西藏岡底斯巴爾達(dá)地區(qū)早白堊世巖漿巖成因

1利用構(gòu)造及成礦時(shí)代青藏高原岡土斯地塊中部和南部有大量白牙巖。盡管許多科學(xué)家已經(jīng)工作，但對(duì)巖石成因和地球動(dòng)力學(xué)的解釋仍有許多不同。例如，1.新定斯海岸的水平或低角度滑動(dòng)（cordenal.，1986；dingetal.，2003；chuetal.，2006；kappetal.，2007）；拉薩羌塘與沖突后，地殼重熔融（xuetal.，1985；pearceandmei，1988；chuetal.，2009）；班公湖-怒江洋巖圈的南沖和斷裂帶（莫宣學(xué)等，2005；潘桂堂等，2006；朱迪成等，2006、2008年、2009年；zhuetal.，2009b）。造成這些不同解釋的原因,在很大程度上與缺乏系統(tǒng)的、高質(zhì)量的年代學(xué)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)有關(guān)。研究表明,同位素方法尤其是鋯石Hf同位素可以詳細(xì)記錄巖漿混合和分異過(guò)程中同位素的組成變化以及有效識(shí)別幔源巖漿端元(Griffinetal.,2002;Lietal.,2007a;吳福元等,2007a;Yangetal.,2007a)。一般地,具有低的εNd(t)和εHf(t)值以及相應(yīng)老的模式年齡表明花崗巖可能來(lái)源于古老地殼的深熔或重熔(AllègreandBen,1980),而具有高的εNd(t)和εHf(t)值以及相應(yīng)年輕的模式年齡則表明花崗巖可能來(lái)源于新生地殼的再循環(huán)或大陸地殼中新生地幔物質(zhì)的混入(Jahnetal.,2000;Moetal.,2007)。已有研究發(fā)現(xiàn),地幔物質(zhì)混入到大陸地殼物質(zhì)中,會(huì)使地殼源區(qū)原本低的εNd(t)和εHf(t)值升高,使得巖漿性質(zhì)發(fā)生S型到I型的轉(zhuǎn)變,這種幔源物質(zhì)的混入過(guò)程已經(jīng)應(yīng)用于一些S型花崗巖的成因解釋(PatiňoDouce,1999;Clemens,2003;Healyetal.,2004;吳福元等,2007b;Zhuetal.,2009c)。這些最新研究成果可能對(duì)認(rèn)識(shí)岡底斯中北部大規(guī)模白堊紀(jì)巖漿作用的成因、殼幔作用過(guò)程以及地球動(dòng)力學(xué)背景具有重要啟示。作為岡底斯中北部白堊紀(jì)巖漿作用系統(tǒng)研究的一部分,本文報(bào)道了北岡底斯(拉薩地塊北部)巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖的地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)和Sr-Nd-Hf同位素?cái)?shù)據(jù),并結(jié)合詳細(xì)的野外地質(zhì)和室內(nèi)巖相學(xué)研究,通過(guò)與岡底斯中北部地區(qū)新近報(bào)道的巖漿巖鋯石U-Pb年齡和Hf同位素?cái)?shù)據(jù)對(duì)比,對(duì)巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖巖石成因和地球動(dòng)力學(xué)背景進(jìn)行了討論。2巴爾達(dá)地區(qū)北佐山內(nèi)巖漿巖傳統(tǒng)上,以金沙江縫合帶(JSSZ)、班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)和雅魯藏布江縫合帶(YZSZ)將青藏高原從北向南分為松潘-甘孜復(fù)理石雜巖帶、羌塘、岡底斯和喜馬拉雅帶(圖1a)(YinandHarrison,2000)。其中位于班公湖-怒江縫合帶(BNSZ)和雅魯藏布縫合帶(YZSZ)之間的岡底斯巖漿巖帶,南北寬150～300km,東西長(zhǎng)約2500km,面積達(dá)49.3×104km2,是整個(gè)青藏高原巖漿作用最為發(fā)育的地區(qū),僅中生代的巖漿巖面積就達(dá)到10.2×104km2,占整個(gè)岡底斯面積的約20%(朱弟成等,2009a)。岡底斯帶以沙莫勒-麥拉-洛巴堆-米拉山斷裂(LMF)、噶爾-隆格爾-扎日南木錯(cuò)-措麥斷裂帶(GLCF)和獅泉河-拉果錯(cuò)-永珠-納木錯(cuò)-嘉黎蛇綠混雜巖帶(SNMZ)為界,由南向北劃分為南岡底斯(SG,即傳統(tǒng)的岡底斯)、岡底斯弧背斷隆帶(GRUB)、中岡底斯(MG)和北岡底斯(NG)(圖1a)(朱弟成等,2008a)。本文巴爾達(dá)地區(qū)所在的北岡底斯主要由侏羅系-白堊系火山沉積地層和相關(guān)侵入巖組成。研究區(qū)位于西藏那曲縣巴爾達(dá)鄉(xiāng),那曲縣城以西約80km,北岡底斯帶中東段(朱弟成等,2008a)。巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖出露面積約1.1km2(圖1b),圍巖為侏羅系希湖群(J1-2X),周圍河流湖泊發(fā)育,被大面積第四系沉積物覆蓋(陳國(guó)榮等,2003)。希湖群為一套砂泥巖碎屑沉積,無(wú)火山巖的報(bào)道。巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖共有兩種巖性:花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖。這兩種巖石與圍巖交錯(cuò)產(chǎn)出(圖1c),發(fā)生了較強(qiáng)程度的蝕變。在野外觀察中發(fā)現(xiàn)花崗閃長(zhǎng)斑巖中有類似“包體”的安山質(zhì)巖石組分(圖2a),而部分安山玢巖中也包含有閃長(zhǎng)質(zhì)巖石組分(圖2b),這與淺成至超淺成相的巖漿巖特征一致。野外共采集了花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖各6件樣品,采樣點(diǎn)GPS坐標(biāo)為N31°34.007′,E91°25.812′。花崗閃長(zhǎng)斑巖斑晶含量約占20%～30%,斑晶主要組成礦物為斜長(zhǎng)石(30%～40%)、石英(20%～25%)、鉀長(zhǎng)石(15%～20%)、黑云母(5%～15%)。石英常見(jiàn)明顯的熔蝕現(xiàn)象(港灣狀結(jié)構(gòu))(圖3a);黑云母的部分顆粒沿邊緣或解理縫發(fā)生綠泥石化。基質(zhì)呈微粒結(jié)構(gòu)(圖3a),主要為斜長(zhǎng)石和石英,其次是鉀長(zhǎng)石。副礦物有鋯石(<1%)和磁鐵礦(<1%)等。安山玢巖為氣孔和杏仁構(gòu)造,斑晶含量25%～30%,氣孔和杏仁含量約占5%,斑晶主要為斜長(zhǎng)石(50%～75%)、黑云母(10%～15%)、角閃石(5%～10%)。斜長(zhǎng)石大多蝕變?yōu)榻佋颇富蚍浇馐?圖3b);角閃石部分綠泥石化(圖3c)。杏仁體直徑為0.5～1mm,被長(zhǎng)石、方解石等礦物充填(圖3d)?；|(zhì)為交織結(jié)構(gòu)(圖3b,c,d),主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英,含少量磁鐵礦(<1%)等副礦物。3全巖sr、nd同位素測(cè)定鋯石在河北廊坊物化勘察研究所采用浮選和電磁選方法完成選礦;陰極發(fā)光(CL)顯微照相在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所電子探針室進(jìn)行。鋯石U-Pb同位素定年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)利用LA-ICP-MS分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas2005,ICP-MS為Agilent7500a。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)Liuetal.(2008,2010a,b)。從野外采集的樣片中挑選較新鮮無(wú)污染樣品碎至200目,分別送至西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定主量元素、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定微量元素。主量元素采用XRF法在RIX-2100儀器上分析,分析精度優(yōu)于5%;微量元素采用Agilent7500a等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定,分析精度優(yōu)于5%～10%。詳細(xì)的測(cè)試方法和分析流程見(jiàn)Gaoetal.(2002)。全巖Sr、Nd同位素分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用MAT-261儀器測(cè)試,分析流程見(jiàn)Zhangetal.(2002)。鋯石Hf同位素原位分析是在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室NuPlasmaHR多接收器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)上進(jìn)行的,詳細(xì)的分析技術(shù)及方法見(jiàn)Yuanetal.(2008)。本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)鋯石標(biāo)樣91500的176Hf/177Hf值為0.282308±12(2σ),與用溶液法獲得的值0.282302±8(Goolaertsetal.,2004)在誤差范圍內(nèi)一致。4分析的結(jié)果4.1巖石學(xué)和微量元素特征本文分別對(duì)一件花崗閃長(zhǎng)斑巖(BG02-1)和一件安山玢巖(BG02-6)進(jìn)行了鋯石U-Pb定年(表1),鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像和年齡諧和圖見(jiàn)圖4?；◢忛W長(zhǎng)斑巖(BG02-1)樣品中的鋯石多為長(zhǎng)柱狀或短柱狀晶形,長(zhǎng)寬比為2：1～3：1,陰極發(fā)光(CL)圖像顯示它們均具有典型的震蕩環(huán)帶(圖4a);鋯石232Th和235U含量分別為86×10-6～907×10-6和229×10-6～890×10-6,對(duì)應(yīng)的Th/U比值為0.37～1.02,為典型的巖漿鋯石特征(HoskinandSchaltegger,2003)。18個(gè)測(cè)點(diǎn)多位于U-Pb諧和線附近(圖4c),剔除2個(gè)年齡較大和1個(gè)年齡較小的分析點(diǎn)后,其他15個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)平均年齡值113.6±0.7Ma(MSWD=0.2),代表了花崗閃長(zhǎng)斑巖的結(jié)晶年齡。安山玢巖(BG02-6)樣品中的鋯石大多數(shù)呈長(zhǎng)柱狀晶形,長(zhǎng)寬比為2：1～4：1,CL圖像顯示部分鋯石具有較清楚的成分環(huán)帶(圖4b);鋯石232Th(60×10-6～305×10-6)和235U(168×10-6～470×10-6)含量以及相應(yīng)的Th/U比值(0.13～0.87)均符合巖漿鋯石的特征(HoskinandSchaltegger,2003)。18個(gè)測(cè)點(diǎn)所得的數(shù)據(jù)有較大差異,剔除207Pb/235U和206Pb/238U年齡相對(duì)誤差較大的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)以及206Pb/238U年齡較大的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)(BG02-610和BG02-611,可能為早期繼承鋯石),采用其余13個(gè)206Pb/238U年齡較為接近的分析點(diǎn)(未包括BG02-617,120Ma)計(jì)算所得加權(quán)平均年齡值114.6±0.8Ma(MSWD=0.2)(圖4d),該年齡代表了安山玢巖的形成年齡。4.2巖漿混合作用損害特征花崗閃長(zhǎng)斑巖六件樣品SiO2含量為64.45%～67.52%,Al2O3為14.73%～15.19%(表2);除去燒失量,重新?lián)Q算為100%,在TAS圖解中6件樣品全部落入英安巖區(qū)域內(nèi),即與侵入巖對(duì)應(yīng)的花崗閃長(zhǎng)(斑)巖區(qū)域(圖5a);樣品鋁飽和指數(shù)(A/CNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O),摩爾比)為0.98～1.22,屬偏鋁質(zhì)至過(guò)鋁質(zhì)花崗巖(圖5b)。安山玢巖六件樣品SiO2為57.50%～62.15%,Mg#值為44～58(表2);在TAS圖解中,六件樣品投入到安山巖-粗安巖-粗面巖-英安巖交叉的區(qū)域中(圖5a)。所有巖石樣品均為亞堿性系列(圖5a)和高鉀鈣堿性系列(圖6a)。在氧化物對(duì)SiO2的哈克圖解中(圖6),花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖的TiO2、MnO、MgO、Fe2OT33Τ、P2O5、CaO和K2O等氧化物均與SiO2呈良好的線性關(guān)系,這可能是巖漿混合作用的指示;Al2O3基本不隨SiO2變化而變化,可能意味著在巖漿作用過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生明顯的富鋁礦物的分離結(jié)晶。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解上(圖7a),全部樣品均顯示輕稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)相對(duì)虧損((La/Yb)N=10～14)的特點(diǎn),均具有明顯的銪負(fù)異常(δEu=0.51～0.71)。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖解(圖7b)中,大部分樣品均顯示強(qiáng)烈富集K、Rb、Th等大離子親石元素(LILE),相對(duì)虧損Nb、Ta、P、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE),相對(duì)于Rb和Th虧損Ba、富集U和Pb、虧損Sr等特征。另外,在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素圖解和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛圖解上,兩種巖性的樣品顯示出相似的分布型式,且均與上地殼(RudnickandGao,2003)微量元素特征類似(圖7),這可能暗示巴爾達(dá)巖漿巖的源區(qū)很可能與上地殼有關(guān)。巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖初始(87Sr/86Sr)t值和εNd(t)值是按照本文LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年得出的114Ma進(jìn)行校正的,虧損地幔Nd模式年齡(tDM)是參考DePaolo(1981)模式進(jìn)行計(jì)算的,花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖有著相近的Sr-Nd同位素組成。其中花崗閃長(zhǎng)斑巖的(87Sr/86Sr)t值為0.7096～0.7103,εNd(t)值為-7.8～-7.4,Nd模式年齡為1.45～1.57Ga,二階段Nd模式年齡為1.51～1.54Ga;安山玢巖的(87Sr/86Sr)t值為0.7094～0.7105,εNd(t)值為-7.0～-6.8,Nd模式年齡為1.52～1.55Ga,二階段Nd模式年齡為1.46～1.48Ga。巴爾達(dá)兩種巖石的εNd(t)值均高于重新校正到114Ma的代表成熟大陸地殼物質(zhì)熔體的岡底斯弧背斷壟帶寧中早侏羅世白云母二長(zhǎng)花崗巖的εNd(t)值(-14.4)(圖8)。4.3鋯石hf同位素組成我們共分析了29顆鋯石的Hf同位素組成(表3)。兩種巖石樣品中鋯石的176Yb/177Hf和176Lu/177Hf比值范圍分別為0.011381～0.047352和0.000459～0.001824,176Lu/177Hf比值均小于0.002,表明這些鋯石在形成后基本沒(méi)有明顯的放射性成因Hf的積累,因而可用所測(cè)定的176Hf/177Hf比值代表其形成時(shí)的Hf同位素組成(吳福元等,2007a)?；◢忛W長(zhǎng)斑巖樣品BG02-1鋯石的(176Hf/177Hf)i比值范圍為0.282717～0.282796,對(duì)應(yīng)的εHf(t)值為+0.6～+3.3,地殼模式年齡tDMC為962～1138Ma(圖9)。安山玢巖樣品BG02-6的14顆巖漿鋯石的(176Hf/177Hf)i比值范圍為0.282665～0.282778,對(duì)應(yīng)εHf(t)值為-1.3～+2.7,地幔模式年齡tDM為667～844Ma(圖9);兩顆繼承鋯石的(176Hf/177Hf)i比值明顯偏低,分別為0.282556和0.282578,對(duì)應(yīng)εHf(t)值為-4.2和0,地幔模式年齡tDM為975Ma和960Ma。5討論5.1巴爾達(dá)地區(qū)早白堊世巖漿巖和北佐巖最近的工作(朱弟成等,2009d)表明,在北岡底斯早白堊世巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在124～109Ma之間,鋯石εHf(t)值多數(shù)大于0(-1.1～+10.1),對(duì)應(yīng)的地殼模式年齡為中新元古代-古生代早期(0.5～1.3Ga);在岡底斯弧背斷壟帶和中岡底斯,早白堊世巖漿活動(dòng)重要發(fā)生在143～102Ma之間,主要顯示負(fù)的鋯石εHf(t)值(-14.2～+3.4),對(duì)應(yīng)的地殼模式年齡主要為古元古代-中元古代早期(0.8～2.1Ga)。巴爾達(dá)地區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖的年齡分別為114Ma和115Ma,在誤差范圍內(nèi)是一致的,表明兩種巖石同時(shí)侵位于早白堊世;對(duì)應(yīng)的鋯石εHf(t)值(分別為+0.6～+3.3和-1.3～+2.7)和地殼模式年齡(分別為962～1138Ma和1001～1255Ma)與北岡底斯早白堊世巖漿巖相似性更高。本文報(bào)道的巴爾達(dá)巖漿巖以及北岡底斯鹽湖地區(qū)黑云二長(zhǎng)花崗巖(107.6±2.2Ma,εHf(t)值為+5～+11,于楓未刊數(shù)據(jù))和班戈巴木錯(cuò)東岸安山巖(122.1±0.9Ma,εHf(t)值為-4.6～-0.3,陳越未刊數(shù)據(jù))均侵位于早白堊世,它們的年齡和Hf同位素?cái)?shù)據(jù)基本反映了北岡底斯早白堊世巖漿巖的活動(dòng)時(shí)間和源區(qū)等特征。將這些地區(qū)巖漿巖鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)同中岡底斯早白堊世巖漿巖進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)北岡底斯的花崗質(zhì)和安山質(zhì)巖漿巖的Hf模式年齡均明顯小于中岡底斯相應(yīng)的巖漿巖模式年齡(圖9a),表明北岡底斯具有比中岡底斯更年輕的地殼;這一結(jié)果與Zhuetal.(2009b)得出的結(jié)論基本一致,暗示了相對(duì)于中岡底斯,北岡底斯早白堊世巖漿巖形成過(guò)程中可能有更多的幔源物質(zhì)參與,或北岡底斯本來(lái)即為新生地殼,只不過(guò)在巖漿作用過(guò)程中混入了不同數(shù)量的古老地殼物質(zhì),而導(dǎo)致其相對(duì)于中岡底斯差異的原因,很可能與班公湖-怒江洋巖石圈南向俯沖形成新生地殼有關(guān)。5.2巴爾達(dá)花崗閃長(zhǎng)斑巖th-rb巖石的類型和巖漿巖形成的地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程密切相關(guān),因此對(duì)巴爾達(dá)地區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖類型的準(zhǔn)確判斷至關(guān)重要。巖相學(xué)觀察并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堇青石、白云母和石榴子石等傳統(tǒng)上作為S型花崗巖判別標(biāo)志的富鋁礦物,但Miller(1985)研究指出白云母和石榴石不能作為鑒定S型花崗巖的有效標(biāo)志。A/CNK=1.1是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的判斷I型和S型花崗巖的界限(S型花崗巖大于1.1,ChappellandWhite,1992),從巴爾達(dá)地區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖的A/CNK值(0.98～1.22)來(lái)看,其兼具S型和I型的特點(diǎn)。(87Sr/86Sr)t值也曾被前人用來(lái)作為判別標(biāo)志,實(shí)際上同位素比值更多反映的是巖漿源區(qū)的時(shí)代及同位素特征,與I、S和A型花崗巖的分類無(wú)關(guān)(吳福元等,2007b)。那么什么標(biāo)志可以有效區(qū)別S型和I型花崗巖呢?前人大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,P2O5、Th、Rb等元素是較為可靠的。在準(zhǔn)鋁質(zhì)或弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖漿中,磷灰石的溶解度很低,并且會(huì)隨著溫度的降低和巖漿分異演化SiO2的增加而降低;在強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)巖漿中則會(huì)與A/CNK呈正相關(guān)性(WolfandLondon,1994);這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果指示I型和A型花崗巖的P2O5與SiO2呈負(fù)相關(guān)性,而S型花崗巖的P2O5隨著SiO2隨著增加呈增高或基本不變的趨勢(shì)(李獻(xiàn)華等,2007b)。巴爾達(dá)花崗閃長(zhǎng)斑巖P2O5(0.14%～0.16%)隨著SiO2增加而基本不變(圖6b),按照上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,樣品應(yīng)劃為S型花崗巖。在Y-Rb和Th-Rb圖解中(圖10a,b),也顯示了同樣的S型花崗巖趨勢(shì)。因?yàn)門h和Y在過(guò)鋁質(zhì)巖漿演化早期會(huì)優(yōu)先進(jìn)入Th和Y富集的礦物,這導(dǎo)致S型花崗巖中的Th和Y含量低,并隨著Rb的增加而降低或基本不變(李獻(xiàn)華等,2007b)。通過(guò)上面的分析,本文認(rèn)為巴爾達(dá)花崗閃長(zhǎng)斑巖為兼具I型特點(diǎn)的S型花崗巖。5.3巴爾達(dá)巖漿巖巖漿混合作用首先回顧一下巴爾達(dá)巖漿巖的野外地質(zhì)特征,我們?cè)诨◢忛W長(zhǎng)斑巖中所觀察到的安山質(zhì)成分(圖2a)以及安山玢巖中的閃長(zhǎng)質(zhì)包體(圖2b),這些都是典型的巖漿混合的證據(jù)(李昌年,2002;莫宣學(xué)等,2002)。在主量元素哈克圖解(圖6)中,巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖的SiO2與TiO2、MnO、MgO、Fe2OT33Τ、P2O5、CaO、K2O等都呈良好的線性關(guān)系,這是巖漿混合作用區(qū)分于巖漿分離結(jié)晶作用的一個(gè)重要特征。在反映巖漿演化方式的FeOT-MgO圖解(圖11a)中,巖漿混合的趨勢(shì)也非常明顯。巴爾達(dá)地區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖和安山玢巖的主量元素的存在明顯差異,但稀土和微量元素特征有很高的相似性(圖7),這與遼東礦洞溝正長(zhǎng)巖的主微量元素特征是類似的(楊進(jìn)輝等,2007b),即可能是兩種不同性質(zhì)巖漿發(fā)生混合的結(jié)果,微量元素已經(jīng)混合均一,而主量元素則殘留了原始巖漿的部分特征。巴爾達(dá)花崗閃長(zhǎng)斑巖鋯石εHf(t)值為小的正值(+0.6～+3.3),而安山玢巖的變化范圍較大(-4.2～+2.7)。由于鋯石Hf同位素體系具有很高的封閉溫度(Patchett,1983;Cherniaketal.,1997;CherniakandWatson,2003),同位素比值不會(huì)隨部分熔融或分離結(jié)晶而變化,因此巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖鋯石Hf同位素的不均一性(變化范圍達(dá)7.5個(gè)ε單位,圖9b),可能暗示更具放射性成因Hf的幔源和有較少放射性成因Hf的殼源間的相互作用(Bolharetal.,2008)。參照前人對(duì)觀察到的鋯石Hf同位素不均一性的解釋(Griffinetal.,2002;Beloisovaetal.,2006;Lietal.,2007a;Yangetal.,2007a;Kempetal.,2007;Bolharetal.,2008),本文初步認(rèn)為巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖可能是幔源和殼源兩種不同性質(zhì)巖漿混合的結(jié)果。前文我們對(duì)幔源物質(zhì)混入可能導(dǎo)致原始巖漿從S型向I型轉(zhuǎn)變進(jìn)行了說(shuō)明,而巴爾達(dá)巖漿巖正是這種兼具部分I型特點(diǎn)的S型花崗巖,事實(shí)上巴爾達(dá)這種特殊的S型熔體(更多殼源成分)和I型熔體(具有明顯幔源物質(zhì)輸入)共存的現(xiàn)象正適合用大陸殼源熔體和幔源熔體的混合(圖11b)來(lái)解釋(CollinsandRichards,2008;Zhuetal.,2009b)。從以上諸多證據(jù)來(lái)看,本文認(rèn)為巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖為巖漿混合作用的結(jié)果。我們假定巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖為二組分模式的巖漿混合作用,并用獅泉河-拉果錯(cuò)-永珠-納木錯(cuò)帶(SNMZ)上的拉果錯(cuò)弧后盆地玄武巖(王寶弟等,未刊數(shù)據(jù))代表基性端元,用岡底斯弧背斷壟帶(GRUB)上的寧中早侏羅世強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖(劉琦勝等,2006)代表成熟的古老地殼物質(zhì)。從εNd(t)-(87Sr/86Sr)t模擬圖解(圖8)上巴爾達(dá)巖漿巖的分布趨勢(shì)來(lái)看,二端元混合模型可以用來(lái)解釋巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖的Sr-Nd同位素組成,并且幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)在60%～70%間。利用εHf(t)-Hf/1000圖解(圖12)也可以對(duì)巖漿混合作用過(guò)程進(jìn)行定量估算,模擬結(jié)果顯示幔源組分比例為50%～70%,與Sr-Nd同位素模擬結(jié)果基本一致。從上面這些結(jié)果來(lái)看,無(wú)論是全巖Sr-Nd同位素還是鋯石Hf同位素模擬均顯示了幔源物質(zhì)(對(duì)花崗巖類而言,主要指與大洋巖石圈俯沖有關(guān)的“新生地殼”物質(zhì))在巴爾達(dá)巖漿成因過(guò)程中的巨大貢獻(xiàn)。同位素模擬顯示的幔源組分含量也可以很好地解釋巴爾達(dá)花崗閃長(zhǎng)斑巖鋁飽和指數(shù)的特點(diǎn),即幔源組分的加入使殼源熔體由過(guò)鋁質(zhì)(A/CNK>1.1)逐漸轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)鋁質(zhì)(A/CNK<1.1)(圖11b)。從Hf同位素結(jié)果來(lái)看巴爾達(dá)地區(qū)安山玢巖應(yīng)該最能反映基性巖漿端元的性質(zhì)。安山玢巖中鋯石最高的εHf(t)值為+2.7,模式年齡為667Ma,說(shuō)明其來(lái)自相對(duì)虧損的地幔源區(qū),可能是軟流圈地幔,也可能是巖石圈地幔。從安山玢巖較低的TiO2含量,富集LIL元素,虧損HFS元素等特征,以及富集的Sr-Nd同位素組成(εNd(t)=-7.0～-6.7),均與來(lái)源于巖石圈地幔的遼西義縣組安山巖(張宏福和邵濟(jì)安,2008)類似,因此巴爾達(dá)基性端元很可能是來(lái)自巖石圈地幔的部分熔融,而造成最終顯示為中性巖漿的原因則是后期混合所致。酸性端元的性質(zhì)無(wú)疑需要從花崗閃長(zhǎng)斑巖的特征來(lái)判斷。野外觀察到的安山玢巖中的閃長(zhǎng)質(zhì)組分(圖2b)和鏡下所觀察到的花崗閃長(zhǎng)斑巖中石英的熔融現(xiàn)象(圖3a)都是一種超淺成相巖漿巖的特征,這暗示了巴爾達(dá)巖漿來(lái)源于很淺的地殼。而花崗閃長(zhǎng)斑巖Sr-Nd同位素結(jié)果(εNd(t)=-7.8～-7.4)也支持源區(qū)應(yīng)該為殼源,并且是沉積巖,而不是具有相對(duì)高的εNd(t)值的火成巖(張招崇等,2009)。從稀土元素圖解上顯著的負(fù)Eu異常,微量元素圖解上明顯的負(fù)Sr異常,暗示花崗閃長(zhǎng)斑巖源區(qū)存在斜長(zhǎng)石并且是富鋁的(長(zhǎng)英質(zhì)),而與上地殼(RudnickandGao,2003)相似的微量元素特征(圖7)則再次暗示了源區(qū)的性質(zhì),綜合以上結(jié)論本文認(rèn)為酸性巖漿應(yīng)來(lái)自上地殼熔融。綜合前文分析,本文認(rèn)為巴爾達(dá)地區(qū)巖漿巖為來(lái)自巖石圈地幔的幔源基性熔體侵位到上部地殼引發(fā)周圍酸性物質(zhì)的熔融并與之混合,混合使原本位于上地殼的S型熔體被輸入了部分幔源組分。通過(guò)鋯石飽和溫度計(jì)(WatsonandHarrison1983)計(jì)算的花崗閃長(zhǎng)斑巖溫度范圍為796～818℃(表1),平均為809℃,位于有幔源物質(zhì)參與的華南佛岡花崗巖溫度范圍(728～840℃)之內(nèi)(Lietal.,2007a),這表明幔源物質(zhì)在巴爾達(dá)巖漿巖形成過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。在巖漿體系中,幔源組分越多,地殼原始沉積物組分的相對(duì)含量則越少,巖漿性質(zhì)則趨于從S型向I型的轉(zhuǎn)變。5.4關(guān)注形成巴爾達(dá)地區(qū)早白堊世大規(guī)模巖漿活動(dòng)的地質(zhì)意義前文提到,岡底斯中北部地區(qū)巖漿作用的一種經(jīng)典解釋是Coulonetal.(1986)最早提出并經(jīng)后人改進(jìn)的新特提斯洋殼向北平板或低角度俯沖模型,這一模型是建立在拉薩地塊(即本文的岡底斯帶)缺乏115～80Ma(早白堊世晚期至晚白堊世早期)巖漿作用的假設(shè)之上。研究表明,平板俯沖或低角度俯沖要么會(huì)形成隔熱層而不能產(chǎn)生島弧巖漿(不存在交代的軟流圈地幔楔),要么會(huì)在俯沖板片前緣形成埃達(dá)克巖(Gutscheretal.,2000)。然而,最近的研究卻發(fā)現(xiàn)南岡底斯存在早白堊世巖漿巖及同期的埃達(dá)克質(zhì)火山作用(朱弟成等,2008a;Jietal.,2009;Zhuetal.,2009e),另外在日喀則弧前盆地沉積巖也報(bào)道了很可能來(lái)源于岡底斯巖基的130～100Ma的大量碎屑鋯石(Wuetal.,2010)。這些最新的證據(jù)顯然是與平板或低角度俯沖所預(yù)期的結(jié)果相矛盾的。前人曾對(duì)岡底斯中北部地區(qū)的早白堊世S型花崗巖做了很多解釋,Xuetal.(1985)認(rèn)為它們是在拉薩-羌塘碰撞過(guò)程中增厚下地殼重熔的產(chǎn)物,而PearceandMei(1988)則認(rèn)為它們是拉薩-羌塘碰撞后增厚下地殼重熔的產(chǎn)物。這兩種觀點(diǎn)都提到了下地殼重熔,然而增厚的下地殼重熔應(yīng)該產(chǎn)生在后碰撞背景下,且幔源組分很少甚至是幾乎沒(méi)有的(朱弟成等,2009a;Zhuetal.2009b)。從前文討論和Hf模式年齡(圖9a)結(jié)果來(lái)看,巴爾達(dá)地區(qū)S型花崗巖與其所在的北岡底斯巖漿巖均具有明顯的幔源組分輸入的特征,因此前面兩種模型也不能很好地解釋巴爾達(dá)地區(qū)所發(fā)生的巖漿作用過(guò)程。對(duì)岡底斯中北部地區(qū)早白堊世大規(guī)模巖漿作用的另一種解釋是班公湖-怒江洋巖石圈向南俯沖(潘桂棠等,2006;朱弟成等,2006,2008