西藏中部拉萨地体罗扎地区晚三叠世S型花岗岩的起源和成因

【作者】 张立雪； 朱弟成； 王青； 赵志丹； 刘盛遨； 刘栋；

【机构】 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,地球科学与资源学院；

【摘要】 可靠识别花岗岩类起源和演化过程,能够为理解大陆地壳演化和地壳深部过程提供重要约束。对Chappell and White.(1974)提出的S型花岗岩,其起源和成因还存在着较大争议。对中部拉萨地体晚三叠世岩浆活动的起源和成因也同样如此。本文报道了中部拉萨地体罗扎岩体黑云母二长花岗岩、白云母花岗岩和片麻状白云母花岗岩的岩石学、全岩主量元素和微量元素、锆石U-Pb年龄和锆石Hf同位素数据。黑云母二长花岗岩中发育细小的暗色包体。锆石LA-ICPMS U-Pb数据表明白云母花岗岩侵位于221.0±1.9 Ma,片麻状白云母花岗岩侵位于212.5±1.1 Ma,黑云母二长花岗岩侵位于204.9±2.4 Ma,表明这些不同类型的岩石均侵位于晚三叠世。结合前人已报道数据,可将岩体晚三叠世岩浆活动分为221 Ma、213 Ma和205 Ma三个阶段。在地球化学上,约221 Ma的白云母花岗岩,具有相对高的SiO2含量(73.54~75.05%)、K2O含量(3.59~5.65%)和P2O5含量(0.21~0.36%),铝饱和指数(A/CNK)为1.21~1.42,结合其矿物学组成特征(含富铝矿物白云母,少量黑云母,未见角闪石),表明这些样品属于强过铝质岩石S型花岗岩。这些样品具有较高的分异指数(91~94),(La/Yb)N具变化范围较大(4.8~26.8),并且强烈亏损Ba、Sr、Nb、Ti和Eu等,结合其在(Na2O+K2O)/CaO vs Zr+Nb+Ce+Y图解中位于分异型花岗岩区域的特点,显示这些S型样品属于高分异的S型花岗岩。除2个测点具有更负的锆石εHf(t)值(-15.6和-14.0)和更大的地壳模式年龄(2.22 Ga和2.11 Ga)外,这些样品其它10个测点的锆石εHf(t)值和对应的地壳模式年龄(TDMC)分别为-8.5~-2.8、1.41~1.77 Ga。一件约213 Ma的片麻状白云母花岗岩样品,具有与221 Ma的白云母花岗岩相似的地球化学特征(如SiO2=73.55%,K2O=5.36%,P2O5=0.2,A/CNK=1.24,DI=92,εHf(t)=-8.0~-1.4,TDMC=1.31~1.73 Ga)和矿物学组成(富含变形的白云母,少量黑云母),属于强过铝质岩石高分异的S型花岗岩。约205 Ma的岩浆活动成分较为复杂,岩石类型包括花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩和二云母花岗岩,其中的黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩SiO2和K2O含量均较低,分别为64.36~67.07%和2.18~5.37%,P2O5含量为0.19~0.25%,A/CNK为0.96~1.24,并以较低分异指数(74~76)为特征,属偏铝质-弱过铝质岩石,微量元素地球化学指示与S型花岗岩类似。这些样品的锆石εHf(t)值为-8.6~-2.6,相应的地壳模式年龄为1.38~1.76 Ga。同期二云母花岗岩的地球化学特征与221 Ma的白云母花岗岩相似,均为强过铝质高分异S型花岗岩,这些样品除三个测点具有更负的锆石εHf(t)值(-17.3、-13.2和-12.8)和更高的地壳模式年龄(2.31 Ga、2.05 Ga和2.03 Ga)外,其它28个测点的锆石εHf(t)值和地壳模式年龄分别为-8.9~-2.2和1.36~1.78 Ga。黑云母二长花岗岩与花岗闪长岩分异程度较低,与源区物质成分更为接近,其高的CaO/Na2O比值(0.79~0.81)和锆石εHf(t)值大的变化范围(-8.6~-2.6),以及含有细小暗色包体,认为其可能源于中部拉萨地体贫粘土的变杂砂岩的重熔,并有幔源物质或新生地壳物质加入,这也可能是导致其偏铝质特征的原因。高分异的白云母、二云母花岗岩具有与黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩在误差范围内基本一致的锆石εHf(t)值(包括不同样品一些测点所具有的较大负值)和地壳模式年龄,且SiO2和Fe2O3T、CaO、TiO2、Al2O3具负相关的变化趋势,指示它们具有相似的源区。稀土元素模拟结果表明,这些高分异S型花岗岩可由黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩所代表的岩浆经历不同程度长石、角闪石、磷灰石、锆石、褐帘石或独居石等的分离结晶来解释。更多还原