作者：郑晓蒙
地球上新生代以来最为壮观的地质事件即印度一亚洲大陆的碰撞，两大陆的汇聚、碰撞形成了最新、最厚、最高的高原——青藏高原。对于高原的形成过程及岩石记录的研究始终是地学研究的焦点和热点。在高原的地学研究中，岩浆岩的研究占有非常重要的地位，主要因为岩浆来自于地球深部，蕴含有丰富的地质信息，是了解地球深部（岩石圈地幔）最为直接的手段和证据，因此岩浆岩及其相伴的包体常常被誉为是研究岩石圈地幔构造演化的“窗口”(window)和“探针”(Lithoprobe)。在板片俯冲及后期陆一陆碰撞的过程中，高原发生了强烈的岩浆活动，形成了广泛分布高原且种类繁多的岩浆岩，其中又以冈底斯岩浆弧（带）( Gangdese magmatic arc)的岩浆岩分布最为集中。西藏冈底斯岩浆岩带在大地构造上位于印度一雅鲁藏布江缝合带(IYSZ)和班公湖一怒江缝合带( BNSZ)之间，东西长度2500 km左右，南北宽100～300 km，是青藏高原最为重要的一条岩浆构造带口’’。冈底斯岩浆岩带出露规模十分巨大，约占西藏岩浆岩出露面积的80%以上。传统上，拉萨地体也被称为冈底斯造山带，或横跨印度一亚洲大陆喜马拉雅转换带。根据构造域内弧一弧、弧一陆碰撞结合带和夹持其间的陆块或不同性质的各类盆地和火山岩浆弧，潘桂棠等又将冈底斯造山带细分为班公湖一怒江缝合带、昂龙岗日一班戈一伯舒拉岭岩浆弧、狮泉河一拉果错一阿索一永珠一纳木
错一嘉黎一波密弧一弧碰撞带、冈底斯一念青唐古拉复合火山岩浆弧、日喀则弧前盆地和雅鲁藏布江缝合带6个次级地质单元。除去冈底斯带南北的缝合带，结合冈底斯内部的洛巴堆一米拉山区域大断层和狮泉河一拉果错一永珠一纳木错一嘉黎蛇绿混杂岩带，Zhu et al将冈底斯岩浆岩带从北到南划分为北冈底斯带，中冈底斯带和南冈底斯带。
狭义上的冈底斯岩浆带（弧）被定义为拉萨地体南部火山一岩浆作用特别发育的地带，即南冈底斯(图l-a)。冈底斯岩浆弧的研究始于20世纪60年代，随后中科院青藏高原考察队(1973-1978年)、中法合作（1980-1982年）和中一英合作(1985年)对冈底斯岩浆带进行了较为详细的研究，获得了一大批年代学及同位素地球化学数据以及近15年来中国学者在冈底斯岩浆带的年代学、岩石成因方面也取得了突破性进展，将冈底斯岩浆演化研究推到了一个新的高度。
在板块的碰撞中，形成了一类钾长花岗岩或者碱长花岗岩，它们的出现和分布对大地构造的演化具有很好的指示意义，也是板块后碰撞(post-collision)过程中岩石学研究的一个热点问题。在前人工作的基础之上，本论文选择冈底斯中段谢通门塔玛地区研究程度较低的碱长花岗岩作为研究对象，主要通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素特征并结合区域构造背景，探讨碱长花岗岩形成的动力学背景和冈底斯造山带新生代的壳幔演化过程。
1 地质背景及岩相学特征
研究区位于冈底斯岩浆弧中段南缘，毗邻雅鲁藏布江缝合带（图l-a）。在地理位置上紧邻谢通门县塔玛乡，交通相对便利（图l-b）。区内主要以花岗岩复式岩体为主，花岗岩体中发育有一条脆一韧性剪切带，该剪切带是花岗岩体中的主要地质构造（图l-c）。在1:250000区域地质调查时，对研究区的花岗岩复式岩体进行了解体，厘定碱长花岗岩、花岗闪长岩、石英二长岩、二长花岗岩、石英闪长岩等。此外，区内岩体主要由白垩纪花岗岩和新生代花岗岩组成。白垩纪花岗岩具有正的εHf(t)值，地球化学显示火山弧花岗岩的特征，并且前人认为白垩纪花岗岩的形成多与新特提斯洋向北的低角度俯冲有关。区内新生代花岗岩具有高度演化的特征，Hf同位素特征变化范围较小，具有正的εHr(t)值，表现出一种壳幔混合的特征，该期岩浆的形成和新特提斯洋板片的断离有关。结合前人研究成果，选择区内研究程度较低的碱长花岗岩为研究对象。前人对其年代学研究主要基于K-Ar法获得。由于封闭温度的限制，云母族等矿物的Ar封闭温度远远低于碱长花岗岩的结晶温度，导致K-Ar法通常不能准确给出岩体的侵位、结晶年龄。基于以上，本文对该碱长花岗岩进行LA-ICP-MS锆石
U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析，对前人所做的工作进行了较大的修改，补充了碱长花岗岩的成因来源分析。对碱长花岗岩进行了详细的野外地质调查后，选取岩体不同的部位进行了样品采集（样品xy823和xy826）。
肉红色碱长花岗岩主要由石英(20%~25%)、碱性长石（条纹长石）(55%～60%)组成，含有少量斜长石(5%～10%)以及黑云母(5%～10%)，副矿物主要有锆石、磷灰石、磁铁矿等（图2）。薄片中，黑云母呈浅黄绿色到到暗绿色，属于富铁黑云母。岩石整体上为块状构造，部分遭受糜棱岩化，形成初糜棱岩化花岗岩，在野外呈现为眼球状花岗岩(图2-a，b)。石英多为条带状，发育带状消光、变形纹、亚颗粒化甚至在颗粒边缘有动态重结晶现象(图2-d，f)；碱性长石卡式双晶明显，并可见明显的微破裂（图2-c，e）；酸性斜长石除微破裂外，还发育扭折、双晶弯曲等显微构造（图2-c）。整个岩体总体显示出糜棱岩化花岗岩到碎裂岩化花岗岩的变形构造特征，切过岩体核部变形较强。碱长花岗岩整体为中一粗粒花岗结构，块状构造，碱性长石呈斑状，肉红色，外貌特征十分明显（图2-b），是碱长花岗岩显著的特点。该岩体整体较为新鲜，除部分长石有高岭土化外，其余矿物没有发生明显的蚀变。
2分析方法
样品是在廊坊科大岩石矿物分选技术服务有限公司挑选完成的。具体步骤如下：将所测试的花岗岩样品首先物理粉碎，按照重力和磁选的方法进行初步筛选，然后在双目镜下进一步挑选，选出品形较好、透明度和色泽度高的锆石，并且确保已选的锆石完整，没有微小裂隙或破裂。然后，把已经挑选好的锆石粘在环氧树脂上，经抛光后进行透射光、反射光和阴极发光扫描电镜照相(CL images)。阴极发光照相是在中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学国家重点实验室高分辨扫描电镜一阴极发光实验室完成( SEM-EDS-CL)。最后根据CL图像选择环带较为发育和自形程度高的锆石进行LA-ICP-MS定年。
锆石U-Pb定年在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。所测试的仪器型号为Geolas2005激光剥蚀系统和Agilent7500a电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)，激光束斑直径为32 um。实验中，剥蚀物质的载气为He气，气体流速为270 mL/min，工作电压为27.1 kv，剥蚀激光的能量为29 J/am2。实验中91500作为标样进行同位素分馏校正，每隔8个测点用两个91500标样校正；其次29Si和Nist610分别为内外标来校正元素含量，更加具体的实验操作方法见Liu YS et al。数据的处理采用ICPMSDataCa19.0软件进行样品的同位素比值和U- Pb表面年龄数据处理，并利用Andersen方法对所测的数据进行了普通铅矫正。锆石谐和年龄和加权平均年龄图采用Isoplot3.0(Ludwig，2003)宏加载在Exce12003中完成。
锆石的Lu-Hf同位素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制国家重点实验室完成，实验是在Nu Plasma HR多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)上进行的。本次试验所测定的锆石标样9 1 500的”6Hf/”7Hf数值为0.282308士12，该值与溶液法获得的值0.282302土8在误差范围内相一致。Lu-Hf同位素分析详细的原理和操作步骤可见Wuet a1、吴福元等及侯可军等。
3分析结果
3.1锆石U-Pb年代学
锆石特点：从阴极发光CL图像上可以看出，锆石大小从100 um到220um不等，颗粒大小相对均匀，半自形到自形，短柱状到长柱状，长短轴之比为1:1～3:1，部分锆石内部发育有暗色包体。CL阴极发光图中可见明显的岩浆韵律环带（图3），此外，2件样品的232Th／U238的比值均大于0.4（表1），显示典型的酸性侵入岩锆石特征。在207Pb/235/U-206Pb/238U谐和图上，2件样品均落在谐和曲线上或者谐和曲线附近（图4），表明锆石在形成后没有明显的普通Pb丢失。对两组样品进行年代学分析，去除掉个别年龄不谐和的测试点，对剩下的测点进行加权平均计算，获得的年龄分别为：xy823=(40.02±0.39)Ma（95%置信度，MSWD=1.6）；xy826=(40.65±0.32)Ma（95%置信度，MSWD=1.09）。两件样品年龄在误差范围内几乎一致，因此该年龄具有高的可信度，可以很好地反映碱长花岗岩形成的年龄一侵位结晶年龄。测试结果见表1。
3.2 Lu-Hf同位素
Lu-Hf是近十年来快速发展起来的一种同位素定年和地球化学示踪技术，在鉴别岩浆来源和岩浆作用过程具有十分广泛的应用。由于锆石Lu-Hf体系具有很高的封闭温度，并且不易被后期流体、热事件所改造，即使是麻粒岩相的条件下，锆石仍然可以保留最原始的Hf同位素特征。这一特征使碍锆石可以很好地记录岩浆岩源区不同性质的原岩特征，结合锆石U-Pb年龄，能为岩浆起源、地壳生长、演化及壳幔相互作用提供重要的信息。其次，锆石Hf是判断岩浆是否具有混染特征的最为有效的方法之一，进而为花岗岩的物源和成因机制提供制约。此外，Lu-Hf同位素体系适于锆石等矿物原位分析的特征，使其应用范围大大拓宽。锆石是三大岩类中常见的副矿物，而且具有高的Hf含量(0.5%~2%)，因此是Hf同位素分析较为理想的矿物。锆石中具有低的Lu含量和Lu/Hf比值，表明锆石在形成后没有明显的放射性成因Hf的积累，所测定的176Hf/177Hf比值基本代表其形成时体系的Hf同位素组
成从而为讨论岩石成因及大地构造演化提供了重要的地质信息。
锆石原位Hf同位素的测试在锆石U-Pb定年的相同或者相邻部位进行（图中小圈为Hf同位素分析测点位置，大圈为锆石U-Pb定年），其初始176Hf/”7Hf值通过相对应的锆石U-Pb年龄进行校正。所有测试的锆石均获得较好Hf同位素数据，176Hf/177Hf的误差值（2σ）均在0.00005以内。样品xy823:176Lu／177Hf比值远小于0.002；样品xy826:176Lu/177Hf也均小于0.002。由176Lu／177Hf可以得出，锆石形成后放射性成因的Hf积累很少，可以很好地反映锆石形成时岩浆的Hf同位素组成特征。其中碱长花岗岩两件样品xy823和xy826所测试的21个点Hf同位素较为一致，176Hf/177Hf比值0.282633～0.282878之间，平均值为0.282765，计算所得的εHr(t)值介于- 4.08～4.15，平均值为0.28，峰值在- 1～1之间；TDMC
模式年龄在822～1373 Ma，平均值为1075Ma，峰值年龄为1000~1200 Ma（图5）。Hf同位素的详细测试结果见表2。
4讨论
4.1年代学意义
冈底斯岩浆弧的岩浆成因和新特提斯洋的打开、俯冲、关闭以及最后印度一欧亚大陆的碰撞具有密切的关系。莫宣学根据岩浆活动的大地构造动力学背景，将冈底斯中一新生代的岩浆活动划分为3个主要阶段：(1)新特提斯洋板片的俯冲阶段(>65 Ma)；(2)同碰撞阶段(65～40 Ma)，(3)后碰撞阶段（～40 Ma以来）。其次，纪伟强等和徐旺春搜集了冈底斯岩浆岩的大量锆石U-Pb年代学数据，通过对这些年代学数据进行统计分析，将冈底斯带的岩浆活动划分为205～152 Ma．109～80 Ma,65～41 Ma,33～13 Ma四个主要活动期。本次研究所获得的碱长花岗岩岩体年龄处于第三个活跃期，在大地构造上，属于主碰撞期到后碰撞期的转换阶段（约40 Ma）。目前，在冈底斯关于碰撞到后碰撞转换期的火成岩的研究相对较少，本文获得的40 Ma的碱长花岗岩的年龄补充了主碰撞期到后碰撞期岩浆活动的年代学数据，从岩石学角度出发，为板片碰撞的动力学过程及模式提供证据。
4.2 Lu-Hf同位素
锆石的Hf同位素能有效地反映岩浆的来源。本文研究的两件样品的εHr(t)平均值为
0.28，表现出一种古老地壳的熔融或再循环。2件样品的εHr(t)值明显的为正负相间，为典型的壳幔混染型，具有较小的εHf(t)值，表明在大约40 Ma时幔源物质的底侵中有大量古老地壳物质的加入。其次，样品具有较老的模式年龄，TDMC在822～1373 Ma，平均值为1075 Ma，峰值年龄为1000～1200 Ma（图5），这有可能说明了拉萨地体中可能零星分布有古老
的结晶基底或者中部拉萨地体古老的物质剥蚀进入了南边的冈底斯带，通过混染的方式进入到了古新世一始新世花岗岩中，使得冈底斯带中的εHf(t)值显著降低，因此，部分地区的εHr(t)值有可能为负，这也和朱弟成、董昕以及徐旺春等取得的认识相一致。
在冈底斯地区，40～50 Ma的花岗岩锆石Hf表现出富集特征，εHf(t)数值在0附近，我们所获得的碱长花岗岩的εHf(t)均值(0.28)也处在0线附近(图5)。此外，这和曲水岩基中的基性包体的地质时代较为一致，说明了这时在冈底斯地区存在有大规模的基性岩浆底侵，导致了地壳物质发生熔融，形成了始新世花岗质岩石。该时期基性岩浆的底侵很可能和新特斯洋板片的高角度俯冲有关，在40～50 Ma时由于印度一欧亚板块进一步碰撞，板片在50 Ma期间发生断离，引起了软流圈地幔的上涌，导致了该期花岗质岩浆的形成（图6）。
5结论
通过对冈底斯中段谢通门塔玛地区的碱长花岗岩的研究，本文主要取得以下几点认识：
(1)通过LA-ICP-MS锆石U—Pb定年，获得了冈底斯中段谢通门塔玛地区碱长花岗岩的侵位年龄为40 Ma，属于印度一亚洲主碰撞期到后碰撞转换时形成的花岗岩。
(2)碱长花岗岩锆石的εHf（t)值为：176Hf/”7Hf比值在0.282633～0.282878，平均值为0.282765，计算所得的εHf(t)值介于-4.08—4.15，平均值为0.28，峰值在- 1～+1之间；TDMC模式年龄在822～1373 Ma，平均值为1075 Ma，峰值年龄为1000～1200 Ma。
(3)结合Lu- Hf同位素和研究区大地构造背景，区内碱长花岗岩可能是由始新世时新特斯洋板片的断离，导致软流圈上涌，使的具有中元古代到新元古代早期模式年龄的地壳发生部分熔融，在这期间具有幔源物质的加入。
6提要：
本文对冈底斯岩浆带中段谢通门塔玛地区碱长花岗岩进行了原位LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素分析。研究结果表明，采自该岩体不同部位的两件锆石U-Pb同位素加权平均年龄分别为(40.02±0.39)Ma和(40.65±0.32)Ma，具有几乎一致的地质年龄，即碱长花岗岩侵位结晶年龄为40 Ma左右。LA-MC-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素研究显示，176Hf/177Hf比值在0.282633～0.282878，平均值为0,282765，计算所得的εHr(t)值介于-4.08～4.15，平均值为0.28，峰值在-1~十1之间；TDMC模式年龄在822～1373 Ma，平均值为1075 Ma，峰值年龄为1000～1200 Ma。其次，样品的εHr(t)值具有正负相间的特点，εHr(t)也相对较小，为典型的壳幔混染型，岩浆源区主要以古老地壳的熔融为主。综合研究表明，谢通门塔玛地区碱长花岗岩主要是由新特斯洋板片的断离，致使软流圈地幔上涌，引起拉萨地体地壳物质的熔融、再循环而形成的，在这个过程中有部分幔源物质的加入。
