Delineation of Middle Carboniferous Arc Volcanic Rocks in Jomda Area, Eastern Tibet and Its Tectonic Implications
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摘要: 金沙江特提斯洋盆是三江地区重要的洋盆之一，然而目前对于金沙江洋壳俯冲时限认识不一，弧火山岩对限定洋壳的俯冲消减过程具有重要意义.在西藏东部江达地区首次识别出一套中石炭世晚期的火山岩，主要岩性为玄武岩及安山岩，安山岩锆石U-Pb年龄为332±3.3 Ma（MSWD=2，n=14），指示该火山活动为中石炭世晚期.江达火山岩SiO2含量为45.65%~55.73%，具有高Al2O3含量（15.48%~16.79%），TiO2含量为0.82%~1.12%，富Na低K；轻重稀土分异明显，无δEu异常，强不相容元素Th、U等富集，高场强元素Nb、Ta等亏损，具有弧火山岩的地球化学性质.安山岩锆石εHf（t）值为较均一的正值（+11.0~+15.6），指示岩浆源区为受到富集组分影响的岩石圈地幔.研究表明江达中石炭世晚期火山岩形成于岛弧的构造环境，其火山活动与金沙江特提斯洋壳俯冲消减过程有关；结合区域地质资料认为金沙江特提斯洋壳在332 Ma之前已经开始了俯冲消减活动，进而为金沙江特提斯洋演化过程提供了岩石学证据.Abstract: The Jinshajiang Tethys is one of the most important ocean basins in the Sanjiang region.However, it is not clear when the oceanic subduction started.The research of arc volcanic rock is significant to constrain the subduction process of the oceanic plate.This paper reports the Late Middle Carboniferous volcanic rocks in Jomda area, eastern Tibet, which are dominated by basalts and andesites.Zircon U-Pb age results show they were formed at 332±3.3 Ma.The arc volcanic rocks have SiO2 contents of 45.65%-55.73%, Al2O3 contents of 15.48%-16.79%, TiO2 contents of 0.82%-1.12%, and have high Na/K ratios.They show obvious differentiation between LREE and HREE, and without Eu anomaly.They are enriched in strong incompatible trace elements, such as Th and U, and depleted in high field strength element, such as Nb and Ta.The zircons from basalts have positive εHf(t) values(+11.0 to +15.6), which indicates that the magma source might be the enriched lithosphere mantle.It is believed that Late Middle Carboniferous volcanic rocks were formed at the island arc tectonic enviorment, which is related to subduction of Jinshajiang Tethys ocean.Combining with the regional geological data, we propose that the subduction of the Jinshajiang Tethys ocean have started before 332 Ma.This study provides a lithology evidence for the evolution of Jinshajiang Tethys ocean.
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滇川西部“三江”地区古特提斯演化记录表明，晚古生代由一系列相对稳定的地块与岛弧及其之间多个规模不等的洋盆所组成，构成了宽阔的多岛弧-盆系统(潘桂棠等, 2003)或表观上的多岛洋格局.金沙江古特提斯洋是昌都-思茅地块与中咱-中甸地块之间的一个洋盆，是晚古生代三江多岛弧-盆系中的重要组成部分，经历了较为完整的威尔逊旋回(张旗等, 1996; 王立全等, 1999; 孙晓猛和简平, 2004; Jian et al., 2009a, 2009b).恢复其形成演化及俯冲消减历史对理解古特提斯多岛弧-盆系的时空格局具有重要意义.
前人对金沙江古特提斯洋演化的主要过程已取得了一些认识，普遍认为金沙江洋盆经历了裂(陷)谷盆地(D)、洋盆扩张(C1-P1)、洋壳俯冲消减(P1-P2)和弧陆碰撞造山(T1-T2)4个主要演化阶段(王立全等, 1999; 潘桂棠等, 2003; 孙晓猛和简平, 2004; 范蔚茗等, 2009；Jian et al., 2009b; Zhao et al., 2016).黄汲清等(1984)认为金沙江古特提斯洋盆主要形成于晚石炭世；随后研究者们在金沙江洋蛇绿岩带及相关地层中发现了早石炭世至晚二叠世的放射虫化石(吴昊若, 1993; 孙晓猛等, 1995；简平等, 1999)，并对金沙江蛇绿岩带进行了同位素年代学研究，提出了金沙江古特提斯洋盆的海底扩张始于早石炭世、可能延至晚石炭世的认识.对于金沙江洋壳俯冲时限认识不一，有研究者认为金沙江洋壳于早二叠世开始俯冲(侯增谦等, 1996；潘桂棠等, 2002)；莫宣学(1998)认为金沙江洋壳在晚二叠世才开始向西俯冲消减；王立全等(1999)认为金沙江弧后洋盆在晚石炭世-早二叠世扩张为洋盆的基础上，于早二叠世晚期发生了向西的大幅度俯冲消减，开始大洋岩石圈向大陆岩石圈构造体制的转换；简平等(2003)在金沙江娘九丁和雪堆蛇绿岩中获得斜长花岗岩锆石年龄分别为285 Ma、300 Ma，由此认为金沙江洋盆俯冲消减至少在300 Ma之前已经开始.宋俊龙等(2018)在小定西组中获得流纹岩锆石年龄分别为230 Ma、285 Ma，认为金沙江洋盆俯冲消减至少在230~285 Ma之前已经发生.金沙江洋盆地层系统由于遭受后期强烈的构造剪切、变形及变质作用，使得完整的岩石层序难以保存，导致在重塑金沙江古特提斯洋形成与演化历史的研究中仍存在一些重要的科学问题未完全解决.例如，金沙江洋壳何时开始俯冲及其相应的火山弧记录在哪里？这些问题制约了人们对于金沙江洋盆构造演化过程的理解.
笔者在地质调查过程中首次在江达地区车所附近前人划分的洞卡组里厘定出一套中石炭世晚期的火山岩(图 1b).本文报道该套火山岩的野外地质特征及锆石U-Pb年龄，探讨其岩石成因及形成的构造环境，阐述其对于金沙江古特提斯洋壳俯冲消减时限的制约.
图 1 金沙江洋盆的构造格架(a)和江达县车所地区地质简图(b)据西藏自治区地质调查院，2007.1:250 000江达幅区域地质调查报告Fig. 1. The geotectonic outline of Jinshajiang oceanic basin (a) and simplified geological map of Chesuo area in Jomda County (b)1. 地质概况
“三江”构造带的北段属东特提斯构造域的东段，构造格局极其复杂.西以字嘎寺-车所-德钦断裂为界，东界为金沙江断裂带，北至青海玉树，被NWW向马尼、干戈-邓柯断裂所断，南至奔子栏断裂(董树义等, 2010).潘桂棠等(2002)认为研究区在古特提斯演化阶段，藏东及甘孜一理塘地区为古特提斯洋北缘晚古生代-中生代的多岛弧盆体系；古生代以来经历了晚古生代到中三叠世多岛弧盆系的形成和弧-盆系向造山带的转换、晚三叠世到白垩纪的盆-山转换、新生代的大规模陆内构造汇聚(壳-幔转换)3次重大的构造体制转换.金沙江结合带位于邓柯以南、剑川以北，即在金沙江主断裂(盖玉-德荣断裂)以西、金沙江河谷与羊拉-鲁甸断裂以东的狭长区域展布.东邻中咱-香格里拉地块，西邻江达-德钦-维西陆缘火山弧，向北在邓柯一带与甘孜-理塘带相接，向南延伸与哀牢山结合带相接.江达-德钦-维西陆缘火山弧带东以金沙江结合带的西界断裂为界，西以车所-热涌-字嘎寺-德钦-维西-乔后逆冲断裂为界，向南延伸与哀牢山结合带西侧的墨江-绿春陆缘火山弧相接(图 1a)；空间上，火山弧主体分布于昌都芒康县宗拉山口东侧、德钦县南仁-捕村-南佐至维西县巴迪-叶枝一带；火山弧内岩浆岩极为发育，类型多样，且具有复杂的空间配置，弧-盆的空间配置和火成岩成分的穿弧极性表明该火山弧是由于金沙江(-哀牢山)洋盆向昌都-思茅地块之下俯冲形成(潘桂棠等, 2002).
研究区位于江达-德钦-维西陆缘弧江达一带，主要分布在车所村附近.主要出露三叠纪的普水桥组、瓦拉寺组、东独组、公也弄组、洞卡组、甲丕拉组.其中普水桥组(T1p)主要为一套碎屑岩沉积建造；瓦拉寺组(T2w)为一套碳酸盐岩、碎屑岩沉积建造；东独组(T3dd)为砂泥质岩沉积建造；公也弄组(T3g)为一套碳酸盐岩、碎屑岩沉积建造；洞卡组(T3dk)为一套基性-酸性火山岩建造；甲丕拉组(T3j)为一套砂泥质岩沉积建造(图 1b).
本文研究的江达火山岩位于西藏江达县车所地区前人划分的洞卡组里.据详细的野外调查，火山岩的主要岩石类型为玄武岩、玄武安山岩与安山岩，野外观察其相互之间为整合接触关系(图 2a, 2b).玄武岩镜下呈斑状结构，斑晶成分主要为长石，次为角闪石等，长石多为长柱状，长宽比值为2~4；基质主要由细小的长石和角闪石组成，有少量火山玻璃以及磁铁矿、磷灰石等(图 2e).玄武岩枕状构造发育，呈椭球状，大小介于0.1~0.8 m，岩枕边部常见1~2 cm的冷凝边，发育细小的气孔和杏仁构造(图 2c).安山岩表面为红褐色，表面风化较强(图 2d)，具斑状结构，块状构造，斑晶主要为斜长石，斜长石斑晶呈自形-半自形板状或条状，粒径为0.1~1.0 mm，占10%~15%；基质为隐晶质结构(图 2f).
图 2 江达火山岩的野外特征及显微照片(正交偏光)(a~f)Pl.斜长石Fig. 2. Field characteristics and photomicrograph of the volcanic rock in in Jomda County (a-f)2. 实验方法
本次研究选取江达火山岩中安山岩样品(15JD-04)锆石作为U-Pb同位素测定对象.锆石的挑选与分选由河北省廊坊区域地质调查研究所地质实验室完成.锆石在双目镜下被双面胶粘在玻璃基板上，使用环氧树脂凝固成靶，然后去掉玻璃基板，在细砂纸上粗磨使锆石晶体揭露出来，之后抛光制成样品靶，通过阴极发光图像以揭示锆石内部结构，锆石阴极发光照相由北京锆年领航科技有限公司完成.锆石U-Pb同位素测定在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS完成，LA-ICP-MS等离子质谱仪为Agilent 7500a，激光剥蚀系统为配备有193 nm ArF准分子激光器的GeoLas 2005，每个时间分辨分析数据包括20~30 s的空白信号和50 s的样品信号，测定斑束直径为32 μm，详细的仪器操作条件和数据处理方法见Liu et al.(2008).
样品主量元素分析在成都地质矿产研究所采用XRF(RigakuRIX 2100型)玻璃熔饼法完成，分析精度优于4%.微量元素分析在中国科学院广州地球化学研究所采用酸溶法利用Agilent 7500a型ICP-MS完成，分析精度和准确度一般优于5%.详细的测定方法和分析流程可参考Chen et al.(2010).
锆石原位Lu-Hf同位素分析在中国地质大学(武汉)国家重点实验室利用LA-MC-ICP-MS完成，激光剥蚀系统为配备有193 nm ArF准分子激光器的GeoLas 2005.在已测定过年龄的锆石颗粒上选择相同区域进行Hf同位素测试，激光束斑直径为44 μm，剥蚀频率为10 Hz，具体分析方法及仪器参数详见Yuan et al.(2008).用176Lu/175Lu =0.026 69(Bievre and Taylor, 1993)和176Yb/172Yb=0.588 6(Chu et al., 2002)进行同质异位干扰校正，计算测定样品的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf比值.样品测定过程中以标准锆石91500作为标样，并同时测定标准错石GJ-1和TEM，实验中91500的176Hf/177Hf比值为0.282 318±23(2σ，n =22)，与推荐值0.282 307±31(Wu et al., 2006)在误差范围内一致.εHf(t)值计算采用176Lu的衰变常数为1.865×10-11 a-1(Scherer et al., 2001)，球粒陨石现今值176Hf/177Hf = 0.282 772和176Lu/177Hf = 0.033 2(Blichert-Toft et al., 1997); 单阶段亏损地幔Hf模式年龄tDM1计算采用现今亏损地幔值176Hf/177Hf = 0.283 25和176Lu/177Hf = 0.038 4(Griffin et al., 2000).
3. 测定结果
3.1 LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素
用于定年的样品为江达火山岩中的安山岩(15JD-04)，挑选出的锆石颜色为浅灰色，自形程度较好，短柱-长柱状，长为50~130 μm，长宽比值为2~3；图 3显示所有锆石具有典型的岩浆锆石韵律环带特征.20颗锆石的U-Pb同位素年龄结果见表 1.锆石的U和Th含量分别为704×10-6~4 484×10-6和748×10-6~4 753×10-6，Th/U比值为0.87~1.78，表现出岩浆锆石的特点.
图 3 江达安山岩样品(15JD-04)锆石CL图像实线为锆石年龄打点处，虚线为锆石Lu-Hf同位素打点处Fig. 3. Cathodoluminescence image from sample (15JD-04) of the andesite in the Jomda area表 1 江达安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果Table Supplementary Table LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope analytical results of the andesite in the Jomda area测点 含量(10-6) Th/U 同位素比值(已扣除普通铅) 年龄(Ma) 谐和度(%) Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 1 778 4 464 4 484 1.00 0.055 0.002 0.403 0.011 0.053 0.001 344 8 314 8 74 2 261 1 291 1 477 0.87 0.057 0.003 0.404 0.022 0.051 0.001 344 16 322 5 91 3 310 1 555 1 737 0.89 0.060 0.003 0.431 0.019 0.052 0.001 364 14 328 4 87 4 320 2 352 1 748 1.35 0.057 0.002 0.416 0.019 0.053 0.001 353 13 333 8 93 5 270 2 280 1 369 1.67 0.055 0.003 0.398 0.023 0.053 0.001 340 17 332 5 97 6 343 1 766 1 975 0.89 0.053 0.002 0.376 0.016 0.051 0.001 324 11 322 4 98 7 478 3 201 2 621 1.22 0.057 0.002 0.417 0.013 0.053 0.001 354 9 332 3 91 8 378 3 046 2 069 1.47 0.050 0.002 0.366 0.014 0.052 0.001 317 10 329 3 99 9 254 2 352 1 322 1.78 0.050 0.002 0.366 0.016 0.053 0.001 317 12 332 4 95 10 128 748 704 1.06 0.069 0.004 0.521 0.033 0.054 0.001 426 22 340 6 77 11 402 2 814 2 093 1.34 0.077 0.004 0.562 0.029 0.053 0.001 453 19 330 4 68 12 446 2 248 2 511 0.90 0.052 0.002 0.393 0.013 0.055 0.001 337 9 342 4 99 13 419 2 361 2 297 1.03 0.057 0.002 0.425 0.015 0.054 0.001 359 10 336 4 93 14 406 2 691 2 230 1.21 0.053 0.002 0.393 0.016 0.054 0.001 337 11 336 4 99 15 687 4 166 3 790 1.10 0.055 0.002 0.406 0.011 0.054 0.000 346 8 336 3 97 16 222 1 328 1 033 1.29 0.054 0.003 0.404 0.022 0.054 0.001 344 16 340 5 99 17 194 1568 899 1.74 0.064 0.003 0.461 0.024 0.053 0.001 385 16 331 6 71 18 299 1 680 1 765 0.95 0.059 0.002 0.414 0.016 0.051 0.001 352 12 319 3 74 19 301 2 259 1 704 1.33 0.054 0.002 0.393 0.015 0.053 0.001 336 11 331 4 95 20 551 4 753 2 953 1.61 0.057 0.002 0.403 0.011 0.051 0.001 344 7 308 5 79 图 4a显示01、11、12、18、19、20六个点谐和度差(谐和度＜80%)，笔者使用剩余14个点投图，年龄加权平均值为332±3.3 Ma(MSWD=2，n=14；图 4b)，代表了江达火山岩的形成年龄.
图 4 江达安山岩样品(15JD-04)锆石U-Pb谐和图Fig. 4. U-Pb concordia diagram of representative zircon grains of the andesite in the Jomda area在U-Pb定年基础上，本文利用LA-MC-ICP-MS对其中14颗锆石进行了14个点的原位Lu-Hf同位素分析(图 3).如表 2所示，14个分析点的176Hf/177Hf比值为0.282 900~0.283 039，对应的εHf(t)值为+11.0~+15.6；计算得到锆石单阶段亏损地幔模式年龄tDM1为353~552 Ma.
表 2 江达安山岩样品(15JD-04)锆石Hf同位素组成Table Supplementary Table Zircon Hf isotopic compositions from sample 15JD-04 of the andesite in the Jomda area测点号 年龄(Ma) 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 1σ εHf(0) εHf(t) 1σ tDM1 15JD-04-02 322 0.003 501 0.283 039 0.000 059 9.43 15.6 2.18 353 15JD-04-03 328 0.005 328 0.282 931 0.000 113 5.63 11.8 4.05 514 15JD-04-04 333 0.004 072 0.282 919 0.000 021 5.21 11.6 0.93 514 15JD-04-05 332 0.002 916 0.282 922 0.000 024 5.32 12.4 1.00 492 15JD-04-06 322 0.003 372 0.282 969 0.000 023 6.98 13.5 0.99 427 15JD-04-07 332 0.002 826 0.282 900 0.000 023 4.51 11.3 0.99 525 15JD-04-08 329 0.002 593 0.282 991 0.000 031 7.74 14.4 1.23 386 15JD-04-09 332 0.005 759 0.282 912 0.000 037 4.94 11.0 1.45 552 15JD-04-12 342 0.003 020 0.282 993 0.000 026 7.81 14.6 1.08 388 15JD-04-13 336 0.003 291 0.282 941 0.000 033 5.99 12.6 1.30 469 15JD-04-14 336 0.004 348 0.282 957 0.000 051 6.54 13.0 1.93 459 15JD-04-15 336 0.002 373 0.282 967 0.000 023 6.89 13.8 0.99 419 15JD-04-16 340 0.002 327 0.282 929 0.000 028 5.57 12.5 1.12 474 15JD-04-19 331 0.001 814 0.282 953 0.000 028 6.40 14.1 1.14 433 3.2 元素地球化学特征
江达火山岩4件样品的主量、微量元素分析结果见表 3.江达火山岩的SiO2含量为45.65%~55.73%，具有高含量的Al2O3(15.48%~16.79%)，TiO2含量为0.82%~1.12%(平均为0.93%)，富Na低K，Na2O含量为3.14%~4.52%，K2O含量为0.06%~3.10%.岩石蚀变较强，烧失量为4.33%~7.56%，因此笔者采用高场强元素或不活泼元素进行投图，而未采用活动性元素.图 5中江达火山岩样品均落入玄武岩区，与镜下鉴定的结果基本一致.
表 3 江达火山岩主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析结果Table Supplementary Table Major elements (%), trace elements (10-6) and rare earth elements (10-6) results of the volcanic rock in the Jomda area样品号 15JD-01 15JD-02 15JD-03 15JD-04 SiO2 47.91 46.15 45.65 55.73 TiO2 0.97 0.83 0.82 1.12 Al2O3 15.51 16.79 16.47 15.48 Fe2O3T 10.63 10.21 9.50 9.84 MnO 0.13 0.10 0.15 0.09 MgO 8.20 9.66 5.50 4.98 CaO 8.04 3.86 10.93 2.00 Na2O 4.00 4.52 4.30 3.14 K2O 0.06 0.28 0.07 3.10 P2O5 0.21 0.17 0.16 0.30 烧失量 4.33 7.56 6.36 4.59 总量 99.99 100.13 99.91 100.37 Sc 31.7 32.3 32.7 26.4 Ti 5791 4982 5028 6815 V 198 219 192 158 Cr 401 392 227 28.0 Mn 994 771 1214 702 Co 39.6 40.2 38.4 21.6 Ni 115 130 73.1 4.38 Cu 51.0 5.04 73.8 22.2 Zn 123 167 97.0 106 Ga 16.8 15.4 16.5 18.3 Ge 2.58 3.37 2.22 2.47 Rb 1.84 5.98 1.66 126 Sr 60.7 113 124 88.4 Y 16.5 13.7 14.0 22.0 Zr 66.3 45.5 47.5 117 Nb 5.55 4.34 3.75 12.2 Cs 0.17 1.82 0.76 4.51 Ba 53.7 120 35.1 228 La 12.0 10.4 9.10 20.0 Ce 24.2 21.9 19.0 39.9 Pr 2.98 2.72 2.38 4.84 Nd 12.2 11.1 10.0 19.2 Sm 2.72 2.53 2.37 4.09 Eu 0.86 0.87 0.84 1.21 Gd 2.80 2.57 2.43 4.07 Tb 0.46 0.41 0.4 0.64 Dy 2.81 2.37 2.37 3.79 Ho 0.59 0.50 0.50 0.80 Er 1.69 1.39 1.43 2.22 Tm 0.25 0.20 0.21 0.33 Yb 1.59 1.29 1.35 2.11 Lu 0.26 0.21 0.22 0.34 Hf 1.81 1.37 1.40 3.08 Ta 0.39 0.31 0.25 0.79 Pb 2.64 1.32 5.29 11.7 Th 3.64 3.22 2.57 8.31 U 1.00 0.92 0.92 2.05 ∑REE 65.4 58.5 52.6 104 
图 5 江达火山岩Zr/TiO2-Nb/Y分类图解Fig. 5. Zr/TiO2-Nb/Y classification diagram for the volcanic rock in the Jomda area江达火山岩富集稀土元素，其∑REE为52.6×10-6~104×10-6.江达火山岩富集轻稀土元素，La平均含量为13×10-6.在稀土元素球粒陨石标准化配分图中(图 6b)，所有样品具有近似的变化趋势，表现为轻稀土(LREE)富集的右倾型，且轻、重稀土元素显示出较强的分馏特征((La/Yb)N=4.8~5.8)；无Eu异常.在微量元素原始地幔标准化蛛网图中(图 6a)，江达火山岩表现出Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE)亏损的特征.
图 6 江达火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(a)和稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(b)Fig. 6. The PM-normalized trace element spider diagram (a) and chondrite-normalized REE pattern (b) of the volcanic rock in the Jomda area4. 讨论
4.1 江达火山岩岩浆源区性质
江达火山岩显著富集Th、U等强不相容元素和明显亏损Nb、Ta等高场强元素，中等富集轻稀土元素(图 6)，具有该特征的火山岩岩浆源区可能为岩石圈地幔(Saunders et al., 1991).江达火山岩蚀变较强，不能直接反映其源区的地球化学性质，锆石具有很高的Hf同位素封闭温度，可保持其原始Hf同位素组成，因此锆石Hf同位素可真实反映其源区的地球化学性质(吴福元等, 2007).江达火山岩锆石原位Hf同位素具有均一、正的εHf(t)值(+11.0~+15.6).均一的Hf同位素组成表明锆石结晶于均一、无混染的岩浆源区，正εHf(t)值反映了锆石母岩浆的幔源属性.
研究表明，εHf(t)为正值的岩石或是直接来自亏损地幔，或是源自亏损地幔形成的基性下地壳物质再熔融(吴福元等, 2007).但是，江达火山岩锆石εHf(t)值没有达到其形成时(332 Ma)的亏损地幔εHf(t)值(图 7).相对锆石形成时的亏损地幔而言，演化的εHf(t)值表明锆石母岩浆来源于受富集组分影响的地幔，并非类似于亏损地幔源区的N-MORB.锆石Hf模式年龄反映寄主岩石从亏损地幔分离的时间，若锆石母岩浆直接来源于未受任何混染的亏损地幔，那锆石年龄应该近似等于Hf模式年龄.但是江达安山岩锆石单阶段亏损地幔模式年龄tDM1为353~552 Ma，平均值为457 Ma，明显大于其结晶年龄(332 Ma)，表明岩浆源区受富集组分影响(表 3).江达玄武岩的Nb、Ta、Ti等高场强元素亏损可能是由俯冲洋壳板片脱水交代或地壳混染地幔作用所致(Thirlwall et al., 1994).而玄武岩Nb/La均值为0.48，小于大陆地壳Nb/La均值(0.5~0.8；Rudnick and Fountain, 1995), 因此江达玄武岩的Nb、Ta、Ti等高场强元素亏损并非由地壳混染作用形成.江达玄武岩的Nb/U均值为5.0，在俯冲带流体(Nb/U≈0.22;Ayers, 1998)与全球俯冲沉积物(Nb/U≈5.0;Plank and Langmuir, 1998)之间，亦指示俯冲作用的存在.江达火山岩锆石Hf同位素特征、模式年龄及岩石地球化学特征综合表明，江达玄武岩来源于受俯冲带流体交代影响的岩石圈地幔源区.
图 7 江达安山岩(15JD-04)锆石εHf(t)-t图解Fig. 7. εHf(t)-t diagram of zircons from sample 15JD-04 of the andesite in the Jomda area4.2 江达火山岩形成的构造环境
江达火山岩主要为一套玄武岩、玄武安山岩、安山岩以及玄武质火山角砾岩，以玄武岩为主，该岩石组合通常被认为形成于岛弧的构造环境.如表 3所示，江达火山岩同时具有高Al2O3含量(15.51%~16.79%)，低TiO2含量(0.82%~1.12%)；所有样品均表现为明显亏损Nb、Ta等元素(图 6a)，轻稀土元素(LREE)富集和重稀土元素(HREE)相对亏损的特征(图 6b)，是典型岛弧火山岩的标志(White and Patchett, 1984; Ryerson and Watson, 1987).江达火山岩的Yb < 5×10-6，Ta < 1×10-6，Ta/Yb值< 0.5，表明其源区岩浆为与俯冲带有关的岛弧岩浆(Condie et al., 1986).在图 8中江达火山岩样品全部落入岛弧玄武岩区域.样品La/Nb值为1.63~2.42，与岛弧玄武岩的La/Nb值一致(La/Nb>1.4).在La/Nb-La判别图(图 9)中，所有样品均落入岛弧玄武岩区，与图 8投点结果一致.综上所述，本文认为江达火山岩形成于岛弧构造环境.
图 8 江达火山岩的Hf/3-Th-Ta图解底图据Jochum et al.(1991).A.N型洋脊玄武岩; B.E型洋脊玄武岩+板内拉斑玄武岩; C.板内碱性玄武岩; D.岛弧钙碱性玄武岩; E.岛弧拉斑玄武岩Fig. 8. Hf/3-Th-Ta diagram of the volcanic rock in the Jomda area
图 9 江达火山岩的La/Nb-Ta图解底图据李曙光(1993).IAB.岛弧火山岩; MORB.洋中脊玄武岩; OIB.洋岛玄武岩Fig. 9. La/Nb-Ta diagram of the volcanic rock in the Jomda area4.3 江达火山岩对金沙江洋壳俯冲消减的制约
金沙江弧盆系所有火山岩是金沙江洋盆所代表的古特提斯洋俯冲消减、洋盆闭合碰撞等不同构造阶段的产物和记录，金沙江混杂岩带洋脊-准洋脊型玄武岩锆石U-Pb年龄为361.6±8.5 Ma，吉义独堆晶岩Rb-Sr等时线年龄为264±18 Ma，移山湖辉绿岩墙角闪石Ar-Ar坪年龄为345.7±0.9 Ma和等时线年龄为349.1±4.4 Ma(莫宣学等, 1993)；以上表明金沙江弧后洋盆形成时代为早石炭世.Jian et al.(2009a)报道了书松堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为343.5±2.7 Ma，认为其近似代表了金沙江古特提斯洋早期形成的时间.
简平等(1999)利用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法获得德钦县书松斜长岩年龄为340 Ma，代表了金沙江洋盆扩张的时代.路远发等(2000)利用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法获得嘎金雪山岩群中2件玄武岩样品的年龄，2个下交点年龄分别为362±8 Ma和396±7 Ma，2个上交点年龄分别为2 525±12 Ma和1 387±59 Ma，并认为前者代表金沙江洋盆扩张的年龄、后者代表下伏基底年龄.Jian et al.(2008)利用SHRIMP锆石U-Pb定年技术，获得之用角闪辉长岩、书松斜长岩年龄分别为320±10 Ma、329±7 Ma，认为它们反映的是洋盆不同扩张阶段的时代.王冬兵等(2012)获得东竹林层状辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为354±3 Ma，代表了洋盆扩张的时代.以上资料表明金沙江洋盆在早石炭世处于扩张阶段.
如前所述，研究者们对于金沙江洋壳俯冲时限认识不一(侯增谦等，1996；莫宣学，1998；王立全等，1999；潘桂棠等，2002；简平等，2003)。而金沙江(-哀牢山)洋盆西侧岛弧火山岩、弧后盆地的形成以及其弧盆系格局的发育为洋壳俯冲提供了证据.在早二叠世晚期至晚二叠世分别形成江达-维西-绿春二叠纪陆缘火山弧及其陆缘弧西侧的昌都-兰坪-普洱弧后盆地.陆缘火山弧上的火山-沉积岩系在空间上岩相多变、沉积类型多样，岛弧地势起伏很大，有出露水面发育陆生植物和柱状节理的陆地，亦有潜伏于水下的碳酸盐岩台地及深水谷地，出现从陆相-海陆过渡相-浅海相-台地斜坡-深水盆地各种不同沉积相和沉积类型的沉积物，为岛链体分布的构造古地理格局.弧火山岩从早到晚发育拉斑玄武岩系列-钙碱性系列-钾玄武岩系列火山岩, 火山岩性质标志着岛弧产生-发展-成熟的完整过程(莫宣学等, 1993).江达-维西-绿春陆缘火山弧的西侧为昌都-兰坪-普洱盆地，盆地中沉积形成次稳定型海陆交互相复陆屑含煤碎屑岩、火山岩建造，滨海相复陆屑碎屑岩、火山岩建造以及浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩建造.在金沙江洋盆东侧的中咱-香格里拉地块区主体保持浅海台地相的碳酸盐岩沉积，中咱-香格里拉地块西部边缘相对昌都地块东部活动边缘弧盆系而言，二叠纪为被动大陆边缘裂陷盆地的演化发展时期，在其中发育陆棚边缘斜坡相的碳酸盐岩滑塌堆积、海底浊积扇沉积和次深海盆地相的砂泥质-硅泥质复理石，以及张裂型基性、中基性火山岩，火山岩及砂岩的岩石地球化学特征表现为被动大陆边缘环境(莫宣学等, 1993).滇东南晚二叠世砂岩和哀牢山带绿春二叠纪砂岩年龄谱相似.最年轻锆石年龄约为285 Ma, 在微量元素组成上与弧/造山型岩浆结晶锆石一致, 对应于安山质-流纹质火山岩屑, 指示早二叠世的火山岩浆活动(杨江海等, 2017).上述资料一致显示金沙江洋壳的俯冲消减时限为晚石炭世-二叠纪.
研究区江达安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为332±3.3 Ma(MSWD=2，n=14；图 4)，系江达地区首次发现中石炭世晚期火山岩.据江达玄武岩主量、微量元素特征，玄武岩明显亏损Nb、Ta等元素，样品全部落入岛弧玄武岩区域(图 8).综上所述，笔者认为江达玄武岩形成于岛弧构造环境，说明金沙江洋盆在中石炭世晚期之前已经开始俯冲消减活动.结合区域地质资料，笔者认为中石炭世-晚二叠世时期，金沙江带的构造地质背景发生了重大变化.金沙江盆地在早期扩张为大洋盆地的基础上，于中石炭世晚期发生了向西的俯冲消减，早二叠世晚期-晚二叠世时期达到顶峰，其标志是江达-德钦-维西陆缘火山弧及其陆缘弧西侧的昌都-兰坪-普洱弧后盆地的形成，从而奠定了金沙江(-哀牢山)弧盆系的构造格局.
5. 结论
(1) 江达地区火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄约为332 Ma，表明江达洞卡组并非前人认为的全部为三叠纪岩浆活动，同时指示金沙江洋盆存在中石炭世晚期岩浆活动.
(2) 江达火山岩岩浆源区来源于受富集组分影响的岩石圈地幔，其岩石组合以及地球化学性质指示其形成于岛弧构造环境.
(3) 金沙江特提斯洋在332 Ma之前就已经开始俯冲消减活动，为金沙江洋壳俯冲消减时限提供了新制约.
致谢: 在文章撰写过程中王启宇、贺娟博士给予了帮助；审稿人对本文进行了认真审阅，提出了许多宝贵的意见和建议，在此一并表示衷心感谢. -
图 1 金沙江洋盆的构造格架(a)和江达县车所地区地质简图(b)
据西藏自治区地质调查院，2007.1:250 000江达幅区域地质调查报告
Fig. 1. The geotectonic outline of Jinshajiang oceanic basin (a) and simplified geological map of Chesuo area in Jomda County (b)
图 2 江达火山岩的野外特征及显微照片(正交偏光)(a~f)
Pl.斜长石
Fig. 2. Field characteristics and photomicrograph of the volcanic rock in in Jomda County (a-f)
图 3 江达安山岩样品(15JD-04)锆石CL图像
实线为锆石年龄打点处，虚线为锆石Lu-Hf同位素打点处
Fig. 3. Cathodoluminescence image from sample (15JD-04) of the andesite in the Jomda area
图 4 江达安山岩样品(15JD-04)锆石U-Pb谐和图
Fig. 4. U-Pb concordia diagram of representative zircon grains of the andesite in the Jomda area
图 5 江达火山岩Zr/TiO2-Nb/Y分类图解
Fig. 5. Zr/TiO2-Nb/Y classification diagram for the volcanic rock in the Jomda area
图 6 江达火山岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(a)和稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(b)
Fig. 6. The PM-normalized trace element spider diagram (a) and chondrite-normalized REE pattern (b) of the volcanic rock in the Jomda area
图 7 江达安山岩(15JD-04)锆石εHf(t)-t图解
Fig. 7. εHf(t)-t diagram of zircons from sample 15JD-04 of the andesite in the Jomda area
图 8 江达火山岩的Hf/3-Th-Ta图解
底图据Jochum et al.(1991).A.N型洋脊玄武岩; B.E型洋脊玄武岩+板内拉斑玄武岩; C.板内碱性玄武岩; D.岛弧钙碱性玄武岩; E.岛弧拉斑玄武岩
Fig. 8. Hf/3-Th-Ta diagram of the volcanic rock in the Jomda area
图 9 江达火山岩的La/Nb-Ta图解
底图据李曙光(1993).IAB.岛弧火山岩; MORB.洋中脊玄武岩; OIB.洋岛玄武岩
Fig. 9. La/Nb-Ta diagram of the volcanic rock in the Jomda area
表 1 江达安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果
Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope analytical results of the andesite in the Jomda area
测点 含量(10-6) Th/U 同位素比值(已扣除普通铅) 年龄(Ma) 谐和度(%) Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 1 778 4 464 4 484 1.00 0.055 0.002 0.403 0.011 0.053 0.001 344 8 314 8 74 2 261 1 291 1 477 0.87 0.057 0.003 0.404 0.022 0.051 0.001 344 16 322 5 91 3 310 1 555 1 737 0.89 0.060 0.003 0.431 0.019 0.052 0.001 364 14 328 4 87 4 320 2 352 1 748 1.35 0.057 0.002 0.416 0.019 0.053 0.001 353 13 333 8 93 5 270 2 280 1 369 1.67 0.055 0.003 0.398 0.023 0.053 0.001 340 17 332 5 97 6 343 1 766 1 975 0.89 0.053 0.002 0.376 0.016 0.051 0.001 324 11 322 4 98 7 478 3 201 2 621 1.22 0.057 0.002 0.417 0.013 0.053 0.001 354 9 332 3 91 8 378 3 046 2 069 1.47 0.050 0.002 0.366 0.014 0.052 0.001 317 10 329 3 99 9 254 2 352 1 322 1.78 0.050 0.002 0.366 0.016 0.053 0.001 317 12 332 4 95 10 128 748 704 1.06 0.069 0.004 0.521 0.033 0.054 0.001 426 22 340 6 77 11 402 2 814 2 093 1.34 0.077 0.004 0.562 0.029 0.053 0.001 453 19 330 4 68 12 446 2 248 2 511 0.90 0.052 0.002 0.393 0.013 0.055 0.001 337 9 342 4 99 13 419 2 361 2 297 1.03 0.057 0.002 0.425 0.015 0.054 0.001 359 10 336 4 93 14 406 2 691 2 230 1.21 0.053 0.002 0.393 0.016 0.054 0.001 337 11 336 4 99 15 687 4 166 3 790 1.10 0.055 0.002 0.406 0.011 0.054 0.000 346 8 336 3 97 16 222 1 328 1 033 1.29 0.054 0.003 0.404 0.022 0.054 0.001 344 16 340 5 99 17 194 1568 899 1.74 0.064 0.003 0.461 0.024 0.053 0.001 385 16 331 6 71 18 299 1 680 1 765 0.95 0.059 0.002 0.414 0.016 0.051 0.001 352 12 319 3 74 19 301 2 259 1 704 1.33 0.054 0.002 0.393 0.015 0.053 0.001 336 11 331 4 95 20 551 4 753 2 953 1.61 0.057 0.002 0.403 0.011 0.051 0.001 344 7 308 5 79 
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表 2 江达安山岩样品(15JD-04)锆石Hf同位素组成
Table 2. Zircon Hf isotopic compositions from sample 15JD-04 of the andesite in the Jomda area
测点号 年龄(Ma) 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf 1σ εHf(0) εHf(t) 1σ tDM1 15JD-04-02 322 0.003 501 0.283 039 0.000 059 9.43 15.6 2.18 353 15JD-04-03 328 0.005 328 0.282 931 0.000 113 5.63 11.8 4.05 514 15JD-04-04 333 0.004 072 0.282 919 0.000 021 5.21 11.6 0.93 514 15JD-04-05 332 0.002 916 0.282 922 0.000 024 5.32 12.4 1.00 492 15JD-04-06 322 0.003 372 0.282 969 0.000 023 6.98 13.5 0.99 427 15JD-04-07 332 0.002 826 0.282 900 0.000 023 4.51 11.3 0.99 525 15JD-04-08 329 0.002 593 0.282 991 0.000 031 7.74 14.4 1.23 386 15JD-04-09 332 0.005 759 0.282 912 0.000 037 4.94 11.0 1.45 552 15JD-04-12 342 0.003 020 0.282 993 0.000 026 7.81 14.6 1.08 388 15JD-04-13 336 0.003 291 0.282 941 0.000 033 5.99 12.6 1.30 469 15JD-04-14 336 0.004 348 0.282 957 0.000 051 6.54 13.0 1.93 459 15JD-04-15 336 0.002 373 0.282 967 0.000 023 6.89 13.8 0.99 419 15JD-04-16 340 0.002 327 0.282 929 0.000 028 5.57 12.5 1.12 474 15JD-04-19 331 0.001 814 0.282 953 0.000 028 6.40 14.1 1.14 433
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表 3 江达火山岩主量元素(%)、微量元素(10-6)和稀土元素(10-6)分析结果
Table 3. Major elements (%), trace elements (10-6) and rare earth elements (10-6) results of the volcanic rock in the Jomda area
样品号 15JD-01 15JD-02 15JD-03 15JD-04 SiO2 47.91 46.15 45.65 55.73 TiO2 0.97 0.83 0.82 1.12 Al2O3 15.51 16.79 16.47 15.48 Fe2O3T 10.63 10.21 9.50 9.84 MnO 0.13 0.10 0.15 0.09 MgO 8.20 9.66 5.50 4.98 CaO 8.04 3.86 10.93 2.00 Na2O 4.00 4.52 4.30 3.14 K2O 0.06 0.28 0.07 3.10 P2O5 0.21 0.17 0.16 0.30 烧失量 4.33 7.56 6.36 4.59 总量 99.99 100.13 99.91 100.37 Sc 31.7 32.3 32.7 26.4 Ti 5791 4982 5028 6815 V 198 219 192 158 Cr 401 392 227 28.0 Mn 994 771 1214 702 Co 39.6 40.2 38.4 21.6 Ni 115 130 73.1 4.38 Cu 51.0 5.04 73.8 22.2 Zn 123 167 97.0 106 Ga 16.8 15.4 16.5 18.3 Ge 2.58 3.37 2.22 2.47 Rb 1.84 5.98 1.66 126 Sr 60.7 113 124 88.4 Y 16.5 13.7 14.0 22.0 Zr 66.3 45.5 47.5 117 Nb 5.55 4.34 3.75 12.2 Cs 0.17 1.82 0.76 4.51 Ba 53.7 120 35.1 228 La 12.0 10.4 9.10 20.0 Ce 24.2 21.9 19.0 39.9 Pr 2.98 2.72 2.38 4.84 Nd 12.2 11.1 10.0 19.2 Sm 2.72 2.53 2.37 4.09 Eu 0.86 0.87 0.84 1.21 Gd 2.80 2.57 2.43 4.07 Tb 0.46 0.41 0.4 0.64 Dy 2.81 2.37 2.37 3.79 Ho 0.59 0.50 0.50 0.80 Er 1.69 1.39 1.43 2.22 Tm 0.25 0.20 0.21 0.33 Yb 1.59 1.29 1.35 2.11 Lu 0.26 0.21 0.22 0.34 Hf 1.81 1.37 1.40 3.08 Ta 0.39 0.31 0.25 0.79 Pb 2.64 1.32 5.29 11.7 Th 3.64 3.22 2.57 8.31 U 1.00 0.92 0.92 2.05 ∑REE 65.4 58.5 52.6 104
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