李國昌,王 巍,楊立剛,田應(yīng)貴,費(fèi)志斌,李維忠

(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，云南 昆明 650051)

0 引 言

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖及大地構(gòu)造位置圖[1-2]Fig.1 Simplified geologic and tectonic maps of the study area[1-2]

滇西昌寧—孟連構(gòu)造帶是特提斯構(gòu)造域的重要組成部分，國內(nèi)外學(xué)者針對該地區(qū)特提斯演化進(jìn)行了大量的研究，發(fā)現(xiàn)了晚古生代蛇綠混雜巖[1-3]、遠(yuǎn)洋沉積、洋島海山[4-5]和高壓藍(lán)片巖、火山弧花崗巖[8-9]、三疊紀(jì)后碰撞花崗巖[10-11]、早古生代榴輝巖[12-13]、蛇綠混雜巖[14-15]、洋島玄武巖[16]等，逐步認(rèn)識到該地區(qū)同時存在早古生代大洋與晚古生代大洋的殘跡，且晚古生代大洋是對早古生代大洋的繼承發(fā)展[17]。上三疊統(tǒng)前陸磨拉石建造的角度不整合面則代表了特提斯構(gòu)造演化的結(jié)束。構(gòu)造帶內(nèi)火山巖十分發(fā)育，但前人對三疊紀(jì)以來的火山巖研究集中在臨滄花崗巖以東的南瀾滄江火山巖帶內(nèi)[18-19]，而臨滄花崗巖以西的三岔河地區(qū)火山—沉積巖研究程度較低，一直以來均與南瀾滄江火山巖帶內(nèi)中三疊統(tǒng)忙懷組火山巖對比[20]，缺乏可靠時代依據(jù)。本次工作通過系統(tǒng)的剖面測量、野外地質(zhì)調(diào)查，開展了巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，將該套火山—沉積地層重新厘定為上三疊統(tǒng)雪山組。

1 地質(zhì)背景

滇西鳳慶三岔河上三疊統(tǒng)雪山組呈北西—南東向展布，其西側(cè)為晚古生代被動—主動陸緣(南段組和拉巴組)，主要為一套巨厚的斜坡相變質(zhì)石英雜砂巖和泥質(zhì)板巖形成的復(fù)理石沉積和少量硅泥質(zhì)沉積夾中酸性火山巖建造；東側(cè)為早古生代大陸邊緣沉積(瀾滄巖群)，為一套大陸邊緣硅泥質(zhì)沉積和島弧火山沉積。雪山組角度不整合于早古生代大陸邊緣沉積物之上，其上被上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)三岔河組平行不整合覆蓋(圖1，圖2d)。

2 火山巖層序及其巖石學(xué)特征

鳳慶縣雪山組底部局部發(fā)育一套河流相粗碎屑巖，底部為磨拉石沉積建造(圖2a)，厚度不一，局部地段缺失，主要由復(fù)成分礫巖-含礫巖屑砂巖-長石石英砂巖-泥質(zhì)粉砂巖沉積層序構(gòu)成，沉積層序常缺失上部的泥質(zhì)粉砂巖，復(fù)成分礫巖底部常見沖刷面，礫石成分主要為石英、變質(zhì)砂巖、片巖，分選磨圓較差，為河流相沉積。

圖2 雪山組野外露頭特征照片F(xiàn)ig.2 Geological cross-section of the Sanchahe area in Fengqinga.雪山組底部磨拉石建造；b、c.英安巖野外產(chǎn)出特征；d.雪山組角度不整合于下古生界瀾滄巖群之上

圖3 鳳慶縣三岔河雪山組火山巖剖面圖Fig.3 Field photographs of the Xueshan Formation1.復(fù)成分礫巖；2.砂礫巖；3.含礫巖屑砂巖；4.粉砂質(zhì)泥巖；5.英安巖；6.凝灰角礫狀英安巖；7.英安質(zhì)凝灰熔巖；8.英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r；9.沉晶屑凝灰?guī)r；10.絹云石英片巖；11.斷層角礫巖；12.斷層破碎帶；13.逆斷層；14.平行不整合接觸界線；15.志留系南坑河組；16.上三疊統(tǒng)雪山組；17.上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)三岔河組；18.產(chǎn)狀

雪山組上部為中酸性火山巖，以熔巖為主，伴有少量的凝灰?guī)r，主要巖石類型為黑云角閃英安巖、黑云英安巖、英安質(zhì)巖屑-晶屑凝灰?guī)r、英安質(zhì)沉凝灰?guī)r(圖2b、c)?；鹕綆r主要可以劃分出兩個噴發(fā)亞旋回(圖3)：第一個噴發(fā)亞旋回由黑云英安巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r組成，屬于噴溢-爆發(fā)亞相；第二個噴發(fā)亞旋回由黑云英安巖、凝灰角礫狀英安巖、沉晶屑凝灰?guī)r組成，屬于噴溢-沉積亞相。火山活動以寧靜式噴溢為主?；鹕綆r主要巖石類型巖性特征描述如下。

灰白色(中)細(xì)粒黑云角閃英安巖呈斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。斑晶主要由斜長石(d=0.3～2.5 mm，26%)、石英(d=0.1～0.3 mm，5%)、角閃石(d=0.3～1.5 mm，10%)和黑云母(6%)組成；基質(zhì)主要由細(xì)粒狀的石英(15%)和長石(38%)組成。巖石中部分暗色礦物粒度細(xì)小與基質(zhì)粒度相差不多，散狀分布于基質(zhì)中。

暗灰色(中)細(xì)粒黑云英安巖呈細(xì)斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由斑晶及基質(zhì)組成。斑晶(55%)主要為較細(xì)小的蝕變斜長石(d=0.2～0.5 mm，38%)、相對稍大的石英(d=0.3～2.0 mm，13%)及少量黑云母；基質(zhì)(45%)主要由微粒的石英(15%)及強(qiáng)泥化霏細(xì)狀長英質(zhì)(30%)等組成。巖石含微量的磁鐵礦和黃鐵礦。

英安質(zhì)巖屑-晶屑凝灰熔巖呈晶屑凝灰角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由巖屑、晶屑物及膠結(jié)成分構(gòu)成。晶屑(d=0.2～2.0 mm)主要為斜長石(45%)、石英(6%)和暗色礦物(4%)；巖屑(d=1～3 mm，22%)主要為英安質(zhì)成分，具斑狀結(jié)構(gòu)，細(xì)小斑晶為斜長石、石英及暗色礦物；膠結(jié)成分(33%)主要為霏細(xì)狀長英質(zhì)成分的熔巖，多已風(fēng)化蝕變，大部分被黏土化及氧化鐵質(zhì)取代。

2 測試方法

圖4 雪山組火山巖典型鋯石CL圖像、點(diǎn)號及206Pb/238U年齡Fig.4 Zircon CL images showing the analysis spots and 206Pb/238U ages for the Xueshan Formation dacite

鋯石單礦物分選由河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成。在雙目鏡下手工挑純，選取代表性的鋯石顆粒制成環(huán)氧樹脂樣品靶。拋光后拍攝鋯石的反射光、透射光及陰極發(fā)光CL顯微照片(圖4)，依據(jù)顯微照片顯示的鋯石特點(diǎn)，選擇合適的顆粒及顆粒的合適部位進(jìn)行U-Pb同位素測定。鋯石陰極發(fā)光圖像拍攝在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。儀器為高真空掃描電子顯微鏡(JSM-IT100)，配備有GATAN MINICL系統(tǒng)。工作電場電壓為10.0～13.0 kV，鎢燈絲電流為80～85 μA。鋯石U-Pb同位素定年和微量元素含量在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS同時分析完成。GeolasPro激光剝蝕系統(tǒng)由COMPexPro 102 ArF 193 nm準(zhǔn)分子激光器和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)組成，ICP-MS型號為Agilent 7700e。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過一個T型接頭混合。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括20～30 s的空白信號和50 s的樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSData Cal完成。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均計算采用Isoplot/Ex_ver3完成。巖石微量和稀土元素在北京大學(xué)造山帶與地殼演化實(shí)驗(yàn)室利用ICP-MS分析完成。

3 分析結(jié)果

3.1 鋯石U-Pb年齡

兩件英安巖樣品采自三岔河剖面(PM001)。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示，絕大多數(shù)鋯石呈自形透明，棱柱狀，長100～300 μm，長寬比5∶1～2∶1，這些鋯石絕大多具有明顯的振蕩環(huán)帶，指示為巖漿成因[21-22]，部分鋯石內(nèi)部具有殘留的繼承鋯石核。

樣品PM001-4-4共測定19個點(diǎn)。鋯石的U、Th含量分別為303×10-6～717×10-6和112×10-6～667×10-6，Th/U比值為0.24～0.95，具有典型巖漿鋯石的Th/U比值(表1)。19個點(diǎn)中11、17號點(diǎn)位于古老的繼承性核部，206Pb/238U年齡分別為418 Ma、1 065 Ma，其余17個點(diǎn)均具有一致的206Pb/238U年齡，年齡為212～226 Ma。在年齡諧和曲線圖(圖5(a))中，數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布，其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為(218.8±0.70) Ma(MSWD=0.83，n=0.36)。

樣品PM001-6-3共測定18個點(diǎn)。鋯石的U、Th含量分別為303×10-6～717×10-6和112×10-6～667×10-6，Th/U比值為0.24～0.95，均具有典型巖漿鋯石的Th/U比值(表1)。18個點(diǎn)均具有一致的206Pb/238U年齡，年齡為205～213 Ma，在年齡諧和曲線圖(圖5(b))中，數(shù)據(jù)點(diǎn)成群分布，其206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為(209.7±0.81) Ma(MSWD=1.03，n=0.31)。

3.2 地球化學(xué)特征

各類巖石的主量元素分析結(jié)果按11項氧化物

標(biāo)準(zhǔn)化并進(jìn)行全鐵的調(diào)整后的數(shù)值如表2所示。巖石高硅高鋁，SiO2含量67.43%～71.07%，Al2O3含量13.18%～16.15%，鋁飽和指數(shù)A/NK多大于1，其范圍為1.65～2.49，A/CNK值為0.94～2.23，為過鋁質(zhì)巖石，全堿4.51%～6.33%，富K2O，K2O/Na2O為1.07～2.29，從SiO2-K2O的關(guān)系可以看出高鉀鈣堿性系列巖類特征；根據(jù)TAS分類圖(圖6)，火山巖的定量化學(xué)命名均為英安巖，與野外觀察和鏡下鑒定結(jié)果一致。在微量元素方面，這些樣品稀土總量ΣREE=180.75×10-6～216.13×10-6，LREE/HREE=8.36～8.92，(La/Yb)N=9.11～11.07，稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈輕稀土強(qiáng)富集的右傾，(La/Sm)N=3.36～3.82、(Gd/Yb)N=1.75～2.11，表明輕、重稀土均強(qiáng)烈分餾，輕稀土分餾較重稀土明顯。δEu為0.58～0.61，中等負(fù)銪異常，表明巖漿在成巖過程中經(jīng)歷過斜長石分離。從微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖7)中可以看出，Ta、Ba、Nb、Sr虧損，Rb、Th富集。

圖5 雪山組火山巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.5 U-Pb zircon concordia diagrams for the dacite of the Xueshan Formation

樣品編號SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5K2O/Na2OA/NKA/CNKPM003-3-167.430.7113.811.814.130.082.962.582.723.610.161.331.651.06PM003-5-167.910.6313.341.853.970.083.192.892.013.890.231.931.771.04PM003-19-167.780.6013.181.943.710.083.123.801.943.700.171.911.830.94PM001-4-471.070.7216.152.502.810.090.600.401.583.610.182.292.482.23PM001-6-368.070.7315.222.054.050.101.753.152.182.330.161.072.491.29樣品編號ZrZnVThScSrRbNiNbCuCrCoBaHfPM003-3-182.1867.5088.3423.5816.61259.72163.2921.3211.8634.9866.2714.021 010.933.00PM003-5-184.5866.6288.6923.8915.85231.58165.8118.5912.5530.3280.8912.85886.063.09PM003-19-183.8443.4879.4125.7416.16195.54153.3418.8512.7220.2353.2112.70826.733.09PM001-4-4202.8052.68103.5020.1811.7639.00177.9029.7313.248.1491.4013.52349.706.46PM001-6-3182.0056.08101.2016.4611.7099.11114.1019.079.108.9969.9013.60437.905.97樣品編號TaYLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmPM003-3-11.0725.1337.7977.328.9631.997.011.276.010.925.020.992.600.36PM003-5-11.2125.7436.9376.648.8031.406.901.295.960.915.051.002.670.37PM003-19-11.5325.5337.9878.749.0433.687.031.286.070.925.091.012.690.39PM001-4-41.6232.1643.4293.9610.0638.427.151.336.751.035.781.133.260.47PM001-6-30.9526.6137.6179.278.7234.166.501.286.040.955.401.023.010.43樣品編號YbLuΣREELREE/HREEδEu(La/Yb)N(La/Sm)N(Gd/Yb)NPM003-3-12.300.37182.898.850.5811.073.392.11PM003-5-12.420.39180.758.620.6010.293.361.99PM003-19-12.530.41186.878.770.5910.113.401.93PM001-4-42.920.45216.138.920.5810.023.821.86PM001-6-32.780.42187.588.360.619.113.641.75

圖6 火山巖TAS圖解(a)和K2O-SiO2圖解(b)Fig.6 TAS (a) and K2O vs.SiO2(b) plots for the Xueshan Formation dacite

圖7 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值據(jù)Sun，1989) Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive mantle-normalized multi-element spider diagram (b) for theXueshan Formation dacite (normalizing values from Sun, 1989)

4 討 論

4.1 火山巖形成時代

如前所述，本研究對三岔河地區(qū)雪山組英安巖進(jìn)行了詳細(xì)的 LA-ICP-MS 鋯石測年工作。這些樣品中鋯石大多為自形晶，具有清晰的振蕩環(huán)帶和高的Th/U比值，這些均為巖漿成因鋯石的典型特征。鋯石測年結(jié)果表明，這些巖漿成因的鋯石U-Pb年齡為209.7～218.8 Ma，該年齡應(yīng)代表該套英安巖的形成年齡。

前人對該套火山巖年代學(xué)的研究較少，但獲得了大量關(guān)于東側(cè)南瀾滄江火山巖帶內(nèi)的三疊紀(jì)火山巖的年齡數(shù)據(jù)：彭頭平等[23]獲得云縣棉花地忙懷組上段流紋巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為231 Ma；王岳軍等[24]獲得棉花地—丙令河剖面小定西組玄武安山巖和芒匯河組安山巖樣品中SHRIMP鋯石U-Pb年齡為214 Ma和210 Ma；1∶5萬云縣、洛黨等6幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[25]工作中，獲得云縣忙懷一帶忙懷組流紋巖中鋯石U-Pb LA-ICP-Ms年齡為246 Ma，獲得云縣山頭街小定西組安山玄武巖中鋯石U-Pb LA-ICP-Ms年齡為212 Ma；1∶25萬景洪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[26]工作中獲得了江橋一帶芒匯河組流紋巖中鋯石U-Pb LA-ICP-Ms年齡為196 Ma、198 Ma。從上述諸多年代學(xué)數(shù)據(jù)來看，將三岔河地區(qū)的英安巖與南瀾滄江火山巖帶內(nèi)的忙懷組對比顯然不太合適，而其形成時代上與小定西組基本一致，但其巖性組合上存在較大差異。

圖8 雪山組火山巖微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.8 Tectonic discrimination diagrams of the dacite from the Xueshan Formation

4.2 巖石成因

該套英安巖具有較高的K2O/Na2O比值，鋁過飽和指數(shù)A/CNK值除1件為0.94外，其余樣品均大于1，屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列，微量元素方面表現(xiàn)出虧損Ta、Ba、Nb、Sr，而富含Rb、Th，%與典型的殼源花崗巖相似。英安巖具有較高的TFeO+MgO+TiO2值(8.85%～9.65%)以及較低的SiO2含量(67.43%～71.07%)，表明巖石可能形成于變沉積巖的重熔；英安巖鋯石中含有大量不同時期(418 Ma 、1 065 Ma)的繼承鋯石核，也支持其原巖可能為變沉積巖的觀點(diǎn)。研究表明，花崗質(zhì)熔體中的CaO/Na2O比值主要受原巖成分的控制，CaO/Na2O比值大于0.3時，其物源為富含大量長石而貧黏土的碎屑巖[27]，而本區(qū)英安巖CaO/Na2O比值為0.25～1.95，除1件樣品以外其他均大于0.3，表明物源主要為富長石的碎屑巖，從源區(qū)巖性以及繼承鋯石年齡來看，區(qū)內(nèi)英安巖物源可能主要為區(qū)域內(nèi)廣泛出露的瀾滄巖群。另外，花崗質(zhì)巖漿的形成溫度可以通過Al2O3/TiO2比值來判斷，當(dāng)Al2O3/TiO2比值<100時，源區(qū)溫度較高(>875 ℃)[27]，本區(qū)英安巖Al2O3/TiO2比值為19.46～22.30，均遠(yuǎn)小于100，說明其源區(qū)溫度較高。這說明巖漿形成可能伴隨幔源巖漿的底侵作用，幔源巖漿為其帶來了足夠的熱量。

綜上所述，雪山組英安巖可能是古老地殼物質(zhì)(富含長石的碎屑巖為主)受底侵幔源巖漿作用在溫度較高的環(huán)境中重熔形成。

4.3 構(gòu)造環(huán)境判別

巖漿巖組合和巖石地球化學(xué)特征與大地構(gòu)造環(huán)境具有密切的關(guān)系[29-32]。雪山組英安巖屬高鉀鈣堿性系列巖石，是后碰撞環(huán)境的典型組合。許多學(xué)者根據(jù)巖石地球化學(xué)特征從不同角度提出了大量有效的構(gòu)造環(huán)境判別圖解，雪山組英安巖在Rb-(Y+Nb)判別圖解中，全部樣品投點(diǎn)落入后碰撞花崗巖區(qū)；在Rb-Hf-Ta圖解中，大部分落在碰撞晚期-后碰撞花崗巖區(qū)(圖8)。

經(jīng)過近年來的大量研究表明古特提斯洋盆已于晚三疊世閉合[33-34]，本研究于臨滄花崗巖中發(fā)現(xiàn)年齡在210 Ma左右的后碰撞花崗巖也對這一觀點(diǎn)提供了很好的支撐。另外，雪山組底部礫巖中礫石無分選和磨圓，礫石成分主要來源于下伏地層的變質(zhì)巖石，說明礫巖為近源快速堆積而成，可能也與洋盆關(guān)閉后陸殼隆升有關(guān)。由于古特提斯洋盆的向東俯沖，至早中三疊世陸—陸(弧)碰撞，導(dǎo)致俯沖的洋板塊從根部斷裂而進(jìn)入地幔，而下沉的洋板塊留下的空間導(dǎo)致熱的軟流圈地幔上涌，對下地殼進(jìn)行加熱，致使其重熔形成中酸性巖漿，形成了該地區(qū)的晚三疊世英安巖。

結(jié)合構(gòu)造環(huán)境判別圖解與野外巖石組合，認(rèn)為該套英安巖應(yīng)該形成于后碰撞的構(gòu)造背景，是古特提斯洋盆閉合后陸內(nèi)應(yīng)力調(diào)整階段的產(chǎn)物。

5 結(jié) 論

(1)該套英安巖巖石屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石，以寧靜式噴溢活動為主，由古老地殼物質(zhì)(富含長石的碎屑巖為主)在溫度較高的環(huán)境中重熔形成。

(2)鋯石測年結(jié)果表明，雪山組英安巖形成時代為209.7～218.8 Ma，可能形成于晚三疊世古特提斯洋盆閉合后的陸內(nèi)應(yīng)力調(diào)整階段。