藏北羌塘地区玉带山西部埃达克质火山岩成因研究

藏北羌塘地区玉带山西部埃达克质火山岩成因研究1

张海峰1，梁收运1，迟效国2

1.兰州大学土木工程与力学学院，西部灾害与环境力学教育部重点实验室，兰州（73000）

2.吉林大学地球科学学院，长春（130000）

E-mail：liangsy@

摘要：岩石学和元素地球化学特征研究表明，藏北羌塘燕子湖-玉带山西部出露一套高钾钙碱性和钾玄岩系列火山岩，岩石富集大离子亲石元素（LLE）和轻稀土(LREE) ，高Sr/Y 比值，具有明显的埃达克岩地球化学特征。在成因上受分离结晶作用和源区混合作用共同制约，该套火山岩为板块碰撞后的产物，分别来自富集岩石圈地幔和加厚地壳的部分熔融。关键词：新生代，羌塘，埃达克质火山岩

1 引言

青藏高原北部自大陆碰撞以来自南向北依次形成了羌塘、可可西里和西昆仑-玉门三条新生代火山岩带。根据火山岩的组成和同位素年代学特征，又可分为羌塘碱性钠质玄武岩系列(西羌塘)(60～40Ma)、羌塘白榴石碧玄岩-响岩系列 (29～23Ma)、羌塘高钾钙碱性系列(44～31Ma)、可可西里钾玄岩系列(19～7Ma)和西昆仑钾玄岩系列(5Ma以来)五类 [10]。长期以来，前人(李才等，1989；刘嘉麒等,1990；邓万明，1991，1993，1998；邓万明等，1996；解广轰等，1992；Arnaud et al，1992；Tuner et al，1993；Deng Wanming ,1994；郑祥身等，1996；Chung et al，1998；丁林等,1999；赖绍聪,1999；迟效国等，1999)对该区火山岩进行了不同程度的研究，普遍认为藏北新生代火山岩的形成与印度板块和欧亚大陆碰撞(45～55 Ma)后青藏高原北部地壳缩短、岩石圈加厚和减薄等深层次作用以及高原隆升的地球动力学过程密切相关[1-11]。从理论上分析，目前认为壳幔相互作用可能存在三种形式：即俯冲—重循环，地幔柱，拆沉—底垫或底侵作用[15]，并在一时引发了多方的争论。邓万明（1997）认为伴随印度板块和欧亚大陆的碰撞，青藏高原内存在大量的以陆内俯冲为主的俯冲作用。此种机制能使大量地壳物质进入地幔，与地幔物质发生交代作用，从而产生EMⅡ型交代富集地幔端元[12]；丁林等（1999）通过对羌塘超钾质火山岩的研究，认为鱼鳞山超钾质火山岩为地幔岩低度（<2%）部分熔融作用的产物[11]；赖绍聪(2003) 和许继峰等(2003) 从北纬34°以北的新生代火山岩中厘定出一套高钾钙碱性C 型埃达克岩(10～40 Ma),认为是由加厚地壳底部在榴辉相条件下直接部分熔融形成的[10]。基于岩石、矿物、地球化学数据和热力学实验数据的内部一致性(internal consistency) 原理来区分区域性岩浆岩系列(magmatic array) 之间的异同,已成为研究俯冲构造与相应岛弧岩浆系列关系的重要工作方法[13]。在125

∶万区域地质调查的基础上，笔者根据羌塘东部玉带山西部和燕子湖新生代火山岩标本，就其岩石学、岩石化学、微量元素、稀土元素等方面对这套火山岩的地质特征及其成因进行阐述和讨论。

2 区域地质概况

青藏高原隶属于东特提斯构造域，其演化过程经历了自海西、印支、燕山至喜马拉雅期的一系列弧-陆和陆-陆碰撞作用，自北向南由老至新形成多条缝合带（图1）。印度板块与欧亚板块的碰撞发生在40～55 Ma，藏北新生代火山岩发生在两大板块碰撞后的陆内构造演化阶段，与陆内拉张事件密切相关。构造及沉积记录显示，新生代以来，藏北地区至少发生过1本课题得到国家自然基金（项目编号40572034）的资助。

两期重要的拉伸事件：早期以南北向为主，形成NEE、NWW及Ｅ-Ｗ向呈串珠状排列的

地堑或半地堑式裂陷盆地[5]，如康托盆地、双湖盆地等，盆地边界以同生断裂为限，羌塘地区火山岩多产于此类盆地中，火山岩呈近东西向展布，与盆地的走向相近，火山活动以裂隙式喷溢为主；晚期拉伸发生在中新世以来，以东西向拉张作用为主[2-3]，形成南北向展布的对称型拉张盆地，在藏北地区广泛发育，与该期拉张事件共生的火山活动主要发生在羌塘以北地区。

图1藏北新生代火山岩分布示意图（据文献[4]略有修改）

Fig 1 The distribution of the Cenozoic shoshonitic rocks in northern Tibet

羌塘新生代火山岩带的主体沿北纬34º-36º延伸，长达1500km，平均海拔4500ｍ，是青藏高原的一大地质特色，也是著名的陆内火山岩带之一。邓万明大致以北纬35°为界，将火山岩带划分为南、北两个亚带，各亚带又由若干个火山岩省组成[6-8]。本文研究区的高镁高钾火山岩采自羌塘东部的多格错仁岩区，本区的新生代火山岩出露于北纬34°以北，位于藏北火山岩带北亚带北羌塘火山岩省（图1）。

3 岩石学特征

3.1 岩石化学

玉带山西部-燕子湖地区岩区样品（燕子湖Eb19，玉带山西部Eb22，Eb23，Eb24，Eb34）的主微量元素在吉林大学地球化学实验室，采用XRF（X射线荧光光谱）法分析完成。根据表1分析结果，按照TAS分类的准则绘制了图2（对H2O和CO2进行了扣除校正）。研究区的五个样品成分点变化范围较大，分别为粗面武岩、粗面安山岩、英安岩。

图2 多格错仁火山岩 SiO 2-(K 2O+Na 2O)(TAS)图解

Fig 2 SiO 2-(K 2O+Na 2O)(TAS) diagram for the volcanic rocks of duogecuoren

采用（K 2O+Na 2O ）- SiO 2图解，对火山岩进行了系列划分。从图3可以看出，区内新生代中酸性火山岩均属亚碱性系列，中基性火山岩则位于碱性系列区。在AFM 图中（图4），区内新生代火山岩均具有钙碱性系列特征，岩浆演化表现出钙碱性的演化趋势。综上，区内新生代英安岩和流纹岩均属钙碱性系列，而玉带山地区的粗面玄武岩则为钾玄岩系列。

35 40

45 50 55 60

6570758085

2 4 6 8 10 12 14

16 18 20

SiO 2

N a 2O +K 2O

图3多格错仁火山岩（K2O+Na2O ）- SiO2图解

Fig 3 （K 2O+Na 2O ）- SiO 2 for the volcanic rocks of duogecuoren

0 2 4 6 8 10 12

14 16 35

45 556575

SiO 2

K 2O +N a 2O