西藏日土县奴雷地区古近纪火山岩新发现及构造意义

New Discovery and Tectonic Significance of Paleogene Volcanic Rocks in Nulei Area, Ritu County, Tibet

摘要: 日土县奴雷地区火山岩岩石类型为粗安岩，属于次铝的或偏铝的火山岩，高钾钙碱性系列。稀土配分显示属轻稀土富集型，重稀土平坦，δCe=0.89，δEuN=0.90~0.92，以弱铕负异常为特征，分配曲线为右倾型。火山岩喷发方式为裂隙中心式，以喷溢相为主，喷发的火山岩成分以安山质岩浆为主，获得粗安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为34.7 ±0.5Ma，形成时代属古近纪始新世。从岩石地球化学特征来看，火山岩原始岩浆来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带，岩石形成环境为板内初始裂谷环境，兼具了板块边缘造山带的岩石地球化学性质，是青藏高原汇聚隆升演化阶段陆内俯冲成因机制的产物。

Abstract: The volcanic rocks in Nulei area of Ritu County belong to coarse andesite, subaluminium or me-taaluminium volcanic rocks and high potassium calc-alkaline series. Rare earth partition shows that it belongs to light rare earth enrichment type with flat heavy rare earth, δCe=0.89, δEuN=0.90-0.92. It is characterized by weak negative Europium anomaly and its distribution curve is right-leaning. The volcanic rocks erupt mainly in the form of fissure-centered facies, and the vol-canic rocks erupt mainly in andesite magma. The LA-ICP-MS zircon U-Pb age of the trachyandesite is 34.7 ± 0.5Ma, which belongs to the Paleogene Eocene. According to the geochemical characteristics of the rocks, the original magma of the volcanic rocks originated from the special crust-mantle transition zone beneath the thickened continental crust and above the lithospheric mantle of the Qinghai-Tibet Plateau. The formation environment of the rocks is the initial intraplate rift environment, which possesses both the lithogeochemical properties of the orogenic belt on the plate margin and is the continental land in the convergence and uplift evolution stage of the product of the genetic mechanism of internal subduction.

1. 引言

青藏高原新生代火山岩作为印度板块与欧亚板块碰撞后青藏高原形成及演化的重要记录，为揭示高原岩石圈构造与演化及高原隆升机制等提供了重要的信息，因此，其时空分布及成因机制等也一直是人们关注的热点。前人对羌塘地块新生代火山岩进行了较为详细的研究，为青藏高原演化及其深部过程提供了诸多有益的信息和论断 [1] - [6] 。近年来不同的学者在改则县纳丁错(汤晶等，2011) [7] 、尼玛县荣玛乡(冉皞，2014) [8] 、雀康(储慧力，2016) [9] 等地新生代火山的研究均表明，青藏高原新生代可能不仅存在一条特殊的壳幔过渡带，还存在与陆内俯冲作用导致的软流圈上涌有关、并受俯冲地壳物质交代的过渡型和富集型地幔。作者在羌南地块南缘日土县奴雷地区开展1:5万区域地质调查过程新发现一套火山岩，获得34.7 Ma的锆石U-Pb年龄记录，时代为古近纪始新世晚期–渐新世纳丁错组，为青高藏高原新生代隆升演化的研究提供新资料。

2. 地质背景及岩石学特征

工作区大地构造位置属属羌南地体的南缘，南邻班公湖–怒江结合带西段 [10] 。出露地层主要有二叠系，三叠系，侏罗系和第四系，零星分布古近系和新近纪。

工作区古近纪火山岩分布于日土县奴雷地区，出露面积仅0.95 km²，本组岩性十分单一，以一套中酸性弱蚀变粗安岩为特征，近东西向展布，呈层状产出，厚度 > 262.4 m，四周被第四纪地层不整合覆盖。喷发方式为中心式，以喷溢相为主，喷发的火山岩成分以安山质岩浆为主。

火山岩岩石类型为熔岩类，岩性为粗安岩。岩石呈灰色–浅灰绿色，具斑状结构、正边结构，基质交织结构，发育块状构造，气孔–杏仁状构造。斑晶主要为斜长石及黑云母、角闪石及少量辉石、钾长石。基质交织结构，长径0.05~0.1 mm的长石微晶半定向排列，其中见辉石、磁铁矿等分散分布。长石类矿物常见绢云母化。

3. 地球化学特征

工作区古近纪火山岩岩石化学全分析、微量元素、稀土元素含量见表1。

Table 1. List of chemical analysis, trace elements and rare earth elements analysis of Paleogene volcanic rocks

表1. 古近纪火山岩化学分析、微量元素及稀土元素分析成果一览表

3.1. 主量元素特征

从表1中可以看出，火山岩中SiO₂ = 64.74%~65.3%，全碱量Na₂O + K₂O = 8.32%~8.36%；K₂O/Na₂O = 0.81~0.83；δ ＝ 1.21~39.31，(SiO₂ < 66%)属钙碱性中性岩中的粗安类。其CIWP标准矿物中均含Q分子，无C、Ne、Ol分子，属SiO₂过饱和岩石。固结指数较低SI ＝ 11.77~13.17，A/CNK为0.85~0.87，均小于1.0显示“I”型花岗岩的特征；AR碱度率为2.49~2.56；σ43为3.1~3.16；氧化系数均为0.68，表明火山岩受到了氧化的影响，这与薄片比较吻合。从图1可知，样品落入高钾钙碱性系列。

3.2. 微量元素特征

从表1可知火山岩具有相对较高的Ba(786~809)、Sr(618~667)、Th(11.7~11.8)，低于上部地壳的Sc(6.4~6.93)。而Nb(14.9~16.8)、Zr(188~197)、Rb(83.3~93)介于下部地壳与上部地壳之间，过渡金属元素中，Ni元素含量小于下地壳或介于上、下地壳元素含量之间。Cr元素的含量有高于和低于上部地壳元素

●D3040-1 ■D3040-3

Figure 1. SiO₂-K₂O projection of volcanic rocks

图1. 火山岩SiO₂-K₂O投影图

●D3040-1 ■D3040-3

Figure 2. Standardized pattern of rare earth element chondrites in volcanic rocks

图2. 火山岩稀土元素球粒陨石标准化图式

含量的特征，总体上属于高Ba-Sr火山岩范畴，岩浆形成过程中有较多地幔物质参与 [11] [12] 。

Rb/Sr比值为0.13~0.14，Rb/Sr比值明显低于中国东部上地壳的平均值(0.31)和全球上地壳的平均值(0.32)，Rb/Nb比值为5.53~5.59，Rb/Nb比值低于中国东部上地壳的平均值(6.8)和全球上地壳的平均值(4.5) [13] [14] ；反映纳丁错组火山岩源自基性岩浆或下地壳。该岩体具有高的Sr/Y(72.45~80.56，大于40)和高La/Y(5.72~5.92)，表明源区较深。

3.3. 稀土元素特征

从表1中可以看出ΣREE = 190.93~192.43，LREE/HREE = 24.12~25.05，为轻稀土富集型，重稀土平坦，δCe = 0.89，δEu_N = 0.90~0.92，以弱铕负异常为特征，分配曲线为右倾型(图2)。La/Yb = 69.71~70 > 1，说明稀土元素分馏较明显，(La/Sm)_N为6.69~6.88，轻稀土分馏较明显；(Gd/Yb)_N为3.67~3.88，重稀土分馏略明显；显示“I”型花岗岩的稀土元素地球化学特征。δEu为0.90~0.92，表现为轻微亏损，表明初始岩浆形成时斜长石分离结晶作用较弱 [15] [16] 。δEu > 0.7，表明岩浆是由玄武岩浆或下地壳经不同程度的部分熔融形成的 [17] 。稀土配分曲线略向右倾斜(图2)，铕多呈弱亏损，δCe为0.89显示弱负异常，暗示岩浆形成过程中有海水参与。

4. 形成时代及形成环境

4.1. 形成时代

本次工作采集了粗安岩岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年样品，代表性锆石CL图像见图3，分析结果列于表2。阴极发光图像显示，绝大多数锆石呈长柱状、短柱状和粒状，粒径较小，具有明显的岩浆振荡环带，为典型的岩浆锆石，锆石核边结构不发育。

Figure 3. Zircon cathodoluminescence images of Nadingcuo formation

图3. 纳丁错组锆石阴极发光图像

借助CL图像对样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析，共分析了24个点，锆石参数特征见表2。本次工作选择206Pb/238U年龄来代表岩体的成岩年龄，该阶段侵入体年龄谐和图及平均年龄图分别见图4和图5。获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为34.7 ± 0.5 Ma，形成时代属古近纪始新世。结合区域上岩石相对比，将新发现的火山岩归属始新世-渐新世的纳丁错组。

Table 2. Zircon LA-ICP-MSPG dating 206Pb/238U-207Pb/235U parameter table of D3040-TW3

表2. D3040-TW3锆石LA-ICP-MSPG定年²⁰⁶Pb/²³⁸U-²⁰⁷Pb/²³⁵U参数表

4.2. 构造环境

C/MF-A/MF图解中(图6)，样品落入基性岩部分熔融区与变质砂岩部分熔融区的重叠区，表明物质来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带，其成因机理应为深部地幔源局部熔融的原生碱性岩浆在底侵过程中，与加厚地壳下部的地壳物质或壳源岩浆发生了较充分的混合，形成具有特殊地球化学性质的壳幔过渡带岩浆体系 [18] ，该岩浆体系在上升及喷发过程中产生共源岩浆的结晶分异和演化，从而形成工作区纳丁措组火山岩。

Figure 4. Zircon LA-ICP-MSPG dating ²⁰⁶Pb/²³⁸U-²⁰⁷Pb/²³⁵U harmonic diagram of D3040-TW3

图4. D3040-TW3锆石LA-ICP-MSPG定年²⁰⁶Pb/²³⁸U-²⁰⁷Pb/²³⁵U谐和图

Figure 5. LA-ICP-MSPG annual average age map of D3040-TW3

图5. D3040-TW3 LA-ICP-MSPG定年平均年龄图

本旋回火山岩赋存于古近纪始新世–渐新世纳丁错组地层中，主要岩石类型为粗安岩。其喷发环境应为陆相环境；在Y + Nb-Rb图解中(图7)，样品落入火山弧火山岩区，同时又属高钾钙碱性系列，表明区内火山岩偏向造山带地区火山岩特征，火山岩属陆内俯冲成因机制 [19] 。由于工作区火山岩出露位置为羌塘板块中靠近班公湖–怒江结合带附近，故火山活动的岩浆房混入了部分造山带地区壳幔过渡带物质，喷发形成的火山岩岩石具有造山带地区火山岩的岩石地球化学性质。

A/MF = Al₂O₃/(FeOt + MgO)C/MF = CaO/(FeOt + MgO)A变质泥岩部分熔融B变质砂岩部分熔融C基性岩部分熔融●D3040-1 ■D3040-3

Figure 6. Discriminant map of C/MF-A/MF source area of volcanic rocks (according to Altber R et al., 2000)

图6. 火山岩C/MF-A/MF源区判别图(据Altber R等，2000)

Syn-COLG.同碰撞火山岩VAG.火山弧火山岩WPG.版内火山岩ORG.洋脊火山岩(c)图中虚线为异常洋中脊火山岩与板内火山岩分界●D3040-1 ■D3040-3

Figure 7. Rb-Nb+Y map of volcanic rocks; (according to Pearce et al., 1984)

图7. 火山岩Rb-Nb+Y图；(据Pearce等，1984)

5. 结论

1) 日土县奴雷地区火山岩岩石类型为粗安岩，属于次铝的或偏铝的火山岩，高钾钙碱性系列。稀土配分显示属轻稀土富集型，重稀土平坦，δCe = 0.89，δEu_N = 0.90~0.92，以弱铕负异常为特征，分配曲线为右倾型。火山岩喷发方式为裂隙中心式，以喷溢相为主，喷发的火山岩成分以安山质岩浆为主。

2) 获得粗安岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为34.7 ± 0.5 Ma，形成时代属古近纪始新世。

3) 从岩石地球化学特征来看，火山岩原始岩浆来源于青藏高原加厚陆壳之下与岩石圈地幔之上的特殊壳幔过渡带，岩石形成环境为板内初始裂谷环境。但由于岩石出露的特殊位置，在其形成初期混入了造山带壳幔过渡带的物质，从而兼具了板块边缘环境的岩石地球化学性质，是青藏高原汇聚隆升演化阶段陆内俯冲成因机制的产物。

基金项目

中国地质调查局工作项目(编号1212011121249)。