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滇西鳳慶地區(qū)箐頭山花崗巖的特征
——古特提斯洋碰撞匯聚向伸展轉(zhuǎn)換的證據(jù)

2021-10-19 09:36田素梅劉軍平范振華包佳鳳孫柏東俞賽贏吳嘉林朱勛早宋冬虎
地質(zhì)論評(píng) 2021年5期
關(guān)鍵詞:昌寧糜棱巖黑云

田素梅,劉軍平,范振華,包佳鳳,孫柏東,俞賽贏,吳嘉林,朱勛早,宋冬虎

1)云南省地質(zhì)調(diào)查院,昆明,650216;2)自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明,650051;3)山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,濟(jì)南,250100; 4)云南省國(guó)土規(guī)劃設(shè)計(jì)院,昆明,650216

內(nèi)容提要: 筆者等在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,對(duì)出露于滇西臨滄巖漿弧北部鳳慶箐頭山地區(qū)原1∶25萬鳳慶縣幅劃分的二疊紀(jì)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了系統(tǒng)的年代學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)研究。該花崗巖體中,鋯石具典型的振蕩環(huán)帶,Th/U值均大于0.2,為巖漿成因,其 LA-ICP-MS U-Pb 年齡為 213±5 Ma, 應(yīng)當(dāng)為巖漿結(jié)晶年齡,表明該巖體形成于晚三疊世,而非前人認(rèn)為的二疊紀(jì)。全巖主微量元素分析結(jié)果顯示,箐頭山花崗巖Na2O/K2O 值低,富Al2O3,鋁飽和指數(shù)(A/NCK值)平均為1.18,屬過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列。稀土配分曲線右傾,具有輕稀土富集、重稀土弱虧損、負(fù)銪異常明顯的特征 (δEu=0.36~0.50);富集大離子親石元素Rb和K,虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr。在Rb —(Y+Nb)判別圖解中,箐頭山花崗巖投影點(diǎn)落入后碰撞花崗巖區(qū),并具有明顯向板內(nèi)花崗巖轉(zhuǎn)換的特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,筆者等認(rèn)為獲得的213 Ma可能代表昌寧—孟連古特提斯洋閉合之后地殼由碰撞后造山向構(gòu)造伸展轉(zhuǎn)換的時(shí)限,為昌寧—孟連古特提斯洋碰撞后造山作用的結(jié)束提供時(shí)代約束。

滇西昌寧—孟連結(jié)合帶是全球東特提斯構(gòu)造域的重要組成部分,沿其發(fā)育了云南省境內(nèi)造山帶規(guī)模最大的臨滄花崗巖體(圖1),為研究古特提斯洋俯沖消減提供了重要場(chǎng)所,長(zhǎng)期以來一直是中外地質(zhì)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)(陳吉琛,1987,1989;李興林,1996;張旗等,1996;王義昭,1997,2005;莫宣學(xué)等,1998;俞賽贏等,2003)。前人的研究表明,滇西古特提斯洋由一系列相對(duì)穩(wěn)定的地塊與島弧及其之間多個(gè)規(guī)模不等的洋盆所組成,屬多島弧—盆系統(tǒng),昌寧—孟連洋盆為古特提斯洋的主洋盆(鐘大賚,1998;潘桂堂等,2003;王舫等,2014)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)昌寧—孟連結(jié)合帶古特提斯的演化進(jìn)行了大量的研究,表明古特提斯洋盆于晚三疊世已處于閉合狀態(tài)(譚富文等,2001;劉軍平等,2017,2019),但是對(duì)昌寧—孟連古特提斯洋閉合后的碰撞后造山作用結(jié)束時(shí)限還沒有一個(gè)精確的年代學(xué)約束。

圖1 滇西三江中段地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖:(a) 三江南段地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)圖(據(jù)云南省地質(zhì)調(diào)查院?);(b) 昌寧—孟連構(gòu)造帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)李文昌等,2010);(c) 鳳慶地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)云南省地質(zhì)調(diào)查院?)Fig. 1 Geological structure sketch map in the central part of the Sangjiang(means three rivers: Jinsha River, Lancang River and Nujiang River) area,western Yunnan: (a) Geological structure sketch map in the south section of the Sangjiang area (after Yunnan Institute of Geological Survey?; (b) Geological map of Changning—Menglian structural belt(after Li Wencang et al., 2010&); (c) Geological map of Fengqing area (after Yunnan Institute of Geological Survey?)

筆者等對(duì)臨滄巖漿弧北部鳳慶地區(qū)箐頭山巖體中糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學(xué)進(jìn)行詳細(xì)研究,并結(jié)合云南省地質(zhì)調(diào)查院近幾年開展的云南省1∶5萬、1∶25萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目成果???,對(duì)箐頭山花崗巖的侵位時(shí)代、成因類型、物質(zhì)來源等特征進(jìn)行了探討,對(duì)昌寧—孟連洋盆閉合后的碰撞后造山作用時(shí)限進(jìn)行有效約束,進(jìn)而為昌寧—孟連結(jié)合帶古特提斯洋的演化提供新的重要信息。

鳳慶箐頭山花崗巖野外露頭差,風(fēng)化強(qiáng)烈,前人研究程度較低,且所獲結(jié)論相差甚遠(yuǎn)?????。1∶20萬鳳慶幅僅對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的相帶劃分,歸屬印支期和喜山期,1∶25萬鳳慶縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告將這些糜棱巖化花崗巖時(shí)代劃歸為二疊紀(jì),認(rèn)為是俯沖消減作用過程中形成的I型花崗巖。本次因公路開挖,巖石露頭較新鮮,通過野外調(diào)查,筆者等認(rèn)為臨滄花崗巖體中二疊紀(jì)花崗巖僅有少量呈島弧狀殘留于三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖中,為花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖等,部分遭受后期韌性剪切變形變質(zhì)作用?;而鳳慶箐頭山花崗巖巖性多為糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖、糜棱巖化鉀長(zhǎng)花崗巖、黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)初糜棱巖等,與二疊紀(jì)花崗巖巖性差異較大。

1 地質(zhì)背景和樣品特征

研究區(qū)位于西南“三江”南段,構(gòu)造上位于羌塘—三江造山系(Ⅶ)和班公湖—雙湖—怒江—昌寧—孟連對(duì)接帶(Ⅷ),地層屬于華南地層大區(qū)、羌北—昌都—思茅地層區(qū)、蘭坪—思茅地層分區(qū)的瀾滄地層小區(qū)及漾濞地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)出露地層有古元古界崇山巖群、三疊系麥初箐組、侏羅系漾江組,巖漿巖以三疊紀(jì)花崗巖體為主,少量二疊紀(jì)、白堊紀(jì)花崗巖(圖1)。箐頭山花崗巖體與周圍臨滄花崗巖中三疊紀(jì)黑云二長(zhǎng)花崗巖之間無明顯差異,受后期韌性剪切作用影響,發(fā)生了不同程度的糜棱巖化作用(圖2a,b),應(yīng)變強(qiáng)度向臨滄花崗巖巖體內(nèi)部逐漸減弱,與之呈漸變過渡關(guān)系,原巖結(jié)構(gòu)基本保留?。

糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖為糜棱結(jié)構(gòu)、變余中細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),弱定向塑性流動(dòng)構(gòu)造。礦物成分主要由堿性長(zhǎng)石(35%~40%)、斜長(zhǎng)石(25%~30%)、石英(25%~30%)組成,次要礦物為黑云母(3%~6%),副礦物主要有金屬礦物、磷灰石,典型樣品的顯微結(jié)構(gòu)照片見圖2c。堿性長(zhǎng)石無色,它形粒狀—半自形板狀,部分略呈透鏡狀,負(fù)低突起,主要為正長(zhǎng)石,具卡氏雙晶,弱泥化;斜長(zhǎng)石半自形—自形板狀,正低突起,聚片雙晶發(fā)育,略顯透鏡狀、眼球狀,碎裂細(xì)?;佋颇富?;石英為無色,它形粒狀—渾圓狀—透鏡狀,正低突起,多細(xì)?;亟Y(jié)晶形成礦物集合體;黑云母具淺黃色—深褐色多色性,正中突起,細(xì)粒化明顯。巖石中略顯透鏡狀、眼球狀斜長(zhǎng)石、堿性長(zhǎng)石和少量石英碎斑間,塑變細(xì)?;亟Y(jié)晶長(zhǎng)英質(zhì)礦物和黑云母聚集呈網(wǎng)紋狀半定向—定向分布。

糜棱巖化鉀長(zhǎng)花崗巖為灰白色,糜棱結(jié)構(gòu)、變余中細(xì)?;◢徑Y(jié)構(gòu),定向塑性流動(dòng)構(gòu)造。礦物成分為堿性長(zhǎng)石(50%~55%)、斜長(zhǎng)石(8%~10%)、石英(30%~35%)及少量黑云母(2%左右),副礦物為金屬礦物、電氣石、鋯石等。巖石殘余結(jié)構(gòu)顯示原巖為鉀長(zhǎng)花崗巖:黑云母半自形—自形片狀,具淺黃色—深褐色多色性;斜長(zhǎng)石呈半自形—自形板狀,大部分可見聚片雙晶,不同程度絹云母化;堿性長(zhǎng)石為它形粒狀—半自形板狀,多為正長(zhǎng)石,含少量微斜長(zhǎng)石,具格子狀雙晶,泥化,表面混濁;石英為它形粒狀,充填于長(zhǎng)石間隙中,局部石英與堿性長(zhǎng)石呈顯微文象交生。依巖石中礦物自形程度及相互關(guān)系而判定其礦物生成順序?yàn)椋汉谠颇浮遍L(zhǎng)石—堿性長(zhǎng)石—石英。在后期糜棱巖化作用下,粒徑≤5.8 mm的粒狀堿性長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英略顯透鏡狀、眼球狀,碎裂特征明顯,沿裂隙見基質(zhì)礦物貫入,構(gòu)成碎斑;基質(zhì)為混雜狀礦物集合體,主要由粒徑≤0.1 mm的粒狀變晶石英、堿性長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和顯微鱗片變晶狀黑云母等礦物組成,經(jīng)重結(jié)晶作用繞碎斑呈流狀分布。由于受后期風(fēng)化作用影響,大部分巖石風(fēng)化破碎呈碎塊狀。

黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)初糜棱巖(圖2d)為初糜棱結(jié)構(gòu),局部見變余花崗結(jié)構(gòu),定向塑性流動(dòng)構(gòu)造,主要造巖礦物包括石英(35%~40%)、斜長(zhǎng)石(30%~35%)和堿性長(zhǎng)石(25%~30%)、黑云母(5%~8%),副礦物包括鋯石、榍石、磁鐵礦等。巖石中碎斑含量約55%,成分為斜長(zhǎng)石、堿性長(zhǎng)石、石英和少量魚狀黑云母, 礦物邊緣多見細(xì)粒化現(xiàn)象;長(zhǎng)英質(zhì)礦物和少量黑云母形成45%以下的碎基,呈流狀、條痕狀聚集產(chǎn)出。黑云母一般為變余半自形—自形片狀,略顯魚狀,具淺—深褐色多色性,正中突起,顆粒大小0.5~2.0 mm,定向分布,綠泥石化。斜長(zhǎng)石(更長(zhǎng)石為主)呈透鏡狀、眼球狀(最大者達(dá)3 mm×5 mm)定向,部分為半自形—自形板狀,聚片雙晶發(fā)育。石英碎斑內(nèi)見自形較好的黑云母包裹體,殘余原巖漿組構(gòu)特征,細(xì)粒化石英沿長(zhǎng)軸拉伸呈條痕狀、絲帶狀;堿性長(zhǎng)石主要為微斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石,呈眼球狀、透鏡狀碎斑,見裂紋、波狀消光,部分呈變余半自形板狀,沿長(zhǎng)軸方向定向排列。

圖2 滇西箐頭山地區(qū)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖野外及顯微照片F(xiàn)ig. 2 The field and microphotographs for mylonited biotite monzogranites in Qingtoushan area,Western Yunnan(a)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖野外露頭照片;(b)黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)初糜棱巖野外露頭照片;(c) 糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖中斜長(zhǎng)石保留原半自形—自形板狀特征,略顯透鏡狀、眼球狀,重結(jié)晶長(zhǎng)英質(zhì)礦物、黑云母繞碎斑呈半定向—定向分布;(d)黑云二長(zhǎng)花崗質(zhì)初糜棱巖中石英碎斑內(nèi)見自形較好的黑云母包裹體,斜長(zhǎng)石呈變余半自形板狀,殘余原巖漿組構(gòu)特征,碎斑邊緣見細(xì)?;F(xiàn)象,碎基繞碎斑呈流狀、條痕狀聚集產(chǎn)出。Qtz—石英;Pl—斜長(zhǎng)石;Bt—黑云母(a) Field outcrop photo of mylonitized biotite monzonitic granite; (b) field outcrop photo of biotite monzonitic primary mylonite; (c) plagioclase in mylonitized biotite monzonitic granite retains the characteristics of proto hypidiomorphic plate, slightly lenticular, eyeball shaped, plastic fine-grained, recrystallized felsic minerals, biotite around the broken spots in semi-directional—directional directional distribution; (d) In the biotite monzonite granitic primary mylonite, biotite inclusions with good idiomorphic features can be found in quartz plaques; plagioclase with metamorphic semi-idiomorphic plate; residual features of original magma fabric, fine granulation phenomenon at the edge of plaques, and the aggregated debris surrounding the plaques in flow and stripe shape can be seen. Qtz—quartz;Pl—plagioclase;Bt—biotite

2 樣品分析方法

鋯石分選在河北區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成,原巖樣品經(jīng)人工粉碎,淘洗后除輕礦物部分,將得到的重砂部分經(jīng)電磁選后得到含有少量雜質(zhì)的鋯石樣品,最后在雙目鏡下挑選出鋯石晶體。選擇晶型較好,無裂隙的鋯石顆粒粘貼在環(huán)氧樹脂表面制成鋯石樣品靶,打磨樣品靶,使鋯石的中心部位暴露出來,然后進(jìn)行拋光。對(duì)鋯石進(jìn)行反射光、透射光顯微照相和陰極發(fā)光(CL)圖像分析,根據(jù)反射光、透射光及鋯石CL圖像,選擇代表性的鋯石顆粒和區(qū)域進(jìn)行U-Pb測(cè)年。鋯石U-Pb定年及微量元素含量分析是在湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中心巖石礦物研究室利用LA-ICP-MS同時(shí)分析完成的。測(cè)試儀器采用的是由美國(guó)Coherent Inc公司生產(chǎn)的GeoLasPro全自動(dòng)版193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(LA)和美國(guó)Agilent公司生產(chǎn)的7700X型電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)聯(lián)用構(gòu)成的激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜分析系統(tǒng)(LA-ICP-MS)。另外激光剝蝕系統(tǒng)配置了由澳大利亞國(guó)立大學(xué)開發(fā)研制的勻化器,由10根長(zhǎng)度不同的細(xì)PV管組成,激光剝蝕產(chǎn)生的細(xì)小粉末樣品通過勻化器裝置后,因通過長(zhǎng)短不同的管道所需的時(shí)間略有不同而使樣品脈沖信號(hào)得到平滑,從而能有效降低激光脈沖剝蝕樣品而產(chǎn)生的信號(hào)波動(dòng)。鋯石微量元素含量利用NIST610作為外標(biāo),Si作為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行定量計(jì)算。鋯石U-Pb定年分析采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)年齡物質(zhì)91500作為外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正,每分析6~8個(gè)樣品點(diǎn)分析2次91500。樣品測(cè)試時(shí),背景信號(hào)采集10 s,樣品剝蝕40 s,管路吹掃10 s,信號(hào)采集時(shí)間總共為60 s。樣品的同位素比值和元素含量采用ICP-MS DataCal 9.0進(jìn)行處理分析,加權(quán)平均年齡的計(jì)算及鋯石年齡諧和圖的繪制采用Isoplot3.0(Ludwing,2003)來完成。采用年齡為206Pb/238U 年齡,其加權(quán)平均值的誤差為5.0 Ma,206Pb/238U(和207Pb/206Pb)平均年齡誤差為95%置信度。

選擇4件巖石樣品分別進(jìn)行主量元素和微量元素分析。樣品磨碎至200目后,在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司有限公司進(jìn)行主量和微量元素分析測(cè)試。主量元素使用X-射線熒光光譜儀(XRF-1500)法測(cè)試。用0.6 g樣品和6 g四硼酸鋰制成的玻璃片在ShimadzuXRF-1500上測(cè)定氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)值,精度優(yōu)于2%~3%。微量元素及稀土元素利用酸溶法制備樣品,使用ICP-MS(ElementⅡ)測(cè)試,分析精度(按照GSR-1和GSR-2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)):當(dāng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)值大于10×10-6時(shí),精度優(yōu)于5%,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)值小于10×10-6時(shí),精度優(yōu)于10%。

3 鋯石U-Pb年齡

1∶20萬鳳慶幅?將箐頭山巖體劃為印支期和喜馬拉雅期、1∶25萬鳳慶縣幅?將該巖體劃歸二疊紀(jì)。筆者等為準(zhǔn)確厘定該巖體的時(shí)代,在鳳慶縣小灣鎮(zhèn)西南箐頭山附近采集了1件重約5 kg的新鮮花崗巖樣品進(jìn)行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb測(cè)年,巖性為糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖,具體采樣位置見圖1,樣品分析測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 滇西箐頭山花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 LA-ICP-MS U-Pb dating data of the zircons from Qingtoushan granites in Fengqing area, west Yunnan

鋯石呈半透明—透明短柱狀—柱狀,多數(shù)自形較好,多見短柱狀、柱狀,長(zhǎng)軸在110~320 μm,寬度以80~140 μm 為主,鋯石的長(zhǎng)、寬比變化較大,為1.5∶1~3∶1。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示(圖3),絕大多數(shù)鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶,指示為巖漿成因;部分鋯石長(zhǎng)、寬比值小,內(nèi)部具有殘留的繼承鋯石核,表現(xiàn)為均勻的無分帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu),繼承鋯石大多數(shù)有較窄的振蕩環(huán)帶(劉軍平等,2020b);部分鋯石內(nèi)部或邊部表現(xiàn)出強(qiáng)發(fā)光現(xiàn)象,顯示出流體改造的特征。筆者等對(duì)具有清楚振蕩環(huán)帶的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測(cè)試,其中14個(gè)點(diǎn)的206Pb/238U數(shù)據(jù)集中在201~227 Ma,鋯石Th/U值均>0.1,表明這些鋯石為典型的巖漿成因鋯石(劉軍平等,2020a),樣品加權(quán)平均年齡值和鋯石U-Pb諧和年齡值見圖4,獲得213±5 Ma(MSWD=3.4,n=14)加權(quán)平均巖漿鋯石結(jié)晶年齡值,因此巖漿侵位、冷凝時(shí)期應(yīng)屬晚三疊世。繼承鋯石U含量為314×10-6~793×10-6,Th含量為12.4×10-6~383×10-6,Th/U值為0.04~0.74,年齡較復(fù)雜,其中7個(gè)測(cè)試點(diǎn)鋯石年齡主要分為兩組:588~613 Ma、 316~332 Ma,表明區(qū)內(nèi)新元古代和晚古生代發(fā)生過重要的構(gòu)造熱事件。對(duì)部分鋯石較亮部位進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)定,5個(gè)測(cè)點(diǎn)鋯石Th/U值較小(其中7、15測(cè)點(diǎn)為0.08),且測(cè)點(diǎn)處均表現(xiàn)為無振蕩環(huán)帶特征(圖3),5個(gè)點(diǎn)的n(206Pb)/n(238U)加權(quán)平均年齡為197.0±3.5 Ma。表明滇西箐頭山花崗巖在早侏羅世可能發(fā)生過巖漿再造作用,推測(cè)該年齡反映的是與變形有關(guān)的流體改造的年齡。

圖3 滇西鳳慶地區(qū)箐頭山花崗巖典型鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像、U-Pb定年點(diǎn)Fig. 3 Cathodoluminescences (CL) images and U-Pb Dating points of typical zircons from Qingtoushan granite, Fengqing area, western Yunnan

圖4 滇西箐頭山地區(qū)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡圖Fig. 4 U-Pb concordia diagram of the zircons from mylonited biotite monzogranite in Qingtoushan area, Fengqing Western Yunnan

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

樣品分析測(cè)試結(jié)果見表2。在Q′—ANOR分類圖解中(圖5a),鳳慶箐頭山糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖樣品全部落入二長(zhǎng)花崗巖區(qū)域,與野外觀察及鏡下鑒定結(jié)果一致。SiO2含量為67.83%~70.85%,平均為69.35%,Al2O3含量高,在13.44%~14.05%,平均為13.65%,CaO和MgO含量的平均值分別為1.77%和1.93%,Na2O含量為2.27%~2.60%,K2O含量變化范圍為3.61%~4.80%,Na2O/K2O值均小于1,為0.51~0.63,在 SiO2—K2O圖解中(圖5b)花崗巖樣品均落在高鉀鈣堿性巖區(qū),屬于高鉀鈣堿性系列(Rickwood,1989)。鋁飽和指數(shù)A/NCK值在1.07~1.25之間,平均為1.18,A/NK值均大于1(為1.47~1.78),表現(xiàn)出過鋁質(zhì)花崗巖特征。C.I.P.W.標(biāo)準(zhǔn)礦物中均出現(xiàn)剛玉分子c=1.19~3.2(平均2.54),且大于1%,無透輝石分子di,與S型花崗巖類似(Dong Guochen et al., 2013)。

圖5 滇西箐頭山地區(qū)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖Q′—ANOR分類圖解和SiO2—K2O圖解Fig. 5 The Q′—ANOR and SiO2—K2O diagram of the mylonited biotite monzogranite in Qingtoushan area,F(xiàn)engqing, Western Yunnan

表2 滇西箐頭山地區(qū)黑云二長(zhǎng)花崗巖主量元素(%)、微量和稀土元素(×10-6)分析數(shù)據(jù)Table 2 Analysis date of major elements (%), trace elements and race earth elements (×10-6) contents in the biotite monzogranites in Qingtoushan area,F(xiàn)engqing, Yunnan

4.2 稀土元素和微量元素

箐頭山糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖的稀土元素總量∑REE在217.46 ×10-6~270.81×10-6,平均值為241.02×10-6,LREE相對(duì)富集,HREE相對(duì)虧損,二者的比值為2.50~5.48。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖中所有的樣品均表現(xiàn)出明顯的右傾特征(圖6a),總體配分型式與臨滄花崗巖體類似(云南省地礦局,2003?;云南省地質(zhì)調(diào)查院,2008?,2016?);結(jié)合稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖可以看出,(La/Yb)N為6.73~21.64,輕重稀土元素分異程度較高,輕稀土元素的分餾系數(shù)(La/Sm)N變化于2.98~3.58,重稀土元素分餾系數(shù)(Gd/Yb)N為1.43~3.90,輕重稀土元素分餾程度相當(dāng);δEu為0.36~0.50,顯示Eu具有明顯負(fù)異常特征,δCe=0.94~1.00,平均0.97。

圖6 滇西箐頭山地區(qū)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖(a) (據(jù)Boynton, 984)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b) 據(jù)Sun et al., 1989)Fig. 6 Chlondrite-normalized REE patterns(a) (fter Boynton,1984)and primitive mantle-normalized patterns(b) (after Sun et al., 1989)of mylonited biotite monzogranites in Qingtoushan area,F(xiàn)engqing, Western Yunnan

在微量元素蜘蛛圖中( 圖6b),4件樣品的曲線形態(tài)相似,與臨滄花崗巖體的配分模式相近(云南省地質(zhì)調(diào)查院???),均富集部分大離子親石元素Rb和K,Zr、Sr、Ba顯示負(fù)異常,Sr和Ba明顯負(fù)異常暗示了巖漿源區(qū)殘余斜長(zhǎng)石和角閃石或者存在兩者的早期結(jié)晶分異。但相比于臨滄花崗巖體,箐頭山巖體Hf含量變化于9.22×10-6~16.6×10-6,明顯偏高,Zr/Hf值低(10.24~21.15)。

5 討論

5.1 箐頭山花崗巖形成時(shí)代

近十年來,隨著同位素定年技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展,各地勘單位、科研院校等對(duì)臨滄花崗巖體的形成時(shí)代做了大量的研究工作,并逐漸積累了一批精確可靠的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果。Hennig等(2009)在臨滄花崗巖巖基北端測(cè)得230 Ma鋯石U-Pb年齡;Dong Guochen等(2013,2017)在臨滄市北側(cè)二長(zhǎng)花崗巖中獲得鋯石U-Pb定年結(jié)果為203 Ma,云縣大朝山附近二長(zhǎng)花崗巖時(shí)代為235 Ma;Dong Guochen等(2013)和彭頭平等( 2006) 在鳳慶地區(qū)分別取得了231 Ma、230 Ma 巖漿侵位年齡,并在臨滄市南側(cè)獲得花崗閃長(zhǎng)巖年齡為252 Ma。廖世勇等(2014)在勐庫(kù)地區(qū)的堿長(zhǎng)花崗巖中測(cè)得了236 Ma鋯石U-Pb年齡值。云南省地質(zhì)調(diào)查院???先后在臨滄花崗巖中獲得大量鋯石U-Pb年齡值。如在臨滄地區(qū)似斑狀中粗粒黑云二長(zhǎng)花崗巖中取得鋯石U-Pb年齡為231.6~238.7 Ma;在瀾滄縣麻力地區(qū)、景洪曼東地區(qū)采集的3件鋯石樣品分別獲228 Ma、230 Ma、238.5 Ma的加權(quán)平均年齡值,同時(shí)在景洪曼東地區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖中獲得256Ma的巖漿侵位年齡;在勐庫(kù)地區(qū)的二長(zhǎng)花崗巖中得到了229 Ma的鋯石年齡。瀾滄江南段不同地區(qū)花崗質(zhì)巖鋯石測(cè)年結(jié)果為217~233 Ma(王舫等,2014),臨滄巖基最南端高分異花崗巖2個(gè)樣品鋯石時(shí)代分別為216 Ma和228 Ma (Wang Changming et al., 2015),孔會(huì)磊等(2012)對(duì)不同地區(qū)臨滄花崗巖樣品鋯石U-Pb定年分析結(jié)果為203~227Ma。

筆者等對(duì)鳳慶箐頭山地區(qū)糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖進(jìn)行了詳細(xì)的LA-ICP-MS 鋯石測(cè)年工作。這些樣品中鋯石大多自形較好,具有清晰的振蕩環(huán)帶,鋯石Th/U值均>0.1,為典型的巖漿成因鋯石。鋯石測(cè)年結(jié)果表明,這些巖漿成因的鋯石U-Pb年齡為213 Ma,該年齡應(yīng)代表花崗質(zhì)巖漿的侵位、冷凝年齡。由此,可以認(rèn)為箐頭山糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡為213 Ma,為晚三疊世,而非前人認(rèn)為的二疊紀(jì)。

從上述大量年代學(xué)數(shù)據(jù)來看,雖然臨滄花崗巖體規(guī)模巨大,但東西、南北等地巖漿結(jié)晶年齡無明顯差異,其主體形成年齡為210~235 Ma。

5.2 巖漿源區(qū)與成巖構(gòu)造環(huán)境

筆者等測(cè)試的4件樣品的CaO與Na2O 含量較低,P2O5含量為0.14~0.26,K2O/Na2O值均大于1.5,為1.59~1.97,鋁飽和指數(shù)(A/NCK)為1.07~1.25,平均值為1.18,剛玉分子指數(shù)C較大為1.19~3.2(平均2.54),Rb/Sr>0.9,表現(xiàn)出S型花崗巖特征。同時(shí)箐頭山花崗巖和臨滄花崗巖的地球化學(xué)特征均顯示Zr、Hf、Ti的負(fù)異常和Rb、Th、U相對(duì)富集,與典型的殼源花崗巖相似(Harris et al., 1986;Bea et al., 2011)。一些研究者認(rèn)為S型花崗巖源區(qū)主要為變雜砂巖和變泥質(zhì)巖等變沉積巖源區(qū)(Brown, 2013)。過鋁質(zhì)花崗巖Rb/Ba和Rb/Sr值變化能直接反映其源區(qū)特征,因此,可利用Rb—Sr—Ba系統(tǒng)比值確定源區(qū)成分(Sylvester,1998)。在Rb/Ba—Rb/Sr圖解(圖7a)中,箐頭山糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖4件樣品全部落入貧黏土區(qū)。

圖7 滇西箐頭山花崗巖Rb/Ba—Rb/Sr(a)和CaO/Na2O— Al2O3/TiO2 (b) 圖解(據(jù)Sylvester,1998) Fig. 7 Rb/Ba—Rb/Sr(a)and CaO/Na2O— Al2O3/TiO2(b) diagrams of granites in Qingtoushan area, Fengqing,Western Yunnan (after Sylvester,1998)Be—澳大利亞拉克倫褶皺帶中Bethanga巖體;Mo—阿爾卑斯造山帶中的Moschumandl巖體;Vy—海西造山帶中的Vysoky—Kamen巖體;Sh—喜馬拉雅造山帶中的ShisgaPangma巖體Be—Bethanga rocks in the Lachlan fold belt of Australia;Mo—Moschumandl rocks in the alpine orogenic belt;Vy—The Vysoky—Kamen rocks in the Hercynian orogenic belt;Sh— The Shisga Pangma rocks in the Himalayan orogenic belt

Chappell和White(1992)認(rèn)為CaO/Na2O值是判別花崗巖源區(qū)成分的一個(gè)重要指標(biāo)。Patino Douce 和Johnson(1991)通過實(shí)驗(yàn)揭示,花崗巖中CaO/Na2O值主要受源區(qū)中斜長(zhǎng)石、黏土成分含量控制,貧斜長(zhǎng)石、富黏土質(zhì)泥巖產(chǎn)生的強(qiáng)過鋁花崗巖CaO/Na2O值一般小于0.3;富斜長(zhǎng)石、貧黏土質(zhì)碎屑巖產(chǎn)生的花崗巖CaO/Na2O值一般大于0.3。箐頭山花崗巖的CaO/Na2O值為0.46~0.95,大于0.3,屬碎屑巖產(chǎn)生的花崗巖。在CaO/Na2O— Al2O3/TiO2圖解中(圖7b),筆者等4件樣品均落入砂屑巖源區(qū),該結(jié)果與利用Rb/Sr值判斷的結(jié)果是吻合的,表明箐頭山花崗巖體屬于貧黏土的砂屑巖系部分熔融的產(chǎn)物。

前人對(duì)于臨滄花崗巖形成的構(gòu)造背景研究存在不同認(rèn)識(shí)。劉昌實(shí)、陳吉琛(1989)認(rèn)為其主體屬于碰撞型花崗巖,是昌寧—孟連碰撞帶的主要組成部分;趙楓等(2018)認(rèn)為臨滄花崗巖類主體形成于古特提斯洋同碰撞造山和后碰撞伸展兩種構(gòu)造環(huán)境;部分研究者認(rèn)為臨滄花崗巖形成于碰撞后環(huán)境,例如Dong Guochen等(2013)和孔會(huì)磊等(2012)認(rèn)為臨滄花崗巖形成于后碰撞擠壓向伸展轉(zhuǎn)換階段,屬碰撞后花崗巖,彭頭平等(2006)和Hennig等(2009)認(rèn)為臨滄花崗巖可能形成于碰撞晚期—碰撞后的構(gòu)造環(huán)境;而王舫等(2014)通過地球化學(xué)特征并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景認(rèn)為臨滄花崗巖可能形成于中—晚三疊世古特提斯洋閉合后的構(gòu)造伸展階段。

圖8 臨滄花崗巖的Sr—Yb圖解(據(jù)張旗,2006)Fig. 8 Sr—Yb diagram of Lingcang granite(after Zhang Qi, 2006&)Ⅰ—高Sr低Yb型花崗巖;Ⅱ—低Sr低Yb型花崗巖;Ⅲ—高Sr高Yb型花崗巖;Ⅳ—低Sr高Yb型花崗巖;Ⅴ—非常低Sr高Yb型花崗巖Ⅰ—high Sr lower Yb type granites;Ⅱ—lower Sr lower Yb type granites;Ⅲ—high Sr high Yb type granites;Ⅳ— lower Sr high Yb type granites;Ⅴ—very lower Sr high Yb type granites

箐頭山花崗巖位于臨滄花崗巖基北段,與臨滄花崗巖基中主體巖石的地球化學(xué)特征具有較高的一致性,在Rb—(Y+Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖解中落入后碰撞花崗巖區(qū)(圖9),具有明顯向板內(nèi)花崗巖轉(zhuǎn)換特征;結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及前人研究成果,筆者等認(rèn)為箐頭山花崗巖形成于昌寧—孟連古特提斯洋閉合之后地殼由碰撞后造山向陸內(nèi)構(gòu)造伸展轉(zhuǎn)換階段。且云南省地質(zhì)調(diào)查院??在臨滄花崗巖體中發(fā)現(xiàn)多處A型花崗巖出露點(diǎn),地化數(shù)據(jù)顯示具非造山花崗巖或板內(nèi)花崗巖特征,與二疊紀(jì)俯沖花崗巖、三疊紀(jì)碰撞、后碰撞花崗巖正好組成一個(gè)完整的巖漿演化旋回,推測(cè)為古特提斯構(gòu)造演化最終結(jié)束的標(biāo)志(劉軍平等,2020d)。

圖9 滇西箐頭山花崗巖Rb —(Y+Nb)判別圖解(據(jù)Pearce,1996)Fig. 9 Rb—(Y+Nb) discrimination diagram of Qingtoushan granite in Fengqing area,Western Yunnan (after Pearce,1996)WPG—板內(nèi)花崗巖;ORG—洋中脊花崗巖;VAG—島弧花崗巖;S-COLG—同碰撞花崗巖;Post-COLG—后碰撞花崗巖WPG—Within plate granite;ORG—ocean ridge granite;VAG—volcanic arc granite;S-COLG—syn-collisional granite; Post-COLG—post-collisional granite

5.3 地質(zhì)意義

長(zhǎng)期以來,昌寧—孟連結(jié)合帶一直被認(rèn)為是晚古生代(泥盆紀(jì)—三疊紀(jì))特提斯洋盆消亡的殘余記錄(張旗等,1985,1992,1996;劉本培等,1993,2002;莫宣學(xué)等, 2006;鐘大賚,1998;潘桂堂等,2003)。近年來,云南省地質(zhì)調(diào)查院?在雙江勐庫(kù)地區(qū)發(fā)現(xiàn)的退變質(zhì)榴輝巖中獲得了801 Ma的原巖年齡,結(jié)合新元古代南華紀(jì)810~830 Ma裂谷事件火山巖(Li Xianhua et al., 2008)以及其上不整合覆蓋的冰磧巖,表明隨著羅迪尼亞(Rodinia)超級(jí)大陸解體,最遲到南華紀(jì)地史時(shí)期,已形成初始原特提斯洋盆(潘桂棠等,2012;李靜等,2017)。研究者們又相繼在昌寧—孟連結(jié)合帶內(nèi)識(shí)別出早古生代時(shí)期蛇綠混雜巖,如Wang Baodi等(2013a,b)在南汀河地區(qū)發(fā)現(xiàn)454~439 Ma堆晶輝長(zhǎng)巖,王冬兵等(2016)在牛井山地區(qū)識(shí)別出約468 Ma的O型高鎂埃達(dá)克質(zhì)英云閃長(zhǎng)巖,劉桂春等(2017)在雙江縣忙那河地區(qū)采集到鋯石U-Pb年齡為471 Ma的鈉質(zhì)堆晶斜長(zhǎng)巖;彭智敏等(2020)在雙江清平地區(qū)獲得434~437 Ma斜長(zhǎng)角閃巖;云南省地質(zhì)調(diào)查院?(2020)在勐海布朗山地區(qū)獲得變質(zhì)堆晶輝長(zhǎng)巖年齡為480.2 Ma。這一系列數(shù)據(jù)表明昌寧—孟連洋盆在早古生代時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)了真正的洋殼,可以被看作是早古生代原特提斯大洋擴(kuò)張的證據(jù)。近年來的地質(zhì)調(diào)查和研究進(jìn)展表明,原特提斯洋盆的俯沖消減與古特提斯洋的伸展擴(kuò)張是同步進(jìn)行的,即古特提斯洋對(duì)原特提斯洋的繼承性演化是在同一個(gè)大洋盆地中完成的,是連續(xù)演化的過程(劉桂春等,2017;李靜等,2017;王保弟等,2018)。昌寧—孟連特提斯洋經(jīng)歷了早古生代原特提斯大洋擴(kuò)張、早古生代中晚期—晚古生代特提斯俯沖消減與島弧帶形成、晚二疊世末—早三疊世主碰撞匯聚、晚三疊世晚碰撞造山與盆山轉(zhuǎn)換等階段(王保弟等,2018;劉軍平等,2019)。結(jié)合區(qū)域資料,昌寧—孟連帶在二疊紀(jì)末—早三疊世進(jìn)入弧—陸俯沖向碰撞匯聚轉(zhuǎn)換階段(280~245 Ma);中三疊世進(jìn)入主碰撞階段(245~235 Ma);中—晚三疊世碰撞后造山階段(235~210 Ma);之后進(jìn)入伸展拉張階段(~198 Ma),主要沉積了以早侏羅統(tǒng)芒匯河組、小紅橋組為代表的火山巖夾碎屑巖沉積(劉軍平等,2017,2020c;王保弟等,2018)。

筆者等在箐頭花崗巖中所測(cè)得鋯石U-Pb年齡213 Ma代表昌寧—孟連洋盆關(guān)閉后,陸—陸碰撞后造山作用結(jié)束并向構(gòu)造伸展轉(zhuǎn)換階段的時(shí)間,由此,筆者等認(rèn)為箐頭花崗巖可能是昌寧—孟連洋盆碰撞后造山向早期伸展作用轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物(王保弟等,2018),為昌寧—孟連洋弧—陸碰撞向伸展轉(zhuǎn)換提供了年代學(xué)依據(jù)。而筆者等所測(cè)得的另一組年齡數(shù)據(jù)在198~196 Ma之間,該年齡數(shù)據(jù)與1∶25萬景洪幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目在江橋、那瀾兩地的芒匯河組流紋巖中所獲得的鋯石U-Pb年齡196.7 Ma、198.1 Ma具有一致性,可能代表巖石經(jīng)歷了一次構(gòu)造熱事件,野外露頭尺度上表現(xiàn)為巖石強(qiáng)糜棱巖化作用,可能與昌寧—孟連洋盆關(guān)閉后,構(gòu)造背景由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換后的剪切作用有關(guān)。區(qū)域上該時(shí)間段表現(xiàn)為典型的碰撞后的伸展構(gòu)造背景,屬后碰撞—后造山階段,巖石地球化學(xué)上芒匯河組流紋巖具有典型后造山花崗巖或“A”型花崗巖的特征(解龍等,2015;王玉璽等,2017;李金超,2021),指示當(dāng)時(shí)已完全進(jìn)入碰撞后構(gòu)造伸展階段(呂留彥等,2019)。

6 結(jié)論

(1)箐頭山花崗巖巖體結(jié)晶年齡為213±5 Ma(MSWD=3.4,n=14),表明巖體形成于晚三疊世,而非前人認(rèn)為的二疊紀(jì),是目前臨滄巖漿弧發(fā)現(xiàn)的最為年輕的具有后碰撞花崗巖及板內(nèi)花崗巖雙重性質(zhì)的酸性巖漿記錄,前人劃分的二疊紀(jì)花崗巖的分布范圍和規(guī)模需要重估。

(2)箐頭山花崗巖巖體具有低Na2O/K2O、富Al2O3的過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列,顯示Zr、Hf、Ti的負(fù)異常和Rb、Th、U相對(duì)富集,具典型的殼源花崗巖特征,為上地殼中—低壓環(huán)境下麻粒巖相—角閃巖相貧黏土砂屑巖系部分熔融產(chǎn)物。

(3)箐頭山花崗巖巖體形成于昌寧—孟連洋閉合之后地殼由碰撞后造山向構(gòu)造伸展轉(zhuǎn)換階段,暗示當(dāng)時(shí)昌寧—孟連結(jié)合帶已由擠壓碰撞環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘埈h(huán)境,進(jìn)入陸內(nèi)伸展階段,213 Ma可能為昌寧—孟連古特提斯洋閉合后碰撞后造山作用結(jié)束提供時(shí)代約束。

致謝:云南省地質(zhì)調(diào)查院張虎教授級(jí)高工、孫載波高工均認(rèn)真審閱了本文并提出了許多詳細(xì)的修改意見,在此一并表示衷心感謝。

注 釋/Notes

? 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1981. 1∶20萬鳳慶幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1990. 云南省區(qū)域地質(zhì)志. 北京: 地質(zhì)出版社.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2003. 1∶25萬臨滄縣幅、滾龍幅(國(guó)內(nèi)部分)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2008. 1∶25萬鳳慶縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2013. 1∶25 萬景洪市幅、瀾滄縣幅、勐臘縣幅、勐海縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2016. 云南1∶5萬香竹林、勐永、勐撒區(qū)、懂過、耿馬、安雅、勐庫(kù)幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2016. 1∶5萬詩(shī)禮、犀牛街、大河、老家?guī)臁⑸诮址鶇^(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告.

? 云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2020. 1∶5萬曼各、小街、曼班、大勐龍、勐宋壩、萬納蘭幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告.

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