陳 靜，李大鵬，康 歡，耿建珍，張菁菁

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國地震局 地質(zhì)研究所，北京 100029；3.中國地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，天津 300170)

0 引 言

由于鋯石耐風(fēng)化，代表大陸源區(qū)物質(zhì)的天然混合的陸源碎屑沉積巖(物)中常含有大量不同源區(qū)鋯石礦物。隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的逐漸提高，特別是鋯石礦物原位微區(qū)分析技術(shù)的廣泛發(fā)展，碎屑沉積巖(物)及其中鋯石目前已被廣泛地應(yīng)用于揭示不同時(shí)代大陸上地殼物質(zhì)組成[1]、研究大陸地殼生長與保存歷史[2-4]、恢復(fù)不同塊體的古地理位置[5-9]及不同構(gòu)造體制下的沉積響應(yīng)[10-14]。理論上，相對于陸源碎屑沉積巖，淺海相碳酸鹽巖往往不含鋯石。然而大量實(shí)際研究表明，陸源碎屑物質(zhì)通過大陸河流系統(tǒng)搬運(yùn)及濁流沉積的作用，部分碳酸鹽巖中也可以含有相當(dāng)數(shù)量的碎屑鋯石[15-17]。然而，其中碎屑鋯石具體來源及指示意義目前仍不明確。

被稱為地球“第三極”的青藏高原及其周緣是多個(gè)源自東岡瓦納陸緣的微陸塊在持續(xù)近400 Ma的多期特提斯洋俯沖增生、碰撞拼合下形成的[18]，它被形象地稱為研究板塊構(gòu)造的天然實(shí)驗(yàn)室。然而，受其獨(dú)特的交通地理環(huán)境影響，獲取記錄其形成及演化的實(shí)際地質(zhì)樣品的范圍及數(shù)量往往受限。碎屑沉積巖或沉積巖中碎屑鋯石信息作為源區(qū)物質(zhì)的天然混合，保存了高原形成及演化的關(guān)鍵信息，是通過區(qū)域大量巖漿記錄反演構(gòu)造演化過程的重要補(bǔ)充[5-7]。

已有研究表明，由于古特提斯洋分支洋(哀牢山洋)閉合，揚(yáng)子板塊和青藏高原東南緣滇西印支地塊在三疊紀(jì)碰撞拼貼，并形成一系列沿哀牢山構(gòu)造帶展布的蛇綠混雜巖[19](圖1)。在哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)，還發(fā)育了大量反映哀牢山洋演化的巖漿記錄[20-22]。前人通過這些巖漿記錄精細(xì)刻畫了哀牢山洋演化[19]。作為哀牢山構(gòu)造帶的一部分，點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體內(nèi)發(fā)育連續(xù)的三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)(變質(zhì))沉積地層，且同一時(shí)代陸源碎屑沉積與海相碳酸鹽沉積整合接觸。本文擬通過對不同性質(zhì)沉積地層中碎屑鋯石開展U-Pb定年、微量元素Hf同位素分析，限定沉積巖沉積時(shí)代，恢復(fù)不同時(shí)代碎屑沉積層物質(zhì)來源。通過對比同一位置同時(shí)代不同性質(zhì)(砂巖和碳酸鹽巖)沉積地層中碎屑鋯石信息差異，揭示碎屑鋯石具體來源及指示意義，并通過不同性質(zhì)樣品物源信息及物源隨時(shí)代的轉(zhuǎn)化，從全新的角度約束哀牢山洋的演化歷史。

(a)青藏高原東南緣所在位置及主要構(gòu)造格架(修改自Metcalfe[18])；(b)滇西三江地區(qū)構(gòu)造格架及樣品位置(修改自Wang等[23])。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

基于蛇綠混雜巖、深海燧石沉積和濁流沉積、MORB型玄武巖及島弧火山巖，以及帶內(nèi)不同早志留世碎屑沉積巖迥異的沉積環(huán)境和物質(zhì)源區(qū)記錄等，均揭示了古特提斯洋分支洋——哀牢山洋代表志留紀(jì)早期至泥盆紀(jì)打開的大西洋型洋盆[24-27]。隨著該洋盆在印支期最終閉合[19]，揚(yáng)子板塊和印支地塊沿著哀牢山構(gòu)造帶發(fā)生碰撞拼合。

哀牢山構(gòu)造帶以阿墨江—李仙江斷裂及紅河斷裂為界(圖1)，北西向綿延近1 000 km，東南向延伸至Day Nui Con Voi變質(zhì)帶(圖1(a)中松馬構(gòu)造帶)[28-29]。在該帶內(nèi)，發(fā)育了一系列代表新元古代[6, 30-35]、早古生代[36]、晚古生代至中生代[19-22, 37]及新生代[38-42]的巖漿活動，以及早古生代至中生代的碳酸鹽巖及陸源碎屑巖地層沉積[27]。哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)沉積地層普遍經(jīng)歷了高達(dá)角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用[28-29]。受到新生代哀牢山—紅河斷裂活動控制[28, 43-45]，區(qū)內(nèi)巖石普遍發(fā)生規(guī)模及程度不等的變質(zhì)變形。點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體位于哀牢山構(gòu)造帶西北部(圖1)，長80 km，寬12～15 km，研究表明點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體與其東南部哀牢山變質(zhì)地體內(nèi)出露的巖石組合、時(shí)代及變質(zhì)變形程度均一致[28, 37]。

區(qū)域上，印支東緣哀牢山構(gòu)造帶(含點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體)與揚(yáng)子西緣和印支西緣等不同地區(qū)晚古生代至中生代的地層對比表明(圖2)，二疊紀(jì)至三疊紀(jì)揚(yáng)子西緣、印支東緣及印支西緣以細(xì)粒碎屑巖及碳酸鹽巖沉積為主，并含有中基性火山巖。而侏羅紀(jì)至白堊紀(jì)，印支地塊東西兩側(cè)進(jìn)入陸內(nèi)沉積階段，該時(shí)期紅層發(fā)育(厚度約7 km)表明沉積環(huán)境自擠壓向伸展的轉(zhuǎn)化[5]。

圖2 思茅地塊東緣、西緣與揚(yáng)子地塊西緣巖性地層對比圖

本文所研究的樣品分別采自點(diǎn)蒼山地體北段晨鐘村—上山村小學(xué)剖面和南段西景線—慶洞村剖面(圖1，表1)，區(qū)域巖性地層對比分別將其歸屬于三疊紀(jì)及侏羅紀(jì)(圖2)。露頭上，點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體南部出露的侏羅紀(jì)砂巖DC1801呈薄層狀，受區(qū)域構(gòu)造作用產(chǎn)生明顯的脆性破裂變形(圖3(a))。在點(diǎn)蒼山地體北段出露的三疊紀(jì)碳酸鹽巖DC1702與上覆的片巖DC1703整合接觸(圖3(b))。鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖除白云石(90%)外，還含有大量的石英(10%)，指示沉積時(shí)陸源碎屑物質(zhì)貢獻(xiàn)(圖3(c))。片巖以石英礦物為主，并含有少量白云母，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，定向構(gòu)造，推測其原巖為砂巖(圖3(d))。

(a)變質(zhì)砂巖DC1801野外特征；(b)碳酸鹽巖DC1702和片巖DC1703接觸關(guān)系；(c)碳酸鹽巖DC1702主要礦物組成；(d)片巖DC1703的礦物組成、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、定向構(gòu)造；Qtz. 石英；Dol. 白云石；Mus. 白云母。

2 分析測試方法

滇西點(diǎn)蒼山地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)3件沉積巖樣品中的碎屑鋯石通過常規(guī)重液及磁選分選，其中>25 μm的鋯石無磁性組分經(jīng)過手工挑選獲取。每件樣品選取250顆左右鋯石顆粒在北京中科礦研檢測技術(shù)有限公司進(jìn)行制靶、透射反射及陰極發(fā)光拍照，具體方法參照宋彪等[46]。

這些樣品中鋯石U-Pb年齡及微量元素含量在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所應(yīng)用LA-Q-ICP-MS獲得，詳細(xì)運(yùn)行條件及數(shù)據(jù)獲取方法見侯可軍等[47]。實(shí)驗(yàn)過程中，激光束斑大小為30 μm，U-Pb定年外標(biāo)選擇GJ-1(～609 Ma，U、Th含量分別為230 μg/g和15 μg/g)[48]，微量元素含量校正選用NIST SRM610作為外部標(biāo)樣，Si作為內(nèi)部標(biāo)樣[49]。這些USGS玻璃樣品的微量元素參考值見GeoReM網(wǎng)站(http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/)。分析過程中204Pb檢測信號極低，但206Pb/238U比值高，因此無須校正鋯石普通鉛含量。Ple?ovice鋯石作為未知樣品同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)際獲得的206Pb/238U年齡為(337±4)Ma (2σ,n=21)，與樣品的推薦年齡(337.13±0.37)Ma(2σ)[50]在誤差范圍內(nèi)一致。數(shù)據(jù)離線處理方法應(yīng)用ICPMSDataCal進(jìn)行[47, 49]，年齡計(jì)算選擇Isoplot軟件[51]進(jìn)行，并且已考慮誤差傳遞。

鋯石U-Pb定年及微量元素測量后，與年齡測點(diǎn)同一結(jié)構(gòu)域的鋯石Lu-Hf同位素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室采用Neptune公司LA-MC-ICP MS上進(jìn)行。數(shù)據(jù)獲取方式參見耿等[52-53]。鋯石Hf同位素分析束斑大小為約35 μm。分別采用176Lu/175Lu= 0.026 58和176Yb/173Yb=0.796 218校正同量異位素176Lu和176Yb對176Hf的干擾[54]。對于質(zhì)量偏移校正，應(yīng)用指數(shù)定律將Yb同位素比值校正至172Yb/173Yb=1.352 74，Hf同位素比值校正至179Hf/177Hf=0.732 5；并假定Lu與Yb質(zhì)量偏移行為相同，質(zhì)量偏移校正方法詳見Geng等[52]。GJ-1鋯石作為參考標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)過程中獲得的平均176Hf/177Hf比值為0.282 010±0.000 02 (2σ,n=16)，與GJ-1推薦值0.282 013±19 (2σ)在誤差范圍內(nèi)一致[54]。

3 結(jié) 果

滇西點(diǎn)蒼山地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)3件沉積巖樣品DC1801、DC1703和DC1702中碎屑鋯石年齡(表1)、Lu-Hf同位素組成(表2)及微量元素含量(表3)分析結(jié)果分述如下。

表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

(續(xù))表1 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石U-Pb年齡

表2 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石Lu-Hf同位素組成

(續(xù))表2 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石Lu-Hf同位素組成

表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

(續(xù))表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

(續(xù))表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

(續(xù))表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

(續(xù))表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

(續(xù))表3 點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石稀土元素含量及Eu/Eu*比值

3.1 變質(zhì)砂巖DC1801

變質(zhì)砂巖DC1801中碎屑鋯石顆粒直徑范圍是40～120 μm，鋯石長寬比為1.5∶1～1∶1。絕大部分鋯石有巖漿振蕩環(huán)帶或核-邊結(jié)構(gòu)(如#46、#52和#69測點(diǎn))，少量鋯石環(huán)帶結(jié)構(gòu)不明顯或發(fā)育溶蝕邊(如#10測點(diǎn)，圖4(b))。

對76顆鋯石進(jìn)行76個(gè)測點(diǎn)的U-Pb同位素及微量元素分析，其中61個(gè)測點(diǎn)獲得了諧和年齡(諧和度為90%～110%)，其年齡分布在112～2 780 Ma范圍內(nèi)(圖4(a)，圖4(b)，圖5)。其中，#10鋯石獲得了最小的206Pb/238U年齡(～111 Ma)，但是該測點(diǎn)帶有典型變質(zhì)重結(jié)晶鋯石結(jié)構(gòu)[55](圖4(b))，且為孤立年齡測點(diǎn)，因此這一年齡代表沉積成巖后的熱擾動[56]。此外，具有巖漿結(jié)構(gòu)特征的最年輕碎屑鋯石群中，最小年齡的4顆鋯石加權(quán)平均年齡為(180±16)Ma (MSWD=0.9)，指示該樣品最老沉積時(shí)代應(yīng)該晚于侏羅紀(jì)早期。所有鋯石可分4組，其中：399～166 Ma鋯石共39顆，占比為63.9%，峰值年齡為～0.25 Ga，指示晚古生代—侏羅紀(jì)巖漿活動是沉積物主要來源；598～405 Ma鋯石共7顆，占比11.5%，指示泛非期巖漿活動的物質(zhì)貢獻(xiàn)；960～714 Ma鋯石共8顆，占比為13.1%，指示新元古代早期的物質(zhì)貢獻(xiàn)；1 768～1 414 Ma鋯石共4顆，占比為6.6%；還有2顆鋯石為～2 780 Ma和～2 376 Ma，指示中元古代至太古宙的物質(zhì)貢獻(xiàn)。

(a)本文3個(gè)沉積巖樣品中碎屑鋯石U-Pb年齡概率密度直方圖；(b)哀牢山構(gòu)造帶[37]和思茅地塊內(nèi)部主要巖漿巖年齡分布統(tǒng)計(jì)[19,23,36,58-61]。

在定年鋯石的同一結(jié)構(gòu)域獲得了20個(gè)Hf同位素分析點(diǎn)，各階段年齡鋯石均具有較寬的Hf同位素分布范圍(圖6(a))。其中：276 ～215 Ma鋯石εHf(t)值為-3.9～+5.1，342～307 Ma鋯石εHf(t)值為-3.8～+13.5，表明其復(fù)雜的物質(zhì)來源。

(a)碎屑鋯石εHf(t) 值vs. U-Pb年齡圖，哀牢山三疊紀(jì)花崗巖類εHf(t) 值[20-22]、印支地塊三疊紀(jì)侵入巖εHf(t) 值[19,58-59]和揚(yáng)子西緣新元古代侵入巖εHf(t) 值[6,30-35]分別統(tǒng)計(jì)自已發(fā)表文獻(xiàn)，印支地塊早古生代侵入巖εHf(t) 值根據(jù)區(qū)域巖漿巖Nd同位素[36]及大陸巖石Nd-Hf同位素相關(guān)性[62- 63]計(jì)算獲得；(b)點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石與哀牢山洋演化相關(guān)巖漿記錄中鋯石的εHf(t) 值對比圖，其中哀牢山洋演化相關(guān)巖漿記錄中鋯石εHf(t)值演化趨勢及哀牢山洋閉合時(shí)限依據(jù)Wang等[19]。

3.2 片巖DC1703

片巖DC1703中碎屑鋯石顆粒直徑范圍是80～130 μm，鋯石長寬比在2∶1～1∶1之間，幾乎所有鋯石都具有明顯的振蕩環(huán)帶(如測點(diǎn)#7、#26和#16，圖4(d))；少數(shù)鋯石暗色核部具有云霧狀環(huán)帶(如測點(diǎn)#64)，指示其復(fù)雜的形成歷史。

(a)和(b)變質(zhì)砂巖DC1801；(c)和(d)片巖DC1703；(e)和(f)碳酸鹽巖DC1702；鋯石顆粒上黑色或白色實(shí)線代表U-Pb年齡測點(diǎn)位置，黑色或白色虛線代表Hf同位素測點(diǎn)位置；測點(diǎn)號及其U-Pb年齡、εHf(t)值已在相應(yīng)鋯石顆粒附近標(biāo)出。

對片巖DC1703中鋯石進(jìn)行100個(gè)測點(diǎn)的U-Pb同位素及微量元素分析，其中92個(gè)測點(diǎn)年齡較諧和(諧和度為90%～110%)。#64鋯石獲得了最小的206Pb/238U年齡(～28 Ma)，但結(jié)合其Th/U比值[57](0.06)以及變質(zhì)鋯石結(jié)構(gòu)特征[55]，表明其代表沉積成巖后的熱擾動。此外，絕大部分測點(diǎn)Th/U比值均>0.1(除#8、#28、#95外，表1)，結(jié)合其鋯石CL結(jié)構(gòu)[55]，表明其主要為巖漿成因。其中，最年輕的6顆巖漿成因鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(247±6)Ma (MSWD=1.8，圖4(c))，指示其三疊紀(jì)的最老沉積年齡。這些鋯石年齡分布在237～2 576 Ma范圍內(nèi)，并以～0.25 Ga、～0.45 Ga和～0.95 Ga為峰期，表明印支期、早古生代及新元古代早期強(qiáng)烈的物質(zhì)貢獻(xiàn)；此外，還存在～0.65 Ga、～0.8 Ga、～1.8 Ga和～2.5 Ga等多個(gè)次級年齡峰期，暗示其復(fù)雜的物質(zhì)來源(圖5)。

在定年鋯石的同一結(jié)構(gòu)域獲得了43個(gè)Hf同位素分析測點(diǎn)，各階段年齡鋯石均具有較寬的Hf同位素分布范圍(圖6(a))。其中：279～248 Ma鋯石εHf(t)值為-14.4～-9.8，466～302 Ma鋯石εHf(t)值為-10.3～+5，989～279 Ma鋯石εHf(t)值為-23.5～+5.3，2 833～2 229 Ma鋯石εHf(t)值為-6.6～+2.6，表明其復(fù)雜的物質(zhì)來源。

3.3 碳酸鹽巖DC1702

碳酸鹽巖DC1702中碎屑鋯石顆粒直徑范圍是50～180 μm，鋯石長寬比在2∶1～1∶1。絕大部分鋯石具有振蕩環(huán)帶(如#2、#51、#61和#75測點(diǎn))，極少數(shù)鋯石(如#3)呈現(xiàn)云霧狀環(huán)帶特征(圖4(f))。

對79顆鋯石進(jìn)行了79個(gè)測點(diǎn)的U-Pb同位素分析及微量元素分析，其中共54個(gè)測點(diǎn)獲得了較為諧和的年齡(諧和度為90%～110%，表1)。其中，#3和#45鋯石獲得最小的206Pb/238U年齡，分別為～55 Ma和～25 Ma，但結(jié)合變質(zhì)鋯石結(jié)構(gòu)特征[55]，表明其代表沉積成巖后的熱擾動。此外，其他鋯石測點(diǎn)具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，且絕大部分Th/U比值大于0.1(#16和#31測點(diǎn)除外)，表明其主要為巖漿成因[55,57]。這些鋯石年齡分布在212～2 474 Ma范圍內(nèi)(圖5)，除最年輕碎屑鋯石測點(diǎn)(#66)形成了一個(gè)孤立的年齡(～212 Ma)外(圖4(e))，次年輕的6顆鋯石形成一群，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(254±8)Ma(MSWD=0.34)，代表該碳酸鹽巖可能的最老沉積時(shí)代[56]。這些鋯石可以分成4組，其中：291～218 Ma鋯石共28顆，占比為43.8%，峰值年齡為～0.25 Ga，指示了二疊紀(jì)—三疊紀(jì)巖漿活動是沉積物的主要來源；540～522 Ma鋯石共2顆，占比3.7%，指示泛非期巖漿活動的物質(zhì)貢獻(xiàn)；1 012～742 Ma鋯石共20顆，占比為37.0%，并以～0.8 Ga為峰期年齡，指示新元古代巖漿活動的物質(zhì)貢獻(xiàn)；2 474～1 777 Ma鋯石共2顆，占比為3.7%，指示古元古代的物質(zhì)貢獻(xiàn)(圖5)。

在定年鋯石的同一結(jié)構(gòu)域獲得29個(gè)Hf同位素分析結(jié)果，各階段年齡鋯石均具有較寬的Hf同位素分布范圍(圖6(a))。其中：269～212 Ma鋯石εHf(t)值范圍主要為-17.7～+5.0，DC1702-21測點(diǎn)εHf(t)=+24.4、DC1702-59測點(diǎn)εHf(t)=+32.9，兩測點(diǎn)εHf(t)值遠(yuǎn)高于同時(shí)代虧損地幔的εHf(t)值，考慮到鋯石較薄且具有復(fù)雜的CL結(jié)構(gòu)，可能代表Hf同位素分析點(diǎn)存在跨區(qū)，因此舍棄；另有DC1702-36測點(diǎn)呈極負(fù)εHf(t)值(-137.2)，同樣舍棄。此外，781～709 Ma鋯石的εHf(t)值范圍為+0.1～+18.6，表明其復(fù)雜的物質(zhì)來源。

4 討 論

4.1 碎屑鋯石年齡特征對沉積巖最老沉積年齡的約束

3件沉積巖樣品(DC1801、DC1703和DC1702)中最年輕巖漿成因的碎屑鋯石群(6顆粒/件)獲得的加權(quán)平均年齡分別為～180 Ma、～247 Ma和～254 Ma(圖5)，因此約束了其最大沉積年齡分別為侏羅紀(jì)早期和三疊紀(jì)早期。片巖DC1703和碳酸鹽巖DC1702在空間上整合接觸(圖2)，碎屑鋯石年齡分布范圍及峰期年齡基本一致(圖5)。結(jié)合前人的巖性地層對比(圖2)，二者相似的最小碎屑鋯石年齡(～247 Ma和～254 Ma)約束二者最老的沉積時(shí)代應(yīng)該為三疊紀(jì)早期。變質(zhì)砂巖DC1801含有更加年輕的巖漿成因碎屑鋯石群(～180 Ma)，且其U-Pb年齡分布范圍、峰期年齡(圖5)及同一年齡結(jié)構(gòu)的Hf同位素組成(圖6)均與三疊紀(jì)陸源碎屑巖DC1703存在明顯差異。因此，結(jié)合前人的巖性地層對比(圖2)，變質(zhì)砂巖DC1801最小碎屑鋯石年齡(～180 Ma)表明其最老的沉積時(shí)代應(yīng)為侏羅紀(jì)早期。

4.2 不同時(shí)代陸源碎屑巖物源恢復(fù)

三疊紀(jì)片巖DC1703的鋯石年齡分布于237～2 833 Ma范圍內(nèi)，絕大部分年齡信號集中在早新元古代以來，且存在～0.25 Ga、～0.45 Ga、～0.6 Ga、～0.8 Ga和～0.95 Ga多個(gè)年齡峰(圖5)。其中，～0.25 Ga、～0.45 Ga和～0.8 Ga的碎屑鋯石自形程度較高(圖4)，暗示其可能為近源物質(zhì)的貢獻(xiàn)。滇西點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體隸屬于哀牢山構(gòu)造帶北段[18, 37]，區(qū)內(nèi)保存了大量代表古特提斯洋分支洋(哀牢山洋)演化相關(guān)的巖漿作用證據(jù)[24-27]。Wang等詳細(xì)總結(jié)了點(diǎn)蒼山及哀牢山變質(zhì)地體內(nèi)自晚古生代至印支期哀牢山洋俯沖消減至閉合相關(guān)的巖漿活動[19]，特別是點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體內(nèi)發(fā)育的相關(guān)巖石[20]具有與晚古生代至印支期碎屑鋯石幾乎一致的U-Pb年齡與Hf同位素特征(圖5,圖6)，表明該時(shí)代碎屑鋯石源自哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)部。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)在印支地塊東西兩側(cè)均發(fā)育了～0.45 Ga的一系列花崗巖、花崗閃長巖、流紋巖、低Ti大陸溢流玄武巖、富Nb玄武巖、玄武巖及安山巖[36]，為原特提斯洋演化在印支地塊的記錄。假定這些巖石的Nd-Hf同位素耦合[62-63]，其巖石的Nd同位素與碎屑沉積巖同時(shí)代鋯石的Hf同位素組成極其一致，表明這些巖石為同時(shí)代碎屑巖的主要物質(zhì)來源。在哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)部的點(diǎn)蒼山與哀牢山變質(zhì)地體中也發(fā)現(xiàn)了大量新元古代巖漿活動[30-33,37,64]，U-Pb年齡及εHf(t)值特征表明其為～0.8 Ga碎屑鋯石年齡，也主要源自哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)部。

三疊紀(jì)片巖DC1703中～0.95 Ga、～0.6 Ga的鋯石自形程度較低，且呈半圓形或圓形(圖4)，表明在沉積前經(jīng)歷長距離搬運(yùn)或多期沉積循環(huán)。具有這些年齡的巖漿巖在印支地塊內(nèi)部并不發(fā)育，但是在其裂解前的東岡瓦納陸緣[18]卻普遍存在。點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)片巖中～0.95 Ga鋯石群占相當(dāng)高的比例，與印支地塊東南緣現(xiàn)代河流碎屑鋯石特征相似[65]，且類似于相鄰的騰沖、保山地塊古生代碎屑沉積記錄；大量研究表明其為東岡瓦納印度大陸內(nèi)部的巖漿活動經(jīng)多期沉積循環(huán)的物質(zhì)貢獻(xiàn)[6-9]。在點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體及相鄰印支地塊內(nèi)部缺失的泛非期巖漿活動，也是印支地塊自岡瓦納大陸裂解前～0.6 Ga巖漿活動多期循環(huán)的產(chǎn)物[65]。

與三疊紀(jì)片巖不同，侏羅紀(jì)變質(zhì)砂巖DC1801中碎屑鋯石年齡分布于112～2 780 Ma范圍內(nèi)，且年齡信號主要集中在晚古生代到三疊紀(jì)，峰值年齡為～0.25 Ga，指示思茅地塊內(nèi)部印支期巖漿活動的貢獻(xiàn)。但與三疊紀(jì)樣品相比，侏羅紀(jì)砂巖中部分印支期鋯石呈現(xiàn)出明顯不同的εHf(t)值分布范圍(圖6)，可能代表了印支西緣瀾滄江構(gòu)造帶同時(shí)代的巖漿活動[19, 23, 58-61，66]較長距離搬運(yùn)的物質(zhì)輸入。三疊紀(jì)片巖中～0.45 Ga、～0.8 Ga和～0.95 Ga等幾個(gè)鋯石年齡峰在侏羅紀(jì)碎屑沉積地層中占比顯著減小(圖5)，暗示不同時(shí)代沉積物源區(qū)轉(zhuǎn)化。

4.3 碳酸鹽巖中碎屑鋯石U-Pb年齡及Hf同位素信息

相對于陸源碎屑巖，碳酸鹽巖具有更明確的沉積環(huán)境指示，一般代表淺海相沉積。大量研究表明碳酸鹽巖中可以含有大量的碎屑鋯石[15-17]，其可能源自通過大陸河流系統(tǒng)搬運(yùn)并通過濁流沉積的陸源碎屑物質(zhì)。然而，其中碎屑鋯石具體來源及指示意義目前仍不明確。滇西揚(yáng)子西緣點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體內(nèi)與三疊紀(jì)片巖整合接觸的碳酸鹽巖樣品中含有較大量的碎屑鋯石，并獲得了54個(gè)測點(diǎn)的有效年齡。因此，可通過片巖與碳酸鹽巖中碎屑鋯石年齡結(jié)構(gòu)和Hf同位素組成，探討碳酸鹽巖中碎屑鋯石的意義。

三疊紀(jì)碳酸鹽巖(DC1702)中碎屑鋯石與整合接觸的片巖(DC1703)中碎屑鋯石U-Pb年齡分布范圍和主要年齡峰值均十分相似(圖4)，結(jié)合二者同時(shí)代鋯石幾乎一致的εHf(t)值分布范圍，表明二者物質(zhì)源區(qū)大體一致。但值得注意的是，同時(shí)代碳酸鹽巖與陸源碎屑沉積存在以下兩方面的差異。第一，三疊紀(jì)碳酸鹽巖不同時(shí)期鋯石年齡信號強(qiáng)度以及整體連續(xù)性與片巖中碎屑鋯石差異較大。相較于片巖，碳酸鹽巖中碎屑鋯石年齡信號明顯存在缺失(圖4)。第二，碳酸鹽巖中代表遠(yuǎn)距離搬運(yùn)、可能存在多期循環(huán)的～0.95 Ga和～0.6 Ga鋯石數(shù)量明顯少于同時(shí)期的陸源碎屑沉積；而代表近源物質(zhì)輸入的～0.8 Ga和～0.25 Ga年齡群占比卻明顯變大。結(jié)合碳酸鹽巖中大部分鋯石均呈現(xiàn)更高的自形程度(圖5)，表明碳酸鹽巖中碎屑鋯石主體為近源陸源物質(zhì)貢獻(xiàn)。

4.4 沉積巖碎屑鋯石特征的構(gòu)造指示

前人研究認(rèn)為印支與揚(yáng)子板塊之間的哀牢山洋的閉合時(shí)間為～247 Ma，而分割保山/Sibumasu地體與思茅/印支地體的古特提斯主洋盆則在隨后的10 Ma之內(nèi)閉合[19, 22, 67-70]。碎屑沉積巖是大陸源區(qū)物質(zhì)的天然混合，鋯石Hf同位素統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明三疊紀(jì)沉積巖中碎屑鋯石εHf(t)值與統(tǒng)計(jì)獲得的區(qū)域哀牢山洋演化相關(guān)的巖漿巖中鋯石Hf同位素組成一致[19]，在三疊紀(jì)早期開始均呈現(xiàn)由虧損向富集的轉(zhuǎn)化。因此，沉積記錄證實(shí)了構(gòu)造體制在三疊紀(jì)早期發(fā)生轉(zhuǎn)化(圖6)。片巖DC1703和淺海相碳酸鹽巖DC1702碎屑鋯石年齡結(jié)構(gòu)相似，揭示二者的近源沉積物源區(qū)一致(圖5)。此外，結(jié)合由碎屑鋯石約束的片巖DC1703(～247 Ma)和淺海相碳酸鹽巖DC1702(～254 Ma)最老沉積年齡及露頭尺度上二者的覆蓋關(guān)系(圖2)，揭示在點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體內(nèi)發(fā)育的早三疊世海相碳酸鹽巖與陸源碎屑巖(片巖)的沉積組合代表了哀牢山洋末期演化至閉合階段的沉積記錄轉(zhuǎn)化。

點(diǎn)蒼山地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積記錄中碎屑鋯石組成信息的差異(圖5,圖6)揭示出不同時(shí)代物源存在明顯轉(zhuǎn)化。相較于三疊紀(jì)地層，侏羅紀(jì)碎屑沉積巖中晚古生代至三疊紀(jì)(峰期為～0.25 Ga)碎屑鋯石比例明顯增加，而～0.45 Ga、～0.8 Ga和～0.95 Ga等年齡群比例明顯減少，表明源區(qū)物質(zhì)轉(zhuǎn)化明顯受控于古特提斯洋及分支洋(哀牢山洋)演化[19, 23-27, 58, 71-73]。與斜長石相比，石榴石具有更高的穩(wěn)定壓力；因此，強(qiáng)烈的地殼加厚將使得巖漿過程抑制斜長石的產(chǎn)生并形成穩(wěn)定的石榴石，高壓巖漿將抑制斜長石的產(chǎn)生，從而使巖漿及其分異的鋯石中Eu異常升高[74-78]。因此，強(qiáng)烈的地殼加厚會升高巖漿成因鋯石的Eu異常值，表明巖漿鋯石Eu可以有效地指示巖漿形成時(shí)的地殼厚度。最近，Tang 等校正了鋯石中Eu異常與地殼厚度的函數(shù)變化關(guān)系[79]。應(yīng)用上述關(guān)系，我們對203個(gè)碎屑鋯石顆粒的Eu異常值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，鋯石的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)分布型式圖(圖7)表明不同年齡鋯石顆粒的Eu異常不一致，進(jìn)而根據(jù)碎屑鋯石顆粒的Eu異常值對地殼厚度進(jìn)行重建(表4，圖8)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度對得到的地殼厚度進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，結(jié)果顯示P=0.05，顯著性差異為0.029<0.05，從而證明存在顯著性差異(表5)；重建結(jié)果表明區(qū)域地殼在247～234 Ma開始明顯增厚(由約27 km增厚至約54 km)，隨后轉(zhuǎn)化為碰撞后伸展(圖8)。因此，侏羅紀(jì)沉積地層中所體現(xiàn)的同時(shí)期(～0.25 Ga)物質(zhì)比例增大，且～0.45 Ga、～0.8 Ga和～0.95 Ga等年齡群占比降低，這一系列與源區(qū)轉(zhuǎn)化相關(guān)的特征極有可能是區(qū)域古特提斯分支洋(哀牢山洋)閉合導(dǎo)致的沉積區(qū)地殼垂向運(yùn)動的結(jié)果。

表4 不同年齡鋯石樣品由銪異常計(jì)算所得的地殼厚度

圖7 不同年齡代表性鋯石的稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)分布型式圖

圖8 滇西點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖碎屑鋯石物源區(qū)地殼厚度隨時(shí)間演化圖(a)和碎屑鋯石揭示的哀牢山洋閉合階段區(qū)域地殼加厚及隨后伸展(b)

表5 對不同時(shí)代地殼厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)成對樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果

5 結(jié) 論

通過對點(diǎn)蒼山變質(zhì)雜巖北段和南段三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)沉積巖中255顆碎屑鋯石進(jìn)行U-Pb定年、微量元素及Hf同位素分析，結(jié)合區(qū)域已有研究，得到如下主要認(rèn)識：

(1)碳酸鹽巖DC1702、片巖DC1703和變質(zhì)砂巖DC1801中最年輕巖漿鋯石群加權(quán)平均年齡分別為～254 Ma、～247 Ma和～180 Ma，結(jié)合其接觸關(guān)系以及區(qū)域地層對比，約束其最大沉積年齡分別為三疊紀(jì)早期(DC1702和DC1703)和侏羅紀(jì)早期(DC1801)。

(2)不同時(shí)期碎屑沉積巖物源分析表明三疊紀(jì)碎屑沉積巖(DC1703)主要源自哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)部近源的多期巖漿物質(zhì)(～0.8 Ga、～0.45 Ga和～0.25 Ga)及多期再循環(huán)的自岡瓦納大陸裂解前印度大陸格林威爾晚期(～0.95 Ga)和泛非期(～0.6 Ga)巖漿物質(zhì)貢獻(xiàn)。侏羅紀(jì)碎屑沉積巖(DC1801)物質(zhì)主要源自思茅地塊內(nèi)部印支期巖漿活動，而～0.45 Ga、～0.8 Ga和～0.95 Ga等時(shí)期的碎屑物質(zhì)貢獻(xiàn)比例顯著降低。

(3)同一沉積盆地同時(shí)代碳酸鹽巖與陸源碎屑巖中碎屑鋯石年齡結(jié)構(gòu)大體相似，但碳酸鹽巖中代表多期循環(huán)的遠(yuǎn)源物質(zhì)信號強(qiáng)度將被降低。

(4)點(diǎn)蒼山碎屑沉積巖鋯石Hf同位素組成隨時(shí)間演化證實(shí)了哀牢山洋閉合時(shí)間為～247 Ma，而在點(diǎn)蒼山變質(zhì)地體南段發(fā)育的海相碳酸鹽巖與陸源碎屑巖(片巖)的沉積組合記錄了哀牢山洋末期演化至閉合過程。碎屑鋯石Eu/Eu*異常揭示了區(qū)域地殼自哀牢山洋閉合至～235 Ma的加厚過程，三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)碎屑沉積物源的轉(zhuǎn)化可能與哀牢山洋閉合引發(fā)的沉積區(qū)抬升有關(guān)。

致謝：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)牛布特、徐犇研、于洋等同學(xué)參與了本論文樣品的采集及前期處理工作，審稿人及責(zé)任編輯對稿件的修改提出了寶貴意見，在此表示衷心感謝。