西藏雄巴地區(qū)雄巴組火山巖地球化學(xué)特征、巖漿源區(qū)探究

朱國(guó)寶，余旭輝，胡古月

西藏雄巴地區(qū)雄巴組火山巖地球化學(xué)特征、巖漿源區(qū)探究

朱國(guó)寶1，余旭輝1，2，胡古月3，4

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，成都 610213；2.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；4.自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037）

在西藏革吉縣雄巴南1∶5萬(wàn)4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中發(fā)現(xiàn)西藏雄巴地區(qū)大面積展布鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)火山巖，火山巖屬雄巴期。對(duì)雄巴組粗安巖及粗面巖樣品進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素定年，測(cè)試結(jié)果分別為17.67±0.28Ma、24.3±2.5Ma，其形成時(shí)代為中新世。通過(guò)對(duì)雄巴組火山巖巖石地球化學(xué)分析，并對(duì)雄巴組火山巖粗安巖及粗面巖巖漿源區(qū)研究，表明兩類(lèi)巖石（粗安巖及粗面巖）基本未遭受或僅遭受了極低程度的蝕變，兩者均屬鉀玄巖系列，粗安巖及粗面巖物質(zhì)源區(qū)可能以角閃巖為主，且粗面巖物質(zhì)源區(qū)有向雜砂巖過(guò)渡的趨勢(shì)。

雄巴地區(qū)；鉀玄巖；地球化學(xué)特征；巖漿源區(qū)

西藏雄巴地區(qū)屬岡底斯-喜馬拉雅造山系，拉達(dá)克-岡底斯察隅弧盆系的措勤-申扎巖漿弧帶。前人對(duì)雄巴地區(qū)中新世雄巴組巖性、年代、形成機(jī)制等均有研究，前人從雄巴組碎屑巖的地球化學(xué)特征方面討論其物源及構(gòu)造背景，指示其構(gòu)造背景為活動(dòng)大陸邊緣（王從山等，2016）。雄巴組火山巖具有鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)巖石和鈣堿性巖石共生的特點(diǎn)（劉棟等，2011），拉薩地塊碰撞后鉀質(zhì)和超鉀質(zhì)巖石的巖漿作用年齡主要集中在17～8Ma，25～18Ma的測(cè)年數(shù)據(jù)較少，本次于雄巴地區(qū)雄巴組火山巖獲取的鋯石年齡值為24～17Ma，本文通過(guò)對(duì)巖石地球化學(xué)、物源區(qū)分析，豐富了拉薩地塊西部火山巖的巖漿作用類(lèi)型及成因。工作區(qū)內(nèi)斷續(xù)發(fā)育自二疊系以來(lái)的沉積建造，巖漿活動(dòng)較為頻繁，主要經(jīng)歷一次大規(guī)?；◢徺|(zhì)巖漿侵入活動(dòng)（147～128Ma）和兩次火山活動(dòng)（古近紀(jì)林子宗群火山巖和中新世鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)火山巖），并發(fā)育有古元古代基底。工作區(qū)雄巴期火山巖產(chǎn)于雄巴組一段和雄巴組二段地層，從產(chǎn)出位置上主要分布于東部雄巴火山巖盆地帶。

圖1 雄巴地區(qū)雄巴組火山巖分布圖

1 巖石學(xué)特征

雄巴期火山巖帶巖石類(lèi)型主要為凝灰?guī)r、粗面巖、粗安巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、玄武巖、角礫巖及安山巖等，主要巖性特征簡(jiǎn)述如下：

凝灰?guī)r：巖石呈灰白色、淺灰色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由凝灰物組成，少見(jiàn)角礫（<5%）?；鹕浇堑[2～10mm，主要成分為流紋巖、粗安巖、安山巖等，呈棱角狀、次棱角狀，雜亂分布；凝灰物由晶屑（15%～20％）、巖屑（10%～15％）、玻屑（60%～70％）組成（圖2a）。

粗面巖：巖石為斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細(xì)-微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶成分為斜長(zhǎng)石（<5％）、鉀長(zhǎng)石（5～15％）、黑云母（<5％）、石英（<5％）等。其中斜長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石，自形—半自形板狀，大小0.5～1mm，常見(jiàn)聚片雙晶等；鉀長(zhǎng)石呈半自形—它形粒狀，粒度0.5～1.5mm，輕度高嶺土化；石英呈它形粒狀，粒度0.2～0.5mm，其內(nèi)可見(jiàn)微斜長(zhǎng)石包裹體；黑云母0.1～1mm，具定向分布，可見(jiàn)暗化邊?；|(zhì)成分為微晶長(zhǎng)石（15％±）、霏細(xì)狀鉀長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石（50％）、石英（15％±）及少量黑云母（<5％）等（圖2b）。

圖2 雄巴組火山巖鏡下照片

(a)凝灰?guī)r；(b)粗面巖；(c)粗安巖；(d)流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r

粗安巖：巖石為斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶含量約18%，成分為斜長(zhǎng)石（17%），少量輝石及角閃石（1%），長(zhǎng)石為中長(zhǎng)石，呈半自形板狀，個(gè)別邊部有鉀長(zhǎng)石分布，形成正邊結(jié)構(gòu)，晶體有弱的絹云母、粘土蝕變；輝石為普通輝石、斜方輝石，呈半自形短柱狀；角閃石為普通角閃石，呈綠褐色半自形柱狀，斑晶局部呈聚斑狀，大小在0.2～3.2mm，聚斑達(dá)4.7mm。基質(zhì)含量約82%，基質(zhì)為微晶狀的長(zhǎng)石（斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石），少量角閃石，具粗面交織結(jié)構(gòu)。金屬礦物呈它形粒狀，點(diǎn)狀分布（圖2c）。

流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r：凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，凝灰?guī)r由火山碎屑、巖屑和膠結(jié)物組成。火山碎屑約占47%，膠結(jié)物約占24%，主要為<0.05mm的火山灰，呈隱晶質(zhì)-玻璃質(zhì)狀，呈壓結(jié)式膠結(jié)（圖2d）。

圖3 雄巴組粗面巖(a)和粗安巖(b)巖漿鋯石U-Pb加權(quán)年齡圖

2 年代學(xué)特征

本次工作采集了1件雄巴組粗面巖和1件雄巴組粗安巖巖石樣品進(jìn)行鋯石U-Pb年代學(xué)分析。樣品的挑選由四川省地礦局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)測(cè)試中心完成。鋯石U-Pb同位素定年是在大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中利用LA-ICP-MS儀器完成。巖石中鋯石多呈自形—半自形粒狀、寬板狀、長(zhǎng)柱狀，粒度約70～200μm，鋯石韻律環(huán)帶較為清晰，環(huán)帶寬度不一，但相差不大（圖3），粗面巖中Th、U含量分別為156×10-6～3765×10-6，125×10-6～5655×10-6，二者表現(xiàn)出良好的正相關(guān)性，U/Th比值為0.33～6.58（均值1.06），為典型巖漿成因鋯石；粗安巖中Th、U含量分別為0.82×10-6～143×10-6，7.28×10-6～943×10-6，二者表現(xiàn)出良好的正相關(guān)性，U/Th比值為0.001～0.12（均值0.01），多數(shù)為捕獲鋯石（Hoskin and Schaltegger，2003）。對(duì)樣品的鋯石進(jìn)行分析并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，2件樣品的206Pb/238U年齡加權(quán)平均值分別為17.67±0.28Ma、24.3±2.5Ma，其形成時(shí)代為中新世。

3 巖石地球化學(xué)特征

對(duì)工作區(qū)雄巴組火山巖中出露的粗安巖和粗面巖進(jìn)行了主微量和稀土元素分析（表1）。

雄巴組粗安巖SiO2含量變化在55.44～58.95wt.%，均值57.17wt.%；Al2O3變化范圍在12.24～12.96wt.%，均值12.48wt.%；MgO含量變化在5.24～7.13wt.%，均值5.75wt.%；堿性元素的總含量（Na2O+K2O）變化在8.5～10.3wt.%，均值9.3wt.%，但Na2O含量明顯低于K2O，表現(xiàn)出富K2O貧Na2O的特點(diǎn)；TiO2含量變化在1.16～1.28wt.%，均值1.22wt.%，全部樣品均高于島弧拉斑玄武巖（TiO2=0.80wt.%, Wilson, 1989），但低于洋島拉斑玄武巖（TiO2=2.63wt.%, Wilson, 1989）；P2O5含量變化在0.9～1.15wt.%之間，均值1.05wt.%，與洋中脊玄武巖的P2O5含量（0.09%）表現(xiàn)出明顯的差異。雄巴組粗面巖SiO2含量變化在62.93～77.22wt.%，均值64.51wt.%；Al2O3含量變化在13.13～16.68wt.%，均值14.59wt.%；MgO含量變化在0.75～1.57wt.%，均值1.21wt.%；堿性元素的總含量（Na2O+K2O）變化在8.00～8.57wt.%，均值8.32wt.%；TiO2含量變化在1.12～1.19wt.%，均值1.16wt.%。雄巴組火山巖燒失量（LOl）為1.03～2.34wt.%（粗安巖）、0.94～3.21wt.%（粗面巖），表明兩類(lèi)巖石基本未遭受或僅遭受了極低程度的蝕變，兩者均屬鉀玄巖系列（圖4b）。

Pc. 苦橄玄武巖；B. 玄武巖；O1. 玄武安山巖；O2. 安山巖；O3. 英安巖；R. 流紋巖；S1. 粗面玄武巖；S2. 玄武質(zhì)粗面安山巖；S3. 粗面安山巖；T. 粗面巖、粗面英安巖；F. 副長(zhǎng)石巖；U1. 堿玄巖、碧玄巖；U2. 響巖質(zhì)堿玄巖；U3. 堿玄質(zhì)響巖；Ph. 響巖

圖5 中新世雄巴組粗安巖-粗面巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解（a）和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(b)

雄巴組粗安巖稀土元素總量ΣＲEE在481.41×10-6～753.61×10-6之間，均值604.41×10-6，( La/Yb )N比值介于22.41～46.71之間，( La/Sm )N介于1.79～2.00之間。粗面巖ΣＲEE在313.17×10-6～448.3×10-6之間，均值397.37×10-6，( La/Yb )N比值介于47.85～78.07之間，( La/Sm )N介于3.07～4.7之間，分析結(jié)果兩者均表現(xiàn)為輕重稀土分異明顯。粗安巖δEu在0.62～0.65之間，粗面巖δEu在0.61～0.75之間，兩者基本不表現(xiàn)出Eu異常或弱的Eu異常，表明在巖漿演化結(jié)晶過(guò)程中基本未經(jīng)歷斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解上（圖5a）粗安巖及粗面巖均表現(xiàn)為輕稀土元素富集右傾的特征。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖（圖5b）上，雄巴組粗安巖及粗面巖均表現(xiàn)為富集Th、La、P以及Sm等元素，虧損K元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb等，元素Ti具弱負(fù)異常。

4 巖漿源區(qū)分析

工作區(qū)雄巴組火山巖樣品的Na2O+K2O含量介于8.00%～10.30%之間，均值為8.81%，遠(yuǎn)大于5%，K2O/Na2O比值介于1.18～4.80之間，均值為3.06，遠(yuǎn)大于1.0%，Al2O3變化較大，介于12.24～15.68，均值13.53，TiO2含量介于1.12%～1.28%，均值為1.19%，小于1.3%，強(qiáng)烈富集大離子親石元素和輕稀土，結(jié)合圖6，工作區(qū)雄巴組火山巖為典型的鉀玄巖( Muller andGroves，1995 )。

鉀玄質(zhì)系列巖石的源區(qū)組分的多樣性及在多種構(gòu)造環(huán)境中均有產(chǎn)出的特點(diǎn)形成了多種成因模式的解釋?zhuān)衡浶|(zhì)系列巖石源自地幔物質(zhì)的部分熔融和/或分異結(jié)晶，幔源巖漿或經(jīng)歷殼源物質(zhì)的混染，或經(jīng)歷高度結(jié)晶分異，或遭受交代作用，現(xiàn)今鉀玄質(zhì)系列巖石源區(qū)的成因模式均強(qiáng)調(diào)了其幔源性質(zhì)，對(duì)區(qū)域地幔性質(zhì)的反演有重要的指示意義。鉀玄質(zhì)巖類(lèi)通常以低硅（SiO2常小于56%）為特征，一些相對(duì)高硅的巖石（如鉀玄質(zhì)英安巖，SiO2＞63%），地殼是否為其唯一的源區(qū)或是否需要顯著地幔源組分的參與仍有爭(zhēng)議（Yang Jinhui2012）。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究認(rèn)為：低硅的鉀玄質(zhì)巖應(yīng)當(dāng)主要源于地幔源區(qū)，而一些高硅的鉀玄質(zhì)巖則主要源于地殼源區(qū)，但更多情況下是兩者的混合。總體上，鉀玄質(zhì)巖石源區(qū)更多地強(qiáng)調(diào)了其幔源性質(zhì)或至少幔源組分的參與（賈小輝等，2017）。

圖6 雄巴組火山巖的Ce/Yb-Ta/Yb(a)和Th/Yb-Ta/Yb(b)圖解（據(jù)Pearce，1982）

圖7 雄巴組火山巖的La/Yb-La（a）和Th/Nd-Th圖解(b)

雄巴組火山巖中粗安巖的SiO2含量介于55.44%～58.95%，均值57.17%，接近低硅的上限值，表明粗安巖源自富集角閃石—單斜輝石的巖石圈地幔部分熔融，而粗面巖的SiO2含量介于62.93%～67.22%，均值64.51%，接近高硅的下限值，其物質(zhì)源區(qū)更靠近地殼源區(qū)，但也有幔源物質(zhì)的參與，巖漿成因的主要控制因素為部分熔融作用，未經(jīng)歷明顯的結(jié)晶分異過(guò)程（王洪燕和張傳林，2011；Mengel and Green，1989）。

圖8 工作區(qū)雄巴組火山巖的源區(qū)組成判別圖

工作區(qū)雄巴組粗安巖和粗面巖的CaO/Na2O比值分別為2.15～2.81（平均2.53）和0.89～0.99（平均0.94），據(jù)該比值介于0.3～1.5之間的中酸性巖石由雜砂巖或火成巖熔融形成，而經(jīng)角閃巖熔融形成的中酸性巖石比值一般在0.1～3之間，但該比值變化較大，可高達(dá)10（雷傳揚(yáng)等，2019；Jung andPfander，2007）。雄巴組火山巖中粗安巖及粗面巖的A/CNK值分別為0.60～0.64（平均0.61）和0.85～1.06（平均0.96），比值均在1.1以下，據(jù)前人研究分析兩者不可能有硬砂巖和泥質(zhì)巖石的部分熔融形成（馬樂(lè)天等，2010；Montel and Vielzeuf，1997；Rushmer，1991），但是角閃巖在水不飽和的條件下，隨著水壓的降低，脫水熔融形成巖漿的A/CNK值小于1（馬樂(lè)天等，2010；Rushmer，1991），結(jié)合二者均富Na、Ca，推斷二者的物質(zhì)源區(qū)可能以角閃巖為主（趙永久等，2007），但是粗面巖物質(zhì)源區(qū)有向雜砂巖過(guò)渡的趨勢(shì)（圖8）。

5 結(jié)論

（1）雄巴地區(qū)雄巴組火山巖鋯石U-Pb年齡為17.67±0.28Ma（粗面巖）、24.3±2.5Ma（粗安巖），時(shí)代為中新世。

（2）根據(jù)地球化學(xué)特征雄巴組火山巖為典型的鉀玄巖，粗安巖物質(zhì)源區(qū)為巖石圈地幔部分熔融，而粗面巖更靠近地殼源區(qū)，但也有幔源物質(zhì)的參與。

（3）中新世雄巴組火山巖中粗安巖、粗面巖的物質(zhì)源區(qū)可能以角閃石為主，粗面巖物質(zhì)源區(qū)有向雜砂巖過(guò)渡的趨勢(shì)。

王叢山，陳文西，單福龍．2016．西藏雄巴地區(qū)中新世雄巴組砂巖地球化學(xué)特征及對(duì)物源區(qū)、構(gòu)造背景的指示[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào)，90(06)：1198-1200．

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Geochemical Characteristics of Volcanic Rocks And Magmatic Origin Area of Xiongba Formation in Xiongba Area, Tibet

ZHU Guo-bao1YU Xu-hui1,2HU Gu-yue3,4

(1-Regional Geological Surveying Team, BGEEMRSP, Chengdu 610213；2- College of Earth Sciences, Chendu University of Technology, Chengdu 610059;3- Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037,4-Key Laboratory of Mineralization and Resource Evaluation, Ministry of Natural Resources, Beijing 100037)

Potassium-superpotassium-volcanic rocks were distributed in Xiongba area of Tibet during the 1∶ 50000 regional geological survey (four maps) in Geji County, Tibet. The volcanic rocks belong to Xiongba Period. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of the trachyandesite and trachyte samples of the Xiongba Formation are17.67±0.28Ma and 24.3±2.5Ma, respectively, formed in the Miocene.Based on the geochemical analysis of the volcanic rocks of the Xiongba Formation and the magmatic source of the trachyandesite and trachet of the Xiongba Formation, it is shown that the two types of rocks (trachyandesite and trachet) have not suffered or only suffered low degree of alteration. They belong to the shoshonite series, and the origin of thetrachyandesite and trachet may be mainly amphibolite. The origin of the trachet material has a transition tendency to greywacke.

Xiongbaarea; shoshonite; geochemical characteristics; magmatic source

P588.14

A

1006-0995（2022）04-0657-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.023

2022-03-11

西藏革吉縣雄巴南1∶5萬(wàn)4幅(H44E001014、H44E001015、H44E001016、H44E001017)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查（DD20160026）項(xiàng)目、班公湖—怒江成礦帶銅礦多金屬礦資源基地調(diào)查項(xiàng)目（DD20190167）聯(lián)合資助

朱國(guó)寶（1988— ），男，四川射洪人，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作