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西藏納屋錯(cuò)地區(qū)中酸性侵入巖的年代學(xué)、巖石化學(xué)特征研究

發(fā)布時(shí)間：2014-09-26 09:41

【摘要】 班公湖-怒江結(jié)合帶是一條大規(guī)模的混雜巖帶，具有復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造演化，因此，一直受到地質(zhì)學(xué)界的廣泛關(guān)注。目前，前人對(duì)班公湖-怒江結(jié)合帶的蛇綠巖套已有較多的研究成果，但對(duì)于其俯沖過程中所產(chǎn)生的島弧巖漿活動(dòng)的研究還不很多。本文僅應(yīng)用LA-ICP-MS法對(duì)發(fā)育在納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)小區(qū)中酸性侵入巖進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)研究區(qū)內(nèi)中酸性侵入巖進(jìn)行了巖石地球化學(xué)研究，旨在探討研究區(qū)中酸性侵入巖成巖時(shí)代及其形成環(huán)境。本文共采集鋯石U-Pb測(cè)年樣品6件，巖石化學(xué)分析樣品13件。獲得石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖成巖年齡為114.7+11.0/-6.0Ma，二長(zhǎng)花崗巖成巖年齡為112.4+3.5/-6.1Ma，花崗閃長(zhǎng)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(zhǎng)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(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)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(jì)算結(jié)果可判斷，本文研究的中酸性侵入巖體應(yīng)屬高鉀鈣堿性、弱過鋁質(zhì)巖石。班公湖-怒江洋巖圈向南俯沖時(shí)大洋板塊發(fā)生斷離導(dǎo)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(zhì)烘烤其上部地殼熔融的酸性巖漿混合后發(fā)生分離結(jié)晶，形成花崗巖。 

【關(guān)鍵詞】 中酸性侵入巖； 鋯石U-Pb； 巖石化學(xué)； 阿翁錯(cuò)小區(qū)； 

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(jié)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(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造演化，因此，一直受到地質(zhì)學(xué)界的廣泛關(guān)注[1][2][3]。目前，前人對(duì)班公湖-怒江結(jié)合帶的蛇綠巖套已有較多的研究成果，但對(duì)于其俯沖過程中所產(chǎn)生的島弧巖漿活動(dòng)的研究還不很多。  
基于上述背景，本論文的研究工作依托國(guó)土中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西藏班—怒成礦帶基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查—1：5萬納屋錯(cuò)地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目，選擇白堊紀(jì)中酸性侵入巖為研究對(duì)象，對(duì)其代表性巖體進(jìn)行同位素年代學(xué)、巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)等的研究，并以此為據(jù)，探討其時(shí)巖漿物質(zhì)來源及其地質(zhì)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(cuò)地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查(項(xiàng)目編號(hào)：1212011121247)項(xiàng)目過程中的部分研究?jī)?nèi)容。項(xiàng)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(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)出露在納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)小區(qū)的中酸性侵入巖進(jìn)行系統(tǒng)取樣，繼而應(yīng)用LA-ICP-MS法對(duì)單顆鋯石進(jìn)行打點(diǎn)測(cè)年，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行巖石化學(xué)、巖石地球化學(xué)分析等測(cè)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(shí)代：對(duì)中酸性侵入巖進(jìn)行鋯石測(cè)年分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，研究其成巖時(shí)代及巖漿活動(dòng)時(shí)代，分析巖漿巖時(shí)空規(guī)律。  
2．探討巖體的源區(qū)性質(zhì)：對(duì)采集的樣品進(jìn)行主量元素及稀土元素分析，判斷其物質(zhì)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(shí)代及其物質(zhì)來源等研究，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，推演研究區(qū)巖漿巖巖石序列表。  
....................................  

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(cuò)—夏布錯(cuò)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(nèi)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(zhì)等研究程度相對(duì)較低，與內(nèi)地相比，整個(gè)青藏高原地質(zhì)研究工作程度較低，大比例尺區(qū)域地質(zhì)調(diào)查僅少量覆蓋。  
1.2.1研究區(qū)中酸性侵入巖調(diào)查史  
1．1976年中科院青藏綜合考察隊(duì)中的阿里分隊(duì)對(duì)本區(qū)及鄰區(qū)開展了路線地質(zhì)調(diào)查，對(duì)于中酸性侵入巖成巖、產(chǎn)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(zhì)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(zhì)學(xué)院、西藏第二地質(zhì)大隊(duì)聯(lián)合考察隊(duì)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了多學(xué)科大規(guī)模的全面考察，編制了阿里地區(qū)1∶200萬地質(zhì)圖和1∶200萬阿里地區(qū)大地構(gòu)造圖，并于1990年出版了專著《西藏阿里地質(zhì)》[4]。  
3．1980－1987年，西藏地礦局區(qū)調(diào)隊(duì)完成了1∶100萬日土幅區(qū)調(diào)，編制了1∶100萬日土幅地質(zhì)圖及地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，形成相關(guān)基礎(chǔ)性地質(zhì)資料[5]。  
4．2001—2003年，四川省地質(zhì)調(diào)查院開展并完成“西藏1：25萬革吉縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查—遙感應(yīng)用試點(diǎn)圖幅”項(xiàng)目，產(chǎn)生了一系列相關(guān)的地質(zhì)成果[6]。本次研究工作的基礎(chǔ)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(zhì)調(diào)查過程中，完善了區(qū)域地層系統(tǒng)，劃出了班公錯(cuò)—怒江結(jié)合帶南北界線，對(duì)革吉區(qū)幅中酸性侵入巖的巖石系列、源區(qū)、構(gòu)造環(huán)境等進(jìn)行了較深入的研究，并將本文研究巖體劃歸為鹽湖復(fù)式巖體[6][7]。  
鹽湖復(fù)式巖體分布于鹽湖鄉(xiāng)南側(cè)，鹽湖與聶爾錯(cuò)之間。巖體大致呈北西—南東方向延展，于地表出露長(zhǎng)約155km，寬約55km，出露面積850km2，巖體主要由大小各異、產(chǎn)狀不同的二十余侵入體構(gòu)成。主要巖類有：淺灰色中�；◢弾r、灰色細(xì)粒閃長(zhǎng)巖、紫灰色中粒似斑狀黑云母花崗巖、淺灰色細(xì)粒似斑狀黑云母花崗巖、灰色中粒二長(zhǎng)花崗巖、灰色中粗粒似斑狀黑云母花崗巖等，以及后期沿構(gòu)造裂隙貫入的細(xì)晶巖脈，閃長(zhǎng)玢巖脈以及花崗斑巖脈等[7]。  
1.2.3當(dāng)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(nèi)中酸性侵入巖巖性、巖相及產(chǎn)出特征有待深入調(diào)查。  
2．受當(dāng)時(shí)測(cè)年技術(shù)限制，測(cè)區(qū)內(nèi)基本未對(duì)巖漿巖成巖時(shí)代進(jìn)行鋯石U-Pb定年研究，僅西藏地礦局區(qū)調(diào)隊(duì)完成1∶100萬日土幅區(qū)調(diào)時(shí)進(jìn)行了部分巖漿巖的K-Ar法測(cè)年，故中酸性侵入巖成巖年代有待進(jìn)一步研究。  
1.3技術(shù)路線  
筆者會(huì)同項(xiàng)目組于2011年、2012年在班公湖-怒江結(jié)合帶西段納屋錯(cuò)地區(qū)開展1：5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，前后野外工作共170余天，針對(duì)火山巖漿弧帶內(nèi)廣泛發(fā)育大小不等的中酸性侵入巖體進(jìn)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(cè)年和巖石地球化學(xué)研究，進(jìn)而探討其巖石成因以及形成環(huán)境。其技術(shù)路線見圖1-2。  
............................

第2章巖石年代學(xué)、巖石化學(xué)的研究方法  

2.1鋯石U-Pb年代學(xué)研究方法  
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋯石測(cè)年技術(shù)日趨成熟，鋯石測(cè)年方法也越來越廣泛地應(yīng)用于巖石年代學(xué)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(zhì)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(huì)轉(zhuǎn)化成為238U，而238U和235U通過一系列的衰變，會(huì)轉(zhuǎn)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(chǎn)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(dāng)含有U、Th的巖石形成之后，通過長(zhǎng)期的衰變，形成了衰變平衡，此時(shí)就可將通過衰變而形成的鉛作為單衰變物質(zhì)來處理，于是，我們可以得出以下三個(gè)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(dá)的是巖石在當(dāng)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(cè)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(jì)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(shí)代[10]。最終表達(dá)式為：  
...............................

2.2巖石化學(xué)研究方法  
化學(xué)成分是巖石的主要成分的一種表現(xiàn)形式，巖石化學(xué)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(zhì)量百分?jǐn)?shù)（ωB%）的形式來表現(xiàn)。巖漿巖的分析結(jié)果一般以13種物質(zhì)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(xué)研究的過程中，同時(shí)分析巖石稀土元素及微量元素含量，對(duì)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(duì)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(duì)巖石主量元素分析，可準(zhǔn)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(zhì)來源，同時(shí)，依據(jù)微量元素分析可判定巖石的構(gòu)造環(huán)境等地質(zhì)意義。  
巖石化學(xué)的研究是在地質(zhì)學(xué)、巖漿巖石學(xué)、構(gòu)造學(xué)、礦物學(xué)、晶體化學(xué)等的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而其服務(wù)對(duì)象也是這些學(xué)科。巖石化學(xué)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(jìn)展而不斷變化。故而，在研究的過程中必須針對(duì)具體的情況，應(yīng)用各種巖石化學(xué)的研究方法，查閱國(guó)內(nèi)外最新研究現(xiàn)狀，總結(jié)規(guī)律，從而達(dá)到研究的目的[10][11]。  
........................
  
第3章區(qū)域地質(zhì)概況.......................................7
3.1區(qū)域地層.........................................7
3.2區(qū)域構(gòu)造...........................................8
3.3巖漿巖.........................................10
3.4變質(zhì)作用......................................10
第4章納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)小區(qū)中酸性侵入巖體........................................11
4.1納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)小區(qū)中酸性侵入巖體地質(zhì)學(xué)特征....................................11
4.2納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)小區(qū)中酸性侵入巖體巖相學(xué)特征....................................12
第5章巖體的年代學(xué)特征及巖石地球化學(xué)特征研究............................................13
5.1年代學(xué)特征........................................13
5.1.1測(cè)試方法...................................13
5.1.2樣品特征及測(cè)試結(jié)果分析.........................................14
5.2地球化學(xué)特征..........................................24
5.2.1測(cè)試方法........................................25
5.2.2樣品特征及測(cè)試結(jié)果分析........................................25

第6章巖石源區(qū)討論及地質(zhì)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(xué)和巖石化學(xué)特點(diǎn)具有Barbarin花崗巖分類中ACG和KCG的特點(diǎn)，形成的動(dòng)力學(xué)環(huán)境和洋殼俯沖作用有關(guān)。分別對(duì)中性侵入巖體和花崗巖類巖體進(jìn)行了Ta+Yb-Rb圖解和C/MF-A/MF圖解，分組標(biāo)準(zhǔn)依舊按照第5章表5-3。  
對(duì)中性侵入巖進(jìn)行利用地球化學(xué)構(gòu)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(dòng)大陸邊緣。  
通過對(duì)中性侵入巖體C/MF-A/MF圖解（見圖6-2）可得出，閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖以及石英閃長(zhǎng)巖主要物質(zhì)來源為熔融基性巖，同時(shí)可見石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖近位于變質(zhì)砂巖熔融產(chǎn)物界線附近，說明石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖物質(zhì)來源較為復(fù)雜，這一點(diǎn)與石英閃長(zhǎng)巖鋯石形態(tài)多樣性相一致。  
利用地球化學(xué)構(gòu)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(dòng)大陸邊緣。通過對(duì)花崗巖類巖體C/MF-A/MF投圖分析（圖6-4），可得出結(jié)論，花崗巖、花崗斑巖主要物質(zhì)來源為變質(zhì)泥巖熔融產(chǎn)生，然而，這二者皆近位于變質(zhì)砂巖；二長(zhǎng)花崗斑巖、二長(zhǎng)花崗巖物質(zhì)來源主要來自于變質(zhì)砂巖，但是二長(zhǎng)花崗斑巖近位于變質(zhì)泥巖，二長(zhǎng)花崗巖近位則同時(shí)近位于變質(zhì)泥巖與基性巖熔融產(chǎn)物；花崗閃長(zhǎng)巖主要物質(zhì)來源為基性巖的熔融產(chǎn)物，同時(shí)近位于變質(zhì)砂巖；由上述結(jié)論可知，花崗巖類巖體物質(zhì)來源復(fù)雜，其中，花崗巖、花崗斑巖以及二長(zhǎng)花崗斑巖物質(zhì)來源較為接近，花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖物質(zhì)來源較為接近�；◢弾r類巖體漿巖源區(qū)成分復(fù)雜性在其鋯石形態(tài)上也有所表現(xiàn)[3][42][43]。  
結(jié)合第五章內(nèi)容，花崗巖類巖體成巖時(shí)代在90—110Ma，與班公湖—怒江結(jié)合帶發(fā)生大規(guī)模巖漿活動(dòng)時(shí)間吻合，而形成該期巖漿活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因可能是班公湖—怒江洋殼俯沖板片的斷離[2][44]，導(dǎo)致軟流圈地幔物質(zhì)的上升到地幔楔，引起古老基底物質(zhì)的重熔，導(dǎo)致兼具I型和A型特征的巖漿活動(dòng)。班公湖-怒江洋巖圈向南俯沖時(shí)大洋板塊發(fā)生斷離導(dǎo)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(zhì)烘烤其上部地殼熔融的酸性巖漿混合后發(fā)生分離結(jié)晶，形成花崗巖。  
中酸性巖漿巖成巖時(shí)代符合由中性到酸性的規(guī)律[43]，其物質(zhì)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(zhì)來源由基性巖的部分熔融，轉(zhuǎn)為變質(zhì)砂巖部分熔融，最后轉(zhuǎn)為變質(zhì)泥巖部分熔融；同時(shí)也由鈣堿性系列轉(zhuǎn)為高鉀鈣堿性系列[1][2]。  
................................  

結(jié)論  

本文通過對(duì)西藏納屋錯(cuò)地區(qū)南部中酸性侵入巖體進(jìn)行的年代學(xué)、巖石化學(xué)及巖石地球化學(xué)特征的研究，獲得了以下結(jié)論  
1．石英（二長(zhǎng)）閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、（石英）閃長(zhǎng)玢巖、花崗閃長(zhǎng)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(shí)代較為接近，大致在90-110Ma，與班班公湖—怒江結(jié)合帶發(fā)生大規(guī)模巖漿活動(dòng)時(shí)間吻合，說明中酸性侵入巖形成于這一時(shí)期的擠壓造山環(huán)境。  
2．納屋錯(cuò)地區(qū)阿翁錯(cuò)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(jì)算結(jié)果可判斷，本文研究的中酸性侵入巖體應(yīng)屬高鉀鈣堿性、弱過鋁質(zhì)巖石。  
3．結(jié)合已有結(jié)果，建立研究區(qū)中酸性侵入巖的巖石序列表，對(duì)研究岡底斯北部及班公湖-怒江洋的構(gòu)造-巖漿演化具有一定的地質(zhì)意義。  
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參考文獻(xiàn):


本文編號(hào)：9234

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