西藏北岡底斯扎獨頂A型花崗巖鋯石U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)及其地質(zhì)意義
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作者：陳光
A型花崗巖的概念由Loiselle et a1．提出，最初被定義為貧水(anhydrous)、堿性(alkaline)以及非造山(anorogenic)的花崗巖，由此決定了它與I型和S型花崗巖，的區(qū)別。在巖石類型上，A型花崗巖幾乎囊括了除典型I、S型花崗巖以外的其他花崗巖類。在礦物組成上，A型花崗巖主要以石英、長石（堿性長石、斜長石）和鎂鐵質(zhì)暗色礦物（角閃石等）等為特三二在化學(xué)組成上，A型花崗巖富Si、Na、K、Rb、Th、Zr、Hf、Y等元素，貧Ca、Al、Mg、Sr、Ba、Ti和P等元素，(Na2O+K20)/Al2O3、FeOT/Mg0和Ga/Al比值高，稀土元素配分曲線大多呈右傾的燕式分布，以明顯的負Eu異常為特征。A型花崗巖能反映特定三：構(gòu)造環(huán)境，即多數(shù)形成于板內(nèi)伸展階段(A1型，大陸裂谷或洋島)，部分形成于大陸碰撞之后的造山帶中（A2型），因此，在地球動力學(xué)背景上其具有某種標型意義。
岡底斯帶白堊紀巖漿巖分布廣泛。前人對該區(qū)的研究也較為深入，但主要集中在岡底斯帶中東部地區(qū)。如波密巖體(113 Ma)、巴木錯巖體(122Ma)、察隅巖體(130 Ma)、巴爾達巖體(114Ma)、申扎巖體(113 Ma)、然烏巖體(114 Ma)以及八宿巖體(120 Ma)等，這些巖體均形成于班公湖一怒江洋向南俯沖削減的擠壓構(gòu)造背景，由巖石圈地幔和殼源熔體混合而形成。僅在岡底斯帶中部地區(qū)有報道形成于碰撞后巖石圈伸展背景下的A型花崗巖(110 Ma)，對于岡底斯西部地區(qū)來說，由于研究程度較低，目前尚無有關(guān)A型花崗巖的報道。本文以出露于北岡底斯西段扎獨頂?shù)腁型花崗巖為研究對象，在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)之上，結(jié)合巖相學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)，探討扎獨頂花崗巖的構(gòu)造背景和巖石成因。
1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征
岡底斯帶是指近東西向展布于青藏高原南部的、南北界分別為雅魯藏布縫合帶和班公湖一怒江縫合帶的狹長區(qū)域，長約2500 km，南北寬150～300 km，面積達450000km2的巨型構(gòu)造一巖漿帶；以沙莫勒一麥拉一洛巴堆一米拉山斷裂(SMLMF)、噶爾一隆格爾一扎日南木錯一措麥斷裂帶(GLZCF)和獅泉河一拉果錯一永珠一納木錯一嘉黎蛇綠混雜巖帶(SNMZ)為界，由南向北將岡底斯帶劃分為南岡底斯（即傳統(tǒng)的岡底斯）、岡底斯弧背斷隆帶、中岡底斯和北岡底斯(圖l-a)。
本文涉及的扎獨頂?shù)貐^(qū)位于北岡底斯西段獅泉河以北(圖l-b)，區(qū)內(nèi)主要由侏羅系一白堊系火山沉積地層和相關(guān)侵入巖組成。區(qū)內(nèi)出露有大面積花崗巖類，包括斜長花崗巖、鉀長花崗巖、花崗閃長巖、二長花崗巖等。扎獨頂巖體屬于該花崗巖類中的一個侵入體，巖體規(guī)模較大，呈巖基形式產(chǎn)出，侵入于日松組、多仁組和去申拉組等地層中，外接觸帶熱接觸變質(zhì)蝕變較發(fā)育，與圍巖接觸界線清楚，局部見有地層捕虜體，形態(tài)不規(guī)則大小一般為10～20 m，常具角巖化、硅化等接觸變質(zhì)現(xiàn)象。巖體中可見到數(shù)量不少的暗色閃長質(zhì)包體，其與寄主巖之間接觸較清楚，呈不規(guī)則圓狀、橢圓狀分布，大小一般為7～15 cm不等，含有鉀長石和石英斑晶，表明為巖漿混合成因。扎獨頂巖體的巖性主要為二長花崗巖，二長花崗巖巖石呈淺灰一灰白色，全晶質(zhì)半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長石(25%~30%)、鉀長石(30%～38%)、石英(28%～30%)，暗色礦物主要為黑云母(5%～10%)，角閃石(2%～5%)，副礦
物有鋯石、磷灰石，磁鐵礦等。長石為自形板狀，解理發(fā)育，且有蝕變（絹云母化），石英呈他形粒狀，黑云母多色性強，發(fā)育極完全解理，局部可見包晶結(jié)構(gòu)或文象結(jié)構(gòu)。
2巖石地球化學(xué)
2,1主量元素
巖石化學(xué)成分結(jié)果表明（表1），扎獨頂A型花崗巖富SiO2(70.05%～74.97%，平均72.29%)、K20(4.09%～5.35%)和Na20(3.07%～3.60%), K20廠Na20比值為1.17～1.74，全堿(Na：O+K20)含量偏高(7.44%～8.48%)。在TAS圖解（圖2）中，7件樣品全部落人花崗巖區(qū)域，且均為位于Irvine分界線下的亞堿性系列區(qū)域；鈣和鈦含量較低，分別為0.93%～2.19%、0.22%～0.52%，全鐵(FeOT)含量(1.35%～3.3 1%)比鎂含量(0.26%～1.11%)高；在SiO2-K2O圖解(圖3-a)中，所有樣品均投在高鉀鈣堿性系列區(qū)域；Al2O3含量(12.81%～14.24%)偏低，A/CNK=0.99～1.06；在A/CNK-A/NK圖解(圖3-b)中，樣品投入準鋁質(zhì)一弱過鋁質(zhì)系列區(qū)域。
2.2稀土及微量元素
扎獨頂A型花崗巖稀土元素總量偏高(∑REE=199.36x10-6～247.91x l0-6，平均227.13×l0-6)，輕重稀土元素比值(LREE/HREE=5.82～6.88)較高，(La/Yb)N=5.22～6.62，表明輕稀土富集而重稀土相對虧損，在稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖解（圖4-a）中，各個樣品變化趨勢一致，負Eu異常(8Eu =0.30～0.45，平均0.37)明顯，具有向右緩傾的V型特征。在微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖解(圖4-b)中，所有樣品均富集Rb、Th、K等大離子親石元素(LILE)，相對虧損Nb、Ta、Sr、P、Ti等高場強元素(HFSE)。該巖石負Eu異常明顯，虧損Sr、Ba、Ti、P，相對富集Rb、Th、K、Zr、Hf，顯示出A型花崗巖特征。
2.3鋯石飽和溫度
由于在巖漿冷卻過程中礦物和熔漿會達到熱平衡以及缺乏對溫度足夠敏感的礦物溫度計，從而造成巖漿的初始溫度難以計算。但Watson et a1．(1983)通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，鋯石中的Zr的分配系數(shù)對溫度極其敏感，而其他因素對其影響甚微。因此，鋯石的飽和溫度可以近似地代表花崗質(zhì)巖石的液相線溫度，其計算公式為：
這里的T為絕對溫度，D為分配系數(shù)，將(1)式整理并換算成攝氏溫度(oC)后為：
令Si+Al+Fe+Mg+Ca+Na+K+P=l（原子分數(shù)），則全巖巖石化學(xué)參數(shù)M=(2Ca+K+Na)/(SjxAl)，若不作鋯石中Zr、Hf的校正，純鋯石中的Zr含量為496000xl0-6，由于鋯石在花崗質(zhì)巖漿中是較早結(jié)晶的副礦物，并且其晶體能長時間保持穩(wěn)定，因此，可用全巖的Zr含量近似代表熔體中的Zr含量，由(2)式和全巖M和Zr值可計算熔體鋯石飽和溫度。計算結(jié)果表明（表2），扎獨頂花崗巖的鋯石飽和溫度為828～8380C，平均8320C，與班公湖一怒江縫合帶中段A型花崗巖平均值833℃一致。
扎獨頂A型花崗巖富SiO2和K2O，全堿含量高，(Na2O+K2O)/Al2O3和FeOT／MgO比值高，富集Rb、Th、Zr、Hf和Y等高場強元素，貧Ca、Mg和Al，虧損Nb、Ta、Sr、Ba、Ti和P，稀土元素配分曲線大多呈右傾的燕式分布，Eu負異常明顯；在(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na2O+K2O)/CaO圖解f圖5-a)及(Zr+Nb+Ce+Y)-FeOT/Mg0圖解(圖5-b)中，所有樣品全部落人A型花崗巖區(qū)域；鋯石飽和溫度計算表明，花崗巖巖漿形成溫度較高，平均832℃。前述所有特征均表明扎獨頂花崗巖為A型花崗巖。
3鋯石U-Pb年代學(xué)
本文對1件A型花崗巖樣品(D3455)進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年（表3）。測試工作在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成。鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和年齡諧和圖見圖6.A型花崗巖樣品(D3455)中鋯石晶形多為長柱狀或短柱狀，長度介于100～150 um，長寬比為2：1~4：1．形態(tài)較為完整，晶體棱角分明；陰極發(fā)光(CL)圖像顯示它們具有清晰且均一的震蕩環(huán)帶(圖6-a)，Th/U比值為0.34～0.63，為典型巖漿成因鋯石。18個測點得出的206Pb/U年齡較為均一，介于100～108Ma，在置信度為95%時加權(quán)平均年齡為（103.8士1.0）Ma(MSWD=1.2)(圖6-b)，該年齡代表了A型花崗巖的形成年齡，表明該巖體形成于早白堊世晚期。
4討論
4.1構(gòu)造背景
A型花崗巖最早被定義為堿性(alkaline)、貧水(anhydrou)和非造山(anorogenic)的花崗巖，即3A花崗巖，和物質(zhì)來源無關(guān)，并以此區(qū)別I型和S型花崗巖，此后，又被擴展為SA花崗巖，即堿性(alkaline)、貧水(anhydrou)、非造山(anorogenic)、鋁質(zhì)(aluminous)和模棱兩可(ambiguous)的花崗巖。Whalen et al.(1987)指出A型花崗巖的形成與伸展構(gòu)造背景相關(guān)。Eby(1992)系統(tǒng)總結(jié)了A型花崗巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征，并根據(jù)物質(zhì)來源和構(gòu)造背景的差異，將A型花崗巖分為A1和A2兩個亞類，其中A1產(chǎn)于非造山環(huán)境（大陸裂谷或板內(nèi)環(huán)境），A：產(chǎn)于碰撞后環(huán)境，并且A1和A：之間沒有截然的界線，兩者之間為過渡類型；洪大衛(wèi)等(1995)根據(jù)地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)及構(gòu)造背景等特征，將A型花崗巖分為AA型（非造山）花崗巖和PA型（后造山）花崗巖，并且兩者之間存在若干過渡類型，其中AA
型和PA型分別對應(yīng)A1型和A2型�？梢姡珹型花崗巖產(chǎn)于陸一陸碰撞后的伸展構(gòu)造背景已得到普遍認可。
扎獨頂A型花崗巖富鉀，體現(xiàn)出碰撞后的A型花崗巖特征。在Y-Nb圖解(圖7-a)和Yb-Ta圖解(圖7-b)中，扎獨頂A型花崗巖所有樣品均投入板內(nèi)環(huán)境區(qū)域，反映了碰撞后的巖漿生成環(huán)境；在Nb-Y-Ce圖解(圖8-a)上，樣品全部投入A2型花崗巖區(qū)域，同樣體現(xiàn)出了碰撞后的構(gòu)造背景。此外，部分學(xué)者根據(jù)地層與蛇綠巖的不整合關(guān)系等，認為班公湖一怒江洋閉合于晚侏羅世末期一早白堊世早期；大量年代學(xué)研究也表明，班公湖一怒江洋閉合時間不晚于早白堊世晚期，且在110 Ma已經(jīng)處于巖石圈伸展背景下的碰撞后階段。綜合上述分析，筆者認為扎獨頂A型花崗巖(103.8±1.0 Ma)是碰撞后巖石圈伸展背景下的產(chǎn)物。
4.2巖石成因
關(guān)于A型花崗巖的成因眾說紛紜，包括：(1)下地殼巖石的部分熔融和再熔融；(2)幔源巖漿的分離結(jié)晶或部分熔融；(3)殼幔物質(zhì)的混合作用；(4)幔源拉斑質(zhì)巖漿高度分異或玄武質(zhì)巖石部分熔融；(5)上地殼鈣堿性巖石低壓熔融�？梢�，A型花崗巖形成過程比較復(fù)雜，巖漿源區(qū)具有多樣性；因此，筆者認為研究A型花崗巖的成因，應(yīng)結(jié)合具體的巖體以及巖體的大地構(gòu)造背景、巖石學(xué)和地球化學(xué)等多種特征綜合分析。
假如扎獨頂A型花崗巖為幔源基性巖漿直接分異的產(chǎn)物，那么扎獨頂A型花崗巖周圍應(yīng)該有大量基性巖的產(chǎn)出，而事實是扎獨頂A型花崗巖周圍沒有與之密切相關(guān)的基性巖；巖體中大量的閃長質(zhì)包體也不支持這一假設(shè)；同時，扎獨頂A型花崗巖虧損Nb，從而基本排除了其由地�；詭r漿結(jié)晶分異形成的可能性。此外，已有研究表明，岡底斯帶在早白堊世發(fā)生了巖漿大爆發(fā)，且在早白堊世早期，北岡底斯發(fā)生了以桑日群、多尼組火山巖和相關(guān)的花崗巖類為代表的島弧巖漿作用，因此，扎獨頂A型花崗巖（（103.8±l.O)Ma)的巖漿源區(qū)很可能與這些島弧巖漿巖的源區(qū)接近；扎獨頂A型花崗巖屬于高鉀鈣堿性系列，富集大離子親石元素(Rb、Th、K),相對虧損高場強元素(Nb、Ta、Sr、Ti)，虧損Ba、P和Eu負異常明顯的地球化學(xué)特征與這些島弧巖漿巖的地球化學(xué)特征相似；并且在Nb-Nb/Th圖解(圖8-b)上，所有樣品均投入火山弧附近，從Y/Nb-Ce/Nb圖解(圖8-c)和Y/Nb-Yb/Ta圖解(圖8-d)中也可從看出，雖然扎獨頂A型花崗巖樣品落人A2型花崗巖區(qū)域，但是其緊鄰島弧玄武巖(IAB)區(qū)，表明其源區(qū)物質(zhì)與巖石圈地幔有關(guān)。至于此時為什么形成的是A型花崗巖而不是島弧型花崗巖，原因在于島弧至花崗巖形成于俯沖削減的構(gòu)造背景，而A型花崗巖形成于碰撞后的伸展構(gòu)造背景。
Nb/Ta為強不相容元素，在侵蝕和變質(zhì)作用過程中比較穩(wěn)定，因此，可以示蹤原始巖漿源區(qū)的特征。二本文扎獨頂A型花崗巖Nb/Ta比值(10.51～11.53)低于幔源巖漿值17±1，而接近地殼平均值12~13，暗示巖漿可能主要源于地殼。
扎獨頂A型花崗巖中大量的閃長質(zhì)包體是巖漿混合作用最直接和最顯著的證據(jù)；同時，也反映了幔源玄武質(zhì)巖漿和殼源花崗質(zhì)巖漿在混合程度上存在顯著的差異，即扎獨頂A型花崗巖中閃長質(zhì)包體的源巖是進入花崗質(zhì)巖漿中的小體積玄武質(zhì)巖漿，而不是進入玄武質(zhì)巖漿中的小體積花崗質(zhì)巖漿。閃長質(zhì)包體形成后，玄武質(zhì)巖漿消失，而花崗質(zhì)巖漿的成分幾乎沒有改變。這和扎獨頂A型花崗巖的巖漿源區(qū)與巖石圈地幔相關(guān)以及Nb/Ta比值接近地殼平均值反映的結(jié)果相吻合，即閃長質(zhì)包體進一步暗示了巖漿主要來源于地殼，并與幔源玄武質(zhì)巖漿的底侵作用有關(guān)。
如前文所述，扎獨頂A型花崗巖虧損Sr、Ba、P、Ti以及Eu負異常，表明部分熔融過程中源區(qū)存在斜長石、鉀長石、磷灰石和鈦鐵礦的殘留體，而不是分離結(jié)晶造成的；這是因為花崗質(zhì)巖漿粘度大，表現(xiàn)為晶粥體，很難發(fā)生分離結(jié)晶作用。此外，扎獨頂A型花崗巖全巖鋯石飽和溫度高(平均832°C)，與班公湖一怒江縫合帶中段A型花崗巖平均值833℃一致，表明初始巖漿溫度高，同時，也暗示軟流圈在其形成過程中發(fā)揮了重要作用。結(jié)合扎獨
頂A型花崗巖構(gòu)造背景可知，巖石圈伸展可促使軟流圈物質(zhì)上涌，導(dǎo)致巖石圈地幔部分熔融，從而形成幔源玄武質(zhì)巖漿；同時幔源玄武質(zhì)巖漿底侵導(dǎo)致地殼物質(zhì)重熔并形成殼源花崗質(zhì)巖漿，并且部分幔源玄武質(zhì)巖漿與殼源花崗質(zhì)巖漿混合形成了閃長質(zhì)包體；最后，閃長質(zhì)包體隨花崗質(zhì)巖漿一起侵位，從而形成了含有閃長質(zhì)包體的扎獨頂A型花崗巖。
5結(jié)論
通過對扎獨頂A型花崗巖野外地質(zhì)調(diào)查、巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)和鋯石U-Pb測年等的研究，可得出如下結(jié)論。
(1)扎獨頂A型花崗巖分布面積廣泛，呈巖基形式產(chǎn)出，在巖性上屬二長花崗巖。
(2)扎獨頂A型花崗巖在巖石化學(xué)上富SiO2(70.05%～74.97%)和K2O(4.09%～5.35%)，鈣(0.93%～2.19%)和鈦(0.22%～0.52%)含量較低，(Na：O+K20)/Al203和FeOT/MgO比值高，分別為0.52～0.66和2.50～5.31，Al2O3含量(12.81%～14.24%)偏低，A/CNK=0.99～1.06，顯示準鋁質(zhì)一弱過鋁質(zhì)特征；在地球化學(xué)上富集Rb、Th、K、Zr和Hf，虧損Nb、Ta、Sr、Ba、P和Ti，Eu負異常明顯(8Eu =0.30～0.45，平均0.37)，在球粒隕石標準化分布型式圖上具有向右緩傾的V型特征；屬于碰撞后巖石圈伸展背景下的A2型花崗巖。
(3)扎獨頂A型花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(103.8±l.O)Ma，表明其形成于早白堊世晚期。
(4)扎獨頂A型花崗巖是在碰撞后巖石圈伸展背景下由于軟流圈物質(zhì)上涌導(dǎo)致巖石圈地幔和地殼物質(zhì)部分熔融并經(jīng)歷過一定程度的混合作用而形成的。
6提要：
西藏北岡底斯早白堊世花崗巖分布廣泛；扎獨頂巖體作為其中的一個典型代表，其分布廣泛，呈巖基型式產(chǎn)出，在巖性上屬二長花崗巖。在巖石化學(xué)上扎獨頂巖體具有富SiO2(70.05%～74.97%)和K20(4.09%~5.35%)，貧CaO(0.93%～2.19%)、TiO2(0.22%～0.52%)和A12O3(12.81%～14.24%)的特征；屬于準鋁質(zhì)一弱過鋁質(zhì)(A/CNK=0.99～1.0)高鉀鈣堿性系列。巖體稀土元素總量偏高(∑REE=199.36xl0-6～247.91xl0-6)，相對富集輕稀土元素(LREE/HREE=5.82～6.88)，Eu負異常明顯(8Eu=0.30～0.45)，球粒隕石標準化分布模式呈向右緩傾的V型。微量元素顯示其富集Rb、Th、K、Zr和Hf，虧損Nb、Ta、Sr、Ba、P和Ti，(Zr+Nb+Ce+Y)平均值為427.63。全巖鋯石飽和溫度(828～838°C)表明巖漿形成溫度高。上述巖石地球化學(xué)特征表明扎獨頂巖體為A型花崗巖。扎獨頂巖體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(103.8+1.0) Ma，表明其形成于早白堊世晚期；在構(gòu)造判別圖解上位于碰撞后的A2型花崗巖區(qū)，是在碰撞后巖石圈伸展背景下，由于軟流圈物質(zhì)上涌導(dǎo)致巖石圈地幔與殼源熔體部分熔融并經(jīng)歷過一定程度的}昆合作用而形成的。
