冈底斯带东段日多地区美青岩体地球化学、年代学及其地质意义

2022-09-11

青藏高原出露着从元古宙到新生代各个地质时期多种类型的火山岩与侵入岩。冈底斯南带位于隆格尔-措麦断裂以南、雅鲁藏布结合带以北, 是冈底斯岩浆岩带主体[1]。前人对冈底斯南带古新世-始新世岩浆岩源区成因、动力学机制等研究取得了一些成果, 但关于冈底斯南带东段日多地区相关研究还相对薄弱, 本文以日多地区的美青岩体为研究对象, 系统开展了岩石地球化学、锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学研究, 探讨其形成时代、构造背景等, 为冈底斯南带岩浆岩演化提供可靠的年代学证据[2,3]。

一、区域地质与样品

研究区位于冈底斯岩浆岩南带东段日多地区, 出露地层主要为侏罗纪-白垩纪叶巴组、多底沟组、林布宗组、塔克那组、设兴组等, 这些地层普遍被古近纪林子宗群陆相火山岩角度不整合覆盖[4], 美青岩体分布于区内中部美青一带, 呈北东向展布, 出露面积150km2, 平面上呈带状, 主要呈岩基状产出, 岩石类型主要为二长花岗岩, 本次样品采自区内美青岩体二长花岗岩侵入体中, 侵位于侏罗系-白垩系地层中, 岩体与围岩侵入接触界线清楚, 发育有热接触蚀变带 (图1) 。

J1-2y-叶巴组;J3K1l-林布宗组;K1c-楚木龙组;K1t-塔那克组;K2s-设兴组;E1-2L.-林子宗群;Q-第四系;K2-晚白垩世侵入体;E1-古新世侵入体

据野外观察及薄片鉴定, 美青岩体岩性为浅灰色粗粒二长花岗岩, 岩石呈浅灰色, 具半自形粒状结构, 块状构造。主要矿物成分为钾长石 (38%) 、斜长石 (35%) 、石英 (25%) , 黑云母 (2%) 。钾长石呈不规则粒状, 结晶程度相对较差;斜长石具聚片双晶, 环带结构发育, 半自形晶, 结晶程度较高, 杂乱分布;石英呈它形粒状, 包裹黑云母、斜长石等细小晶体, 形成较晚;黑云母呈片状。

二、分析方法

主量、微量元素元素分析测试工作在核工业203研究所分析测试中心完成。主量元素的测定采用X射线荧光光谱法 (XRF) , 在PANalytical X荧光光谱仪上测定, 分析误差小于5%。微量元素的测定采用电感耦合与等离子体质谱 (ICP-MS) 法, 在Thermo Fisher IRISIntrepidⅡXSP电感耦合等离子体发射光谱仪上测定, 分析误差一般小于5%。

锆石LA-ICP-MS年代学分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成, 阴极发光照相 (CL) 采用美国Gatan公司的Mono CL3+X型阴极荧光探头。锆石U-Pb同位素分析在四极杆ICP-MSElan6100DRC上进行测定。激光剥蚀系统是德国Micro Las公司生产的Geo Las200M。激光束斑直径为30μ0, 激光脉冲10Hz, 能量32~36MJ。同位素组成采用美国哈佛大学矿物博物馆的标准锆石91500进行外标校正。在进行年龄数据分析时, 对于<1000Ma的测点, 采用206Pb/238U年龄值。同时, 结合206Pb/238U来计算锆石各测点数据的谐和性, 剔除206Pb/238U年龄相对于207Pb/206Pb年龄偏差大于±10%的测点数据。

三、分析结果

(一) 全岩地球化学

样品Si O2含量为72.52-76.78%, 全碱含量为7.10-8.64%, K2O/Na2O比值为0.85-1.05。在岩体分类TAS图解中, 样品主要落入二长花岗岩区, 且属亚碱性系列。在K2O-Si O2图解中, 样品落入中-高钾钙碱性系列, 岩石的里特曼指数 (σ) 在1.49-2.53之间, 均<4, 属钙碱性岩石。A/CNK值为1.10-1.23, 投图显示为过铝质岩石, 固结指数 (SI) 0.32-4.50, 表明岩浆分异程度很高, 以上地球化学特征反应了美青岩体具有S型花岗岩的特征。

稀土元素球粒陨石标准化分配曲线总体呈右倾平滑曲线形式, 稀土元素总量 (ΣREE) 为55.33-152.72×10-6, 稀土元素总量相对较高, 轻重稀土元素比值 (LREE/HREE) 为4.45-8.80, 分配曲线向右倾斜, 表明轻稀土相对富集, 重稀土相对亏损特征, 属轻稀土富集型。 (La/Yb) N值为3.86-9.75, 说明稀土分馏明显, 且轻稀土内部分馏程度高于重稀土内部分馏程度;δEu值为0.48-0.84, 具负Eu异常特征, 可能与源区残留影响有关。

微量元素原始地幔标准化蛛网图显示, 样品富集Rb、K、Ba、Th、U等大离子亲石元素及La、Ce等轻稀土元素, 而亏损Nb、P、Hf、Ti高场强元素, 与火山弧岩浆岩地壳化学特征相似, 样品中Sr具弱亏损, 可能与Eu异常相关。

(二) 锆石U-Pb年代学

本次工作选取样品 (D0019/2) 开展锆石定年工作, 样品中锆石多呈自形, 一般呈长柱状, 部分呈短柱状, 阴极发光图像显示出明显的振荡环带结构, 结合锆石Th/U比值 (>0.40) , 所测试的锆石为典型的岩浆型锆石特征。D0019/2样品共测试20点, 除14、25点误差较大, 其余28个测点的206Pb/238U加权年龄为62.2±0.6Ma, 样品年龄可信度很高, 且与野外接触关系一致, 故将其时代归属于古新世。

四、构造环境及其意义

美青岩体的Nb-Y图解显示, 岩体为同碰撞-火山弧构造环境产物, 通过Rb/10-Hf-3×Ta图解落入碰撞大陆背景的花岗岩构造环境中, R1-R2图解中主要落入同碰撞 (S型) 花岗岩过渡区, C/MF-A/MF源区判别图解中显示其为变质砂岩部分熔融产物。由此可知, 古新世酸性岩浆形成于印度大陆和亚洲大陆碰撞期, 可能与印度-亚洲大陆碰撞后持续俯冲有关, 持续的俯冲使亚洲大陆中地壳升温, 达到中地壳角闪岩相岩石熔融温度, 使其部分熔融, 形成酸性岩浆, 反映了印度-亚洲大陆在古新世约63Ma前已经碰撞。

五、结论

(1) 岩石学及岩石地球化学反映研究区美青岩体具S型花岗岩特征, 岩石轻稀土及大离子亲石元素相对富集, 重稀土及高场强元素相对亏损, 具同碰撞岩浆岩地球化学特征。

(2) 研究区美青岩体的锆石U-Pb年龄为62.2±0.6Ma, 时代属古新世。

摘要：日多地区美青岩体位于冈底斯南带东段, 一件锆石U-Pb测年显示其形成年龄为 (62.2±0.6) Ma, 岩石SiO2含量72.52-76.78%, 全碱含量7.10-8.64%, K2O/Na2O比值为0.85-1.05, 里特曼指数 (σ) 在1.49-2.53之间, 属钙碱性岩石, A/CNK值为1.10-1.23, 投图显示为过铝质岩石, 具有S型花岗岩的特征。岩石轻稀土及大离子亲石元素 (Rb、K、Ba、Th、U) 相对富集, 重稀土及高场强元素 (Nb、P、Hf、Ti) 相对亏损特征, 具负Eu异常, 构造环境图解反应其具同碰撞岩浆岩地球化学特征。

关键词：冈底斯,二长花岗岩,锆石U-Pb测年