陳道前，張惠華，馮孝良，唐高林，代堰锫，李同柱

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川　成都　610059;2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川　成都　610081;3.四川里伍銅業(yè)股份有限公司，四川　康定　626200)

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川西江浪穹窿二疊系變玄武巖的地球化學(xué)特征與巖石成因

陳道前1，張惠華2，馮孝良2，唐高林3，代堰锫2，李同柱2

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都610059;2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都610081;3.四川里伍銅業(yè)股份有限公司，四川康定626200)

江浪穹窿二疊系地層中發(fā)育一套順層產(chǎn)出的變玄武巖，主要由角閃石(～80%)、斜長石(～15%)與少量的石英(<3%)、磁鐵礦(～2%)等組成，具有明顯的枕狀構(gòu)造。為深入探討變玄武巖的巖石成因，本文對(duì)其進(jìn)行了主微量元素分析。結(jié)果顯示，變玄武巖具有低的SiO2(平均44.14%)與TiO2(平均1.79%)含量、高的TFe2O3(平均13.95%)和MgO(平均11.64%)含量，Mg#值介于65.6～58.3；稀土配分型式顯示為輕微的右傾型，Ce異常(Ce/Ce*平均0.89)與Eu異常(Eu/Eu*平均1.03)不明顯；富集大離子親石元素Rb、Ba和U，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、P、Zr和Hf；低的La/Sm值(2.71～2.26)、(Th/Ta)PM值(1.36～1.14)與(La/Nb)PM值(1.78～1.33)。綜合分析認(rèn)為，該套變玄武巖屬于洋底玄武巖，可能是古特提斯洋的洋殼殘余。巖漿源區(qū)為虧損地?；煊猩倭康母患蒯＝M分，巖漿上升侵位過程中沒有遭受地殼物質(zhì)的混染。與峨眉山低鈦玄武巖(LT1)的對(duì)比顯示，該套變玄武巖并非晚二疊世峨眉山玄武巖。

變玄武巖；地球化學(xué)；巖石成因；二疊系；江浪穹窿；川西

松潘-甘孜造山帶和揚(yáng)子板塊西緣的接合帶發(fā)育多個(gè)穹隆狀地質(zhì)體(圖1a)，其中以江浪穹窿構(gòu)造層位發(fā)育較全、變形構(gòu)造最具代表性[1]。前人將江浪穹窿的基本結(jié)構(gòu)劃分為前寒武紀(jì)堆垛層(中元古界里伍巖群)、古生代褶疊層(奧陶系江浪巖組、志留系甲壩巖組與二疊系烏拉溪組)及三疊系西康群板巖帶[1-2]，其間發(fā)育一系列順層韌性剪切滑脫帶(圖1b)。近年來，隨著找礦力度的加大，在穹窿核部地層里伍巖群中發(fā)現(xiàn)了一系列高品位(平均為2.5%[3])的Cu-Zn多金屬礦床(圖1b)。因此，江浪穹窿的基礎(chǔ)地質(zhì)問題已引起地質(zhì)學(xué)家的極大關(guān)注。然而，目前尚無資料可以揭示各地層系統(tǒng)的成巖構(gòu)造背景。

野外地質(zhì)調(diào)查顯示，江浪穹窿的二疊系地層之中發(fā)育一套順層產(chǎn)出的變玄武巖(圖2a)，表明二疊系是同沉積-火山作用的產(chǎn)物。迄今為止，未見相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)變玄武巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行報(bào)道。本文基于野外地質(zhì)工作及室內(nèi)巖相學(xué)觀察，結(jié)合巖石地球化學(xué)分析，深入探討了變玄武巖的巖石成因以及二疊系的成巖構(gòu)造背景。

1　地質(zhì)背景

江浪穹窿位于青藏高原東部，地處松潘-甘孜造山帶東南緣和揚(yáng)子陸塊西緣的接合部位(圖1a)。

圖1江浪穹窿大地構(gòu)造位置及區(qū)域地質(zhì)圖[4]

Fig.1Tectonic setting (a) and simplified geological map (b) of the Jianglang dome in western Sichuan (modified from Yan D P et al., 2003)

穹隆總體為一個(gè)北北西向的短軸背斜，長軸約25 km，短軸約20 km。各地層內(nèi)部具緊閉同斜褶皺、順層掩臥褶皺、等厚開闊褶皺等，穹窿核部廣泛存在順層韌性剪切帶[5]，不同地層單元之間發(fā)育環(huán)狀拆離斷裂帶[4]。

穹窿核部地層為中元古界地層里伍巖群，巖性以(石榴)云母片巖、(石榴)云母石英片巖及(云母)石英巖為主，夾較多透鏡條帶狀變基性火山巖，原巖主要為一套含火山凝灰質(zhì)的砂、泥質(zhì)濁流沉積巖夾基性火山巖組合。翼部地層包括奧陶系江浪巖組、志留系甲壩巖組、二疊系烏拉溪組及三疊系西康群(圖1b)：(1)江浪巖組僅分布于江浪穹隆南緣，與里伍巖群和甲壩巖組為滑脫斷層接觸。底部主要為含礫石英巖夾少量黑云石英巖、絹云(二云)石英片巖，上部為絹云(石英)千枚巖及黑云石英巖，主體構(gòu)成一個(gè)規(guī)模較大的韌性剪切滑脫帶；(2)甲壩巖組沿江浪穹隆周緣呈環(huán)狀分布，為一套海相的變基性火山巖與變硅質(zhì)(泥)巖及少量炭質(zhì)板巖組合；(3)二疊系烏拉溪組主要分布于江浪穹隆外緣，與甲壩巖組呈滑脫斷層接觸，巖性為大理巖、變硅質(zhì)巖夾變基性火山巖；(4)三疊系西康群以變石英粉砂巖、黑云石英巖與黑云(二云)石英片巖為主，夾細(xì)粒變長石石英砂巖及厚層塊狀大理巖，與烏拉溪組為平行不整合接觸或韌性剪切帶接觸[1，6]。

江浪穹隆及周緣巖漿活動(dòng)頻繁，發(fā)育花崗巖與少量基性巖、超基性巖。穹窿東北側(cè)出露文家坪花崗巖體(圖1b)，巖性為中細(xì)粒似斑狀黑云二長花崗巖，其鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為161.5±0.6 Ma[7]。噴發(fā)相主要為中—新元古代及二疊紀(jì)基性火山巖[1-2]。

2　樣品采集與測(cè)試

2.1巖相學(xué)

野外地質(zhì)調(diào)查顯示，二疊系地層中變玄武巖與大理巖、變硅質(zhì)巖為整合產(chǎn)出(圖2a)。變玄武巖呈灰綠色，發(fā)育明顯的枕狀構(gòu)造(圖2b)與杏仁狀構(gòu)造。巖石具中細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造；礦物組成主要為：(1)角閃石含量約80%，呈柱狀或粒狀，粒徑1000～50 μm，可見兩組解理呈銳角相交，局部已退變質(zhì)為綠泥石；(2)斜長石含量約15%，呈它形粒狀或自形板狀，粒徑200～10 μm，局部可見聚片雙晶；(3)石英含量<3%，呈它形粒狀，粒徑約30 μm；(4)磁鐵礦含量約2%，呈粒狀產(chǎn)出，粒徑100～50 μm(圖2c、d)。

圖2江浪穹窿二疊系變玄武巖野外及鏡下特征

Fig.2Field and microscopic features of the Permian metabasalts in the Jianglang dome

2.2測(cè)試方法

變玄武巖樣品經(jīng)室內(nèi)挑選新鮮、蝕變較弱者碎樣至200目后進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析，主微量元素測(cè)試在國土資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成。主量元素分析儀器為荷蘭帕納科公司生產(chǎn)的AXIOS-X熒光光譜儀；稀土、微量元素分析儀器為加拿大PerkinElmer公司制造的四級(jí)桿型電感耦合等離子質(zhì)譜Q-ICP-MS，儀器型號(hào)ELADRC-e。變玄武巖主微量元素分析數(shù)據(jù)列于表1。

3　巖石地球化學(xué)

3.1主量元素

變玄武巖SiO2含量介于45.42%～40.80%，平均44.14%；TiO2含量1.94%～1.60%，平均1.79%；Al2O3含量13.24%～10.31%，平均11.31%；TFe2O3含量15.76%～11.71%，平均13.95%；MnO含量0.20%～0.14%，平均0.17%；MgO含量13.92%～8.25%，平均為11.64%；CaO含量16.73%～10.51%，平均為12.42%；Na2O含量2.22%～1.08%，平均為1.55%；K2O含量0.77%～0.24%，平均為0.47%；P2O5含量0.17%～0.14%，平均為0.15%。TAS圖解與Zr/TiO2-Nb/Y圖解顯示變玄武巖為亞堿性玄武巖(圖3)。

3.2稀土元素

變玄武巖稀土元素中La(平均為11.5 μg/g)、Ce(平均為26.0 μg/g)、Nd(平均為19.3 μg/g)具有較高的含量，其它元素均低于10 μg/g。稀土元素總量 ΣREE為96.7～75.2 μg/g，平均為83.3 μg/g；(La/Yb)N介于4.93～3.77之間，平均為4.36。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式顯示為輕微的右傾型(圖4a)，不具有強(qiáng)烈的Ce異常(Ce/Ce*=0.95～0.81，平均為0.89)與Eu異常(Eu/Eu*=1.14～0.90，平均為1.03)。

圖3江浪穹窿二疊系變玄武巖主量元素圖解

Fig.3Major element diagrams of the Permian metabasalts in the Jianglang dome

3.3微量元素

變玄武巖中微量元素Sr(平均為194 μg/g)、Ba(平均為150 μg/g)、V(平均為363 μg/g)、Cr(平均為806 μg/g)、Co(平均為68.7 μg/g)、Ni(平均為403 μg/g)等具有較高含量，其它元素含量均低于50 μg/g。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，變玄武巖明顯富集大離子親石元素Rb、Ba和U等，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、P、Zr和Hf(圖4b)。

圖4江浪穹窿二疊系變玄武巖稀土元素配分圖及微量元素蛛網(wǎng)圖，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)文獻(xiàn)[8]和[9].峨眉山LT1數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[10]

Fig.4Chondrite-normalized REE distribution patterns and trace element spidergram of the Permian metabasalts in the Jianglang dome (after Taylor et al., 1985; Sun et al., 1989; Xiao L et al., 2004)

4　巖石成因

4.1是否屬于峨眉山玄武巖？

峨眉山大火成巖省玄武巖漿活動(dòng)發(fā)生于晚二疊世～260 Ma[11]。一些學(xué)者提出峨眉山玄武巖包括高鈦(HT type，Ti/Y>500，Mg#=31～53)與低鈦(LT type，Ti/Y<500，Mg#=44～67)兩種類型[10]，而低鈦系列又可以進(jìn)一步劃分為LT1(Mg#=51～67，Nb/La<0.9)和LT2(Mg#=44～54，Nb/La>1.1)。本文的巖石地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)表明(表1)，江浪穹窿二疊系變玄武巖Ti/Y值介于519～478(平均為495)，Mg#為65.6～58.3(平均為62.0)，Nb/La值介于0.78～0.58(平均為0.67)，與峨眉山LT1相當(dāng)。然而，變玄武巖樣品與峨眉山LT1的稀土、微量元素配分型式截然不同(圖4)，暗示二者化學(xué)成分存在顯著差異，即江浪穹窿二疊系變玄武巖并非峨眉山大火成巖省玄武巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

注：主量元素單位wt%，為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；微量元素單位ug·g-1;Mg#=100Mg/(Mg+ΣFe)，用原子個(gè)數(shù)比計(jì)算；Ce/Ce*=2CeN/(LaN+PrN)，Eu/Eu*=2EuN/(SmN+GdN)，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[8]；表中原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)文獻(xiàn)[9]

4.2構(gòu)造背景

江浪穹窿二疊系地層主要由大理巖、變硅質(zhì)巖與變玄武巖組成，三者為整合接觸關(guān)系(圖2a)，表明該套變玄武巖為同沉積-火山作用的產(chǎn)物，應(yīng)當(dāng)形成于深海環(huán)境。根據(jù)本文的主微量元素測(cè)試數(shù)據(jù)，TiO2-K2O-P2O5圖解顯示江浪穹窿二疊系變玄武巖形成于大洋環(huán)境(圖5a)，Ti-Cr與V-Ti圖解則進(jìn)一步表明該玄武巖屬于洋底玄武巖(圖5b、5c)。已有的研究表明，松潘-甘孜造山帶形成于古特提斯洋閉合階段[12]，而古特提斯洋的閉合時(shí)間已被限定為晚三疊世末—早侏羅世初[13]。本文對(duì)江浪穹窿二疊系變玄武巖構(gòu)造環(huán)境的判別結(jié)果顯示，古特提斯洋盆在二疊紀(jì)時(shí)期確實(shí)還沒有閉合，而該套變玄武巖或許正是古特提斯洋的洋殼殘余。

4.3巖漿演化

構(gòu)造環(huán)境判別顯示，江浪穹窿二疊系變玄武巖屬于洋底玄武巖(圖5)，而洋底玄武巖源區(qū)形成的巖石通常被認(rèn)為是板內(nèi)環(huán)境軟流圈地幔部分熔融的結(jié)果[14]。變玄武巖具有低的SiO2含量(45.42%～40.80%，平均為44.14%)、高的TFe2O3(15.76%～11.71%，平均為13.95%)與MgO(13.92%～8.25%，平均為11.64%)含量，Mg#值變化范圍較大(65.6～58.3，平均為62.0)且低于原生玄武巖(Mg#=70[15])，表明其不可能是原始地幔和虧損的軟流圈地幔直接熔融形成，應(yīng)該是演化巖漿的產(chǎn)物。變玄武巖富集大離子親石元素和輕稀土元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(圖4)，暗示巖漿受到了地殼物質(zhì)或者是富集巖石圈地幔物質(zhì)的混染。

眾所周知，高的La/Sm值(>4.5)指示了地殼物質(zhì)的混染[16]；變玄武巖的La/Sm值介于2.71～2.26(平均為2.41，表1)，表明巖漿侵位過程中可能沒有遭受地殼物質(zhì)的混染。一般而言，巖漿混入上地殼物質(zhì)之后，(Th/Ta)PM值與(La/Nb)PM值均在2以上[17]；變玄武巖樣品(Th/Ta)PM值為1.36～1.14，平均為1.22，(La/Nb)PM值介于1.78～1.33，平均為1.56(表1)，同樣排除了地殼混染的可能性。因此，本文認(rèn)為變玄武巖的地球化學(xué)特征(富集大離子親石元素、虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素)僅與富集巖石圈地幔組分的加入相關(guān)。在Nb-Zr地幔類型判別圖解[18]上，所有樣品的落點(diǎn)均臨近虧損地幔、遠(yuǎn)離富集地幔(圖6)，暗示玄武質(zhì)巖漿演化過程中富集巖石圈地幔組分的加入量十分有限。

哈克圖解顯示，變玄武巖樣品主量元素之間存在線性關(guān)系(圖7)，顯示了同源演化的特點(diǎn)，說明形成過程中發(fā)生了一定程度的結(jié)晶分異作用。然而，巖石具有高的MgO(平均為11.64%)、Cr(平均為806 μg/g)、Co(平均為68.7 μg/g)與Ni(平均為403 μg/g)含量(表1)，表明母巖漿分異程度相對(duì)較低[19]。變玄武巖MgO與TiO2、TFe2O3含量為正相關(guān)關(guān)系(圖7a、b)，可能由于鈦鐵礦的分離結(jié)晶造成。MgO與CaO含量呈負(fù)相關(guān)(圖7d)，表明斜長石在巖漿結(jié)晶分異過程中不是主要的堆晶礦物[20]；這與變玄武巖稀土配分型式缺乏Eu負(fù)異常(Eu/Eu*=1.14～0.90，平均為1.03)完全吻合(圖4a)。此外，樣品Co、Ni含量普遍較高且與MgO含量無明顯相關(guān)性，表明橄欖石的分離結(jié)晶作用不明顯。

圖5江浪穹窿二疊系變玄武巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解

Fig.5Tectonic discrimination diagrams of the Permian metabasalts in the Jianglang dome

5　結(jié)論

江浪穹窿二疊系變玄武巖屬于洋底玄武巖，可能是古特提斯洋的洋殼殘余。該變玄武巖并非晚二疊世峨眉山玄武巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。巖漿源區(qū)為虧損地?；煊猩倭康母患瘞r石圈地幔組分，巖漿上升侵位過程中沒有遭受地殼物質(zhì)的混染，可能主要經(jīng)歷了鈦鐵礦的結(jié)晶分異作用。

圖6江浪穹窿二疊系變玄武巖Nb-Zr地幔類型判別圖解

Fig.6Nb vs. Zr discrimination diagram of the mantle types for the Permian metabasalts in the Jianglang dome

圖7江浪穹窿二疊系變玄武巖主量元素哈克圖解

Fig.7Harker diagrams of the major elements in the Permian metabasalts in the Jianglang dome

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Geochemistry and petrogenesis of the Permian metabasalts in the Jianglang dome, western Sichuan

CHEN Dao-qian1， ZHANG Hui-hua2， FENG Xiao-liang2， TANG Gao-lin3， DAI Yan-pei2， LI Tong-zhu2

(1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,Sichuan,China; 2.ChengduCenter,ChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,Sichuan,China; 3.LiwuCopperMiningCompany,Garze626200,Sichuan,China)

A succession of bedded metabasalts occurs in the Permian strata in the Jianglang dome, western Sichuan. These rocks have well-defined pillow structures, and are composed mainly of hornblende (～80%), plagioclase (～15%) and minor quartz (<3%) and magnetite (～2%). The results of research in this study have disclosed that the metabasalts are characterized by low SiO2(an average of 44.14%) and TiO2(an average of 1.79%), highTFe2O3(an average of 13.95%) and MgO (an average of 11.64%); slightly right-leaning REE distribution patterns and unmarkedly Ce and Eu anomalies; enrichment of large ion lithophile elements Rb, Ba and U, and depletion of high field strength elements Nb, P, Zr and Hf; low La/Sm ratios (2.71-2.26), (Th/Ta)PMratios (1.36-1.14) and (La/Nb)PMratios (1.78-1.33). The above-mentioned results show that the Perian metabasalts in the Jianglang dome may be assigned to ocean-floor basalts, and remnants of palaeo-Tethyan oceanic crust. The magmas may be derived from the depleted mantle mixed with minor enriched mantle components, and were not contaminated with crustal matter during the ascending processes. Instead, they may be subjected to the crystallization differentiation of ilmenite. Compared with the Emeishan basalts, the metabasalts in the study area are not the products of the Late Permian Emeishan basaltic magma activities.

metabasalt; geochemistry; petrogenesis; Permian; Jianglang dome; western Sichuan

1009-3850(2016)01-0030-08

2015-10-20； 改回日期： 2015-11-21

陳道前(1965-)，男，博士生，副教授，從事地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)研究。E-mail：lwty2009@163.com

張惠華(1968-)，男，高級(jí)工程師，礦產(chǎn)勘查專業(yè)。E-mail：310432799@qq.com

中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)項(xiàng)目(1212011085139)、成都地質(zhì)調(diào)查中心青年科學(xué)基金項(xiàng)目(所控基[2015]-05)資助

P581

A