论文部分内容阅读
拉萨地块南部的冈底斯带,作为印度板块与欧亚板块碰撞的前锋部位,在新特提斯洋的俯冲、闭合到印度-欧亚大陆的碰撞以及高原隆升等一系列地质演化过程中发育了大面积的岩浆岩。详细研究冈底斯带岩浆岩,对了解新特提斯洋的演化、印度大陆与欧业大陆的碰撞和陆内俯冲、青藏高原的隆升和巨厚地壳的形成等众多科学问题具有重要的指示意义。另外,冈底斯带是我国一个重要的斑岩铜(钼、金)成矿带,与碰撞后中新世的埃达克质岩密切共生,而该区与典型的弧岩浆岩共生的金属矿床则很少有报道。因此,冈底斯岩浆岩的研究,对查明该地区大规模成矿的区域地质背景,拓宽找矿思路也有重要的指导意义。 本文选择位于冈底斯带南缘,紧邻雅鲁藏布江缝合带的泽当-扎囊地区的侵入岩为研究对象,对它们进行了野外地质考察、岩石学、矿物学、锆石U-Pb年代学、元素地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素地球化学的综合研究,探讨了岩浆岩的成因,然后结合区域地质、地球物理资料和前人的研究成果,进一步限定了冈底斯带的构造演化历史、青藏高原的隆升和相关的岩浆成矿作用。论文取得了如下主要进展: (1)对扎囊地区与铜-金矿床共生的克鲁岩体的锆石U-Pb年代学研究表明,岩体形成于93.3±2.0Ma,属于晚白垩世。克鲁岩体主要包括石英二长岩和闪长岩。石英二长岩具有与典型埃达克质岩类似的地球化学特征,比如高的Na2O/K2O比值(1.08-1.19),微弱的负Eu异常,重稀土元素(Yb=1.41-1.53ppm)和Y(15.8-17.5ppm)亏损,正Sr异常和Nb、Ti亏损。石英二长岩具有相对低的初始87Sr/86Sr比值(0.7038-0.7039)和高的εNd(t)值(+3.4-+3.9),锆石εHf(t)值为+9.3-+15.8。闪长岩具有高的Mg#值(0.57-0.61),地球化学特征类似于富镁的安山岩,具有和石英二长岩类似的同位素特征,其初始87Sr/86Sr比值为0.7040-0.7041、εNd(t)=+3.0-+4.4。研究表明,克鲁埃达克质石英二长岩为晚白垩世新特提斯玄武质洋壳部分熔融形成的,源区有少量大洋沉积物的加入,熔体上升过程中与上覆地幔楔橄榄岩发生相互作用形成了富镁的闪长岩。先前的研究表明,冈底斯斑岩型铜金矿床与印度-欧业大陆碰撞后处于陆内汇聚背景中的一套中新世(18-10Ma)埃达克质岩关系密切。但是目前世界上典型的大型一超大型斑岩型铜金矿床都出露在岛弧环境,与弧岩浆作用密切相关。冈底斯带分布有大量的侏罗纪-早第三纪的弧岩浆作用,克鲁地区与弧岩浆活动密切相关的铜金成矿作用表明,冈底斯带弧岩浆作用具有成矿的潜力。 (2)对泽当地区落木岩体的锆石U-Pb年代学研究表明,岩体形成于76.5±5.0Ma,为晚白垩世。落木岩体主体为闪长岩,富含闪长质包体。闪长岩具有中等程度的硅(SiO2=58.69~60.88wt.%),较高的K2O含量(1.70-2.58wt.%),为中-高钾钙碱性岩。闪长岩具有微弱的负Eu异常(δEu=0.73-0.91),富集大离子亲石元素和轻稀土元素(Ba、Sr、Th、U、K、La、Ce等),高场强元素亏损(Nb、Ti、Zr、Hf等),具有典型的岛弧岩浆的地球化学特征。闪长岩具有较低的初始87Sr/86Sr比值(0.7045-0.7046)和高的εNd(t)值(+2.2-+3.0),锆石εHf(t)值为+4.2-+13.1。闪长质包体具有比寄主岩明显低的硅(SiO2=50.70wt.%)和高的MgO含量(MgO=4.89wt.%),具有和寄主岩类似的初始87Sr/86Sr比值(0.7045)和εNd(t)值(+2.7)。研究表明落木闪长岩可能是由板片流体和沉积物熔体交代的亏损地幔源区熔融形成的岩浆经过分离结晶作用形成的,岩浆在上升过程中可能受到了地壳物质的混染。闪长质包体可能为幔源岩浆的产物。 (3)对扎囊地区的松卡岩体和泽当地区的泽当岩体的寄主侵入岩和闪长质包体进行了锆石U-Pb年代学研究,显示两个岩体的寄主岩和包体形成时代基本一致,约为62Ma,为早古新世。松卡岩体主要出露为闪长岩,并有少量闪长质包体;泽当岩体主要出露花岗闪长岩和少量的花岗岩,并包含有少量的闪长质包体。松卡岩体和泽当岩体的寄主花岗质岩都显示出典型的埃达克岩的地球化学特征,具有高的硅(SiO2=59.12-70.78wt.%),K2O=1.33-4.02wt.%,为中-高钾钙碱性系列岩石。具有高的Sr(315-521ppm),低的Y(7.01-15.26ppm)和Yb(0.97-1.57ppm)含量,没有或有微弱的负Eu异常。松卡岩体和泽当岩体的寄主花岗质岩具有较低的初始87Sr/S6Sr比值(0.7046-0.7049)和正的εNd(t)值(+1.8-+2.4),锆石εHf(t)值为+3.5-+13.1。闪长质包体具有低的硅(SiO2=53.63-56.64wt.%)和高的MgO含量(MgO=3.53-4.24wt.%),具有和寄主岩类似的Sr-Nd同位素组分((87Sr/S6Sr)i=0.7047,εNd(t)=+1.7),锆石εHf(t)值为+6.5-+14.8。研究表明,松卡岩体和泽当岩体的寄主侵入岩是由底侵增厚的新生玄武质下地壳熔融形成的。闪长质包体可能代表了幔源岩浆。冈底斯带~62Ma增厚下地壳成因的埃达克质岩的发现,表明拉萨地块南部在早古新世就已经具有明显增厚的下地壳。 (4)前人认为,藏南冈底斯岩浆间歇期为(40-25Ma)。本研究对泽当地区冲木达岩体的年代学研究显示,该岩体形成于~30Ma,为早渐新世。冲木达岩体主要出露石英二长花岗岩-花岗闪长岩和少量的闪长质包体。冲木达侵入岩富硅(SiO2=64.56-68.31wt.%),高Sr(649-881ppm),低Y(7.82-11.4ppm)和Yb(0.78-1.04ppm),Sr正异常,高场强元素亏损等,与典型埃达克岩的特征比较类似,但略微高钾(K2O=3.46-4.10wt.%)和微弱Eu负异常。其初始87Sr/86Sr比值为0.7057-0.7062,εNd(t)值为-3.34--2.50,εHf(t)值为+2.2-+6.6。闪长质包体中高硅(SiO2=57.76wt.%)样品显示了高镁(MgO=4.67wt.%)、低Nb(15.1ppm)和Nb/La(0.18)值的特点,但低硅(SiO2=54.76wt.%)样品则低镁(MgO=3.47wt.%)、高Nb(44.3ppm)和Nb/La(0.68)值。除εNd(t)值(-4.08--0.43)变化较大外,包体的初始87Sr/86Sr比值为0.7055-0.7062,εHf(t)值为+0.7-+6.9,与埃达克质侵入岩类似。冲木达埃达克质侵入岩及其包体的形成很可能与俯冲陆壳熔融产生的熔体与地幔的相互作用有关:埃达克质侵入岩主要由早渐新世向北俯冲到拉萨地块下部的印度下地壳的熔融形成,高硅闪长质包体与俯冲陆壳熔体受到了上覆地幔橄榄岩的混染有关,低硅闪长质包体则可能由俯冲陆壳熔体交代的地幔部分熔融形成。另外,~30Ma埃达克质侵入岩的出现可能表明,在拉萨地块南部,至少在~30Ma,地壳已经增厚。 (5)综合已有的研究成果和本文的资料,冈底斯带在晚白垩世-早渐新世(62-30Ma)的深部地球动力学背景处于由新特提斯洋斜向俯冲到印度大陆陆壳俯冲的转换阶段,即一个由大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈俯冲的过渡阶段。这个俯冲转换对研究碰撞造山带的演化具有非常重要的意义,尤其对新特提斯洋的闭合和陆内俯冲作用的时间给予了约束:新特提斯洋的闭合、印度-欧亚大陆的初始碰撞可能不早于60Ma;陆内俯冲作用可能在早渐新世(~30Ma)前就已经启动;拉萨地块南部在印度与欧亚碰撞前(~62Ma)就已经具有了加厚的地壳,并可能在中新世(18-10Ma)高原隆升到最高,然后开始伸展垮塌。