西藏納屋錯地區(qū)中酸性侵入巖的年代學、巖石化學特征研究
發(fā)布時間：2014-09-26 09:41
【摘要】 班公湖-怒江結合帶是一條大規(guī)模的混雜巖帶，具有復雜地質構造演化，因此，一直受到地質學界的廣泛關注。目前，前人對班公湖-怒江結合帶的蛇綠巖套已有較多的研究成果，但對于其俯沖過程中所產生的島弧巖漿活動的研究還不很多。本文僅應用LA-ICP-MS法對發(fā)育在納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)中酸性侵入巖進行鋯石U-Pb測年實驗，同時對研究區(qū)內中酸性侵入巖進行了巖石地球化學研究，旨在探討研究區(qū)中酸性侵入巖成巖時代及其形成環(huán)境。本文共采集鋯石U-Pb測年樣品6件，巖石化學分析樣品13件。獲得石英二長閃長巖成巖年齡為114.7+11.0/-6.0Ma，二長花崗巖成巖年齡為112.4+3.5/-6.1Ma，花崗閃長巖成巖年齡為105.2+3.8/-4.5Ma，花崗斑巖成巖年齡為105.0+2.0/-2.5Ma，閃長玢巖成巖年齡為104.5+7.9/-9.4Ma，花崗巖成巖年齡為93.4+2.5/-3.0Ma。納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)花崗巖類巖體SiO264.56%～74.18%，K2O含量為2.65%～4.65%，中性侵入巖SiO2含量52.54%～63.19%，K2O含量為0.76%～3.27%。花崗巖類巖體的A/CNK為1.38～1.52，CIPW出現(xiàn)了剛玉分子，無透輝石。通過A/CK-A/CNK圖解以及CIPW計算結果可判斷，本文研究的中酸性侵入巖體應屬高鉀鈣堿性、弱過鋁質巖石。班公湖-怒江洋巖圈向南俯沖時大洋板塊發(fā)生斷離導致軟流圈上涌，巖石圈地幔熔融而形成的中基性巖漿形成侵入巖與火山巖，幔源物質烘烤其上部地殼熔融的酸性巖漿混合后發(fā)生分離結晶，形成花崗巖。
第1章引言
1.1背景及意義
1.1.1選題背景及課題來源
班公湖-怒江結合帶位于青藏高原南部，綿延近3000㎞，是一條大規(guī)模的混雜巖帶，具有復雜地質構造演化，因此，一直受到地質學界的廣泛關注[1][2][3]。目前，前人對班公湖-怒江結合帶的蛇綠巖套已有較多的研究成果，但對于其俯沖過程中所產生的島弧巖漿活動的研究還不很多。
基于上述背景，本論文的研究工作依托國土中國地質調查局西藏班—怒成礦帶基礎地質調查—1：5萬納屋錯地區(qū)區(qū)域地質調查項目，選擇白堊紀中酸性侵入巖為研究對象，對其代表性巖體進行同位素年代學、巖石化學、巖石地球化學等的研究，并以此為據(jù)，探討其時巖漿物質來源及其地質意義。
1.1.2選題目的及意義
本文工作是筆者在參與西藏1：5萬納屋錯地區(qū)區(qū)域地質調查(項目編號：1212011121247)項目過程中的部分研究內容。項目起始于2011年1月，為期三年，筆者有幸一直參與具體的研究工作。
在依托上述項目的基礎上，對出露在納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)的中酸性侵入巖進行系統(tǒng)取樣，繼而應用LA-ICP-MS法對單顆鋯石進行打點測年，同時對其進行巖石化學、巖石地球化學分析等測試、分析、研究。其研究的目的與意義主要為：
1．確定中酸性侵入巖成巖時代：對中酸性侵入巖進行鋯石測年分析，結合區(qū)域地質特征，研究其成巖時代及巖漿活動時代，分析巖漿巖時空規(guī)律。
2．探討巖體的源區(qū)性質：對采集的樣品進行主量元素及稀土元素分析，判斷其物質來源，分析巖漿的演化過程。
3．確定巖石序列表：綜合樣品成巖時代及其物質來源等研究，結合區(qū)域地質資料，推演研究區(qū)巖漿巖巖石序列表。
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1.2研究現(xiàn)狀
研究區(qū)地處青藏高原西部阿里地區(qū)革吉縣納屋錯—夏布錯一帶（見圖1-1），隸屬于西藏自治區(qū)阿里地區(qū)革吉縣鹽湖鄉(xiāng)。區(qū)內有拉薩至阿里的主干公路（省道）及鹽湖鄉(xiāng)-日土縣的省道，距拉薩約1600km，離革吉縣城190km，其余地方僅有鄉(xiāng)村路分布，通行條件差。區(qū)域地質等研究程度相對較低，與內地相比，整個青藏高原地質研究工作程度較低，大比例尺區(qū)域地質調查僅少量覆蓋。
1.2.1研究區(qū)中酸性侵入巖調查史
1．1976年中科院青藏綜合考察隊中的阿里分隊對本區(qū)及鄰區(qū)開展了路線地質調查，對于中酸性侵入巖成巖、產出等方面都做了開拓性的研究，并編制了阿里地區(qū)1∶200萬地質草圖，但因各方面條件所限，仍然留有大量空白。
2．1980－1982年，武漢地質學院、西藏第二地質大隊聯(lián)合考察隊對研究區(qū)進行了多學科大規(guī)模的全面考察，編制了阿里地區(qū)1∶200萬地質圖和1∶200萬阿里地區(qū)大地構造圖，并于1990年出版了專著《西藏阿里地質》[4]。
3．1980－1987年，西藏地礦局區(qū)調隊完成了1∶100萬日土幅區(qū)調，編制了1∶100萬日土幅地質圖及地質調查報告，形成相關基礎性地質資料[5]。
4．2001—2003年，四川省地質調查院開展并完成“西藏1：25萬革吉縣幅區(qū)域地質調查—遙感應用試點圖幅”項目，產生了一系列相關的地質成果[6]。本次研究工作的基礎就是建立在上述一系列的工作成果之上。
1.2.2研究區(qū)中酸性侵入巖已有成果
在1：25萬革吉幅區(qū)域地質調查過程中，完善了區(qū)域地層系統(tǒng)，劃出了班公錯—怒江結合帶南北界線，對革吉區(qū)幅中酸性侵入巖的巖石系列、源區(qū)、構造環(huán)境等進行了較深入的研究，并將本文研究巖體劃歸為鹽湖復式巖體[6][7]。
鹽湖復式巖體分布于鹽湖鄉(xiāng)南側，鹽湖與聶爾錯之間。巖體大致呈北西—南東方向延展，于地表出露長約155km，寬約55km，出露面積850km2，巖體主要由大小各異、產狀不同的二十余侵入體構成。主要巖類有：淺灰色中�；◢弾r、灰色細粒閃長巖、紫灰色中粒似斑狀黑云母花崗巖、淺灰色細粒似斑狀黑云母花崗巖、灰色中粒二長花崗巖、灰色中粗粒似斑狀黑云母花崗巖等，以及后期沿構造裂隙貫入的細晶巖脈，閃長玢巖脈以及花崗斑巖脈等[7]。
1.2.3當前尚待解決的問題
1．由于工作程度及圖幅比例尺精度所限，研究區(qū)內中酸性侵入巖巖性、巖相及產出特征有待深入調查。
2．受當時測年技術限制，測區(qū)內基本未對巖漿巖成巖時代進行鋯石U-Pb定年研究，僅西藏地礦局區(qū)調隊完成1∶100萬日土幅區(qū)調時進行了部分巖漿巖的K-Ar法測年，故中酸性侵入巖成巖年代有待進一步研究。
1.3技術路線
筆者會同項目組于2011年、2012年在班公湖-怒江結合帶西段納屋錯地區(qū)開展1：5萬區(qū)域地質調查，前后野外工作共170余天，針對火山巖漿弧帶內廣泛發(fā)育大小不等的中酸性侵入巖體進行野外觀察，巖石特征描述，界線圈定，采集代表性樣品，鋯石U-Pb測年和巖石地球化學研究，進而探討其巖石成因以及形成環(huán)境。其技術路線見圖1-2。
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第2章巖石年代學、巖石化學的研究方法
2.1鋯石U-Pb年代學研究方法
隨著科學技術的進步，鋯石測年技術日趨成熟，鋯石測年方法也越來越廣泛地應用于巖石年代學研究中。在自然狀態(tài)下，鈾通常以234U、235U、238U三種不同的狀態(tài)出現(xiàn)，這三種狀態(tài)下的鈾元素的質量和豐度分別是：238U(99.275%)，235U(0.720%)，234U(0.005%)。其中，通過一系列的衰變，234U會轉化成為238U，而238U和235U通過一系列的衰變，會轉變成為鉛的兩種狀態(tài)：206Pb和207Pb。放射性元素Th則只以一種狀態(tài)產出，即232Th[9][10]。在通常狀態(tài)下，U與Th的其他狀態(tài)都是幾乎不存在的，很少可以被觀察到。鈾的三種自然狀態(tài)的衰變過程如下：
當含有U、Th的巖石形成之后，通過長期的衰變，形成了衰變平衡，此時就可將通過衰變而形成的鉛作為單衰變物質來處理，于是，我們可以得出以下三個平衡方程：
等式兩邊除以Pb204，得
通過方程式（8）、（9），可得
上述各式中
表達的是巖石在當前狀態(tài)下的同位素比值， 則是巖石中混入普通鉛的同位素比值，上述方程（7）~（10）即是U—Pb法定年的基本方程。在測定了巖石中的U、Th、Pb幾種元素的含量和組成，通過合適的計算方式算出巖石中的普通鉛組成含量，即可求出巖石的成巖時代[10]。最終表達式為：
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2.2巖石化學研究方法
化學成分是巖石的主要成分的一種表現(xiàn)形式，巖石化學成分的研究日益廣泛，其重要性也與日俱增。
巖石樣品通過分析之后，其元素含量以質量百分數(shù)（ωB%）的形式來表現(xiàn)。巖漿巖的分析結果一般以13種物質來表示，主要有：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、K2O、Na2O、P2O5等[10][11]。
在巖石化學研究的過程中，同時分析巖石稀土元素及微量元素含量，對中酸性巖漿巖稀土元素分析元素一般有La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Ta、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y等；對中酸性巖漿巖微量元素分析元素一般有Rb、Ba、Th、Ta、Nb、Ce、Zr、Hf、Sm、Y、Yb等[12]。
通過對巖石主量元素分析，可準確判定巖石類型及巖石定名，劃定巖石系列，判定巖石類型；通過巖石稀土元素及微量元素分析可以判定巖石物質來源，同時，依據(jù)微量元素分析可判定巖石的構造環(huán)境等地質意義。
巖石化學的研究是在地質學、巖漿巖石學、構造學、礦物學、晶體化學等的基礎上進行的，而其服務對象也是這些學科。巖石化學的研究方法因其研究目的及巖性的不同而不同，也隨這科技的進展而不斷變化。故而，在研究的過程中必須針對具體的情況，應用各種巖石化學的研究方法，查閱國內外最新研究現(xiàn)狀，總結規(guī)律，從而達到研究的目的[10][11]。
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第3章區(qū)域地質概況.......................................7
3.1區(qū)域地層.........................................7
3.2區(qū)域構造...........................................8
3.3巖漿巖.........................................10
3.4變質作用......................................10
第4章納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)中酸性侵入巖體........................................11
4.1納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)中酸性侵入巖體地質學特征....................................11
4.2納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)中酸性侵入巖體巖相學特征....................................12
第5章巖體的年代學特征及巖石地球化學特征研究............................................13
5.1年代學特征........................................13
5.1.1測試方法...................................13
5.1.2樣品特征及測試結果分析.........................................14
5.2地球化學特征..........................................24
5.2.1測試方法........................................25
5.2.2樣品特征及測試結果分析........................................25
第6章巖石源區(qū)討論及地質意義
6.1中酸性侵入巖源區(qū)討論
本區(qū)花崗巖的礦物組合、巖石學和巖石化學特點具有Barbarin花崗巖分類中ACG和KCG的特點，形成的動力學環(huán)境和洋殼俯沖作用有關。分別對中性侵入巖體和花崗巖類巖體進行了Ta+Yb-Rb圖解和C/MF-A/MF圖解，分組標準依舊按照第5章表5-3。
對中性侵入巖進行利用地球化學構造環(huán)境判別圖解分析其形成環(huán)境，在Rb-Yb+Ta判別圖（圖6-1），中性侵入巖落入火山弧環(huán)境中，說明中性侵入巖同樣形成于受洋殼俯沖作用影響的活動大陸邊緣。
通過對中性侵入巖體C/MF-A/MF圖解（見圖6-2）可得出，閃長玢巖、石英二長閃長巖以及石英閃長巖主要物質來源為熔融基性巖，同時可見石英二長閃長巖近位于變質砂巖熔融產物界線附近，說明石英二長閃長巖物質來源較為復雜，這一點與石英閃長巖鋯石形態(tài)多樣性相一致。
利用地球化學構造環(huán)境判別圖解分析本區(qū)花崗巖的形成環(huán)境，在Rb-Yb+Ta判別圖（圖6-3），花崗巖落入火山弧環(huán)境中，說明花崗巖形成于受洋殼俯沖作用影響的活動大陸邊緣。通過對花崗巖類巖體C/MF-A/MF投圖分析（圖6-4），可得出結論，花崗巖、花崗斑巖主要物質來源為變質泥巖熔融產生，然而，這二者皆近位于變質砂巖；二長花崗斑巖、二長花崗巖物質來源主要來自于變質砂巖，但是二長花崗斑巖近位于變質泥巖，二長花崗巖近位則同時近位于變質泥巖與基性巖熔融產物；花崗閃長巖主要物質來源為基性巖的熔融產物，同時近位于變質砂巖；由上述結論可知，花崗巖類巖體物質來源復雜，其中，花崗巖、花崗斑巖以及二長花崗斑巖物質來源較為接近，花崗閃長巖、二長花崗巖物質來源較為接近�；◢弾r類巖體漿巖源區(qū)成分復雜性在其鋯石形態(tài)上也有所表現(xiàn)[3][42][43]。
結合第五章內容，花崗巖類巖體成巖時代在90—110Ma，與班公湖—怒江結合帶發(fā)生大規(guī)模巖漿活動時間吻合，而形成該期巖漿活動的動力學原因可能是班公湖—怒江洋殼俯沖板片的斷離[2][44]，導致軟流圈地幔物質的上升到地幔楔，引起古老基底物質的重熔，導致兼具I型和A型特征的巖漿活動。班公湖-怒江洋巖圈向南俯沖時大洋板塊發(fā)生斷離導致軟流圈上涌，巖石圈地幔熔融而形成的中基性巖漿形成侵入巖與火山巖，幔源物質烘烤其上部地殼熔融的酸性巖漿混合后發(fā)生分離結晶，形成花崗巖。
中酸性巖漿巖成巖時代符合由中性到酸性的規(guī)律[43]，其物質來源初為基性巖的部分熔融，后隨同巖性由中性向酸性的變化，物質來源由基性巖的部分熔融，轉為變質砂巖部分熔融，最后轉為變質泥巖部分熔融；同時也由鈣堿性系列轉為高鉀鈣堿性系列[1][2]。
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結論
本文通過對西藏納屋錯地區(qū)南部中酸性侵入巖體進行的年代學、巖石化學及巖石地球化學特征的研究，獲得了以下結論
1．石英（二長）閃長巖、二長花崗巖、（石英）閃長玢巖、花崗閃長巖、花崗斑巖皆形成于早白堊世晚期；花崗巖形成于晚白堊世早期；中酸性侵入巖形成時代較為接近，大致在90-110Ma，與班班公湖—怒江結合帶發(fā)生大規(guī)模巖漿活動時間吻合，說明中酸性侵入巖形成于這一時期的擠壓造山環(huán)境。
2．納屋錯地區(qū)阿翁錯小區(qū)花崗巖類巖體SiO264.56%~74.18%，K2O含量為2.65%~4.65%，中性侵入巖SiO2含量52.54%~63.19%，K2O含量為0.76%~3.27%�；◢弾r類巖體的A/CNK為1.38~1.52，CIPW出現(xiàn)了剛玉分子，無透輝石。通過A/CK-A/CNK圖解以及CIPW計算結果可判斷，本文研究的中酸性侵入巖體應屬高鉀鈣堿性、弱過鋁質巖石。
3．結合已有結果，建立研究區(qū)中酸性侵入巖的巖石序列表，對研究岡底斯北部及班公湖-怒江洋的構造-巖漿演化具有一定的地質意義。
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本文編號：9234
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