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都龍-Song Chay穹窿片麻狀花崗巖的LA-ICPMS鋯石U-Pb年代學(xué)和微區(qū)微量元素研究

2021-09-16 05:49鄧平張斌輝曾超何玉璠
礦產(chǎn)勘查 2021年5期
關(guān)鍵詞:鋯石花崗巖巖漿

鄧平,張斌輝,曾超,何玉璠

(1.彝良馳宏礦業(yè)有限公司,云南 彝良 657600;2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610082;3.貴州三稀新能源源科技股份有限公司,貴州 六枝 553400;4.貴州商學(xué)院旅游學(xué)院,貴州 貴陽 550014)

0 引言

都龍-Song Chay穹隆位于揚(yáng)子、華夏、印支地塊的結(jié)合部位,是滇東南-越北地區(qū)最重要的地質(zhì)單元之一(Roger et al.,2000;Carter et al.,2001;Maluski et al.,2001)。黃汲清(1954)最早提出這一區(qū)域可能存在由前寒武紀(jì)片麻巖和片巖組成的橢圓形前寒武紀(jì)地塊,然而卻缺乏前寒武紀(jì)年齡的報(bào)道(Hutchinson,1989;劉玉平等,2006)。長期以來對穹隆核部的變花崗質(zhì)雜巖認(rèn)識不清,國內(nèi)學(xué)者最早認(rèn)識到該區(qū)巖石經(jīng)歷了混合巖化作用,并劃分為眼球狀花崗質(zhì)片麻巖、條痕狀花崗質(zhì)片麻巖、混合巖等(云南省地質(zhì)局,1976①;蔡德坤,1983),后來的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將其劃分為古元古代花崗質(zhì)片麻巖和志留紀(jì)花崗巖(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,1999②),在越南境內(nèi)的部分被劃為泥盆紀(jì)Song Chay雜巖(DGMV,2000③)。而最近又有學(xué)者根據(jù)鋯石年齡認(rèn)為這些花崗質(zhì)巖石全部為加里東期花崗巖侵入體(Guo et al.,2009),越南境內(nèi)亦認(rèn)為是加里東期Song Chay花崗巖(Roger et al.,2000;Carter et al.,2001)。長期以來對這些片麻狀花崗質(zhì)巖石的時(shí)代和屬性還存在爭議,這些具有變質(zhì)巖外觀的花崗質(zhì)巖石是前寒武紀(jì)的變質(zhì)巖,還是加里東期花崗巖,或者兩者兼有呢?

通過近年來對研究區(qū)的詳細(xì)工作,筆者發(fā)現(xiàn)都龍-Song Chay穹隆核部的巖石大致可以分為花崗質(zhì)(長英質(zhì))巖石和變質(zhì)巖兩大類,兩者空間上密切共生,局部甚至難以區(qū)分,并且這些花崗質(zhì)巖石普遍發(fā)育了片麻狀構(gòu)造,但具有花崗巖的礦物組成,且往深部會逐漸出現(xiàn)變形較弱的均質(zhì)花崗巖,同時(shí)筆者注意到其中穿插了大量并未變形的淺色花崗巖脈體,這兩種是同期巖漿作用還是兩期?野外觀察發(fā)現(xiàn)兩者空間關(guān)系緊密,局部呈現(xiàn)過渡關(guān)系,似乎為同期巖漿作用。這些現(xiàn)象是否暗示著片麻理的形成并非前人認(rèn)為的印支期區(qū)域變質(zhì)造成的,而是地殼物質(zhì)部分熔融-侵位過程中形成的,這些片麻狀花崗巖并非前寒武紀(jì)結(jié)晶基底。為了查明這些片麻狀巖石的原巖時(shí)代、侵位-變形時(shí)間以及經(jīng)歷的復(fù)雜地質(zhì)演化過程,本文對穹隆核部的片麻狀花崗巖及穿插其中不發(fā)育片麻理的淺色花崗巖脈體中的鋯石進(jìn)行了詳細(xì)的CL圖像、U-Pb年代學(xué)和微區(qū)微量元素組成研究,以期揭示這些巖石所經(jīng)歷的復(fù)雜地質(zhì)過程和都龍-Song Chay地區(qū)的構(gòu)造演化信息。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

都龍-Song Chay穹隆位于中國云南省東南部和越南北部,是越北地塊的核心部分(黃汲清,1954;Hutchinson,1989),其中中國境內(nèi)約占穹隆總面積的1/5,越北地塊也被認(rèn)為是出露的華南的基底(Hutchinson,1989;Lepvrier et al.,2008)。都龍-Song Chay穹隆可以分為核部雜巖和沉積蓋層,其中核部最高經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)作用,發(fā)育柔流褶皺等中深層次的構(gòu)造變形。蓋層變質(zhì)輕微最高僅達(dá)綠片巖相,發(fā)育脆性斷裂。根據(jù)其雙層結(jié)構(gòu),都龍-Song Chay 穹隆亦被認(rèn)為是變質(zhì)核雜巖構(gòu)造(Li and Deng,1996),由于目前研究工作較少,更多研究者稱其為穹?。≧oger et al.,2000;Yan et al.,2006;Lepvrier et al.,2011;張斌輝等,2011),也有學(xué)者認(rèn)為其可能為一個(gè)巨大的推覆體構(gòu)造(Lepvrier et al.,2011)。穹隆的核部為新元古界猛洞巖群、眼球狀混合巖、混合花崗巖等,它們都被后期白堊紀(jì)花崗巖侵入(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④;張斌輝等,2012)(圖1)。新元古界猛洞巖群為研究區(qū)內(nèi)最古老的地層,整體上呈殘留體形式存在于核部的花崗質(zhì)雜巖中,巖性主體為變粒巖、斜長角閃片(麻)巖、片巖、鈣硅碳酸鹽巖等,在其中變火山巖夾層中獲得了新元古代年齡(761±12 Ma,829±10 Ma)(劉玉平等,2006),侵入其中的輝綠巖脈中獲得了825±12 Ma年齡(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④)。猛洞巖群是該區(qū)白鎢礦的賦礦層位,南秧田超大型白鎢礦床賦存于其中(馮佳睿等,2011)。花崗質(zhì)雜巖之上的沉積蓋層為早—中寒武世地層,巖性主體為碳酸鹽巖和碎屑巖,普遍發(fā)生了輕微的變質(zhì)變形作用,與核部花崗質(zhì)雜巖呈漸變過渡的侵入接觸關(guān)系。這種漸變過渡的侵入關(guān)系往往形成于地殼的中深部層次,變質(zhì)層次越深,變質(zhì)深成巖體與圍巖的關(guān)系越協(xié)調(diào)。在大部分情況下,該區(qū)變花崗質(zhì)巖面理與圍巖面理協(xié)調(diào)一致,與圍巖之間形成寬度百米級的邊緣混合巖化帶,但局部也有呈細(xì)脈狀切穿圍巖面理(張斌輝等,2011)。

穹隆核部的花崗質(zhì)雜巖曾被劃分為加里東期侵入體和古元古代花崗質(zhì)片麻巖,分為2個(gè)花崗巖單元和一個(gè)片麻巖單元(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,1999②)。Guo et al.(2009)在古元古代南撈片麻巖中獲得了加里東期的鋯石年齡,因此南撈片麻巖也被認(rèn)為是加里東期侵入體。但以往的工作似乎都忽視了在穹隆核部普遍發(fā)育的混合巖化作用和交代結(jié)構(gòu)等現(xiàn)象。越南的研究資料也表明Song Chay穹隆核部的花崗質(zhì)雜巖為混合巖、眼球狀花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖(DGMV,2000③;Roger et al.,2000;Maluski et al.,2001),宏觀上巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化較大。最新的區(qū)調(diào)工作認(rèn)為,從穹隆內(nèi)部向外,根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造,礦物組成、粒度等指標(biāo)可以厘定為幾個(gè)填圖單元分帶:(混合)花崗巖→條帶狀、眼球狀混合巖→混合片麻巖→混合變質(zhì)巖→圍巖變質(zhì)巖,其中除了混合變質(zhì)巖外,其余礦物組成和含量均與花崗巖接近(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④;圖1)。

圖1 滇東南南溫河穹隆地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④修改)

2 巖石學(xué)

本文的研究對象分別為前人厘定的混合片麻巖和淺色花崗巖脈(圖2),樣品11P-TW46采自南溫河鎮(zhèn)舊址東200 m溝秧河溝中,巖性為片麻狀黑云母二長花崗巖,曾被定為古元古代南撈片麻巖(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,1999②)。巖石混合巖化程度較高,含大量長英質(zhì)熔體呈密集2~5 mm級條帶狀均勻分布(圖2b,d)。巖石礦物組成、礦物粒度、巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造相對均勻?;静缓呔Щ蚺家娦〉拟涢L石斑晶,長英質(zhì)與黑云母組成密集均勻的片麻狀構(gòu)造。鏡下的巖石是由兩部分組成,基體和脈體,基體主要礦物為斜長石(28%)、云母(8%)、石英(6%)和少量磷灰石,脈體主要為鉀長石(29%)和石英(28%),其兩者邊界可辨(圖2d),脈體中鉀長石為小斑晶或與石英組成集合體產(chǎn)出。

在片麻狀巖石中常見淺色細(xì)粒白云母二長花崗巖呈規(guī)模不等的脈狀產(chǎn)出(圖2a),切割了圍巖的片麻理,脈體寬度從米級到數(shù)十米級,暗色礦物含量極少,為電氣石和黑云母。樣品11P-TW18采自麻栗坡縣城至南溫河鎮(zhèn)公路的茅草坪村附近,呈脈狀產(chǎn)于片麻狀花崗巖巖中,脈體切割了圍巖的片麻理。巖石為塊狀構(gòu)造,不顯片麻理。鏡下巖石具有較好的花崗結(jié)構(gòu)(圖2c),長石自形程度較好,少量呈似斑狀斑晶,石英呈它形粒狀。主要礦物組成為斜長石(35%,更長石為主)、鉀長石(25%,微斜長石為主)、石英(30%~35%)、白云母(5%),粒度0.5~1 mm。

圖2 都龍-Song Chay穹隆的細(xì)粒白云母二長花崗巖、片麻狀黑云母二長花崗巖的野外露頭和顯微照片

3 分析方法

鋯石挑選采用常規(guī)重力和磁力挑選,在雙目鏡下選擇透明、無裂隙的鋯石顆粒,置于環(huán)氧樹脂中,磨至約一半,鋯石挑選、制靶過程在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。鋯石陰極發(fā)光照相在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,采用與掃描電鏡(Quanta 400 FEG)連接的Mono CL3+(Gatan,USA)陰極發(fā)光探頭上獲得,分析電壓和電流分別為15 kV和20 nA。鋯石U-Pb同位素定年和微區(qū)微量元素分析在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLas 2005,ICP-MS為Agilent 7500a,分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件ICPMS DataCal(Liu et al.,2010)完成,詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程和數(shù)據(jù)處理見Liu et al.(2008,2010)。鋯石U-Pb年齡諧和圖的繪制和年齡權(quán)重平均計(jì)算采用Isoplot/Ex-ver3(Ludwig,2003)。

4 分析結(jié)果

4.1 鋯石CL特征

樣品中的鋯石無色透明,自形程度較高,呈長-短柱狀,長度一般 150~300 μm,長寬比在1.5∶1~4.5∶1。CL影像顯示鋯石可以分為3類(圖3),一類具有明顯的核-幔-邊結(jié)構(gòu),其中核部顏色較亮具有典型的巖漿震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖3a,b,e,f);幔部顏色稍暗亦具有巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu),個(gè)別切割了核部振蕩環(huán)帶,分帶不明顯;邊部顏色較深,一般不具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)。第二類具有較好的巖漿振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu),不具有核-邊結(jié)構(gòu)(圖3c,g)。第三類為具有巖漿振蕩環(huán)帶的核部和較暗色的變質(zhì)增生邊(圖3d,h)。鋯石中以第二類占主體,第三類次之,第一類最少。

4.2 鋯石的定年結(jié)果

對淺色白云母二長花崗巖樣品11P-TW18中的鋯石進(jìn)行了24個(gè)點(diǎn)的U-Pb年齡測定,分析結(jié)果見表1,諧和圖見圖4。其中2個(gè)測點(diǎn)位于鋯石繼承核部,獲得了>720 Ma的年齡,其典型的巖漿振蕩環(huán)帶和高Th/U比值表明為巖漿鋯石,可能來自新元古代巖漿巖。15個(gè)測點(diǎn)位于具有巖漿振蕩環(huán)帶的鋯石區(qū),其中的14個(gè)測點(diǎn)獲得的206Pb/238U年齡為(423±6)Ma,代表了該區(qū)發(fā)生的加里東期巖漿作用。7個(gè)點(diǎn)位于鋯石邊部,獲得的年齡較新(398~274 Ma)??紤]到片麻狀花崗巖的云母Ar-Ar年齡(Maluski et al.,2001)、晚寒武世變質(zhì)巖的云母Ar-Ar年齡以及礦區(qū)輝鉬礦Re-Os(馮佳睿等,2011)、礦石Rb-Sr年齡(曾志剛等,1999)都獲得了印支期年齡(236~202 Ma),表明印支運(yùn)動(dòng)也是該區(qū)重要的構(gòu)造作用,這些年輕的混合年齡可能反映了后期變質(zhì)作用的影響。

表1 都龍-Song Chay穹隆的細(xì)粒白云母二長花崗巖(11P-TW18)和片麻狀黑云母二長花崗巖(11P-TW46)的鋯石LAICP-MS分析結(jié)果

圖4 都龍-Song Chay穹隆的細(xì)粒白云母二長花崗巖(11P-TW18)和片麻狀黑云母二長花崗巖(11P-TW46)的鋯石U-Pb諧和年齡(虛線為未采用數(shù)據(jù))

對片麻狀黑云母二長花崗巖樣品11P-TW46中的鋯石進(jìn)行了25個(gè)測點(diǎn)的U-Pb年齡測定。其中5個(gè)點(diǎn)位于鋯石的繼承核部,分別獲得了479 Ma、511 Ma、686 Ma、733 Ma、909 Ma的年齡值,一些測點(diǎn)落在諧和曲線的下方,表明經(jīng)歷了不同程度的Pb丟失。15個(gè)測點(diǎn)位于鋯石核部巖漿振蕩環(huán)帶區(qū)域,其中的12個(gè)測點(diǎn)獲得206Pb/238U年齡為(422±6)Ma,代表了加里東期巖漿作用。5個(gè)測點(diǎn)獲得了較年輕的混合年齡(395~296 Ma),同淺色花崗巖樣品中的鋯石一樣,可能反映了后期變質(zhì)作用的影響。

4.3 鋯石的微區(qū)微量元素特征

根據(jù)年齡、CL影像和微量元素特征,鋯石成因分為3種類型:繼承鋯石、巖漿鋯石、變質(zhì)增生鋯石,從表2和圖5中可以明顯看出3類成因的鋯石具有差別較大的微量元素組成。但大部分鋯石具有輕稀土元素虧損而重稀土元素相對富集的左傾的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布模式,具有明顯的Ce的正異常和Eu的負(fù)異常特征。

圖5 都龍-Song Chay穹隆的細(xì)粒白云母二長花崗巖(11P-TW18)和片麻狀黑云母二長花崗巖(11P-TW46)中鋯石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式(a,c),Th-U(b,d)圖解。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough(1989)。

表2 都龍-Song Chay穹隆的細(xì)粒白云母二長花崗巖(11P-TW18)和片麻狀黑云母二長花崗巖(11P-TW46)的鋯石稀土元素的測定結(jié)果(μg/g)

淺色花崗巖樣品11P-TW18中核部繼承鋯石具有相對較低的∑REE含量,LREE和HREE含量都低于其余兩類鋯石(圖5a,c),其中一個(gè)點(diǎn)具有明顯不同的高LREE可能受到了包裹體的影響。U含量相對最低,Th含量相對較高,因而Th/U比值也最高(圖5b,d)。巖漿鋯石具有中等的∑REE,U含量也處于其余兩類之間,Th含量無明顯區(qū)分,Th/U比值介于其余兩類之間(平均0.2)。變質(zhì)增生鋯石具有最高的∑REE,特別是LREE含量特別突出,U含量最高,Th含量無明顯區(qū)分,Th/U比值亦最?。ㄆ骄?.09)。

片麻狀花崗巖樣品11P-TW46中繼承鋯石具有相對較低的∑REE,特別是HREE,具有最低的Th含量和最低的U含量,Th/U比值相對較高(平均0.3)(圖5b,d)。而變質(zhì)增生鋯石則具有明顯相對突出的∑REE,特別是LREE更高。Th、U含量亦最高,Th/U比值在0.1附近(除一個(gè)異常高Th點(diǎn))。巖漿鋯石具有較低的∑REE,但HREE含量介于其余兩類之間。Th、U含量也介于其余兩類鋯石之間,Th/U比值較低(平均0.12),但與淺色花崗巖樣品不同,11P-TW46的巖漿鋯石和變質(zhì)增生鋯石都具有較繼承鋯石更高的Th含量(圖5d)。

巖漿鋯石的微量元素常被用來判斷其寄主巖石的類型(Belousova et al.,2002;Hoskin and Schaltegger,2003)。本文數(shù)據(jù)中繼承鋯石普遍具有最高的Th/U比值和最低的U含量,這反映了原巖可能具有高Th/U和低U的特征;而巖漿鋯石和變質(zhì)增生鋯石低Th/U比值和高U含量則可能是鋯石與熔體/流體之間平衡的結(jié)果,表明熔體具有相對原巖較高的U含量,而后期變質(zhì)作用中的流體具有更高的U含量(圖5b,d)。因此,變質(zhì)增生鋯石低Th/U比值的原因是因?yàn)閁含量的顯著增加,而不是因?yàn)橹亟Y(jié)晶過程中Th被逐出鋯石晶格,如11P-TW46中Th在變質(zhì)增生鋯石中甚至顯著增加,這與Hoskin and Black(2000)的研究認(rèn)識一致。

3類不同成因的鋯石具有差別明顯的稀土元素組成特征(圖5a,c),繼承鋯石和巖漿鋯石反映了與之平衡的熔體的稀土元素組成,而變質(zhì)增生鋯石的稀土元素則受到了后期變質(zhì)作用的影響。相對繼承鋯石和巖漿鋯石,變質(zhì)增生鋯石普遍富集了LREE,LREE的超量可能與多種原因有關(guān)(Wu and Zheng,2004)。本文變質(zhì)重結(jié)晶鋯石LREE超量與Th+U含量之間存在一定的正相關(guān)關(guān)系表明LREE的增加也是與后期地質(zhì)作用有關(guān)。鋯石在受到后期擾動(dòng)過程中LREE優(yōu)先進(jìn)入其中。巖漿鋯石具有較高的稀土元素含量,與繼承鋯石類似的配分模式表明熔體與殘留相之間達(dá)到了平衡(Rubatto,2002)。

5 討論

5.1 片麻狀花崗巖的原巖時(shí)代及意義

越北地區(qū)的片麻狀花崗質(zhì)巖石曾被認(rèn)為是前寒武紀(jì)結(jié)晶基底(黃汲清,1954),前人曾在穹隆核部劃分出古元古代南撈花崗質(zhì)片麻巖(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,1999②),但沒有年齡依據(jù),基于鋯石年代學(xué)這些片麻狀花崗質(zhì)巖石被認(rèn)為是志留紀(jì)侵入體(Guo et al.,2009)。

樣品11P-TW46采自片麻狀花崗巖中,即前人劃分的古元古代南撈片麻巖中。CL圖像中樣品鋯石的繼承核部具有典型的巖漿振蕩環(huán)帶和高Th/U比值,表明其原巖為巖漿巖。原巖鋯石具有較低的∑REE含量和U含量,明顯區(qū)別于其他兩類鋯石,表明原巖鋯石結(jié)晶時(shí)的熔體稀土含量較低,尤其是HREE更為明顯,年齡上亦老于加里東期巖漿鋯石(909~479 Ma),表明與之平衡的熔體具有與加里東期巖漿完全不同的地球化學(xué)特征。核部的年齡應(yīng)代表的是原巖及在后期地質(zhì)事件中重結(jié)晶改造的鋯石年齡,時(shí)代上應(yīng)與該區(qū)新元古代火山巖中獲得的年齡((761±12)Ma,(829±10)Ma;劉玉平等,2006)接近,但由于數(shù)據(jù)點(diǎn)少,還很難對新元古代巖漿事件進(jìn)行很好地限定。

穹隆花崗質(zhì)巖石中殘余了大量的熔融殘留體,大小不等,大者數(shù)十平方千米如南秧田白鎢礦賦礦層位,小者米級露頭尺度可見。填圖暫定為猛洞巖群,關(guān)于這些巖石的時(shí)代和屬性還缺乏準(zhǔn)確依據(jù),但其中的變火山巖表明其時(shí)代可能為新元古代(劉玉平等,2006)。

雖然這些片麻狀巖石外觀上接近高級變質(zhì)片麻巖,但大部分礦物組成與典型的花崗巖接近。除了部分強(qiáng)變形帶以及與圍巖接觸帶外,其余巖石均可以定名為片麻狀(黑云母/二云母)(鉀長/二長)花崗巖。因此我們認(rèn)為穹隆主體的片麻狀花崗巖并不是前寒武紀(jì)的,應(yīng)為前加里東期地殼物質(zhì)在加里東期造山過程中部分熔融的產(chǎn)物,(422±6)Ma代表了巖漿深部侵位的時(shí)間。

5.2 片麻狀花崗巖的成因機(jī)制、時(shí)間及意義

南溫河穹隆內(nèi)部雜巖的特征與國際國內(nèi)對混合巖的定義(Wimmenauer and Bryhni,2007;陳曼云等,2009)相符,由非花崗質(zhì)的變質(zhì)巖和(大致接近)花崗質(zhì)巖石兩部分,或“古成體”和“新成體”,或“基體”和“脈體”組成。脈體代表了源巖部分熔融作用的熔體,而混合巖則代表了熔體與基體不同程度混合的產(chǎn)物(Wimmenauer and Bryhni,2007;陳曼云等,2009)。區(qū)域上除了少量如淺色脈體屬于典型花崗巖范疇外,其余用花崗巖命名欠妥。因此,填圖中按照其更接近花崗巖還是變質(zhì)巖,按深熔熔體、殘留體多少,對其進(jìn)行了分帶性的描述,局部巖石定名又加上了宏觀可辯的如眼球狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等特征(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④)。

盡管學(xué)術(shù)界對于混合巖的成因機(jī)制還存在一些認(rèn)識上的不同,但普遍認(rèn)為地殼的深熔作用是混合巖化作用的主導(dǎo),混合巖中的淺色部分被認(rèn)為是部分熔融的產(chǎn)物(Kriegsman,2001;程裕淇等,2004;Sawyer,2008)。南溫河穹隆地區(qū)的混合巖的形成可能是兩種機(jī)制并存:即熔體注入式和高級變質(zhì)巖的深熔作用(Brown,2001;Kriegsman,2001)。第一種在巖體與圍巖接觸帶,普遍存在百米級的長英質(zhì)脈體沿圍巖面理密集分布的邊緣混合巖化帶(張斌輝等,2011)。這種機(jī)制多見于混合巖中大的殘留體及穹隆邊緣部位。第二種為該區(qū)的主體,即深熔作用,大部分混合巖類等雖然宏觀上存在差異,但都是一定尺度內(nèi)相對均勻的,宏觀上無法區(qū)分基體和脈體,但鏡下混合巖特征明顯,發(fā)育交代結(jié)構(gòu)、凈邊結(jié)構(gòu)、蠕英結(jié)構(gòu)等。

盡管最開始就認(rèn)識到該區(qū)存在大規(guī)模的混合巖化作用,但對混合巖化作用的時(shí)間存在不同認(rèn)識:前加里東期、加里東期、印支期或燕山期(云南省地質(zhì)局,1976①;蔡德坤,1983;劉玉平等,2000)。蔡德坤(1983)認(rèn)為混合巖化作用為印支期,因?yàn)榧永飽|期前的地層普遍只是輕微變質(zhì),稍遠(yuǎn)離穹隆核部就基本未變質(zhì),他同時(shí)認(rèn)為受到混合巖化作用的地層應(yīng)為下—中寒武統(tǒng)。劉玉平等(2000)根據(jù)在花崗片麻巖中獲得的全巖-長石Pb-Pb等時(shí)線年齡為598 Ma推測混合巖化時(shí)代為晚震旦世,遭受混合巖化作用的應(yīng)為前寒武紀(jì)中-深變質(zhì)巖系。據(jù)最新的年代學(xué)證據(jù),都龍-Song Chay穹隆核部發(fā)生混合巖化作用的猛洞巖群應(yīng)為新元古代地層(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,2011④)。本文對混合巖中淺色花崗巖脈體的定年結(jié)果表明,代表深熔熔體的淺色花崗巖年齡為(423±6)Ma。淺色花崗巖為細(xì)粒白云母二長花崗巖,并未受到明顯的變形-變質(zhì)作用的影響。另外,從區(qū)域上看,雖然印支期是該區(qū)最重要的構(gòu)造期次之一,但并未造成區(qū)域上深變質(zhì)作用(云南省地礦局,1990;Roger et al.,2000;Maluski et al.,2001;呂偉和馮明剛,2001),并不能引起中-下地殼巖石的深熔作用。但加里東運(yùn)動(dòng)在該區(qū)及鄰近的地區(qū)如云開地區(qū)(Wang et al.,2007)等有較強(qiáng)的表現(xiàn)。前人在該區(qū)花崗質(zhì)巖石中獲得的年齡范圍在約440~400 Ma(Roger et al.,2000;Carter et al.,2001;Guo et al.,2009),時(shí)代上與華南廣泛發(fā)育加里東期花崗巖(王德滋,2004;Wang et al.,2007)吻合。此外,該區(qū)還存在下泥盆統(tǒng)與上寒武統(tǒng)的角度不整合(云南省地礦局,1990),這個(gè)角度不整合亦見于越南北部地區(qū)(Hutchinson,1989),與華南也普遍存在的泥盆紀(jì)地層與下伏地層的角度不整合(舒良樹,2006;戴傳固等,2010)相似,因而該區(qū)也被認(rèn)為是華南加里東褶皺帶的南延部分(Roger et al.,2000)。所以該區(qū)的深熔混合巖化作用的時(shí)間應(yīng)為加里東期,經(jīng)歷混合巖化作用的應(yīng)為新元古代地層和巖漿巖。

綜上所述,本文認(rèn)為前人劃分的元古代片麻巖實(shí)際上是加里東期深熔混合巖,都龍-Song Chay穹隆的混合巖和淺色花崗巖可能反映了該區(qū)在加里東運(yùn)動(dòng)期經(jīng)歷了較高級別的變質(zhì)作用,前寒武紀(jì)地殼物質(zhì)發(fā)生了深熔作用,形成了大量的花崗質(zhì)熔體侵位,由于熔體占比、遷移距離和基體巖性等的不同,形成了深成巖體和各類混合巖,并且這些巖石經(jīng)歷了后期印支運(yùn)動(dòng)的影響,398~274 Ma的混合年齡可能是這期構(gòu)造事件的反映。

6 結(jié)論

(1)片麻狀花崗巖和淺色花崗巖的鋯石CL影像揭示,這些鋯石存在復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。有繼承鋯石,巖漿鋯石和變質(zhì)增生鋯石。繼承鋯石和巖漿鋯石具有巖漿振蕩環(huán)帶,變質(zhì)增生鋯石一般顏色較暗環(huán)帶不明顯。

(2)繼承鋯石、巖漿鋯石和變質(zhì)增生鋯石具有明顯不同的U 含量,Th 含量和Th/U 比值,其中U含量差別最大。繼承鋯石具有最低的U含量和最高的Th/U 比值,變質(zhì)增生鋯石具有最高的U含量和最低的Th/U比值。巖漿鋯石介于兩者之間。表明原巖具有較低的U、Th含量,深熔作用的熔體具有較高的U 含量,而變質(zhì)增生過程中U 更易進(jìn)入鋯石。

(3)繼承鋯石和巖漿鋯石具有相似的稀土元素含量和配分模式,表明深熔熔體與殘留相之間達(dá)到了平衡。變質(zhì)增生鋯石普遍具有顯著增加的LREE含量,表明在受后期擾動(dòng)過程中LREE優(yōu)先進(jìn)入到了重結(jié)晶鋯石中。

(4)繼承鋯石獲得了前寒武紀(jì)的年齡,代表了片麻狀花崗巖的原巖年齡,表明該區(qū)存在一定規(guī)模的新元古代巖漿事件。巖漿鋯石年齡則與華南加里東期花崗巖的年齡一致,代表了該區(qū)深熔混合巖化作用的時(shí)間。邊部變質(zhì)增生鋯石的混合年齡則表明鋯石受到了后期地質(zhì)事件的影響。

致謝感謝成都地質(zhì)調(diào)查中心潘桂棠研究員、天津地質(zhì)調(diào)查中心陸松年研究員及云南地礦局王義昭教授級高工在野外工作中的指導(dǎo),成都地質(zhì)調(diào)查中心申屠保涌研究員指導(dǎo)了薄片觀察。項(xiàng)目組成員任光明、王鵬等同志在野外協(xié)助工作。中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉勇勝教授、高長貴博士、宗克清博士在鋯石LA-ICPMS 實(shí)驗(yàn)中提供了幫助。西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室弓虎軍博士在鋯石陰極發(fā)光照相過程中提供了幫助。西安地質(zhì)調(diào)查中心王超博士對本文提出了若干修改意見。

注 釋

①云南省地質(zhì)局.1976.中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告20萬馬關(guān)幅[R].

②云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局.1999.1∶50000麻栗坡縣幅、都龍幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查聯(lián)測報(bào)告[R].

③Department of Geology and Minerals of Vietnam.2000.Geological and mineral resources map of Vietnam,Scale 1∶200000[Z].

④中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心.2011.云南麻栗坡地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查項(xiàng)目報(bào)告[R].

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