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11松西地区新生代火山岩岩石化学特征

羌塘西北部松西地区新生代火山岩岩石地球化学特征及成因讨论

钟华明1，2，吕达1，童劲松2，夏军2，鲁如魁2

（1.安徽工业经济职业技术学院，安徽合肥230051；2.安徽省地质调查院，安徽合肥230011）

摘要：

羌塘西北部松西地区新生代火山岩由安山岩、英安岩和晚期火山颈相流纹斑岩3种岩石类型组成，属于钙碱性－高钾钙碱性岩石系列。

岩石富集大离子亲石元素和LREE，相对亏损高场强元素，Nb、Ta、Ti负异常，反映源岩具有壳源特征，基性端员的SiO2含量＜53%，表明松西地区玄武安山岩不可能完全由陆壳直接局部熔融产生，应该有少量基性的地幔物质的加入。

岩浆Eu负异常不明显，说明岩浆来源于加厚陆壳中下部，是印度板块与欧亚板块发生长期碰撞挤压导致青藏高原北部包括羌塘地区的陆壳缩短和加厚，且拉萨地块大陆岩石圈的北向俯冲作用，羌塘陆块之下上涌的软流层物质的底侵作用引发增厚下地壳发生部分熔融形成的。

关键词：

松西地区；火山岩；新生代；钙碱性－高钾钙碱性

中图分类号：

文献标识码：

A文章编号：

1000-6524（2009）03--

GeochemistryandgenesisofCenozoicvolcanicrocksinthe

Songxiarea,northwestemQiangtang,Tibet,China

ZHONGHua-ming1，2,LÜDa1,TONGJin-song2,XIAJun2andLURu-kui2

（1.AnhuiTechnicalCollegeofIndustryandEconomy,Hefei230051,China;

2.AnhuiAcademyofGeologicalSurvey,Hefei230011,China）

Abstract:

CenozoicvolcanicrocksintheSongxiareanorthwestemQiangtang,northernTibet,Amarinevolcanicrockassociationcomposedofandesitedaciteandrhyolitethreetypesofrocksisdistributed,iscalc-alkaline-high-Kcalc-alkalineseries.Therockhavehigh-large-ionlithophile,elementLILandLREE，low-HFSE，releative　depletioninNbTaTireflectthefeataresofterrigenousmagma.basicvolcanicrocksSiO2<53%,ShowthatthebasalticandesiteSongxiarearegioncannotbeentirelybydirectpartialmeltingofcontinentalcrustgeneration,shouldhaveasmallamountofthebaseofthemantlematerialadd.RockEunegativeanomalywasnotobviousthatmagmafromthethickeningofthelowercontinentalcrustintheIndianplateandEurasianplatecollisionhappenedalong-termsqueeze,resultinginthenorthernpartofQinghai-TibetPlateau,includingQiangtangareashorteningandthickeningofcontinentalcrust.LhasablockofcontinentallithospheretothesubductionoftheNorth,Qiangtanglandmassundertheupwellingasthenospherematerialunderplatingtriggeredtheemergenceofthickenedlowercrustformedbypartialmelting.

Keywords:

Songxiarea;volcanicrocks;Cenozoic;calc-alkaline-high-Kcalc-alkaline

青藏高原北部新生代火山活动强烈，火山岩从南部班公湖-怒江结合带到北部昆仑结合带广泛分布，开展青藏高原北部新生代火山岩的研究对于探索新生代以来青藏高原岩石圈物质组成、壳幔结构以及高原隆升机制具有重要意义。

国内外学者已做了大量细致的调查研究,获得了大量的基础资料，取得了许多重要成果（邓万明，1989，1998，2003；Arnaudetal.，1992；Tuneretal.，1993；邓万明等，1996；迟效国等，1999；赖绍聪，1999，2003；李光明，2000；谭富文等，2000；杨经绥等，2002；Chungetal.，2003；刘燊等，2003；赖绍聪等，2006，2007；李才等，2006）。

由南往北前人大致划分出羌塘、可可西里和喀喇昆仑-玉门3条火山岩带（迟效国等，1999；刘燊等，2001，2003），并在羌塘火山岩带区分出钠质碱性玄武岩（西羌塘）、高钾钙碱性（东羌塘）和过碱性钾质-超钾质（中羌塘）3个火山岩系列（刘燊等，2001，2003）,并对它们各自的源区性质和成因模式进行了分析。

但是，对羌塘火山岩带的研究基本集中在羌塘腹地或北羌塘，南羌塘西北部松西一带没有任何涉及。

安徽省地质调查院在进行1:

25万区域地质填图①中，发现南羌塘西北部松西一带古近纪断陷盆地有大量火山岩分布，松西地区火山岩分布最广的安山岩为钙碱性岩类，与羌塘其他地区3个系列火山岩明显不同，本文将报道该地区新生代火山岩岩石学、岩石化学、地球化学特征并讨论其形成的构造环境,以进一步丰富藏北地区火山岩研究基础资料。

1地质背景

松西地区位于双湖-龙木错断裂带南侧（图1），班公湖-怒江结合带北部，属于南羌塘地块。

地层属于羌塘南部多玛地层区（西藏自治区地质矿产局,1993），出露的地层主要为晚古生代石炭纪-二叠纪，包括有展金组（晚石炭世－早二叠世）、曲地组（早二叠世）、吞龙共巴组、龙格组（中二叠世）、吉普日阿组（晚二叠世），吉普日阿组不整合于龙格组之上，其他各组之间均为整合接触。

区域上白垩纪中酸性侵入岩发育，主要为黑云母二长花岗岩、白云母二长花岗岩，少量花岗闪长岩。

阿尔金断裂斜贯研究区西北部，近东西向（北西西、南西西向）和南北向断裂发育。

古近纪沿较大规模断裂带发育断陷盆地，沉积了一套红色砂砾岩。

在断陷盆地发育过程中伴随着广泛的中酸性岩浆喷发活动，广泛分布安山质和英安质火山岩，在松西西部旋风沟一带发育晚期火山颈相次火山岩。

安山熔岩同位素年龄为36.72±0.19Ma（40Ar/39Ar）（钟华明等，2008），西部旋风沟地区晚期潜火山岩（流纹斑岩）同位素年龄为32.7±0.2Ma（U-Pb）（钟华明等，2006），表明其时代为古近纪始新世-渐新世，与羌塘走构油茶、康托、鱼鳞山、比隆错、纳丁错和跃进拉等地火山岩时代（李光明，2000；赖绍聪等，2006；李才等，2006）相当。

①安徽省地质调查院，《1：

25万松西幅、温泉幅区域地质调查报告》

图1松西地区地质略图

Fig.1SimplifiedgeologicalmapoftheSongxi

1.Cenozoicvolcanicrocks2.JurassicStratigraphic3.PermianStratigraphic4.Carboniferous-Permian

5.Cretaceousgranite6.Cretaceousgranodiorite7.Translationfault8.Normalfault

9.Unconformity10.Samplinglocation

2岩石学特征

松西地区火山活动表现为3个阶段（钟华明等，2007），第1阶段，为间歇性中性爆发，形成以安山质碎屑岩为主的岩石；第2阶段，为酸性喷溢阶段，形成英安岩；第3阶段，为中性喷发偶夹酸性喷发，为连续的爆发和喷溢，先期以爆发为主，后期以喷溢为主，形成安山岩和安山质晶屑、玻屑、岩屑凝灰岩和少量英安岩。

第1阶段与第2阶段之间有较长的间歇期，夹有湖泊相碎屑岩沉积。

第2阶段与第3阶段，英安岩与安山岩之间没有陆相碎屑岩沉积，但界线明显，为假整合接触，反映二者之间有且仅有短时间的喷发间断。

玄武安山岩是火山岩的最主要类型。

岩石多呈暗红-紫红色，斑状结构，块状构造，杏仁状构造，部分具角砾状构造。

斑晶粒径一般0.5～2.0mm，以斜长石主，10%～15%，呈半自形板状，部分呈聚斑状，多具简单双晶和聚片双晶，少量具卡钠联合双晶，部分绢云母化。

An=27±，为更长石，呈熔蚀港湾状；暗色矿物含量5%，已碳酸盐化，有的内部为方解石，具暗化边，根据其短柱状、粒状的外形，推测其为辉石；石英（<1%）。

基质以斜长石、玻璃质-隐晶质为主，斜长石微晶（40%），具环带结构；少量为暗色矿物（已蚀变，3%～5%）；玻璃质（30％～35%），玻璃质分布于斜长石微晶之间，部分已脱玻化，转变为隐晶质。

副矿物为锆石、磷灰石、褐铁矿。

根据结构构造、玻璃质、暗色矿物含量等可分为杏仁状安山岩、富玻安山岩、辉石安山岩等。

英安岩面上分布广，但是厚度小。

岩石呈浅灰、灰红-暗红色，斑状结构，块状构造、杏仁状构造。

斑晶粒径0.2～1.0mm，含量23%，主要成分为斜长石，少量黑云母，角闪石

和透长石，斜长石呈半自形板状，部分受到熔蚀，具简单双晶和聚片双晶，少量略具环带构造，An=23±，为更长石。

基质以玻璃质-隐晶质为主，次为斜长石（5％～10%）。

与安山岩相比，其石英含量明显增加，一般在5%左右，不含辉石。

副矿物为锆石、磷灰石等。

松西地区火山岩与羌塘其他地区（如走构油茶地区、鱼鳞山地区、纳丁错地区、多格错仁地区、巴毛穷宗地区、比隆错地区等）新生代火山岩以碱性、中基性岩岩石类型为主的特征有明显差别，松西地区火山熔岩只有玄武安山岩和英安岩两种岩石类型，没有基性岩或碱性岩产出。

3岩石化学特征

P29GS5、P29GS6两个样品采自研究区西部空卡山口南侧火山岩盆地，其它样品均采自松西西部火山岩盆地，其中1007GS1位于盆地东南部，另外的样品采自该盆地中部（图1）。

表1松西地区新生代火山岩岩石化学成分wB/%

Table1　　ChemicalcompositionofCenozoicvolcanicrocksintheSongxiarea

岩石类型

流纹斑岩

英安岩

玄武安山岩

样　号

P29GS5

P29GS6

1007GS1

1210GS1

P6-GS50

7298GS1

3047GS1

3026GS1

P6-GS63

SiO2

67.50

70.20

67.6

62.88

63.62

63.46

52.41

55.87

TiO2

0.55

0.46

0.40

0.62

0.68

0.79

0.67

0.81

0.80

Al2O3

15.08

15.31

15.6

16.13

15.89

16.35

15.6

15.83

15.97

Fe2O3

1.84

1.71

2.56

2.36

4.99

3.80

2.42

6.32

5.13

FeO

0.88

0.50

0.59

2.40

0.21

0.20

2.51

1.15

2.03

MnO

0.04

0.05

0.10

0.081

0.06

0.10

0.14

MgO

0.87

0.54

1.03

1.61

2.54

0.89

2.55

5.32

4.90

CaO

2.99

2.82

1.59

4.41

3.65

5.25

3.33

7.31

7.22

Na2O

3.29

3.71

3.94

3.12

2.71

3.96

2.87

2.95

2.27

K2O

4.04

3.79

4.25

3.17

3.23

2.88

3.46

1.19

1.51

P2O5

0.24

0.19

0.12

0.17

0.085

0.39

0.18

0.24

0.23

H2O+

2.03

0.42

1.49

0.59

0.63

1.63

3.16

1.88

烧失

2.24

0.75

1.66

2.54

1.9

1.6

2.10

5.85

3.5

总量

99.56

100.02

99.39

99.51

99.59

99.63

99.25

99.48

99.57

2.19

2.07

2.69

1.99

1.71

2.29

2.07

1.82

1.11

A/NKC

1.00

1.18

0.97

1.09

0.85

1.06

0.81

0.86

Mg#

0.38

0.32

0.39

0.49

0.31

0.49

0.58

0.57

注：

由湖北省地质实验研究所用X荧光光谱仪（XRF-1500）测定，分析精度优于2%除K2O、Na2O采用酸溶法测定外，其他氧化物采用碱溶法测定。

σ＝（Na2O＋K2O）/（SiO2-43）（wt%）;

Mg#=Mg/（Mg+Fe）（原子比）。

岩石化学成分及主要参数列于表1。

玄武安山岩SiO2在52.41%～55.87%（与表中数据不一致）之间,平均为54.14%,总体属中性安山质岩石的SiO2含量范畴。

Na2O+K2O+CaO＞Al2O3＞Na2O+K2O（分子数），属铝正常系列。

ANKC为0.81～0.86，CIPW标准矿物中出现Q+Ab+An+Or的组合，不含刚玉分子，表明岩石属于硅过饱和、铝正常系列安山岩。

里特曼指数为1.11～1.82，属钙碱性系列。

在SiO2－ALK图解中落入亚碱性系列玄武安山岩区（图2）。

在SiO2－K2O图解中（图3）分布于钙碱性岩石系列区，这一点与羌塘地区3个系列火山岩（刘燊等，2001，2003）以及青藏高原北部广泛分布的钾玄岩系和过碱性钾质-超钾质火山岩（邓万明，1998；丁林等，1999；Dingetal.，2003）都明显不同，本区火山岩钾质明显偏低。

英安岩Na2O+K2O+CaO＞Al2O3＞Na2O+K2O（分子数），属铝正常系列。

ANKC为0.85～1.09，CIPW标准矿物中出现Q+Ab+An+Or的组合，仅一个样品含微量刚玉分子（1.5%），也表明岩石属于硅过饱和、铝正常系列岩石。

里特曼指数为1.71～2.29，属钙碱性系列，在SiO2－ALK图解中落入亚碱性系列英安岩区（图2）。

在SiO2－K2O图解中分布于高钾钙碱性岩石系列区，显示出英安岩比安山岩更富碱性。

晚期次火山岩在Si－ALK图解中位于亚碱性英安岩和流纹岩区附近（图2），综合定名为流纹斑岩。

Na2O+K2O+CaO＞Al2O3＞Na2O+K2O（分子数），属铝正常系列。

ANKC在1-1.18之间，平均1.06，CIPW标准矿物中出现Q+Ab+An+Or的组合，含微量刚玉分子（C平均为0.64%），表明岩石属于硅过饱和、铝弱过饱和系列花岗岩。

里特曼指数为2.07～2.69，属钙碱性系列，在SiO2－K2O图中，为高钾钙碱性系列（图3）。

本区3种类型岩石从钙碱性过渡为高钾钙碱性系列，与羌塘走构油茶（刘燊等，2003）、跃进拉（李光明，2000）、比隆错、多格仁错和木苟日王（赖绍聪等，2006，2007）等地区高钾钙碱性系列火山岩相比，本区3种岩石更偏酸性，碱性程度更低。

岩石学特征和岩石化学特征，都反映本区没有玄武质等基性岩等端员组分，显示了与大陆地壳局部熔融的壳源中酸性火山岩组合一致的特征（Wilson，1989）。

4地球化学特征

稀土元素和微量元素分析结果列于表2。

玄武安山岩稀土元素总量137.46×10-6～222.40×10-6，轻重稀土比值8.33～13.66，平均10.00，为轻稀土富集型。

Eu具有较弱的负异常，δEu在0.69～0.70之间。

英安岩稀土元素总量186.28×10-6～260.09×10-6，轻重稀土比值9.87～18.76，平均13.36，为轻稀土富集型。

Eu具有弱的负异常，δEu在0.68～0.87之间。

流纹斑岩稀土元素总量186.43×10-6～245.59×10-6，轻重稀土比值13.09～23.11，轻稀

土强烈富集。

Eu负异常不明显，δEu在0.76～0.84之间。

稀土元素标配分曲线图总体都是向右中等倾斜的曲线（图4）。

从安山岩－英安岩－流纹斑岩稀土总量呈渐增趋势；LREE/HREE值增加，说明轻稀土富集程度增高。

3种岩石类型稀土元素共同特点是：

Eu具

有较弱的负异常较弱，说明没有经历强烈的斜长石分离结晶过程。

与羌塘新生代火山岩带其他系列火山岩相比，松西地区火山岩稀土总量和轻稀土富集程度都明显低于白榴石碧玄岩-响岩系列（鱼鳞山822.1×10-6～2409×10-6）（刘燊等，2003），与高钾钙碱性系列（走构油茶、蜗牛山、骆驼峰和比隆错等地）（李光明，2000；刘燊等，

表2松西地区新生代火山岩稀土元素和微量元素分析结果wB/10-6Table2　REEandtraceelementanalysisresultsofCenozoicvolcanicrocksintheSongxi　area

岩石类型

流纹斑岩

英安岩

安山岩

样　号

P29GS5

P29GS6

1007GS1

1210GS1

P6GS1

7298GS1

3026GS1

P6GS1

56.99

50.36

42.1

43.14

42.80

56.35

62.8

29.10

108.60

101.20

82.8

80.78

79.90

111.70

95.6

56.30

13.66

12.49

8.71

10.08

8.33

14.28

8.38

5.87

46.79

42.45

32.5

34.15

32.90

53.90

32.7

25.10

7.31

6.27

5.7

6.46

6.17

8.66

6.19

5.22

1.52

1.43

1.39

1.41

1.22

2.04

1.26

1.14

4.40

4.04

4.21

5.45

4.55

5.20

4.84

4.66

0.54

0.25

0.6

0.081

0.74

0.72

0.61

0.59

2.78

2.42

3.65

4.79

4.14

3.49

3.97

3.92

0.51

0.43

0.75

0.95

0.81

0.63

0.76

0.82

1.23

1.01

1.64

2.51

1.98

1.52

1.94

1.82

0.18

0.15

0.29

0.38

0.370

0.21

0.37

0.340

0.94

0.85

1.79

2.57

2.03

1.22

3.32

2.26

0.14

0.12

0.30

0.38

0.340

0.17

0.36

0.320

11.19

10.13

19.17

22.58

21.47

14.48

20.35

20.43

δEu

0.76

0.82

0.84

0.71

0.68

0.87

0.69

0.70

∑REE

245.59

223.47

186.43

193.86

186.28

260.09

222.40

137.46

LREE

239.27

214.20

173.20

176.02

171.32

246.93

207.23

122.73

HREE

10.72

9.27

13.23

17.84

14.96

13.16

15.17

14.73

LREE/HREE

22.32

23.11

13.09

9.87

11.45

18.76

13.66

8.33

101

197.0

36.8

76.5

58.0

54.0

1518

1561

661.1

768.0

819.7

1184.0

244.2

628.9

775

748

248.3

341.0

314.0

1058.0

552.6

465.3

205

200

188.65

193.0

192.0

230.0

144.2

151.3

8.9

9.8

15.5

16.0

16.9

14.0

12.9

14.1

0.56

0.61

0.55

1.0

1.06

1.88

2.3

5.5

20.0

17.7

17.0

19.4

11.0

10.9

9.0

7.0

5.0

18.1

31.0

34.7

21.0

116.3

106.8

14.0

9.0

5.0

12.0

7.3

10.0

25.7

23.4

8.9

8.0

13.0

8.1

9.1

28.4

22.8

52.0

41.0

56.1

92.0

86.2

60.0

152.0

161.9

31.0

33.0

20.0

17.6

25.0

15.9

13.9

注：

由湖北省地质实验研究所用X荧光光谱仪（XRF-1500）测定，分析精度优于2%

2003；赖绍聪等2006）和钾玄岩系列（跃进拉、比隆错和木苟日王等地）（李光明，2000；赖绍聪等2006，2007）相当，Eu负异常略大于以上各类岩石。

3种类型岩石大离子亲石元素Ba、Sr、Cs均高于上陆壳平均值，Rb低于上陆壳平均值、高于下陆壳平均值，反映岩浆可能有大量上部陆壳泥质成分加入。

微量元素原始地幔（Jagoutzetal.,1979）标准化蛛状比值图（图5）曲线基本一致，曲线总体呈右倾型，反映大离子元素Rb、Th、K、La等相对富集，说明它们在岩浆分异过程中的不相容元素性质,显示了青藏陆内造山带火山岩总体高钾的共同特点，而曲线后半部相容程度相

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