日喀则大竹卡雅鲁藏布江北岸基性-超基性岩带的成因

日喀则大竹卡雅鲁藏布江北岸基性-超基性岩带的成因

其中广泛分布于巴马湖-江龙缝合带南部。对其成因存在2种明显不同的解释：(1)标志古缝合带发育的蛇绿混杂岩；(2)沿低角度逆冲断裂侵位的构造岩片。类似的情况也出现在传统定义的雅鲁藏布江缝合带北侧。在雅鲁藏布江北岸，断续发育一些镁铁-超镁铁岩和辉绿岩墙群。我们曾根据其共生组合和产出特征，初步将其定为蛇绿混杂岩，并做了简短的消息报道。然而，一些地质学家对此观点表示了异议。为慎重起见，我们在2001年工作的基础上，2002年又进行了较详细的岩石学和岩石地球化学研究，并初步探讨了它们的成因及形成环境。现将初步研究结果报道如下，希望与地质同仁讨论。蛇绿岩作为特定的古大洋岩石圈残片，是大陆裂解和古大洋化阶段存在的标志，它的研究对于古板块构造的重建及形成机制的认识具有十分重要的作用。在20世纪80年代之前，蛇绿岩通常被认为产生于洋中脊环境，但从1980年之后，人们逐渐认识到蛇绿岩可以产生在洋中脊，也可以产生在与火山弧有关的弧前、弧后盆地，并且绝大部分蛇绿岩应形成在超消减带（super-subductionzone）环境中。由于产于超消减带的蛇绿岩与弧岩浆岩具有相似的地球化学特征（如REE分布为LREE富集型），加之蛇绿岩这一古老的碎片通过构造作用侵位于陆地中，尤其是产生于超消减带的蛇绿岩被弧岩浆作用的肢解和破坏，它们极少出露完整的层序，要正确鉴别它们尚有许多悬而未决的难题，还需要长期不懈的艰苦探索。1形成冈底斯岩带冈底斯岩带位于拉萨地体南缘，南被印度河-雅鲁藏布江缝合带和冈底斯逆冲断裂带所限，北为拉萨地块主体。起始于晚白垩世的印度河-雅鲁藏布江洋壳的向北俯冲沿雅鲁藏布江缝合带北侧的冈底斯带形成钙碱性火山岩系和花岗岩基。自古新世末期（55～50Ma）印度-亚洲大陆大规模碰撞至渐新世晚期，冈底斯岩带发生了大规模的花岗质岩浆侵入活动，形成了构成冈底斯岩带主体的碰撞花岗岩带，侵位峰期分别集中于55～45Ma和30～24Ma。碰撞花岗岩带分布于弧花岗岩北侧，形成东西向展布的复式岩基，呈现多次脉动和涌动特征。2逆冲推覆阶段基性—超基性岩出露在冈底斯中段（曲水—谢通门），沿雅鲁藏布江北岸，即冈底斯弧南缘呈条带状东西向展布。岩带长约300km，宽一般限于3～6km范围内，局部地段可达10km。岩带主要由零星孤立出露的规模较小的近圆形辉长岩岩体、岩瘤或岩滴组成，个别地区出露超基性岩石（如尼木县塔荣和它日错的角闪石岩，日喀则县的曲尼辉石岩）。这些小岩体总体上沿雅鲁藏布江北岸零星孤立分布，但在个别地区可以成群出露（尼木的洛堆、日喀则的洞嘎），均以椭圆形小岩滴产出，明显受后期花岗岩岩浆侵入所肢解。岩带受后期花岗岩侵入破坏严重，多数岩体漂浮在花岗岩基中，个别呈残留体分散在花岗岩岩体中。基性-超基性岩体无内部相组构，与周围弧花岗岩类不存在相变演化关系。岩带与围岩多为构造接触，缺乏侵入热接触烘烤，堆积岩和辉长岩广泛发生蛇纹石化。根据岩体围岩的地层时代和闪长岩K-Ar年龄（棉将单元岩石，111Ma）推测，岩体形成时代为早白垩世，成岩年龄应为130～110Ma。在日喀则的曲尼至扎西定一带（图1），超基性-基性岩呈一系列自北而南逆冲推覆的构造岩片。其中，基性玄武熔岩岩片、巨厚辉长岩岩片、超基性岩岩片，依次由雅鲁藏布江近岸至冈底斯弧内部呈叠瓦状排布。基性玄武熔岩岩片出露在扎西定一带，厚约200m，以块状熔岩为主，可见凝灰岩层。在扎西定以南的塔马剖面，玄武岩上覆以连续的沉积岩系。沉积岩系的底部为泥岩、凝灰岩层，这些细粒沉积层中普遍发育水平纹层并夹有硅质岩薄层或条带，是典型的深水环境的沉积产物。沉积层系自下而上，碎屑物粒度逐渐变粗，顶部以细砂岩或粉砂岩为主，并出现泥灰岩薄层，意味着环境的水体不断变浅。连续的辉长岩与超基性堆积岩层序出露在曲尼剖面（图2）。辉长岩构成了超基性-基性岩带的主体，出露宽度约3～4km，由一系列的叠瓦状推覆体构成。推覆体间强烈剪切破碎，并被晚期岩脉贯入；推覆体内大量包体发生朔性变形，定向排列。辉长岩段显示明显的似层状特征，上部主要为等粒状粗粒辉长岩，构成了辉长岩段的主体，顶部可见与闪长岩呈渐变过渡；中部为粗粒辉石辉长岩，致密块状，因强烈破碎和风化而呈白沙状；下部为细粒辉石辉长岩和似斑状辉石辉长岩，含大量辉石巨晶及辉石岩包体。在似层状辉长岩中发育大量顺层侵入的辉绿岩墙群，它们彼此平行展布，有时可见辉绿岩与辉长岩呈渐变过渡，说明辉绿岩是在辉长岩尚未完全固结时贯入的。超基性堆积岩出露范围有限，在曲尼出露厚度仅百余米。超基性堆积岩与上覆辉长岩呈渐变过渡，底部为逆冲叠覆在辉长岩之上。堆积岩的顶部为近等量的斜长石与辉石构成的巨晶状辉长岩；上部为粗晶辉石堆晶隙间充填有斜长石的粗粒含长辉石岩；中部是等粒辉石构成的黑色粗晶辉石岩；底部为含蛇纹石化斜长岩角砾的粗晶辉石岩，蛇纹石化斜长岩角砾具明显的熔蚀圆滑现象，斜长岩含有5%～10%的单斜辉石，斜长石为高钙培长石。从辉石岩中存在斜长岩团块的包裹关系分析，辉石岩以下应当存在斜长岩堆积层，岩浆的结晶顺序为Pl—Cpx。堆积岩显示明显的似层理构造和堆晶结构，早期堆积岩常被后期巨晶辉长岩或含长辉石岩脉穿插和切割，显示出岩浆脉动性特征。3辉石岩的地球化学特征对辉长岩和堆积岩的岩石鉴定表明，超基性堆积岩主要由辉石岩和斜长岩组成，剖面上只在辉石岩底部出露了斜长岩角砾。单斜辉石普遍发生绿帘石化、蛇纹石化和角闪石化，少量辉石颗粒已基本上蚀变为角闪石，仅保存有辉石残留核。辉长岩的主要组成矿物是单斜辉石和斜长石，辉石的角闪石化明显。表1列出了辉长岩与堆积岩中辉石、角闪石和斜长石的化学分析结果。堆积岩的斜长石为培长石（An88），而辉长岩的斜长石为中—拉长石（An50～40），显示出结晶分异的岩浆演化趋势。根据探针分析资料，曲尼堆积岩的单斜辉石为普通辉石。辉石具有明显的高SiO2、低TiO2特征，在SiO2/100-TiO2-Na2O图上分布在与弧有关的蛇绿岩范围内（图3）。辉石的矿物化学计算表明，它们显示出低Ti、Na和AlⅣ的特征，与岛弧-弧后系统形成的蛇绿岩中单斜辉石的组成相一致。根据Leake的角闪石成分分类，辉长岩和堆积岩的角闪石属于镁角闪石类，角闪石的组成显示明显的贫钛特征。在Na+K-Ti图解上，辉长岩与堆积岩的角闪石样品都远离洋中脊堆积岩和辉长岩区，分布在与弧有关的蛇绿岩区（图4），这与单斜辉石的结果相一致。4堆晶岩和辉长岩表2列出了曲尼超基性-基性岩的岩石化学分析结果。斜长岩具低的SiO2、TiO2、Na2O+K2O和铁镁含量，具有最高的Al2O3、CaO含量。辉石岩具有较低的SiO2、TiO2和碱质含量，较高的Al2O3、CaO、TFe含量，显示出明显的富铁贫镁特征。与堆积辉石岩相比，辉长岩的SiO2、Na2O+K2O含量增高，Al2O3、CaO、TFe、MgO、TiO2含量降低。堆积岩与辉长岩的岩石化学成分显示出连续的演化趋势，说明堆积岩形成过程中曾发生了明显的结晶分异作用。堆积岩和辉长岩的微量元素最明显的特征是具有非常低的Cr、Ni、Co含量，在蛛网图上出现陡峭的负异常谷（图5）。与辉长岩相比，堆晶岩的Cr、Ni、Co亏损更明显。形成Cr、Ni、Co亏损的原因可能是岩浆系统曾发生过大量橄榄石和铬铁矿的结晶分异作用，这意味着地下深处可能隐伏着橄榄岩或铬铁矿堆积层。堆积岩和辉长岩都具有明显的Sr、Ba富集特征，这与斜长石的堆积有关。与大洋中脊玄武岩（MORB）相比，玄武岩显示出大离子亲石元素（LILE）富集特征，表现出具有弧岩浆的微量元素特点。侵位于辉长岩中的辉绿岩与玄武岩的微量元素特征相同，说明二者为同一岩浆系统。堆积岩具有近于平坦的稀土曲线（图6），中稀土出现弱富集。辉长岩与玄武岩则出现轻稀土富集，稀土配分曲线表现为右倾特点，显示出具有弧岩浆的稀土元素特点。5讨论5.1超基性-基性岩带雅鲁藏布江缝合带，作为新特提斯洋闭合和冈底斯弧形成的板块聚合边界，通常以日喀则蛇绿岩带及相伴产出的高压低温变质带和混杂堆积带为典型标志。最新的航磁结果显示，雅鲁藏布江航磁异常带由南、北2条线性异常带构成，且以北带为主。南带与人们熟知的日喀则蛇绿岩带相对应，北带在如角—谢通门之间沿雅鲁藏布江分布，保持了异常的连续分布，是雅鲁藏布江航磁异常北带中最主要的组成部分。对雅鲁藏布江航磁异常南带和北带东段的地面地质查证工作表明，航磁异常是由蛇绿岩带的超基性岩产生的。但由于自大竹卡以西的北带西段航磁异常带，以往没有发现蛇绿岩出露，地表又有花岗岩杂岩体大面积分布，北带异常是否由蛇绿岩产生，目前存在较大争论。姚正煦等认为，北带航磁异常的连续性和完整性特征十分清楚地揭示了引起该带的场源性质，大竹卡以西的北带西段由蛇绿岩引起，可能是早期侵位的蛇绿岩带被后期的花岗岩和其他地层所掩覆，地表无踪迹可寻，但易于被航磁发现和追踪。谢通门—大竹卡一带沿雅鲁藏布江北岸分布的狭长超基性-基性岩带很好地与航磁异常北带相吻合，而且日喀则市洞嘎一带是辉长岩小岩体出露最集中的地区。该地区有14个辉长岩岩体，均以小岩滴产出，多数呈无根的残留体漂浮在花岗岩岩体中，空间分布上表现出被后期花岗岩侵入所肢解破坏的特点。与曲水至谢通门一带沿雅鲁藏布江北岸出露的辉长岩进行对比，它们具有相同的产状和岩石学特征，反映了它们是同一地质过程的产物。因此，超基性-基性岩带可能是引起航磁异常的原因。另外，曲尼堆积岩所显示的强烈Cr、Ni、Co亏损说明曾发生过橄榄石或铬铁矿的结晶分异堆积，这意味着在该区地下可能隐伏着大规模的超镁铁质岩石，它们更可能是产生雅鲁藏布江北岸航磁异常带的原因。5.2岛弧基底岩石沿雅鲁藏布江北岸，既冈底斯岩带的南缘分布的超基性-基性岩带是冈底斯弧的组成部分还是仰冲的洋壳残片，是人们最关心的重大科学问题之一。前已述及，超基性基性岩带在空间上沿雅鲁藏布江缝合带的北侧边界断裂呈狭窄条带状分布，岩带内系列推覆叠置以及与围岩呈构造接触关系，围岩接触带缺乏热变质现象，多呈无根岩块分布在弧花岗岩岩基中。虽然它们出露在花岗岩基中，但两者并不存在连续演化的相带和侵入接触关系。这些特征表现出基性-超基性岩带是构造侵位的产物，其形成与侵位是2个不同的过程。由于其构造侵位，基性-超基性岩带在空间上沿雅鲁藏布江缝合带的北侧边界断裂呈狭窄条带状分布，难以想象岩浆侵位能够形成横亘上千公里、宽仅数公里的狭长基性-超基性岩带。基性-超基性岩带的构造侵位特征也就提出了它是否是冈底斯弧的组成部分的重要科学问题。如果它是弧的组成部分，那么它也决不是简单的岩浆演化和热侵位的产物，它必然经历了形成和后期构造侵位的复杂历程。众所周知，大陆造山带发育有不同类型的铁镁和超镁铁岩，既有蛇绿岩型堆积杂岩，也有非蛇绿岩型镁铁和超镁铁岩。从区域地质历史和目前已有的资料分析，沿雅鲁藏布江北岸出露的基性-超基性岩带存在以下2种可能的成因：岛弧基底岩石的构造侵位和仰冲的洋壳残片。阿拉斯加型岩体是一种产于岛弧地区的基性-超基性岩组合，可以有相当的闪长岩出现，但是没有地幔橄榄岩，有人认为是岛弧基底岩石的产物。但是，根据已出露的冈底斯基性-超基性岩的层序、地球化学特征和明显的航磁异常，冈底斯基性-超基性岩带是仰冲的洋壳残片的可能性更大。不同时代、不同成因及不同构造背景下形成的蛇绿岩，由于受到构造强烈挤压作用，尤其是岛弧型蛇绿岩常被后期弧岩浆侵入所破坏，地表出露的蛇绿岩已被肢解成构造断片，支离破碎，造成蛇绿岩层序的不完整性或某些端元组分的缺失。因此，蛇绿岩的鉴别就成为一项十分艰巨的系统工程。对于哪个端元组分最能反映蛇绿岩的本质特征，学术界尚有争论。许多研究者认为堆积杂岩是蛇绿岩层序中不可缺少的端元。蛇绿岩型堆积杂岩的形成演化特殊性，决定了它具有自己特有的地质地球化学特征，有别于大陆造山带其他成因类型的镁铁和超镁铁岩。作为蛇绿岩主要端元组分的堆积杂岩，其形成与侵位是2个不同的过程。曲尼一带出露的斜长岩+辉石岩+辉长岩连续剖面发育堆积结构，层状、似层状及条带状结构，它们系同源岩浆演化的产物。同时，在区域上广泛分布的花岗岩中的大量超基性岩包体也是地下隐伏的超基性堆积岩被后期岩浆肢解破坏并带至地表的产物，预示着隐伏超基性岩体的存在。沿航磁北带自西向东，在尼木的塔荣和它日错两地是辉长岩出露的集中地带，可以见到呈小岩滴出露的角闪岩与辉长岩混杂在一起，这说明沿雅鲁藏布江北岸出露的辉长岩之下存在超基性堆积岩。虽然目前在冈底斯基性-超基性岩带堆积层序中未发现橄榄岩，辉石岩出露厚度也有限，而且辉石含量和铁镁含量常被脉动贯入的辉长质细脉所降低，但是，曲尼堆积岩的岩石地球化学特征揭示出岩浆系统曾发生过强烈的橄榄石分离结晶作用，连同极高的航磁异常强度，暗示着沿雅鲁藏布江北岸可能隐伏着橄榄岩或铬铁矿堆积，它们与斜长岩、辉石岩、辉长岩构成蛇绿岩层序。对于冈底斯南缘的辉长岩的成因归属早已存在分歧，许多研究认为沿雅鲁藏布江北岸出露的辉长岩带是冈底斯弧岩浆岩带的组成部分，有些研究则认为曲水的闪长岩、辉长岩应当从岩浆弧花岗岩中剥离出来归入蛇绿岩剖面的上部堆晶岩。我们在谢通门地区发现的辉长岩和堆积岩的连续层序说明冈底斯基性-超基性岩带具有蛇绿岩层序特征。从1∶25万曲水幅区域地质报告的资料可以看到，在曲水岩体各单元超单元的岩石化学成分变异图上，洛堆单元（辉长岩）和棉将单元（辉石闪长岩）与其他单元之间存在明显的成分演化间断，暗示着它们与晚期的各单元并不是同一岩浆演化系统的产物。谢通门、南木林和曲水幅沿江出露的早白垩世辉长岩体的产状和内部组构也都显示出与花岗岩岩基不存在演化关系，它们主要显示出构造侵位和遭后期岩浆肢解破坏的特征，这可能反映出它们之间不存在成因联系。另外，已有的研究揭示，基性-超基性岩中LREE和LILE富集不能作为排除洋壳残片的地球化学标志，因为超消减带的蛇绿岩往往具有LREE和LILE富集的地球化学特征。王成善等对日喀则弧前盆地与雅鲁藏布江缝合带的研究认为，弧前盆地的下白垩统恰布林组中夹有大量基性-超基性岩砾石，从形成时代、岩石化学、稀土元素配分型式上都不同于日喀则蛇绿岩。结合砾石碎屑搬运距离和岩石地球化学分析，他们推测这些蛇绿岩碎屑可能来源于位于恰布林组北侧现今未被发现的雅鲁藏布江古蛇绿岩带，可能属于晚侏罗世至早白垩世特提斯洋早期俯冲的产物。如果说对恰布林组岩石学研究只能指出蚀源区古蛇绿岩带的存在及方位，那么曲尼超镁铁岩的出露明确了蛇绿岩带的具体位置。王希斌等对雅鲁藏布江蛇绿岩带地表出露的各个蛇绿岩体的详细研究发现，西部的大竹—桑桑段与东部的罗布沙—泽当段在岩石组合类型、地幔岩熔融残余类型、岩石形变等方面存在较大差别，推测东段可能为岛弧型蛇绿岩，这与曲尼超镁铁岩的岩石学特征相吻合。航磁结果显示，西部的大竹—桑桑段与东部的罗布沙—泽当段分别位于雅鲁藏布江异常带的南北双带上，是2条蛇绿岩带。加拿大魁北克地区Thetford出露的蛇绿岩剖面是研究最详细的典型弧型蛇绿岩层序之一（图7），蛇绿岩层序分布在弧岩浆岩岩带上。Thetford蛇绿岩层序由下部构造岩和上部超镁铁-镁铁堆积杂岩构成，上部堆积岩是蛇绿岩层序的主体。研究结果显示，下部火山岩与下