冈底斯带塔干增地区下寒武统火山岩夹层的发现及其地质意义

冈底斯带塔干增地区下寒武统火山岩夹层的发现及其地质意义

冈托斯带位于班公湖-怒江河和雅鲁藏布河河之间，全长2000多公里。冈底斯带分布有巨厚的古生代—中生代沉积地层,是研究古特提斯—新特提斯构造演化较好的地区。晚古生代冈底斯属于稳定陆壳还是活动大陆边缘,一直是悬而未决的问题。近年来的地质调查证实,石炭系中广泛夹有火山岩,从东到西,在空间上和时间上均表现出差异性。总体来说,火山作用从东向西有逐渐减弱的趋势。石炭系中火山岩的发现,为解决晚古生代构造属性提供了一扇窗口。1次级大地构造单元研究区属冈瓦纳北缘古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅Ⅰ级构造区(图1)。次级大地构造单元中研究区南部属隆格尔-江达断隆带,北部属革吉-措勤复合弧后盆地(图2)。中生代之前,冈底斯地质演化史一直是地质学界研究的热点和难点之一,主要原因在于缺乏完整的地表物质记录2拉噶组岩相古地理特征晚古生代地层在隆格尔-南木林地层区内广泛分布,主体为上石炭统—下二叠统拉嘎组,大面积分布于研究区以南江木弄及南东塔惹错湖一带。拉嘎组主体为一套碎屑岩建造,岩石普遍含有冰碛砾石(图3-A)。拉嘎组一段以条带状凝灰质粉砂岩为特征,夹有流纹质凝灰岩。二段与一段的分界以灰色、深灰色厚层钙质粉砂岩出现,板岩增多、增厚,条带状凝灰质粉砂岩结束为特征。三段与二段的分界以灰色中厚层石英砂岩、含砾粉砂岩出现,板岩减少为特征,且三段中岩石含砾明显增加,并夹有火山岩。拉嘎组具3个基本层序(图4):1拉嘎组一段见大量的凝灰岩、沉凝灰岩,岩石多呈致密状,岩石表面见有条带或纹层,凝灰质粉砂岩与粉砂岩韵律互层(图4-A),预示该区域在拉嘎组沉积早期处于不稳定陆块,并伴有火山活动,可能属活动大陆边缘。2二段中板岩增加,板岩可能为泥岩变质而来,岩层中见有变余水平纹层,二段粒度明显较细,如图4-B所示。3三段中砾石物增加,岩石表面色变浅,多为灰色、浅灰色,石英砂岩出现,见有火山岩夹层,如图4-C所示。拉嘎组横向上变化较大,地层厚度大,在研究区东边见有玄武质凝灰火山角砾岩夹层(图3-B),西部见流纹岩、安山岩夹层。拉嘎组中火山岩稀土、微量元素分析显示,研究区具有造山带岛弧特征。证实晚古生代拉嘎组沉积时期,研究区处于弧后盆地环境,可能与班公湖-怒江洋向南的俯冲有关,说明早在古生代时期,北边的班公湖-怒江洋就已经存在,至少是在晚古生代拉嘎组沉积时期就已存在拉嘎组中生物化石丰富,大多保存完整。笔者在火山岩夹层底部粉砂岩中采集到的化石种类有:异海扇(未定种)Heteropectensp.,心形蛤?(未定种)Cardiomorpha?sp.,华氏三角海扇比较种Deltopectencf.waterfordiDickins.,三角海扇?(未定种)Deltopecten?sp.,小花蛤(未定种)Astartellasp.。化石产于拉嘎组上部,经南京古生物研究所鉴定,时代为晚石炭世—早二叠世(化石鉴定人:陈楚震)。其中华氏三角海扇比较种Deltopectencf.waterfordiDickins.,三角海扇?(未定种)Deltopecten?sp.,属早二叠世三角海扇(双壳类),见于澳大利亚早期二叠纪地层。在火山岩夹层之上粉砂岩中也可见三角海扇化石(Deltopecten?sp.)碎片,但保存较差。火山岩夹层顶底板采集化石鉴定结果证实,火山岩夹层时代属早二叠世。拉嘎组时代证实为晚古生代,由晚石炭世延伸至早二叠世,至少其顶部为跨时代地层。3拉加群火山岩岩石学、地球化学特征部分学者曾对冈底斯石炭系—二叠系中的火山岩做过研究,发现冈底斯晚古生代火山作用由东向西逐渐减弱3.1岩相学特征野外观察火山岩外观呈灰色、深灰色、灰黑色,块状构造,斑状结构。岩石具弱绢云母化、弱方解石化,可见气孔状构造。(1)微-隐粒质石化反应岩石具块状构造、斑状结构,由斑晶及基质两部分构成。斑晶(含量约15%)具细粒结构,构成仅见长石斑晶。长石斑晶以碱性长石主见、斜长石次见,结晶粒度2.00~0.20mm,为细粒级,自形-半自形,板柱状,具粘土化、弱绢云母化、弱方解石化现象。基质(含量约85%)具微-隐粒结构,构成可见长石、石英及少量副矿物。长石含量约72%,以结晶粒度0.02mm(隐粒级)者主见,结晶粒度小于0.20~0.02mm(微粒级)者次见,半自形,板柱状,具粘土化、弱绢云母化、弱方解石化现象;石英含量约12%,以结晶粒度小于0.02mm(隐粒级)者主见,结晶粒度0.20~0.02mm(微粒级)者次见,半自形他形,柱粒状。副矿物含量约1%,以结晶粒度0.20~0.02mm(微粒级)者主见,结晶粒度小于0.02mm(隐粒级)者次见,他形-半自形,粒状等,多为黄铁矿(弱褐铁矿化现象)、钛铁矿(具弱白钛石化)、榍石等。(2)显微以小粒度为核心的微粒级岩石具块状构造、斑状结构(图5),由斜长石、辉石、少量副矿物等矿物组为成。斜长石含量约60%,分布较均匀,结晶粒度长1.00~0.30mm,宽0.20~0.06mm,细粒级,自形-半自形,板柱状,具轻微绢云母化现象。辉石含量约38%,分布不均匀,局部聚集分布,结晶粒度0.50~0.10mm,属微-细粒级,自形-半自形,柱状,具强纤闪石化现象。副矿物含量约2%,见磁铁矿、钛铁矿、榍石、锆石等,结晶粒度0.10~0.02mm,微粒级,自形-半自形,粒状、柱状等,具微弱白钛石化、褐铁矿化等现象。(3)/火山凝灰/火山灰岩石由火山碎屑物质构成(图6)。火山碎屑物质以10.00~2.00mm火山角砾主见、2.00~0.05mm火山凝灰次见、小于0.05mm火山灰少见,火山角砾/火山凝灰/火山灰约为6/3/1。组分为岩屑(含量约95%)及晶屑(含量约5%)。1岩屑:约占岩石总量的95%左右,为塑性玄武质岩屑(亦称为玄武质浆屑或玄武质火焰体,以交织玄武岩岩屑为主,拉斑玄武岩岩屑为辅)。具压扁、拉长变形、半定向等特点,形态呈透镜状、长条状,内部可见斜长石斑晶及杏仁体,具冷凝边现象。内部呈交织结构及间隐间粒结构(拉斑玄武结构)。具绢云母化、绿泥石化现象。2晶屑:约占岩石总量的5%左右,成分单一,仅见长石晶屑。可见熔蚀边。其中火山灰相对火山角砾、火山凝灰而言起填隙作用。3.2岩石化学参数火山岩中主量元素成分见表1。根据化学成分计算的CIPW标准矿物及有关岩石化学参数分别见表2、表3。将岩石中主量元素数据中的H岩石中SiO3.3稀土元素特征从火山岩稀土元素丰度、球粒陨石标准化值及参数表可以看出(表1、表4、表5),火山岩中稀土元素含量偏低,∑REE为149.56×103.4未增溶剂岩相从火山岩微量元素含量(表5)及微量元素蛛网图(图10)可知,岩石总体富集大离子亲石元素(Rb、Th、K),不相容元素、适度不相容元素与原始地幔相应元素的比值均在2~12之间,说明这些岩石相对亏损大多数不相容元素和适度不相容元素,尤其亏损不相容元素Nb、Ti。通常情况下,低La/Yb值反映较高程度的部分熔融,或源区最主要的残留相为尖晶石;高La/Yb值则表明较小程度的部分熔融。大离子亲石元素的不规则波动、Zr的相对富集及Nb的适度亏损,暗示岩浆上升过程中发生了较明显的同化混染作用。3.5岩石地球化学特征岩石里特曼指数(σ)为1.68~2.90,平均值为2.17。根据里特曼指数,岩石属钙碱性岩石。岩石A/CNK值为1.22~1.74,平均值为1.47,属过铝质岩。∑LREE/∑HREE值为4.62~9.18,为轻稀土元素富集型。岩石总体富集大离子亲石元素(Rb、Th、K)。在里特曼-戈蒂里图解(图11)上,4件样品投点均落入B区,属造山带火山岩。在大洋火山岩和大陆火山岩判别图解上,2件玄武岩样品均落入C区(图12),属岛弧造山带玄武岩、安山岩。4成岩年龄及构造属性以往对冈底斯晚古生代火山岩地层的研究主要集中于东部,对中西部研究较少。笔者在西藏塔惹增地区对石炭系—二叠系中的火山岩进行详实的资料收集,为冈底斯带晚古生代构造属性研究提供基础资料。通过对拉嘎组中火山岩岩石学、地球化学特征分析,得出以下结论。(1)晚石炭世—早二叠