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  中国地质 2020, Vol. 47 Issue (4): 944-970  
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张鑫全, 张振利, 王金贵, 王硕, 杨鑫朋, 专少鹏, 侯德华, 张泽国, 张立国, 程洲. 2020. 对雅鲁藏布江结合带形成演化的再探讨[J]. 中国地质, 47(4): 944-970.  
Zhang Xinquan, Zhang Zhenli, Wang Jingui, Wang Shuo, Yang Xinpeng, Zhuan Shaopeng, Hou Dehua, Zhang Zeguo, Zhang Liguo, Cheng Zhou. 2020. Further discussion on the formation and evolution of the Yarlung Zangbo suture zone, Tibet[J]. Geology in China, 47(4): 944-970. (in Chinese with English abstract).  

对雅鲁藏布江结合带形成演化的再探讨
张鑫全1, 张振利2, 王金贵1, 王硕1, 杨鑫朋1, 专少鹏1, 侯德华1, 张泽国3, 张立国1, 程洲1    
1. 河北省区域地质调查院, 河北 廊坊 065000;
2. 河北地质大学, 河北 石家庄 050031;
3. 西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队, 青海 格尔木 816000
摘要:通过1:5万区域地质调查和收集相关资料的综合研究,本文对雅鲁藏布江结合带的形成演化作了进一步的探讨。雅鲁藏布江特提斯洋具有弧后扩张洋盆的性质,在早三叠世至中三叠世中期洋盆初步形成,中三叠世晚期至晚三叠世洋盆全面形成,从早侏罗世至晚白垩世洋盆逐步萎缩,到古新世至始新世关闭。南带的蛇绿岩主要为洋中脊扩张型(MORB型),形成于中三叠世晚期至晚三叠世。北带的蛇绿岩主要为与洋内俯冲相关的俯冲带上盘型(SSZ型),形成于早中侏罗世。带内侏罗纪至白垩纪其他岩浆岩主要为前弧玄武岩类(FAB型)。显示雅鲁藏布江特提斯洋从早侏罗世开始发生了洋内俯冲,并同步向北向冈底斯带之下主动俯冲消减和向南向喜马拉雅地块之下被动俯冲消减,持续发展到晚白垩世,在古新世至始新世俯冲碰撞消亡转化为结合带。
关键词雅鲁藏布江结合带    弧后扩张洋盆    蛇绿岩类    洋中脊扩张型(MORB型)    俯冲带上盘型(SSZ型)    前弧玄武岩类(FAB型)    地质调查工程    西藏    
中图分类号:P595            文献标志码:A             文章编号:1000-3657(2020)04-0944-27
Further discussion on the formation and evolution of the Yarlung Zangbo suture zone, Tibet
ZHANG Xinquan1, ZHANG Zhenli2, WANG Jingui1, WANG Shuo1, YANG Xinpeng1, ZHUAN Shaopeng1, HOU Dehua1, ZHANG Zeguo3, ZHANG Liguo1, CHENG Zhou1    
1. Hebei Regional Geological Survey Institute, Langfang 065000, Hebei, China;
2. Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China;
3. No.5 Geological Party, Tibet Bureau of Geology and Mining Exploration and Development, Golmud 816000, Qinghai, China
Abstract: Based on a comprehensive study of 1:50000 regional geological survey and relevant data collection, this paper further discusses the formation and evolution of the Yarluzangbo suture zone. The Tethys Ocean in the Yarlung Zangbo had the nature of the back-arc expanded ocean basin. From Early Triassic to mid Middle Triassic period, the oceanic basin was formed preliminarily, completely formed in late Middle Triassic to Late Triassic period, then gradually shrank from Early Jurassic to Late Cretaceous period, and was finally closed in Paleocene-Eocene period. The ophiolite in the southern belt was mainly of the mid oceanic ridge dilatation type (type MORB) formed in late Middle Triassic to Late Triassic period. The ophiolites in the northern belt seem mainly to have been the upper plate of the subduction zone (type SSZ) related to intra-oceanic subduction, formed in the early Middle Jurassic period. The other Jurassic-Cretaceous magmatic rocks in the belt were mainly fore-arc basalt rocks (type FAB). It is shown that the Tethys Ocean in the Yarlung Zangbo began its intra-oceanic subduction in the Early Jurassic, and synchronously subducted actively northward under the Gangdise belt, subducted passively southward under the Himalaya landmass, and then continued to develop until the Late Cretaceous. The Palaeocene-Eocene subduction and collision and extinction were transformed into a binding zone.
Key words: Yarlung Zangbo River suture zone    back-arc expanded ocean basin    ophiolite rocks    Mid Oceanic Ridge dilatation type (type MORB)    upper plate of the subduction zone (type SSZ)    fore-arc basalts rocks (type FAB)    geological survey engineering    Tibet    

1 引言

雅鲁藏布江结合带位于著称“世界屋脊、第三极”的青藏高原南部及西南部,在中国境内长达2000 km以上,宽2~110 km,主体沿雅鲁藏布江,少量沿噶尔藏布江(狮泉河)分布,由西向东呈北西向至近东西向不规则带状展布(图 1)。西连克什米尔的印度河结合带,东接印度与缅甸之间的那加山结合带,统称印度河—雅鲁藏布江结合带,简称雅鲁藏布江结合带(潘桂棠等,2013)。该结合带规模大,保存完整,是冈瓦纳大陆北缘裂解而成的冈底斯—察隅地块、雅鲁藏布江特提斯洋盆与喜马拉雅地块之间汇聚俯冲碰撞事件的直接产物,其形成演化是地质历史时期最重要的全球性构造事件之一。通过1:5万区域地质调查和收集相关资料、结合相关构造单元的综合研究,本文对雅鲁藏布江结合带的形成演化作了进一步的探讨。

图 1 雅鲁藏布江结合带分布位置及相关构造单元划分图(据潘桂棠等,2013修改) 构造单元名称及代号见表 1 Fig. 1 The distribution of the Yarlung Zangbo River suture zone and the division of relevant tectonic unit (modified from Pan Guitang et al., 2013) The name and code of the tectonic unit are shown in Table 1

与雅鲁藏布江结合带相邻和紧密相关的主要构造单元划分见图 1表 1

表 1 主要构造单元划分 Table 1 Division of main tectonic units
2 相关构造单元主要特征

相邻相关的地质构造单元,在形成与演化上具有紧密相关性和内在的成因联系。因此,对雅鲁藏布江结合带的研究,离不开相邻和紧密相关地质构造单元的研究。本文选择与雅鲁藏布江结合带相邻并紧密相关的3个地质构造单元,描述其主要特征。

2.1 班公湖—怒江对接带

班公湖—怒江对接带西起班公湖(班公错),向东经改则、东巧、丁青、嘉玉桥至八宿县上林卡(图 1),经左贡扎玉、梅里雪山西坡与昌宁—孟连带相通,再向南与泰国清迈—清莱带和马来西亚的劳勿—文冬带相接,连绵逾3000 km。不但在青藏高原的地质构造,而且在深部地球物理反映的岩石圈结构和组成上都是一条非常重要的分界线(潘桂棠等, 2004a, 2013)。

综合文献资料(潘桂棠等, 2004a, 2004b, 2006, 2013; 王立全等, 2008a, 2008b, 2013)的研究成果,班公湖—怒江对接带是古生代至中生代特提斯泛大洋的中心或中轴地带,是冈瓦纳大陆的北界,是印度(滇藏)地层区和华南(羌塘—三江)地层区的分界,是新元古代Rodinia超大陆解体后显生宙特提斯大洋俯冲、消减、碰撞,最后在晚白垩世消亡的遗迹。从早古生代开始到晚中生代早白垩世晚期,班公湖—怒江对接带的形成发展演化,对青藏高原相邻相关的地质构造单元的形成发展演化具有强烈的制约性和相关性,换言之具有内在的成因联系。

通过资料可知,班公湖—怒江对接带内新获得了典型洋中脊蛇绿岩(MORB型)——堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄为(461±7)Ma、(431.7±6.9)Ma(王立全等,2008b)、(438±11)Ma(李才等,2008),新发现了晚泥盆世、二叠纪等不同时代的放射虫硅质岩(朱同兴等,2006李才等,2008),以及在冈底斯—察隅地块或弧盆系(简称冈底斯带)南缘岛弧型片麻状花岗岩中新获得了LA-ICP-MS锆石U-Pb谐和年龄为(366.7±2.5)Ma(董昕等,2010)等,认为班公湖—怒江特提斯泛大洋在中奥陶世至中泥盆世强烈扩张形成,从晚泥盆世开始逐步萎缩,持续发展到早白垩世末关闭,在弧-陆碰撞作用下晚白垩世彻底消亡(带内发育晚白垩世陆相盆地沉积地层)形成对接带;以前认为开始发生俯冲消减的时间是石炭纪(潘桂棠等, 2004a, 2004b, 2006, 2013; 王立全等, 2008a, 2008b, 2013),应提前到晚泥盆世,从晚泥盆世开始向南向冈底斯带之下俯冲消减,促使冈底斯带从晚泥盆世开始并持续发展到晚白垩世发生了长期多次造弧作用;在晚三叠世至早侏罗世期间有向北向羌塘—三江构造区(造山系)南缘之下俯冲消减的特征,致使那底岗日—各拉丹冬陆缘弧带形成;在晚三叠世至早侏罗世期间,整体呈现向南向北双向俯冲消减的特点;在晚泥盆世至早白垩世末期间持续发展过程中,伴有多次洋内俯冲作用的发生。

2.2 冈底斯—察隅地块(弧盆系)

冈底斯带被夹持于班公湖—怒江对接带与雅鲁藏布江结合带之间,整体呈近东西向不规则带状展布(图 1)。其规模大,东西向长约2500 km,南北宽150~300 km,面积达45万km2。该带是一个巨型构造-岩浆带,属于土耳其—中伊朗—冈底斯中间板块的东部。西侧被喀喇昆仑走滑断裂截切,接巴基斯坦科希斯坦—拉达克洋内弧,东部绕过雅鲁藏布江大拐弯,沿近南北向接高黎贡山陆缘弧(潘桂棠等,2013)。

在变质基底与早古生代沉积盖层方面冈底斯带与喜马拉雅地块一致,不仅具有5.5亿年左右形成的同一泛非基底,而且早古生代时期亦具有同一沉积盖层,构造位置上早古生代盖层沉积属于冈瓦纳大陆北缘的被动大陆边缘盆地台型沉积。到晚古生代冈底斯带在早古生代较稳定的被动大陆边缘盆地台型沉积的基础上,转化为活动大陆边缘盆地沉积(潘桂棠等, 2004a, 2004b, 2006, 2013; 王立全等, 2008a, 2008b, 2013)。另外,从在尼玛县帮勒村和申扎县扎扛乡一带发现的浅变质流纹岩夹碳酸盐岩经高精度测年(流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(499.4±4.1)Ma),确定为寒武纪(计文化等,2009)。经分析,冈底斯带在泛非造山之后寒武纪时期的被动大陆边缘盆地具有初始裂陷-裂谷盆地的性质,并很有可能是班公湖—怒江特提斯泛大洋在中奥陶世开始强烈扩张的前奏。

从晚泥盆世开始一直到始新世,冈底斯带中各时期均发育岛弧型岩浆岩,在松多一带发育二叠纪高压变质岩——榴辉岩,绝大多数有高精度测年控制,仅个别层位由相伴生的沉积岩中所含化石来厘定,整体时代准确(潘桂棠等, 2004a, 2004b, 2006, 2013; 耿全如等,2006; 和钟铧等,2006; 张宏飞等,2007; 陈松永等,2008; 朱弟成等, 2008a, 2008b; 王立全等, 2008a, 2008b, 2013; 董昕等,2010; 李奋其等,2012; 吴兴源等,2013; 钟云等,2013宋绍伟等,2014; 张予杰等,2014)。这些不同时期发育的岛弧型岩浆岩都是班公湖—怒江特提斯泛大洋向南和雅鲁藏布江特提斯洋向北双向俯冲碰撞造弧作用的岩浆岩记录。晚泥盆世至晚二叠世以班公湖—怒江特提斯泛大洋向南俯冲消减造弧作用为主,早三叠世至始新世以班公湖—怒江特提斯泛大洋向南和雅鲁藏布江特提斯洋强烈扩张及向北双向俯冲消减碰撞共同造弧作用为特征。

其中,雅鲁藏布江特提斯洋从早侏罗世开始向北俯冲,而三叠纪因雅鲁藏布江特提斯洋强烈扩张和相应深部地幔软流圈向北运移,促使冈底斯带南缘处于受挤压似俯冲造弧作用构造环境,在冈底斯带南缘有大量早三叠世至始新世的岛弧型岩浆岩记录。如正在开展的西藏桑耶地区1:5万区域地质调查项目中,在原划晚侏罗世至早白垩世地质体中,新解体和经LA-ICP-MS锆石U-Pb测年确定的中三叠世晚期浅变质角闪辉长岩(237.3±0.63)Ma、晚三叠世以中性为主的浅变质火山岩(浅变质安山质凝灰岩(215.2±2.2)Ma)、晚三叠世浅变质辉绿岩(204±0.81)Ma、早侏罗世以中性为主的浅变质火山岩(浅变质石英安山岩(185±2.3)Ma和(181±3.3)Ma)、中侏罗世浅变质角闪辉长岩(165±1.1)Ma、晚侏罗世呈夹层状产出的浅变质安山质凝灰岩(146.8±0.65)Ma,还有一批晚白垩世侵入岩与始新世侵入岩和火山岩的高精度测年数值。冈底斯带南缘广泛分布的早三叠世至始新世岛弧型岩浆岩,正是与雅鲁藏布江特提斯洋在三叠纪强烈扩张,早侏罗世至晚白垩世向北俯冲消减,古新世至始新世俯冲碰撞消亡相对应的岩浆产物,两者为因果关系。

对冈底斯带的进一步深入认识与理解,潘桂棠等(2006)已作了精辟的总结:冈底斯带不是简单的地块、陆块或地体,而很可能是以隆格尔—念青唐古拉为主轴,经历石炭—二叠纪、早中三叠世、晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—始新世6次造弧增生作用和相关的弧-陆、陆-陆碰撞作用并最终定型于新生代晚期的复合造山带,并在此基础上,提出冈底斯带的构造演化很可能受班公湖—怒江特提斯洋向南、雅鲁藏布江洋向北的双向俯冲的制约。

综上所述,冈底斯带在前寒武纪变质基底形成之后,寒武纪处于具有初始裂陷-裂谷性质的冈瓦纳大陆北缘被动大陆边缘盆地环境,奥陶纪至中泥盆世处于稳定较稳定的被动大陆边缘盆地台型沉积环境,从晚泥盆世开始转化为活动大陆边缘盆地环境,并经历了晚泥盆世至二叠纪、早中三叠世、中三叠世晚期至晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗世至晚白垩世、古新世至始新世六次造弧增生作用和相关的洋-弧-陆、陆-陆碰撞作用,并最终定型于新生代晚期的复合造山带。冈底斯带的构造演化,晚泥盆世至晚二叠世以受班公湖—怒江特提斯泛大洋向南俯冲消减造弧作用制约为主,而早三叠世至始新世以受班公湖—怒江特提斯泛大洋向南和雅鲁藏布江特提斯洋强烈扩张及向北双向俯冲消减碰撞共同造弧作用制约为特征。

2.3 喜马拉雅地块

喜马拉雅地块(特提斯喜马拉雅带)位于雅鲁藏布江结合带与印度地块区之间的广大区域,与两者之间均以断裂为界,由西向东呈北西向、近东西向至北东向宽带状展布,长2000 km以上,宽110~ 410 km(图 1)。经过喜马拉雅运动的最终塑造与改造,形成了世界上最高的山脉——喜马拉雅山脉,山脉走向与区域构造线基本一致,整体呈略向南凸出的弧形带状展布。

综合文献资料(朱同兴等,2002; 朱弟成等,2004; 潘桂棠等, 2004b, 2006, 2013; 王立全等, 2008a, 2013; 曾令森等,2012; 袁和等,2017),特提斯喜马拉雅带有以下主要特征:

该带在大地构造位置上处于冈瓦纳大陆北部边缘或印度板块北缘,以发育大面积出露的前寒武纪变质基底即泛非基底和发育从(可能从寒武纪)奥陶纪至新近纪基本连续的、稳定至较稳定的、厚度达12500 m的沉积盖层为主要特征。此外,在石炭纪至二叠纪、三叠纪及侏罗纪至白垩纪部分地层中夹有火山岩层和各类岩脉侵入,还发育少量寒武纪至奥陶纪、古近纪至新近纪花岗岩类。在变质基底形成之后,早古生代至古近纪处于稳定浅海沉积环境,新近纪由海陆交互相转为陆相沉积环境。

寒武纪至奥陶纪花岗岩类分布于前寒武纪变质基底中,应是泛非造山事件的构造岩浆响应。

石炭纪至二叠纪以裂谷型基性岩浆活动为主,部分地层中发育玄武岩夹层,局部可见二叠纪辉绿岩侵入,由玄武岩和辉绿岩代表的裂谷型基性岩浆作用,正是冈瓦纳大陆北缘裂解和特提斯喜马拉雅带由奥陶纪至泥盆纪被动陆缘稳定宽阔的台地型盆地转化为伸展裂陷大陆边缘盆地的岩浆标志。

三叠纪仍以裂谷型基性岩浆活动为主,并且主要分布于拉轨岗日被动陆缘盆地中,地层中发育玄武岩夹层,其形成与特提斯洋开启的伸展背景有关,正是雅鲁藏布江特提斯洋盆扩张形成相应的构造岩浆响应。

侏罗纪至白垩纪岩浆活动较强,主要见于拉轨岗日被动陆缘盆地中,地层中发育玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩,可见规模较小但成群成带分布的辉长岩、辉绿岩、煌斑岩、闪长岩、花岗岩等岩体与脉岩侵入。以往调研认为侏罗纪岩浆岩的形成与特提斯洋开启的伸展背景有关;认为早白垩世藏南131 Ma左右的镁铁质岩浆事件、133 Ma的地壳重熔事件,指示大印度北东部与澳大利亚北西部之间,在130 Ma左右发生了初始分裂,标志着印度洋的开启。本文对拉轨岗日被动陆缘盆地内侏罗纪至白垩纪不同时期的岩浆岩进一步研究,岩石化学地球化学图解(图略)判别结果是拉张、过渡和挤压构造环境并存,具有不确定性和特殊性。由于拉轨岗日被动陆缘盆地与雅鲁藏布江结合带紧邻,具有不确定性和特殊性的岩浆岩很有可能是雅鲁藏布江特提斯洋在侏罗纪至白垩纪向南被动俯冲这一特殊环境的岩浆响应。

古近纪至新近纪岩浆岩以花岗岩类为主,主要分布于拉轨岗日被动陆缘盆地与高喜马拉雅基底杂岩带中,古近纪的花岗岩类反映了印度—亚洲大陆碰撞作用的构造-热事件;而新近纪的花岗岩类则代表了与藏南伸展拆离断裂系有关的构造-热事件。

综上所述,喜马拉雅带在前寒武纪变质基底形成之后,寒武纪或奥陶纪至泥盆纪处于冈瓦纳大陆北部边缘被动陆缘稳定宽阔的台地型盆地沉积环境,石炭纪至三叠纪转化为伸展裂陷大陆边缘盆地环境,侏罗纪至古近纪处于弱活动大陆边缘盆地环境,新近纪至第四纪由海陆交互相转为陆相沉积环境。

3 雅鲁藏布江结合带

雅鲁藏布江结合带被夹持于冈底斯带与喜马拉雅地块之间,沿走向可分为西段(萨嘎以西)、中段(萨嘎—仁布西)和东段(仁布西以东)。西段与东段具有三分性,西段可分为南带、北带和仲巴微地块,东段可分为南带、北带和仁布—曲松褶冲带(朗杰学增生楔),但在东段雅鲁藏布江大拐弯处急剧变窄,南带与北带挤压在一起。中段具两分性,分为南带与北带(图 1)。

3.1 南带 3.1.1 主要地质特征

南带西段由三叠纪至始新世地质体组成,部分地段被新近纪至第四纪陆相沉积物覆盖。三叠纪至始新世地质体主要有洋板块地层序列之蛇绿岩、混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体。蛇绿岩、蛇绿混杂岩、其他混杂岩很发育,呈带状展布,可见晚三叠世及其之后不同时期基性与中性岩脉侵入。混杂岩中发育二叠纪至始新世不同时期浅变质灰岩、浅变质砂岩、蛇绿岩、硅质板岩、硅质岩及玄武岩等岩块,三叠纪至始新世洋板块地层序列中均产有丰富的放射虫等化石(张振利等,2003; 1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热等4幅区调报告,2006; 徐德明等,2007; 徐向珍等,2011; 张万平等,2011; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 刘飞等, 2013, 2015; 周文达等,2015; 熊发挥等,2015a; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。南带西段蛇绿岩、蛇绿混杂岩露头特征见图 2a~d,剖面特征见图 3图 4

图 2 南带蛇绿岩露头特征及放射虫 a—d南带蛇绿岩露头特征:a—蛇纹石化变质橄榄岩,仲巴县莫布达嘎;b—片理化变质橄榄岩夹块状变质橄榄岩透镜体,仲巴县莫布达嘎;c—基质(暗色)变质橄榄岩中有浅变质灰岩岩块(浅色),普兰县扎嘎布;d—基质(暗色)变质橄榄岩中有浅变质灰岩岩块(浅色),普兰县扎嘎布;e—f南带旦嘎组混杂岩中硅质板岩岩块产放射虫:e—放射虫 Cenosphaera hispida Hinde,时代为中三叠世,仲巴县吞穷南东;f—放射虫 Phormocyrtis lagena Hinde,时代为中三叠世,仲巴县吞穷南东;g—h南带修康群混杂岩基质硅质板岩产放射虫:g—放射虫 Capnuchosphaera lea De Wever,时代为晚三叠世卡尼期,仲巴县岗久东;h—放射虫 Angulobracchia purisimaensis (Pessagno),时代为晚三叠世卡尼期,仲巴县岗久东(图版及说明据1:25万亚热幅、普兰县幅、霍尔巴幅、巴巴扎东幅区域地质调查报告,2006) Fig. 2 Outcrop characteristics of the ophiolites and radiolarian in the southern belt a-d Outcrop characteristics of the ophiolites in the southern belt: a-Serpentinized metamorphic peridotite, Mobudaga in Zhongba County; b-Schisteous metamorphic peridotite clips massive metamorphic peridotite lens, Mobudaga in Zhongba County; c - Shallow metamorphic limestone block (light color) in the matrix (dark color) metamorphic peridotite, Zhagabu in Pulan County; d - Shallow metamorphic limestone block (light color) in the matrix (dark color) metamorphic peridotite, Zhagabu in Pulan County; e-f The block of siliceous slate rock in the Danga Group melange of the south belt having radiolarian: e-Cenosphaera hispida Hinde, Middle Triassic in age, southeast of Tunqiong in Zhongba County; f -Phormocyrtis lagena Hinde, Middle Triassic in age, southeast of Tunqiong in Zhongba County; g-h The melange matrix siliceous slate rock in the Xiukang Group of the south belt having radiolarian: g-Capnuchosphaera lea De Wever, Late Triassic?Carnian in age, east of Gangjiu in Zhongba County; h-Angulobracchia purisimaensis (Pessagno), Late Triassic?Carnian in age, east of Gangjiu in Zhongba County (plates and explanation after 1:250000, Yare Sheet, Pulan County Sheet, Huoerba Sheet, Babazhadong Sheet regional geological survey report, 2006)
图 3 普兰县托波俄杰蛇绿岩剖面图(据1:25万亚热等4幅资料编制) Fig. 3 The profile of the Tuoboejie ophiolites in Pulan County (modified from the 1:25000 geological map of ya're and other three maps)
图 4 仲巴县莫布达嘎蛇绿岩剖面图(据1:25万亚热等4幅资料编制) Fig. 4 The profile of the Mobudaga ophiolites in Zhongba County (modified from the 1:25000 geological map of ya're and other three maps)

南带中段由三叠纪至白垩纪地质体组成,西部有少量古新统至始新统分布,部分地段被古新世至第四纪陆相沉积物覆盖。三叠纪至始新世地质体主要有洋板块地层序列之混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体。混杂岩与地层断夹片相间呈带状展布,可见侏罗纪酸性、早白垩世基性与中性、新近纪酸性小岩体和岩脉侵入。混杂岩中发育二叠纪至白垩纪不同时期浅变质灰岩、浅变质砂岩、硅质板岩、硅质岩及玄武岩等岩块,三叠纪至始新世洋板块地层序列中均产有丰富的放射虫等化石(张振利等,20031:25万萨嘎县等3幅区调报告,20031:25万拉孜县幅区调报告,2003张万平等,2011潘桂棠等,2013王立全等,2013李强等,2015)。

南带东段由三叠纪至白垩纪地质体组成,部分地段被第四纪陆相沉积物覆盖。三叠纪至白垩纪地质体主要有洋板块地层序列之混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体。混杂岩与地层断夹片相间呈带状展布,可见早白垩世非蛇绿岩型基性与中性小岩体和岩脉侵入。混杂岩中发育二叠纪至白垩纪不同时期浅变质灰岩、浅变质蛇绿岩、浅变质砂岩及非蛇绿岩型基性岩等岩块(耿全如等, 2000, 20111:25万拉萨市等2幅区调报告,2007张万平等,2011潘桂棠等,2013王立全等,2013)。

根据在与蛇绿岩、蛇绿混杂岩相伴产出的混杂岩中硅质板岩岩块和地层中硅质板岩或硅质岩(属深水相硅质岩)内发现了大量中三叠世(Cenosphaera-Phormocyrtis 组合,图 2e~f)、晚三叠世(Capnuchosphera-Angulobracchia 组合、Parahsuum-Citriduma 组合,图 2g~h)放射虫化石(1:25万拉孜县幅区调报告,20031:25万亚热县等4幅区调报告,2006)和蛇绿岩获得SHRIMP、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄:(233±9)Ma(1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007)、(207±29)Ma和(209±20)Ma(耿全如等,2011)结合区域地质构造背景综合分析,南带蛇绿岩主要形成于中三叠世晚期至晚三叠世,雅鲁藏布江特提斯洋在早中三叠世初步裂解形成,中三叠世晚期至晚三叠世强烈扩张形成,持续发展到始新世,西段古新统至始新统代表了最后的残留海相沉积,不同地段被古新世至第四纪陆相沉积物覆盖。

3.1.2 蛇绿岩及其他岩浆岩成因分析

综合文献资料(张振利等,2003; 1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 徐德明等,2007; 耿全如等, 2010, 2011; 张万平等,2011; 徐向珍等,2011; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 刘飞等, 2013, 2015; 熊发挥等,2015a; 周文达等,2015; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015),南带中的蛇绿岩分布于西段与东段,西段规模大,发育较齐全;在东段混杂岩中可见少量呈岩块产出的蛇绿岩块体。岩性以方辉橄榄岩、二辉橄榄岩为主,纯橄岩、蛇纹岩、辉橄岩、橄榄单斜辉石岩、二辉岩、斜方辉石岩及呈小岩体和岩墙岩脉产出的辉石岩、辉长岩、辉长辉绿岩、辉绿岩次之,粒玄岩零星出露,岩石发生了浅变质。另外,在拉昂错西南一带蛇绿岩中含有二辉麻粒岩深源包体。

其他岩浆岩(非蛇绿岩型岩浆岩)在各段中均有分布,但西段相对较多。主要有呈独立和夹层状产出的基性、中性火山岩,呈岩体和岩脉产出的基性、中性与酸性侵入岩。

蛇绿岩之超基性岩与基性岩类的岩石化学地球化学、矿物化学地球化学特征,以具有亏损地幔岩的特点为主,少数具有富集和地幔柱地幔岩的特点。系列判别图解(如TiO2-Y、Y-Zr、Ti/Y-Nb/Y、Zr/Y-Zr、Th/Yb-Ta/Yb等)中,主要位于洋中脊区,个别基性岩位于板内区,表明南带蛇绿岩主要形成于洋中脊拉张构造环境。

为了进一步研究蛇绿岩的特征,本文收集了南带蛇绿岩及其他岩浆岩岩石化学地球化学数据90件,对地球化学参数进行了计算和统计(表 2~表 4)和两种图解判别(图 4图 5)。

表 2 蛇绿岩及其他岩浆岩地球化学参数统计 Table 2 Statistical table of geochemical parameters of ophiolite and other magmatic rocks
表 3 雅鲁藏布江结合带南带蛇绿岩及其他岩浆岩数据 Table 3 Data of ophiolite and other magmatic rocks in the southern belt of the Yarlung Zangbo suture zone
表 4 雅鲁藏布江结合带南带蛇绿岩及其他岩浆岩数据(10-6 Table 4 Data of ophiolite and other magmatic rocks in the southern belt of the Yarlung Zangbo suture zone (10-6)
图 5 南带蛇绿岩及其他岩浆岩Th/Yb-Nb/Yb图解 图中序号同表 3;N-MORB—洋中脊蛇绿岩(亏损型);E-MORB—陆缘蛇绿岩(富集型);OIB—与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩;SSZ—俯冲带上盘型蛇绿岩;FAB—前弧玄武岩类 Fig. 5 Th/Yb-Nb/Yb diagram of ophiolite and other magmatic rocks in the southern belt The sequence number in the graph is the same as that of Table 3; N-MORB- mid oceanic ridge ophiolite (depleted type); E-MORB-epicontinental ophiolite (enrichment type); OIB- Ophiolite and Oceanic Isle Basalt related to the mantle plume; SSZ-Upper plate ophiolite in subduction zone FAB -Fore-arc basalt rocks

(1)蛇绿岩:由表 2可知,南带蛇绿岩的5个地球化学参数平均值除1个(Ti/V)与北带蛇绿岩相近外,其余4个均低于北带蛇绿岩一倍左右,显示南北两带蛇绿岩的地球化学性质和在形成构造环境上有重大差别。南带蛇绿岩的(La/Yb)N<1(0.93),Th/Yb、Nb/Yb、Ta/Yb也较低,显示具有洋中脊蛇绿岩(N-MORB型)的特征。在南带蛇绿岩中未发现成型的铬铁矿矿床(仅有矿化点),也符合N-MORB型蛇绿岩的特征。

在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 5)中,72个蛇绿岩样品点有20个(表 3序号45~56、80、82~88)位于洋中脊蛇绿岩区(N-MORB型)、1个(表 3序号42)位于陆缘蛇绿岩区(E-MORB型)、51个(表 3序号1~8、12~17、19~41、43~44、69~79、81)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。在V-Ti/1000图解(图 6)中,29个蛇绿岩样品点有14个(表 4序号17、21~33)位于洋中脊蛇绿岩区(MORB型)和与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)、15个(表 4序号1~8、12~16、19~20)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。

图 6 南带蛇绿岩及其他岩浆岩V-Ti/1000图解 图中序号同表 4;MORB—洋中脊蛇绿岩;OIB—与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩;SSZ—俯冲带上盘型蛇绿岩;FAB—前弧玄武岩类 Fig. 6 V-Ti/1000 diagram of ophiolite and other magmatic rocks in the southern belt The sequence number in the graph is the same as that of Table 4; MORB- Mid Oceanic Ridge Ophiolite; OIB- Ophiolite and Oceanic Isle basalt related to the mantle plume; SSZ- Upper plate ophiolite in subduction zone; FAB-Fore-arc basalt rocks

图解判别结果具有不一致性和多解性,不完全支持南带蛇绿岩形成于洋中脊扩张构造环境属N-MORB型的主要认识。综合分析认为,这种图解判别结果不一致性和多解性的矛盾出现,极有可能正是先形成的蛇绿岩在后期受到不均衡改造的暗示——中晚三叠世形成的洋中脊N-MORB型蛇绿岩,在侏罗纪至白垩纪洋内俯冲和整体俯冲过程中,被俯冲到深部受到俯冲流体和熔融作用的不均衡改造(不同部位不同深度不同岩性受到不同程度的改造),使其地球化学性质也发生了不同程度的改变,才出现了图解判别结果不一致性和多解性的矛盾。这与南带蛇绿岩形成于洋中脊扩张环境和后期被洋内俯冲环境改造两阶段演化(徐德明等,2007; 徐向珍等,2011刘飞等,2013; 熊发挥等, 2015a, 2015b)的认识相一致。

(2)中晚三叠世浅变质玄武岩:与蛇绿岩同时异相形成和具有某些裂谷型火山岩性质的中晚三叠世浅变质玄武岩,5个地球化学参数平均值除个别与蛇绿岩(Th/Yb)、侏罗纪至白垩纪岩浆岩(Nb/Yb)接近外,其余与两者均有较大差别(表 2),显示了在地球化学性质和形成构造环境上与两者有重大差别,既不同于蛇绿岩又不同于侏罗纪至白垩纪岩浆岩。与喜马拉雅带二叠纪裂谷型基性岩相比较多数较为接近,可能暗示了其形成于拉张构造环境。

在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 5)中,5个浅变质玄武岩样品点有2个(表 3序号60~61)位于与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)、2个(表 3序号65、90)位于陆缘蛇绿岩区(E-MORB型)、1个(表 3序号89)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。在V-Ti/1000图解(图 5)中,5个样品点有3个(表 4序号41、45~46)位于洋中脊蛇绿岩区(MORB型)和与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)、2个(表 4序号36~37)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。

图解判别结果也出现了不一致性和多解性的矛盾(但多数位于拉张环境——E-MORB区和OIB区),综合分析认为情况与蛇绿岩类似。中晚三叠世浅变质玄武岩主要形成于洋中脊两侧的拉张盆地构造环境,部分与地幔柱岩浆活动有关,与蛇绿岩为同时异相的产物。同样,在侏罗纪至白垩纪洋内俯冲和整体俯冲过程中,被俯冲到深部受到俯冲流体和熔融作用的不均衡改造。

(3)侏罗纪至白垩纪岩浆岩:主要为具有洋岛和岛弧性质的岩浆岩的5个地球化学参数平均值除个别与中晚三叠世浅变质玄武岩(Nb/Yb)接近外,其余与两者均有较大差别(表 2),显示了在地球化学性质和形成构造环境上与两者有重大差别,既不同于蛇绿岩又不同于中晚三叠世浅变质玄武岩。

在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 5)中,13个岩浆岩样品点有2个(表 3序号59,62)位于与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)、2个(表 3序号63、66)位于陆缘蛇绿岩区(E-MORB型)、9个(表 3序号9~11、18、57~58、64、67~68)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。在V-Ti/1000图解(图 6)中,12个样品点有6个(表 4序号34~35、38~40、43)位于洋中脊蛇绿岩区(MORB型)和与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)、6个(表 4序号9~11、18、42、44)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)。

图解判别结果也出现了不一致性和多解性的矛盾,结合在中西段有较多同时期的闪长岩、闪长玢岩、花岗岩脉和造山型二长花岗岩体分布和地层中有安山岩、粗安岩产出,综合分析认为侏罗纪至白垩纪岩浆岩主要形成于洋内俯冲和整体俯冲构造环境,部分与地幔柱岩浆活动有关。由于处于洋盆环境,岩浆岩岩石化学地球化学性质受洋壳和地幔岩石的制约,以及岩浆上升过程中混染和熔融外来物质量的不同,才极有可能是造成图解判别结果不一致性和多解性矛盾出现的真正原因。混染和熔融外来物质量少的岩石主要继承了母岩的岩石化学地球化学性质,如落入E-MORB区和OIB区的4个玄武岩样品经K2-Na2两种图解(图略)判别为幔源型岩浆岩;而混染和熔融外来物质量大的岩石形成了不同于母岩的岩石化学地球化学性质,如落入SSZ区的9个基性岩、中性岩和酸性岩样品经K2O-Na2O两种图解(图略)判别主要为壳幔源型岩浆岩,花岗岩为壳源型岩浆岩;体现了继承性、改造性或新生性并存的不均衡构造岩浆作用特点。

3.2 北带 3.2.1 主要地质特征

北带西段由晚石炭世至始新世地质体组成,部分地段被新近纪至第四纪陆相沉积物覆盖。晚石炭世至早白垩世地质体主要有洋板块地层序列之蛇绿岩、混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体,古新世至始新世地质体为陆相磨拉石积沉建造(局部含褐煤)。蛇绿岩、蛇绿混杂岩、其他混杂岩很发育,呈带状展布,可见早侏罗世及其之后不同时期基性与中性岩脉侵入。混杂岩中发育石炭纪至始新世不同时期浅变质灰岩、浅变质砂岩、蛇绿岩、硅质岩、玄武岩及砾岩等岩块,晚石炭世至早白垩世洋板块地层序列中均产有较丰富的放射虫等化石(张振利等,2003; 1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 许荣科等,2009; 张万平等,2011; 李源等,2011; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 连东洋等,2014; 刘飞等,2015; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。蛇绿岩、蛇绿混杂岩剖面特征见图 7

图 7 普兰县玉谷蛇绿岩蛇绿混杂岩剖面图(据1:25万亚热等4幅资料编制) Fig. 7 The profile of the Yugu ophiolites melange in Pulan County (modified from the 1:25000 geological map of ya're and other three maps)

北带中段由二叠纪至始新世地质体组成,部分地段被第四纪陆相沉积物覆盖。二叠纪至晚白垩世地质体主要有洋板块地层序列之蛇绿岩、混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体,古新世至始新世地质体为陆相磨拉石积沉建造。蛇绿岩、蛇绿混杂岩、其他混杂岩很发育,呈带状展布,可见早侏罗世及其之后不同时期基性与中性岩脉和小岩体侵入。混杂岩中发育二叠纪至始新世不同时期浅变质灰岩、浅变质砂岩、蛇绿岩、硅质岩及玄武岩等岩块,二叠纪至晚白垩世洋板块地层序列中均产有丰富的放射虫等化石(张振利等,2003; 1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003王成善等,2005; 张万平等,2011; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 李强等,2015)。

北带东段由晚三叠世至早白垩世地质体组成,部分地段被第四纪陆相沉积物覆盖。晚三叠世至早白垩世地质体主要有洋板块地层序列之蛇绿岩、混杂岩、海相复理石建造夹碳酸盐岩和火山岩建造的断夹片或断块体。蛇绿岩、蛇绿混杂岩、其他混杂岩很发育,呈带状展布,可见早侏罗世及其之后不同时期基性与中性岩脉侵入。混杂岩中发育二叠纪至早白垩世不同时期浅变质灰岩、浅变质砂岩、蛇绿岩、硅质岩及玄武岩等岩块,晚三叠世至早白垩世洋板块地层序列中均产有较丰富的放射虫等化石(耿全如等, 2000, 2011; 叶培盛等,2006; 钟立峰等, 2006a, 2006b; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 李强等,2014)。北带东段的剖面特征如图 8所示。

图 8 扎囊县卓学竹咔构造地质剖面图 Fig. 8 Geological profile of Zhuoxuezhuka in Zha'nang County (modified from 1:50000 map of Sangye)

根据在蛇绿岩类获得SHRIMP锆石U-Pb年龄:(191.4±3.7)Ma(张万平等,2011)、(185.8±1.7)Ma(耿全如等,2011)、(162.9±2.8)Ma(钟立峰等,2006a),以及目前进行的西藏桑耶地区1:5万区域地质调查项目在原嘎学群(应为泽当群)下部(应为桑果组)晚侏罗世砾岩中发现了蛇绿岩的砾石,表明桑果组、嘎学群、泽当群与紧邻的蛇绿岩不是同时异相的产物,而是不同时代的产物,并且在方辉橄榄岩中获得了LA-ICP-MS锆石U-Pb单点年龄为(168±8)Ma,结合区域地质构造背景综合分析,北带蛇绿岩主要形成于早侏罗世至中侏罗世洋内俯冲环境,很可能被桑果组晚侏罗世海沟相沉积地层覆盖,并后期共同遭受了俯冲消减碰撞作用的改造。

3.2.2 蛇绿岩及其他岩浆岩成因分析

综合文献资料(Gopel et al., 1984; 李达周等,1984; 张旗等, 1987, 2001; 张振利等,2003; 1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 王成善等,2005; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 叶培盛等,2006; 钟立峰等, 2006a, 2006b; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 许荣科等,2009; 耿全如等, 2010, 2011; 李源等,2011; 张万平等,2011; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 李强等, 2014, 2015; 连东洋等,2014; 刘飞等,2015; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015),北带中的蛇绿岩在西段呈断续带状分布,规模相对较小,但发育较齐全;在中段和东段呈较为连续的带状分布,规模相对较大,发育较齐全。岩性以方辉橄榄岩、二辉橄榄岩为主,纯橄岩、蛇纹岩、辉橄岩、辉石岩、辉长岩、玄武岩、玻安岩及基性岩墙次之,局部可见异剥钙榴岩等,岩石发生了不均匀浅变质。

其他岩浆岩(非蛇绿岩型岩浆岩)在各段中均有分布,但东段相对较多。主要有呈独立和夹层状产出的基性、中性、酸性火山岩,呈小岩体和岩脉产出的基性、中性与酸性侵入岩。

蛇绿岩之超基性岩与基性岩类的岩石化学地球化学、矿物化学地球化学特征,以具有亏损地幔岩的特点为主,少数具有富集和地幔柱地幔岩的特点。系列判别图解(如TiO2-Y、Y-Zr、Ti/Y-Nb/Y、Zr/Y-Zr、Th/Yb-Ta/Yb等)中,位于洋中脊区、火山弧区,个别基性岩位于板内区。以往对北带蛇绿岩形成构造环境的认识不一致,主要有形成于洋中脊拉张构造环境、扩张的陆间洋盆、扩张的边缘盆地、弧间盆地洋盆、岛弧和弧后盆地环境、超俯冲作用、弧后扩张盆地、先形成洋中脊拉张构造环境后被洋内俯冲作用改造、洋内俯冲环境。

为了进一步研究蛇绿岩的特征,本文收集了北带蛇绿岩及其他岩浆岩岩石化学地球化学数据168件,对地球化学参数进行了计算和统计(表 2表 5~6)和两种图解判别(图 9图 10)。

表 5 雅鲁藏布江结合带北带蛇绿岩及其他岩浆岩数据 Table 5 Data of ophiolite and other magmatic rocks in the northern belt of the Yarlung Zangbo suture zone
表 6 雅鲁藏布江结合带北带蛇绿岩及其他岩浆岩数据(10-6 Table 6 Data of ophiolite and other magmatic rocks in the northern belt of the Yalung Zangbo suture zone (10-6)
图 9 北带蛇绿岩及其他岩浆岩Th/Yb-Nb/Yb图解 图中序号同表 5;N-MORB—洋中脊蛇绿岩(亏损型);E-MORB—陆缘蛇绿岩(富集型);OIB—与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩;SSZ—俯冲带上盘型蛇绿岩;FAB—前弧玄武岩类 Fig. 9 Th/Yb-Nb/Yb diagram of ophiolite and other magmatic rocks in the northern belt The sequence number in the graph is the same as that of Table 5; N-MORB- mid oceanic ridge ophiolite (depleted type); E-MORB- epicontinental ophiolite (enrichment type); OIB- Ophiolite and Oceanic Isle Basalt related to the mantle plume; SSZ-Upper plate Ophiolite in subduction zone; FAB -Fore-arc Basalt rocks
图 10 北带蛇绿岩及其他岩浆岩V-Ti/1000图解 图中序号同表 6;MORB—洋中脊蛇绿岩;OIB—与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩;SSZ—俯冲带上盘型蛇绿岩;FAB—前弧玄武岩类 Fig. 10 V-Ti/1000 diagram of ophiolite and other magmatic rocks in the northern belt The sequence number in the graph is the same as that of Table 6; MORB- Mid Oceanic Ridge Ophiolite; OIB- Ophiolite and Oceanic Isle Basalt related to the mantle plume; SSZ- Upper plate ophiolite in subduction zone; FAB -Fore-arc basalt rocks

(1) 蛇绿岩:由表 2可知,北带蛇绿岩的5个地球化学参数平均值除1个(Ti/V)与南带蛇绿岩相近外,其余4个均高于南带蛇绿岩一倍上下,显示南北两带蛇绿岩的地球化学性质和在形成构造环境上有重大差别。北带蛇绿岩的(La/Yb)N>1(2.54),Th/Yb、Nb/Yb、Ta/Yb也偏高,显示具有俯冲带上盘型(洋内俯冲型)蛇绿岩(SSZ型)的特征。在北带蛇绿岩中已有成型的铬铁矿矿床,也符合SSZ型蛇绿岩的特征。

在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 9)中,66个蛇绿岩样品点有62个(表 5序号1~7、12~13、15~18、22~24、33~37、40~44、61~69、90~99、121、148~163)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型),1个(表 5序号89)位于位于洋中脊蛇绿岩区(N-MORB型),3个(表 5序号120、122~123)位于与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)。在V-Ti/1000图解(图 10)中,35个蛇绿岩样品点有29个(表 6序号1~7、11~12、14~17、28~31、39~47、49、75~76)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型)、6个(表 6序号27、35~38、48)位于洋中脊蛇绿岩区(MORB型)和与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)。图解判别结果主体显示了北带蛇绿岩形成于与洋内俯冲有关的俯冲带上盘构造环境(SSZ型蛇绿岩),与前述形成于洋内俯冲环境(许荣科等,2009刘飞等,2015)的认识相吻合。

(2) 晚侏罗世至早白垩世岩浆岩:以往研究认为该时期的岩浆岩形成于拉张、挤压和过渡的不同构造环境。岩石的5个地球化学参数平均值见表 2,(La/Yb)N>1(3.16),显示了非洋中脊成因的特点;与北带蛇绿岩相比较,Th/Yb、Nb/Yb、Ta/Yb,偏低,(La/Yb)N、Ti/V偏高,相差0.25~4.97倍;与南带侏罗纪至白垩纪岩浆岩相比较,除1个(Ti/V)较为接近外,(La/Yb)N、Th/Yb、Nb/Yb、Ta/Yb均偏低相差0.84~2.38倍,显示了地球化学性质具有一定的特殊性。

在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 9)中,102个岩浆岩样品点有79个(表 5序号8~10、14、20、25~32、38~39、45~51、55~60、70~82、85~86、88、100~113、124~132、138~144、164~168)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型),10个(表 5序号84、87、133~137、145~147)位于洋中脊蛇绿岩区(N-MORB型),6个(表 5序号114~119)位于陆缘蛇绿岩区(E-MORB型),7个(表 5序号11、19、21、52~54、83)位于与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)。在V-Ti/1000图解(图 10)中,45个样品点21个(表 6序号8、13、33、50~54、57~59、62、65~68、71、73、78~80)位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型),有24个(表 6序号9~10、18~26、32、34、55~56、60~61、63~64、69~70、72、74、77)位于洋中脊蛇绿岩区(MORB型)和与地幔柱有关蛇绿岩及洋岛玄武岩区(OIB型)。

图解判别结果显示大多数位于俯冲带上盘型蛇绿岩区(SSZ型)和前弧玄武岩类区(FAB型),少数位于其他不同区域,表明主要形成于挤压构造环境。晚侏罗世至早白垩世岩浆岩分布于北带蛇绿岩的南北两侧,由基性岩、中性岩和酸性岩组成,具有单峰式岩浆岩的特点。综合分析认为,该时期岩浆岩主要形成于洋内俯冲的前弧构造环境,部分与地幔柱岩浆活动有关。其他少数不一致性和多解性的矛盾,与南带侏罗纪至白垩纪岩浆岩成因解释相类似,很可能是受洋壳和地幔岩石的制约与混染和熔融外来物质量少所造成,如落入N-MORB区和E-MORB区的16个基性岩样品经K2-Na2图解(图略)判别主要为幔源型岩浆岩,少数为壳幔源型岩浆岩。

3.3 仁布—曲松褶冲带(朗杰学增生楔)

仁布—曲松褶冲带(朗杰学增生楔)位于雅鲁藏布江结合带东段,被夹持于南带与北带之间,呈近东西向带状展布(图 1)。主要由晚三叠世朗杰学群组成,可见晚三叠世浅变质基性岩脉及早白垩世基性、中性与酸性岩小岩体和岩脉侵入。朗杰学群为一套泥砂质复理石建造,夹有少量碳酸盐岩和玄武岩,岩石发生了浅变质。构造变形以褶皱构造为主要特征,发育次级断裂。褶皱构造复杂,有规模大小不等、形态各异的复式向斜、复式背斜及层间同斜和斜歪复式小褶皱构造等(1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007潘桂棠等,2013; 王立全等,2013)。

晚三叠世浅变质玄武岩与浅变质辉绿岩的5个地球化学参数平均值见表 2,(La/Yb)N>1(4.78),显示了非洋中脊成因的特点;与喜马拉雅带二叠纪裂谷型基性岩相比较,大多数基本接近,可能暗示了其形成于拉张构造环境。

3.4 仲巴微地块

仲巴微地块位于雅鲁藏布江结合带西段,被夹持于南带与北带之间,呈北西至北西西向带状展布(图 1)。地质特征与特提斯喜马拉雅带基本相似,以发育前寒武纪变质基底即泛非基底和发育从奥陶纪至三叠纪基本连续的、稳定至较稳定的、厚度达10000 m的沉积盖层为主要特征,岩石发生了浅变质。此外,在二叠纪地层中夹有浅变质基性火山岩层,在三叠纪地层中夹有深水相放射虫硅质板岩。可见侏罗纪至中新世中性与酸性岩脉及中新世花岗岩体分布。构造变形以褶皱构造为主,发育少量次级断裂构造,褶皱构造主要有大型复式背斜和中小型背向斜构造(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 张振利等, 2003, 2007; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

具有裂谷性质的二叠纪浅变质基性火山岩(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 张振利等,2007; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)的5个地球化学参数平均值见表 2,(La/Yb)N>1(13.56),显示了非洋中脊成因的特点;与喜马拉雅带二叠纪裂谷型基性岩相比较,多数基本接近,可能暗示了其形成于拉张构造环境。由浅变质基性火山岩代表的裂谷型基性岩浆作用,是冈瓦纳大陆北缘裂解和仲巴微地块由奥陶纪至泥盆纪被动陆缘稳定宽阔的台地型盆地转化为伸展裂陷大陆边缘盆地的岩浆标志,也是雅鲁藏布江特提斯洋在三叠纪扩张形成前奏的岩浆标志。

3.5 形成演化分析

根据雅鲁藏布江结合带和相邻相关构造单元地质构造特征的综合研究分析,对其形成演化过程进行了初步恢复总结。

3.5.1 前寒武纪

前寒武纪为变质基底形成发展阶段。前寒武纪变质基底仅在西段的仲巴微地块内有少量巴隆岩组出露,形成于新元古代早期,片麻理与片理总体走向呈近东西,发育束带状褶皱构造,为经5.5亿年左右泛非造山事件改造的基底结晶岩系。岩石组合以(含石榴)黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩为主,夹有透辉斜长变粒岩、石榴黑云石英片岩、石榴二云石英片岩、黑云石英片岩、细晶大理岩等,出露厚度达1931 m。主期区域变质程度达角闪岩相,又经受了后期緑片岩相的叠加变质改造(1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

巴隆岩组所代表的前寒武纪变质基底与相邻喜马拉雅地块的变质基底特征一致,表明仲巴微地块是由喜马拉雅地块(冈瓦纳大陆北缘)后期裂解而来的地体。

3.5.2 寒武纪至泥盆纪

寒武纪至泥盆纪属原特提斯阶段,为稳定盖层形成时期。在雅鲁藏布江结合带缺失寒武系,表明在寒武纪时期处于隆起状态。

奥陶系至泥盆系在西段的仲巴微地块内有大量出露,为连续和稳定的、厚度较大的碳酸盐岩与复理石沉积建造,与相邻喜马拉雅地块的同期盖层特征一致,表明奥陶纪至泥盆纪时期同样处于冈瓦纳大陆北部边缘被动陆缘稳定宽阔的台地型盆地海相沉积环境。受侏罗纪至白垩纪挤压构造热事件作用的改造,岩石发生了绿片岩相区域变质,发育有大型复式背斜和中小型背向斜构造(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 张振利等, 2003, 2007; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

3.5.3 石炭纪至二叠纪

石炭纪至二叠纪属古特提斯阶段,为较稳定盖层形成时期。石炭系至二叠系在西段的仲巴微地块内有大量出露,在南带与北带混杂岩中也可见及,以连续和稳定至较稳定的、厚度较大的碳酸盐岩与复理石沉积建造为主,夹有裂谷型火山岩建造,与相邻喜马拉雅地块的同期盖层特征一致,表明石炭纪至二叠纪时期由奥陶纪至泥盆纪冈瓦纳大陆北部边缘被动陆缘稳定宽阔的台地型盆地海相沉积环境同样转化为伸展裂陷大陆边缘盆地环境,是雅鲁藏布江特提斯洋在三叠纪扩张形成的前奏。受侏罗纪至白垩纪挤压构造热事件作用的改造,岩石与奥陶系至泥盆系的岩石共同发生了绿片岩相区域变质,发育有大型复式背斜和中小型背向斜构造(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 张振利等, 2003, 2007; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

3.5.4 三叠纪

早中三叠世属古特提斯阶段,晚三叠世属中特提斯阶段,为雅鲁藏布江特提斯洋扩张形成时期。雅鲁藏布江特提斯洋是受班公湖—怒江特提斯泛大洋演化制约和相对于冈底斯复合造山带而言的弧后扩张洋盆(潘桂棠等, 2004a, 2004b, 2006, 2013; 王立全等, 2008a, 2008b, 2013)。

在南带、北带、仁布—曲松褶冲带及仲巴微地块各单元中不同程度的发育三叠系——洋板块地层,南带和仲巴微地块发育齐全,北带与仁布—曲松褶冲带只发育上三叠统。三叠系以深水至半深水相复理石建造为主,夹有碳酸盐岩和裂谷型火山岩及放射虫硅质岩建造,南带中有洋中脊N-MORB型蛇绿岩建造形成。受侏罗纪至白垩纪挤压构造热事件作用的改造,岩石与奥陶系至二叠系的岩石共同发生了绿片岩相区域变质,发育有大型复式褶皱和中小型背向斜及断裂构造,并有混杂岩形成(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

从各单元的物质组成分析,雅鲁藏布江特提斯洋在早三叠世至中三叠世中期开始裂解初步形成,中三叠世晚期至晚三叠世强烈扩张全面形成,扩张中心位于南带中。该时期形成的洋板块地层序列中下三叠统以穷果群为典型代表,中上三叠统以南带蛇绿岩为典型代表,上三叠统以修康群和朗杰学群为典型代表。中三叠世晚期至晚三叠世强烈扩张演化模式如图 11所示。

图 11 雅鲁藏布江特提斯洋西段中三叠世晚期至晚三叠世扩张演化模式剖面示意图 Fig. 11 Sketch geological profile of the expansion and evolution model of late Middle Triassic to Late Triassic of the western section of the Tethys Ocean, the Yarlung Zangbo
3.5.5 侏罗纪至白垩纪

侏罗纪至白垩纪属中特提斯阶段,为雅鲁藏布江特提斯洋洋内俯冲和向北向冈底斯带之下主动俯冲、向南向喜马拉雅带之下被动俯冲逐步萎缩演化阶段,也是雅鲁藏布江结合带逐步形成阶段。

在南带、北带、仁布—曲松褶冲带及仲巴微地块各单元中不同程度的发育侏罗系至白垩系——洋板块地层,南带和北带发育齐全,而仁布—曲松褶冲带及仲巴微地块因后期抬升剥蚀目前已无保留。侏罗系至白垩系以深水至半深水相复理石、前弧型火山岩及放射虫硅质岩建造为主,夹有碳酸盐岩建造,北带中有与洋内俯冲有关的俯冲带上盘SSZ型蛇绿岩建造形成。同时,在南带中有修康群混杂岩、朗杰学群混杂岩及蛇绿混杂岩形成,北带中有拉沙组混杂岩、才巴弄组混杂岩、修康群混杂岩、朗杰学群混杂岩等形成;各单元有岛弧型基性至酸性少量岩体和较多岩脉侵入。受古新世至始新世俯冲碰撞挤压作用的改造,岩石普遍碎裂化和糜棱岩化,部分岩石形成了混杂岩或呈断夹块状产出,部分地层发育中小型褶皱构造和次级断裂(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

从各单元的物质组成分析,雅鲁藏布江特提斯洋在早侏罗世至晚白垩世期间发生了洋内俯冲和向北向冈底斯带之下主动俯冲、向南向喜马拉雅带之下被动俯冲逐步萎缩,洋内俯冲中心位于北带中。该时期形成的洋板块地层序列南带中以蛇绿混杂岩、修康群混杂岩、朗杰学群混杂岩、中下侏罗统达桑组、上侏罗统旦嘎组、下白垩统折巴组及上白垩统桑单林组为典型代表;北带中以拉沙组混杂岩、才巴弄组混杂岩、曲嘎组混杂岩、中下三叠统穷果群断夹块、修康群混杂岩、朗杰学群混杂岩、中下侏罗统蛇绿岩、上侏罗统桑果组、上侏罗统至下白垩统嘎学群与泽当群、上白垩统金穷拉组为典型代表。侏罗纪至白垩纪期间雅鲁藏布江特提斯洋洋内俯冲与整体双向俯冲演化模式如图 12图 13所示。

图 12 雅鲁藏布江特提斯洋西段侏罗纪至白垩纪洋内俯冲与整体双向俯冲演化模式剖面示意图 Fig. 12 Sketch geological profile of the intra-oceanic subduction and overall bi-directional subduction evolution model of Jurassic to Cretaceous in the western section of the Tethys Ocean, the Yalung Zangbo
图 13 雅鲁藏布江特提斯洋东段侏罗纪至白垩纪洋内俯冲与整体双向俯冲演化模式剖面示意图 Fig. 13 Sketch geological profile of the intra-oceanic subduction and overall bi-directional subduction evolution model of Jurassic to Cretaceous in the eastern section of the Tethys Ocean, the Yarlung Zangbo
3.5.6 古近纪至第四纪

古新世至始新世属新特提斯阶段,为雅鲁藏布江结合带俯冲碰撞全面形成阶段;渐新世至第四纪属陆壳改造-高原隆升发展阶段,为雅鲁藏布江结合带后期改造阶段。

在南带中段西部至西段发育有较多古新统至始新统残留海相地层及相应混杂岩,在北带中段西部至西段也发育少量古新统至始新统残留海相地层,代表了洋板块地层序列中最晚的单元。南带西段部分地段被新近系至第四系陆相沉积物覆盖,南带中段、北带中段至西段及仲巴微地块部分地段被古近系至第四系陆相沉积物覆盖,东段部分地段被第四系陆相沉积物覆盖,表明雅鲁藏布江特提斯洋洋盆最终关闭的时间具有不一致性。在南带中段和仲巴微地块内有少量中新世花岗岩侵入。受古新世至始新世俯冲碰撞挤压作用改造,部分岩石形成了混杂岩;受渐新世至第四纪高原隆升作用改造,大部分前第四纪地质体不同程度的被剥蚀和发育少量断裂构造及宽缓褶皱构造等(1:25万萨嘎县等3幅区调报告,2003; 1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 1:25万日新等3幅区调报告,2005; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006; 1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007; 潘桂棠等,2013; 王立全等,2013; 1:5万白塘错等4幅区调报告,2015)。

从各单元的物质组成分析,雅鲁藏布江特提斯洋在古新世至始新世俯冲碰撞消亡最终形成结合带,洋盆最终关闭的时间具有不一致性,东段相对较早,而中段与西段相对较晚,显示了由东向西由早到晚消亡的特点。到始新世末期最终形成的洋板块地层序列南带中以中下三叠统穷果群断夹块、中上三叠统蛇绿岩与蛇绿混杂岩、上三叠统修康群与修康群混杂岩及朗杰学群与朗杰学群混杂岩、中下侏罗统达桑组与达桑组混杂岩、上侏罗统旦嘎组与旦嘎组混杂岩、下白垩统折巴组与折巴组混杂岩、上白垩统桑单林组与桑单林组混杂岩、古新统至始新统蹬岗组与蹬岗组混杂岩、始新统郭雅拉组和盐多组与盐多组混杂岩为典型代表;北带中以拉沙组混杂岩、才巴弄组混杂岩、曲嘎组混杂岩、中下三叠统穷果群断夹块、上三叠统修康群与修康群混杂岩及朗杰学群与朗杰学群混杂岩、中下侏罗统蛇绿岩与蛇绿混杂岩、上侏罗统桑果组与桑果组混杂岩、上侏罗统至下白垩统嘎学群与嘎学群混杂岩及泽当群与泽当群混杂岩、上白垩统金穷拉组断夹片为典型代表。

雅鲁藏布江结合带在古新世至始新世俯冲碰撞最终形成和渐新世至第四纪被隆升改造的特征具有不均衡性和复杂性,主要特征有以下三点。

(1) 西段中浅部主要呈现北侧向北和南侧向南双向仰冲的演化模式(图 14),处于整体相对变宽的状态,南北向最宽达110 km,最窄处达35 km;东段中西部也具有与西段相同的特点,南北向最宽达48 km,最窄处达12 km。

图 14 雅鲁藏布江结合带西段古近纪至第四纪俯冲碰撞和隆升改造演化模式剖面示意图 Fig. 14 Sketch geological profile of the subduction collision and uplift reconstructed evolution model of Paleogene to Quaternary in the western section of Yarlung Zangbo suture zone

(2) 中段主要呈现北侧整体继承侏罗纪至白垩纪时期的向北俯冲而南侧中浅部为新生的向南仰冲的演化模式(图 15),处于北带相对变窄和南带相对变宽的状态,整体南北向最宽达41 km,最窄处达12 km。

图 15 雅鲁藏布江结合带中段古近纪至第四纪俯冲碰撞和隆升改造演化模式剖面示意图 Fig. 15 Sketch geological profile of the subduction collision and uplift reconstructed evolution model of Paleogene to Quaternary in the middle section of Yarlung Zangbo suture zone

(3) 东段东部大拐弯处主要呈现整体一直继承侏罗纪至白垩纪时期北侧向北和南侧向南双向俯冲的演化模式(图 16),处于整体相对变窄的状态,南北向最宽15 km左右,最窄处仅为2 km左右。

图 16 雅鲁藏布江结合带东段大拐弯处古近纪至第四纪俯冲碰撞和隆升改造演化模式剖面示意图 Fig. 16 Sketch geological profile of the subduction collision and uplift reconstructed evolution model of Paleogene to Quaternary in the big turning of the east section of Yarlung Zangbo suture zone

综上所述,雅鲁藏布江特提斯洋是受班公湖—怒江特提斯泛大洋演化制约和相对于冈底斯带而言的弧后扩张洋盆,从早三叠世至中三叠世中期开始裂解初步形成,中三叠世晚期至晚三叠世强烈扩张全面形成,在侏罗纪至白垩纪发生了洋内俯冲和向北向冈底斯带之下主动俯冲、向南向喜马拉雅地块之下被动俯冲逐步萎缩,到古新世至始新世俯冲碰撞消亡转化为结合带。南带的蛇绿岩主要形成于中三叠世晚期至晚三叠世洋中脊扩张构造环境为N-MORB型,在侏罗纪至白垩纪洋内俯冲和整体俯冲过程中,被俯冲到深部受到俯冲流体和熔融作用的不均衡改造(不同部位不同深度不同岩性受到不同程度的改造)。北带的蛇绿岩主要形成于早中侏罗世与洋内俯冲有关的俯冲带上盘构造环境为SSZ型。在三叠纪至第四纪期间,雅鲁藏布江特提斯洋经历了形成与被改造,最终成为结合带,展示出现今横恒于青藏高原南部呈不规则带状展布的地质地理地貌景观,是特提斯构造发展演化的杰作之一。

4 讨论

关于蛇绿岩形成时代厘定的讨论:应选择基性岩墙岩脉岩石中锆石高精度同位素测年的最大年龄和相邻产出深水相最老放射虫硅质岩的时代结合地质构造背景综合来限定为妥。如:南带蛇绿岩在基性岩中获得SHRIMP、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄有(233±9)Ma(1:25万拉萨市等2幅区调报告,2007)、(207±29)Ma和(209±20)Ma(耿全如等,2011)与在深水相硅质岩中发现的大量中三叠世晚期至晚三叠世放射虫化石(1:25万拉孜县幅区调报告,2003; 1:25万亚热县等4幅区调报告,2006)的时代相吻合,综合厘定其形成时代为中三叠世晚期至晚三叠世;北带蛇绿岩在基性岩中获得SHRIMP锆石U-Pb年龄有(191.4±3.7)Ma(张万平等,2011)、(185.8±1.7)Ma(耿全如等,2011)、(162.9±2.8)Ma(钟立峰等,2006a)与目前进行的西藏桑耶地区1:5万区域地质调查目在方辉橄榄岩中获得了LA-ICP-MS锆石U-Pb单点年龄为(168±8)Ma以及在相邻产出的晚侏罗世地层砾岩中发现了蛇绿岩的砾石所限定的时代相吻合,综合厘定其形成时代为早中侏罗世。

另外,还获得了一些晚侏罗世、早白垩世的锆石高精度同位素测年数据,如北带泽当一带玄武岩为(154.9±2)Ma(刘维亮等,2013)、角闪辉长岩为(129±0.8)Ma(陈艳虹等,2015),南带休古嘎布一带辉绿岩为(122.3±2.4)Ma(韦振权等,2006)等。泽当南部一带的玄武岩应为嘎学群的岩石,而角闪辉长岩和休古嘎布一带辉绿岩是早白垩世基性岩浆活动叠加于蛇绿岩之中的产物,均不属于蛇绿岩的范畴。

5 结论

(1) 南带的蛇绿岩主要形成于中三叠世晚期至晚三叠世洋中脊扩张构造环境为N-MORB型,在侏罗纪至白垩纪洋内俯冲和整体俯冲过程中,被俯冲到深部受到俯冲流体和熔融作用的不均衡改造。

(2) 北带的蛇绿岩主要形成于早中侏罗世与洋内俯冲有关的俯冲带上盘构造环境为SSZ型。

(3) 雅鲁藏布江特提斯洋是受班公湖—怒江特提斯泛大洋演化制约和相对于冈底斯带而言的弧后扩张洋盆,从早三叠世至中三叠世中期开始裂解初步形成,中三叠世晚期至晚三叠世强烈扩张全面形成,在侏罗纪至白垩纪发生了洋内俯冲和向北向冈底斯带之下主动俯冲、向南向喜马拉雅地块之下被动俯冲逐步萎缩,到古新世至始新世俯冲碰撞消亡转化为结合带。

致谢: 本文是集体创作成果,对项目组邓科、米玛扎西等同志和引用参考文献的单位与专家学者及审稿专家在此致以衷心感谢。

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