盆地內主要發(fā)育兩套地層，一套是發(fā)育于白堊紀末-古新世到始新世中期林子宗火山巖系，另一套為白堊紀沉積巖系(設興組、塔克那組、楚木組)(董國臣，2002;Zhou et al.，2004;董國臣等，2005;岳雅慧和丁林，2006)。林子宗火山巖系不整合覆蓋在白堊統(tǒng)設興組構造變形的砂巖之上(圖1)。盆地內林子宗火山巖系發(fā)育比較完全，由老到新，自下而上，劃分為3 個組，分別為典中組、年波組和帕那組，該盆地也是林子宗火山巖最初的命名地。林子宗火山巖總體屬鈣堿性系列，但自火山巖系底部至頂部，巖石系列由鈣堿性系列轉變?yōu)楦哜涒}堿性系列，之后又演變?yōu)殁浶鋷r系列。下部典中組以安山巖、玄武安山巖為主，向上到年波組和帕那組，則包括玄武粗安巖、鉀玄巖、安粗巖、歪長粗面巖、英安巖、流紋巖及其相應的火山碎屑巖(董國臣，2002;董國臣等，2005)。本文主要討論林周盆地中酸性脈巖，它們在盆地中呈小規(guī)模巖株、巖脈的形式出露。其中被認為與碰撞過程相關的花崗斑巖體分布于林周火山沉積盆地的西緣(王立全等，2006)。研究區(qū)出露脈巖巖株、巖脈共十個，大部分侵入于典中組1 段和2 段地層中，也有部分侵入年波組中。

2.3 樣品巖相學特征

圖2 林周脈巖樣品顯微照片(a)花崗斑巖;(b)花崗斑巖，含有石英脈;(c)黑云花崗斑巖;(d)花崗斑巖，石英的港灣狀熔蝕.Qtz-石英;Kfs-鉀長石;Bt-黑云母.正交偏光下Fig.2 Photo of micrographs of the medium-acidic dykes in Linzhou Basin(a)granite porphyry;(b)granite porphyry with quartz veins;(c)biotite granite porphyry;(d)granite porphyry.Qtz-quartz;Kfs-Kfeldspars;Bt-boitite.Under cross-polarized light

本文對林周盆地的林子宗火山巖內部發(fā)育的各類脈巖進行了詳細野外工作和采樣。這些脈巖主要呈巖墻、巖脈、巖株等淺成侵入體的形式發(fā)育在林子宗火山巖各個組內。采樣地點主要為林周縣強噶鄉(xiāng)典中村、那噶棍巴、年波村、沖噶鄉(xiāng)和八學鄉(xiāng)。采樣范圍約為N29°54.9＇～N29°58.2＇，E91°01.9＇～E91°11.9＇，共采集脈巖樣品11 件，采樣位置見圖1。巖石主要呈斑狀結構，對典型樣品的詳細顯微結構描述如下。

樣品LZ1105，花崗斑巖(圖2a)，呈灰白色，斑狀結構，斑晶熔蝕現(xiàn)象明顯，斑晶粒度0.8～1.5mm，含量20%左右。斑晶礦物主要為石英(65%)和鉀長石(25%)，基質為隱晶質。

樣品LZ1107，花崗斑巖(圖2b)，呈灰白色，斑狀結構，斑晶體積分數(shù)約5%，斑晶粒度0.5～1.5mm。斑晶中的主要礦物為石英(40%)、鉀長石(40%)和斜長石(20%)，基質絕大部分為隱晶質，少部分圍繞在斑晶周圍的呈現(xiàn)微晶。見穿插的石英脈體。

樣品LZ1111，黑云花崗斑巖(圖2c)，呈淺灰色，斑狀結構，斑晶粒度0.8～2mm，斑晶含量約40%，斑晶主要礦物為石英(40%)和鉀長石(50%)，次要礦物為黑云母(10%)，基質為微晶-隱晶質。

樣品LZ1112，石英斑巖(圖2d)，呈灰白色，斑狀結構，斑晶粒度0.8～2.5mm，含量35%左右，斑晶的主要礦物中石英占絕大部分，約為90%。石英呈現(xiàn)渾圓或熔蝕為港灣，可見少量發(fā)生次生變化的鉀長石。

綜合樣品的巖石學特征為:巖石以斑狀結構、塊狀構造為主，斑晶中主要礦物為石英和長石類(玢巖中主要礦物為角閃石和斜長石)，次要礦物以黑云母最常見。斑晶粒度集中在0.8～1.5mm，含量5%～40%?；|主要呈現(xiàn)隱晶質，也見微晶。常見斑晶礦物的熔蝕結構。

3 分析方法

主量元素分析在中國地質大學(北京)地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成，采用Leeman Labs.Inc 公司Prodigy 型全譜直讀型發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測定，分析精度優(yōu)于5%。微量元素分析在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成測定，采用Agilent7500a 等離子體質譜儀(ICP-MS)測定，測試過程中，對每10 個樣品選取1 個進行重復測定，共測定4 份標準樣(AGV-2，BHVO-2，BCR-2，GSR-1)來監(jiān)測測試精度，分析精度優(yōu)于5%～10%。

鋯石U-Pb 測試是在北京大學地球與空間科學學院造山帶與地殼演化教育部重點實驗室進行。將樣品粉碎后淘洗，采用電磁分選和重液分選后，在雙目鏡下挑選無明顯裂痕且晶形較好的鋯石，將其均勻粘貼于雙面膠帶凹槽內，制成環(huán)氧樹脂樣品靶，打磨拋光并使其露出近中心部位，進行反射光、透射光和陰極發(fā)光顯微照相。激光剝蝕使用的是德國相干公司(Coherent)準分子激光器COMPex Pro102，激光條件為:激光束斑32μm，激光能量密度20J/cm2，頻率5Hz，使用純度為99.999%的He 作為載氣將激光剝蝕出來的物質帶入等離子體質譜。質譜分析采用美國安捷倫科技有限公司電感耦合等離子體質譜儀Agilent ICP-MS 7500ce，功率1500W，冷卻氣15L/min，輔助氣1L/min，載氣0.96L/min，積分時間49Ti、207Pb 為50ms，204Pb、206Pb、208Pb、232Th、238U 為20ms，其余同位素為10ms。信號采集時間共75s，采集信號前先用激光剝蝕3s 以去除樣品表面可能存在的污染，在進行15s 的空白信號采集后開始觸發(fā)激光采集樣品信號。數(shù)據(jù)處理先應用西澳大學的Glitter 軟件獲得微量元素含量及U-Pb 同位素比值，微量元素的含量以Si 元素為內標，以NIST 610 為外標;U-Pb 諧和年齡是根據(jù)同位素比值應用Ludwig(2001)的Isoplot 程序得到的。

鋯石Hf 同位素測試在中國科學院地質與地球物理研究所Nepture 多接收器電感藕合等離子質譜儀(MC-ICP-MS)和193nm 激光取樣系統(tǒng)上進行，分析時激光束直徑為45～60μm，激光脈沖頻率為6～8Hz，測定時用鋯石國際標樣91500 作為外標。儀器運行條件和詳細分析流程參見吳福元等(2007)。

4 分析結果

4.1 主量和微量元素地球化學

主量元素結果見表1。進行脈巖的全堿-硅含量計算后的投圖結果表明(圖3a)，除了一個樣品為閃長玢巖(LZ1108)外，其余均為花崗斑巖類;巖石全部屬于亞堿性系列巖石;除了一個樣品為偏鋁質(LZ1112，花崗斑巖，A/CNK=0.86)外，其余樣品均為過鋁質(A/CNK ＞1.1，圖3b)。巖石的鉀質特征變化較大，跨越了鈣堿性、高鉀鈣堿性到鉀玄質的范圍(圖3b)。從本文測年結果看，上述主量元素的變化與產出時間沒有明顯的變化規(guī)律。若對比這些脈巖與林子宗火山巖各組成分(圖4)，閃長玢巖與典中組成分系統(tǒng)相當，而其他酸性花崗斑巖類脈巖的成分與年波組和帕那組相同。

表1 林周盆地脈巖主量和微量元素地球化學成分Table 1 Bulk-rock major and trace element of the medium-acidic dykes in Linzhou Basin

圖3 林周盆地脈巖主量元素成分圖(a)全堿-硅含量圖(底圖據(jù)Wilson，2001);(b)鋁飽和度圖Fig.3 Major element plots of the dykes in Linzhou Basin，Tibet(a)Total alkalis vs.silica (after Wilson，2001);(b)A/NK vs.A/CNK

圖4 林周盆地脈巖與林子宗火山巖成分對比圖(a)全堿-硅含量圖(據(jù)Le Maitre，2002);(b)鉀-硅含量圖(據(jù)Rickwood，1989).林周盆地林子宗火山巖數(shù)據(jù)引自董國臣(2002)，措麥區(qū)林子宗火山巖引自于楓等(2010)Fig.4 Major element plots showing the comparison between the dykes in Linzhou basin with the Linzizong volcanic rocks in Linzhou basin and Cuomai area(a)the total alkalis versus silica (TAS)(after Le Maite，2002);(b)K2O-SiO2 plot (after Rickwood，1989).The data of Linzizong volcanics from Linzhou basin are after Dong (2002);and that from Cuomai area are after Yu et al.(2010)

微量元素結果見表1。樣品的稀土元素總量(ΣREE 值)為67.9 ×10-6～242.2 ×10-6，重稀土約為球粒隕石的10～20 倍(18 ×10-6～51 ×10-6)，而輕稀土含量較高(46 ×10-6～191 ×10-6)，呈現(xiàn)明顯的輕重細土分餾作用。除閃長玢巖具有較弱Eu 負異常((Eu =0.84)，其余樣品具有中等到強的Eu 負異常((Eu=0.36～0.76)。本文獲得的脈巖稀土元素特征(圖5a)與已有研究(王立全等，2006)一致，且與林子宗火山巖中與脈巖時代比較接近的年波組的稀土元素成分特征較為相似。脈巖的微量元素總體上具有相對富集Rb、Ba、Th、K 等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、P、Ti 等高場強元素的特點(表1、圖5b)，脈巖也強烈富集Pb，反映了大陸地殼物質明顯參與的特征。微量元素的成分與已有數(shù)據(jù)(王立全等，2006)接近，且與年波組巖石成分也比較一致(董國臣，2002)。

4.2 鋯石U-Pb 年齡

本文選取了林周盆地脈巖樣品中的4 個花崗斑巖和1個黑云閃長玢巖共5 個樣品進行了鋯石U-Pb 年齡測定，數(shù)據(jù)見表2，鋯石陰極發(fā)光圖像和年齡諧和圖見圖6。樣品的鋯石多為長柱狀晶型，自形程度很好，顆粒較大，寬度可達60～80μm，長度可達80～200μm，長寬比約為1.5∶1～4∶1。測試樣品鋯石的陰極發(fā)光圖像顯示它們晶型完好，大多數(shù)具有典型的振蕩環(huán)帶，顯示出明顯的巖漿鋯石特征。鋯石的稀土元素測定結果顯示，鋯石的U 含量為91 ×10-6～5492×10-6，Th 含量為58 ×10-6～4003 ×10-6，對應的Th/U 值為0.2～1.7，表明所測定的鋯石均為巖漿鋯石(Hoskin and Schaltegger，2003)。

表2 西藏林周盆地中酸性脈巖鋯石U-Pb 定年數(shù)據(jù)Table 2 Zircons U-Pb data of the intermediate-acid dykes from Linzhou Basin，Tibet

續(xù)表2Continued Table 2

續(xù)表2Continued Table 2

圖5 林周盆地中酸性脈巖球粒隕石標準化稀土元素配分圖(a，標準化值據(jù)Boynton，1984)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b，標準化值據(jù)Sun and McDonough，1989)林周盆地林子宗火山巖數(shù)據(jù)引自董國臣(2002);文獻數(shù)據(jù)引自王立全等(2006)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a，normalization values after Boynton，1984)and primitive mantle-normalized trace element patterns (b，normalization values after Sun and McDonough，1989)for the intermediate-acid dykes in Linzhou BasinThe data of Nianbo Formation are from Dong (2002);Literature data from Wang et al.(2006)

樣品LZ1104(花崗斑巖，圖6a)的23 個測點年齡比較集中，均落入諧和曲線上或者附近，206Pb/238U 加權平均年齡為55.1 ±0.6Ma(MSWD =1.70)。樣品LZ1106(花崗斑巖，圖6b)的16 個測點，剔除離群年齡(256Ma，可能是繼承鋯石)后，15 個測點206Pb/238U 加權平均年齡為57.8 ± 0.3Ma(MSWD=0.30)。樣品LZ1108(黑云閃長玢巖，圖6c)31 個測點年齡比較集中，均落入諧和曲線上或者附近，206Pb/238U加權平均年齡為62.4 ± 0.6Ma(MSWD = 0.65)。樣品LZ1110(花崗斑巖，圖6d)的21 個測點獲得206Pb/238U 加權平均年齡為61.1 ±0.2Ma(MSWD=4.60)。樣品LZ1113(花崗斑巖，圖6e)17 個測點中，剔除離群年齡(189Ma，可能是繼承鋯石)后，獲得加權平均年齡為59.8 ± 0.3Ma(MSWD =3.50)。

本文結果表明，林周盆地產出的中酸性脈巖的年齡集中在55.1～62.4Ma，該時代與林周盆地發(fā)育的典中組火山巖晚期噴發(fā)時代和年波組時代比較接近。

4.3 鋯石Hf 同位素

本文在測定5 個脈巖樣品的鋯石U-Pb 年齡的基礎上，又測定了每個測點的原位Hf 同位素，共計獲得86 個測點的Hf 同位素數(shù)據(jù)(表3、圖6f)。5 件樣品的176Yb/177Hf 的范圍是0.0198～0.1679，176Lu/177Hf 的 范 圍 是0.000836～0.006728，其中絕大部分測試點的176Lu/177Hf 值小于0.002，鋯石在形成后基本沒有明顯的放射性成因Hf 的積累?；◢彴邘r(LZ1104)εHf(t)范圍是+1.5～+7.1，地殼模式年齡(tDMC)范圍是637.9～1043.6Ma;花崗斑巖LZ1106 的εHf(t)范圍是+ 4.1～ + 7.6，地殼模式年齡范圍是650.6～872.3Ma;LZ1110 花崗斑巖的εHf(t)范圍是+4.8～+10.4，地殼模式年齡范圍是466.3～832.6Ma;LZ1113 二長花崗斑巖的εHf(t)范圍是-1.1～+7.7(僅一個點的εHf(t)值為負)，地殼模式年齡范圍是645.1～1213.7Ma。中性脈巖黑云閃長玢巖LZ1108 的εHf(t)范圍是+5.1～+7.6，地幔模式年齡范圍是430.6～530.8Ma。

表3 西藏林周盆地地區(qū)中酸性脈巖鋯石Hf 同位素數(shù)據(jù)Table 3 Hf isotopic data for zircons of the medium-acidic dykes in the Linzhou Basin of Tibet

續(xù)表3Continued Table 3

因此，總體看林周脈巖86 個Hf 同位素數(shù)據(jù)，僅有一個樣品εHf(t)值為負，εHf(t)最大值為+10.4，平均值為+5.9，這表明脈巖與林子宗火山巖具有近似的Hf 同位素組成，都顯示了巖石中含有較多幔源組分。另外，測定的5 個樣品都顯示了Hf 同位素的不均一性，其中閃長玢巖εHf(t)值變化為2.5 個單位，而其余斑巖樣品的εHf(t)值變化為3.5～8.8個單位?？赡馨凳玖艘粋€成分不均一的巖漿源區(qū)。

5 討論

5.1 林周脈巖產出年代

圖6 林周盆地脈巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖(a-e)、陰極發(fā)光(CL)圖像(a-e)和鋯石Hf 同位素成分圖(f)林子宗火山巖據(jù)李皓揚等(2007);南拉薩花崗巖基據(jù)黃玉等(2010);當雄輝長巖及花崗雜巖據(jù)趙志丹等(2011)Fig.6 Zircon U-Pb concordia diagrams (a-e)，CL images (a-e)and Hf isotope plots (f)of the dykes from Linzhou Basin，Tibet Literature data after Li et al.(2007)，Huang et al.(2010)，and Zhao et al.(2011)

如前文所述，本文獲得林周盆地酸性脈巖侵入時間為55.1～61.1Ma、中性脈巖的侵入時間為62.4Ma(圖6)。林周盆地林子宗火山巖已有較多的定年結果(莫宣學等，2003;董國臣，2002;周肅等，2004;Lee et al.，2009;Chen et al.，2014)，結合林子宗火山巖各個組的定年數(shù)據(jù)，認為火山巖形成時代為，典中組64～60Ma、年波組60～50Ma、帕那組50～44Ma。以上研究成果表明林子宗火山巖的形成時限基本厘定，本文獲得的酸性脈巖(花崗斑巖)的時代(55.1～61.1Ma)跨越了典中組和年波組的時代，在時代和成分上總體與年波組更為接近，而中性的閃長玢巖(62.4Ma)則在成分和時代上都與早期的典中組一致。目前發(fā)現(xiàn)的斑巖的時代均早于林子宗群頂部的帕那組的產出時代。

結合其他研究結果，王立全等(2006)獲得花崗斑巖年齡為58.7 ±1Ma，岳雅慧和丁林(2006)測定的基性巖脈年齡為52.9Ma，也接近本文獲得的年齡范圍。因此，伴隨林子宗火山巖產出的過程中，存在同期(主要是與年波組同時)的脈巖產出，且具有相同的成分特征。

5.2 林周脈巖產出的構造環(huán)境

前文提到，林周盆地中酸性脈巖的侵入時間與陸-陸同碰撞時期基本同期，結合脈巖的產出位置可明顯看出這些脈巖的形成受到印度-歐亞大陸碰撞的構造背景控制。從本文樣品與王立全等(2006)對比的微量元素成分圖解(圖5b)可以看出，它們的微量元素呈現(xiàn)較好的一致性，都顯示明顯的富集大離子親石元素和虧損高場強元素的特征，反映了與俯沖作用有關的火成巖過程(Pearce et al.，1984;Condie，2001;莫宣學等，2003)，已有研究指出與這些脈巖早期產出近于同期的典中組和年波組火山巖都顯示了明顯的大陸邊緣弧火山巖特征(莫宣學等，2003)。另外，岳雅慧和丁林(2006)報道的林周盆地基性巖脈也顯示了明顯的弧火山巖特征。但需要注意的是，這些證據(jù)并不能直接證明本文脈巖也直接形成于俯沖作用環(huán)境，而是歸因于碰撞作用是在俯沖作用的基礎上發(fā)生的，是俯沖作用的延伸和轉化，因此碰撞作用開始階段產出的巖漿巖帶有島弧性質也很好理解，應屬于“滯后”的島弧火山巖。

另一重要問題是，這些脈巖普遍具有很高的鋁飽和指數(shù)(A/CNK ＞1.1，圖3b)，顯示了強過鋁質特征。一般認為，鋁質或過鋁質巖類的出現(xiàn)是同碰撞早期階段地殼縮短的升溫加壓或后碰撞階段地殼快速隆升和伸展拆離的背景下因減壓增溫引起的部分熔融造成的結果(Harris et al.，1986;Sylvester，1998;Guillot and Le Fort，1995)。但是根據(jù)林周盆地中酸性脈巖的定年結果的約束并結合其地球化學特征，本文認為這些脈巖應該是在開始于65Ma 的印度歐亞大陸陸-陸碰撞的初期由于地殼縮短加壓增溫引起的部分熔融的作用結果。莫宣學等(2003)提出，典中組火山巖的地球化學特征表明地殼物質對巖漿的影響已經相當明顯，特別是到年波組和帕那組火山巖中鉀玄巖的出現(xiàn)，是陸內巖漿作用的重要標志。在林周脈巖中可以看到已經有少量鉀玄巖系列出現(xiàn)(圖4b)，這也是林周脈巖形成于碰撞構造環(huán)境的一個證據(jù)。

5.3 巖石成因及源區(qū)性質

在林周脈巖與碰撞相關斑巖(王立全等，2006)稀土元素球粒隕石標準化配分圖(圖4a)中，樣品呈現(xiàn)出較為明顯的Eu 負異常。通常認為，產生Eu 負異常的原因與斜長石在巖漿中的分離結晶，或在地殼源區(qū)部分熔融過程中作為難熔殘余相存在有關(Rollison，1993)。本文認為，林周盆地脈巖的形成源于中基性巖漿的分離結晶作用的可能性很小。莫宣學等(2003)提出，林子宗火山巖中長英質巖石占主要部分，特別是最晚期的帕那組流紋質熔結凝灰?guī)r厚度超過2000m，且大面積地分布在岡底斯帶中。這樣巨量的熾熱火山灰流在相對短的時間內噴發(fā)，很難解釋為基性巖漿的結晶分異作用的殘余，因此陸殼的重熔及巖漿混合作用可能起著更為重要的作用，或者為巖漿混合作用(Dong et al.，2005;董國臣等，2008;莫宣學等，2009)、或者為幔源物質大規(guī)模注入和新生地殼的形成(莫宣學等，2009)。本文的脈巖也可能是陸殼重熔和巖漿混合作用的產物，有關林周盆地脈巖成因的主要證據(jù)歸納如下:

圖7 林周脈巖巖漿混合趨勢圖(底圖據(jù)Zorpi et al.，1991)Fig.7 Magma mixing trend diagram of the dykes in Linzhou Basin (after Zorpi et al.，1991)

林周盆地脈巖主量元素特征指示了巖漿混合作用的趨勢。從FeOT-MgO 圖解(圖7)中，也可以明顯看到，樣品點呈現(xiàn)的趨勢遠離分離結晶的趨勢線，而趨近于巖漿混合作用的趨勢線。本文獲得的林周脈巖5 個Hf 同位素數(shù)據(jù)進一步支持存在幔源組分加入導致的巖漿混合作用過程，一是樣品εHf(t)最大值為+10.4(平均為+5.9)，表明脈巖與林子宗火山巖都顯示了巖石中含有較多的幔源組分，二是5 個樣品都顯示了Hf 同位素的，尤其是花崗斑巖的εHf(t)值變化均超過3 個ε 單位(3.5～8.8)，變化最大的達到了8.8 個ε 單位，這意味著極度富硅的組分可能來自于新生下地殼的低度熔融，或者為同位素已經均一化的巖漿混合體系中極端富硅的部分。與上述巖石同時出現(xiàn)的巖漿混合作用在岡底斯帶南緣已經得到了充分的證明。岡底斯南部大量存在的鎂鐵質侵入體及花崗巖中明顯的巖漿混合證據(jù)(Mo et al.，2005，2007，2008，2009;Dong et al.，2005)，也證實了岡底斯巖漿帶基性巖漿底侵作用和巖漿混合作用的存在。這是發(fā)生在岡底斯南緣的巖漿作用過程，其源區(qū)物質應為幔源組分比例很高的島弧性質的下地殼物質的部分熔融形成的。作為對比，在空間上向北，即使為同時期的巖漿作用，例如中部拉薩地塊的基性輝長巖和酸性花崗巖類卻εHf(t)值都顯示負值(圖6f)，這顯示了富集組分的出現(xiàn)，說明了古老地殼基底對巖漿作用的控制是主要的(趙志丹等，2011)。因此，本文的林周盆地脈巖與同時期的年波組酸性巖石應有近似的巖石源區(qū)物質組成和成因。

5.4 地球動力學演化

在印度和歐亞板塊碰撞之前，新特提斯洋巖石圈板片以較低平角度向歐亞大陸發(fā)生俯沖，并由此形成了拉薩地體內碰撞前典型的陸緣弧火山巖(約120～65Ma，Zhu et al.，2013)。在此之后，大洋巖石圈密度較高，由于重力效應，俯沖的新特提斯洋巖石圈發(fā)生回轉(岳雅慧和丁林，2006)，引起歐亞大陸下軟流圈地幔發(fā)生擾動上涌(底侵)，作用于上覆歐亞板塊，形成了林子宗早期典中組火山巖(Mo et al.，2007，2008;Lee et al.，2009)。這一過程中(俯沖末期-碰撞初期)，島弧性質巖漿的底侵作用是形成大面積巨量火山作用的最重要物源和熱源，在新特提斯洋板塊的俯沖過程中，已經產生一定量基性巖漿，加之軟流圈地幔的擾動，在大陸開始碰撞時，已經在莫霍面附近積聚了相當規(guī)模的底侵基性巖漿，并由此積聚大量的熱量，大量的熱足以使陸殼發(fā)生熔融，并產生大量的酸性巖漿作用。上升的底侵巖漿與酸性巖漿在這個過程中發(fā)生巖漿混合作用，可形成典中組安山質巖漿巖(以及本文同時代的閃長玢巖)和后期連續(xù)的年波組酸性火山巖(以及本文的大量同時期酸性脈巖)。

由于俯沖的新特提斯洋巖石圈的密度大于其后的與之相連的印度大陸的密度，使得這種俯沖作用可以持續(xù)進行，并由于這種矛盾，在新特提斯洋巖石圈和印度大陸之間形成強烈的拉張應力，即新特提斯洋巖石圈在繼續(xù)俯沖拖拽的同時，印度大陸巖石圈有著反方向運動的趨勢。如果用這種模型，則可以很好的解釋在林子宗火山巖在每個噴發(fā)旋回末期的基性演化趨勢(莫宣學等，2003;董國臣，2002)，即在短暫的拉張條件下，基性的巖漿可以沿應力薄弱裂隙侵入火山巖當中。也可以解釋本文的中性脈巖的出現(xiàn)和巖漿混合作用。岳雅慧和丁林(2006)認為，源自地幔的玄武質巖漿充填張裂隙形成的幔源基性巖脈及同期拉張盆地沉積指示岡底斯帶在古新世-始新世(55～50M)時期發(fā)生了一次平行于造山帶的伸展作用，也是此模型成立的一個證據(jù)。

6 結論

(1)林周盆地侵入到林子宗火山巖中的酸性脈巖(花崗斑巖)的年齡為55.1～61.1Ma;中性的閃長玢巖為62.4Ma;脈巖的時代和主微量元素成分總體與年波組更為接近，總體顯示了強過鋁質、富鉀的特征。

(2)脈巖的鋯石εHf(t)范圍為-1.1～+10.4，平均為+5.9，花崗斑巖的εHf(t)值變化范圍達3.5～8.8 個單位，顯示了Hf 同位素較大不均一性，表明脈巖繼承了幔源的Hf 同位素特征組分，支持巖石形成中可能存在巖漿混合作用。

(3)林周盆地內中酸性脈巖的形成受印度歐亞大陸的俯沖到陸-陸碰撞的過渡過程控制，并與島弧基性巖漿底侵作用引起的上地殼部分熔融和巖漿混合作用有關，脈巖與林子宗火山巖具有相同的巖石成因。

致謝 秦紅老師在主量元素分析、馬芳和李小偉在鋯石UPb 定年、楊岳衡博士和張亮亮博士在鋯石Hf 同位素實驗中給予了幫助;趙曉嵐和黃春梅參與了部分實驗測試工作;紀偉強博士、曾令森研究員提出了寶貴的審稿意見;俞良軍博士精心編輯此文;作者一并表示感謝。

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