苑新晨，楊啟軍,2*，秦亞，吳彥彬，鄭超杰，徐放

(1.桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541006；2. 有色金屬隱伏礦床勘查及材料開發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 桂林 541006)

20世紀70年代中期，北喜馬拉雅晚古生代冰海沉積和Stepanoviella冷水生物群以及舌羊齒植物群的發(fā)現(xiàn)是中國岡瓦納研究的真正開端。此后青藏高原北部的羌塘、東部的滇西地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有同時代冰海沉積和岡瓦納生物群。中國存在大片岡瓦納陸塊的事實促進了區(qū)域地質(zhì)對比和古生物地理的深入研究(王乃文，1984)。近年來，在青藏高原喜馬拉雅地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量泛非期構(gòu)造-熱事件同位素年代學資料，以泛非期中酸性侵入巖最為顯著。泛非期中酸性巖漿事件影響的時間和空間一直以來是國內(nèi)外地質(zhì)學家用來確定岡瓦納范圍的重要依據(jù)和重要標志之一，也是泛非運動在青藏高原的重要表現(xiàn)形式(劉本培等，2002；許志琴等，2005，2006；陳福坤等，2006；王根厚等，2007；李才等，2008，2010；解超明等，2010；楊啟軍等，2006，2009，2011；Abdeen M M et al., 2005；劉軍平等，220)。

滇西是青藏高原的東南延部分(黃涉清等，1984)，而在滇西地區(qū)有關(guān)泛非運動的證據(jù)和表現(xiàn)形式，特別是泛非期中酸性侵入事件還缺乏相應(yīng)的研究。筆者在1∶50 000區(qū)域地質(zhì)測量基礎(chǔ)上，以云南龍陵地區(qū)蘇帕河花崗巖體為研究對象，獲得了滇西地區(qū)存在泛非運動的同位素年代學證據(jù)，并根據(jù)巖石地球化學特征及Sr-Nd同位素研究，探討了蘇帕河花崗巖體的源區(qū)性質(zhì)及其形成的大地構(gòu)造背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

分布于龍陵—瑞麗地區(qū)的早古生代花崗巖在1∶250 000地質(zhì)圖中被定為奧陶紀二長花崗巖，包括象達-平達巖體、鎮(zhèn)安巖體、道街巖體、芒寬巖體，其中道街、芒寬巖體為條帶狀，沿著高黎貢山東坡分布。象達-平達巖體以長為40 km、寬為30 km的長方形NE向展布，由于蘇帕河從西向東橫穿整個巖體，故稱之為蘇帕河花崗巖。

在大地構(gòu)造上，蘇帕河巖體位于保山地塊西緣(圖1)，挾持在怒江深斷裂走滑帶和龍陵-瑞麗深斷裂(簡稱龍瑞斷裂)之間，中間的走滑斷裂系切割花崗巖，在花崗巖體中留下許多平行的弧形韌性剪切帶。區(qū)內(nèi)北北東向弧形主構(gòu)造帶切割巖體，在巖體內(nèi)形成糜棱巖化帶、片理化帶。主要地層均呈北北東向展布。同時，還發(fā)育有北東向、近南北向斷層以及糜棱巖帶。與巖體相鄰的地層主要是震旦系公養(yǎng)河群、寒武系保山組、沙河廠組、核桃坪組和奧陶系大礦山組，這套晚前寒武紀地層在強烈的構(gòu)造作用下也發(fā)生片理化。

圖1 云南龍陵地區(qū)花崗巖分布圖Fig.1 Distribution map of granite in Liongling area, Yunnan province

龍陵花崗巖是一個復式巖體，主體是早古生代花崗巖，巖體中零星穿插侵位有少量白堊紀末期—古近紀花崗巖，其中白堊紀花崗巖最大的巖株出露于象達，稱之為象達巖體，蘇帕河花崗巖特指其中廣泛出露的早古生代花崗巖。

2 巖體的地質(zhì)及巖相學特征

蘇帕河花崗巖體主體侵入于晚元古代震旦紀地層中。在象達北西部，局部侵入震旦紀大理巖中。在巖體內(nèi)部大量發(fā)育有后期的白堊系二云母花崗閃長巖、二長花崗巖和古近系白云母花崗閃長巖、白云母二長花崗巖和白云母正長花崗巖。同時，在段家壩、黃連河村、曹家寨等地可見沿裂隙侵位的輝綠巖、閃長巖和石英閃長斑巖，其中輝綠巖巖體呈巖墻狀產(chǎn)出。在后期花崗巖侵位的破壞作用下，蘇帕河巖體被分割成16個部分，其中一部分被白堊紀花崗巖、古近紀花崗巖隔開，另一部分成為新花崗巖體中的殘留體。

蘇帕河花崗巖體總體呈短軸橢圓狀，短軸展布方向與區(qū)域北北東向構(gòu)造線方向大體一致，并具有強烈的脆性-韌性變形特征，主體巖性為二云母二長花崗巖類，少量花崗閃長巖，二者呈漸變接觸，未找到明顯的侵入接觸關(guān)系。但從分布來看，呈少量巖株狀，且二者年齡相近，可以推斷花崗閃長巖屬侵位于二長花崗巖中。巖石具有塊狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造、眼球狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等，結(jié)構(gòu)類型包括似斑狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)等。礦物變形特征明顯，石英具有拔絲結(jié)構(gòu)，正長石、斜長石具有核幔結(jié)構(gòu)，長石石英共同組成流動構(gòu)造，新生的基質(zhì)黑云母沿著糜棱葉理分布，殘斑黑云母透鏡化，形成云母魚等，顯示出明顯的韌性變形特征(圖2)。糜棱巖化花崗巖常呈幾米至幾十米的狹窄的韌性變形帶切過蘇帕河巖體，走向與區(qū)域北東向弧形構(gòu)造系一致，是怒江構(gòu)造帶走滑作用的產(chǎn)物。

Bt.黑云母;Pl.斜長石;Qtz.石英

具有塊狀構(gòu)造的蘇帕河花崗巖，結(jié)構(gòu)以半自形粒狀結(jié)構(gòu)最為普遍，暗色礦物自形程度較好，長石次之，石英呈他形充填在不規(guī)則空隙中(圖3)。礦物組成比較單一，主要礦物組合為：鉀長石(40%)+斜長石(30%)+石英(20%～30%)+黑云母(2%～3%)±白云母±綠泥石±磷灰石±角閃石。鉀長石主要為微斜長石、正長石、條紋長石等；主要副礦物有磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石、褐簾石等?；◢弾r中發(fā)育白云母、黃玉、電氣石等富鋁的后期熱液蝕變礦物，二長花崗巖在多處富含白云母，具有典型的殼熔S型花崗巖特征。

Bt.黑云母; Mu.白云母;Kfs.鉀長石;Pl.斜長石;Qtz.石英

3 地球化學特征

本研究共采集龍陵地區(qū)蘇帕河花崗巖的新鮮樣品23件，進行主量元素、微量元素以及稀土元素分析。主量元素分析在廣州地球化學研究所X射線熒光光譜分析儀(XRF)上完成，微量元素和稀土元素分析在電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)上完成。花崗巖的鋯石U-Pb定年的測試工作在中國地質(zhì)大學(武漢)的地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室完成，對分析數(shù)據(jù)的離線處理采用ICPMSDataCal完成(Liu Y S et al., 1991, 2010; Ludwing K R et al., 2003)。鋯石樣品的U-Pb諧和圖繪制和年齡加權(quán)平均值采用Isoplot完成。巖石樣品的主量元素、稀土元素和微量元素分析測試結(jié)果見表1、表2和表3。

3.1 主量元素特征

蘇帕河花崗巖主量元素具有富硅、鋁、鉀的特征，在TAS圖解(圖4)中，樣品落入亞堿性系列花崗閃長巖和花崗巖中，與巖相學研究成果一致。巖石的里特曼指數(shù)(σ43)為0.36～2.24，也顯示鈣堿性的特征。在SiO2-K2O圖解(圖5)中，顯示高鉀鈣堿性系列特征。鋁質(zhì)指數(shù)A/CNK為0.99～3.79，多數(shù)大于1.1，顯示過鋁-強過鋁特征的“S”型花崗巖特征。

圖4 蘇帕河花崗巖的TAS圖解Fig.4 TAS diagram for Supahe granites

圖5 蘇帕河花崗巖的K2O-Si2O圖解Fig.5 K2O-Si2O diagram for Supahe granites

3.2 稀土元素特征

蘇帕河花崗巖具有較高的稀土元素總量，ΣREE=34.69×10-6～348.20×10-6。在球粒隕石標準化稀土配分模式圖中(圖6)，輕重稀土分異明顯，輕重稀土比值(LREE/HREE)為2.04～33.31，(La/Yb)N為1.31～67.65。Sr、Eu元素具有強烈的負異常，δEu為0.1～0.9，表明云南龍陵地區(qū)蘇帕河花崗巖在結(jié)晶作用過程中，具有斜長石的分異作用或者源區(qū)斜長石的殘留(呂達鑫等，2018)。

圖6 蘇帕河花崗巖的球粒隕石標準化稀土模式圖Fig.6 Chondrite-normalized REE diagram for Supahe granite

3.3 微量元素特征

蘇帕河花崗巖成分與原始地幔相比，微量元素的總量及各分量明顯偏高，標準化值多數(shù)大于1。在原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上(圖7)，富集Rb、Ba、K等大離子親石元素和Th、Ta、Ce、Hf等高場強元素，明顯虧損Sr、Eu、Ti等。其中高場強元素含量相當于原始地幔的10倍，低于典型A型花崗巖，高于典型I型花崗巖，與S型花崗巖接近。Th/U值為0.86～8.17，大多為3左右，平均為3.82，與地殼平均值和普通花崗巖一樣，遠低于A型花崗巖、堿性巖。Sr/Ba值一般小于0.5，平均為0.27，具有S型花崗巖特征。Sr強烈虧損說明巖體在形成過程中，巖漿發(fā)生了強烈的分離結(jié)晶作用，與主量元素組成揭示的信息一致。

圖7 蘇帕河花崗巖原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig.7 Mantle-normalized Web diagram for Supahe granite

3.4 Sr-Nd同位素特征

為了示蹤二長花崗巖的巖漿來源，筆者對蘇帕河花崗巖采集4件樣品進行Sr、Nd同位素分析，采用全巖樣品，分析工作在中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室，采用MC-ICP-MS測試完成。Sr-Nd同位素組成見表4。

從表4中可以看出，蘇帕河花崗巖的εNd(t)值為-8.9～0.2，εSr(t)值為+7.34～+188.77。與主微量元素成分所體現(xiàn)的過鋁“S”型花崗巖成因類型一致。從Nd同位素模式年齡看，蘇帕河花崗巖的虧損地幔模式年齡集中在0.99～2.61 Ga，總體集中在中晚元古代，表明二長花崗巖巖漿的源區(qū)以中晚元古宙為主，可能存在于晚太古宙。εNd(t)值一個為+0.2，接近0，表明可能存在幔源巖漿的加入或端元混合。這與同源鐵鎂質(zhì)微粒包體發(fā)育的巖漿混合特征一致(圖8)。底侵和巖漿混合作用對蘇帕河巖體的形成過程具有重要的制約作用。

圖8 蘇帕河花崗巖的εSr-εNd圖解Fig.8 Diagram of εSr(t) vs εNd(t) for Supahe granite pluton

4 花崗巖的年代學研究

筆者采集了云南龍陵地區(qū)蘇帕河花崗巖不同部位的6件未變形的新鮮巖石樣品進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，樣品采集位置見表5，定年結(jié)果見表6。

表5 蘇帕河花崗巖體鋯石U-Pb定年樣品采集位置表Tab.5 The collection positions of Zircon U-Pb dating sample for granite of Supahe plutons

表6 蘇帕河花崗巖體鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結(jié)果表Tab.6 LA-ICP-MS U-Pb data of the Zircon for granite of Supahe granite

續(xù)表6

續(xù)表6

續(xù)表6

對6件樣品共測試分析了132粒單顆粒鋯石。所測試鋯石具有基本相同的形態(tài)特征，呈現(xiàn)長柱狀、短柱狀，自形程度良好，粒徑為80～350 μm，具有較亮的陰極發(fā)光圖像和典型的巖漿振蕩環(huán)帶(圖9)。除零星幾顆鋯石的Th/U值小于0.1以外，其余鋯石顆粒均大于0.1。陰極發(fā)光照相顯示的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，以及大于0.1的Th/U值顯示典型的原生巖漿結(jié)晶鋯石的特征，其所測年齡值可以代表巖漿侵位的時代。

圖9 蘇帕河花崗巖6個樣品鋯石陰極發(fā)光圖像及諧和年齡圖Fig.9 CLimages (left) of zircons and U-Pb zircon conclodia plots(right)for 6 samples from Supahe granite

從鋯石晶型特征上看，測定的6個鋯石樣品，Th/U值多數(shù)小于0.5，都具有巖漿震蕩環(huán)帶，屬于典型的巖漿鋯石。從樣品打點年齡計算統(tǒng)計結(jié)果來看，統(tǒng)計點數(shù)只有一個樣品打點數(shù)為19個，其他在21個點以上，加權(quán)平均方差MSWD為0.004～0.3，大多小于0.1，精度較高。二長花崗巖、花崗閃長巖的年齡分離不開，基本一致。測定年齡為(527.0±1.6)～(519.4±1.7)Ma，表明蘇帕河花崗巖的結(jié)晶年齡為527～519 Ma，按照最新國際地質(zhì)年代表，屬于早寒武Terreneuviande 的第二期。蘇帕河花崗巖的定年結(jié)果具有8Ma的差別，相對誤差不超過2%，表明年齡是可信的，也可能表明蘇帕河花崗巖具有一定的演化時期，這與該巖體的巖性在空間上稍有變化的特征是一致的。

5 討論

5.1 源區(qū)性質(zhì)

原巖識別是花崗巖研究的重要方面，CaO/Na2O可以作為源區(qū)的重要判別標志(Sylvester P L et al., 2005)。實驗揭示，花崗巖中CaO/Na2O值主要受源區(qū)中斜長石/黏土比例的控制，由貧斜長石、富黏土源產(chǎn)生的強過鋁花崗巖比由富斜長石、貧黏土源產(chǎn)生的強過鋁花崗巖具有更小的CaO/Na2O值(Patino Douce A E et al., 1991)。具體而言，由貧斜長石的泥質(zhì)巖生成的強過鋁花崗巖CaO/Na2O<0.3；而由砂屑巖生成的強過鋁花崗巖CaO/Na2O>0.3。蘇帕河花崗巖的主量元素顯示其源巖應(yīng)為變質(zhì)硬砂巖和變質(zhì)泥質(zhì)巖。從圖10的判別圖解也可以看出，蘇帕河花崗巖的源區(qū)比較復雜，主要有變質(zhì)泥質(zhì)巖和變質(zhì)硬砂巖，還可能含有少量變質(zhì)英云閃長巖，這和蘇帕河花崗巖以S型花崗巖為主，可能含有少量I型花崗巖的特征是一致的。

圖10 蘇帕河花崗巖源巖判別圖解Fig.10 Discrimination diagram for the source of Supahe granites in term of major elements.

U、Th都是親石元素，具有大離子半徑，在地球長期分異演化過程中，它們趨向于在上地殼中富集，其結(jié)果是使不同來源的巖石具有不同的U、Th、Pb含量及U/Pb和Th/Pb值，由它們?nèi)廴谛纬傻幕◢弾r類也具有不同的Pb同位素組成。巖漿活動是巖漿作用的重要組成部分，其樣式和特點與全球構(gòu)造動力學機制和全球范圍內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境密切相關(guān)(夏林圻，2001)。因此，通過分析花崗巖類的初始Pb同位素組成，可以為判斷其物質(zhì)來源提供依據(jù)。龍陵蘇帕河花崗巖Sr、Ti的強烈負異常及Pb的強烈正異常，而上部大陸地殼以高Rb/Sr為特征，富集U、Th，表明蘇帕河花崗巖的殼源性質(zhì)。這與Sr-Nd同位素示蹤結(jié)果顯示的結(jié)果是一致的，即蘇帕河花崗巖體來源于年輕地殼的熔融。

5.2 成因及其對泛非運動的響應(yīng)

為了解蘇帕河花崗巖形成的大地構(gòu)造環(huán)境，在系統(tǒng)分析區(qū)域構(gòu)造演化的基礎(chǔ)上，應(yīng)用圖解進行詳細判別。在Pearce構(gòu)筑的花崗巖類微量元素構(gòu)造位置判別圖(Y+Nb)-Rb、(Y+Ta)-Rb、Yb-Ta、Y-Nb中(圖11)中，龍陵蘇帕河花崗巖巖石樣品落入火山弧及火山弧+同碰撞花崗巖與板塊內(nèi)部的過渡區(qū)，均落于Pearce(1995)劃出的后碰撞花崗巖區(qū)。在Hf-Rb/30-3×Ta、Hf-Rb/10-3×Ta圖解上(圖12)，龍陵蘇帕河花崗巖各點的投影點集中在不同大地構(gòu)造環(huán)境的分節(jié)點上，主要落于島弧-同碰撞-后碰撞花崗巖區(qū)。

WPG.板內(nèi)花崗巖；VAG.火山孤花崗巖；ORG.洋脊花崗巖；Syn-COLD.同碰撞花崗巖

圖12 (a)Hf-Rb/10-3Ta和(b)Hf-Rb/10-3TaFig.12 (a)Diagram of Hf-Rb/10-3Ta and (b)Hf-Rb/10-3Ta(right)

在Bechelor等(1985)提出的R1-R2因子判別圖解中(圖13)，龍陵蘇帕河花崗巖巖石樣品的投影點落在碰撞環(huán)境下的同碰撞-碰撞后環(huán)境，顯示蘇帕河花崗巖具有島弧-同碰撞-碰撞后的大地構(gòu)造屬性。蘇帕河花崗巖的結(jié)晶年齡為527～519 Ma，具有8 Ma的形成過程，顯示蘇帕河花崗巖的長時間演化過程，這個過程可能意味著蘇帕河花崗巖經(jīng)歷洋殼俯沖(島弧花崗巖)→大洋封閉碰撞(同碰撞花崗巖)→碰撞后陸殼加厚與底侵作用(后碰撞花崗巖)的演化旋回。

①.地幔分異；②.板塊碰撞前；③.碰撞后隆起；④.造山晚期；⑤.非造山；⑥.同碰撞；⑦.造山后

泛非運動是指大約(550±100) Ma發(fā)生的一次重要的構(gòu)造熱事件，其影響的非洲大部分及相鄰的岡瓦納地區(qū)被稱為泛非造山帶，泛非造山帶包括變質(zhì)和變形的表殼巖石及局部再活化的基底。泛非造山帶的形成促使東岡瓦納與西岡瓦納的聯(lián)合，即岡瓦納大陸誕生。在特提斯-喜馬拉雅變質(zhì)基底和高喜馬拉雅變質(zhì)巖石中，平均年齡值為(501±12) Ma和(460±11) Ma，記載了喜馬拉雅地體的變質(zhì)基底巖石卷入泛非事件中，又在500 Ma之后繼續(xù)卷入早古生代變質(zhì)事件的歷史。

從早泛非運動(670～500 Ma)開始，滇西以統(tǒng)一的構(gòu)造格架逐步進入早古生代。它的特點是以上下整合的淺變質(zhì)巖系(新元古代—下寒武統(tǒng))為過渡，一方面與古地中海的阿拉伯北部、伊朗、藏南到東南亞完全一致；另一方面又與歐亞陸塊南緣特征明顯的震旦系冰川沉積、鎂硅質(zhì)碳酸鹽建造、富含小殼化石群和磷塊巖的下寒武統(tǒng)形成鮮明對比。說明盡管古元古代及中元古代揚子地塊和印支地塊有較多相似和相關(guān)，但泛非運動以來，整個滇西納入了古地中海域背部被動邊緣范圍。泛非運動末，主要在晚寒武紀固山期前，滇西地區(qū)雖以造陸為主，但在怒江以西出現(xiàn)潞西-平達隆起，此構(gòu)造隆起是花崗巖侵位區(qū)。

蘇帕河花崗巖的鋯石U-Pb測年結(jié)果為527～519 Ma，形成的大地構(gòu)造屬性為島弧-同碰撞-后碰撞過程，把這個過程與岡瓦納演化過程對比，可以看出，蘇帕河花崗巖是泛非運動過程中，泛非洲大洋俯沖→閉合→碰撞過程的產(chǎn)物，是對岡瓦納大陸形成過程的響應(yīng)。預示著519 Ma之前，包含南美洲地塊、非洲地塊的西岡瓦納和包含的印度地塊、南極洲地塊、澳大利亞地塊、阿拉伯地塊的東岡瓦納最終碰撞拼合，形成岡瓦納大陸，蘇帕河花崗巖當時應(yīng)是印度地塊的組成部分。

6 結(jié)論

(1)云南龍陵地區(qū)蘇帕河花崗巖主體巖性為二長花崗巖，其次是花崗閃長巖。為過鋁-強過鋁高鉀鈣堿性系列S型花崗巖，含有少量I型花崗巖。稀土元素總量較高，具有強烈的負Eu異常；微量元素富集Rb、Ba、K、Th、Ta、Ce、Hf，虧損Sr、Eu、Ti等元素。巖石經(jīng)歷了分離結(jié)晶過程，且有斜長石的分異。

(2)LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果顯示，蘇帕河花崗巖體形成于早寒武Terreneuvian第二期，其結(jié)晶年齡為527～519 Ma。

(3)蘇帕河花崗巖的源巖為中地殼中晚元古代變質(zhì)泥質(zhì)巖、變質(zhì)硬砂巖，并含有少量變質(zhì)英云閃長巖，屬于島弧-同碰撞-后碰撞花崗巖，是對大洋俯沖→封閉→碰撞過程的記錄。

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