西藏北拉萨区域日土花岗岩之岩石学、地球化学性质研究
发布时间：2014-09-12 15:16
【摘要】 拉萨地块中北部在早白垩世发育了大量的岩浆活动，其岩石成因与地球动力学背景一直存在争议。本文对北拉萨地块西部日土地区花岗岩的岩石学、年代学和全岩地球化学和锆石Hf同位素与微量元素进行了研究，为拉萨地块白垩世花岗岩研究提供了新的证据。日土地区白垩纪花岗岩呈岩株状产出，主要类型为花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩，岩体中含大量的闪长质包体。分别对花岗岩和闪长质包体中的锆石进行U-Pb定年测试，结果表明日土地区花岗岩在成岩时代上分为两期，即早白垩世（116~103Ma）和晚白垩世（83~70Ma）。两期岩浆作用中寄主花岗岩和所含的闪长质包体的年龄一致，应属于同时岩浆作用产物。对日土地区花岗岩进行全岩地球化学分析，结果表明早白垩世花岗岩与其闪长质包体为偏铝质中钾—高钾钙碱性系列岩石，均显示出轻稀土富集、重稀土相对亏损的特点，具负铕异常。富集大离子亲石元素，亏损高场强元素。晚白垩世花岗岩和其所含闪长质包体皆为偏铝质中—高钾钙碱性系列岩石，具有富集轻稀土和大离子亲石元素，亏损重稀土和高场强元素特点。早白垩世与晚白垩世花岗岩均属于I型花岗岩。锆石Hf同位素结果表明：早白垩世花岗岩样品具有负的εHf(t)值和较老的地壳模式年龄，晚白垩世花岗岩样品具有正的εHf(t)值和较年轻的地壳模式年龄。花岗岩锆石的锆饱和温度均较高，表明幔源物质在日土地区白垩纪花岗岩成岩过程中发挥了重要作用。日土地区早白垩世花岗岩可能是在班公湖—怒江洋南向俯冲动力学背景下，俯冲板片断离引起软流圈物质上涌，使岩石圈地幔和地壳熔融，产生基性岩浆和酸性岩浆，这两者再发生岩浆混合作用，之后形成了日土早白垩世花岗岩。而晚白垩世花岗岩是在拉萨地块和羌塘地块后碰撞构造环境下，底侵的幔源岩浆使下地壳发生部分熔融，并与其发生混合作用，混合后的岩浆侵入上部地壳，侵位过程中发生了分离结晶作用，最后形成了日土地区晚白垩世花岗岩。
【关键词】 白垩纪； 花岗岩； 锆石U-Pb年龄； 地球化学； 西藏日土；
第 1 章 引言
1.1 选题依据
平均海拔超过 4000 米的青藏高原位于中国的西南部，是地球上最年轻的高原，被誉为“世界屋脊”，被国际地学界公认为是研究大陆动力学最好的天然实验室。近几十年以来，国内外的研究人员开展了大量的关于青藏高原各圈层间相互作用（例如大陆俯冲、壳—幔相互作用、下地壳与地幔物质的流动等方面）的地质研究，取得了丰硕的成果。拉萨地块位于青藏高原南部地区，夹持于印度—雅鲁藏布江缝合带（YZSZ）和班公湖—怒江缝合带（BNSZ）之间，南部紧邻印度大陆的北缘，东部绕过雅鲁藏布大拐弯，向南进入缅甸北部，西部达到巴基斯坦北部的拉达克－科希斯坦地区，再沿北西西方向进入阿富汗。该带是青藏高原岩浆岩最发育的地区，岩浆岩分布面积占整个高原岩浆岩的 80%。该带在中生代时期经历了拉萨地块—羌塘地块碰撞及其南部新特提斯洋洋壳岩石圈北向俯冲，对其岩浆作用进行研究，对于探讨中生代时期班公湖—怒江洋特提斯构造—岩浆作用具有极其重要的意义（朱弟成等，2006，2008a ；Zhu et al.，2009a，2009b，2010；Ji et al.，2009）。
新生代以来，拉萨地块由于受到印度大陆碰撞的影响，高原开始隆升，在此过程产生了大规模的后碰撞岩浆岩，并形成了相关矿产资源（Coulon et al.，1986；Mo et al.，2006，2007，2008；莫宣学等，2009；Wu et al.，2010；侯增谦等，2006a，2006b，2006c；赵志丹等，2001，2006，2009；Zhao et al.，2009）。近十多年来，我国学者对拉萨地块岩浆岩的研究，取得了丰硕的成果：根据岩浆、沉积和地层的综合证据，特别是横贯整个冈底斯带的巨大区域不整合，认为雅鲁藏布洋闭合、印度大陆－亚洲大陆碰撞时间大约在 65 Ma 左右，约 40 Ma 左右碰撞完成，大致从 40 Ma 开始，青藏高原进入后碰撞期(莫宣学等, 2003，2009)。(2)发现青藏高原，特别是拉萨地块具有加厚的双倍地壳特征（Zhao et al.，1997；Molnar et al.，1998），并提出青藏高原巨厚地壳两种增厚机制：构造增厚和岩浆作用增厚(Chung et al.，2003；Mo et al.，2007；莫宣学等，2009) ； (3) 通过对拉萨地块花岗岩的 Sr-Nd 同位素组成和锆石 Hf 同位素组成，识别出拉萨地体存在两类地壳（莫宣学等，2005）：分布在拉萨地块南侧和北侧，具有正的 εNd（t）值和正的锆石 εHf（t）值的初生地壳（juvenile crust）；和分布在拉萨地块中部，具有负的 εNd(t) 值的经过多次再循环形成的成熟的古元古代－中元古代地壳。并进一步提出初生地壳是由于俯冲和碰撞事件而增生在原拉萨地块之上的，而再循环的古元古代－中元古代地壳可能代表拉萨地块的基底；(4) 提出了青藏高原深部物质横向流动的可能性，并提出了两条可能的物质流“通道”：滇西“三江”深部物质流“通道”以及甘肃西秦岭深部物质流“通道” (Mo et al.，2006；2008；莫宣学等，2009)。
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1.2 拉萨地块花岗岩研究现状
花岗岩类岩石是构造陆壳的主要岩石，其形成与大地构造环境和地球动力学条件密切相关，蕴含着有关大陆岩石圈的结构、组成和演化的丰富信息，是地质学重要的研究对象（DePaolo et al.，1981；Rudnick，1995；徐夕生等，2010）。近 30 年来，地质学家以源岩为基础对花岗岩提出了各种成因分类，最具影响力的是Chappell和White (1974) 根据源岩特征将花岗岩划分为I型和S型两类花岗岩。Loiselle 和 Wones（1979）提出了 A 型花岗岩的概念，认为这类花岗岩具有碱性、贫水和非造山的特征。近年来，壳—幔相互作用与能量交换过程在花岗岩成因中的作用得到了重视。花岗岩成因研究也从以岩相学和地球化学为主逐渐转入到以大陆生长及大陆动力学为前沿的花岗岩地球动力学研究的新阶段 (肖庆辉等，2007) 。
青藏高原岩浆岩分布广泛，其中以拉萨地块最为代表性。青藏高原约 80%的岩浆岩都出露在拉萨地块内，花岗岩出露面积约 11 万 km2，与火山岩大致相似。拉萨地块花岗岩带的研究从上个世纪就已开始，为后来的研究奠定了基础。而中法“喜马拉雅地质构造与地壳上地幔的形成演化”和中英“拉萨—格尔木地学大断面”合作项目使青藏高原的研究更具国际影响力。1999 年至今，在中国地质调查局组织下，在青藏高原开展了大规模的 1：25 万区域地质调查，其范围包括了整个拉萨地块岩浆岩带，在这一过程中发现了许多重要的地质现象，也出版了一系列的专辑和专注。这些进展包括： (1) 结合大量的同位素数据，识别出青藏高原岩石圈的三种主要地球化学端元，揭示出高原岩石圈存在地球化学不均一性，反应了各块体之间演化过程的差异。拉萨地块岩石圈与藏北岩石圈特征相似，但拉萨地块先后受到特提斯洋板块俯冲、印度—欧亚大陆碰撞和印度洋岩石圈俯冲作用的影响，经历了更为复杂的壳幔相互作用过程（Zhao et al.，2009；莫宣学等，2009）。根据花岗岩同位素和锆石 Hf 同位素的差异，识别出两类地壳和两种地壳增厚模式，并大致估算了两种增厚机制的贡献率 (Chung et al.，2003；莫宣学等，2005；Mo et al.，2006，2007，2008)；（2）得到了大量拉萨地块花岗岩的高精度和高质量的年代学数据，使拉萨地块花岗岩的时空分布划分进一步明确：拉萨地块北部大致位于班公湖—怒江缝合带和狮泉河—嘉黎之间，该带花岗岩成岩年龄约为 170－75 Ma，130～100 Ma 为高峰期；南部主要包括隆格尔－工布江达以南的地区，拉萨地块花岗岩主要集中在该区域。该带主要由俯冲型花岗岩类、同碰撞花岗岩类、同碰撞－后碰撞强过铝花岗岩和含铜斑岩带 4 类岩石组成，其成岩年龄跨度较大（127~8 Ma）（莫宣学等，2009）；中部大致位于革吉－措勤弧后盆地带和隆格尔－工布江达断隆带上（潘桂棠等，2004），主要以小岩体的形式出露喜马拉雅晚期花岗岩（<40 Ma），同时还出露后碰撞构造环境下的钾质－超钾质火山岩（ 25 Ma）。曾有报道该带存在印支期花岗岩，认为是古特提斯闭合造山历史的痕迹（李才等，2003）；（3）对拉萨地块谢通门、尼木至拉萨一带广泛分布的侵位于晚白垩世－古近纪岩基中的高位花岗岩体和花岗质斑岩体的研究，这些岩体与大规模的铜多金属成矿作用关系密切，整个拉萨地块斑岩铜矿带的成矿事件具有同时性（莫宣学等，2009）。对这些岩体进行了深入研究，发现这些岩体具有埃达克岩的地球化学属性（Chung et al.，2003，侯增谦等，2003，2004；Hou et al.，2004，2009）；（4）揭示出拉萨地块岩浆活动比早期认为的要复杂得多，认为拉萨地块在大陆碰撞以来东西向存在地壳结构的差异和系统的东西向分带性(赵志丹等，2003；Zhao et al.，2009)；(5) 重新对拉萨地块的地壳结构进行了划分，将具有传统意义的“拉萨地块”分解为具有古—中元古代地壳物质组成的“拉萨地块”，而其北部和南部则为双向“剪刀式”俯冲即班公湖—怒江洋向南和新特提斯洋向北俯冲形成的岛弧带构造单元(潘桂棠等，2006；Zhu et al.，2009a，2011；朱弟成等，2006，2008b，2009)。
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第 2 章 区域地质背景及岩石学特征
2.1 区域地质背景
2.1.1青藏高原区域地质背景
青藏高原地处中国的西南部，在地理上主要包括西藏、青海、川西、滇西和甘肃的一小部分地区，具有漫长和复杂的演化历史，先后经历了从原特提斯到古特提斯再到新特提斯3个阶段，是一个复杂造山带，同时也是研究大陆动力学最好的实验室（莫宣学等，2009）。青藏高原是由一系列性质不同的地体拼贴的产物，宏观构造总体沿东西向展布，由南向北分为 4 个带（图 2-1），即特提斯喜马拉雅带、拉萨地块（冈底斯带）、羌塘地块和松潘—甘孜带，这4个带由印度—雅鲁藏布江缝合带（YZSZ）、班公湖—怒江缝合带（BNSZ）以及金沙江—哀牢山缝合带（JSSZ）3个缝合带隔开（Yin and Harrison，2000；潘桂棠等，2002；Zhu et al.，2012）。拉萨地块和羌塘地块是组成青藏高原主体部分，在地理上位于班公湖—怒江缝合带的南北两侧，朱弟成等（2012）认为拉萨地块来自于澳大利亚冈瓦纳大陆北缘部分，而羌塘地块来自于印度冈瓦纳部分。
班公湖-怒江缝合带西起班公湖、向东经改则、尼玛、东巧、索县、丁青、嘉玉桥折向南至八宿上林卡、向南沿怒江进入滇西，在西藏境内长达 2800km，宽 20 ~ 120km。该带向西被喀喇昆仑右旋走滑断裂横切，在中南亚与什约克缝合带相当。羌塘地块位于班怒带北侧，被龙木错-双湖缝合带（LSSZ）分为西羌塘地块和东羌塘地块。
本文编号：8846
【关键词】 白垩纪； 花岗岩； 锆石U-Pb年龄； 地球化学； 西藏日土；
第 1 章 引言
1.1 选题依据
平均海拔超过 4000 米的青藏高原位于中国的西南部，是地球上最年轻的高原，被誉为“世界屋脊”，被国际地学界公认为是研究大陆动力学最好的天然实验室。近几十年以来，国内外的研究人员开展了大量的关于青藏高原各圈层间相互作用（例如大陆俯冲、壳—幔相互作用、下地壳与地幔物质的流动等方面）的地质研究，取得了丰硕的成果。拉萨地块位于青藏高原南部地区，夹持于印度—雅鲁藏布江缝合带（YZSZ）和班公湖—怒江缝合带（BNSZ）之间，南部紧邻印度大陆的北缘，东部绕过雅鲁藏布大拐弯，向南进入缅甸北部，西部达到巴基斯坦北部的拉达克－科希斯坦地区，再沿北西西方向进入阿富汗。该带是青藏高原岩浆岩最发育的地区，岩浆岩分布面积占整个高原岩浆岩的 80%。该带在中生代时期经历了拉萨地块—羌塘地块碰撞及其南部新特提斯洋洋壳岩石圈北向俯冲，对其岩浆作用进行研究，对于探讨中生代时期班公湖—怒江洋特提斯构造—岩浆作用具有极其重要的意义（朱弟成等，2006，2008a ；Zhu et al.，2009a，2009b，2010；Ji et al.，2009）。
新生代以来，拉萨地块由于受到印度大陆碰撞的影响，高原开始隆升，在此过程产生了大规模的后碰撞岩浆岩，并形成了相关矿产资源（Coulon et al.，1986；Mo et al.，2006，2007，2008；莫宣学等，2009；Wu et al.，2010；侯增谦等，2006a，2006b，2006c；赵志丹等，2001，2006，2009；Zhao et al.，2009）。近十多年来，我国学者对拉萨地块岩浆岩的研究，取得了丰硕的成果：根据岩浆、沉积和地层的综合证据，特别是横贯整个冈底斯带的巨大区域不整合，认为雅鲁藏布洋闭合、印度大陆－亚洲大陆碰撞时间大约在 65 Ma 左右，约 40 Ma 左右碰撞完成，大致从 40 Ma 开始，青藏高原进入后碰撞期(莫宣学等, 2003，2009)。(2)发现青藏高原，特别是拉萨地块具有加厚的双倍地壳特征（Zhao et al.，1997；Molnar et al.，1998），并提出青藏高原巨厚地壳两种增厚机制：构造增厚和岩浆作用增厚(Chung et al.，2003；Mo et al.，2007；莫宣学等，2009) ； (3) 通过对拉萨地块花岗岩的 Sr-Nd 同位素组成和锆石 Hf 同位素组成，识别出拉萨地体存在两类地壳（莫宣学等，2005）：分布在拉萨地块南侧和北侧，具有正的 εNd（t）值和正的锆石 εHf（t）值的初生地壳（juvenile crust）；和分布在拉萨地块中部，具有负的 εNd(t) 值的经过多次再循环形成的成熟的古元古代－中元古代地壳。并进一步提出初生地壳是由于俯冲和碰撞事件而增生在原拉萨地块之上的，而再循环的古元古代－中元古代地壳可能代表拉萨地块的基底；(4) 提出了青藏高原深部物质横向流动的可能性，并提出了两条可能的物质流“通道”：滇西“三江”深部物质流“通道”以及甘肃西秦岭深部物质流“通道” (Mo et al.，2006；2008；莫宣学等，2009)。
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1.2 拉萨地块花岗岩研究现状
花岗岩类岩石是构造陆壳的主要岩石，其形成与大地构造环境和地球动力学条件密切相关，蕴含着有关大陆岩石圈的结构、组成和演化的丰富信息，是地质学重要的研究对象（DePaolo et al.，1981；Rudnick，1995；徐夕生等，2010）。近 30 年来，地质学家以源岩为基础对花岗岩提出了各种成因分类，最具影响力的是Chappell和White (1974) 根据源岩特征将花岗岩划分为I型和S型两类花岗岩。Loiselle 和 Wones（1979）提出了 A 型花岗岩的概念，认为这类花岗岩具有碱性、贫水和非造山的特征。近年来，壳—幔相互作用与能量交换过程在花岗岩成因中的作用得到了重视。花岗岩成因研究也从以岩相学和地球化学为主逐渐转入到以大陆生长及大陆动力学为前沿的花岗岩地球动力学研究的新阶段 (肖庆辉等，2007) 。
青藏高原岩浆岩分布广泛，其中以拉萨地块最为代表性。青藏高原约 80%的岩浆岩都出露在拉萨地块内，花岗岩出露面积约 11 万 km2，与火山岩大致相似。拉萨地块花岗岩带的研究从上个世纪就已开始，为后来的研究奠定了基础。而中法“喜马拉雅地质构造与地壳上地幔的形成演化”和中英“拉萨—格尔木地学大断面”合作项目使青藏高原的研究更具国际影响力。1999 年至今，在中国地质调查局组织下，在青藏高原开展了大规模的 1：25 万区域地质调查，其范围包括了整个拉萨地块岩浆岩带，在这一过程中发现了许多重要的地质现象，也出版了一系列的专辑和专注。这些进展包括： (1) 结合大量的同位素数据，识别出青藏高原岩石圈的三种主要地球化学端元，揭示出高原岩石圈存在地球化学不均一性，反应了各块体之间演化过程的差异。拉萨地块岩石圈与藏北岩石圈特征相似，但拉萨地块先后受到特提斯洋板块俯冲、印度—欧亚大陆碰撞和印度洋岩石圈俯冲作用的影响，经历了更为复杂的壳幔相互作用过程（Zhao et al.，2009；莫宣学等，2009）。根据花岗岩同位素和锆石 Hf 同位素的差异，识别出两类地壳和两种地壳增厚模式，并大致估算了两种增厚机制的贡献率 (Chung et al.，2003；莫宣学等，2005；Mo et al.，2006，2007，2008)；（2）得到了大量拉萨地块花岗岩的高精度和高质量的年代学数据，使拉萨地块花岗岩的时空分布划分进一步明确：拉萨地块北部大致位于班公湖—怒江缝合带和狮泉河—嘉黎之间，该带花岗岩成岩年龄约为 170－75 Ma，130～100 Ma 为高峰期；南部主要包括隆格尔－工布江达以南的地区，拉萨地块花岗岩主要集中在该区域。该带主要由俯冲型花岗岩类、同碰撞花岗岩类、同碰撞－后碰撞强过铝花岗岩和含铜斑岩带 4 类岩石组成，其成岩年龄跨度较大（127~8 Ma）（莫宣学等，2009）；中部大致位于革吉－措勤弧后盆地带和隆格尔－工布江达断隆带上（潘桂棠等，2004），主要以小岩体的形式出露喜马拉雅晚期花岗岩（<40 Ma），同时还出露后碰撞构造环境下的钾质－超钾质火山岩（ 25 Ma）。曾有报道该带存在印支期花岗岩，认为是古特提斯闭合造山历史的痕迹（李才等，2003）；（3）对拉萨地块谢通门、尼木至拉萨一带广泛分布的侵位于晚白垩世－古近纪岩基中的高位花岗岩体和花岗质斑岩体的研究，这些岩体与大规模的铜多金属成矿作用关系密切，整个拉萨地块斑岩铜矿带的成矿事件具有同时性（莫宣学等，2009）。对这些岩体进行了深入研究，发现这些岩体具有埃达克岩的地球化学属性（Chung et al.，2003，侯增谦等，2003，2004；Hou et al.，2004，2009）；（4）揭示出拉萨地块岩浆活动比早期认为的要复杂得多，认为拉萨地块在大陆碰撞以来东西向存在地壳结构的差异和系统的东西向分带性(赵志丹等，2003；Zhao et al.，2009)；(5) 重新对拉萨地块的地壳结构进行了划分，将具有传统意义的“拉萨地块”分解为具有古—中元古代地壳物质组成的“拉萨地块”，而其北部和南部则为双向“剪刀式”俯冲即班公湖—怒江洋向南和新特提斯洋向北俯冲形成的岛弧带构造单元(潘桂棠等，2006；Zhu et al.，2009a，2011；朱弟成等，2006，2008b，2009)。
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第 2 章 区域地质背景及岩石学特征
2.1 区域地质背景
2.1.1青藏高原区域地质背景
青藏高原地处中国的西南部，在地理上主要包括西藏、青海、川西、滇西和甘肃的一小部分地区，具有漫长和复杂的演化历史，先后经历了从原特提斯到古特提斯再到新特提斯3个阶段，是一个复杂造山带，同时也是研究大陆动力学最好的实验室（莫宣学等，2009）。青藏高原是由一系列性质不同的地体拼贴的产物，宏观构造总体沿东西向展布，由南向北分为 4 个带（图 2-1），即特提斯喜马拉雅带、拉萨地块（冈底斯带）、羌塘地块和松潘—甘孜带，这4个带由印度—雅鲁藏布江缝合带（YZSZ）、班公湖—怒江缝合带（BNSZ）以及金沙江—哀牢山缝合带（JSSZ）3个缝合带隔开（Yin and Harrison，2000；潘桂棠等，2002；Zhu et al.，2012）。拉萨地块和羌塘地块是组成青藏高原主体部分，在地理上位于班公湖—怒江缝合带的南北两侧，朱弟成等（2012）认为拉萨地块来自于澳大利亚冈瓦纳大陆北缘部分，而羌塘地块来自于印度冈瓦纳部分。
班公湖-怒江缝合带西起班公湖、向东经改则、尼玛、东巧、索县、丁青、嘉玉桥折向南至八宿上林卡、向南沿怒江进入滇西，在西藏境内长达 2800km，宽 20 ~ 120km。该带向西被喀喇昆仑右旋走滑断裂横切，在中南亚与什约克缝合带相当。羌塘地块位于班怒带北侧，被龙木错-双湖缝合带（LSSZ）分为西羌塘地块和东羌塘地块。
本文编号：8846
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