Geochemical Characteristics and Its Geological Significance of the Lower Cretaceous Zenong Group Volcanic Rocks of Geji Country, Tibet
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摘要:
西藏革吉县一带则弄群(K1Z)广泛发育,自下而上由多爱组(K1d)、拖称组(K1t)和朗久组(K1l)组成。笔者对则弄群(K1Z)火山岩开展了详细的岩相学、地球化学和年代学研究,研究发现这些火山岩存在明显火山喷发不整合,指示火山活动具有脉动特点。主量元素组成显示多爱组(K1d)和拖称组(K1t)火山岩属碱性-钙碱性系列,朗久组(K1l)火山岩则为碱性系列。微量元素蛛网曲线、稀土配分图以及构造差别图解表明多爱组(K1d)和拖称组(K1t)火山岩形成于岛弧环境,朗久组(K1l)火山岩则形成于近活动大陆边缘岛弧环境。多爱组(K1d)角闪安山岩锆石U-Pb加权平均年龄值为(111.2±2.1)Ma。结合前人资料和本研究,笔者认为则弄群(K1Z)火山岩是狮泉河-永珠-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带所代表的Slainajap洋盆向南俯冲形成的陆缘弧。
Abstract:The Zenong Group is exposed widely in the Geji area of Tibet and is composed of Duo'ai Formation, Tuo 'cheng Formation, and Langjiu Formation from bottom to top. This study carried petrography, geochemistry, and chronology on the Zenong Group volcanic rocks. It was found that these volcanic rocks show obvious eruption unconformity and pulsed magmatism. According to the major element composition, the igneous rocks of the Duo'ai, and Tuo 'cheng Formations belong to the alkaline-calc-alkaline series, while the rocks of the Langjiu Formation belong to the alkaline series. The trace elements, REE distribution, and tectonic discrimination diagram show that the Duo'ai, and Tuocheng Formation formed in the island arc environment, while the Langjiu formed in the island arc environment near the active continental margin. The average weighted zircon U-Pb age of the hornblende andesite from the Duo'ai Formation is (111.2±2.1)Ma. Combination with previous work and this study, we suggest the Zenong Group volcanic rocks are the marginal continental arc of the southward subduction of the Slainajap ocean basin represented by the Shiquanhe-Yongzhu-Namco-Jiali ophiolitic melange belt.
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Keywords:
- early Cretaceous /
- Zenong Group /
- Gangdese belt /
- geochemistry /
- volcanic rocks
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青藏高原中部的冈底斯带保存了丰富的特提斯演化记录,长期以来都是国内外学者研究的焦点。冈底斯构造–岩浆岩带是青藏高原白垩纪以来岩浆活动期次最多、规模最大、岩浆岩类型最复杂的构造–岩浆岩带,该带面积占整个青藏高原岩浆岩总面积的83%,是青藏高原最重要的岩浆岩带(莫宣学,2005)。前人对冈底斯构造–岩浆岩带上广泛分布的岩浆岩的研究主要集中在冈底斯带中南部地区,包括南部中生代冈底斯岩基、火山岩以及中部石炭纪—二叠纪火山岩(袁四化,2009;张彤等,2020)。对冈底斯北部晚侏罗世—早白垩世地层中保存的大量火山活动记录缺乏足够的研究,尤其是革吉–狮泉河一带大面积出露的早白垩世岩浆岩关注、研究更少,认识也不尽相同。普遍认为新特提斯洋向北俯冲制约了冈底斯带的岩浆活动和沉积盆地演化(宋全友等,1999;周华,2016;张彤,2020),也有学者认为上述火山活动应该受控于班公湖–怒江向南俯冲制约(莫宣学等,2005;潘桂棠等,2006;朱弟成等,2006,2008a)。前人的观点有:①形成于班公湖–怒江洋的向南俯冲(莫宣学等,2005;潘桂棠等,2006;朱弟成等,2006)。②与冈底斯和羌塘地块碰撞过程中增厚下地壳的重熔有关(Xu et al.,1985;Pearce et al.,1988)。③形成于冈底斯和羌塘地块碰撞后软流圈上涌引起的地壳熔融过程(Harris et al.,1990)。④与雅鲁藏布江洋壳向北俯冲有关(宋全友等,1999)。造成这些争论的主要原因是缺乏较详细的岩石特征、地球化学特征分析和同位素年代学研究,在晚侏罗世—早白垩世,冈底斯带北部的火山活动到底受控于怎样的大地构造背景,有待进一步研究、探讨。中冈底斯带下白垩统则弄群(K1Z)火山–沉积地层中出露的火山岩是早白垩世岩浆岩的典型代表。笔者在1∶5万区域地质调查资料的基础上,结合有关综合研究成果,选取西藏革吉县一带则弄群(K1Z)火山岩(图1)为研究对象,通过岩石特征、地球化学、同位素年代学研究,分析早白垩世火山岩的分布特点、性质、构造环境和相关的地球动力学环境,约束火山活动时代,为冈底斯构造-岩浆岩带的研究提供更多资料。
1. 地质概况
西藏冈底斯构造–岩浆岩带呈EW向分布于西藏南部的印度河–雅鲁藏布江缝合带和北部的班公湖–怒江缝合带之间(潘桂棠等,2004;朱弟成等,2006),东西长约为2 500 km,南北宽为150~300 km,面积达4.5×105 km2。以沙莫勒–麦拉–洛巴堆–米拉山断裂(SMLMF)、噶尔–隆格尔–扎日南木错–措麦断裂带(GLZCF)和狮泉河–拉果错–永珠–纳木错–嘉黎蛇绿混杂岩带(SLYNJOMZ)为界,由南向北将冈底斯带划分为南冈底斯(即传统上认为的冈底斯)、冈底斯弧背断隆带(即隆格尔–念青唐古拉山复合古岛弧带)(潘桂棠等,2004,2006、中冈底斯和北冈底斯。研究区位于中冈底斯,为措勤–申扎岩浆弧组成部分。
则弄群(K1Z)从东到西呈面状大面积分布于中冈底斯带,东西延伸达
1000 km,南北宽数千米到数十千米。则弄群(K1Z)火山岩厚度和岩性在空间和时间上变化较大,捷嘎组(K1jg)灰岩盖在则弄群(K1Z)不同阶段形成的火山沉积之上(图2),在一些地带发现大套灰岩底部具有上超现象,从而指示二者之间存在沉积间断,局部地带见到二者呈微角度不整合接触;区域上,则弄群(K1Z)与下伏的下拉组灰岩呈角度不整合接触,反映则弄群(K1Z)沉积时,曾发生过海侵(许荣科等,2004)。根据研究区地层对比及岩石组合特征,并结合前人在该区域取得的研究成果(许荣科等,2004),则弄群(K1Z)火山岩内部存在明显火山喷发不整合,由底部向顶部划分出中基性、酸性、碱性3套岩性组合,指示火山活动明显具有脉动特点,据此则弄群(K1Z)自下而上划为3个组:多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)。多爱组(K1d)以中基性火山岩为主夹中酸性火山岩、火山碎屑岩和陆源碎屑岩;拖称组(K1t)以酸性火山岩、火山碎屑岩为主;朗久组(K1l)以钙碱性-碱性火山岩、火山碎屑岩为主。区域上多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)不整合于中—晚侏罗世花岗质侵入岩之上。
多爱组(K1d)主要分布于研究区中部。下部为中性为主火山岩组合,主要岩性为深灰色、灰紫色安山岩、角闪安山岩、灰绿色安山玢岩、深灰色玄武安山岩、灰紫色安山质角砾岩等,局部见少量灰色英安岩、流纹岩;上部为酸性为主火山岩组合及火山–沉积岩组合,岩性主要有灰绿色安山玢岩、石英安山岩、灰白、灰紫色流纹岩、灰白色流纹斑岩、灰色英安岩、灰白色凝灰岩、浅灰色石英砂岩、深灰色泥质粉砂岩、安山岩,局部见少量火山角砾岩。局部发育柱状节理、气孔和杏仁构造(图3a、图3b、图3g、图3h)。
拖称组(K1t)主要分布于研究区中部和东南部,岩性主要为灰白、灰紫色流纹岩、浅灰色安山岩、角闪安山岩、英安岩、灰白、灰紫色流纹质火山角砾岩、灰白色流纹斑岩、浅灰色英安质火山角砾岩、石泡流纹岩、安山岩团块、火山集块岩、凝灰岩、凝灰质砂岩等。局部流纹构造发育(图3c、图3d、图3i、图3j)。
朗久组(K1l)主要分布于研究区西南部,岩性为粗面岩、石英粗面岩、粗面安山岩、含角砾粗面岩、粗面玄武岩、粗面流纹岩、硅质岩、凝灰质砂岩,局部夹流纹岩、英安岩(图3e、图3f)。
2. 分析方法
本次研究工作的样品采自左左乡-革吉县之间则弄群(K1Z)火山岩之中,从中挑选具有代表性的14件新鲜样品进行全岩主量、微量、稀土元素分析,其中,从多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)分别选取8件、3件、3件样品。样品分析测试工作由核工业北京地质研究院分析测试研究所完成。
样品的主量元素使用X射线荧光光谱仪(AB104-L,AL104,PW2404)测定,分析误差优于5%。稀土元素和微量元素含量分析使用仪器为PerkinElmer的Elan DCR-e 型等离子体质谱分析仪,分析精度:当元素含量大于10×10−6时,精度优于5%,当含量小于10×10−6时,精度优于10%。化学分析测试流程参考Chen等介绍的方法(Chen et al.,2000,2002)。
从多爱组(K1d)8件样品中挑选一件角闪安山岩样品(D531/14)进行U-Pb同位素测试分析,碎样和锆石挑选由河北省区域地质矿产调查研究所完成,将选取锆石置于环氧树脂中,凝固后把锆石打磨、抛光,让锆石内部结构充分暴露,然后进行锆石光学、CL显微图像(阴极发光)和激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析测试。锆石CL图像和激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)锆石微区原位定年均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。LA-ICP-MS测试仪器为Agilent7500型ICP-MS、德国Lambda Physik公司的Compex102 ArF准分子激光器(工作物质ArF,波长193 nm)和MicroLas公司的GeoLas 200M光学系统的联机系统。激光束斑直接为30 μm,激光剥蚀样品的深度为20~40 μm。实验中采用氦气为剥蚀物质的载气,用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610进行仪器最佳化,采样方式为单点剥蚀,数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式,每完成5个测点的样品测试,加测标样1次。在所测锆石样品分析10个点前后各测1次NIST SRM610。锆石年龄采用标准锆石91500作为外标准物质,元素含量采用NIST SRM610作为外标,29Si作为内标。
3. 分析结果
3.1 岩石学特征
3.1.1 多爱组(K1d)
安山(玢)岩(PM16/1、D155/1、D2316/1、D542/4):岩石呈灰、绿灰色,斑状结构,块状构造。斑晶含量为35%~40%,主要为斜长石(30%~35%),均为半自形板状,呈连续不等粒状、碎屑状,粒径以0.5~2 mm为主,其次为少量角闪石、黑云母,暗色矿物见绿泥石化蚀变。基质含量为60%~65%,由隐晶质组成(图4a、图4b、图4c)。
角闪安山岩(D531/14、D542/1):岩石呈灰色,斑状结构,块状构造。斑晶含量为40%~45%,主要为斜长石(25%±)、角闪石(15%~20%)。斜长石斑晶多为半自形板状,粒径以1~2 mm为主,发育环带结构;角闪石斑晶呈半自形柱状,粒径以0.5~2 mm为主;暗色矿物见绿泥石化蚀变。基质含量为55%~60%,主要由隐晶质、显微晶质组成。
石英安山岩(D531/53、D544/1):岩石呈紫灰色,斑状结构,块状构造。斑晶含量为50%~55%,主要为斜长石(25%~30%),其次少量为角闪石(5%±)。斜长石斑晶多为半自形板状,部分晶形不完整,粒径以1~1.5 mm为主,发育环带结构;角闪石斑晶多呈半自形柱状假象,粒径以0.5~1.5 mm为主,氧化均匀,边圈多不平整。基质含量为45%~50%,主要由斜长石(25%±)、石英(5%~8%)、隐晶质(15%±)组成。基质中斜长石呈细小半自形板条状、针状,粒径多小于0.03 mm,密集状平行或半平行展布,其间充填隐晶质;石英呈细小他形碎屑状,粒径小于0.05 mm,发育裂纹,见波状消光。岩石中见少量不规则状气孔,气孔内充填次生方解石和(或)石英。
3.1.2 拖称组(K1t)
角闪安山岩(D522/12):岩石呈深灰色,斑状结构,块状构造。斑晶含量为55%~60%,主要为斜长石(50%~55%),其次为角闪石(5%~10%)。斜长石斑晶自形良好,粒径以0.2~1 mm为主,定向–半定向排列,双晶发育,见绢云母化蚀变;角闪石斑晶呈六边形柱状,粒径以0.2~1 mm为主,见绿泥石化、碳酸盐化蚀变,边缘发育暗化边。基质含量为40%~45%,主要由隐晶质组成。可见微量次生方解石、绢云母。
安山岩(PM17/1、PM14/31):岩石深灰色,斑状结构,块状构造。斑晶含量小于5%,主要为斜长石,呈半自形粒状–长板状,粒径以0.2~0.5 mm为主,大致平行基质散布,晶面不完整,发育裂纹,可见环带结构和绿泥石化蚀变。基质含量大于95%,主要由斜长石(75%~80%)及玻璃质、隐晶质(15%~20%)组成,基质中斜长石呈半自形板条状,粒径以0.01~0.05 mm为主,大致平行分布,其中充填玻璃质、隐晶质(图4d)。
3.1.3 朗久组(K1l)
粗面岩(D0293/2、D0298/1):岩石呈浅褐灰色,粗面结构,块状构造。斑晶含量为25%±,主要为钾长石(15%~20%),其次少量为黑云母(5%±)、角闪石假象(2%)。钾长石斑晶呈半自形-他形粒状,粒径0.5~1.5 mm为主,洁净透亮,发育裂纹,伴有波状消光;黑云母斑晶呈鳞片状,以0.2~0.5 mm为主,局部见暗色边、破碎及挠曲变形;角闪石假象呈半自形柱状及六边形切面,以0.5~1.2 mm为主,均已蚀变为方解石集合体。基质含量75%±,主要由隐晶质长英质组成,其间散布大致平行细小板条状、纤状钾长石,粒径小于0.005 mm×0.05 mm。岩石中见少量不规则状杏仁体,大小为0.5~1.5 mm,充填次生碳酸盐(图4e、图4f)。
石英粗面岩(D0301/1):岩石呈浅灰–浅褐灰色,粗面结构,块状构造。斑晶含量为35%~40%,主要为钾长石(25%~30%),其次少量为黑云母(5%±)、角闪石(<5%)。钾长石斑晶呈半自形板状,粒径以2~5 mm为主,发育卡氏双晶,表面略显污浊,见弱泥化蚀变;黑云母斑晶呈半自形鳞片状,以0.5~1.2 mm为主;角闪石斑晶呈半自形柱状,以0.3~1.5 mm为主,普遍次闪石化蚀变。基质含量为60%~65%,主要由钾长石(30%~40%)、石英(10%~20%),其次少量为黑云母(5%±),基质中钾长石杂乱分布,以0.2 mm×0.05 mm~0.5 mm×0.15 mm为主,间隙中充填文象状交生分布的石英与钾长石;石英呈他形粒状散布,粒径<0.05 mm。
3.2 主量元素
同中国玄武岩(黎彤等,1997,1984)相比较,多爱组(K1d)火山岩FeO、TiO2、MgO、MnO、CaO、K2O、P2O5含量略低,SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O含量略为偏高,显示中酸性岩类的化学特征(表1)。碱度率AR值较低,平均值为2.03;Na2O/K2O为0.85~2.58,平均值为1.69%,岩石具有富钠贫钾的特征;里特曼指数δ为1.26~6.34,平均值为3.05,属钙碱性系列。固结指数(SI)为2.11~21.6,平均值为11.03,相当行广松久“不同类型火山岩固结指数对比表”中的安山岩(Matsuhisa,et al.,1979),显示岩石基性程度较低;分异指数(DI)48.07~74.35,平均值为65.64,反映岩浆分异程度较好。在TAS分类图解中(Le et al.,1986)(图5a),投影点分别落入玄武岩、粗面安山岩、粗面岩和安山岩中,位于Ir线的两侧均有,岩石包括碱性和亚碱性岩类;在火山岩SiO2-Zr/TiO2×
0.0001 图解(Winchester,et al.,1976)(图5b)中,投影点落入亚碱性玄武岩、玄武岩、安山岩、粗面安山岩和英安岩区;在火山岩系列SiO2-AR判别图解(Wright,1969)(图5c)中,投影点分别落入碱性和钙碱性系列岩区;在火山岩系列SiO2-K2O判别图解(Middlemost,1985)(图5d)中,投影点多数落入高钾钙碱性系列和钙碱性系列;在安山岩微量元素La-Ba图解(图5e)、La-Nb图解(图5f)、La-Th图解(图5g)中,投影点绝大多数落入造山安山岩区。结合标准矿物以及各图解特征,多爱组(K1d)火山岩属碱性-钙碱性系列岩石。根据各种环境玄武岩特征划分,该组岩石环境符合岛弧环境。表 1 则弄群(K1Z)火山岩主量元素特征Table 1. Major element composition of the Zenong Group(K1Z) volcanic rocks组 名 样品号 岩性 主量元素特征(%) CIPW标准矿物组合特征值 特征参数值 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total Q An Ab Or C Di Hy Il Mt Ap R1 R2 σ A/CNK AR SI DI A/MF C/MF Na2O/
K2O多爱组 PM16/1 安山岩 59.5 0.77 15.6 5.19 3.05 0.083 2.84 3.79 5.07 2.11 0.23 4.8 103.03 15.32 1.77 42.66 12.4 4.26 / 10.46 1.46 5.59 0.52 1429 847 3.15 0.89 2.18 15.67 70.38 0.86 0.38 2.4 D155/1 安山岩 50.1 1.15 14.1 8.27 2.36 0.146 1.94 8.77 4.79 1.86 0.52 8.3 102.31 12.57 / 36.16 10.95 5.05 / 10.34 2.18 6.31 1.2 896 1307 6.34 0.59 1.82 10.3 59.68 0.75 0.85 2.58 D2316/1 安山岩 61.9 0.74 15.8 6.59 3.14 0.106 2.21 6.05 2.71 2.12 0.14 1.59 103.10 20.89 24.18 22.56 12.33 / 1.77 9.83 1.38 5.91 0.32 2357 1049 1.26 0.89 1.57 13.37 55.78 0.85 0.6 1.28 D531/14 角闪安
山岩55.44 0.72 15.87 7.05 4.18 0.159 2.89 4.64 3.99 3.04 0.29 5.77 104.04 13.96 / 32.44 17.7 6.09 / 12.93 1.35 7.21 0.67 1236 937 4.13 0.87 2.04 13.8 64.1 0.71 0.38 1.31 D531/53 石英安
山岩51.5 1.07 15.4 7.24 3.36 0.128 3.89 8.64 2.44 1.42 0.29 7.79 103.17 19.1 8.62 20.6 8.37 6.69 / 16.81 2.03 5.51 0.68 1929 1417 1.76 0.72 1.38 21.6 48.07 0.65 0.66 1.72 D542/1 角闪安
山岩67.66 0.438 15.44 3.52 2.3 0.061 0.855 4.13 2.84 3.34 0.201 1.48 102.27 27.59 18.78 23.85 19.59 0.22 / 4.54 0.83 4.06 0.46 2534 781 1.56 0.98 1.92 6.69 71.03 1.56 0.76 0.85 D542/4 安山岩 64.21 0.525 15.76 6.77 1.04 0.07 0.354 1.81 5.41 3.47 0.213 1.36 100.99 15.09 6.61 46 20.61 0.7 / 3.26 1 5.87 0.5 1339 523 3.7 0.99 3.04 2.11 81.7 1.43 0.3 1.56 D544/1 石英安
山岩62.91 0.708 15.16 7.52 0.32 0.071 0.717 3.02 4.59 2.52 0.24 2.42 100.20 19.26 12.78 39.82 15.27 0.32 / 4.82 1.38 5.44 0.57 1800 673 2.47 0.96 2.28 4.69 74.35 1.28 0.46 1.82 平 均 值 59.15 0.77 15.39 6.52 2.47 0.1 1.96 5.11 3.98 2.49 0.27 4.19 102.39 17.97 12.12 33.01 14.65 / / 9.12 1.45 5.74 0.62 1690 941.75 3.05 0.86 2.03 11.03 65.64 1.01 0.55 1.69 拖称组 D522/12 角闪安
山岩63.1 0.67 14.7 5.15 0.52 0.05 0.82 3.46 5.35 2.66 0.27 3.73 100.48 18.96 2.77 45.96 15.96 2.03 / 3.67 1.29 4.09 0.62 1543 710 3.14 0.82 2.58 5.77 80.88 1.56 0.67 2.01 PM17/1 安山岩 55.1 1.1 15.1 7.11 3.34 0.15 3.13 7.19 4.59 0.97 0.38 5.13 103.29 9.82 17.53 38.71 5.74 / 0.07 13.38 2.08 6.23 0.87 1511 1216 2.57 0.69 1.67 16.59 54.27 0.69 0.6 4.71 PM14/31 安山岩 47.4 1.18 16.4 8.94 5.17 0.13 5.24 7.79 2.7 2.5 0.35 7.4 105.2 6.2 8.28 22.45 14.52 6.01 / 22.17 2.2 7.51 0.79 1193 1390 7.37 0.77 1.55 21.67 43.17 0.51 0.44 1.08 平 均 值 55.2 0.98 15.4 7.07 3.01 0.11 3.06 6.15 4.21 2.04 0.33 5.42 102.99 11.66 9.53 35.7 12.1 / / 13.1 1.86 5.94 0.76 1 415.7 1105.3 4.36 0.76 1.93 14.68 59.44 0.92 0.57 2.6 朗久组 D0293/2 粗面岩 63.0 1.18 13.8 4.03 1.24 0.09 2.45 3.09 2.66 7.97 0.57 0.61 100.69 10.52 2.15 22.49 47.07 / 7.04 2.83 2.24 4.05 1.33 1226 722 5.64 0.74 4.4 13.43 80.08 1.05 0.43 0.33 D0298/1 粗面岩 63.9 1.11 14.0 4 1.24 0.06 1.93 2.49 2.68 8.04 0.55 0.75 100.75 12.54 2.31 22.66 47.48 / 4.01 2.95 2.11 4.03 1.26 1262 636 5.5 0.79 4.74 10.85 82.68 1.19 0.39 0.33 D0301/1 石英粗
面岩63.9 1.06 13.4 3.83 0.55 0.06 1.71 2.06 2.62 7.96 0.59 2.31 100.05 19.58 0 16.86 47.52 1.51 / 4.3 2.03 3.01 1.37 1339 573 5.31 0.8 5.37 10.35 83.96 1.34 0.37 0.33 平 均 值 63.6 1.17 13.73 3.95 1.01 0.07 2.03 2.55 2.65 7.99 0.57 1.22 100.5 14.21 1.49 20.67 47.36 / / 3.36 2.13 3.7 1.32 1 275.7 643.7 5.48 0.78 4.84 11.54 82.24 1.19 0.4 0.33 拖称组(K1t)火山岩Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O含量略高,SiO2、Al2O3、FeO、CaO、MgO、MnO、P2O5含量略为偏低,显示中酸性岩类的化学特征(表1)。碱度率AR值较低,平均值为1.93;里特曼指数δ为2.57~7.37,平均值为4.36,属钙碱性-碱性系列。固结指数SI为5.77~21.67,平均值为14.68,显示岩石基性程度较低;分异指数(DI)43.17~80.88,平均值为59.44,反映岩浆分异程度较好。在TAS分类图解中(Le et al.,1986)(图5a),投影点分别落入粗面玄武岩、玄武安山岩和粗面英安岩中,两个样品位于Ir线的下方,岩石属亚碱性岩类;在火山岩SiO2-Zr/TiO2×
0.0001 图解(Winchester et al.,1976)(图5b)中,投影点落入碱性玄武岩、粗面安山岩和英安岩区;在火山岩系列SiO2-AR判别图解(Wright,1969)(图5c)中,投影点落入钙碱性系列-碱性系列岩区;在火山岩系列SiO2-K2O判别图解(Middlemost,1985)(图5d)中,投影点落入钙碱性系列-钾玄岩系列岩区;在安山岩微量元素La-Ba图解(图5e)、La-Nb图解(图5f)、La-Th图解(图5g)中,投影点绝大多数落入造山安山岩区。结合标准矿物以及各图解特征,拖称组(K1t)火山岩应属碱性-钙碱性系列岩石。朗久组(K1l)火山岩FeO、CaO、MgO、TiO2、Na2O、Al2O3、Fe2O3含量略低,SiO2、K2O含量略为偏高,显示酸性岩类化学特征(表1)。碱度率AR值较低,为3.91~5.37,平均值为4.84;里特曼指数σ值都大于5,属碱性系列。固结指数(SI)值10.35~13.43,相当于安山岩,基性程度较低(Matsuhisa et al.,1979)。分异指数(DI)80.08~83.96,平均值为82.24,反映岩浆分异程度极好。在TAS分类图解中(Le et al.,1986)(图5a),投影点落入粗面岩、粗面英安岩区域,位于Ir线的上方,属碱性岩类;在火山岩SiO2-Zr/TiO2×
0.0001 图解(Winchester et al.,1976)(图5b)中,投影点落入粗面岩区域;在岩石系列SiO2-AR(碱度率)图解(Wright,1969)(图5c)中,投影点落入碱性系列岩区。结合标准矿物以及各图解特征,朗久组(K1l)火山岩属于碱性系列岩石,具有富钾贫钠的特点。3.3 微量元素
与中国大陆岩石圈化学元素丰度值(黎彤等,1997,1984)相比,多爱组(K1d)火山岩微量元素中Pb、Cr、Rb、Ga、W、Sb、Sr、Zr、Ba、V、Sc、U、Th皆较高,其中Cr、U丰度值高出4~5倍,其他元素平均含量则低于中国大陆岩石圈化学元素丰度值(表2)。在微量元素原始地幔标准化蛛网图(Sun et al.,1989)(图6)中,总体表现出富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等。曲线特征与火山弧型玄武岩标准化曲线较相似,表现出岛弧特征(张本仁,2001)。
表 2 则弄群(K1Z)火山岩微量元素特征(10−6)Table 2. The trace element composition of the Zenong Group (K1Z) volcanic rocks (10−6)组名 样品号 岩性 微量元素特征 Cu Pb Zn Cr Ni Co Rb Cs W Ga Sb Bi Sr Ba V Sc Nb Ta Zr Hf U Th 多爱组 PM16/1 安山岩 42.4 11.7 69.9 74.6 49.7 18.2 54.7 0.997 1.01 16.9 2.59 0.079 394 496 97.6 11.9 14.6 0.962 187 5.33 14.6 7.55 D155/1 安山岩 39.7 8.86 95.2 41.8 16.5 22 60.7 14.9 1.05 14.3 0.528 0.022 291 225 133 20.3 10.4 0.524 199 5.1 10.4 4.42 D2316/1 安山岩 11.9 19.5 64.1 22 5.06 12.4 85.3 6.42 1.35 19.6 1.47 0.175 294 462 128 21.2 12 0.889 189 6.06 12 11 D531/14 角闪安山岩 14 12.2 102 45.1 12.8 14.9 86.2 6.98 1.61 18.4 0.896 0.026 294 554 114 9.11 9.75 0.688 150 4.42 9.75 8.65 D531/53 石英安山岩 36.4 7.81 75.9 172 69.4 32.1 31.6 1.23 0.335 16 0.79 0.038 459 450 161 13.9 8.31 0.448 148 4.16 8.31 6.12 D542/1 角闪安山岩 6.31 14 67.3 64.5 4.12 5.12 101 4.11 3.35 16.3 0.182 0.011 626 614 30.7 4.12 11.2 0.808 156 4.21 11.2 10.1 D542/4 安山岩 15.2 13.8 35.3 60.1 3.55 5.02 68.4 1.98 2.37 11.7 0.36 0.135 578 987 81.9 4.45 10.1 0.681 140 4.03 10.1 8.69 D544/1 石英安山岩 11.3 9.63 43.5 42.3 4.88 8.83 42.6 2.95 1.63 12.4 0.275 0.065 699 742 55.9 9.26 9.54 0.629 142 4.07 9.54 8.4 平均值 22.15 12.19 69.15 65.3 20.75 14.82 66.31 4.95 1.59 15.7 0.89 0.069 454.38 566.25 100.26 11.78 10.74 0.704 163.88 4.67 10.74 8.12 拖称组 D522/12 角闪安山岩 32 14.4 32.5 22.3 9.16 11.9 50.1 0.796 1.26 15.6 0.266 0.153 380 425 138 9.46 5.44 0.348 137 4.36 2.02 7.09 PM17/1 安山岩 41.2 11.9 79.5 117 60 26 27.2 6.49 0.863 16.4 0.606 0.052 327 207 134 18.9 14.5 0.95 178 4.88 1.48 5.34 PM14/31 安山岩 26.7 11.6 84.1 124 78 31.3 101 67.5 0.075 17.1 1.28 0.054 302 264 165 22.2 7.53 0.253 160 4.52 1.15 4.31 平均值 33.3 12.63 65.37 87.77 49.05 23.07 59.43 24.93 0.73 16.37 0.72 0.09 336.3 298.7 145.7 16.85 9.16 0.52 158.3 4.59 1.55 5.58 朗久组 D0293/2 粗面岩 47.6 138 84.2 86 43.2 11.8 543 52.1 7.78 49.1 0.295 0.297 832 2625 82.9 13.6 42 2.35 719 22.4 22.1 122 D0298/1 粗面岩 37.5 128 79.2 83.5 30 10.5 549 52.8 11.4 47.8 0.248 1 807 2510 81.7 12.5 47 2.87 633 20.3 22.4 128 D0301/1 石英粗面岩 27.4 135 76.2 118 52.4 10.1 613 63.3 8.99 50.4 0.293 0.31 793 2301 72.8 11.8 44.8 2.83 626 20.1 12.4 137 平均值 37.5 133.67 79.87 95.83 41.87 10.8 568.33 56.07 9.39 49.1 0.279 0.536 810.67 2478.67 79.13 12.63 44.6 2.68 659.33 20.93 18.97 129 黎彤(1997) 38.8 6.15 72.4 172 124 51.3 60.4 4.31 1.18 14.1 0.11 0.082 275 243 59.3 11.6 15.4 1.43 77.4 2.14 2.43 7.15 拖称组(K1t)火山岩微量元素中Pb、Cr、Cs、Ga、Sb、Bi、Sr、Ba、V、Sc、Zr、Hf皆高于中国大陆岩石圈化学元素丰度值,其中Cs、Cr丰度值高出5~6倍,Pb、V、Zr、Hf高出2~3倍,其他元素平均含量则低于中国大陆岩石圈化学元素丰度值(表2)。在微量元素原始地幔标准化蛛网图(Sun et al.,1989)(图6)中,总体表现出富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th,其形态特征与火山弧型玄武岩(Pearce,1983,1984)特征相似。Ti、Nb、Ta亏损也表现出岛弧火山岩的特征(张本仁,2001)。
朗久组(K1l)火山岩微量元素中Pb、Rb、Cs、W、Ga、Sb、Bi、Sr、Ba、V、Nb、Ta、Zr、Hf、U、Th皆高于中国大陆岩石圈化学元素丰度值,其中Pb、Th高出14~16倍,Rb、Cs、W、Ba、Zr、U高出6~8倍,其他元素平均含量则低于中国大陆岩石圈化学元素丰度值(表2)。朗久组(K1l)火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(Sun et al.,1989)(图6)总体表现出富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th。随着元素不相容性增加其富集程度也明显增加,表现出较强Rb、Ba、Th正异常和Nb、Ti负异常,表现出岛弧型玄武岩的特征(张本仁,2001)。
3.4 稀土元素
多爱组(K1d)火山岩稀土元素含量(ΣREE)为113.20×10−6~172.53×10−6,平均值为113.31×10−6;轻稀土元素含量(ΣLREE)为99.29×10−6~153.00×10−6,平均值为119.12×10−6;重稀土元素含量(ΣHREE)为8.37×10−6~21.26×10−6,平均值为14.19×10−6;ΣLREE/HREE为6.54~13.97,平均值为9.09。(La/Yb)N为6.63~21.66,平均值为11.04,表明轻重稀土分馏明显。δEu为0.72~1.07,平均值为0.86,小于1,显示出微弱的负Eu异常(表3)。在稀土元素球粒陨石标准化分配型式曲线图(Sun et al.,1989)(图7)中,稀土元素配分型式曲线略向右倾斜的曲线。
表 3 则弄群(K1Z)火山岩稀土元素特征(10−6)Table 3. Rare earth element composition of the Zenong Group (K1Z) volcanic rocks (10−6)组名 样品号 岩性 稀土元素 特征参数 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ∑REE LREE HREE LREE/HREE δEu δCe (La/Yb)N 多爱组 PM16/1 安山岩 27.6 52.6 6.27 21.8 3.95 1.07 3.37 0.56 2.9 0.544 1.57 0.259 1.58 0.221 124.30 113.29 11.01 10.29 0.87 0.94 12.53 D155/1 安山岩 33.6 66.9 8.43 35.1 6.76 2.21 5.61 1.01 5.27 0.998 2.82 0.457 2.93 0.431 172.53 153.00 19.53 7.84 1.07 0.95 8.23 D2316/1 安山岩 32.8 65.9 8.02 31.2 6.23 1.41 5.56 1.05 5.74 1.1 3.29 0.525 3.52 0.475 166.82 145.56 21.26 6.85 0.72 0.97 6.68 D531/14 角闪安山岩 28.9 52.6 6.21 24.1 4.62 1.24 4.48 0.73 4.35 0.734 2.22 0.4 2.46 0.382 133.43 117.67 15.76 7.47 0.82 0.92 8.43 D531/53 石英安山岩 23 43.7 5.26 21.7 4.36 1.27 4.06 0.77 4.42 0.763 2.14 0.357 2.32 0.352 114.47 99.29 15.18 6.54 0.91 0.94 7.11 D542/1 角闪安山岩 30.5 54.9 6.02 22.4 3.7 1.11 2.99 0.461 2.21 0.378 1.1 0.163 1.01 0.179 127.12 118.63 8.49 13.97 0.99 0.93 21.66 D542/4 安山岩 27.6 47 5.3 20.5 3.6 0.827 3.03 0.39 2.13 0.349 0.99 0.131 1.16 0.184 113.20 104.83 8.37 12.53 0.75 0.89 17.07 D544/1 石英安山岩 24.5 46.1 5.29 20.2 3.69 0.916 3.61 0.65 3.48 0.68 2.06 0.441 2.65 0.382 114.65 100.70 13.95 7.22 0.76 0.95 6.63 平均值 28.6 53.7 6.35 24.6 4.61 1.26 4.09 0.703 3.81 0.693 2.02 0.34 2.2 0.33 133.32 119.12 14.19 9.09 0.86 0.94 11.04 拖称组 D522/12 角闪安山岩 23.7 37.2 4.35 17 3.18 0.88 2.68 0.41 1.84 0.29 0.88 0.18 0.86 0.13 93.57 86.31 7.26 11.90 0.90 0.83 19.77 PM17/1 安山岩 24.8 50.5 6.4 26.5 5.15 1.68 4.76 0.9 4.8 0.97 2.71 0.46 2.93 0.42 132.98 115.03 17.95 6.41 1.02 0.96 6.07 PM14/31 安山岩 22.9 46 6.04 25.3 5.32 1.6 4.63 0.89 4.46 0.9 2.54 0.43 2.84 0.38 124.22 107.16 17.06 6.28 0.96 0.94 5.78 平均值 23.8 44.57 5.6 22.93 4.55 1.39 4.02 0.73 3.7 0.72 2.04 0.36 2.21 0.31 116.92 102.83 14.09 8.20 0.96 0.91 10.54 朗久组 D0293/2 粗面岩 128 261 33.5 134 20.6 3.33 11.6 1.34 5.25 / 1.79 / 1.57 0.18 603.09 580.43 22.66 25.61 0.60 / 58.48 D0298/1 粗面岩 134 251 33.5 131 20.2 3.28 12 1.33 5.55 / 1.65 / 1.36 0.17 595.95 572.98 22.97 24.94 0.59 / 70.68 D0301/1 石英粗面岩 128 252 32.9 134 21 3.28 11.1 1.32 4.81 / 1.51 / 1.58 0.16 592.54 571.18 21.36 26.74 0.59 / 58.11 平均值 130 254.67 33.3 133 20.6 3.3 11.57 1.33 5.2 / 1.65 / 1.5 0.17 597.19 574.86 22.33 25.76 0.59 / 62.42 黎彤(1997) 16.4 30.8 3.69 17.8 2.85 0.64 2.92 0.4 2.51 0.4 1.04 0.18 1.34 0.18 92.45 72.18 20.27 3.56 0.66 0.88 8.32 拖称组(K1t)火山岩稀土元素含量(ΣREE)为93.57×10−6~132.98×10−6,平均值为116.92×10−6;轻稀土元素含量(ΣLREE)为86.31×10−6~115.03×10−6,平均值为102.83×10−6;重稀土元素含量(ΣHREE)为为7.26×10−6~17.95×10−6,平均值为14.09×10−6;ΣLREE/HREE为6.28~11.90,平均值为8.20。(La/Yb)N为5.78~19.77,平均值为10.54,表明轻重稀土分馏明显。δEu为0.9~1.02,平均值为0.96,略小于1几乎无Eu异常(表3)。在稀土元素球粒陨石标准化分配型式曲线图(Sun et al.,1989)(图7)中,稀土元素配分型式曲线明显向右倾斜的曲线。
朗久组(K1l)火山岩稀土元素含量(ΣREE)为592.54×10−6~603.09×10−6,平均值为597.19×10−6;轻稀土元素含量(ΣLREE)为571.18×10−6~580.43×10−6,平均值为574.86×10−6;重稀土元素含量(ΣHREE)为21.36×10−6~22.97×10−6,平均值为22.33×10−6;ΣLREE/HREE为24.94~26.74,平均值为25.76。(La/Yb)N为58.11~70.68,平均值为62.42,表明轻重稀土分馏明显。δEu为0.59~0.6,显示出较弱的负Eu异常(表3)。在稀土元素球粒陨石标准化分配型式曲线图(Sun et al.,1989)(图7)中,稀土元素配分型式曲线呈向右陡倾的曲线。
3.5 锆石U-Pb定年
本次研究工作在革吉县丁色一带多爱组(K1d)角闪安山岩(U-Pb法)中获得锆石U-Pb年龄,样品(D531/14)U-Pb同位素测试分析结果见表4。从阴极发光照片来看(图8a),大多数锆石具有较好的自形形态,呈菱柱状,CL图像明亮,震荡环带清晰,个别锆石内部或边缘有溶蚀现象(如13、15和16号锆石);部分锆石可能受热液影响,CL图像比较黑,呈他形-自形,部分可见海绵状或者骨架状结构,受到不同程度破坏,部分锆石核部颜色与环带颜色差异较大,呈似核状(如10号锆石),年龄误差较大。因此选定具有岩浆锆石特征的锆石为依据,来指示岩体的结晶年龄。角闪安山岩锆石U-Pb分析结果表明,校正后锆石有效数据点7个,7个分析点的Th/U值为0.37~0.76,为较为典型的岩浆锆石,锆石U-Pb谐和图上可以看出(图8b),样品年龄较为集中,从加权平均年龄图上获得的年龄平均值为(111.2±2.1)Ma(图8c),代表角闪安山岩的形成时代。
表 4 多爱组(K1d)角闪安山岩岩石U-Pb同位素测年分析结果表Table 4. The U-Pb isotopic analysis result of the hornblende andesite of the Duo 'ai Formation样号 D531/14 样品名称 角闪安山岩 样品
情况同位素原子比率 表面年龄 点号 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 232Th/238U 1σ 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 06 0.0499 0.0049 0.1217 0.0116 0.0177 0.0002 0.0033 0.0001 0.5764 0.0031 192 117 113 07 0.0480 0.0009 0.1180 0.0020 0.0178 0.0002 0.0035 0.0001 0.7658 0.0036 101 113 114 09 0.0501 0.0013 0.1211 0.0032 0.0175 0.0002 0.0029 0.0001 0.3731 0.0010 198 116 112 13 0.0494 0.0048 0.1186 0.0115 0.0174 0.0002 0.0024 0.0001 0.4390 0.0013 169 114 111 14 0.0489 0.0056 0.1171 0.0130 0.0174 0.0002 0.0021 0.0001 0.4988 0.0014 142 112 111 15 0.0522 0.0033 0.1251 0.0080 0.0174 0.0002 0.0028 0.0000 0.3907 0.0003 293 120 111 16 0.0514 0.0009 0.1190 0.0016 0.0168 0.0002 0.0016 0.0019 0.4644 0.0012 261 114 107 注:该样品根据频谱图选定111 Ma±作为岩体的年龄,选择点号与锆石特征图对应;测试单位为西北大学实验室(2020年)。 4. 讨论
4.1 火山岩形成构造环境探讨
多爱组(K1d)火山岩总体属于碱性-钙碱性岩系列。在里特曼-弋蒂里指数(logτ-logδ)图解(赵玉琛,1989;刘德林,1992)(图9a)中,大多数样品投影点落入造山带地区火山岩区;在Hf/3-Th-Nb/16图解(Pearce et al.,1983,1984)(图9b)中,投影点全部落入钙碱性岛弧玄武岩区域;在La/Yb-La图解(李曙光,1993)(图9c)中,投影点全部落入弧火山岩区域;在Th/Yb-Ta/Yb图解(Pearce,1982)(图9d)中,投影点几乎全部落入活动大陆边缘(陆缘弧)区域;在Ti/100-Zr-Sr/2图解(Wood,1980)(图9e)中,投影点几乎全部落入钙碱性岛弧玄武岩区域;在Th-Ta图解(Pearce,et al.,1983,1984)(图9f)中,投影点落入火山弧玄武岩区域;在La/Yb-Sc/Ni、La/Yb-Th/Yb图解(图9g、图9h)中,投影点大部分落入大陆边缘弧和安山弧区域及附近。结合其岩石组合、岩石化学及地球化学特征,认为多爱组(K1d)形成环境为岛弧环境。
拖称组(K1t)火山岩属于钙碱性系列。在里特曼-弋蒂里指数(logτ-logδ)图解(赵玉琛,1989;刘德林,1992)(图9a)中,两个投影点落入造山带地区火山岩区;在Hf/3-Th-Nb/16图解(Pearce et al.,1983,1984)(图9b)中,投影点全部落入钙碱性岛弧玄武岩区域;在La/Yb-La图解(李曙光,1993)(图9c)中,投影点全部落入弧火山岩区域;在Th/Yb-Ta/Yb图解(Pearce,1982)(图9d)中,投影点落在活动大陆边缘(陆缘弧)区域及附近;Ti/100-Zr-Sr/2图解(Wood,1980)(图9e)中,样品投影点全部落入钙碱性岛弧玄武岩区域;在Th-Ta图解(Pearce et al.,1983,1984)(图9f)中,投影点落入火山弧玄武岩区域;在La/Yb-Sc/Ni、La/Yb-Th/Yb图解(图9g、图9h)中,投影点大部分落入大陆边缘弧和安山弧区域及附近;在TFeO/MgO-TiO2图解(Wood,1980; Pearce,et al.,1983,1984;赵玉琛,1989;刘德林,1992)(图9i)中,投影点落入岛弧拉斑玄武岩区域。结合其岩石组合、岩石化学及地球化学特征,认为拖称组(K1t)火山岩形成于岛弧环境。
朗久组(K1l)火山岩属于碱性岩系列。在里特曼-弋蒂里指数(logτ-logδ)图解(赵玉琛,1989;刘德林,1992)(图9a)中,投影点落入C区(A区、B区派生的碱性、富碱岩);在Hf/3-Th-Nb/16图解(Pearce 1983,1984)(图9b)中,投影点落入钙碱性岛弧玄武岩区域;在La/Yb-La(李曙光,1993)、Th/Yb-Ta/Yb图解(Pearce,1982)(图9c、图9d)中,投影点全部落在弧火山岩之外;在TFeO/MgO-TiO2图解(Wood,1980;Pearce,1983,1984;赵玉琛,1989;刘德林,1992)(图9i)中,投影点落入岛弧拉斑玄武岩区域;在FeOt-MgO-Al2O3图解(Pearce,1977)(图9j)中,投影点全部落入岛弧及活动大陆边缘区域。结合其岩石组合、岩石化学及地球化学特征,认为朗久组(K1l)火山岩形成于近活动大陆边缘的岛弧环境。
根据前人完成的1∶25万狮泉河幅等区域资料和研究成果,措勤–申扎岩浆弧在中生代于活动边缘盆地中形成一套火山–沉积岩组合(许荣科等,2004)。下白垩统多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)和上白垩统捷嘎组(K1jg)为一套巨厚的海陆交互相–滨浅海相的中酸性火山岩–碎屑岩和碳酸盐岩组合,属于典型岛弧活动边缘盆地沉积建造。前人研究表明,晚侏罗世—早白垩世是该带强烈的岛弧造山时期(朱弟成等,2006,2008a,2008b;康志强等,2008),形成的火山–沉积岩系累计厚度可能超过
10000 m,火山岩主体为碱性、钙碱性系列火山岩,整体富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,Ta、Nb等高场强元素则表现为明显亏损,曲线型式与成熟岛弧环境形成的火山岩相似,暗示可能与上部陆壳物质重熔有关,火山活动发生于成熟岛弧背景(朱弟成等,2006,2008a,2008b)。测区多爱组(K1d)-拖称组(K1t)-朗久组(K1l)火山岩由早及晚地球化学性质的变化和相互之间呈火山喷发不整合接触,指示了火山活动具有脉动的特点(朱弟成等,2008a,2008b;格桑旺堆等,2019),分别构成3个不同部分熔融系列,指示了一个俯冲角度变陡造成的弧壳加厚的过程。多爱组(K1d)火山岩发育的柱状节理、气孔构造和拖称组(K1t)火山岩发育流纹构造(图3)反映了这一时期曾有部分地带已露出水面。
朗久组(K1l)具有碱性特征的火山岩喷出,指示了存在由于俯冲诱发弧的拉裂(刘伟等,2010;周华等,2016,2018),沉积物有由粗→细的特征,而且越向上越偏碱性;在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,朗久组(K1l)火山岩Nb、Ta负异常显著,表明与来自俯冲带消减沉积物亏损高场强元素的流体交代地幔楔部分熔融有关,指示该组火山岩为岛弧橄榄安粗岩系;在稀土元素配分型式曲线图上,朗久组(K1l)火山岩稀土元素配分型式曲线明显向右陡倾,轻稀土分异中等,重稀土分异显著,显示较弱的负Eu异常,曲线与埃达克岩相似;火山岩构造环境判别图解(图9c、图9d)中,朗久组(K1l)火山岩也表现出与多爱组(K1d)、拖称组(K1t)不同的地球化学习性。综上分析,认为朗久组(K1l)火山岩为典型岛弧橄榄玄粗岩系,其大量发育标志冈底斯弧在这一时期已变为成熟大陆弧(李永飞等,2005)。
4.2 时代分析
区域上多爱组(K1d)角度不整合于中—晚侏罗世地层之上。狮泉河地区则弄群(K1Z)火山岩(U-Pb法)同位素年龄(145.9±1.9) Ma~(148.5±1.5) Ma(格桑旺堆等,2019),措勤地区则弄群(K1Z)火山岩(U-Pb法)同位素年龄(112.7±0.1) Ma、111~118 Ma(刘伟等,2010;周华等,2016,2018),拉萨、来多地区则弄群(K1Z)火山岩(U-Pb法)同位素年龄分别为(113.6±1.0) Ma、114.7~124.0 Ma(康志强等,2008;贺娟等,2020;张彤等,2020)。
研究区内捷嘎组(K1jg)角度不整合于多爱组(K1d)之上,罗布隆仁波一带,多爱组(K1d)火山岩不整合于晚侏罗世花岗闪长岩(U-Pb同位素年龄154.51±0.6 Ma)之上。结合本次研究在多爱组(K1d)角闪安山岩(U-Pb法)中获得锆石U-Pb年龄(111.2±2.1)Ma,表明则弄群(K1Z)火山岩形成时代为早白垩世。
结合本次工作取得的研究数据,则弄群(K1Z)为大陆边缘滨浅海相环境下的产物,其火山岩具线状裂隙式兼中心式喷发的特点,为白垩纪经板块俯冲后在大陆一侧形成的陆缘弧环境,所夹的灰岩及碎屑岩反映了滨浅海相沉积的特点(贺娟等,2020;张彤等,2020)。
根据前人公开发表的年代学、地球化学研究成果,在晚三叠世到中侏罗世,在班公湖-怒江带和新特提斯洋之间存在一个在弧间裂谷基础上发展起来的洋盆-Slainajap洋盆(李永飞等,2005;朱弟成等,2006,2008a,2008b;王辉等,2009;张志平等,2016),即狮泉河-永珠-纳木错-嘉黎蛇绿混杂岩带所代表的洋盆。
根据本次研究工作取得的结果,并结合前人的认识,则弄群(K1Z)火山岩形成大地构造背景为Slainajap洋盆向南俯冲。
5. 结论
(1)则弄群(K1Z)火山岩由早及晚构成3个不同部分熔融系列,自下而上划为3个组:多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)。多爱组(K1d)以中基性火山岩为主,属碱性-钙碱性系列岩石;拖称组(K1t)以中酸性火山岩为主,属碱性-钙碱性系列岩石;朗久组(K1l)以碱性火山岩为主,属碱性系列岩石,具有富钾贫钠的特点。
(2)则弄群(K1Z)火山岩整体富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素,明显亏损Ta、Nb等高场强元素,曲线型式与成熟岛弧环境形成火山岩相似;轻重稀土分异显著,轻稀土分异较重稀土分异显著,稀土配分曲线总体显示岛弧火山岩稀土分配形式,朗久组(K1l)火山岩稀土配分曲线与埃达克岩相似。
(3)多爱组(K1d)、拖称组(K1t)、朗久组(K1l)地球化学性质的变化和火山喷发不整合接触表明火山活动具有脉动特点,指示了俯冲角度变陡造成弧壳加厚的过程。朗久组(K1l)碱性火山岩喷出指示存在俯冲诱发弧的拉裂。
(4)则弄群(K1Z)火山岩地球化学、年代学研究结果表明冈底斯弧在早白垩世晚期已变为成熟大陆弧,是狮泉河–永珠–纳木错–嘉黎蛇绿混杂岩带所代表的洋盆(Slainajap洋盆)向南俯冲的结果。
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表 1 则弄群(K1Z)火山岩主量元素特征
Table 1 Major element composition of the Zenong Group(K1Z) volcanic rocks
组 名 样品号 岩性 主量元素特征(%) CIPW标准矿物组合特征值 特征参数值 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 LOI Total Q An Ab Or C Di Hy Il Mt Ap R1 R2 σ A/CNK AR SI DI A/MF C/MF Na2O/
K2O多爱组 PM16/1 安山岩 59.5 0.77 15.6 5.19 3.05 0.083 2.84 3.79 5.07 2.11 0.23 4.8 103.03 15.32 1.77 42.66 12.4 4.26 / 10.46 1.46 5.59 0.52 1429 847 3.15 0.89 2.18 15.67 70.38 0.86 0.38 2.4 D155/1 安山岩 50.1 1.15 14.1 8.27 2.36 0.146 1.94 8.77 4.79 1.86 0.52 8.3 102.31 12.57 / 36.16 10.95 5.05 / 10.34 2.18 6.31 1.2 896 1307 6.34 0.59 1.82 10.3 59.68 0.75 0.85 2.58 D2316/1 安山岩 61.9 0.74 15.8 6.59 3.14 0.106 2.21 6.05 2.71 2.12 0.14 1.59 103.10 20.89 24.18 22.56 12.33 / 1.77 9.83 1.38 5.91 0.32 2357 1049 1.26 0.89 1.57 13.37 55.78 0.85 0.6 1.28 D531/14 角闪安
山岩55.44 0.72 15.87 7.05 4.18 0.159 2.89 4.64 3.99 3.04 0.29 5.77 104.04 13.96 / 32.44 17.7 6.09 / 12.93 1.35 7.21 0.67 1236 937 4.13 0.87 2.04 13.8 64.1 0.71 0.38 1.31 D531/53 石英安
山岩51.5 1.07 15.4 7.24 3.36 0.128 3.89 8.64 2.44 1.42 0.29 7.79 103.17 19.1 8.62 20.6 8.37 6.69 / 16.81 2.03 5.51 0.68 1929 1417 1.76 0.72 1.38 21.6 48.07 0.65 0.66 1.72 D542/1 角闪安
山岩67.66 0.438 15.44 3.52 2.3 0.061 0.855 4.13 2.84 3.34 0.201 1.48 102.27 27.59 18.78 23.85 19.59 0.22 / 4.54 0.83 4.06 0.46 2534 781 1.56 0.98 1.92 6.69 71.03 1.56 0.76 0.85 D542/4 安山岩 64.21 0.525 15.76 6.77 1.04 0.07 0.354 1.81 5.41 3.47 0.213 1.36 100.99 15.09 6.61 46 20.61 0.7 / 3.26 1 5.87 0.5 1339 523 3.7 0.99 3.04 2.11 81.7 1.43 0.3 1.56 D544/1 石英安
山岩62.91 0.708 15.16 7.52 0.32 0.071 0.717 3.02 4.59 2.52 0.24 2.42 100.20 19.26 12.78 39.82 15.27 0.32 / 4.82 1.38 5.44 0.57 1800 673 2.47 0.96 2.28 4.69 74.35 1.28 0.46 1.82 平 均 值 59.15 0.77 15.39 6.52 2.47 0.1 1.96 5.11 3.98 2.49 0.27 4.19 102.39 17.97 12.12 33.01 14.65 / / 9.12 1.45 5.74 0.62 1690 941.75 3.05 0.86 2.03 11.03 65.64 1.01 0.55 1.69 拖称组 D522/12 角闪安
山岩63.1 0.67 14.7 5.15 0.52 0.05 0.82 3.46 5.35 2.66 0.27 3.73 100.48 18.96 2.77 45.96 15.96 2.03 / 3.67 1.29 4.09 0.62 1543 710 3.14 0.82 2.58 5.77 80.88 1.56 0.67 2.01 PM17/1 安山岩 55.1 1.1 15.1 7.11 3.34 0.15 3.13 7.19 4.59 0.97 0.38 5.13 103.29 9.82 17.53 38.71 5.74 / 0.07 13.38 2.08 6.23 0.87 1511 1216 2.57 0.69 1.67 16.59 54.27 0.69 0.6 4.71 PM14/31 安山岩 47.4 1.18 16.4 8.94 5.17 0.13 5.24 7.79 2.7 2.5 0.35 7.4 105.2 6.2 8.28 22.45 14.52 6.01 / 22.17 2.2 7.51 0.79 1193 1390 7.37 0.77 1.55 21.67 43.17 0.51 0.44 1.08 平 均 值 55.2 0.98 15.4 7.07 3.01 0.11 3.06 6.15 4.21 2.04 0.33 5.42 102.99 11.66 9.53 35.7 12.1 / / 13.1 1.86 5.94 0.76 1 415.7 1105.3 4.36 0.76 1.93 14.68 59.44 0.92 0.57 2.6 朗久组 D0293/2 粗面岩 63.0 1.18 13.8 4.03 1.24 0.09 2.45 3.09 2.66 7.97 0.57 0.61 100.69 10.52 2.15 22.49 47.07 / 7.04 2.83 2.24 4.05 1.33 1226 722 5.64 0.74 4.4 13.43 80.08 1.05 0.43 0.33 D0298/1 粗面岩 63.9 1.11 14.0 4 1.24 0.06 1.93 2.49 2.68 8.04 0.55 0.75 100.75 12.54 2.31 22.66 47.48 / 4.01 2.95 2.11 4.03 1.26 1262 636 5.5 0.79 4.74 10.85 82.68 1.19 0.39 0.33 D0301/1 石英粗
面岩63.9 1.06 13.4 3.83 0.55 0.06 1.71 2.06 2.62 7.96 0.59 2.31 100.05 19.58 0 16.86 47.52 1.51 / 4.3 2.03 3.01 1.37 1339 573 5.31 0.8 5.37 10.35 83.96 1.34 0.37 0.33 平 均 值 63.6 1.17 13.73 3.95 1.01 0.07 2.03 2.55 2.65 7.99 0.57 1.22 100.5 14.21 1.49 20.67 47.36 / / 3.36 2.13 3.7 1.32 1 275.7 643.7 5.48 0.78 4.84 11.54 82.24 1.19 0.4 0.33 表 2 则弄群(K1Z)火山岩微量元素特征(10−6)
Table 2 The trace element composition of the Zenong Group (K1Z) volcanic rocks (10−6)
组名 样品号 岩性 微量元素特征 Cu Pb Zn Cr Ni Co Rb Cs W Ga Sb Bi Sr Ba V Sc Nb Ta Zr Hf U Th 多爱组 PM16/1 安山岩 42.4 11.7 69.9 74.6 49.7 18.2 54.7 0.997 1.01 16.9 2.59 0.079 394 496 97.6 11.9 14.6 0.962 187 5.33 14.6 7.55 D155/1 安山岩 39.7 8.86 95.2 41.8 16.5 22 60.7 14.9 1.05 14.3 0.528 0.022 291 225 133 20.3 10.4 0.524 199 5.1 10.4 4.42 D2316/1 安山岩 11.9 19.5 64.1 22 5.06 12.4 85.3 6.42 1.35 19.6 1.47 0.175 294 462 128 21.2 12 0.889 189 6.06 12 11 D531/14 角闪安山岩 14 12.2 102 45.1 12.8 14.9 86.2 6.98 1.61 18.4 0.896 0.026 294 554 114 9.11 9.75 0.688 150 4.42 9.75 8.65 D531/53 石英安山岩 36.4 7.81 75.9 172 69.4 32.1 31.6 1.23 0.335 16 0.79 0.038 459 450 161 13.9 8.31 0.448 148 4.16 8.31 6.12 D542/1 角闪安山岩 6.31 14 67.3 64.5 4.12 5.12 101 4.11 3.35 16.3 0.182 0.011 626 614 30.7 4.12 11.2 0.808 156 4.21 11.2 10.1 D542/4 安山岩 15.2 13.8 35.3 60.1 3.55 5.02 68.4 1.98 2.37 11.7 0.36 0.135 578 987 81.9 4.45 10.1 0.681 140 4.03 10.1 8.69 D544/1 石英安山岩 11.3 9.63 43.5 42.3 4.88 8.83 42.6 2.95 1.63 12.4 0.275 0.065 699 742 55.9 9.26 9.54 0.629 142 4.07 9.54 8.4 平均值 22.15 12.19 69.15 65.3 20.75 14.82 66.31 4.95 1.59 15.7 0.89 0.069 454.38 566.25 100.26 11.78 10.74 0.704 163.88 4.67 10.74 8.12 拖称组 D522/12 角闪安山岩 32 14.4 32.5 22.3 9.16 11.9 50.1 0.796 1.26 15.6 0.266 0.153 380 425 138 9.46 5.44 0.348 137 4.36 2.02 7.09 PM17/1 安山岩 41.2 11.9 79.5 117 60 26 27.2 6.49 0.863 16.4 0.606 0.052 327 207 134 18.9 14.5 0.95 178 4.88 1.48 5.34 PM14/31 安山岩 26.7 11.6 84.1 124 78 31.3 101 67.5 0.075 17.1 1.28 0.054 302 264 165 22.2 7.53 0.253 160 4.52 1.15 4.31 平均值 33.3 12.63 65.37 87.77 49.05 23.07 59.43 24.93 0.73 16.37 0.72 0.09 336.3 298.7 145.7 16.85 9.16 0.52 158.3 4.59 1.55 5.58 朗久组 D0293/2 粗面岩 47.6 138 84.2 86 43.2 11.8 543 52.1 7.78 49.1 0.295 0.297 832 2625 82.9 13.6 42 2.35 719 22.4 22.1 122 D0298/1 粗面岩 37.5 128 79.2 83.5 30 10.5 549 52.8 11.4 47.8 0.248 1 807 2510 81.7 12.5 47 2.87 633 20.3 22.4 128 D0301/1 石英粗面岩 27.4 135 76.2 118 52.4 10.1 613 63.3 8.99 50.4 0.293 0.31 793 2301 72.8 11.8 44.8 2.83 626 20.1 12.4 137 平均值 37.5 133.67 79.87 95.83 41.87 10.8 568.33 56.07 9.39 49.1 0.279 0.536 810.67 2478.67 79.13 12.63 44.6 2.68 659.33 20.93 18.97 129 黎彤(1997) 38.8 6.15 72.4 172 124 51.3 60.4 4.31 1.18 14.1 0.11 0.082 275 243 59.3 11.6 15.4 1.43 77.4 2.14 2.43 7.15 表 3 则弄群(K1Z)火山岩稀土元素特征(10−6)
Table 3 Rare earth element composition of the Zenong Group (K1Z) volcanic rocks (10−6)
组名 样品号 岩性 稀土元素 特征参数 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ∑REE LREE HREE LREE/HREE δEu δCe (La/Yb)N 多爱组 PM16/1 安山岩 27.6 52.6 6.27 21.8 3.95 1.07 3.37 0.56 2.9 0.544 1.57 0.259 1.58 0.221 124.30 113.29 11.01 10.29 0.87 0.94 12.53 D155/1 安山岩 33.6 66.9 8.43 35.1 6.76 2.21 5.61 1.01 5.27 0.998 2.82 0.457 2.93 0.431 172.53 153.00 19.53 7.84 1.07 0.95 8.23 D2316/1 安山岩 32.8 65.9 8.02 31.2 6.23 1.41 5.56 1.05 5.74 1.1 3.29 0.525 3.52 0.475 166.82 145.56 21.26 6.85 0.72 0.97 6.68 D531/14 角闪安山岩 28.9 52.6 6.21 24.1 4.62 1.24 4.48 0.73 4.35 0.734 2.22 0.4 2.46 0.382 133.43 117.67 15.76 7.47 0.82 0.92 8.43 D531/53 石英安山岩 23 43.7 5.26 21.7 4.36 1.27 4.06 0.77 4.42 0.763 2.14 0.357 2.32 0.352 114.47 99.29 15.18 6.54 0.91 0.94 7.11 D542/1 角闪安山岩 30.5 54.9 6.02 22.4 3.7 1.11 2.99 0.461 2.21 0.378 1.1 0.163 1.01 0.179 127.12 118.63 8.49 13.97 0.99 0.93 21.66 D542/4 安山岩 27.6 47 5.3 20.5 3.6 0.827 3.03 0.39 2.13 0.349 0.99 0.131 1.16 0.184 113.20 104.83 8.37 12.53 0.75 0.89 17.07 D544/1 石英安山岩 24.5 46.1 5.29 20.2 3.69 0.916 3.61 0.65 3.48 0.68 2.06 0.441 2.65 0.382 114.65 100.70 13.95 7.22 0.76 0.95 6.63 平均值 28.6 53.7 6.35 24.6 4.61 1.26 4.09 0.703 3.81 0.693 2.02 0.34 2.2 0.33 133.32 119.12 14.19 9.09 0.86 0.94 11.04 拖称组 D522/12 角闪安山岩 23.7 37.2 4.35 17 3.18 0.88 2.68 0.41 1.84 0.29 0.88 0.18 0.86 0.13 93.57 86.31 7.26 11.90 0.90 0.83 19.77 PM17/1 安山岩 24.8 50.5 6.4 26.5 5.15 1.68 4.76 0.9 4.8 0.97 2.71 0.46 2.93 0.42 132.98 115.03 17.95 6.41 1.02 0.96 6.07 PM14/31 安山岩 22.9 46 6.04 25.3 5.32 1.6 4.63 0.89 4.46 0.9 2.54 0.43 2.84 0.38 124.22 107.16 17.06 6.28 0.96 0.94 5.78 平均值 23.8 44.57 5.6 22.93 4.55 1.39 4.02 0.73 3.7 0.72 2.04 0.36 2.21 0.31 116.92 102.83 14.09 8.20 0.96 0.91 10.54 朗久组 D0293/2 粗面岩 128 261 33.5 134 20.6 3.33 11.6 1.34 5.25 / 1.79 / 1.57 0.18 603.09 580.43 22.66 25.61 0.60 / 58.48 D0298/1 粗面岩 134 251 33.5 131 20.2 3.28 12 1.33 5.55 / 1.65 / 1.36 0.17 595.95 572.98 22.97 24.94 0.59 / 70.68 D0301/1 石英粗面岩 128 252 32.9 134 21 3.28 11.1 1.32 4.81 / 1.51 / 1.58 0.16 592.54 571.18 21.36 26.74 0.59 / 58.11 平均值 130 254.67 33.3 133 20.6 3.3 11.57 1.33 5.2 / 1.65 / 1.5 0.17 597.19 574.86 22.33 25.76 0.59 / 62.42 黎彤(1997) 16.4 30.8 3.69 17.8 2.85 0.64 2.92 0.4 2.51 0.4 1.04 0.18 1.34 0.18 92.45 72.18 20.27 3.56 0.66 0.88 8.32 表 4 多爱组(K1d)角闪安山岩岩石U-Pb同位素测年分析结果表
Table 4 The U-Pb isotopic analysis result of the hornblende andesite of the Duo 'ai Formation
样号 D531/14 样品名称 角闪安山岩 样品
情况同位素原子比率 表面年龄 点号 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 208Pb/232Th 1σ 232Th/238U 1σ 207Pb/206Pb 207Pb/235U 206Pb/238U 06 0.0499 0.0049 0.1217 0.0116 0.0177 0.0002 0.0033 0.0001 0.5764 0.0031 192 117 113 07 0.0480 0.0009 0.1180 0.0020 0.0178 0.0002 0.0035 0.0001 0.7658 0.0036 101 113 114 09 0.0501 0.0013 0.1211 0.0032 0.0175 0.0002 0.0029 0.0001 0.3731 0.0010 198 116 112 13 0.0494 0.0048 0.1186 0.0115 0.0174 0.0002 0.0024 0.0001 0.4390 0.0013 169 114 111 14 0.0489 0.0056 0.1171 0.0130 0.0174 0.0002 0.0021 0.0001 0.4988 0.0014 142 112 111 15 0.0522 0.0033 0.1251 0.0080 0.0174 0.0002 0.0028 0.0000 0.3907 0.0003 293 120 111 16 0.0514 0.0009 0.1190 0.0016 0.0168 0.0002 0.0016 0.0019 0.4644 0.0012 261 114 107 注:该样品根据频谱图选定111 Ma±作为岩体的年龄,选择点号与锆石特征图对应;测试单位为西北大学实验室(2020年)。 -
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