西藏仁布蛇绿岩壳层玄武岩地球化学特征及其成因

西藏仁布蛇绿岩壳层玄武岩地球化学特征及其成因

1仁布蛇绿岩产出的地质背景特提斯蛇绿岩几乎沿着东西方向延伸，从西到东延伸至雅鲁藏布江，经“三通”进入东南亚。雅鲁藏布江的蛇绿岩带就是它的东段。雅鲁藏布江蛇绿岩带又由若干蛇绿岩断续顺江分布而彼此相关,但又各有特征而彼此不同,以至于对雅鲁藏布江蛇绿岩的产出构造背景众说纷纭,莫衷一是,理应一一研讨。本文将着重讨论仁布蛇绿岩。仁布蛇绿岩位于西藏日喀则以东约60km仁布一带,大地构造位置上属于雅鲁藏布江板块缝合带中段,采样位置见图1。仁布蛇绿岩段沿雅鲁藏布江南岸呈北西西向带状产出,长约20km,南北向出露宽1.5～2.2km,面积约30km2岩屑中长石的性质仁布蛇绿岩壳层熔岩主要由粗、细粒斜长石玄武玢岩和杏仁辉石玄武玢岩组成。前两组斜长石玄武玢岩均具斑状结构,流动构造或气孔杏仁构造,斑晶为自形的斜长石,大小不等,粒度较晶屑小,普遍有绢云母化。长石晶屑常被熔蚀。经探针测定,斜长石为钠长石,Ab分子多在98～99之间,最高为100的纯钠长石。因此,作者认为钠长石是海水钠化的结果,岩石应被看作细碧岩。斜长石玄武玢岩和杏仁辉石玄武玢岩的成分和性质相近,主要差别在粒度。杏仁辉石玄武岩中辉石晶屑也很粗大。另有不透明铁矿物晶屑或捕虏晶,晶屑亦绿泥石化,并可见岩屑。三组玄武岩的基质均为它形骸晶状微小斜长石及铁矿物微粒,并混有绿泥石。副矿物有针状包体的磷灰石,见绿泥石化的铁镁矿物假象。由于岩石曾碎裂,裂隙中多碳酸盐和绿泥石充填物。珍珠状杏仁熔岩,铁质更多,更黑;其杏仁中的充填物为碳酸盐和石英。3仁布蛇绿岩玄武岩石地球化学3.1大竹卡蛇绿岩的表征仁布蛇绿岩壳层玄武熔岩的常量元素以及与MORB、OIB和大竹卡蛇绿岩的对比见表1,由表可见,该区玄武岩SiOK在TiO以上数据及相关图解表明,仁布蛇绿岩壳层熔岩的SiO3.2稀土氧化物的地球化学仁布玄武岩稀土元素含量见表2。稀土总量为(170.33～331.11)×103.3微量元素地球化学表2中的微量元素分析数据表明,该区玄武岩的大离子亲石元素Ba,Rb和Sr等均高于洋中脊玄武岩的相应丰度,分别为MORB的11.6倍、6.4倍和2.1倍,但和OIB相当,这可能与物源区富Rb有内在联系(将该区玄武岩的微量元素丰度对MORB的相应丰度进行标准化,所得蛛网图(图4c)表现出大离子亲石元素Ba,Rb,Sr,K与高场强元素Th,Ta,Nb,Ce,Zr等明显高于N-MORB,而Ti,Y,Yb等元素与洋中脊相当,与上述数据对比所得信息相一致。如图4b所示,SSZ型玄武岩常见的三种分配形式最为明显的特点是有选择性的富集特定的某些元素(Sr,K,Rb,Ba,Th±Ce±Sm±P)而相对的亏损其它元素(Ta,Nb,Hf,Zr,Ti,Y,Yb),这些特点可以归因于岛弧玄武岩地幔源区遭受了“俯冲组分”的影响(4仁布蛇绿岩岩浆源区从区域地质特征上看,雅鲁藏布江地区有明显的沟-弧-盆体系的痕迹,蛇绿岩产生于北侧的冈底斯活动大陆边缘与南侧的被动陆缘之间。这种构造背景表明整个雅鲁藏布江蛇绿岩带是中生代冈瓦纳板块内部裂离形成的新特提斯洋岩石圈的残体(对于蛇绿岩的古构造环境判别,一直没有令人信服的一种方案,目前只能根据构造环境判别图解投图来确定,但是不能把它们作为唯一的判别依据,所以另须根据地质构造、矿物岩石等多方面的信息,才能较准确地分析其基本特征。不活动性元素Th和Ta是两个关键的元素,它们在洋中脊下的软流圈地幔有相似的丰度(约0.02×10在Th-Hf/3-Ta图解(图5a)中,样品全数落入了碱性板内玄武岩区,在MnO-TiO2-P仁布蛇绿岩玄武岩主量元素的特点表明该蛇绿岩玄武岩岩浆成分不属于典型的深海拉斑玄武质,而表现出向碱性玄武岩浆过渡的特点,并且可能是岩浆多期作用的产物;其微量元素不仅富集Ba,Rb和Sr等大离子亲石元素,而且富集Th,Ta,Nb,Zr和Hf等高场强元素,Th/Ta和La/Ta比值表明其属于非SSZ型蛇绿岩;轻稀土富集的分布形式以及高场强元素的富集表明玄武岩来自于比富集地幔更加富集的岩浆源区,可能是地幔柱与富集地幔叠加的结果。仁布蛇绿岩环境判别兼具了钙碱性玄武岩、板内洋岛玄武岩以及洋脊玄武岩的特征,说明仁布蛇绿岩玄武岩不同于N-MORB、E-MORB以及OIB,其地球化学特征主要表现出E-MORB与OIB叠加的特征。在几个三角形判别图上,投点或集中成团或成带,在稀土配分和微量元素蛛网分布图上它们具有完全相同的型式,说明它们具有共同的成因和源区;另一方面,所有样品的曲线又并不重合,而是渐进式地、彼此近于平行地分布在E-MORB和OIA之间,是逐渐演化的,只是目前无法确定它们时代先后而已。因此作者认为这可能是一个逐渐上升的地幔柱的效应,它每上升一步产生一次岩浆,一次比一次更富集大离子亲石元素、LREE和HFSE,从E-MORB逐渐向典型的OIA方向演化,形成一个相关、相似而又不相同的玄武岩系列。雅鲁藏布江早白垩世枕状玄武岩和晚侏罗—早白垩世变玄武岩产生于边缘盆地环境