林紅宏，張寶林，沈曉麗*，杜慶祥，蘇 捷，賈文臣

(1. 山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590; 2. 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029; 3. 云南省紅河州國(guó)土資源局，云南 蒙自 661000; 4. 中鐵資源集團(tuán)有限公司北京技術(shù)咨詢(xún)分公司，北京 100070)

0 引 言

云南個(gè)舊地區(qū)位于濱太平洋構(gòu)造域與特提斯構(gòu)造域交界部位，歐亞板塊、太平洋板塊和印支板塊三者復(fù)合的碰撞擠壓帶[1-3]。該區(qū)分布大量三疊紀(jì)玄武巖，主要有3期玄武巖熔巖噴發(fā)，分別為安尼期(個(gè)舊組下段)、拉丁尼克早期(法郎組下段)和拉丁尼克晚期—諾利克期(法郎組上段)[4-6]。安尼期玄武巖主要分布在個(gè)舊東區(qū)麒麟山、卡房—老廠等地區(qū)，出露的玄武巖主要為堿性高鈦玄武巖，屬于板內(nèi)玄武巖；Sr-Nd同位素組成與峨眉山高鈦玄武巖相似，形成年齡為248.2～244.0 Ma。部分學(xué)者通過(guò)對(duì)安尼期一套基性—超基性巖組合的火山巖原巖以及該期堿性玄武巖和變堿性苦橄巖類(lèi)進(jìn)行分析，認(rèn)為該時(shí)期個(gè)舊地區(qū)屬于弧后裂谷盆地，在桂西南(那坡)—滇東南(個(gè)舊)地幔熱點(diǎn)控制的弧后擴(kuò)張作用下，軟流圈上涌底侵巖石圈地幔導(dǎo)致減壓熔融，形成了地幔巖漿源區(qū)，產(chǎn)生的巖漿以火山作用噴發(fā)[2,7-10]；但部分學(xué)者推測(cè)這些玄武巖可能是峨眉山大火成巖省(ELIP)后巖漿活動(dòng)的代表[11-12]。拉丁尼克早期火山巖主要分布在個(gè)舊西區(qū)，前人認(rèn)為該期玄武巖主要以致密塊狀和杏仁狀為主，形成于大陸板內(nèi)裂谷環(huán)境，與拉裂作用有關(guān)[6,13]。拉丁尼克晚期—諾利克期火山巖從個(gè)舊東區(qū)遷移到個(gè)舊西區(qū)他白—得勝?zèng)_等地區(qū)，主要為由熔巖、凝灰?guī)r、火山碎屑巖、泥質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖等構(gòu)成的火山-沉積巖系，揭示火山噴發(fā)中心晚期向哀牢山造山帶方向遷移[14]。但目前對(duì)個(gè)舊西區(qū)拉丁尼克晚期—諾利克期玄武巖的地球化學(xué)特征等研究較少，而峨眉山玄武巖是全球二疊紀(jì)3個(gè)大陸溢流玄武巖省之一，普遍被認(rèn)為是地幔柱成因，規(guī)模巨大，分布范圍遍及川黔滇大面積地區(qū)，晚二疊世噴發(fā)作用最為強(qiáng)烈?，F(xiàn)有研究對(duì)峨眉山玄武巖噴發(fā)時(shí)限存在爭(zhēng)議，關(guān)于個(gè)舊他白地區(qū)三疊紀(jì)玄武巖的構(gòu)造背景及與峨眉山地幔柱的關(guān)系也比較模糊，解決三疊紀(jì)玄武巖的歸屬問(wèn)題對(duì)認(rèn)識(shí)峨眉山玄武巖的噴發(fā)特點(diǎn)有一定作用。

本文通過(guò)對(duì)云南個(gè)舊他白地區(qū)最晚期玄武巖——他白中三疊世拉丁尼克晚期—諾利克期玄武巖開(kāi)展了地球化學(xué)和Sr-Nd同位素分析，探討了玄武巖的源區(qū)，揭示了玄武巖的巖漿演化和構(gòu)造背景；并通過(guò)對(duì)比研究他白高鈦玄武巖和峨眉山高鈦玄武巖，為判別云南三疊紀(jì)玄武巖的歸屬及峨眉山玄武巖的噴發(fā)特點(diǎn)增加新的證據(jù)。

1 區(qū)域構(gòu)造背景及樣品巖石學(xué)特征

云南個(gè)舊地區(qū)位于華南造山帶右江盆地西緣與揚(yáng)子陸塊的對(duì)接部位，西南與哀牢山變質(zhì)帶相連[15]。該區(qū)出露的地層比較齊全，其中三疊紀(jì)地層最為完整，出露最為廣泛[16]。結(jié)合野外調(diào)查研究情況，峨眉山溢流玄武巖分布范圍及研究區(qū)位置如圖1(a)所示，個(gè)舊西區(qū)三疊紀(jì)火山巖系的地層層序及樣品所在位置如圖1(b)所示。

圖(a)引自文獻(xiàn)[23]、[24]; 圖(b)引自文獻(xiàn)[25]

拉丁尼克晚期—諾利克期火山巖是個(gè)舊西區(qū)三疊紀(jì)最晚期噴發(fā)的玄武巖，主要分布在個(gè)舊西區(qū)賈沙向斜軸部的林河村—尼得、得勝?zèng)_一帶。其活動(dòng)中心在他白地區(qū)以南，主要為由碳酸鹽巖和泥質(zhì)碎屑巖、熔巖及凝灰?guī)r構(gòu)成的火山巖系，總厚度約為1 800 m[8,17-19]。采樣剖面如圖2所示，單層厚度數(shù)十米到二三百米不等。東、西兩側(cè)火山巖系變薄，熔巖逐漸尖滅，相變?yōu)榉植忌鯊V的凝灰?guī)r相。

圖2 個(gè)舊西區(qū)三疊紀(jì)火山巖地層剖面柱狀圖

研究區(qū)地層巖性組合復(fù)雜，成分交替頻繁，厚度不等，經(jīng)構(gòu)造作用后多發(fā)生沿層滑動(dòng)或?qū)娱g分離。巖石組合以玄武質(zhì)熔巖為主，包括杏仁狀玄武巖、塊狀玄武巖和橄欖玄武巖；其次為中酸性和酸性凝灰?guī)r，具典型的雙峰式火山巖特點(diǎn)[20]。后期受燕山運(yùn)動(dòng)及大規(guī)模中粒斑狀黑云母花崗巖侵入的影響，火山巖遭到不同程度的變質(zhì)，反映其比較活躍的區(qū)域動(dòng)力構(gòu)造背景。另外，基性巖脈通常被認(rèn)為是地幔巖漿侵入、噴發(fā)的產(chǎn)物, 其形成具有特殊的動(dòng)力學(xué)指示意義，可能代表區(qū)域性地殼拉張、巖石圈減薄伸展或地幔柱活動(dòng)等[21-22]。因此，選取研究區(qū)8件變質(zhì)玄武巖(樣品編號(hào)分別為JM10-42、JM10-51、JM10-53、JM10-54、JM10-55、JM10-56、JM10-57、JM10-58)以及3件基性脈巖(樣品編號(hào)分別為JM10-60、JM10-61、JM10-62)進(jìn)行分析。變質(zhì)玄武巖礦物分布均一，具塊狀構(gòu)造、斑狀細(xì)粒結(jié)構(gòu)。斑晶主要為輝石，呈短柱狀，體積分?jǐn)?shù)約為5%；基質(zhì)為變質(zhì)斜長(zhǎng)石，體積分?jǐn)?shù)約為95%[圖3(a)]；斜長(zhǎng)石呈片狀分布，可見(jiàn)較大的聚片雙晶呈定向分布，基質(zhì)以細(xì)晶質(zhì)長(zhǎng)石和鐵鎂礦物為主，保存有變余間粒-間隱結(jié)構(gòu)特征[圖3(b)]。斑晶和基質(zhì)有明顯的綠簾石化，可能是輝石蝕變形成[圖3(c)]；巖石主要發(fā)生絹云母化，表現(xiàn)為斜長(zhǎng)石被絹云母-黏土礦物不完全取代[圖3(d)]。基性脈巖主要發(fā)生絹云母化和綠泥石化[圖3(e)]，其中綠泥石為鱗片狀，具定向排列，部分充填于斜長(zhǎng)石礦物的間隙中，定向排列明顯，可見(jiàn)右旋構(gòu)造[圖3(f)]，說(shuō)明該巖脈處于伸展?fàn)顟B(tài)。

Chl為綠泥石；Ep為綠簾石；Aug為輝石；Pl為斜長(zhǎng)石

2 地球化學(xué)特征

2.1 分析方法

將所采集的8件變質(zhì)玄武巖和3件基性脈巖樣品磨碎至200目后進(jìn)行主量、微量元素和同位素地球化學(xué)分析。所有樣品的地球化學(xué)測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素使用X-射線(xiàn)熒光光譜儀(XRF-1500)測(cè)試完成，分析誤差優(yōu)于5%。微量及稀土元素利用酸溶法制備樣品，使用Element Ⅱ型ICP-MS儀測(cè)試完成。分析精度為：當(dāng)元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)大于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于5%；當(dāng)元素含量小于10×10-6時(shí)，精度優(yōu)于10%。Sr-Nd同位素使用MAT-262同位素質(zhì)譜儀測(cè)定，所有測(cè)定的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd值分別用0.119 4和0.721 9進(jìn)行Sr、Nd同位素質(zhì)量歧視校正。Sr空白質(zhì)量小于500×10-12g，Nd空白質(zhì)量小于100×10-12g，Sr-Nd同位素分析測(cè)試精度則優(yōu)于0.001 5%[26-27]。

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 主量元素特征

云南個(gè)舊他白地區(qū)中三疊世拉丁尼克晚期—諾利克期變質(zhì)玄武質(zhì)巖的主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，采樣位置見(jiàn)圖1(b)。

表1 變質(zhì)玄武巖及基性脈巖的主量元素分析結(jié)果

個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖的SiO2含量為42.04%～54.37%，平均值為45.78%；Na2O、K2O和全堿含量分別為0.12%～4.11%、0.03%～2.77%和0.15%～5.54%，Na2O含量普遍高于K2O含量，呈現(xiàn)明顯的富Na特征；Al2O3含量為12.03%～22.34%，平均值為14.96%；TiO2含量為1.81%～4.32%，暗示其源區(qū)與峨眉山高鈦玄武巖[28]類(lèi)似；巖石硅堿比(A/S，即(w(K2O)+w(Na2O))/(w(SiO2)-39%))為0.01～1.38。另外，個(gè)舊他白地區(qū)玄武巖經(jīng)歷過(guò)一定程度的變質(zhì)作用，因此，主量元素分析中的燒失量較高(0.96%～10.37%)[29]?；悦}巖的SiO2含量為42.49%～45.52%；Na2O含量遠(yuǎn)高于K2O；TiO2含量大于2.10%；巖石硅堿比為0.44～1.02，燒失量為1.14%～3.38%，與變質(zhì)玄武巖的主量元素含量變化范圍大致相同。

2.2.2 稀土和微量元素特征

Nb、Y均為不活潑微量元素，較少受到蝕變和變質(zhì)作用的影響。對(duì)于堿性(Alkaline)和非堿性(Nonalkaline)系列火山巖，其N(xiāo)b/Y值的區(qū)間范圍十分穩(wěn)定；尤其對(duì)于基性、中基性和中酸性火山巖，其堿性和非堿性系列的區(qū)分主要取決于Nb/Y值，而較少受到SiO2含量變化的影響[30-31]。因此，可以利用在蝕變作用過(guò)程中不活潑元素比值的Nb/Y-SiO2圖解(圖4)進(jìn)行巖石分類(lèi)。結(jié)果表明，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖由堿性玄武巖及粗面安山巖組成。

圖4 變質(zhì)玄武巖及基性脈巖Nb/Y-SiO2圖解

個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖的微量元素含量及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。其中，大離子親石元素Rb、Ba、Sr含量分別為(0.40～79.76)×10-6、(23.39～873.50)×10-6、(30.05～586.41)×10-6，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf含量則分別為(20.75～57.48)×10-6、(1.40～4.05)×10-6、(135.57～424.09)×10-6、(3.52～11.81)×10-6?；悦}巖的大離子親石元素Rb、Ba、Sr含量分別為(1.22～13.08)、(36.43～289.69)×10-6、(142.41～467.35)×10-6，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf含量則分別為(21.62～27.99)×10-6、(1.49～1.94)×10-6、(159.32～195.78)×10-6、(4.21～5.13)×10-6。

表2 變質(zhì)玄武巖及基性脈巖的微量元素分析結(jié)果

續(xù)表2

變質(zhì)玄武巖表現(xiàn)為異常低的Rb、Ba含量，Sr嚴(yán)重虧損，Ta、Ti、Zr、Hf、Th等含量較高的特點(diǎn)。Sr虧損反映了巖石具有斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用或受到地殼混染[32]，同時(shí)也可能是變質(zhì)作用導(dǎo)致的Sr帶出[33-34][圖5(a)]，與基性脈巖的變化范圍較一致。稀土元素在揭示巖石成因、分類(lèi)、成礦物理化學(xué)條件和物質(zhì)來(lái)源及成礦機(jī)理等方面發(fā)揮了極其重要的作用[10]。從球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖5(b)]對(duì)比可以看出：云南個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與四川越西、云南鹽津以及云南金平地區(qū)二疊紀(jì)峨眉山高鈦玄武巖的稀土元素配分模式[35-37]較為相似，兩者的稀土元素配分模式為明顯的右傾型。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖的稀土元素總含量較高；在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式[圖5(b)]中，所有樣品均表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，輕稀土元素富集且輕、重稀土元素之間存在較強(qiáng)的分餾作用，LREE/HREE值為4.50～8.55，(La/Nb)N值為4.09～11.72，略具正Eu異常(0.83～1.27，平均值為1.08)及弱負(fù)Ce異常(0.87～1.10，平均值為0.97)。正Eu異常說(shuō)明可能有石榴子石的存在且斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶作用較弱[38]，弱負(fù)Ce異常表明其主要與后期表生風(fēng)化作用相關(guān)[39]；風(fēng)化和蝕變作用可能導(dǎo)致了部分主量元素(如Mg、Fe和K)和微量元素(Rb、Sr和Ba)含量的變化。而個(gè)舊他白地區(qū)基性脈巖LREE/HREE值為7.34～8.16，(La/Nb)N值為9.52～11.65，樣品具正Eu異常(1.12～1.23)及弱負(fù)Ce異常(0.96～0.97)。通過(guò)主量、微量元素特征可知，個(gè)舊他白地區(qū)基性脈巖與變質(zhì)玄武巖具有同源性。

ws為樣品含量；wp為原始地幔含量；wc為球粒隕石含量；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[43]；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[44]；圖(a)云南鹽津地區(qū)(8件樣品)峨眉山高鈦玄武巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[36]；圖(b)四川越西(11件樣品)、云南鹽津(8件樣品)、云南金平(11件樣品)地區(qū)峨眉山高鈦玄武巖數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[35]～[37]

2.2.3 Sr-Nd同位素特征

個(gè)舊他白地區(qū)3件變質(zhì)玄武巖與2件基性脈巖Sr-Nd同位素樣品的分析結(jié)果見(jiàn)表3。所有樣品的(87Sr/86Sr)i值和εNd(t)值都是選擇t=240 Ma(對(duì)應(yīng)中三疊世，與拉丁尼克期相近)進(jìn)行初始值計(jì)算的。變質(zhì)玄武巖(87Sr/86Sr)i值為0.703 84～0.705 90，平均值為0.704 67，略高于原始地?，F(xiàn)今值(0.704 50)[40]，(143Nd/144Nd)i值為0.512 363～0.512 392，平均值為0.512 375，略低于原始地幔現(xiàn)今值(0.512 638)[41]，可見(jiàn)變質(zhì)玄武巖來(lái)源于原始地幔；εNd(t)值為0.2～0.7，亦表明其來(lái)源于地幔；二階段模式年齡(T2DM)為985～972 Ma，表明其源巖從地幔中脫離的時(shí)間為中元古代[42]?；悦}巖(87Sr/86Sr)i值為0.705 50～0.706 03，平均值為0.705 77；(143Nd/144Nd)i值為0.512 335～0.512 362，平均值為0.512 349，與變質(zhì)玄武巖的變化范圍大致相同，εNd(t)值為-0.4～0.1，表明其源區(qū)略有年輕地殼物質(zhì)混染。

表3 變質(zhì)玄武巖及基性脈巖Sr-Nd同位素分析結(jié)果

3 討 論

3.1 變質(zhì)玄武巖的巖漿演化

巖漿的分離結(jié)晶作用表現(xiàn)在玄武巖的斑晶成分和主量、微量元素成分的變化上。從主要主量元素相關(guān)關(guān)系圖解中可見(jiàn)：個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖的MgO與CaO含量成正相關(guān)關(guān)系，反映了單斜輝石分離結(jié)晶作用[圖6(a)]；MgO與SiO2含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，反映了分離結(jié)晶趨勢(shì)[圖6(b)]。橄欖石、斜方輝石、單斜輝石的礦物/熔漿分配系數(shù)比值(Sm/Eu)近于1，而斜長(zhǎng)石Sm/Eu值遠(yuǎn)小于1[45-46]。在Sm/Eu-Sr圖解(圖7)中，如果玄武巖漿沒(méi)有發(fā)生分離結(jié)晶，投影點(diǎn)將集中分布于很小的區(qū)域，起源于不同地幔源區(qū)的玄武巖投影點(diǎn)將集中分布在不同區(qū)域[45]。由Sm/Eu-Sr圖解(圖7)可知，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖以輝石、橄欖石的分離結(jié)晶為主，但總體上分離結(jié)晶程度較低[47]。

圖6 變質(zhì)玄武巖主量元素相關(guān)關(guān)系圖解

Sm/Eu-Sr圖解(圖7)顯示：Sm/Eu值相對(duì)跳躍且變化較大，反映源區(qū)存在一定的地殼混染。一般認(rèn)為，原始地幔La/Ta值為8～15，受巖石圈混染，La/Ta值迅速升高到25以上[48-49]，同時(shí)La/Sm值也會(huì)升高到5以上；地殼Th/Ta值大于10.0，地幔Th/Ta值為2.3，受地殼混染會(huì)使Th/Ta值升高[39]；地幔La/Nb值為0.94，地殼La/Nb值為2.20[50]。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖Th/Ta值為1.61～2.19，La/Nb值為0.49～1.54，La/Ta值為6.89～21.69，反映了變質(zhì)玄武巖巖漿主要來(lái)源于原始地幔，且部分熔融程度不高，地殼混染較弱。

圖7 變質(zhì)玄武巖Sm/Eu-Sr圖解

3.2 變質(zhì)玄武巖的源區(qū)

Nd同位素獲得的一階段模式年齡為1 368～1 000 Ma，表明個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武質(zhì)巖的源區(qū)比較年輕。從表3可以看出：變質(zhì)玄武巖εNd(t)值為0.2～0.7，平均值為0.4，說(shuō)明其源區(qū)物質(zhì)可能來(lái)自原始地幔；(87Sr/86Sr)i值為0.703 84～0.705 90，屬于大洋玄武巖((87Sr/86Sr)i值為0.702 00～0.707 00)。前人研究表明，峨眉山高鈦玄武巖(87Sr/86Sr)i值為0.704 158～0.704 929，εNd(t)值為-4.0～4.4，εSr(t)值為-8.02～31.75，與個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武質(zhì)巖具有基本一致的變化范圍[51-55]。Ren等研究表明峨眉山高鈦玄武巖主要為堿性玄武巖[56-60]；從表3可以得出，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖也屬于堿性玄武巖。另外，從圖8可以看出，峨眉山高鈦玄武巖大部分樣品落在洋島玄武巖(OIB)區(qū)域，說(shuō)明峨眉山高鈦玄武巖與洋島玄武巖相似，具有較高的Ta、Ti、Zr、Hf、Th等高場(chǎng)強(qiáng)元素含量和較高的強(qiáng)不相容元素含量，及較明顯的Nb虧損特點(diǎn)，為富集型地幔部分熔融的產(chǎn)物，并且其強(qiáng)不相容元素含量隨玄武巖基性程度的降低而增高[47]，也說(shuō)明峨眉山高鈦玄武巖與個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖有相同的來(lái)源。

圖中百分?jǐn)?shù)表示地殼物質(zhì)參與的百分比；底圖引自文獻(xiàn)[37]；峨眉山溢流玄武巖引自文獻(xiàn)[62]、[63]

Ti、P、K在地幔條件下為強(qiáng)不相容元素，在幔源熔蝕、地幔交代作用等地幔不均一事件中，通常會(huì)產(chǎn)生顯著的富集或虧損[61]。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖相對(duì)富集不相容元素(Ti、P、K等)，這與大部分的晚期(上部)峨眉山高鈦玄武巖特征相似，說(shuō)明個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖形成于地幔柱巖漿活動(dòng)中心部位相對(duì)較弱的階段，特別是地幔柱活動(dòng)中心的邊緣地帶、巖石圈較厚、熔融程度相對(duì)較低的條件下[55,64-67]。這也一定程度上解釋了個(gè)舊地區(qū)與火山巖有關(guān)鉛礦化的主要特點(diǎn)是礦石中磁鐵礦含量很高的原因[68]。

在Ce/Y-Zr/Nb圖解(圖9)中，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖分布于原始石榴子石二輝橄欖巖和虧損尖晶石二輝橄欖巖之間，說(shuō)明其主要是在尖晶石橄欖巖穩(wěn)定域與石榴子石橄欖巖穩(wěn)定域之間的過(guò)渡帶熔融的，部分熔融程度小于4%，MnO、TiO2、Al2O3、FeO等與斜長(zhǎng)石結(jié)晶溫度有關(guān)。而峨眉山高鈦玄武巖主要分布于原始石榴子石二輝橄欖巖中，少量分布于虧損尖晶石二輝橄欖巖和虧損石榴子石二輝橄欖巖，說(shuō)明峨眉山高鈦玄武巖主要在石榴子石穩(wěn)定域內(nèi)熔融，代表了熱地幔柱邊部或地幔小部分熔融[69]。

圖中百分?jǐn)?shù)表示部分熔融程度；GD為虧損石榴子石二輝橄欖巖；GP為原始石榴子石二輝橄欖巖；SD為虧損尖晶石二輝橄欖巖；SP為原始尖晶石二輝橄欖巖；底圖引自文獻(xiàn)[70]

3.3 變質(zhì)玄武巖的構(gòu)造背景

個(gè)舊地區(qū)三疊紀(jì)玄武巖系主要為凝灰?guī)r，熔巖數(shù)量較少，與峨眉山主體玄武巖以熔巖為主的特征有顯著區(qū)別，并且由于該巖區(qū)處于造山帶，受后期變質(zhì)作用的影響，普遍經(jīng)歷了綠片巖相變質(zhì)作用。本文主要選擇對(duì)變質(zhì)作用不敏感的元素對(duì)構(gòu)造背景進(jìn)行分析。在Nb-Nb/Ta圖解(圖10)中，所有投影點(diǎn)均落在地幔柱成因區(qū)。

底圖引自文獻(xiàn)[71]

在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，地幔柱成因玄武巖不僅沒(méi)有Nb、Ta虧損，而且Nb、Ta相對(duì)于Zr、Hf富集。在各種玄武巖中，地幔柱成因的Ta/Hf值和Nb/Zr值是最高的。其標(biāo)志是：Ta/Hf值大于0.3；Nb/Zr值大于0.1[72-73]。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖Ta/Hf值為0.30～0.40，Nb/Zr值為0.12～0.16(表4)，均與地幔柱成因玄武巖范圍一致。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式中，由地幔柱產(chǎn)生的未受到混染或略受到污染的玄武質(zhì)巖石，通常具有平坦的稀土元素配分模式或輕稀土元素富集的配分模式，并缺乏Nb、Ta、Ti負(fù)異常[74]。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖為輕稀土元素富集型，符合地幔柱成因特點(diǎn)。

表4 個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與地幔柱成因玄武巖的特征元素對(duì)比

地幔柱成因的玄武巖最為重要的特征是其(Th/Nb)N值大于1[75]。除樣品JM10-42外，其他變質(zhì)玄武巖的(Th/Nb)N值均大于1，符合地幔柱成因玄武巖特點(diǎn)。另外，起源于地幔柱的玄武巖(La/Nb)N值均大于1[76]。除樣品JM10-53、JM10-55外，其他變質(zhì)玄武巖(La/Nb)N值均大于1，也符合地幔柱玄武巖的部分特點(diǎn)。

根據(jù)地殼和地幔不相容元素比值得到的洋島玄武巖中Th/Nb值為0.105～0.157[75]，而個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖Th/Nb值為0.100～0.150。洋島玄武巖的起源和地幔柱有關(guān)，因此，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖符合地幔柱特點(diǎn)。

島弧和大陸板內(nèi)裂谷區(qū)玄武巖的Th/Ta值和Th/Nb值相近，但前者相對(duì)于后者虧損Ta，其范圍與西伯利亞地幔柱的Noril’sk玄武巖相同，構(gòu)造背景為大陸板內(nèi)典型裂谷環(huán)境。Zr-Zr/Y圖解[圖11(a)]顯示，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖形成于板內(nèi)環(huán)境，另外從Ti/100-Zr-3Y圖解[圖11(b)]也可以看出變質(zhì)玄武巖主要落于板內(nèi)玄武巖區(qū)域，與島弧玄武巖等形成原因不同。在巖石化學(xué)成分的MgO-FeO-Al2O3圖解[圖11(c)]中，變質(zhì)玄武巖主要投影在大陸區(qū)域。

前人研究表明，個(gè)舊地區(qū)玄武巖中橄欖石和斜長(zhǎng)石的結(jié)晶溫度分別為1 225 ℃和1 175 ℃，壓力為2.0～2.5 GPa，玄武巖漿來(lái)源深度則大于60 km[5,77-78]，且利用Carmichael等提出的熔漿-礦物相平衡方法[79]計(jì)算得到該區(qū)玄武巖形成深度為55～75 km。而個(gè)舊一帶的莫霍面最深為46 km，一般為(40±2)km[80-81]，因此，推測(cè)個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖來(lái)自于上地幔。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示，三疊系個(gè)舊組中玄武巖噴發(fā)時(shí)間為(248.2±6.1)Ma[11,85-87]，比峨眉山玄武巖(260 Ma)晚了約10 Ma[88-90]。在地幔柱就位后，早三疊世揚(yáng)子地殼發(fā)生的伸展作用以及思茅地塊對(duì)揚(yáng)子地塊的俯沖作用，誘導(dǎo)峨眉山地幔柱頭部重新進(jìn)行了一次低程度的部分熔融(4%～12%)[91-92]，母巖漿經(jīng)歷了單斜輝石分離結(jié)晶作用以及微弱的下地殼混染，在板內(nèi)噴發(fā)形成[11]。而個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖的熔融程度在3%左右，有較低的同化混染和分離結(jié)晶，在板內(nèi)噴發(fā)形成。高鈦玄武巖巖漿產(chǎn)生于地幔柱頭部邊緣(圖12)，較少被卷入巖石圈物質(zhì)，地幔溫度低，熔融程度也低，母巖漿(熱地幔柱在大于80 km的石榴子石穩(wěn)定域經(jīng)過(guò)小部分熔融形成的，可能代表了熱地幔柱邊部小程度部分熔融的產(chǎn)物[69])匯集到淺部巖漿房中經(jīng)歷了結(jié)晶分異，殼源物質(zhì)混染弱[63,93-95]。

T為三疊系；P為二疊系

3.4 個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與峨眉山玄武巖的關(guān)系

前人對(duì)于峨眉山玄武巖的噴發(fā)時(shí)限問(wèn)題存在爭(zhēng)議，部分學(xué)者認(rèn)為地幔柱成因玄武巖為短時(shí)間內(nèi)的巨量噴發(fā)，常在3 Ma，甚至在1 Ma內(nèi)完成[96-98]。Zhou等通過(guò)對(duì)四川新街、攀枝花、力馬河、紅格、丙谷等鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)巖體和茨達(dá)A型花崗巖體，以及宣威組底部凝灰?guī)r鋯石SHRIMP年齡分析研究，推測(cè)峨眉山大火成巖省巖漿活動(dòng)主噴發(fā)期主要為259～257 Ma[99-108]。但一些學(xué)者認(rèn)為主噴發(fā)期之后仍有巖漿活動(dòng)，如滇東北會(huì)澤地區(qū)玄武粗安巖的鋯石U-Pb加權(quán)平均年齡為(251.6±4.2)Ma，地球化學(xué)特征顯示其為早三疊世受地幔柱影響，巖石圈拉張達(dá)到最大程度，峨眉山地幔柱活動(dòng)消亡期的產(chǎn)物[109-112]。另外，還有學(xué)者認(rèn)為溢流玄武巖省在噴發(fā)結(jié)束階段可持續(xù)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的間隙式噴發(fā)，受地幔柱影響，峨眉山玄武巖自中帶向外帶巖漿作用逐漸減弱[109,113]。峨眉山玄武巖主溢流期后的上部層位存在多個(gè)氣孔狀熔巖與火山碎屑巖-碳質(zhì)泥巖的互層，可持續(xù)到236 Ma[99,114-116]，相伴隨的鎂鐵—超鎂鐵質(zhì)侵入巖活動(dòng)則持續(xù)到更晚(約210 Ma)[117-118]，指示峨眉山大火成巖省的巖漿活動(dòng)可以持續(xù)到晚三疊世。從地勢(shì)特征來(lái)看，川滇古陸在晚三疊世以前為被動(dòng)大陸邊緣沉積，之后轉(zhuǎn)變?yōu)榍瓣懪璧爻练e，這是地幔柱引起的穹形隆起及大量溢流玄武巖噴發(fā)的結(jié)果，并一直持續(xù)到晚三疊世[119]，這也在一定程度上反映了地幔柱活動(dòng)的影響可持續(xù)至晚三疊世，可能會(huì)對(duì)個(gè)舊地區(qū)玄武巖的形成造成影響。但部分學(xué)者認(rèn)為除了地幔柱活動(dòng)成因形成三疊紀(jì)玄武巖之外，島弧環(huán)境下也可能形成三疊紀(jì)玄武巖。例如，甘孜—理塘一帶是中二疊世至晚三疊世的玄武巖漿活動(dòng)中心，沿甘孜—理塘斷裂帶廣泛發(fā)育三疊紀(jì)玄武巖，但通過(guò)分析得到該地區(qū)安尼期—諾利克期玄武巖主要是洋脊玄武巖，顯示甘孜—理塘洋盆擴(kuò)張到頂峰[120-121]；諾利克早—中期玄武巖與甘孜—理塘洋盆的閉合以及向中甸板塊的俯沖有關(guān)，主要為島弧玄武巖[122]，表明部分島弧玄武巖形成于中二疊世至早三疊世(272～248 Ma)東特提斯洋向東俯沖期間[123]。

峨眉山高鈦玄武巖(TiO2含量大于2.5%)主要分布在四川、貴州等地區(qū)火山序列的上部。地球化學(xué)分析可知：峨眉山高鈦玄武巖輕稀土元素富集，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式為明顯的右傾型，大離子親石元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素富集，稀土元素總含量為(198～315)×10-6，(La/Nb)N值為9～12，且Sr有明顯虧損[62,97,124]；εNd(t)值為-3.6～5.0，(87Sr/86Sr)i值為0.704～0.706，說(shuō)明其主要來(lái)源于原始地幔；TFe2O3含量較高，微量元素比值對(duì)比如表5所示。據(jù)此可以看出，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖微量元素比值的變化范圍與峨眉山高鈦玄武巖大致相同。峨眉山高鈦玄武巖是由含石榴子石地幔柱的低程度部分熔融(<8%)產(chǎn)生的，Ce/Yb值高也可反映熔融程度低或主要?dú)埩粝酁槭褡邮痆124]。峨眉山高鈦玄武巖主要來(lái)自地幔柱頭部，在峨眉山地幔柱頭部外圍，地幔源相當(dāng)均勻，巖石圈蓋較厚，溫度較低[125-126]。因此，從噴發(fā)時(shí)間及地球化學(xué)特征可以得出，個(gè)舊他白地區(qū)拉丁尼克晚期—諾利克期地幔柱成因的玄武巖與峨眉山高鈦玄武巖有相同源區(qū)。

表5 個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與峨眉山玄武巖的TFe2O3含量及微量元素比值對(duì)比

綜上所述，初步推測(cè)個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖具有峨眉山地幔柱成因玄武巖特點(diǎn)，主要來(lái)自于原始地幔，受地殼混染較弱。峨眉山地幔巖漿活動(dòng)主噴發(fā)期在晚二疊世已經(jīng)結(jié)束，但峨眉山地幔柱活動(dòng)的影響持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。個(gè)舊他白地區(qū)地幔柱活動(dòng)能量較低，玄武質(zhì)巖漿未噴出地表，形成巖漿房，后期由于巖漿房活動(dòng)，使得該區(qū)地幔柱性質(zhì)的玄武巖再次噴發(fā)形成三疊紀(jì)變質(zhì)玄武巖。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)云南個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與洋島玄武巖相似，具有較高含量的Ta、Ti、Zr、Hf、Th等高場(chǎng)強(qiáng)元素和強(qiáng)不相容元素，富集輕稀土元素，且輕、重稀土元素之間分餾作用較強(qiáng)，為堿性高鈦?zhàn)冑|(zhì)玄武巖，并經(jīng)歷了分離結(jié)晶作用和同化混染作用。

(2)個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖處于大陸板內(nèi)典型裂谷環(huán)境，并符合地幔柱成因的特點(diǎn)，與峨眉山地幔柱玄武巖同源。個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武質(zhì)巖分布在尖晶石橄欖巖穩(wěn)定域與石榴子石橄欖巖穩(wěn)定域之間的過(guò)渡帶，部分熔融程度小于4%。

(3)從Sr-Nd同位素分析可以看出，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖來(lái)源于原始地幔，源巖從地幔中脫離的時(shí)間為中元古代，屬于大洋玄武巖。

(4)通過(guò)噴發(fā)時(shí)間、地球化學(xué)特征、構(gòu)造背景及源區(qū)分析可知，個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與峨眉山高鈦玄武巖微量元素變化范圍大致相同，都受到低程度的分離結(jié)晶作用以及微弱的同化混染作用影響，它們都來(lái)自于原始地幔并形成于大陸板內(nèi)環(huán)境，說(shuō)明個(gè)舊他白地區(qū)變質(zhì)玄武巖與峨眉山高鈦玄武巖有相同的來(lái)源。