青藏高原存在20多条东西走向的蛇绿岩带[1],对于其形成机制目前还未完全统一。有学者认为存在一个或几个较为主要的蛇绿岩缝合带,其能够代表特提斯洋边界或者冈瓦纳大陆与欧亚大陆板块拼合的边界[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12];也有学者认为上述众多蛇绿岩带是由一系列多岛弧盆系由北向南连续演化的结果[13,14,15,16,17]。近年来,随着班公湖-怒江蛇绿混杂岩带(简称“班怒带”)及伴生岩体研究更加深入[17,18,19,20,21,22,23,24,25,26],位于其南侧的狮泉河地区也积累了一些研究成果[27,28,29,30],逐步识别出狮泉河蛇绿岩套中各组分、蛇绿混杂岩带分布情况等,但是分歧一直存在:有学者认为狮泉河蛇绿混杂岩带是班怒带的一部分[31,32,33,34,35],也有学者认为狮泉河具有相对独立的演化历史和时限应当分别对待[36,37,38,39,40,41]。狮泉河蛇绿岩被具有岛弧性质的花岗质岩[38,41]大面积侵入,与其北侧的班怒带和伴生岩体具有清晰界线的情况明显不同[19,42],其成因尚需进一步研究。同时,针对狮泉河地区蛇绿岩的演化时限等问题研究也相对较少[28,37]。

通过对西藏狮泉河蛇绿混杂岩带西段拉梅拉地区辉长岩开展野外地质调查、剖面实测、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、全岩地球化学元素分析等工作,确定了该地区蛇绿混杂岩的野外特征,明确了其构造背景,进一步限定了其形成时限,并在此基础上深化了狮泉河洋盆的形成演化过程认识。,对于研究青藏高原新特提斯洋初期(早-中侏罗世)演化提供了新证据。

图1拉梅拉地区地质简图及实测剖面位置

1、区域地质背景

研究区位于中国西南部的西藏阿里地区噶尔县狮泉河镇拉梅拉山口一带(图1)[43],主体岩性为碳酸盐岩、基性-超基性岩,岩石组合有蛇纹石化橄榄岩、镁铁质堆晶岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、英安岩、碳酸盐岩等,多为断层接触,具有典型的构造混杂特征:以基性火山岩、砂岩、砂板岩为基质,以碳酸盐岩作为主要的岩块,超基性岩,火山岩,少量硅质岩为岩片岩块。同时,在拉梅拉山口南北两侧可见花岗质岩成岩基大面积侵入混杂岩中。研究区各地质体总体呈北西-南东方向展布延伸,在拉梅拉山口西南侧发现一条相同走向的韧性剪切带,出露宽度小于1km,断续出露,部分花岗岩类岩体可见定向排列矿物。

研究区构造单元划分属于冈底斯岩浆弧中的狮泉河-申扎-嘉黎蛇绿混杂岩带[17],1∶25万区域地质调查[36]将其划入狮泉河蛇绿岩混杂带二亚带,认为是该地区蛇绿岩各组分出露最为齐全的地方。

2、野外地质及岩相学特征

研究区蛇绿岩总体呈北西西方向展布,与灰岩、砂岩等围岩断层接触,显示出混杂增生特征。改造后的蛇绿岩组分多为透镜状或长条状,破碎、风化强烈。研究区整体被中侏罗世岩体侵位、改造。由于研究程度较低,嘎铃蛇绿混杂岩尚未有实测剖面。选取露头较好地段开展实测工作,初步查明蛇绿混杂岩产出形态、接触关系、变形变质、围岩蚀变等情况等特征:剖面共分层17层。第9、16两层为全新统洪冲积物,舍去。剖面位置如图1所示,全长927m,出露的蛇绿混杂岩各组分均强烈变形、破碎,接触关系多为逆冲断层(图2)。部分断层面可见擦痕、构造透镜体等指示断层性质的标志物。辉长岩出露于第7、12两层,断层产出。与狮泉河蛇绿混杂岩带其他已知剖面对比发现,嘎铃蛇绿混杂岩在保有典型混杂岩特点的同时具有较为强烈的脆性变形,逆冲断层更加发育,与中酸性岩体构造接触等独特特征。剖面分层简述如下:

图2西藏拉梅拉山口嘎铃实测剖面图

0层:灰白色薄层状中细粒岩屑石英砂岩,风化面黄褐色-灰褐色。砂岩层理产状347°∠48°。厚24m。

1层:深灰色板岩,变形破碎强烈。可见夹少量青灰色薄层状细砂岩。与下伏地层整合接触。厚18m。

2层:深灰-灰黑色板岩,板劈理发育。与下伏地层整合接触。厚22m。

3层:深灰色中层状灰岩,风化面为灰白色。局部可见褐铁矿化。与下伏地层整合接触。厚15m。

4层:墨绿色块状安山岩,风化面为灰绿色。杏仁体发育,节理发育,可见少量石英脉。与第3层为逆断层接触。厚34m。

5层:灰绿色辉绿岩,细粒结构块状构造。与第4层为逆断层接触。断层面发育构造透镜体。厚73m。

6层:强风化灰黑色橄榄岩,多蛇纹石化,破碎强烈,可见少量阳起石。与围岩为逆断层接触,部分碎块可见擦痕。厚39m。

7层:黑灰色细粒辉长岩,块状结构,可见半自形-自形辉石、斜长石。以断层形式产出于强风化橄榄岩破碎带中。厚18m。

8层:墨绿色橄榄岩,风化面为灰黑色,蛇纹石化明显,偶见阳起石。整体破碎严重。厚33m。

9层:全新统洪冲积物。砾石成分主要有蛇纹石化橄榄岩、玄武岩、细砂岩及少量的板岩。砾石多呈棱角-次棱角状、分选差。厚180m。

10层:灰黑色蛇纹石化橄榄岩,块状构造,破碎严重。厚66m。

11层:灰白色块状灰岩,褐铁矿化发育,风化面为黄褐色-灰黄色。测得产状为353°∠46°。两侧均为逆冲断层接触。厚126m。

12层:黑灰色细粒辉长岩,块状结构,露头两侧均以断层形式产出,接触面附近可见解理密集发育。厚71m。

13层:墨绿色块状玄武岩,可见灰白色硅质岩透镜体。隐晶质结构,气孔状、杏仁状构造,局部可见片理化。硅质岩透镜体约为20cm×2cm,长轴为北西西向。两侧断层接触关系。厚29m。

14层:淡红色中细粒花岗闪长岩,风化面为灰黄色,中等风化程度。含角闪石、斜长石、石英等矿物。与玄武岩为逆冲断层接触关系。厚94m。

15层:淡红色中细粒花岗闪长岩,中等风化程度。可见暗色包体,包体直径为3～8cm。厚107m。

16层:全新统洪冲积物。厚50m。

嘎铃辉长岩为灰黑色,辉长结构,块状构造[图3(a)、图3(b)]。部分发育蚀变,可见少量不透明暗色矿物[图3(c)、图3(d)]。单斜辉石部分绿泥石化,粒径为0.2～0.5mm,含量约60%。斜长石多为半自形-自形,含量约35%。暗色矿物含量约5%。

图3嘎铃辉长岩野外和镜下照片

3、分析方法

样品主微量元素分析由广州澳实分析检测有限公司完成。锆石原位微区U-Pb同位素分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成,具体分析方法及仪器参数见文献[44,45]。相关测试分析使用到ICPMSDataCal程序[46]、Isoplot3.0程序[47]、Geokit软件[48],对应参数设置参考文献[49,50,51]。

4、分析结果

4.1 全岩地球化学

嘎铃辉长岩全岩地球化学共测试样品7件(表1)。其中SiO2含量为49.92%～52.58%、Na2O含量为1.74%～2.68%、MgO含量为6.57%～7.30%。在全碱-二氧化硅图解中,样品主体位于二长辉长岩与二长闪长岩的过渡区域,所有样品均属于亚碱性系列(图4),且显示拉斑系列(图5)。从球粒陨石标准化稀土元素分配图(图6)可以看出,稀土元素为平坦型:轻稀土元素弱亏损,重稀土元素平坦,没有明显的Eu异常。上述特征与N-MORB型分配模式相似。稀土元素总量(ΣREE)介于(21.19～24.91)×10-6;(La/Yb)N介于0.64～0.97;(Ce/Yb)N介于0.73～0.94;(Gd/Yb)N介于1.00～1.17;δEu值介于0.92～1.06。微量元素进行原始地幔标准化(图7)后,显示出富集Ba、U、K、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、P等高场强元素。总体显示出岛弧火成岩成因特性。

图4嘎铃辉长岩(Na2O+K2O)-SiO2图解

1为橄榄辉长岩;2a为碱性辉长岩;2b为亚碱性辉长岩;3为辉长闪长岩;4为闪长岩;5为花岗闪长岩;6为花岗岩;7为硅英岩;8为二长辉长岩;9为二长闪长岩;10为二长岩;11为石英二长岩;12为正长岩;13为副长石辉长岩;14为副长石二长闪长岩;15为副长石二长正长岩;16为副长正长岩;17为副长深成岩;18为霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

图5嘎铃辉长岩FeOT/MgO-SiO2图解

4.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

嘎铃辉长岩锆石颗粒整体保存尙可(图8),部分可见锆石原始形态和震荡环带结构,其余多破碎,粒径为80～120μm,少见或未见后期变质增生边。锆石Th/U为0.34～1.57。综合考虑,样品为岩浆锆石[53,54]。

嘎铃辉长岩锆石样品共测试33个点,舍弃和谐度较低的4个数据后,对29个测试数据进行处理,其206Pb/238U年龄区间为181～196Ma(表2),加权平均年龄为(189±1)Ma(MSWD=1.09,n=29)(图9),表明辉长岩的形成时代为早侏罗世。

图6嘎铃辉长岩球粒陨石标准化稀土元素分配图

球粒陨石标准化数据参考文献[52]

图7嘎铃辉长岩原始地幔标准化微量元素蛛网图

原始地幔标准化数据据参考文献[52]

图8嘎铃辉长岩部分锆石阴极发光图

图9嘎铃辉长岩锆石U-Pb年龄谐和图

5、讨论

5.1 嘎铃辉长岩的形成时限

嘎铃辉长岩构造位置属于狮泉河-申扎-嘉黎蛇绿混杂带,目前对于该地区蛇绿岩研究较少。1∶25万区域地质调查狮泉河幅[41]认为该带成于晚侏罗世末期-早白垩世早期(139～141Ma)。

郑有业等[28]测得橄榄辉石岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为(193.1±3.2)Ma。本文测得辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(189±1)Ma,与后者相似。因此可以认为嘎铃辉长岩的形成时代为早侏罗世。

5.2 嘎铃辉长岩的构造背景

研究认为当与超基性岩伴生的基性岩类仅表现出N-MORB型微量元素特征时可能形成于洋中脊环境,若同时还有低的高场强元素含量,则可能形成于弧后裂谷盆地[55]。嘎铃辉长岩属于拉斑系列,具有典型的正常洋中脊稀土元素地球化学特征,同时Nb、P等高场强元素也明显亏损。

图10嘎铃辉长岩2Nb-Zr/4-Y构造环境判别图解

图11嘎铃辉长岩Zr/Y-Zr判别图解

Zr、Nb、Y等高场强元素在具有较好的稳定性,常用作岩石形成和源区性质的示踪剂[56]。上述样品在基性岩构造环境图解中分别落入洋中脊和火山弧玄武岩的共有区域(图10)和岛弧玄武岩区域中(图11)。因此,嘎铃辉长岩可能形成于俯冲背景下的弧后裂谷环境。从而将其所代表的狮泉河洋盆限定为较小的规模,可能无法与班怒带蛇绿岩代表的洋中脊洋盆相提并论。仅是一个局限性洋盆。

5.3 狮泉河蛇绿混杂岩演化时限

虽然笔者与郑有业等[28]获得了相同的成岩年龄,但是在蛇绿岩构造属性上有不同认识:郑有业认为其代表大洋拉开形成洋壳的时限,即狮泉河蛇绿岩是MORE型,但并未有相应的地球化学分析证据。此外,也有学者认同弱亏损轻稀土、高场强元素亏损的辉长岩类可以代表俯冲型蛇绿岩[55,57,58,59],进而其形成时代可以指示大洋由扩张转换为俯冲消减的时限[60,61,62]。结合地球化学分析,狮泉河蛇绿岩应该属于SSZ型,即狮泉河地区特提斯洋中生代俯冲开始的时限。同时,该地区发现了具有岛弧特征的早侏罗世花岗岩,也与上述认识统一。

研究区多尼组(K1d)和郎山组(K1l)为一套代表残余海盆的沉积建造。前者为碳酸盐浅海相沉积,后者为一套含煤碎屑岩,为海陆交互相沉积,两者共同表明残余海盆已进入最后萎缩期[63]。区域上与狮泉河蛇绿混杂岩带呈角度不整合关系[43,64,65],同时,研究区发育大量晚白垩世花岗岩[66,67,68]。因此推断狮泉河地区特提斯洋盆俯冲时限开始于早侏罗世,最终于早白垩世闭合。

从野外地质特征来看,狮泉河地区的蛇绿混杂岩被大面积的相同时代中酸性岩体所侵位,与北侧班怒带蛇绿岩与岩体的产出形态有明显差别,结合野外观察,笔者更倾向两者在燕山期时具有较为独立的演化历程,北侧的班怒带洋盆规模较大,南侧的狮泉河洋盆表现出明显的局限性。后期的南北向压缩作用逐渐缩短了两个洋盆的距离,并最终呈现出仅相距几十千米的现今面貌。

6、结论

(1)嘎铃辉长岩锆石U-Pb年龄为(189±1)Ma,即其形成于早侏罗世。

(2)嘎铃辉长岩具有弱亏损轻稀土、高场强元素亏损的特性,表明其可能形成于俯冲背景下的弧后裂谷环境。

(3)狮泉河蛇绿岩代表的特提斯洋可能是一个早侏罗世开始俯冲,早白垩世闭合的具有独立演化历程的局限性洋盆。

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