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    西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物

    代作文 李光明 丁俊 黄勇 曹华文

    代作文, 李光明, 丁俊, 黄勇, 曹华文, 2018. 西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物. 地球科学, 43(8): 2727-2741. doi: 10.3799/dqkx.2018.230
    引用本文: 代作文, 李光明, 丁俊, 黄勇, 曹华文, 2018. 西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物. 地球科学, 43(8): 2727-2741. doi: 10.3799/dqkx.2018.230
    Dai Zuowen, Li Guangming, Ding Jun, Huang Yong, Cao Huawen, 2018. Late Cretaceous Adakite in Nuri Area, Tibet: Products of Ridge Subduction. Earth Science, 43(8): 2727-2741. doi: 10.3799/dqkx.2018.230
    Citation: Dai Zuowen, Li Guangming, Ding Jun, Huang Yong, Cao Huawen, 2018. Late Cretaceous Adakite in Nuri Area, Tibet: Products of Ridge Subduction. Earth Science, 43(8): 2727-2741. doi: 10.3799/dqkx.2018.230

    西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物

    doi: 10.3799/dqkx.2018.230
    基金项目: 

    国家重点研发计划项目 2016YFC0600308

    中国地质调查局项目 DD20160015

    详细信息
      作者简介:

      代作文(1988-), 男, 博士研究生, 主要从事青藏高原地质矿产勘查评价研究

    • 中图分类号: P597

    Late Cretaceous Adakite in Nuri Area, Tibet: Products of Ridge Subduction

    • 摘要: 前人对冈底斯带晚白垩世埃达克岩的成因和地球动力学背景存在不同的认识.对努日地区的石英闪长玢岩开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Hf同位素研究.结果表明,努日石英闪长玢岩侵位于96.5±1.3 Ma,以高SiO2(63.96%~65.75%)、Al2O3(14.37%~15.99%)、MgO(2.12%~2.39%)、Sr(362×10-6~575×10-6,平均为467×10-6)含量,低Y(8.94×10-6~11.50×10-6)、Yb(0.81×10-6~1.06×10-6)含量及高Sr/Y比值(33.52~60.65)为特征,显示埃达克岩地球化学特征.岩石属低钾-中钾钙碱性准铝质花岗岩(A/CNK=0.81~0.96),富集LREE、亏损HREE,富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),无明显负Eu异常.锆石εHft)值为-0.3~+15.2(主要为+10.0~+15.2),二阶段模式年龄tDM2为187~1 173(主要为187~516 Ma),表明源区以俯冲洋壳为主,并可能卷入了少量俯冲沉积物.岩石具有较高的Mg#值和相容元素Cr、Ni含量,表明熔体在上升过程中与地幔发生了相互作用.通过与南冈底斯典型埃达克岩对比,认为努日石英闪长玢岩是在洋脊俯冲背景下、穿过板片窗的高热流导致板片窗边缘的洋壳(及少量俯冲沉积物)部分熔融形成的.
    • 图 1  青藏高原及冈底斯构造简图(a、b)和努日地区地质简图(c)

      Figure 1.  Tectonic sketch of the Gangdese and Tibet Plateau (a, b) and geological map of the Nuri region (c)

      图a、b据朱弟成等(2009)修改;图c据Chen et al.(2015).图a中年龄数据来源:96 Ma(Zheng et al., 2014);137 Ma(Zhu et al., 2009);84~78 Ma(管琪等,2010);80~83 Ma(Wen et al., 2008);92 Ma(梁华英等,2010赵珍等,2013).BNSZ.班公湖-怒江缝合带;YZSZ.雅鲁藏布缝合带;NG.北冈底斯;MG.中冈底斯;GRUB.冈底斯弧背断隆带;SG.南冈底斯

      图 2  努日晚白垩世石英闪长玢岩野外及显微照片(正交偏光)

      Figure 2.  Field and petrographical photos of the Late Cretaceous quartz diorite porphyrite in Nuri

      Pl.斜长石;Am.角闪石;Chl.绿泥石

      图 3  努日石英闪长玢岩典型锆石的阴极发光图像(a)和锆石U-Pb年龄谐和图(b)

      Figure 3.  Cathodoluminescence images of representative zircons (a) and U-Pb concordia diagram (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

      图a中实线圆圈为U-Pb测年靶点,虚线圆圈为Hf同位素靶点

      图 4  努日石英闪长玢岩TAS图解(a)和A/NK-A/CNK判别图解(b)

      Figure 4.  TAS diagram (a) and A/NK-A/CNK diagram (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

      图a据Middlemost (1994); 图b据Maniar and Piccoli (1989).Ir.Irvine分界线,上方为碱性,下方为亚碱性.1.橄榄辉长岩;2a.碱性辉长岩;2b.亚碱性辉长岩;3.辉长闪长岩;4.闪长岩;5.花岗闪长岩;6.花岗岩;7.硅英岩;8.二长辉长岩;9.二长闪长岩;10.二长岩;11.石英二长岩;12.正长岩;13.副长石辉长岩;14.副长石二长闪长岩;15.副长石二长正长岩;16.副长正长岩;17.副长深成岩;18.霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩

      图 5  努日石英闪长玢岩K2O-SiO2图解(a)和MgO-SiO2图解(b)

      Figure 5.  Plots of K2O-SiO2 (a) and MgO-SiO2 (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

      图a据Peccerillo and Taylor (1976)le Maitre (2002); 图b据管琪等(2010)

      图 6  努日石英闪长玢岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

      Figure 6.  Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) for quartz diorite porpyrite in Nuri

      图a据McDonough and Sun (1995); 图b据Sun and McDonough (1989).俯冲洋壳部分熔融(92~137 Ma)数据引自Zhu et al.(2009)赵珍等(2013)Zheng et al.(2014); 下地壳部分熔融(78~84 Ma)数据引自Wen et al.(2008)管琪等(2010)

      图 7  努日石英闪长玢岩Sr/Y-Y判别图(a)和(La/Yb)N-YbN判别图(b)

      Figure 7.  Discrimination diagrams of Sr/Y-Y (a) and (La/Yb)N-YbN (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

      Defant and Drummond (1990)Martin et al.(2005).图例同图 4

      图 8  努日晚白垩世石英闪长玢岩中的锆石176Hf/177Hf-176Lu/177Hf(a)及εHf(t)-t(b)图解

      Figure 8.  Diagrams of zircon 176Hf/177Hf - 176Lu/177Hf (a) and εHf(t)-t (b) for Late Cretaceous quartz diorite porphyrite in Nuri

      图 9  努日石英闪长玢岩La/Yb-La图解

      Figure 9.  La/Yb-La discrimination diagram for quartz diorite porpyrite in Nuri

      Chung et al.(2009)

      表 1  努日石英闪长玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果

      Table 1.  Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating results of quartz diorite porphyrite in Nuri

      样品 元素含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
      Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
      NR4107-01 1.23 48.07 64.30 0.75 0.036 22 0.018 82 0.099 20 0.030 36 0.015 12 0.000 64 96 28 97 4
      NR4107-02 4.75 364.29 196.99 1.85 0.055 02 0.017 82 0.099 74 0.029 95 0.015 19 0.000 58 413 596 97 28 97 4
      NR4107-03 1.26 116.20 103.63 1.12 0.000 00 0.000 00 0.098 59 0.036 73 0.014 96 0.000 97 95 34 96 6
      NR4107-04 1.57 68.31 73.90 0.92 0.039 33 0.011 79 0.100 87 0.022 14 0.015 13 0.000 51 98 20 97 3
      NR4107-05 1.55 72.26 84.08 0.86 0.033 04 0.016 04 0.121 07 0.039 61 0.014 72 0.000 51 116 36 94 3
      NR4107-06 1.10 38.04 60.32 0.63 0.067 21 0.027 80 0.102 01 0.032 81 0.015 14 0.000 65 844 684 99 30 97 4
      NR4107-07 1.94 106.21 97.18 1.09 0.039 64 0.013 67 0.096 00 0.022 65 0.014 99 0.000 61 93 21 96 4
      NR4107-08 4.74 166.82 217.44 0.77 0.012 35 0.005 05 0.097 46 0.013 78 0.015 39 0.000 36 94 13 98 2
      NR4107-09 1.36 57.00 73.93 0.77 0.033 22 0.024 51 0.100 58 0.046 58 0.015 23 0.000 74 97 43 97 5
      NR4107-10 3.32 145.86 177.38 0.82 0.030 17 0.012 27 0.133 71 0.028 34 0.020 93 0.000 92 127 25 134 6
      NR4107-11 1.67 74.96 84.88 0.88 0.050 60 0.016 69 0.098 02 0.022 02 0.014 83 0.000 57 233 622 95 20 95 4
      NR4107-12 1.23 46.37 67.54 0.69 0.049 38 0.010 34 0.098 18 0.021 51 0.014 87 0.000 61 165 430 95 20 95 4
      NR4107-13 3.42 140.79 175.06 0.80 0.048 62 0.010 94 0.098 03 0.017 97 0.015 01 0.000 33 128 459 95 17 96 2
      NR4107-14 13.98 98.13 97.68 1.00 0.008 78 0.004 11 0.096 78 0.015 89 0.015 11 0.000 47 94 15 97 3
      NR4107-15 1.70 78.56 88.72 0.89 0.046 30 0.012 68 0.097 10 0.028 73 0.014 86 0.000 44 13 552 94 27 95 3
      NR4107-16 5.37 211.28 257.19 0.82 0.033 74 0.004 36 0.097 45 0.007 35 0.015 13 0.000 40 94 7 97 3
      NR4107-17 3.31 159.61 178.81 0.89 0.046 48 0.006 95 0.094 71 0.016 95 0.015 01 0.000 41 33 313 92 16 96 3
      NR4107-18 1.53 69.64 84.24 0.83 0.034 59 0.009 39 0.101 30 0.027 57 0.015 36 0.000 39 98 25 98 2
      NR4107-19 0.62 75.57 97.11 0.78 0.007 99 0.003 92 0.097 61 0.013 72 0.015 16 0.000 29 95 13 97 2
      NR4107-20 1.52 62.38 87.12 0.72 0.046 84 0.008 42 0.094 91 0.016 75 0.014 70 0.000 39 43 391 92 16 94 2
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      表 2  努日石英闪长玢岩主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果

      Table 2.  Major elements (%) and trace elements (10-6) results of quartz diorite porpyrite in Nuri

      样号 NR01 NR02 NR03 NR04
      SiO2 64.76 65.75 63.96 65.40
      Al2O3 15.45 14.37 15.99 15.51
      MgO 2.19 2.39 2.12 2.27
      CaO 5.71 6.91 5.60 6.82
      Na2O 2.65 2.46 3.01 2.02
      K2O 1.25 1.02 1.40 0.95
      MnO 0.05 0.05 0.06 0.04
      TiO2 0.56 0.54 0.58 0.60
      P2O5 0.22 0.22 0.23 0.23
      Fe2O3 1.19 0.95 1.65 1.00
      FeO 2.36 2.21 1.93 1.86
      LOI 2.78 2.30 2.69 2.48
      SUM 99.17 99.16 99.21 99.18
      TFe2O3 3.81 3.40 3.79 3.06
      Na2O+K2O 3.90 3.48 4.41 2.97
      K2O/Na2O 0.47 0.41 0.47 0.47
      A/CNK 0.96 0.81 0.96 0.92
      A/NK 2.70 2.79 2.47 3.57
      Mg# 48.13 51.96 52.35 54.96
      Li 21.30 8.15 14.50 16.60
      Be 2.29 2.05 1.54 2.82
      Sc 9.41 8.72 8.54 10.30
      V 87.30 87.50 90.20 85.20
      Cr 34.10 29.80 37.60 39.50
      Co 11.30 12.60 11.60 13.60
      Ni 19.00 17.40 19.10 18.50
      Cu 3 556.00 3 426.00 2 251.00 4 312.00
      Zn 129.00 82.90 73.10 96.10
      Ga 16.50 14.90 16.50 16.10
      Rb 107.00 92.20 115.00 90.80
      Sr 477.00 455.00 575.00 362.00
      Mo 64.40 349.00 13.70 71.50
      Cd 0.97 1.77 0.52 1.13
      In 0.14 0.11 0.09 0.17
      Sb 28.00 0.83 0.42 0.41
      P 969.30 938.73 982.39 1 021.69
      Nd 19.50 22.30 21.00 22.20
      Cs 7.06 7.48 8.06 6.56
      Ba 209.00 139.00 221.00 120.00
      La 23.10 26.80 24.60 26.50
      Ce 42.50 48.40 44.70 48.20
      Pr 5.14 5.73 5.33 5.80
      Sm 3.31 3.93 3.53 3.87
      Eu 0.72 0.93 0.96 1.46
      Gd 2.28 3.25 2.33 2.82
      Tb 0.37 0.56 0.40 0.45
      Dy 2.02 2.40 1.78 2.29
      Ho 0.33 0.44 0.33 0.37
      Er 0.88 1.11 0.80 1.02
      Tm 0.14 0.17 0.15 0.19
      Yb 0.81 1.05 0.84 1.06
      Lu 0.12 0.16 0.12 0.15
      Y 8.94 11.50 9.48 10.80
      W 44.10 28.40 7.57 16.40
      Re 0.03 0.08 0.01 0.03
      Tl 0.92 0.79 1.10 0.83
      Pb 9.04 7.77 9.66 7.66
      Bi 0.60 0.46 0.75 0.57
      Th 5.52 5.81 6.21 5.51
      U 1.68 2.48 1.80 2.27
      Nb 4.80 4.99 4.70 5.26
      Ta 0.33 0.35 0.32 0.34
      Zr 136.00 131.00 133.00 145.00
      Hf 3.30 3.20 3.19 3.78
      ∑REE 101.22 117.23 106.87 116.38
      LREE 94.27 108.09 100.12 108.03
      HREE 6.95 9.13 6.75 8.35
      LREE/HREE 13.56 11.84 14.83 12.94
      (La/Yb)N 19.35 17.34 20.01 16.98
      δEu 0.76 0.77 0.96 1.29
      δCe 0.91 0.90 0.90 0.90
      Y/Yb 11.02 10.95 11.35 10.19
      注:LOI为烧失量;A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O),A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O);Mg#=100×Mg(Mg+Fe);δEu=2EuN/(SmN+GdN),其中N表示球粒陨石标准化.
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      表 3  努日石英闪长玢岩锆石Hf同位素组成

      Table 3.  Zircon Hf isotopic composition for the quartz diorite porpyrite in Nuri

      测点 年龄(Ma) 176Yb/177Hf 2σ 176Lu/177Hf 2σ 176Hf/177Hf 2σ εHf(t) tDM1(Ma) fLu-Hf tDM2(Ma)
      01 96.5 0.029 052 0.000 142 0.000 655 0.000 004 0.283 090 0.000 026 13.3 226 -0.98 305
      02 96.5 0.038 231 0.000 253 0.001 115 0.000 026 0.283 057 0.000 028 12.1 276 -0.97 382
      03 96.5 0.021 540 0.000 285 0.000 465 0.000 004 0.283 037 0.000 023 11.5 300 -0.99 425
      04 96.5 0.042 961 0.000 153 0.000 994 0.000 007 0.283 143 0.000 040 15.2 153 -0.97 187
      05 96.5 0.046 856 0.000 507 0.001 172 0.000 034 0.282 998 0.000 034 10.0 361 -0.96 516
      06 96.5 0.053 949 0.000 676 0.001 886 0.000 022 0.282 708 0.000 061 -0.3 790 -0.94 1173
      07 96.5 0.045 458 0.000 392 0.001 529 0.000 023 0.283 006 0.000 031 10.3 353 -0.95 499
      08 96.5 0.049 905 0.000 364 0.001 771 0.000 016 0.282 871 0.000 036 5.5 551 -0.95 806
      09 96.5 0.039 083 0.000 272 0.000 917 0.000 006 0.283 080 0.000 028 13.0 242 -0.97 329
      注:εHf(t) = 10 000{[(176Hf /177Hf)S-(176 Lu/177Hf)S×(eλt-1) ]/[(176Hf /177Hf)CHUR, 0 -( 176 Lu /177Hf)CHUR×(eλt-1)]-1};tDM1=1/λ×ln{1 +[(176Hf /177Hf)S-(176 Hf /177 Hf)DM]/[(176 Lu /177 Hf)S-(176 Lu/177 Hf)DM]};tDM2=1/λ×ln {1+[(176 Hf/177 Hf)S, t-(176 Hf/177Hf)DM, t]/[( 176 Lu/177 Hf)C-(176 Lu/177 Hf)DM]}+t;球粒陨石及亏损地幔现今的176 Hf /177 Hf和176 Lu/177 Hf同位素比值分别为0.282 772和0.033 2,0.283 25和0.038 4(Blichert-Toft and Albarède, 1997Griffin et al., 2002);λ=1.867×10-11 a-1(Söderlund et al., 2004);( 176 Lu/177Hf)C=0.015;t为锆石结晶年龄.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2018-03-12
    • 刊出日期:  2018-08-01

    西藏努日晚白垩世埃达克岩:洋脊俯冲的产物

      作者简介: 代作文(1988-), 男, 博士研究生, 主要从事青藏高原地质矿产勘查评价研究
    • 1. 成都理工大学地球科学学院, 四川成都 610059
    • 2. 中国地质调查局成都地质调查中心, 四川成都 610081
    基金项目:  国家重点研发计划项目 2016YFC0600308中国地质调查局项目 DD20160015

    摘要: 前人对冈底斯带晚白垩世埃达克岩的成因和地球动力学背景存在不同的认识.对努日地区的石英闪长玢岩开展了锆石U-Pb年代学、全岩地球化学及Hf同位素研究.结果表明,努日石英闪长玢岩侵位于96.5±1.3 Ma,以高SiO2(63.96%~65.75%)、Al2O3(14.37%~15.99%)、MgO(2.12%~2.39%)、Sr(362×10-6~575×10-6,平均为467×10-6)含量,低Y(8.94×10-6~11.50×10-6)、Yb(0.81×10-6~1.06×10-6)含量及高Sr/Y比值(33.52~60.65)为特征,显示埃达克岩地球化学特征.岩石属低钾-中钾钙碱性准铝质花岗岩(A/CNK=0.81~0.96),富集LREE、亏损HREE,富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),无明显负Eu异常.锆石εHft)值为-0.3~+15.2(主要为+10.0~+15.2),二阶段模式年龄tDM2为187~1 173(主要为187~516 Ma),表明源区以俯冲洋壳为主,并可能卷入了少量俯冲沉积物.岩石具有较高的Mg#值和相容元素Cr、Ni含量,表明熔体在上升过程中与地幔发生了相互作用.通过与南冈底斯典型埃达克岩对比,认为努日石英闪长玢岩是在洋脊俯冲背景下、穿过板片窗的高热流导致板片窗边缘的洋壳(及少量俯冲沉积物)部分熔融形成的.

    English Abstract

      • 岩浆作用作为研究高原岩石圈构造演化的“窗口”与“探针”,研究其发生时间、位置以及熔融产物类型和组成,可以再现造山带的构造演化历史(莫宣学, 2011).雅鲁藏布洋(即新特提斯洋)板块可能在晚三叠世(205 Ma)之前就开始向北俯冲于拉萨地块之下(纪伟强等,2009),在约65 Ma洋盆完全闭合,印度-欧亚大陆开始发生碰撞造山作用(侯增谦等,2006),并在55~45 Ma洋壳发生断离、结束俯冲(侯增谦等,2006)进入后碰撞阶段.在上述过程中,青藏高原发生了广泛而强烈的岩浆活动,形成遍布高原且种类繁多的火成岩,尤以冈底斯带火成岩分布最为集中(莫宣学, 2011).近年来的研究表明,在冈底斯带广泛分布着具有埃达克质地球化学特征的岩石,且时间跨度较大,从早白垩世持续到新近纪(Guo et al., 2007Wen et al., 2008Zhu et al., 2009管琪等,2010Zhang et al., 2010Chen et al., 2015冷秋锋等,2016).其中早白垩世埃达克岩被认为是俯冲的新特提斯洋壳岩石圈部分熔融的产物(Zhu et al., 2009),新生代埃达克岩(30~8 Ma)被认为是加厚下地壳部分熔融的产物(Guo et al., 2007).而关于晚白垩世埃达克岩的形成机制存在2种不同的观点:增厚下地壳部分熔融(Wen et al., 2008管琪等,2010)和新特提斯洋板片熔融(Zhang et al., 2010Chen et al., 2015).

        此外,冈底斯带晚白垩世埃达克质岩浆作用产生的地球动力学机制也存在分歧.Zheng et al.(2014)在研究藏南郎县一带花岗岩类和努日石英闪长岩时,认为形成于106~86 Ma的藏南埃达克岩由洋脊俯冲引发;而Chen et al.(2015)在研究努日晚白垩世埃达克岩时提出,形成于100~65 Ma的藏南埃达克岩由新特提斯洋板片反转(slab roll-back)、软流圈物质上涌引起.

        在冈底斯带南缘出露有大量晚白垩世埃达克岩,因而这里是研究晚白垩世埃达克质岩浆作用的理想场所.鉴于前人对晚白垩世埃达克岩的成因和地球动力学背景存在不同的认识,本文选择冈底斯带东段努日地区的石英闪长玢岩岩脉作为研究对象,开展锆石U-Pb年代学、岩石地球化学以及锆石原位Hf同位素研究,为冈底斯带晚白垩世埃达克岩成因及其产生的地球动力学背景提供约束.

      • 青藏高原由一系列性质不同的块体南北向拼贴形成(图 1a),由南向北分为喜马拉雅地块、拉萨地块、羌塘地块和松潘-甘孜地块(Yin and Harrison, 2000).其中,拉萨地块南北分别以雅鲁藏布缝合带(YZSZ)与班公湖-怒江缝合带(BNSZ)为界,形成一条巨型构造-岩浆岩带,即冈底斯带(Yin and Harrison, 2000潘桂棠等,2006莫宣学, 2011).冈底斯带由南向北可分为南冈底斯(SG)、冈底斯弧背断隆带(GRUB)、中冈底斯(MG)和北冈底斯(NG) (潘桂棠等,2006).其中南冈底斯即狭义的冈底斯带,是冈底斯带主体,占冈底斯带总面积的80%以上,根据岩浆岩形成时代其大致被分为4个阶段:205~152 Ma,109~80 Ma,65~41 Ma,33~13 Ma(纪伟强等,2009).

        图  1  青藏高原及冈底斯构造简图(a、b)和努日地区地质简图(c)

        Figure 1.  Tectonic sketch of the Gangdese and Tibet Plateau (a, b) and geological map of the Nuri region (c)

        研究区位于南冈底斯东段努日地区(图 1),出露地层有三叠系碎屑岩、碳酸盐岩建造,上侏罗统-下白垩统麻木下组(J3-K1m)钙碱性岛弧火山岩夹碳酸盐岩、碎屑岩建造,下白垩统比马组(K1b)含煤碎屑岩、碳酸盐岩及岛弧钙碱性火山岩建造.受区域构造影响,区域内地层近东西向展布.区域岩浆活动十分频繁,时代为早白垩世至中新世(120~20 Ma),出露有晚白垩世石英闪长岩、霏细斑岩、石英闪长玢岩,古新世-始新世石英闪长岩、二长花岗岩,渐新世花岗闪长岩、花岗斑岩等.

        努日地区石英闪长玢岩呈脉状产出,脉宽2~5 m,本次研究的石英闪长玢岩样品采自天然露头,在脉体出露的不同位置共采集5件样品,总重量超过30 kg(采样位置见图 1c2a).样品新鲜,野外未见明显蚀变和后期交代现象,具有代表性.石英闪长玢岩风化面为灰黄色-黄褐色,新鲜面为深灰色.显微镜下岩石具典型的斑状结构(图 2b2c),斑晶含量为15%~20%,为斜长石(15%~17%)、角闪石和石英(3%~5%),少量斜长石斑晶蚀变成绿泥石;基质为隐晶质,含量为80%~85%,为长石、石英等.

        图  2  努日晚白垩世石英闪长玢岩野外及显微照片(正交偏光)

        Figure 2.  Field and petrographical photos of the Late Cretaceous quartz diorite porphyrite in Nuri

      • 本次选取努日地区石英闪长玢岩脉中1件(NR4107)典型岩石样品进行锆石U-Pb年龄测定和Hf同位素组成分析,4件(NR01-04)用于岩石地球化学分析.锆石挑选、制靶按照标准流程完成,随后对靶上锆石进行透射光、反射光、阴极发光(CL)照相分析.锆石的阴极发光照相在北京锆年领航科技有限公司实验室完成.根据CL图像及透射光、反射光照相结果,选择无包裹体、内部无裂纹的样品用于测试.

        锆石U-Pb年龄测定和Hf同位素分析测试均在中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升重点实验室完成.锆石U-Pb年龄采用LA-ICP-MS(激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪)测定,实验室采用的激光剥蚀系统为美国Newware公司生产的UP193FX型193nm ArF准分子系统,激光器为德国ATL公司生产的ICP-MS,型号为Agilent 7500a.激光剥蚀斑束直径为32 μm,剥蚀时间为50 s,采用He作为剥蚀物质的载气.锆石年龄的计算采用标准锆石Plesovice作为外标(337±0.37 Ma;Pearce et al., 1997),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NIST SRM612使仪器最佳化,以29Si作为内标元素进行校正.测试过程中,每测试5个锆石样品点插入1次标准样品和1次NIST SRM612分析,以保证标准样品和待测样品具有一致的仪器条件.ICP-MS的数据处理采用软件GLITTER,获得同位素比值、年龄和误差.普通Pb校正采用Com Pb Corr#软件.

        锆石Hf同位素分析是基于U-Pb定年同点或同等位置采用Neptune多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)和与之配套的Geolas-193nm激光剥蚀系统完成,分析点位见图 3.测试过程中激光束斑直径为30~63 μm,剥蚀时间约为26 s,激光脉冲速率为5~15 Hz,脉冲能量为100 mJ/cm.实验过程中以锆石国际标样91500作为外标.

        图  3  努日石英闪长玢岩典型锆石的阴极发光图像(a)和锆石U-Pb年龄谐和图(b)

        Figure 3.  Cathodoluminescence images of representative zircons (a) and U-Pb concordia diagram (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

        岩石地球化学分析以岩相学观察鉴定为基础,先选出新鲜的具有代表性的样品,对样品进行破碎加工,研磨至200目以上,然后送至国家地质实验测试中心进行主量、微量元素的分析测试.主量元素的测定采用XRF法,分析仪器为RIX-2100,分析精度优于5%;微量元素采用Agilent 7500a等离子体质谱仪(ICP-MS)测定,分析精度优于5%~10%.

      • 努日地区石英闪长玢岩中的锆石为无色或浅黄色,绝大多数锆石晶形完好、为自形-半自形长柱状或柱状,少部分呈不规则粒状(图 3a).锆石中未见明显的继承核.颗粒大小差别较大,长为50~100 μm,宽为40~80 μm,长宽比为1:1~2:1.

        笔者对20颗锆石进行了测试(表 1),除1个点(测点NR4107-05)偏离谐和线较远、1个点年龄偏大(测点NR4107-10,134 Ma)予以剔除外,其余18个点全部落在谐和线上(图 3b).测点的Th、U含量分别为38.04×10-6~364.29×10-6、60.32×10-6~257.19×10-6,Th/U比值为0.63~1.85,为岩浆成因锆石(吴元保和郑永飞,2004).18个测点获得比值一致的206Pb/238 U年龄,在94.08~98.47 Ma之间,加权平均年龄为96.5±1.3 Ma(n=18,MSWD=0.18),表明努日石英闪长玢岩形成于晚白垩世,而年龄为134 Ma的锆石可能捕获自围岩.努日石英闪长玢岩形成年龄与Chen et al.(2015)报道的努日石英闪长玢岩(本文采样点北侧)年龄(96~91 Ma)、Zheng et al.(2014)报道的努日石英闪长岩(本文采样点东侧)年龄(96±1 Ma)、Zhang et al.(2010)报道的冈底斯岩基年龄(90~87 Ma)、梁华英等(2010)获得的桑布加拉石英二长岩年龄(92 Ma)非常一致.此外,Wen et al.(2008)获得的冈底斯岩基东段侵入岩年龄为80 Ma、83 Ma,管琪等(2010)获得的郎县至米林一带花岗岩类侵位时间为84~78 Ma.这些数据表明,在南冈底斯带晚白垩世时期(78~96 Ma)发生了重要的岩浆活动.

        样品 元素含量(10-6) Th/U 同位素比值 年龄(Ma)
        Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
        NR4107-01 1.23 48.07 64.30 0.75 0.036 22 0.018 82 0.099 20 0.030 36 0.015 12 0.000 64 96 28 97 4
        NR4107-02 4.75 364.29 196.99 1.85 0.055 02 0.017 82 0.099 74 0.029 95 0.015 19 0.000 58 413 596 97 28 97 4
        NR4107-03 1.26 116.20 103.63 1.12 0.000 00 0.000 00 0.098 59 0.036 73 0.014 96 0.000 97 95 34 96 6
        NR4107-04 1.57 68.31 73.90 0.92 0.039 33 0.011 79 0.100 87 0.022 14 0.015 13 0.000 51 98 20 97 3
        NR4107-05 1.55 72.26 84.08 0.86 0.033 04 0.016 04 0.121 07 0.039 61 0.014 72 0.000 51 116 36 94 3
        NR4107-06 1.10 38.04 60.32 0.63 0.067 21 0.027 80 0.102 01 0.032 81 0.015 14 0.000 65 844 684 99 30 97 4
        NR4107-07 1.94 106.21 97.18 1.09 0.039 64 0.013 67 0.096 00 0.022 65 0.014 99 0.000 61 93 21 96 4
        NR4107-08 4.74 166.82 217.44 0.77 0.012 35 0.005 05 0.097 46 0.013 78 0.015 39 0.000 36 94 13 98 2
        NR4107-09 1.36 57.00 73.93 0.77 0.033 22 0.024 51 0.100 58 0.046 58 0.015 23 0.000 74 97 43 97 5
        NR4107-10 3.32 145.86 177.38 0.82 0.030 17 0.012 27 0.133 71 0.028 34 0.020 93 0.000 92 127 25 134 6
        NR4107-11 1.67 74.96 84.88 0.88 0.050 60 0.016 69 0.098 02 0.022 02 0.014 83 0.000 57 233 622 95 20 95 4
        NR4107-12 1.23 46.37 67.54 0.69 0.049 38 0.010 34 0.098 18 0.021 51 0.014 87 0.000 61 165 430 95 20 95 4
        NR4107-13 3.42 140.79 175.06 0.80 0.048 62 0.010 94 0.098 03 0.017 97 0.015 01 0.000 33 128 459 95 17 96 2
        NR4107-14 13.98 98.13 97.68 1.00 0.008 78 0.004 11 0.096 78 0.015 89 0.015 11 0.000 47 94 15 97 3
        NR4107-15 1.70 78.56 88.72 0.89 0.046 30 0.012 68 0.097 10 0.028 73 0.014 86 0.000 44 13 552 94 27 95 3
        NR4107-16 5.37 211.28 257.19 0.82 0.033 74 0.004 36 0.097 45 0.007 35 0.015 13 0.000 40 94 7 97 3
        NR4107-17 3.31 159.61 178.81 0.89 0.046 48 0.006 95 0.094 71 0.016 95 0.015 01 0.000 41 33 313 92 16 96 3
        NR4107-18 1.53 69.64 84.24 0.83 0.034 59 0.009 39 0.101 30 0.027 57 0.015 36 0.000 39 98 25 98 2
        NR4107-19 0.62 75.57 97.11 0.78 0.007 99 0.003 92 0.097 61 0.013 72 0.015 16 0.000 29 95 13 97 2
        NR4107-20 1.52 62.38 87.12 0.72 0.046 84 0.008 42 0.094 91 0.016 75 0.014 70 0.000 39 43 391 92 16 94 2

        表 1  努日石英闪长玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果

        Table 1.  Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating results of quartz diorite porphyrite in Nuri

      • 努日石英闪长玢岩样品的主量、微量和稀土元素分析结果见表 2.样品的SiO2含量为63.96%~65.75%,Al2O3含量为14.37%~15.99%,MgO含量为2.12%~2.39%,Mg#值为48.13~54.96,Na2O含量为2.02%~3.01%(平均为2.54%),K2O含量为0.95%~1.40%(平均为1.15%),表明研究区石英闪长玢岩具有高硅、高铝、富镁、低钠、低钾的特征.在TAS图解中样品全部落入花岗闪长岩区域内(图 4a);样品铝饱和指数(A/CNK)为0.81~0.96(平均为0.91),A/NK值为2.47~3.57(平均为2.88),属准铝质花岗岩(图 4b).在SiO2-K2O图解中样品落入低钾-中钾钙碱性系列区域内(图 5a).

        样号 NR01 NR02 NR03 NR04
        SiO2 64.76 65.75 63.96 65.40
        Al2O3 15.45 14.37 15.99 15.51
        MgO 2.19 2.39 2.12 2.27
        CaO 5.71 6.91 5.60 6.82
        Na2O 2.65 2.46 3.01 2.02
        K2O 1.25 1.02 1.40 0.95
        MnO 0.05 0.05 0.06 0.04
        TiO2 0.56 0.54 0.58 0.60
        P2O5 0.22 0.22 0.23 0.23
        Fe2O3 1.19 0.95 1.65 1.00
        FeO 2.36 2.21 1.93 1.86
        LOI 2.78 2.30 2.69 2.48
        SUM 99.17 99.16 99.21 99.18
        TFe2O3 3.81 3.40 3.79 3.06
        Na2O+K2O 3.90 3.48 4.41 2.97
        K2O/Na2O 0.47 0.41 0.47 0.47
        A/CNK 0.96 0.81 0.96 0.92
        A/NK 2.70 2.79 2.47 3.57
        Mg# 48.13 51.96 52.35 54.96
        Li 21.30 8.15 14.50 16.60
        Be 2.29 2.05 1.54 2.82
        Sc 9.41 8.72 8.54 10.30
        V 87.30 87.50 90.20 85.20
        Cr 34.10 29.80 37.60 39.50
        Co 11.30 12.60 11.60 13.60
        Ni 19.00 17.40 19.10 18.50
        Cu 3 556.00 3 426.00 2 251.00 4 312.00
        Zn 129.00 82.90 73.10 96.10
        Ga 16.50 14.90 16.50 16.10
        Rb 107.00 92.20 115.00 90.80
        Sr 477.00 455.00 575.00 362.00
        Mo 64.40 349.00 13.70 71.50
        Cd 0.97 1.77 0.52 1.13
        In 0.14 0.11 0.09 0.17
        Sb 28.00 0.83 0.42 0.41
        P 969.30 938.73 982.39 1 021.69
        Nd 19.50 22.30 21.00 22.20
        Cs 7.06 7.48 8.06 6.56
        Ba 209.00 139.00 221.00 120.00
        La 23.10 26.80 24.60 26.50
        Ce 42.50 48.40 44.70 48.20
        Pr 5.14 5.73 5.33 5.80
        Sm 3.31 3.93 3.53 3.87
        Eu 0.72 0.93 0.96 1.46
        Gd 2.28 3.25 2.33 2.82
        Tb 0.37 0.56 0.40 0.45
        Dy 2.02 2.40 1.78 2.29
        Ho 0.33 0.44 0.33 0.37
        Er 0.88 1.11 0.80 1.02
        Tm 0.14 0.17 0.15 0.19
        Yb 0.81 1.05 0.84 1.06
        Lu 0.12 0.16 0.12 0.15
        Y 8.94 11.50 9.48 10.80
        W 44.10 28.40 7.57 16.40
        Re 0.03 0.08 0.01 0.03
        Tl 0.92 0.79 1.10 0.83
        Pb 9.04 7.77 9.66 7.66
        Bi 0.60 0.46 0.75 0.57
        Th 5.52 5.81 6.21 5.51
        U 1.68 2.48 1.80 2.27
        Nb 4.80 4.99 4.70 5.26
        Ta 0.33 0.35 0.32 0.34
        Zr 136.00 131.00 133.00 145.00
        Hf 3.30 3.20 3.19 3.78
        ∑REE 101.22 117.23 106.87 116.38
        LREE 94.27 108.09 100.12 108.03
        HREE 6.95 9.13 6.75 8.35
        LREE/HREE 13.56 11.84 14.83 12.94
        (La/Yb)N 19.35 17.34 20.01 16.98
        δEu 0.76 0.77 0.96 1.29
        δCe 0.91 0.90 0.90 0.90
        Y/Yb 11.02 10.95 11.35 10.19
        注:LOI为烧失量;A/NK=Al2O3/(Na2O+K2O),A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O);Mg#=100×Mg(Mg+Fe);δEu=2EuN/(SmN+GdN),其中N表示球粒陨石标准化.

        表 2  努日石英闪长玢岩主量元素(%)和微量元素(10-6)分析结果

        Table 2.  Major elements (%) and trace elements (10-6) results of quartz diorite porpyrite in Nuri

        图  4  努日石英闪长玢岩TAS图解(a)和A/NK-A/CNK判别图解(b)

        Figure 4.  TAS diagram (a) and A/NK-A/CNK diagram (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

        图  5  努日石英闪长玢岩K2O-SiO2图解(a)和MgO-SiO2图解(b)

        Figure 5.  Plots of K2O-SiO2 (a) and MgO-SiO2 (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

        石英闪长玢岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线总体呈右倾,富集LREE、相对亏损HREE,LREE/HREE=11.84~14.83,(La/Yb)N=16.98~20.01.样品具有微弱的负-正Eu异常(δEu=0.76~1.29).在微量元素原始地幔标准化蛛网图(图 6b)上,样品显示相对富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),具显著的Nb、Ta、Ti负异常和U、Pb正异常.

        图  6  努日石英闪长玢岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式(a)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)

        Figure 6.  Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagram (b) for quartz diorite porpyrite in Nuri

        埃达克岩(adakite)是Defant and Drummond(1990)在研究阿留申群岛火山岩时提出的一种具有特定岩石地球化学特征的火山岩或侵入岩,表现为SiO2≥56%、Al2O3≥15%、通常MgO<3%(很少高于6%)、Y(≤18×10-6)及HREE(Yb≤1.9×10-6)含量很低、Sr含量很高(>400×10-6)、87Sr/86Sr<0.704 0、LREE富集、无Eu异常(或有轻微的负Eu异常).

        努日石英闪长玢岩的地球化学特征表明,其具有典型埃达克岩的特征:高SiO2(63.96%~65.75%)、高Al2O3(14.37%~15.99%)、高MgO(2.12%~2.39%)、高Sr(362×10-6~575×10-6,平均为467×10-6),低Y(8.94×10-6~11.50×10-6,平均为10.18×10-6)和Yb(0.81×10-6~1.06×10-6,平均为0.94×10-6),高Sr/Y比值(33.52~60.65),轻重稀土分异明显(16.98<LaN/YbN<20.01,平均为18.42),HREE亏损、LREE富集,无明显的负Eu异常.在图 7中样品全落入埃达克岩区域.

        图  7  努日石英闪长玢岩Sr/Y-Y判别图(a)和(La/Yb)N-YbN判别图(b)

        Figure 7.  Discrimination diagrams of Sr/Y-Y (a) and (La/Yb)N-YbN (b) of quartz diorite porpyrite in Nuri

      • 锆石是岩浆岩中常见的副矿物,其具有较高的Hf含量,但Lu含量极低,从而导致其176Lu/177Hf比值非常低.因此,锆石在形成后基本没有明显的放射性成因Hf的积累,所测定的176Hf/177Hf比值基本代表了其形成时体系的Hf同位素组成(吴福元等,2007).锆石原位Hf同位素的测试在锆石U-Pb定年的相同部位进行,其初始176Hf/177Hf值通过相对应的锆石年龄校正.努日石英闪长玢岩所有锆石的176Lu/177Hf比值均小于0.02(图 8a表 3),表明锆石形成后放射性成因Hf积累很少,可以很好地反映锆石形成时岩浆的Hf同位素组成特征(吴福元等,2007).

        图  8  努日晚白垩世石英闪长玢岩中的锆石176Hf/177Hf-176Lu/177Hf(a)及εHf(t)-t(b)图解

        Figure 8.  Diagrams of zircon 176Hf/177Hf - 176Lu/177Hf (a) and εHf(t)-t (b) for Late Cretaceous quartz diorite porphyrite in Nuri

        测点 年龄(Ma) 176Yb/177Hf 2σ 176Lu/177Hf 2σ 176Hf/177Hf 2σ εHf(t) tDM1(Ma) fLu-Hf tDM2(Ma)
        01 96.5 0.029 052 0.000 142 0.000 655 0.000 004 0.283 090 0.000 026 13.3 226 -0.98 305
        02 96.5 0.038 231 0.000 253 0.001 115 0.000 026 0.283 057 0.000 028 12.1 276 -0.97 382
        03 96.5 0.021 540 0.000 285 0.000 465 0.000 004 0.283 037 0.000 023 11.5 300 -0.99 425
        04 96.5 0.042 961 0.000 153 0.000 994 0.000 007 0.283 143 0.000 040 15.2 153 -0.97 187
        05 96.5 0.046 856 0.000 507 0.001 172 0.000 034 0.282 998 0.000 034 10.0 361 -0.96 516
        06 96.5 0.053 949 0.000 676 0.001 886 0.000 022 0.282 708 0.000 061 -0.3 790 -0.94 1173
        07 96.5 0.045 458 0.000 392 0.001 529 0.000 023 0.283 006 0.000 031 10.3 353 -0.95 499
        08 96.5 0.049 905 0.000 364 0.001 771 0.000 016 0.282 871 0.000 036 5.5 551 -0.95 806
        09 96.5 0.039 083 0.000 272 0.000 917 0.000 006 0.283 080 0.000 028 13.0 242 -0.97 329
        注:εHf(t) = 10 000{[(176Hf /177Hf)S-(176 Lu/177Hf)S×(eλt-1) ]/[(176Hf /177Hf)CHUR, 0 -( 176 Lu /177Hf)CHUR×(eλt-1)]-1};tDM1=1/λ×ln{1 +[(176Hf /177Hf)S-(176 Hf /177 Hf)DM]/[(176 Lu /177 Hf)S-(176 Lu/177 Hf)DM]};tDM2=1/λ×ln {1+[(176 Hf/177 Hf)S, t-(176 Hf/177Hf)DM, t]/[( 176 Lu/177 Hf)C-(176 Lu/177 Hf)DM]}+t;球粒陨石及亏损地幔现今的176 Hf /177 Hf和176 Lu/177 Hf同位素比值分别为0.282 772和0.033 2,0.283 25和0.038 4(Blichert-Toft and Albarède, 1997Griffin et al., 2002);λ=1.867×10-11 a-1(Söderlund et al., 2004);( 176 Lu/177Hf)C=0.015;t为锆石结晶年龄.

        表 3  努日石英闪长玢岩锆石Hf同位素组成

        Table 3.  Zircon Hf isotopic composition for the quartz diorite porpyrite in Nuri

        努日晚白垩世石英闪长玢岩的初始176Hf/177Hf值为0.282 708~0.283 143,平均为0.282 999,以96.5 Ma的加权平均年龄计算的εHf(t)值为-0.3~+15.2(主要为+10.0~+15.2),二阶段模式年龄tDM2为187~1 173(主要集中在187~516 Ma).

      • 如前所述,努日石英闪长玢岩具有典型的埃达克岩地球化学特征.花岗岩的部分熔融实验表明,初始物质的K含量对派生熔体的K含量有显著影响(孟繁一等,2010).努日地区埃达克岩K2O含量较低(0.95%~1.40%),与源于板片熔融形成的埃达克岩K2O平均含量(1.72%;Martin, 1999)很接近,而远低于下地壳部分熔融形成的埃达克岩K2O含量(2.9%~4.1%;孟繁一等,2010);表明努日石英闪长玢岩来源于大陆下地壳的可能性较小,而与俯冲板片的关系更为密切.微量元素Th-Nb-Zr是判别火山岩浆产出构造背景最可靠的判别指标之一(孙书勤等,2003),一般来说,大洋板块汇聚带的Nb/Zr比值<0.05,Th/Nb比值>0.11;大陆板内Nb/Zr比值>0.05,Th/Nb比值>0.11(陈希节,2014).努日石英闪长玢岩Nb/Zr比值<0.04,Th/Nb比值>1.05,具有俯冲洋壳板片的特征.

        由于锆石的Lu-Hf同位素体系具有很高的封闭温度,因此锆石Hf同位素比值不会随后期部分熔融或分离结晶而变化,因此锆石εHf(t)值代表了岩浆源区的成分特征.具有正εHf(t)值的花岗质岩石源区通常为亏损地幔或者从亏损地幔中新增生的年轻地壳,而负εHf(t)值通常代表源区为古老地壳(吴福元等,2007陶刚等,2017张志等,2017),也有学者认为以亏损地幔或新生地壳为主的源区俯冲沉积物的卷入可以导致不均一的Hf同位素组成(管琪等,2010).努日石英闪长岩锆石εHf(t)为-0.3~+15.2,绝大多数为正值,在εHf(t)-t图解中绝大多数样品落入球粒陨石和亏损地幔演化线之间(图 8b),仅有一个点位于球粒陨石线之下;二阶段模式年龄tDM2为187~1 173(主要在187~516 Ma).表明努日石英闪长玢岩源区主要为亏损地幔或者新生地壳,并可能卷入了少量古老地壳物质或者俯冲沉积物.

        Defant and Drummond(1990)提出埃达克岩是俯冲洋壳在石榴子石的稳定区域内部分熔融形成的产物.随着研究的不断深入,学者们总结了多种埃达克质岩的形成模式:俯冲洋壳部分熔融(Zhu et al., 2009赵珍等,2013; Zheng et al., 2014Chen et al., 2015)、底侵玄武质下地壳部分熔融(Muir, 1995)、加厚的镁铁质下地壳部分熔融(Wen et al., 2008管琪等,2010)、幔源玄武质岩浆结晶分异(Macpherson et al., 2006)和拆沉下地壳部分熔融(Gao et al., 2004).

        雅鲁藏布洋板块自早侏罗世开始向北俯冲于拉萨地块之下,在约65 Ma洋盆闭合、印度大陆开始与亚洲大陆南缘碰撞.努日石英闪长玢岩形成于晚白垩世(96.5±1.5 Ma),时间上处于新特提斯洋壳向北俯冲的阶段.努日埃达克岩的微量元素地球化学特征显示,其富集大离子亲石元素Rb、Sr和Pb,亏损高场强元素Nb、Ta和Ti以及重稀土元素Yb,与典型洋壳俯冲成因的埃达克岩微量元素分布特征比较一致(图 6b);此外,努日埃达克岩具有较低的K2O含量(0.95%~1.40%)、Th含量(5.51×10-6~6.21×10-6)及Th/La比值(0.21~0.25).在MgO-K2O图解中,努日埃达克岩样品全部落入俯冲洋壳部分熔融形成的埃达克岩区域(图 5b),与Zhu et al.(2009)赵珍等(2013)Zheng et al.(2014)报道的俯冲洋壳部分熔融形成的埃达克岩非常类似,而与Wen et al.(2008)管琪等(2010)报道的加厚下地壳部分熔融形成的埃达克岩差异很大.综上所述,努日埃达克岩显示出俯冲洋壳部分熔融的特点(Defant and Drummond, 1990).值得注意的是,本文研究的埃达克质石英闪长玢岩具有较高的MgO含量(2.19%~2.39%,平均为2.24%)、Mg#值(48.13~54.96)和相容元素含量(Cr=29.80×10-6~39.50×10-6,平均为35.25×10-6;Ni=17.40×10-6~19.10×10-6,平均为18.50×10-6).Rapp et al.(1999)的实验结果表明,在1~4 GPa条件下,随着洋壳熔体上升并穿过地幔楔,熔体将与地幔橄榄岩中的斜方辉石和石榴石发生交代反应,导致洋壳熔体中MgO、Cr和Ni含量增加.

        努日石英闪长玢岩具有较高的MgO含量、Mg#值及Cr、Ni含量,低Na2O、K2O含量,与新生代拉萨地块南缘加厚下地壳熔融形成的埃达质岩(管琪等,2010孟繁一等,2010)有很大区别.另外拆沉下地壳熔融主要发生在板内伸展的动力学背景中(王强等,2007),而在晚白垩世早期努日地区处在新特提斯洋向拉萨地块俯冲地壳缩短的动力学背景下,因此石英闪长玢岩的形成背景不同于板内伸展背景.

        以上研究表明努日埃达克岩不太可能来自拉萨地块之下的地壳基底岩石,也不可能是冈底斯地壳通过拆沉作用而产生.同时,笔者认为努日埃达克岩也不太可能由幔源玄武质岩浆结晶分异形成,因为:(1)在研究区没有发现同时期的超镁铁质岩或者玄武岩.(2)低压下斜长石、角闪石的分离结晶会产生MREE和HREE之间向下凹的稀土配分模式,并会造成明显的负Eu异常.而高压下角闪石和石榴石的分离结晶会导致残留熔体中Y/Yb值的增大(朱明田等,2011).图 6a显示,努日埃达克岩不具备上述稀土元素配分模式,并缺乏明显的Eu负异常,Y/Yb值变化也不大(10.19~11.35;表 2),这与分离结晶模式相悖.(3)La/Yb-La图解显示,研究区埃达克岩更倾向于通过部分熔融形成,未呈现出分离结晶的趋势(图 9).

        图  9  努日石英闪长玢岩La/Yb-La图解

        Figure 9.  La/Yb-La discrimination diagram for quartz diorite porpyrite in Nuri

        以上讨论表明努日石英闪长玢岩很可能由俯冲消减的新特提斯洋壳部分熔融形成,源区除了洋壳以外可能还卷入了少量俯冲沉积物;熔体在上升过程中与地幔楔发生了反应,从而导致了SiO2含量的降低和MgO、Cr、Ni含量的升高.

      • Defant and Drummend(1990)最初定义的埃达克岩只可能由年轻的(≤25 Ma)、热的俯冲洋壳部分熔融形成,但张旗等(2004)的研究表明埃达克岩的产出环境具有多样性.实验岩石学也表明,只要达到特定的温压条件(850~1 150 ℃,1.0~4.0 GPa)即可产生埃达克熔体(Rapp et al., 1999).因此即使在俯冲环境,年轻的(≤25 Ma)、热的俯冲洋壳也并不是产生埃达克岩的必要条件.随着研究的深入,前人提出了多种俯冲方式可以满足以上的高温高压条件从而产生埃达克岩:初始俯冲(康志强等,2009)、洋脊俯冲(Zhang et al., 2010Zheng et al., 2014)、板片回转(Ma et al., 2013Chen et al., 2015)等.冈底斯南部晚白垩世埃达克岩形成时间明显晚于新特提斯的初始俯冲时间,因此其动力学机制可能为洋脊俯冲或板片回转.

        Ma et al.(2013)认为,米林地区晚白垩世埃达克质岩浆作用,是由俯冲的新特提斯洋板片回转引发软流圈物质上涌造成的.Chen et al.(2015)在研究努日地区晚白垩世埃达克岩时认为,冈底斯南缘晚白垩世埃达克岩由板片回转所致.如果板片回转这种动力学机制成立,那么在晚白垩世之前洋壳是以小角度或者正常角度俯冲,而后板片向俯冲的反方向回转.这一过程将会导致拉萨地块岩浆作用起源于地块北部,然后向南岩石年龄逐渐变新,而冈底斯带岩浆岩年龄并没有这种趋势(Zheng et al., 2014).

        在洋脊俯冲背景下,穿过板片窗(slab window)的高热流(high heat flow)可以导致板片窗边缘的洋壳(及少量俯冲沉积物)部分熔融(Zhang et al., 2010),在角闪岩-榴辉岩相条件下形成埃达克质岩浆.Zhang et al.(2010)认为,冈底斯南带米林与里龙之间具有埃达克质特征的86~90 Ma紫苏花岗岩,其结晶温度高达900 ℃,为新特提斯洋洋脊俯冲的产物.而Zheng et al.(2014)认为洋脊系统的俯冲可能发生在新特提斯洋板片俯冲历史中间点附近(即105±10 Ma).而努日石英闪长玢岩结晶年龄为96.5 Ma,与Zhang et al.(2010)Zheng et al.(2014)提出的洋脊俯冲时间非常接近.大量研究表明,在109~80 Ma之间冈底斯带发生了大规模的岩浆作用(Chu et al., 2006Zhu et al., 2009, 2011Zhang et al., 2010Ma et al., 2013; Chen et al., 2015).因此,笔者认为冈底斯带晚白垩世埃达克岩是洋脊俯冲的产物.

      • (1) 本文报道了冈底斯东部努日地区发育的晚白垩世埃达克质岩浆作用,石英闪长玢岩锆石U-Pb定年结果显示其侵位于96.5±1.3 Ma.

        (2) 努日石英闪长玢岩具有高的SiO2、Al2O3、MgO、Sr含量和Sr/Y比值,低的Y、Yb含量,无明显的负Eu异常,显示出埃达克质岩浆的地球化学特征.

        (3) 努日石英闪长玢岩很可能由俯冲消减的新特提斯洋壳部分熔融形成,源区可能还卷入了少量俯冲沉积物;岩石具有较高的Mg#和Cr、Ni含量,表明熔体在上升过程中与地幔发生了相互作用.

        (4) 努日埃达克岩很可能是在新特提斯洋脊俯冲背景下,穿过板片窗的高热流导致板片窗边缘的洋壳(及少量俯冲沉积物)部分熔融产生的.

    参考文献 (68)

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