青藏高原最年轻碱性玄武岩SHRIMP年龄的地质意义.pdf

书书书 青藏高原最年轻碱性玄武岩 “ 3 “ 中国地质大学地球科学与资源学院，北京 中国地质科学院地质研究所，北京 北京离子探针中心，北京 “ 2/’ *, -*20/302，，89/3 “ 9 43 *, -*20/302 34 5/3 62*702，89/3 3/;2/’ *, -*20/302，，89/3 A32/7 *, -**.’，89/32 B04’ *, -**./0 “0/302，，89/3 ，89/3 “AE“E 收稿， “BE“E“ 改回 ’ *“， ，,-. /，’0 ’ -.1 ,20 /3 45563 72890-8 0; 2 A.92 “ 1 G*2 R18PSD D2 ,H G*2 1,DG*2D1 CO2G C*2 7-T9/U KDJ,1 ’VUO ;G18（ /） D2W2FE G*G G*2 OEFG 8212DG2; 1 G*2 2DFL EG82 ,H UF,J212 （1JF21 EG82） M,IQD18 SG* G*2 GLQJF OEFGE 1 G*2 S,DF;，G*2 R18PSD OEFG J*DJG2DK2; OL 21DJ*I21G ,H 1J,IQGOF2 2F2I21GE，1JF.;18 D，’ 1; C* 4JJ,D;18 G, QD2W,.E 2PQ2DI21GF EG.;2E，E.J* 21DJ*I21G ;2Q21;E ,1 1JD2E18 J,1J21GDG,1 ,H E.J* 2F2I21GE 1 HF.;E G *8* G2IQ2DG.D2 1; QD2EE.D2 C*2 O,GG2 Q*21,JDLEG 1 G*2 OEFG IQF2E W,FGF2 21DJ*I21G 1 G*2 QDIDL FX.; C*2 2W;21J2E ,H QDGF I2FG18 1 G*2 P21,FG*E 1 G*2 OEFG E.882EG G*G G*2 ;2*L;DG,1 ;EE,F.G,1 ,H Q*F,8,QG2 J,.F; QD,;.J2; O.1;1G SG2D，S*J* SFF 1JD2E2 G*2 E,F.OFGL ,H KDJ,1.I 1 G*2 QDGF I2FG 3*F2 O,GG2 O281 G, JDLEGFFK2，J,1E.IQG,1 ,H SG2D SFF ;2JD2E2 G*2 E,F.OFGL ,H KDJ,1.I 1 G*2 QDGF I2FG，1; J.E2 JDLEGFFKG,1 ,H KDJ,1 C*E 1;JG2E G*G G*2 JDLEGFFKG,1 ,H SG2DVO2D18 I12DFE E Q*21,JDLEG E 1 HW,D ,H JDLEGFFKG,1 ,H KDJ,1 1 EFJV.1;2DEG.DG2; I2FGE C*2D2H,D2，G*2 KDJ,1 ’VUO ;G18 I2G*,;E J1 O2 .E2; G, 812,.E D,JNE *W18 EIFD Q2GD,8DQ*J H2G.D2E 1 R18PSD OEFG 91 ;;G,1，S2 QD,Q,E2 G, GN2 G*E ;G18 D2E.FG E G*2 1GF GI2 ,H FEG DE18 JLJF2 ,H G*2 CO2G1 UFG2.，O2J.E2 G*2 I1GF2 I8IGJ 2W21G J1 O2 E221 E G*2 GD8818 2W21G ,H 82,F,8JF JLJF2 ,D EG82 O2A PN1 CO2G1 QFG2.，7-T9/U，DJ,1，YG18，’QFHG18，OEFG 摘 要 青藏高原北缘康西瓦地区的新生代碱性玄武岩含有大量的岩浆锆石， 7-T9/U 锆石 ’VUO 定年结果（ / ） 揭示 该玄武岩形成于上新世早期 （赞克尔期） 。与世界典型地区玄武岩相比， 该区玄武岩具有富集包括 D，’，C* 在内的不相容元 素的特征。根据前人的实验成果， 这种富集与这类元素在高温高压条件下在流体相中浓度增加有关。玄武岩中发育黑云母 斑晶可以作为熔浆富含挥发分的证据， 而导致熔浆富含挥发分的原因则可能是幔源橄榄岩包体中金云母的脱水熔融。当黑 云母开始晶出时， 水流体的消耗造成熔浆中 D的浓度降低， 同始晶出锆石。这表明， 含水矿物呈斑晶产出有利于锆石在硅 酸不饱和熔浆中的结晶。因此， 锆石 ’VUO 定年方法可以应用于具有类似岩石学特征的火成岩中。另一方面， 由于幔源岩浆 VABZ[“B[““ （） VAVB0 1**./0 “/3/0 岩石学报 国家重点基础发展规划项目 （\ZZ， ““M]“B） 和国家自然科学基金项目 （““， “） 资助成果。 第一作者简介罗照华， ZAB 年生， 博士， 教授， 从事岩石学和岩浆作用与成矿及区域岩石大地构造研究，,4* “ “ （299A） 对越南南部两类玄武岩的研究 表明， 玄武岩分布区的蓝宝石与碱性玄武岩也是不平衡的， 因而推测它们可能来自于受下地壳流体混染了的碱性玄武 岩岩浆的分离结晶作用。但是， 对比含岩浆锆石玄武岩和普 通玄武岩的成分表明， 硅酸不饱和火成岩中的锆石有可能是 在某种特殊的环境中晶出的。 表 和图 2 是对世界典型玄武质岩石 ， 裂谷玄武岩， 其中 * 的含量甚至远远高于安第 斯弧玄武质岩石， 而 C ’ 比值则相对较低。因此， 康西瓦玄 武岩有可能达到了 *-2过饱和的条件。 表 塔里木南北缘几个地区新生代火山岩 ， O4KPK,E JK0E,E *KE;L M*K3 L4J4*0 *4L KM LK85B N K*5B *,3L KM 托云康西瓦大红柳滩皮羌D4EE QN4LF“ R,M5 “ 29“S9T“9“T9“..“.9“ R,M5， D4EE 为 D4EE 高原玄武岩， QN4L 为 QN4L 弧玄武岩， F“ R,M5 为 F4G44G 裂谷玄武岩， 原始分 析数据取自德国 V-R-O 网络数据库， 其余分析据罗照华等 （299） 根据 W8*4（ST） 的分析， 在岩浆部分熔融和分离结晶 过程中， 钍和铀浓聚于液相中， 因此富含流体的岩浆将会具 有更高的钍和铀的含量。实际上， 这些元素在几乎所有地幔 岩造岩矿物和熔体之间的分配系数都远远小于 ， 属于强不 相容元素， 因而在地幔岩发生部分熔融过程中强烈倾向于富 集在流体相中。锆也具有类似的特点， 特别是当流体中含有 XYO-时， 锆在流体中的浓度可以增加 2 Z 个数量级 （’K8EBK “ “ ， 299） 。这时， 如果流体中有 ,-2的存在， 就 应当具有形成锆石的能力。[,4*3 “ “（2992） 指出， 西 阿尔卑斯 4L, 带高压低温条件下锆石的成因可能与多硅白 云母的形成有关 黑云母和黝帘石分解形成石榴石导致变质 流体中富集 *， 而多硅白云母的产生则使变质流体中 * 浓 度强烈降低， 从而有利于锆石的产生。康西瓦玄武质岩浆中 可能也经历了大致相似的过程。橄榄岩包体中金云母的部 分熔融现象 （罗照华等， 299） 表明在地幔岩部分熔融过程中 可以使熔浆中含有较多的流体， 从而增加 * 在熔浆中的溶 解度， 而玄武岩中黑云母的结晶则相反， 由于其消耗熔浆中 的挥发分并因此降低 * 的溶解度， 有可能造成锆石的同时 结晶。因此， 在其他硅酸盐矿物尚未开始结晶的条件下， 因 失水而过饱和的 *-2是有可能与熔浆中的游离 ,-2结合形 成锆石的。这可能是康西瓦玄武岩中为什么含有大量锆石 的原因所在。塔里木盆地南北缘其他几个地区的火山岩也 具有类似的特点。 “ 2 高原最新一个隆升旋回的启动时间 青藏高原的形成演化成为举世瞩目的科学问题， 吸引了 全世界一大批著名科学家从不同侧面对其进行研究。关于 青藏高原的研究现状和存在问题， 尹安 （2999， 299， 299A） 曾 作过全面的论述， 其中最受关注的是高原的隆升。当前， 多 数学者已经倾向于隆升过程以多阶段， 非均匀， 不等速为特 征 （潘保田等， 2999） ， 与新生代深部地球动力学过程息息相 关， 乃是岩石圈演化时空不均一性的反映 （D4 “ “ ， 299） 。然而， 由于判别隆升起始时限和隆升后果的依据不 同， 来自不同专业领域的学者对隆升的起始时间， 阶段性划 分， 隆升过程涉及的范围及其对动力学过程的响应等有着不 同的理解。例如， 李廷栋 （SSA） 认为高原隆升可以划分为俯 冲碰撞隆升 （F2V2） ， 汇聚挤压隆升 （VX） 和均衡调整 隆升 （X2\） 等 个阶段， 抬升到目前的高度， 是中更新世 以来发生的地质事件； 潘裕生 （SSS） 和丁林等 （SSA） 则提出 青藏高原的隆升大体上可分成 . 个阶段， 即 .A ZT]，2A Z U]， ZT] 和 Z 9]； 而李吉均 （SSS） 则依据新生代 沉积物的定年结果提出了 .9]，22]，A Z U] 和 “ ] 等几个时限。这些重要研究成果证明青藏高原的隆升是突 TA罗照华等 青藏高原最年轻碱性玄武岩 YR]’ 年龄的地质意义 丘志立等“ 299A“ 我国东部新生代玄武岩中锆石巨晶的主量和微 量元素、 成因及壳幔作用“ 299A 年全国岩石学与地球动力学研 讨会论文摘要， U. IUA 图 “ 典型环境玄武岩类 ， ， ,“ 1 65） 和较高的相容元素 （如 ） 。康西瓦火山岩具有高 89值 （1 65） 和较高 4 ） 、 ’ （46 4） 含量的岩石 化学成分特征 （AB. “ 1 ， ） ， 与 203 “ 1（4567） 基于 模型上地幔岩 （C30.D’E） 部分熔融提出的原生岩浆判别标准 存在一定差距。但是， 利用 2 “ 1（4575） 提供的中国东 部新生代玄武岩中橄榄岩包体的橄榄石成分变化范围 （2. F 75 ;5） 和 G.H0（456） 获得的分配系数 ［HF（ 1 ， 平均为 1 ］ ， 计算所得 8 9 值变化范围为 1 7 ;1 741 可见， 从橄榄石L熔浆平衡热力学 的角度来看， 康西瓦玄武岩具有幔源原生岩浆的特点 （罗照 华等， ） 。’ 含量的偏低可以用部分熔融程度较低来解 释 （/0E “ 1 ， 4567） ， 因为在地幔橄榄岩低度熔融时， 矿物L 熔浆平衡主要受辉石、 特别是含铬单斜辉石的控制。1 71 目前， 关于青藏 高原快速隆升时限的讨论甚多， 分歧甚大， 甚至对于挽近地 质时期青藏高原是整体隆升还是差异隆升的问题也还存在 争议， 有关的评述参见李吉均 （4557） 。仅仅依据康西瓦一个 地区的火山岩测年结果， 我们无意参与这样的争论。但是， 至少西昆仑地区的隆升不是始于 1 M （李孝泽等， 4） 或 1 （方小敏等， ） ， 而是 1 7。 NO 结论 综上所述， 康西瓦玄武岩 P/GQR 锆石 SLRT 年龄的获 得具有以下两方面的意义。 （4）富含挥发分的硅酸不饱和岩浆具有晶出锆石的能 力， 对这类岩石采用锆石 SLRT 测年方法将是有效的。 （）1 7 的 P/GQR 锆石 SLRT 年龄可能是青藏高原 最新一个隆升旋回开始的时间。上述讨论如果得到证实， 可 以将其应用于整个高原隆升过程的年代学格架研究。 致谢O O 许继峰教授对本文进行了详细审阅并提出了建设 性的修改意见， 对于本文的完善具有重要意义， 在此表示衷 心感谢。 “““*9*85 - *“5 5A-859 5- -8B’ 788559 “-7 .-5A C*95“’ 95“*8* 58’6 6-DA7D*8 *’ EF“7’5*8 F5“-8-6D*8 *5*/ G-“’*8 - FF“ 7*’58 D-7F-95-’ *’ 5A F*8-6-5A“79/ G/ “ 859 ’ *FF8D*5-’ 5- 5A Y-8B*’ 9; ’*’ -’/ OD5-’-FA9D9， HIL QLH KQ3P *“5 ., *’ *B9 \C/ 0123/ SDV8 F*“55-’’6 ;5T’ -8B’ *’ 98D*5 785/ C*“5A *’ “’6 A6A_F“99“，8-T_57F“*5“ 75*7-“FA97N*9 95 “-7 5A ’5“’*8 ’5 - 5A .9* ‘-’（ R95“’ 45*8*’ 8F9） / C“/ G/ Z’“*8/ ， 0I J0 K20 [ GM/ 0111/ W-8D*’-9 ’ NA’*，Y]’6.D’D - ‘，a*- aN，N*- UM，“ / QPP0/ OA N’--D 7*’58 7*67* K 597 *’ 7-5-’ - 85A-_9FA“ -’ 5A ’-“5A 7*“6’ - 5A O;5*’ / .D’D ’ NA’*（.“9 ） ， II （.FF/ ） 0P K02 [- ‘，‘A*’6 R，’6 G，“ / QPPP/ 47F8D*5-’9 - 5A F_ 9*5 E’-85A9 ’ N’--D ;*9*85 ’ \*’6ET*，T*5“’ \’8’， NA’*/ C*“5A .D’D “-’5“9， 2 （.FF8/ ） 2J K23 [- ‘，Y* ‘，‘A*- ‘，“ / QPPH/ N’--D 7*67*597 ’ 5A 9-5A *’ ’-“5A “79 - O*“7 ;*9’- ‘，Z- aa，- ‘M，“ / QPPI/ OA 7*’58_D“95 ’5“*D5-’9 “’6 D-’5’’5*8 D-889-’ F“-D99 - 5A *’ 5A“ D59 -’ 5A -“7*5-’ - 7’“*8 “9-“D9 *’ -8_6*9 F--89/ 4’‘A’6 （/ ） / F85’6 - O;5*’ F8*5* T5A 59 ’B“-’7’5*8 D59/ Y]’6.D’D 95/ OD5-’D9， Q0 （ J） 0PLL K0PJ0 DA-’ Z， N“5 C *’ 68“ N/QPP0/OA ’8’D - D*“;-’*5 D-7F8E9 -’ 5A 9-8;85 - “D-’*ST EF“7’5*8 *5*/ D8*“ C’“6， H3 （ H bI） IIH KIIJ F’ G- ‘ *’ [ [/ QPPI/ H/3 Z* .,4Z -’ “D-’ “-7 5A 7D“-6“*’5- ’D8*B9/ .D’D ’ NA’*（.“9 ） ， IQ （L） LII KLLQ R88*79 4./0113/_OA_95-’“95*’’67’“*8’6 F“-D999/ ,BT9 ’ CD-’-7D 5T’ 5A O*“7 ;8-DV（ ;*9’） *’ 5A S-“5AT95“’ O;5 F8*5*ST -;9“B*5-’9 “-7 * 7859DF8’*“ 6-9D’5D ’B956*5-’ ’ 5A T95“’\’8’Z-’5*’9/D5*5/ R95“’ 5-’ - 5A 7*8**’_ O;5*’ X“-6’/ ’’/ ,B/ C*“5A 5-’ - 5A 7*8**’ -“-6’ *9 D-’95“*’ ; *8-’6_95“V B*“*5-’ - 95“D5“*8 6-75“，EA7*5-’ A95-“， *’ -“8*’ 97’5*5-’/ C*“5A_.D’D ,BT9， （’ F“99） U-9A’-“ O *’ O*V*A*9A C/QPPI/.5*;85 - 5A A6A_F“99“ F-87-“FA - “D-’（‘“.XI）’ 5A F 7*’58/ A9D9 - 5A C*“5A *’ “’*8 - G8’ ’B“95 （C*“5A .D’D C5-’） ，HH （Q） ；0HP K 0HI （ ’ NA’9 T5A C’689A *;95“*D5） 附中文参考文献 北京大学地质学系岩矿教研室/ 0121/ 光性矿物学/ 北京 地质出版 社， I2H 邓万明/ 0113/ 青藏高原北部新生代板内火山岩/ 北京；地质出版 社， 03P 丁林， 钟大赉， 潘裕生等/ 011L/ 东喜马拉雅构造结上新世以来快速 抬升的裂变径迹证据/ 科学通报， IP （0J） 0I12 K0LPP 方小敏， 李吉均/ QPPH/ 高原隆升的阶段性/ 见 郑度主编/ 青藏高原 形成环境与发展， 第二章/ 石家庄 河北科学技术出版社， H2 K I3 李吉均/ 0113/ 青藏高原隆升与环境研究的回顾与争议/ 见 施雅风 等主编/ 青藏高原晚新生代隆升与环境变化， 第一章/ 广州 广东 科学技术出版社， 0 K0L 李吉均/ 0111/ 青藏高原的地貌演化与亚洲季风/ 海洋地质与第四 纪地质， 01 （0） 0 K00 李廷栋/ 011L/ 青藏高原隆升的过程和机制/ 地球学报， 0J （0） 0 K1 李孝泽， 董光荣， 陈惠中等/ QPP0/ 从青藏高原南北两个磨拉石剖面的 对比看青藏高原的隆升过程/ 中国沙漠， Q0 （I） HLI KHJP 刘嘉麒/ 0111/ 中国火山/ 北京；科学出版社， Q01 罗照华， 白志达， 赵志丹等/ QPPH/ 塔里木盆地南北缘新生代火山岩成 因及其地质意义/ 地学前缘， 0P （H） 021 K031 罗照华， 莫宣学， 侯增谦等/ QPPI/ 板块碰撞过程中壳幔相互作用及其 成矿成藏效应/ 郑度， 姚檀栋等著/ 青藏高原隆升与环境效应， 第 三章， 北京 科学出版社， 002 K0JH 罗照华， 肖序常， 曹永清等/ QPP0/ 青藏高原北缘新生代幔源岩浆活动 及构造运动性质， 中国科学 （ 辑） ， H0 （专辑） 3 K0H 罗照华， 张文会， 邓晋福等/ QPPP/ 西昆仑地区新生代火山岩中的深源 包体/ 地学前缘， 2 （0） Q1L KQ13 潘保田， 李吉均， 李炳元/ QPPP/ 青藏高原地面抬升证据讨论， 兰州大 学学报 （自然科学版） ， HJ （H） 0PP K000 潘裕生/ 0111/ 青藏高原的形成与隆升/ 地学前缘， J （H） 0LH K0JH 万渝生， 罗照华， 李莉等/ QPPI/ H/ 3Z* 青藏高原年轻碱性玄武岩锆 石离子探针 _; 年龄测定/ 地球化学， HH （L） IIQ KIIJ 汪相/ QPPP/ 微粒暗色包体中锆石的形态演化及其制约机制/ 中国科 学 （） ， HP （Q） 03P K032 杨学明， 杨晓勇， 陈双喜译/ QPPP/ 岩石地球化学/ 合肥 中国科学技 术大学出版社， Q2L 尹安/ QPP0/ 喜马拉雅_青藏高原造山带地质演化 显生宙亚洲大 陆生长/ 地球学报， QQ （H） 01H KQHP 张招崇， 王福生/ QPPH/ 一种判别原始岩浆的方法 以苦橄岩和碱 性玄武岩为例/ 吉林大学学报 （地球科学版） ， HH （Q） 0HP K0HI I3L“ ’“* ,-d 岩石学报QPPJ， QQ （H）