王青，朱弟成，Cawood P.A.，钟孙霖，赵志丹
1. 拉萨地体古地理位置的争议
微陆块是古老造山带的重要组成部分，可靠限定其古地理位置是重建古老造山带演化历史的关键。然而，由于很难鉴别微陆块有别于其他大陆块体的标志性特征，单一方法重建出来的古地理位置往往存在争论。
青藏高原南部的拉萨地体是这种情况的典型代表。拉萨地体的古地理位置目前有很多种解释：位于印度大陆北部（Allègre et al., 1984; Chen et al., 2019）、印度大陆和澳大利亚大陆之间（Guynn et al., 2012）、澳大利亚北西部（Audley-Charles, 1988; Zhu et al., 2011），甚至位于阿拉伯和印度之间的东非造山带北段（Zhang et al., 2012）等。要破解拉萨地体的古地理位置之谜，不但需要新的确凿证据，而且还需要对各种已有资料进行合理解释。
2. 冰海相杂砾岩成为新的破局者
本项研究的主要对象为青藏高原广泛分布的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩。所谓的冰海相杂砾岩，是由冰川消融、冰筏搬运到海上形成的（图1），由成分复杂的砾石和沙泥质基质两部分组成。砾石常杂乱无序地分布在泥沙质基质中（粉砂岩和板岩），常见穿层的坠石结构，多呈次圆-次棱角状，无分选或分选程度极低（李才等, 1995）。印度大陆和澳大利亚大陆的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩，是重建相关地体来源于冈瓦纳大陆的诊断性指标。例如，羌塘和拉萨地体广泛分布的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩就被作为这些地体裂离自印度大陆的地质证据。然而，这些冰海相杂砾岩常常显示类似的地层关系和岩相学成分，使得很难判断其物源区在石炭-二叠纪时期究竟是同样位于特提斯大洋南部的印度大陆还是澳大利亚大陆。
图1 冈瓦纳大陆北缘石炭-二叠纪冰海相杂砾岩形成过程示意图（修改自李才等, 1995）
锆石是各类成因岩石中的一种常见副矿物，封闭温度高，抗风化和蚀变的能力强，一直是U-Pb同位素定年和Hf同位素成分分析的理想矿物。碎屑锆石记录了物源区岩浆活动时代、岩浆成分和岩浆性质等方面的大量信息，能够为追踪不同陆块之间是否具有古地理联系提供直接证据，在古地理重建研究中得到了广泛应用。
为进一步限定拉萨地体的古地理位置，我们对青藏高原南羌塘地体（起午和冈玛错）、拉萨地体（麻米、措勤、申扎、当雄）和特提斯喜马拉雅（康马）共7个地区（图2）的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩剖面（图3）开展了区域性野外调研，在岩相学观察基础上，对不同类型的砾石和基质进行了大量的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素测试。同时，我们还收集了拉萨地体、澳大利亚大陆北部和西部、印度大陆北部和东非造山带北段的岩浆岩和变质岩研究资料，综合多种资料来限定拉萨地体的古地理位置。
图2 青藏高原石炭-二叠纪冰海相杂砾岩的分布和采样位置
图3 青藏高原石炭-二叠纪冰海相杂砾岩和简化地层柱
3. 我们的发现和解释
（1）南羌塘和特提斯喜马拉雅石炭-二叠纪冰海相杂砾岩碎屑锆石年龄特征和物源区
二者的碎屑锆石均显示类似的~820 Ma、~950 Ma和~2480 Ma年的年龄峰值（图4），其中的~820 Ma碎屑锆石很可能来源于印度大陆北缘的新元古代（~820 Ma）岩浆岩带，而不太可能来源于拉萨地体，因为拉萨地体同时期的冰海相杂砾岩缺乏~820 Ma年龄峰值；~950 Ma碎屑锆石很可能来源于印度大陆南东部的Eastern Ghats–Rayner Provinces地区，而印度大陆中部Dongargarh火成岩（2506–2432 Ma）则可能是~2480 Ma碎屑锆石的物源区。因此，碎屑锆石年龄频谱和eHf(t)值指示南羌塘和特提斯喜马拉雅石炭-二叠纪冰海相杂砾岩可能来源于印度大陆内部冰川消融。
图4 青藏高原石炭-二叠纪冰海相杂砾岩和澳大利亚北部Canning盆地碎屑锆石年龄频谱
（2）拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩碎屑锆石年龄特征和物源区
碎屑锆石显示独特的~1170 Ma、~1760 Ma和~2680 Ma的年龄峰值（图4），非常类似于澳大利亚北部Canning盆地的碎屑锆石年龄频谱，表明拉萨地体和Canning盆地可能有共同的物源。~1170 Ma碎屑锆石eHf(t)值（包括基质和砾石）与澳大利亚西部Collie和Perth盆地、澳大利亚南东部Albany-Fraser造山带火成岩、澳大利亚中部Musgrave造山带火成岩类似。基质和砾石所具有的~1760 Ma年龄峰值及其锆石eHf(t)值，分别类似于Canning盆地和Albany-Fraser造山带的同期火成岩（图5），表明基质的物源区可能是Canning盆地，而砾石的最初物源区可能是Albany-Fraser造山带。~2680 Ma碎屑锆石的eHf(t)值变化范围大，与澳大利亚西部Yilgarn 克拉通Murchison Domain花岗质岩石类似（图5）。虽然拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩有可能来源于本地，如1866–1782 Ma和1343-1250 Ma的波密杂岩，但这可能并非是主要来源，因为拉萨地体大规模的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩要求其物源区必须发育大量同期火成岩及其剥蚀产物。因此，拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩很可能来源于澳大利亚大陆内部和Albany-Fraser造山带的冰川消融。
图5 青藏高原石炭-二叠纪冰海相杂砾岩、古生代变沉积岩与印度、澳大利亚来源的碎屑锆石、同岩浆锆石eHf(t)值对比图
（3）拉萨地体不太可能位于印度大陆北部或东非造山带北段
拉萨地体元古代岩浆记录（1866–1782 Ma、1343–1250 Ma和~824 Ma）和变质事件（~1117 Ma 和625–600 Ma）（图2）被用来作为拉萨地体位于印度大陆北缘的证据，并将拉萨地体新发现的岩浆（1343–1250 Ma）和变质记录（~1117 Ma 和 ~625–600 Ma）与印度大陆南东部的Eastern Ghats带联系起来。但这种解释可能是有问题的，因为印度大陆北缘（如喜马拉雅）（图2）缺乏这些岩浆和变质记录，介于拉萨地体和印度大陆之间的特提斯喜马拉雅石炭-二叠纪冰海相杂砾岩也没记录到明显的~1170 Ma碎屑锆石峰值。根据同期的新元古代岩浆记录（~925–900 Ma、820–800 Ma、~760 Ma和~650 Ma）和变质记录（680–650 Ma）将拉萨地体置于东非造山带北段可能也是有问题的，因为东非造山带缺乏在拉萨地体发现的古元古代和中元古代（1866–1782 Ma和1343–1250 Ma）俯冲型和碰撞型岩浆记录（图2）。拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩大量1250–1100 Ma（峰值~1170 Ma）碎屑锆石年龄（图5c-5d）明显不同于具有更年轻碎屑锆石年龄（1100–1000 Ma）的东非造山带（Cox et al., 2004）。
（4）拉萨地体很可能位于澳大利亚北西部，其东段可能代表了中澳大利亚北部的外延
拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩和澳大利亚大陆来源的碎屑锆石与岩浆锆石在U-Pb年龄频谱和eHf(t)值上的相似性，指示拉萨地体与澳大利亚北西部应该具有古地理联系。这与已有研究提出的起源于南极洲和澳大利亚中部，并流经Perth盆地和 Canning 盆地，最终汇流到古特提斯洋边缘的西澳大利亚古生代和中生代沉积物传输通道一致（Morón et al., 2019）（图6）。拉萨地体和澳大利亚北部元古代岩浆和变质记录也支持二者这种古地理联系（图2和图6）：（1）拉萨地体（1866–1782 Ma 和1300–1250 Ma）和澳大利亚北部Paterson造山带 Koolan（1865–1850 Ma）、Talbot（1972–1765 Ma）和Tabletop（1310–1220 Ma）地区同期俯冲和碰撞相关的元古代岩浆岩；（2）拉萨地体~820–806 Ma伸展型岩浆活动与可能延伸到Paterson造山带的澳大利亚中部~825 Ma Gairdner岩墙群同期；（3）~680–600 Ma岩浆作用和变质作用同时发生在拉萨地体和澳大利亚北部Miles造山带；（4）拉萨地体570–540 Ma岩浆作用与澳大利亚北部~550 Ma Paterson造山作用一致。这些同时发生的岩浆和变质事件表明拉萨地体东段（东经E90°–E95°）与澳大利亚北部Paterson造山带在元古代时期可能经历了类似的演化历史。结合碎屑锆石物源区分析结果，指示拉萨地体东段可能代表了中澳大利亚北部的外延，而拉萨地体西段（东经E80°–E90°）可能位于西澳大利亚克拉通靠洋一侧（图6）。实际上，拉萨地体西段东侧与西澳大利亚Mundine Well（~755 Ma）岩墙群同期的~760 Ma伸展型岩浆作用也支持这一假设。
图6 东冈瓦纳石炭-二叠纪古地理重建图（显示了拉萨地体和南羌塘的古地理位置）
4. 科学贡献
该项研究的科学意义体现在以下几个方面：
（1）从区域角度刻画了青藏高原广泛分布的石炭-二叠纪冰海相杂砾岩的碎屑锆石年龄和锆石Hf同位素组成特征，为相关区域对比提供了基础性数据。
（2）率先发现羌塘地体和拉萨地体石炭-二叠纪冰海相杂砾岩，虽然时代相近，野外产出状态、沉积环境和岩相学组成类似，但却具有不同的碎屑锆石年龄和锆石Hf同位素组成，为可靠鉴别其物源区提供了先决条件。
（3）不但为拉萨地体的古地理重建提供了石炭-二叠纪冰海相杂砾岩的确凿证据，而且综合考虑了已有各种资料，精细地重建了拉萨地体的古地理位置，对理解拉萨地体的起源和演化历史具有重要科学意义。
本文第一作者系中国地质大学（北京）地球科学与资源学院副教授，第二作者为中国地质大学（北京）科学研究院教授，第三作者为澳大利亚莫纳什大学教授，第四作者为台湾大学教授，第五作者为中国地质大学（北京）地球科学与资源学院教授。本文属作者认识，相关问题交流可通过邮箱qing726@126.com与本人联系。欲知更多详情，请进一步阅读下列参考文献。
主要参考文献
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