藏北羌塘地区玉带山西部埃达克质火山岩成因研究

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- 1 - 藏北羌塘地区玉带山西部埃达克质火山岩成因研究1

张海峰1

，梁收运1

，迟效国2

1.兰州大学土木工程与力学学院，西部灾害与环境力学教育部重点实验室，兰州 （73000）

2.吉林大学地球科学学院，长春 （130000）

E-mail：liangsy@lzu.edu.cn

摘 要：岩石学和元素地球化学特征研究表明，藏北羌塘燕子湖-玉带山西部出露一套高钾

钙碱性和钾玄岩系列火山岩，岩石富集大离子亲石元素（LLE）和轻稀土(LREE) ，高Sr/Y

比值，具有明显的埃达克岩地球化学特征。在成因上受分离结晶作用和源区混合作用共同制

约，该套火山岩为板块碰撞后的产物，分别来自富集岩石圈地幔和加厚地壳的部分熔融。

关键词：新生代，羌塘，埃达克质火山岩

1 引言

青藏高原北部自大陆碰撞以来自南向北依次形成了羌塘、可可西里和西昆仑-玉门三条

新生代火山岩带。根据火山岩的组成和同位素年代学特征，又可分为羌塘碱性钠质玄武岩系

列(西羌塘)(60～40Ma)、羌塘白榴石碧玄岩-响岩系列 (29～23Ma)、羌塘高钾钙碱性系列

(44～31Ma)、可可西里钾玄岩系列(19～7Ma)和西昆仑钾玄岩系列(5Ma以来)五类 [10]

。长期

以来，前人(李才等，1989；刘嘉麒等,1990；邓万明，1991，1993，1998；邓万明等，1996；

解广轰等，1992；Arnaud et al，1992；Tuner et al，1993；Deng Wanming ,1994；郑祥身等，

1996；Chung et al，1998；丁林等,1999；赖绍聪,1999；迟效国等，1999)对该区火山岩进行

了不同程度的研究，普遍认为藏北新生代火山岩的形成与印度板块和欧亚大陆碰撞(45～55

Ma)后青藏高原北部地壳缩短、岩石圈加厚和减薄等深层次作用以及高原隆升的地球动力学

过程密切相关[1-11]

。从理论上分析，目前认为壳幔相互作用可能存在三种形式：即俯冲—重

循环，地幔柱，拆沉—底垫或底侵作用[15]

，并在一时引发了多方的争论。邓万明（1997）

认为伴随印度板块和欧亚大陆的碰撞，青藏高原内存在大量的以陆内俯冲为主的俯冲作用。

此种机制能使大量地壳物质进入地幔，与地幔物质发生交代作用，从而产生EMⅡ型交代富

集地幔端元[12]

；丁林等（1999）通过对羌塘超钾质火山岩的研究，认为鱼鳞山超钾质火山

岩为地幔岩低度（<2%）部分熔融作用的产物[11]

；赖绍聪(2003) 和许继峰等(2003) 从北纬

34°以北的新生代火山岩中厘定出一套高钾钙碱性C 型埃达克岩(10～40 Ma),认为是由加厚

地壳底部在榴辉相条件下直接部分熔融形成的[10]

。基于岩石、矿物、地球化学数据和热力

学实验数据的内部一致性(internal consistency) 原理来区分区域性岩浆岩系列(magmatic

array) 之间的异同,已成为研究俯冲构造与相应岛弧岩浆系列关系的重要工作方法[13]

。在

125∶万区域地质调查的基础上，笔者根据羌塘东部玉带山西部和燕子湖新生代火山岩标本，

就其岩石学、岩石化学、微量元素、稀土元素等方面对这套火山岩的地质特征及其成因进行

阐述和讨论。

2 区域地质概况

青藏高原隶属于东特提斯构造域，其演化过程经历了自海西、印支、燕山至喜马拉雅期

的一系列弧-陆和陆-陆碰撞作用，自北向南由老至新形成多条缝合带（图1）。印度板块与欧

亚板块的碰撞发生在40～55 Ma，藏北新生代火山岩发生在两大板块碰撞后的陆内构造演化

阶段，与陆内拉张事件密切相关。构造及沉积记录显示，新生代以来，藏北地区至少发生过

1

本课题得到国家自然基金（项目编号40572034）的资助。 http://www.paper.edu.cn

- 2 - 两期重要的拉伸事件：早期以南北向为主，形成NEE、NWW及Ｅ-Ｗ向呈串珠状排列的

地堑或半地堑式裂陷盆地[5]

，如康托盆地、双湖盆地等，盆地边界以同生断裂为限，羌塘地

区火山岩多产于此类盆地中，火山岩呈近东西向展布，与盆地的走向相近，火山活动以裂隙

式喷溢为主；晚期拉伸发生在中新世以来，以东西向拉张作用为主[2-3]

，形成南北向展布的

对称型拉张盆地，在藏北地区广泛发育，与该期拉张事件共生的火山活动主要发生在羌塘以

北地区。

图1藏北新生代火山岩分布示意图（据文献[4]略有修改）

Fig 1 The distribution of the Cenozoic shoshonitic rocks in northern Tibet

羌塘新生代火山岩带的主体沿北纬34º-36º延伸，长达1500km，平均海拔4500ｍ，是

青藏高原的一大地质特色，也是著名的陆内火山岩带之一。邓万明大致以北纬35°为界，将

火山岩带划分为南、北两个亚带，各亚带又由若干个火山岩省组成[6-8]

。本文研究区的高镁

高钾火山岩采自羌塘东部的多格错仁岩区，本区的新生代火山岩出露于北纬34°以北，位于

藏北火山岩带北亚带北羌塘火山岩省（图1）。

3 岩石学特征

3.1 岩石化学

玉带山西部-燕子湖地区岩区样品（燕子湖Eb19，玉带山西部Eb22，Eb23，Eb24，Eb34）

的主微量元素在吉林大学地球化学实验室，采用XRF（X射线荧光光谱）法分析完成。根

据表1分析结果，按照TAS分类的准则绘制了图2（对H

2O和CO

2进行了扣除校正）。研究

区的五个样品成分点变化范围较大，分别为粗面武岩、粗面安山岩、英安岩。 http://www.paper.edu.cn

- 3 -

图2 多格错仁火山岩 SiO

2-(K

2O+Na

2O)(TAS)图解

Fig 2 SiO

2-(K

2O+Na

2O)(TAS) diagram for the volcanic rocks of duogecuoren

采用（K

2O+Na

2O）- SiO

2图解，对火山岩进行了系列划分。从图3可以看出，区内新

生代中酸性火山岩均属亚碱性系列，中基性火山岩则位于碱性系列区。在AFM图中（图4），

区内新生代火山岩均具有钙碱性系列特征，岩浆演化表现出钙碱性的演化趋势。综上，区内

新生代英安岩和流纹岩均属钙碱性系列，而玉带山地区的粗面玄武岩则为钾玄岩系列。

35

4045

50

55

6065707580850

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Alkaline

Subalkalin

SiO

2Na2O+K2O

图3多格错仁火山岩（K2O+Na2O）- SiO2图解

Fig 3 （K

2O+Na

2O）- SiO

2 for the volcanic rocks of duogecuoren

0 2 4 6 8 10 12 14 16

35 45 556575

SiO

2 K2O+Na2O

流纹岩

英安岩粗面岩

粗面安山岩

安山岩玄武

安山

岩玄武岩

苦橄

玄武

岩 碱玄岩

碧玄岩 响岩

响岩质碱岩碱岩质响岩

粗面安山岩

玄武质

粗面安

山岩

粗面玄

武岩EB19

EB23

EB24

EB25

EB26

EB19

EB23

EB24

EB25

EB26 http://www.paper.edu.cn

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图4多格错仁火山岩AFM图

Fig 4 AFM for the volcanic rocks of duogecuoren

3.2 主量元素

从表1分析结果可以看出，本区的样品点都落入钙碱性系列，火山岩的SiO

2含量较高

65.98%～51.5%，主要为中性-中酸性岩类，（Na

2O+K

2O）含量为9.2%～6.72%。在火山岩类

型上，根据岩石中Na

2O、K

2O的相对含量，把火山岩划分为钠质、钾质和高钾质三个类型。

区内火山岩Na

2O～K

2O属于钾质高钾质类型。

图5 多格错仁岩区高镁高钾火山岩岩石化学Sr/Y-Y

Fig 5 Sr/Y-Y for Cenozic Duogecuoren high Mg and K of volcanic rock

Tholeiitic

Calc-Alkaline

Na

2O+K

2O MgO FeO

t

Sr/Y与Y图解

Adakite

Classic

island arc

0100 200 300400500

0 2040

Y(ppm)Sr/Y

EB19

EB23

EB24

EB25

EB26