藏北雙湖地區(qū)早白堊世晚期贊宗錯(cuò)安山巖：青藏高原早期隆升的時(shí)間約束*

胡懿靈 劉治博 王根厚 宋揚(yáng) 袁國(guó)禮 鄭明 邵華勝

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 1000832. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a,據(jù)Li et al., 2013)和地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 The tectonic setting map (a, after Li et al., 2013) and geological sketch map (b) of the study area

班公湖-怒江縫合帶位于青藏高原中部，是南羌塘地塊和拉薩地塊的分界線，延伸近2000km(圖1a)(Deweyetal., 1988; Yin and Harrison, 2000; 潘桂棠等, 2004)，也是一條重要的成礦帶(Linetal., 2019; Songetal., 2018; Wangetal., 2018; Xieetal., 2017)。班公湖-怒江洋(班-怒洋)的閉合與碰撞造山是青藏中部白堊紀(jì)時(shí)期重要的地質(zhì)事件(Guynnetal., 2006; Kappetal., 2005; Murphyetal., 1997)。有關(guān)班公湖-怒江縫合帶(班-怒帶)的形成與青藏高原隆升演化之間的關(guān)系還存在爭(zhēng)議。盡管部分學(xué)者認(rèn)為青藏高原的隆升始于新生代(ca.50～60Ma)的印度板塊和歐亞板塊碰撞(Deweyetal., 1988; Zhangetal., 2002, 2004)，但是另一部分學(xué)者則認(rèn)為晚侏羅世-早白堊世南羌塘地塊與拉薩地塊的碰撞造山對(duì)于青藏高原隆升具有重要的意義(Kappetal., 2003, 2005; 王成善等, 2004)。研究顯示，在印度板塊和歐亞板塊碰撞之前青藏高原中部已經(jīng)發(fā)生大規(guī)模的地殼縮短、增厚以及隆升(Kappetal., 2003, 2005; Murphyetal., 1997; Volkmeretal., 2007; Yin and Harrison, 2000; 王成善等, 2004)。研究表明西藏中部上白堊統(tǒng)海相地層在拉薩-羌塘碰撞事件中發(fā)生強(qiáng)烈縮短(Burg and Chen, 1984; Murphyetal., 1997; Volkmeretal., 2007)，在晚白堊世-古近紀(jì)期間(100～50Ma)拉薩地塊發(fā)生了高達(dá)40%的地殼縮短量(Kappetal., 2003)。此外，地球化學(xué)研究也顯示青藏高原初始隆升始于晚白堊世早期(<100Ma)(Lietal., 2013; Zhaoetal., 2008)。對(duì)鐵格隆南的礦床剝蝕研究表明，羌塘南緣在120～110Ma之間已經(jīng)快速隆升為古高原(楊超等, 2014; 唐菊興等, 2016)。因此，尋找和研究與青藏高原隆升過(guò)程相關(guān)的晚侏羅-早白堊世的物質(zhì)記錄顯得尤為重要。

中性巖是研究地質(zhì)歷史時(shí)期地殼增厚及隆升的重要物質(zhì)記錄(Chapmanetal., 2015; Mantle and Collins, 2008; Profetaetal., 2015)。在青藏高原隆升過(guò)程的研究中，相關(guān)研究也得以應(yīng)用(Zhuetal., 2017)。其中安山巖作為典型中性巖得到廣泛研究。例如，依布茶卡地區(qū)粗面安山巖的研究表明西藏北部在43～28Ma之間發(fā)生過(guò)地殼縮短與加厚(Dingetal., 2007)，雙湖枕頭崖地區(qū)安山巖的研究表明其起源于加厚的下地殼重熔(Laietal., 2003)，果根錯(cuò)地區(qū)安山巖地球化學(xué)研究證實(shí)青藏高原中部在晚白堊世早期(～80Ma)發(fā)生明顯的地殼加厚、高原隆升(Lietal., 2013)。

圖2 贊宗錯(cuò)安山巖露頭照片(a)和顯微照片(b)Fig.2 Field photograph (a) and microphotograph (b) of Zanzong Co andesite (Sample α-gs1)

晚侏羅-早白堊世的碰撞所致的高原隆升與班-怒洋的閉合時(shí)代有緊密聯(lián)系。盡管利用班-怒帶上碰撞期安山巖研究高原隆升的報(bào)道較少(Huetal., 2017; Lietal., 2013)，不同學(xué)者、不同地區(qū)研究所得結(jié)果不同，例如高原早期隆升的時(shí)限、地殼增生機(jī)制、地區(qū)間差異。但大量發(fā)育的安山巖為相關(guān)研究提供了可能的更多物質(zhì)記錄。贊宗錯(cuò)地區(qū)位于班-怒帶中段北部(圖1a)，廣泛分布有安山巖，產(chǎn)于白堊紀(jì)陸相紅色碎屑巖系中，是探討班-怒帶閉合對(duì)高原早期隆升的影響的重要物質(zhì)記錄及窗口。

本文在野外詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)雙湖縣多瑪鄉(xiāng)贊宗錯(cuò)地區(qū)安山巖，開(kāi)展了鋯石U-Pb定年、全巖地球化學(xué)、Sr-Nd-Pb同位素地球化學(xué)和鋯石Hf同位素等相關(guān)研究，通過(guò)分析其形成年代、巖漿演化、巖石成因，探討白堊紀(jì)班-怒帶中段大洋閉合、陸陸碰撞對(duì)早期隆升的影響，尤其是早期隆升時(shí)間的限制。

1 地質(zhì)背景與樣品采集

研究區(qū)位于班公湖-怒江縫合帶中段北部，色林錯(cuò)北東，贊宗錯(cuò)地區(qū)(圖1a, b)。研究區(qū)屬崩則錯(cuò)-贊宗錯(cuò)混雜巖帶，地質(zhì)體多受南北向逆沖推覆構(gòu)造改造。區(qū)內(nèi)主要出露侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層，第四系覆蓋面積較大；巖漿巖主要有侏羅紀(jì)蛇綠混雜巖、白堊紀(jì)玄武巖、白堊紀(jì)安山巖、白堊紀(jì)酸性巖漿巖(圖1b)，其中本文的研究對(duì)象安山巖為下白堊統(tǒng)去申拉組火山巖夾層(K1q)。

樣品采集點(diǎn)位于贊宗錯(cuò)東南約8km(圖1b)，屬下白堊統(tǒng)去申拉組(K1q)，巖性主要為安山巖、安山質(zhì)火山碎屑巖以及紫紅色碎屑巖，為陸相紅層的夾層，屬陸相噴發(fā)火山巖(圖2a)。本文共采集16件樣品，經(jīng)緯度坐標(biāo)為32°10′59.47″N、89°39′49.30″E，。樣品為斑狀-基質(zhì)似交織結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶總含量15%，主要為斜長(zhǎng)石(55%～60%)、角閃石(40%～45%)。斜長(zhǎng)石半自形板狀(0.3～1mm)，星散狀分布，局部蝕變。角閃石半自形柱狀，暗化強(qiáng)烈，呈假象產(chǎn)出。副礦物有磁鐵礦、磷灰石(圖2b)。

2 分析方法

2.1 LA-ICPMS鋯石U-Pb

樣品加工以及挑選鋯石在河北省欣航測(cè)繪院進(jìn)行。樣品破碎至80～120目之后除去比重輕的礦物，再以浮選、磁選挑選出鋯石，在雙目鏡下挑選色澤、晶形較好且透明度高的鋯石繼而用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行制靶，再用陰極發(fā)光(CL)顯微照相排查裂隙、殘留核及包裹體，選擇測(cè)量點(diǎn)。

鋯石U-Pb年齡測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所進(jìn)行。LA-MC-ICP-MS為美國(guó)ThermoFisher公司NeptunePlus型多接收等離子體質(zhì)譜儀，采用美國(guó)Coherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro193nm激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕束斑直徑為32μm，頻率10Hz，能量密度大約為2.5J/cm2，載氣為He。鋯石年齡的計(jì)算以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500和GJ-1為外標(biāo)，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定值分別是206Pb/238U=1065.6±3.5Ma和206Pb/238U=607±2.8Ma，與前人發(fā)表的結(jié)果在誤差范圍較一致(侯可軍等, 2009)。測(cè)試結(jié)果用ICPMSDataCal軟件計(jì)算(Liuetal., 2010)，鉛校正未進(jìn)行，之后用Isoplot(Ludwig, 2003)軟件完成年齡計(jì)算及圖件繪制。具體分析的步驟和數(shù)據(jù)的處理過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)(Gaoetal., 2002; 侯可軍等, 2009; 柳小明等, 2002)。

2.2 全巖地球化學(xué)分析

圖3 樣品α-gs1 (a)和樣品α-gs2 (b)的鋯石CL圖像、測(cè)年點(diǎn)Fig.3 CL images showing the internal structure of the analyzed zircon grains from samples α-gs1 (a) and α-gs2 (b)

圖4 樣品α-gs1 (a、b)和樣品α-gs2 (c、d)的鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均年齡圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams and weighted average ages of zircons for samples α-gs1 (a, b) and α-gs2 (c, d)

主量、微量元素分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)科學(xué)研究院完成，主量元素分析以飛利浦PW2404X射線熒光光譜儀完成，按照GB/T 14506.28—93硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法X射線熒光光譜法測(cè)定。微量元素和稀土元素采用FinniganMaT ELEMENT型等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)進(jìn)行分析，采用DZ/T 0223—2001電感耦合等離子體質(zhì)譜方法。測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)要介紹如下：稱取50mg粉末狀樣品放于PTFE溶樣器中，每個(gè)樣品加入1mL的HF(38%)和0.5mL的HNO3(68%)，而后蒸干溶液，除掉大部分的硅；加入1mL的HF和0.5mL的HNO3，置于190℃烘干箱中加熱12h。冷卻后再加入1mL濃度為0.5μg/mL的Rh內(nèi)標(biāo)溶液，加熱到約150℃蒸干溶液；加入1mL的HNO3并蒸干，并再加一次HNO3進(jìn)行蒸干；用8mL 40%的HNO3提取最終的殘留物，密封溶樣器，將其放入110℃烘干箱中加熱3h，冷卻之后，加入去離子水將溶液稀釋到100mL。檢測(cè)標(biāo)樣為美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局標(biāo)準(zhǔn)樣AGV-2和中國(guó)地質(zhì)測(cè)試中心巖石標(biāo)樣GSR-3、GSR-1，Li、P、K分析誤差介于<15%，Ni、Co、Cr、Sc分析誤差介于<10%，其它元素<5%。

從16件樣品中挑選8件樣品用作全巖Sr-Nd-Pb同位素分析，分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，Sr和Nd同位素比值采用MC-ICP-MS分析，儀器為GVI公司IsoProbe型MC-ICPMS主機(jī)和New Wave公司LUV-213激光探針進(jìn)樣系統(tǒng)。樣品為小于180目的粉末，用1:1的HF+HNO3在Teflon容器中低溫溶解，再利用AG 50W×8(H+)陽(yáng)離子交換柱和P507萃淋樹(shù)脂提取出純凈的Rb、Sr、Nd和Sm。分別用87Sr/86Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219對(duì)87Sr/86Sr和143Nd/144Nd的測(cè)定比值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以2σ給出分析誤差。JB-3標(biāo)準(zhǔn)樣品6次測(cè)量平均值143Nd/144Nd=0.513049±0.00001，BCR-2標(biāo)準(zhǔn)樣6次測(cè)定平均值為87Sr/86Sr=0.705013±0.000018。

進(jìn)行Pb同位素測(cè)定，先稱重100mg樣品粉末至于Teflon容器中，并在140℃溫度下溶解于HNO3+HF混合物達(dá)72h。再將溶液蒸發(fā)干，加入2mL濃HNO3，在140℃的熱板上加熱24h，再次蒸發(fā)至干，而后加入2mL HCl，在140℃的熱板上再次加熱24h。最后溶解在0.8M HBr溶液中使Pb純化。通過(guò)陰離子交換技術(shù)(AG1X8，200-400樹(shù)脂處理)將稀釋的HBr作為洗脫劑分離和純化Pb。Pb同位素分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別為JB-3標(biāo)樣(4次測(cè)量平均值206Pb/204Pb=18.2949±0.0004，207Pb/204Pb=15.5318±0.0004，以及208Pb/204Pb=38.2367±0.0021)和BCR-2標(biāo)樣(3次測(cè)量平均值206Pb/204Pb=18.7622±0.0012，207Pb/204Pb=15.6225±0.0006，以及208Pb/204Pb=38.7250±0.0039)。詳細(xì)的分析程序請(qǐng)參考(Baker and Waight, 2002)。

表1贊宗錯(cuò)安山巖鋯石LA-ICP-MSU-Pb測(cè)年結(jié)果

Table 1 LA-ICPMS U-Pb results of zircon from Zanzong Co andesite

測(cè)點(diǎn)號(hào)ThU(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ207Pb/238U1σ206Pb/238U1σα-gs1-032293370.680.04930.00180.11970.00420.01800.00021151α-gs1-062713760.720.04920.00170.12180.00420.01800.00021151α-gs1-082943840.770.04930.00160.12020.00390.01790.00021141α-gs1-093404020.850.04900.00160.12000.00380.01780.00021141α-gs1-103604770.750.04840.00150.12100.00390.01810.00021151α-gs1-163935600.700.04790.00130.11730.00300.01800.00021151α-gs1-174005450.730.04900.00140.12180.00340.01820.00021161α-gs1-193674120.890.04800.00160.11980.00390.01820.00021161α-gs1-203273960.830.04830.00140.12140.00350.01830.00021171α-gs1-216718050.830.04810.00130.11730.00310.01780.00021141α-gs1-224555810.780.04740.00130.11800.00310.01820.00021161α-gs1-232894300.670.05010.00150.12180.00370.01780.00021141α-gs1-254235480.770.04960.00130.11970.00310.01780.00021131α-gs1-314685900.790.05010.00110.12280.00280.01780.00021141α-gs1-322063730.550.05030.00150.12530.00370.01840.00021182α-gs1-343754260.880.04870.00160.11910.00370.01790.00021141α-gs1-355166270.820.04910.00130.11940.00310.01780.00021141α-gs1-364395130.850.04980.00130.12380.00320.01810.00021161α-gs1-403344570.730.05050.00150.12280.00370.01790.00021151α-gs1-415957650.780.04890.00120.11970.00290.01810.00021152α-gs1-462864080.700.04990.00140.12220.00350.01790.00031152α-gs1-473454980.690.04820.00140.11970.00340.01820.00021161α-gs1-493965270.750.04810.00130.11840.00320.01800.00021151α-gs1-509428001.180.04860.00120.11820.00290.01780.00021141α-gs2-046656970.950.04870.00110.12410.00300.01860.00031192α-gs2-054055400.750.04930.00130.12240.00310.01830.00031172α-gs2-093704300.860.04960.00140.12020.00330.01780.00031142α-gs2-124895480.890.04830.00120.11770.00280.01780.00021141α-gs2-132063530.580.04880.00150.11890.00370.01790.00021151α-gs2-147487461.000.04820.00110.11730.00270.01770.00021131α-gs2-153895150.760.04880.00130.11720.00310.01760.00021131α-gs2-163834860.790.04840.00130.11790.00300.01800.00021151α-gs2-172524110.610.05010.00140.11880.00310.01750.00021121α-gs2-192594080.630.04920.00140.11950.00340.01780.00021141α-gs2-217298290.880.04800.00110.11530.00260.01750.00021121α-gs2-232914500.650.04940.00140.11710.00320.01740.00021111α-gs2-284275610.760.04830.00140.11680.00340.01760.00021131α-gs2-312384150.570.04860.00140.11570.00330.01750.00021121α-gs2-325496510.840.05010.00120.12650.00320.01860.00031192α-gs2-332944740.620.05000.00140.11980.00330.01790.00031142α-gs2-343755550.680.04810.00130.11500.00310.01750.00021121α-gs2-351923300.580.04860.00170.11630.00380.01770.00031132α-gs2-363014430.680.04840.00150.11620.00350.01760.00021131α-gs2-382794240.660.04830.00150.11770.00340.01780.00021141

圖5 贊宗錯(cuò)安山巖Zr/TiO2-Nb/Y圖解(a,據(jù)Winchester and Floyd, 1977)和Th-Co圖解(b,據(jù)Hastie et al., 2007)Fig.5 Classifications diagrams of Zr/TiO2 vs. Nb/Y after (a, after Winchester and Floyd, 1977) and Th vs. Co (b, after Hastie et al., 2007) for Zanzong Co andesite

2.3 鋯石Hf同位素分析

鋯石Hf同位素分析工作在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，使用的儀器設(shè)備為Resonetics RESOlution M-50-LR激光器和Neptune Plus MC-ICP-MS。分析點(diǎn)為鋯石U-Pb分析的同一點(diǎn)，束斑大小為60μm，脈沖頻率為8Hz。具體的儀器條件和數(shù)據(jù)采集細(xì)節(jié)見(jiàn)(Wangetal., 2015)。分析中，標(biāo)準(zhǔn)鋯石(Penglai)176Hf/177Hf和176Lu/177Hf比值分別為0.282906±0.000013(2σ，n=25)和0.000443423，與Penglai標(biāo)準(zhǔn)鋯石推薦的176Hf/177Hf比值(0.282906±0.000016, 2σ, n=117)在誤差范圍內(nèi)一致(Lietal., 2010)。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年代學(xué)

對(duì)α-gs1、α-gs2兩件年齡樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb年齡測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1。

樣品鋯石多為長(zhǎng)、短柱狀，半自形-自形晶形，大多數(shù)鋯石具有明顯的巖漿震蕩環(huán)帶，部分鋯石顯示核邊結(jié)構(gòu)(圖3)。α-gs1樣品鋯石的Th/U比值為0.19～1.18，均值為0.77；α-gs2樣品鋯石的Th/U比值為0.57～1.30，均值為0.77。二者均顯示典型的巖漿鋯石特征(Hoskin and Black, 2000)。除去繼承核年齡點(diǎn)和諧和度不好的數(shù)據(jù)點(diǎn)，2件樣品分別有24、20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)單點(diǎn)諧和度>95%，均落在一致曲線上或附近(圖4a, c)。2件樣品的加權(quán)平均年齡分別為115±0.51Ma(MSWD=0.83)，113.44±0.88Ma(MSWD=2.0)(圖4b, d)。

3.2 全巖地球化學(xué)分析及Sr-Nd同位素

16件贊宗錯(cuò)安山巖樣品主微量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。

16件樣品中，α-HX2，α-HX3，α-HX5，α-HX8，α-HX11五件樣品發(fā)生不同程度的蝕變，故而B(niǎo)a、K、Na、Rb、Sr、U等活動(dòng)性元素不宜用作相關(guān)解釋和判別，一般認(rèn)為蝕變過(guò)程中高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf等)、相容性元素(Cr、Ni)和稀土元素受到的影響較小，可用作討論巖石類型和成因(Hastieetal., 2007; Winchester and Floyd, 1977)。其余11件樣品較為新鮮。去除燒失量計(jì)算到100%后，16件樣品SiO2含量為61.36%～74.74%，K2O+Na2O含量為4.32%～8.82%，均值為6.98%。樣品Al2O3含量較高，為9.99%～16.65%，均值14.90%。MgO含量較低，為0.16%～2.22%，同時(shí)具有較低的Mg#值(6～52，均值36.8)。A/CNK指數(shù)在0.305～1.067，均值為0.831。在Zr/TiO2-Nb/Y圖解中，樣品落入安山巖-粗面安山巖范圍內(nèi)(圖5a)，在Th-Co圖解中，樣品也大部分落入中性巖范圍內(nèi)，屬高鉀鈣堿性系列(圖5b)。

贊宗錯(cuò)安山巖∑REE=78.87×10-6～143.6×10-6，∑LREE=70.07×10-6～131.3×10-6，∑HREE=10.75×10-6～26.20×10-6。富集輕稀土元素，(La/Yb)N=9.44～25.5，Eu顯示為正異常(δEu=1.45～1.67)(圖6a)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖6b)，樣品富集大離子親石元素(Rb、Ba、Sr等)，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Zr、Hf、Nb、Ta、Ti等)。特別的是，贊宗錯(cuò)安山巖與西藏中北部依布茶卡粗面安山巖(Dingetal., 2007)、枕頭崖安山巖(Laietal., 2003)、果根錯(cuò)安山巖(Lietal., 2013)有著類似的稀土配分模式，但稀土總量偏低。

贊宗錯(cuò)安山巖8件Sr-Nd-Pb同位素樣品的Sr-Nd-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表2。贊宗錯(cuò)安山巖樣品的(87Sr/86Sr)i為0.7069～0.7079，(143Nd/144Nd)i為0.5123～0.5124，εNd(t)為-3.56～-1.40，Nd同位素二階模式年齡tDM2為1023.9～1200.1Ma。樣品初始Pb同位素特征：(206Pb/204Pb)t=18.6470～18.7170，(207Pb/204Pb)t=15.6829～15.7041，(208Pb/204Pb)t=38.8801～39.0793。

3.3 鋯石Hf同位素

對(duì)α-gs1樣品進(jìn)行鋯石原位Hf同位素分析(表3)，176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值范圍分別為：0.050662～0.12236和0.000991～0.002063，176Lu/177Hf比值絕大部分小于0.002，表明這些鋯石在形成后基本沒(méi)有放射性成因Hf的積累，故而測(cè)定的176Hf/177Hf能代表形成時(shí)的Hf同位素組成(Wuetal., 2006)。樣品鋯石的176Hf/177Hf為0.282601～0.282874，εHf(t)值基本為零值附近的較小正負(fù)值(-3.66～6.05)。樣品鋯石Hf模式年齡較古老，tDM=539.0～946.3Ma，tDMC=785.3～1402.2Ma。

4 討論

4.1 巖漿源區(qū)和巖石成因

安山質(zhì)巖漿的起源主要有：1)長(zhǎng)英質(zhì)巖漿和鎂鐵質(zhì)巖漿的混合或者長(zhǎng)英質(zhì)的上地殼物質(zhì)受到鎂鐵質(zhì)巖漿的同化混染作用(Boettcher, 1973)；2)俯沖洋殼板片和上覆沉積物的重熔(Boettcher, 1973; Groveetal., 2002; Grove and Kinzler, 1986)；3)拆沉作用相關(guān)的幔源玄武巖漿底侵作用造成鎂鐵質(zhì)下地殼重熔(Kuno, 1968; Boettcher, 1973)。

第一種，地幔橄欖巖的局部熔融通常產(chǎn)生玄武質(zhì)熔體，玄武質(zhì)熔體與地殼酸性巖漿的混合可以形成安山質(zhì)巖漿。利用Sr-Nd-Pb同位素和鋯石Hf同位素可以判別是否發(fā)生巖漿混合作用。贊宗錯(cuò)安山巖表現(xiàn)出較統(tǒng)一的稀土元素和微量元素配分模式(圖6)，有著較穩(wěn)定的(87Sr/86Sr)i值(0.7069～0.7079)，同時(shí)εNd(t)值變化范圍較小(-3.56～-1.40)。通常，巖漿巖的鋯石有不同的類型和形貌特點(diǎn)(Yangetal., 2007)。贊宗錯(cuò)安山巖樣品中的鋯石多為自形或半自形，發(fā)育有良好的震蕩環(huán)帶(圖3)，同時(shí)采集兩個(gè)年齡樣品測(cè)年結(jié)果基本相同(圖4)。上述特征與巖漿混合成因相矛盾，因此排除贊宗錯(cuò)安山巖是巖漿混合的產(chǎn)物，推斷是來(lái)自單一巖漿源區(qū)。在87Sr/86Sr-La/Nb圖解中(圖7a)，隨著87Sr/86Sr比值增大，贊宗錯(cuò)安山巖樣品的La/Nb比值變化不明顯，表明上述的單一巖漿源區(qū)具有源區(qū)混合特性(Chietal., 2005)。

此外，贊宗錯(cuò)安山巖的176Lu/177Hf比值與εHf(t)之間沒(méi)有表現(xiàn)出任何相關(guān)性(圖7b)，表明上地殼物質(zhì)混染沒(méi)有對(duì)Lu/Hf比值造成影響，排除了巖漿上升過(guò)程中嚴(yán)重的上地殼物質(zhì)混染。同時(shí)，這些火山巖樣品的 Sr-Nd同位素均未與SiO2含量表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性(圖8a, b)，更進(jìn)一步證實(shí)上陸殼物質(zhì)混染在贊宗錯(cuò)安山巖成因中作用很小。因此排除贊宗錯(cuò)安山巖是上地殼長(zhǎng)英質(zhì)物質(zhì)受鎂鐵質(zhì)巖漿同化混染作用的產(chǎn)物，證實(shí)樣品的Sr-Nd-Pb同位素和鋯石Hf同位素特征能夠真正地反映巖漿源區(qū)的性質(zhì)。

在87Sr/86Sr-La/Nb圖解中(圖7a)，有1個(gè)樣品點(diǎn)偏離了主要趨勢(shì)，表明巖漿巖演化過(guò)程中發(fā)生了一定的分離結(jié)晶(Chietal., 2005)。贊宗錯(cuò)安山巖具有較低的Mg#值(6～52，均值36.8)和較低的相容元素濃度(Cr、Ni)，亦暗示巖漿演化過(guò)程中受到了較弱的分離結(jié)晶作用影響。較低的Sc含量(3.634×10-6～14.00×10-6)表明單斜輝石分離結(jié)晶，Sr和Ba的負(fù)異常表明斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶(圖6b)。贊宗錯(cuò)安山巖中含有一定的斜長(zhǎng)石斑晶，地球化學(xué)解釋與巖石學(xué)特征較為吻合?？梢岳脧?qiáng)不相容元素與中等不相容元素的比值進(jìn)一步判別部分熔融與分離結(jié)晶趨勢(shì)(Allègre and Minster, 1978)。本文利用強(qiáng)不相容元素Th與中等不相容元素Sm和Zr，以及強(qiáng)不相容元素La與Sm，來(lái)評(píng)估贊宗錯(cuò)安山巖的部分熔融趨勢(shì)(圖9)，如圖，贊宗錯(cuò)安山巖在Th/Zr-Th圖解、Th/Sm-Th圖解以及La/Sm-La圖解中均表現(xiàn)出良好的線性趨勢(shì)，表明贊宗錯(cuò)安山巖來(lái)自源區(qū)物質(zhì)的部分重熔。

表3贊宗錯(cuò)安山巖鋯石Hf同位素分析結(jié)果

Table 3 Hf isotopic data for zircons from Zanzong Co andesite

測(cè)點(diǎn)號(hào)Age(Ma)176Yb/177Hf176Lu/177Hf176Hf/177HfSEεHf(0)εHf(t)tDM(Ma)tDMC(Ma)fLu/Hfα-gs1-11110.0740000.0014980.2826640.000012-3.80-1.39843.21258.4-0.95α-gs1-21120.1042370.0020110.2826010.000015-6.03-3.66946.31402.2-0.94α-gs1-31150.0861290.0017230.2826970.000016-2.66-0.27801.91187.1-0.95α-gs1-41160.0506620.0009910.2827260.000015-1.630.81745.31118.3-0.97α-gs1-51160.0781150.0015310.2826380.000012-4.74-2.34881.91318.2-0.95α-gs1-61150.0731180.0014530.2826670.000013-3.72-1.31839.01253.2-0.96α-gs1-71140.0718540.0013630.2827520.000014-0.721.70715.81061.8-0.96α-gs1-81140.1053980.0019530.2826660.000013-3.74-1.36851.01256.6-0.94α-gs1-91140.0867420.0016100.2826430.000013-4.56-2.16876.41307.0-0.95α-gs1-101150.0731500.0013520.2827220.000012-1.770.65758.11128.8-0.96α-gs1-111140.0787100.0014330.2827240.000015-1.680.73756.11123.4-0.96α-gs1-121150.0703630.0012950.2827150.000014-2.000.42766.21143.2-0.96α-gs1-131230.0750560.0013670.2826940.000014-2.77-0.35798.61192.2-0.96α-gs1-141190.1091930.0019810.2826920.000016-2.84-0.46814.71199.4-0.94α-gs1-151150.0925440.0016050.2826900.000015-2.91-0.51809.41202.2-0.95α-gs1-161150.0954030.0016780.2826680.000016-3.70-1.30843.01252.5-0.95α-gs1-171160.1155520.0019130.2826560.000017-4.10-1.72864.71279.0-0.94α-gs1-181140.1222360.0020630.2826540.000019-4.17-1.80871.31284.4-0.94α-gs1-191160.0595440.0011630.2827770.0000140.192.63675.41003.0-0.96α-gs1-201170.0811180.0015910.2828150.0000161.513.91629.7921.1-0.95α-gs1-211140.0733760.0013990.2827710.000014-0.042.38689.21019.0-0.96α-gs1-221160.1057190.0020020.2827360.000017-1.261.11750.71099.6-0.94α-gs1-231140.0789470.0015170.2828000.0000150.993.40649.6954.1-0.95α-gs1-241140.0957080.0018290.2826510.000016-4.28-1.90870.31290.3-0.94α-gs1-251130.0772030.0014960.2827620.000016-0.352.06703.71039.4-0.95α-gs1-261150.1063040.0019840.2827800.0000150.292.66686.71000.8-0.94α-gs1-271210.0748330.0014140.2827060.000014-2.340.07782.51165.5-0.96α-gs1-281220.0974580.0017960.2827070.000016-2.290.09788.51164.1-0.95α-gs1-293310.0773120.0014050.2827230.000016-1.730.68757.71126.7-0.96α-gs1-301690.0917420.0016990.2827310.000013-1.450.94752.11110.0-0.95α-gs1-311140.0529240.0010180.2826420.000015-4.58-2.14863.61305.8-0.97α-gs1-331180.0791070.0016010.2828100.0000161.353.75636.4931.5-0.95α-gs1-341140.0715370.0013480.2827420.000015-1.071.35729.91084.4-0.96α-gs1-381150.0542490.0010520.2827660.000015-0.232.22690.31029.3-0.97α-gs1-391170.0546270.0010230.2827800.0000170.272.71669.9997.5-0.97α-gs1-421200.0953540.0018040.2827920.0000170.703.09666.5973.9-0.95α-gs1-431210.0975290.0017740.2826700.000016-3.61-1.22841.71247.6-0.95α-gs1-461150.0511570.0010040.2827930.0000120.763.21649.9966.1-0.97α-gs1-471160.0859130.0016110.2827180.000014-1.900.50768.61138.1-0.95α-gs1-481150.0745540.0014340.2828080.0000151.263.68637.2936.4-0.96α-gs1-491150.0676600.0012460.2828740.0000173.626.05539.0785.3-0.96α-gs1-501140.0982570.0017510.2827910.0000140.673.06666.8975.5-0.95

注：εHf(t)=104×{[(176Hf/177Hf)m-(176Lu/177Hf)m×(eλt-1)]/[(176Hf/177Hf)CHUR(0)-(176Lu/177Hf)CHUR(t)×(eλt-1)]-1}，tDM=1/λ×ln{1+[(176Hf/177Hf)S-(176Hf/177Hf)DM]/[(176Lu/177Hf)S-(176Lu/177Hf)DM]}，tDMC=tDM-(tDM-t)×[(fCC-fm)/(fCC-fDM)]，fLu/Hf=(176Lu/177Hf)m/(176Lu/177Hf)CHUR-1，其中λ=1.867×10-11a-1；(176Lu/177Hf)m和(176Hf/177Hf)m為樣品測(cè)量值；(176Lu/177Hf)CHUR(t)=0.0332，(176Hf/177Hf)CHUR(0)=0.282772；(176Lu/177Hf)DM=0.0384，(176Hf/177Hf)DM=0.28325，(176Hf/177Hf)平均地殼=0.015；fCC=(176Hf/177Hf)平均地殼/(176Lu/177Hf)CHUR-1；fm=fLu/Hf；fDM=(176Lu/177Hf)DM/(176Lu/177Hf)CHUR-1

圖7 贊宗錯(cuò)安山巖87Sr/86Sr-La/Nb圖解(a)和176Lu/177Hf-εHf(t)圖解(b)Fig.7 Plots of 87Sr/86Sr vs. La/Yb (a) and 176Lu/177Hf vs. εHf(t) (b) for the Zanzong Co andesite

圖8 贊宗錯(cuò)安山巖εNd(t)-SiO2圖解(a)和(87Sr/86Sr)i-SiO2圖解(b)Fig.8 Plots of εNd(t) vs. SiO2 (a) and (87Sr/86Sr)i vs. SiO2 (b) for the Zanzong Co andesite

圖9 贊宗錯(cuò)安山巖部分熔融-分離結(jié)晶選擇性判別圖解Fig.9 Selected geochemical plots of the Zanzong Co andesite

通過(guò)上述討論，初步推斷贊宗錯(cuò)安山巖起源于單一巖漿源，該單一巖漿源具有源區(qū)混合的特征；巖漿的成因以部分熔融作用為主，巖漿演化過(guò)程中受到一定的但不明顯的分離結(jié)晶作用，其次，巖漿演化過(guò)程中，幾乎沒(méi)有受到上地殼物質(zhì)的混染。

第二種，贊宗錯(cuò)安山巖SiO2含量為61.36%～74.74%，K2O+Na2O含量為4.32%～8.82%，均值為6.98%。在Zr/TiO2-Nb/Y圖解中，樣品落入安山巖-粗面安山巖范圍內(nèi)，在Th-Co圖解中，樣品大部分落入高鉀鈣堿性系列&橄欖粗玄巖系列范圍內(nèi)(圖5b)。鈣堿性火山巖長(zhǎng)期以來(lái)一般解釋為匯聚型板塊邊界中與俯沖相關(guān)的弧火山巖。其次，大離子親石元素(如Rb、Ba、Th等)的富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Ti等)的虧損，以及輕稀土相對(duì)于重稀土富集的稀土配分模式(圖6a)，暗示著贊宗錯(cuò)安山巖與島弧型火山巖有著類似之處(Condie, 2005; Pearceetal., 1984)。另一方面較高的La/Nb比值(2.44～4.08)，進(jìn)一步突出了與俯沖相關(guān)的弧火山巖特征。那么贊宗錯(cuò)安山巖可能是班公湖-怒江洋殼與上覆沉積物俯沖、重熔的產(chǎn)物。

然而，如果贊宗錯(cuò)安山巖起源于俯沖板片和上覆沉積物重熔，而未遭受嚴(yán)重的地殼混染，樣品應(yīng)當(dāng)有類似于大洋中脊玄武巖(MORB)的Sr-Nd-Pb同位素組成(Lietal., 2013)(εNd(t)≈10)(Defant and Drummond, 1990)，贊宗錯(cuò)安山巖卻有著截然不同的同位素特征(εNd(t)=-3.56～-1.40；(87Sr/86Sr)i=0.7069～0.7079)。樣品的Ce/Pb比值為3.42～8.46，Nb/U比值為2.64～5.23，均遠(yuǎn)小于大洋玄武巖(MORB和OIB)(Hofmannetal., 1986)。而且，現(xiàn)代的弧火山巖一般(87Sr/86Sr)i=0.703～0.704(Hawkesworthetal., 1993)，與贊宗錯(cuò)安山巖的同位素特征不同。故而排除贊宗錯(cuò)安山巖是俯沖洋殼板片和上覆沉積物重熔產(chǎn)物的可能性。

第三種，巖石圈的拆沉，導(dǎo)致軟流圈物質(zhì)上涌、鎂鐵質(zhì)下地殼重熔，能產(chǎn)生安山質(zhì)巖漿(Bonin, 2004; Lustrino, 2005; Tatsumietal., 2008)。新生代的枕頭崖安山巖(Laietal., 2003)、依布茶卡粗面安山巖(Dingetal., 2007)以及果根錯(cuò)安山巖(Lietal., 2013)即與這種過(guò)程相關(guān)。贊宗錯(cuò)安山巖與上述巖石具有相似的稀土元素和微量元素配分模式(圖6a, b)。而εHf(t)值基本為零值附近的較小正負(fù)值(-3.66～6.05)，說(shuō)明幔源物質(zhì)和殼源物質(zhì)都有參與。在(87Sr/86Sr)i-εNd(t)圖解中(圖10)，贊宗錯(cuò)安山巖樣品點(diǎn)位于下地殼區(qū)域和地幔區(qū)域分界線附近，暗示著巖石起源于軟流圈地幔和下地殼，而以下地殼物質(zhì)為主。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解中(圖11a)分布于Ⅱ型富集地幔區(qū)域，靠近下地殼區(qū)域，208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解中(圖11b)，贊宗錯(cuò)安山巖樣品分布于DUPAL異常區(qū)，亦靠近下地殼，綜合Pb同位素圖解分析，贊宗錯(cuò)安山巖Pb同位素表現(xiàn)出近似于下地殼的特征，同時(shí)有一定的富集地幔物質(zhì)加入。

圖10 贊宗錯(cuò)安山巖εNd(t)-(87Sr/86Sr)i圖解Fig.10 Plot of εNd(t) vs. (87Sr/86Sr)i diagram for the Zanzong Co andesite and other related rocks in the Tibet Plateau

圖11 贊宗錯(cuò)安山巖207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(a)和208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(b)(底圖據(jù)Li et al., 2013修改)Fig.11 Plots of 207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb (a) and 208Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb (b) for the Zanzong Co andesite and other related rocks in the Tibet Plateau (base map modified after Li et al., 2013)

通過(guò)上述的討論，可知贊宗錯(cuò)安山巖是鎂鐵質(zhì)下地殼加厚、重熔的產(chǎn)物，是班-怒帶中段乃至青藏高原中部早白堊世晚期地殼加厚的物質(zhì)記錄之一。

4.2 大地構(gòu)造意義

通常情況下，碰撞事件發(fā)生，大規(guī)模的地殼水平運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致地殼垂向加厚，地殼加厚的初始時(shí)間應(yīng)當(dāng)晚于或接近于碰撞時(shí)間(宋鴻林等, 2013)。因此，拉薩地塊和南羌塘地塊的碰撞時(shí)間是理解青藏高原中部早白堊世晚期地殼初始加厚時(shí)限的關(guān)鍵。盡管部分學(xué)者認(rèn)為班公湖-怒江縫合帶閉合時(shí)代較晚，在早白堊世晚期或之后(Fanetal., 2015; Liuetal., 2014; Zhang, 2004)。但是普遍認(rèn)為其閉合時(shí)代為晚侏羅世-早白堊世(Deweyetal., 1988; Kappetal., 2005, 2007; Quetal., 2012; Xuetal., 1985; Yin and Harrison, 2000; Zhuetal., 2011, 2016)。研究發(fā)現(xiàn)，陸相的白堊系紅層與下伏海相地層之間存在角度不整合(Kappetal., 2005; Panetal., 2012; Zhangetal., 2002, 2012)，尼瑪縣附近在早白堊世出現(xiàn)邊緣海沉積相向河流相沉積轉(zhuǎn)化(Kappetal., 2005, 2007)，以及廣泛發(fā)育的上白堊統(tǒng)磨拉石建造(Panetal., 2012)，上述證據(jù)都表明拉薩地塊-南羌塘地塊碰撞事件發(fā)生在晚白堊世之前。另外，班公湖-怒江縫合帶上約109～113Ma的板內(nèi)A型花崗巖的發(fā)現(xiàn)(Quetal., 2012)，以及拉薩地塊北緣大規(guī)模的～113Ma巖漿巖的研究結(jié)果(Zhuetal., 2011)，都指示了南羌塘地塊與拉薩地塊在早白堊世晚期進(jìn)入碰撞環(huán)境。因此，可以推斷班公湖-怒江洋中段在早白堊世晚期閉合消亡，且發(fā)生南羌塘-拉薩地塊碰撞事件。而本文贊宗錯(cuò)安山巖的成巖年代為約113～115Ma，與碰撞時(shí)代極為接近，代表了班公湖-怒江縫合帶碰撞后的初期地殼加厚的年代學(xué)記錄，其形成與碰撞后的巖石圈拆沉作用相關(guān)。

上文有關(guān)去申拉組(K1q)贊宗錯(cuò)安山巖的研究表明，在早白堊世晚期西藏中部發(fā)生了地殼加厚、下地殼重熔，贊宗錯(cuò)安山巖的形成與該時(shí)期的碰撞后的巖石圈拆沉相關(guān)(Bird, 1979; Bonin, 2004; Lustrino, 2005)。

通過(guò)以上討論，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)研究成果，歸納出與下地殼加厚，進(jìn)而發(fā)生下地殼重熔，甚至高原早期隆升相關(guān)的班公湖-怒江縫合帶中段區(qū)域巖漿-構(gòu)造事件模型如下：

(1)晚侏羅世-早白堊世之間(>120Ma)(圖12a)，班公湖-怒江洋殼向北俯沖，導(dǎo)致南羌塘地塊在早白堊世形成島弧火山巖(Zhangetal., 2012)。

圖12 贊宗錯(cuò)地區(qū)火山巖巖漿-構(gòu)造事件模型簡(jiǎn)圖Fig.12 Simplified model for the magma-tectonic events based on Zanzong Co andesite

(2)早白堊世晚期(約120Ma前后)，洋殼俯沖結(jié)束，拉薩-南羌塘地塊發(fā)生碰撞(圖12b)。導(dǎo)致西藏中部發(fā)生地殼縮短、加厚(如(Murphyetal., 1997)推測(cè)有約3～4km的海拔抬升)。

(3)早白堊世晚期(約120Ma)開(kāi)始，地殼增厚、下地殼重熔，隨著巖石圈地幔的拆沉作用，形成了贊宗錯(cuò)等地區(qū)的安山巖(圖12c)。該過(guò)程導(dǎo)致了青藏高原中部地殼加厚與相關(guān)的巖漿活動(dòng)，致使西藏中部在早白堊世晚期開(kāi)始不斷隆升。故，早白堊世晚期的贊宗錯(cuò)安山巖為拉薩地塊和羌塘地塊的碰撞造山后的產(chǎn)物，與高原早期隆升相關(guān)，其形成時(shí)代有效的限制了青藏高原中部的早期隆升時(shí)限。

5 結(jié)論

(1)贊宗錯(cuò)安山巖的鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果為：115.00±0.51Ma(MSWD=0.83)、113.44±0.88Ma(MSWD=2.0)，同班公湖-怒江縫合帶中廣泛分布的晚白堊世中酸性火山巖較為一致。

(2)贊宗錯(cuò)安山巖巖性主要為安山巖-粗面安山巖。地球化學(xué)、年代學(xué)以及區(qū)域地質(zhì)背景表明，贊宗錯(cuò)安山巖屬高鉀鈣堿性系列。Sr-Nd-Pb和鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)表明，贊宗錯(cuò)安山巖起源于巖石圈拆沉作用下，幔源玄武質(zhì)巖漿底侵或上涌，造成的下地殼重熔。

(3)贊宗錯(cuò)安山巖的巖石成因?qū)W研究表明該安山巖是地殼增厚的物質(zhì)記錄，其形成年代與拉薩-南羌塘地塊碰撞時(shí)間接近，代表了青藏高原中部早期隆升的時(shí)間，為高原隆升提供了初始時(shí)間約束。

致謝感謝班公湖-怒江成礦帶銅多金屬礦資源基地調(diào)查項(xiàng)目組在野外調(diào)查和樣品采集過(guò)程中的幫助。特別感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)高金漢教授在野外工作和論文撰寫(xiě)中的指導(dǎo)。1:5萬(wàn)贊宗錯(cuò)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目組的任宏磊、陳科衡、趙振洋同志在野外工作中提供了幫助；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)的李典、唐宇、李超在成文過(guò)程中給出了寶貴意見(jiàn)；二位審稿人提出了寶貴的修改意見(jiàn)；在此一并表示感謝。