揚(yáng)子地塊西緣天全新元古代過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類成因機(jī)制及其構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景*

賴紹聰 秦江鋒 朱韌之 趙少偉

西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，西安 710069

近年來(lái)，關(guān)于揚(yáng)子地塊西緣川西瀘定-康定地區(qū)出露的新元古代淺變質(zhì)火山-侵入雜巖系的成因及其形成大地構(gòu)造環(huán)境在學(xué)術(shù)界存在重大爭(zhēng)議，并引起了地學(xué)界廣泛的關(guān)注和重視(陳岳龍等，2001，2004;李獻(xiàn)華等，2002，2005，2012;沈渭洲等，2000，2002;顏丹平等，2002;李志紅等，2005;林廣春等，2006;劉樹(shù)文等，2009;Li et al.，2002，2003a;Liu and Zhao，2012;Zhao and Cawood，2012;Zhao and Zhou，2009;Zhao et al.，2010，2011;Zhou et al.，2002a，2006，2014)。瀘定-康定地區(qū)處于中國(guó)大陸構(gòu)造的主要地塊與造山帶聚集交接轉(zhuǎn)換部位，是NE 向龍門山造山系與NW 向鮮水河構(gòu)造帶交匯區(qū)，該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈、地震活躍，是地學(xué)研究的重點(diǎn)地區(qū)。川西地區(qū)新元古代巖漿作用記錄了華南Rodinia 超大陸演化歷史(Li et al.，1995;廖宗廷等，2005;王江海，1998)。

瀘定-康定地區(qū)的新元古代火山-侵入雜巖系在區(qū)域上有較廣泛的分布，這套雜巖系在川西E 102°，呈北微偏東及南微偏西方向自康定-瀘定-雅安一帶向南經(jīng)四川西昌、會(huì)理和云南元謀、易門，一直延伸到云南中部，呈帶狀展布，長(zhǎng)約800km，寬約50～100km，從大地構(gòu)造觀點(diǎn)上看，黃汲清稱之為“康滇地軸”(黃汲清，1960;李春昱，1963)。長(zhǎng)期以來(lái)，這套火山-侵入雜巖系被認(rèn)為是揚(yáng)子地臺(tái)結(jié)晶基底的代表性變質(zhì)雜巖組合。袁海華等(1987)根據(jù)這套變質(zhì)雜巖具有比較典型的TTG 組合特征，其變質(zhì)程度為角閃巖相和麻粒巖相，因此認(rèn)為其應(yīng)形成于太古代-古元古代。然而，近年來(lái)研究結(jié)果(陳岳龍等，2001，2004;李獻(xiàn)華等，2002，2005，2012;沈渭洲等，2000，2002;顏丹平等，2002;李志紅等，2005;林廣春等，2006;劉樹(shù)文等，2009;Li et al.，2002，2003b;Liu and Zhao，2012;Sun et al.，2008;Xiao et al.，2007;Zhao and Cawood，2012;Zhao and Zhou，2009;Zhao et al.，2010;Zhou et al.，2002b，2006，2014)表明，其形成年齡應(yīng)該在753～828Ma。這套巖石的大地構(gòu)造環(huán)境一直以來(lái)存在較大爭(zhēng)議:(1)裂谷環(huán)境(李獻(xiàn)華等，2002，2005;Li et al.，2002，2003a)，是由于地幔柱的活動(dòng)驅(qū)動(dòng)了Rodinia 超級(jí)大陸的裂解，從而在大陸裂谷環(huán)境中形成這套巖石組合;(2)島弧環(huán)境(陳岳龍等，2001，2004;沈渭洲等，2000，2002;劉樹(shù)文等，2009;Zhao and Cawood，2012;Zhao and Zhou，2009;Zhao et al.，2010;Zhou et al.，2002a，2006)。顯然，對(duì)于該套巖石組合的精細(xì)解析將有助于對(duì)該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化歷史及其深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程的重新認(rèn)識(shí)。本文選擇瀘定北東側(cè)出露的天全新元古代花崗巖體進(jìn)行了巖石學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)及全巖Sr-Nd-Pb 同位素地球化學(xué)分析，并探討其巖石成因和物質(zhì)來(lái)源，為揚(yáng)子地塊西北緣新元古代的構(gòu)造背景以及在Rodinia 超大陸的聚合-裂解演化中的作用提供了新的約束。

1 巖體地質(zhì)概況及巖石學(xué)特征

研究區(qū)位于揚(yáng)子地塊西緣，“康滇地軸”的北段，四川省雅安地區(qū)天全縣境內(nèi)(圖1)。區(qū)內(nèi)深大斷裂縱貫全區(qū)，形成以南北向和北東向?yàn)橹黧w的斷裂構(gòu)造體系。已有研究結(jié)果表明(陳岳龍等，2001，2004;顏丹平等，2002;李志紅等，2005;林廣春等，2006;劉樹(shù)文等，2009;胡建等，2007)，這些侵入巖體的巖石類型主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖，其中又以中酸性巖為主。這些侵入巖體大多呈巖基、巖株或巖枝狀產(chǎn)出，它們侵入前震旦系，并被上震旦系及顯生宙地層沉積覆蓋。

天全花崗巖體是“康滇地軸”北段東側(cè)的主要花崗巖體之一，分布在天全以西以及瀘定以北區(qū)域(圖1)。巖體侵位于前震旦系地層之中，主體巖性為花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖類。巖體東部暗色礦物含量略高，以花崗閃長(zhǎng)巖為主，而巖體西部暗色礦物含量略低，巖性以花崗巖為主體。巖體內(nèi)部局部發(fā)育有規(guī)模不等的幾米到幾十米寬偉晶質(zhì)和細(xì)晶花崗巖脈體，偉晶巖脈和細(xì)晶巖脈常常緊密共生。

花崗閃長(zhǎng)巖 主要分布在巖體東部，呈淺灰色-灰白色，塊狀構(gòu)造，中細(xì)粒-中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，局部見(jiàn)有顯微文像結(jié)構(gòu)。巖石主要由斜長(zhǎng)石(40%～50%)、鉀長(zhǎng)石(20%～30%)、石英(10%～20%)組成，暗色礦物以角閃石為主，含量可達(dá)10%，黑云母含量較少。副礦物有:榍石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦等。斜長(zhǎng)石為巖石的主要礦物成分，主要為酸性斜長(zhǎng)石，可見(jiàn)其呈較自形的柱狀、板柱狀晶形，柱面解理發(fā)育。斜長(zhǎng)石有比較明顯的鈉黝簾石化蝕變現(xiàn)象，可見(jiàn)聚片雙晶及卡鈉復(fù)合連晶(圖2d)。鉀長(zhǎng)石自形程度略差于斜長(zhǎng)石，為半自形狀，顆粒大小與斜長(zhǎng)石相當(dāng)，可見(jiàn)比較明顯的高嶺土化現(xiàn)象(圖2d)，卡氏雙晶發(fā)育，部分顆粒可見(jiàn)格子雙晶。石英在巖石中呈他形粒狀分布于長(zhǎng)石顆粒之間，表面裂紋較為發(fā)育，裂紋呈不規(guī)則狀，有時(shí)可見(jiàn)石英具波狀消光現(xiàn)象。巖石中暗色礦物以角閃石為主，柱狀晶形，柱面解理發(fā)育，顯著綠泥石化(圖2c)。黑云母含量不高，零散分布于巖石中。

花崗巖 巖石呈灰白色-淺肉紅色(圖2a，b)，塊狀構(gòu)造，局部可見(jiàn)似片麻狀構(gòu)造，中粒-中粗粒自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu);主要礦物為鉀長(zhǎng)石(40%～50%)+酸性斜長(zhǎng)石(20%～25%)+石英(20%～25%)+黑云母(5%)+角閃石(1%～2%)，副礦物有榍石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦等。鉀長(zhǎng)石以條紋長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石為主(圖2e，f)，明顯高嶺土化。酸性斜長(zhǎng)石呈半自形短柱狀，輕微鈉黝簾石化蝕變，可見(jiàn)聚片雙晶，雙晶紋細(xì)密，在斜長(zhǎng)石和條紋長(zhǎng)石的接觸邊界上可見(jiàn)蠕英結(jié)構(gòu)。石英呈他形粒狀。黑云母黑褐色，自形-半自形晶，一組極完全解理，顆粒邊緣有輕微的氧化蝕變和鐵質(zhì)物分解析出現(xiàn)象(圖2e，f)。角閃石含量較低，柱狀晶形，有綠泥石化現(xiàn)象(圖2e)。

2 樣品分析方法

分析測(cè)試樣品是在巖石薄片鑒定的基礎(chǔ)上精心挑選出來(lái)的。首先經(jīng)鏡下觀察，選取新鮮的、無(wú)后期交代脈體貫入的樣品，然后用牛皮紙包裹擊碎成直徑約5～10mm 的細(xì)小新鮮巖石小顆粒，蒸溜水洗凈烘干，最后在振動(dòng)盒式碎樣機(jī)(日本理學(xué)公司生產(chǎn))內(nèi)粉碎至200 目。

圖1 揚(yáng)子地塊大地構(gòu)造略圖(a)、康定雜巖地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)及川西天全地區(qū)新元古代花崗巖類地質(zhì)簡(jiǎn)圖(c)Fig.1 Geologic sketch map of the Yangtze Block (a)，distributions patterns of the Kangding Complex (b)and the Neoproterozoic granites in the Tianquan area，western Sichuan Province (c)

主量和微量元素在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用XRF 法完成，微量元素用ICP-MS 測(cè)定。微量元素樣品在高壓溶樣彈中用HNO3和HF 混合酸溶解兩天后，用VG Plasma-Quad Excell ICP-MS 方法完成測(cè)試，對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)BHVO-1(玄武巖)、BCR-2(玄武巖)和AGV-1(安山巖)的同步分析結(jié)果表明，微量元素分析的精度和準(zhǔn)確度一般優(yōu)于10%，詳細(xì)的分析流程見(jiàn)文獻(xiàn)(劉曄等，2007)。Sr-Nd-Pb 同位素分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。Sr、Nd 同位素分別采用AG50W-X8(200～400mesh)，HDEHP(自制)和AG1-X8(200～400mesh)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行分離，同位素的測(cè)試則在該實(shí)驗(yàn)室的多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP MS，Nu Plasma HR，Nu Instruments，Wrexham，UK)上采用靜態(tài)模式(Static mode)進(jìn)行。

全巖Pb 同位素是通過(guò)HCl-Br 塔器進(jìn)行陰離子交換分離，Pb 同位素的分離校正值205Tl/203Tl =2.3875。在分析期間，NBS981 的30 個(gè)測(cè)量值得出206Pb/204Pb = 16.937 ± 1(2σ)，207Pb/204Pb =15.491 ±1(2σ)，和208Pb/204Pb =36.696±1(2σ)的平均值。BCR-2 標(biāo)樣給出了值是206Pb/204Pb =18.742 ±1(2σ)，207Pb/204Pb =15.620 ±1(2σ)，和208Pb/204Pb=38.705 ±1(2σ)。所有程序中Pb 空白樣的范圍在0.1～0.3ng 之間。

圖2 川西天全新元古代花崗巖的野外(a、b)及鏡下(cf)照片Af-鉀長(zhǎng)石;Pl-斜長(zhǎng)石;Q-石英;Hb-角閃石;Bi-黑云母;Ap-磷灰石Fig.2 Field (a，b)and microscopic (c-f)photos of the Neoproterozoic granite from the Tianquan area，western Sichuan Province

鋯石按常規(guī)重力和磁選方法分選，最后在雙目鏡下挑純，將鋯石樣品置于環(huán)氧樹(shù)脂中，然后磨至約一半，使鋯石內(nèi)部暴露，鋯石樣品在測(cè)定之前用濃度為3%的稀HNO3清洗樣品表面，以除去樣品表面的污染。鋯石的CL 圖象分析是在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的電子顯微掃描電鏡上完成。鋯石U-Pb 同位素組成分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感藕合等離子體質(zhì)譜(LAICP-MS)儀上完成。激光剝蝕系統(tǒng)為配備有193nm ArFexcimer 激光器的Geolas200M(Microlas Gottingen Germany)，分析采用激光剝蝕孔徑30μm，激光脈沖為10Hz，能量為32～36mJ，同位素組成用鋯石91500 進(jìn)行外標(biāo)校正。LA-ICPMS 分析的詳細(xì)方法和流程見(jiàn)(Yuan et al.，2004)。

3 鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果

在角腳坪花崗巖中采集1 個(gè)花崗巖樣品(JJP-02)用于鋯石LA-ICP-MS 微區(qū)U-Pb 定年分析，分析結(jié)果(表1)及鋯石的CL 圖象如圖3 所示。鋯石顆粒為無(wú)色透明，長(zhǎng)柱狀半自形-自形晶，粒徑介于100～300μm 之間，長(zhǎng)寬比2∶1～3∶1。在CL 圖像上，大部分鋯石有巖漿韻律環(huán)帶，個(gè)別鋯石顯示核邊結(jié)構(gòu)。共選取36 顆鋯石進(jìn)行了36 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析。其中#9、10、14、27、28、33 和35 等7 個(gè)點(diǎn)為不諧和的年齡信息，因此其地質(zhì)意義不予討論;#3、7、16 和23 的206Pb/238U 年齡明顯偏年輕，介于的獲得比較新的206Pb/238U 年齡零散的分布在606 ±7Ma 到779 ±9Ma 之間，在U-Pb 諧和圖上落于諧和線的下方，代表Pb 丟失作用的結(jié)果;其余25 個(gè)測(cè)試點(diǎn)都表現(xiàn)出諧和的年齡信息，其Th =56 ×10-6～359 ×10-6，U=95 ×10-6～388 ×10-6，Th/U 比值介于0.3 到1.09 之間，代表巖漿成因的鋯石;這25 個(gè)點(diǎn)得到的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為851 ±15Ma(MSWD=0.7，2σ)(圖3)，應(yīng)該代表天全新元古代花崗巖結(jié)晶年齡。

圖3 川西角腳坪新元古代花崗巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Zircons cathodoluminescene (CL)images for the Neoproterozoic granites from the western Sichuan Province

表1 川西天全地區(qū)角腳坪新元古代花崗巖鋯石LA-ICPMS U-Th-Pb 同位素分析結(jié)果Table1 Zircon LA-ICPMS U-Th-Pb isotopic analysis results of the Neoproterozoic Jiaojiaoping granites from theTianquan area， western Sichuan Provinces

表2 川西天全地區(qū)新元古代花崗巖常量(wt%)及微量元素分析結(jié)果(×10 -6)Table 2 Analytical results of major (wt%)and trace element (×10 -6)of the granite from the Tianquan area

圖4 川西角腳坪新元古代花崗巖鋯石U-Pb 年齡諧和圖Fig.4 Zircon U-Pb concordia diagram for the Neoproterozoic granites from the western Sichuan Provinc

圖5 川西新元古代天全花崗巖An-Ab-Or (a)、SiO2-K2O (b)和A/NK-A/CNK (c)圖解(據(jù)Barker，1979;Rollinson，1993;Maniar and Piccoli，1989)Fig.5 An-Ab-Or (a)，SiO2-K2O (b)and A/NK-A/CNK (c)diagrams for the Neoproterozoic Tianquan granites from the western Sichuan Province (after Barker，1979;Rollinson，1993;Maniar and Piccoli，1989)

4 主量元素地球化學(xué)

本區(qū)花崗巖的主-微量元素分析結(jié)果列于表2中。從表2 中可以看到，取自火夾溝的4 個(gè)花崗閃長(zhǎng)巖SiO2含量在64.48%～65.82%之間，TiO2=0.46%～0.56%，在An-Ab-Or 巖石類型劃分圖解中(圖4a)均位于花崗巖與花崗閃長(zhǎng)巖的分界線附近;巖石CaO 含量變化較大，在1.72%～3.68%之間;富鋁(Al2O3=15.73%～16.20%，平均為15.95%)，鋁飽和指數(shù)A/CNK=0.96～1.18，屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)-過(guò)鋁質(zhì)系列(圖4c)。巖石的K2O = 2.42%～3.05%，Na2O = 4.29%～5.65%，Na2O/K2O =1.40～1.96。巖石σ =2.11～3.37，在SiO2-K2O 圖解上位于高鉀鈣堿性系列巖石范圍內(nèi)(圖4b)。巖石MgO=2.26%～2.78%，Mg#值(48.1～52.9)略高。

取自角腳坪的6 個(gè)花崗巖樣品SiO2= 73.31%～74.93%，在An-Ab-Or 圖解中(圖5a)位于花崗巖區(qū)內(nèi);巖石CaO=0.33%～1.02%，巖石TiO2含量也明顯低于花崗閃長(zhǎng)巖類(TiO2=0.20%～0.33%)，Al2O3=13.34%～14.28%，A/CNK=1.01～1.07，除了1 個(gè)樣品的值是1.33 之外，同樣屬于過(guò)鋁質(zhì)系列(圖5c)。巖石的K2O =2.02%～3.13%，Na2O=4.78%～5.38%，Na2O/K2O =1.54～2.40。在SiO2-K2O 圖解上位于鈣堿性系列巖石范圍內(nèi)(圖5b)。

5 微量元素地球化學(xué)

本區(qū)巖石10 個(gè)樣品的稀土及微量元素分析結(jié)果列于表2 中。從表中可以看到，火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖稀土總量在68.05 × 10-6～144.0 × 10-6之 間，平 均 為99.43 × 10-6，∑LREE/∑HREE 較為穩(wěn)定，在2.49～3.99 之間變化，平均為3.08，巖石(La/Yb)N介于6.78～13.0 之間，平均為9.51，(Ce/Yb)N介于5.28～9.10 之間，平均為6.81;δEu 變化在0.71～0.90 之間，平均0.81，表明巖石有輕度的Eu 虧損。角腳坪花崗巖稀土總量在96.4 ×10-6～113.2 ×10-6之間，平均為103.5 ×10-6，∑LREE/∑HREE 在2.34～2.86 之間變化，巖石(La/Yb)N介于5.45～7.20 之間，平均為6.02，(Ce/Yb)N大多介于4.27～5.50 之間，平均為4.65;δEu 變化在0.56～0.77 之間，平均0.64。

圖6 川西新元古代天全花崗巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)(a)火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖;(b)腳角坪花崗巖Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns for the Neoproterozoic Tianquan granites from the western Sichuan Province(normalization values after Sun and McDonough，1989)

圖7 川西新元古代天全花崗巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Wood et al.，1979)(a)火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖;(b)腳角坪花崗巖Fig.7 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams for the Neoproterozoic Tianquan granites from the western Sichuan Province (normalization values after Wood et al.，1979)

本區(qū)巖石10 個(gè)樣品的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖解(圖6)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖7)顯示，花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖具有完全一致的配分型式，配分曲線均顯示為右傾負(fù)斜率富集型配分型式。Nb 和Ta 元素呈現(xiàn)顯著的負(fù)異常，巖石Rb/Sr(0.19～0.71)、Rb/Ba(0.07～0.13)、K/Rb(245.78～392.99)以及在配分曲線上Nb、Ta、Sr、P 的明顯虧損，說(shuō)明斜長(zhǎng)石作為熔融殘留相或結(jié)晶分離相存在，即在熔融過(guò)程中斜長(zhǎng)石相沒(méi)有被耗盡(Pati?o Douce and Johnston，1991;Pati?o Douce and Beard，1995;Pati?o Douce and Harris，1998;Pati?o Douce，1999)。巖石中Zr 的富集和Nb、Ta 的虧損表明源區(qū)巖石中可能以陸殼組分為主(Green and Pearson，1987;Green，1995;Barth et al.，2000)。Nb、P的虧損和Ba 的富集顯示了I 型花崗巖的特征。Ti 在巖漿巖中易形成獨(dú)立礦物相，主要是鈦鐵氧化物類(劉英俊等，1984;Lai et al.，2001，2003，2007，2011;賴紹聰和劉池陽(yáng)，2001;賴紹聰?shù)龋?007)。

6 Sr-Nd-Pb 同位素特征

本區(qū)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖4 個(gè)樣品的Sr-Nd-Pb 同位素分析結(jié)果列于表3 和表4 中。從表3 和4 中可以看到巖石的同位素地球化學(xué)特征顯示花崗閃長(zhǎng)巖初始87Sr/86Sr 分別為0.704857 和0.710471，花崗巖具有相對(duì)較低的初始87Sr/86Sr分別為0.701597 和0.702408?；◢忛W長(zhǎng)巖εNd(t)分別為+0.6 和+0.9，花崗巖的εNd(t)比較高，分別為+4.4 和+8.3。根據(jù)εNd(t)-87Sr/86Sr 相關(guān)圖解(圖8)，本區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖具有稍高的初始Sr 及低εNd(t)的特征，εNd(t)稍微高于BSE 成分，而花崗巖具有低初始Sr 和高εNd(t)，εNd(t)值介于MORB 和初始地幔端元水平。

本區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖的初始206Pb/204Pb = 17.181～17.353，207Pb/204Pb=15.551～15.566，208Pb/204Pb=36.649～36.950;本區(qū)花崗巖具有相對(duì)較低初始206Pb/204Pb =17.128～17.142，207Pb/204Pb=15.519～15.524，208Pb/204Pb=35.857～35.927;在Pb 同位素成分系統(tǒng)變化圖中(圖9)，本區(qū)花崗質(zhì)巖石無(wú)論是在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb 圖解上，還是208Pb/204Pb-206Pb/204Pb 圖解上，均位于Th/U=4.0 的北半球參考線(NHRL)之上，并在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb 圖解上具有與MORB 接近的同位素組成，而在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb 圖解上則接近于下地殼的區(qū)域內(nèi)，而且花崗巖有相對(duì)接近EMI 的趨勢(shì)。本區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖模式年齡tDM(Ga)值為1.5Ga 和1.51Ga，而花崗巖的tDM(Ga)值為1.17Ga 和0.86Ga。

表3 川西天全新元古代花崗巖類全巖Sr-Nd 同位素分析結(jié)果Table 3 Whole-rock Sr-Nd isotopic compositions of the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province

表4 川西天全新元古代花崗巖類全巖Pb 同位素分析結(jié)果Table 4 Whole-rock Pb isotopic compositions of the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province

圖8 川西新元古代天全花崗巖類巖石(87 Sr/86 Sr)iεNd(t)圖解DM-虧損地幔;PREMA-原始地幔;BSE-地球總成分;MORB-洋中脊玄武巖Fig.8 (87Sr/86Sr)i-εNd(t)diagrams for the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province

7 討論

7.1 巖石成因類型

天全地區(qū)新元古代花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖都表現(xiàn)出過(guò)鋁質(zhì)的特性，大多數(shù)樣品的鋁飽和指數(shù)A/CNK 都高于1.1，屬于強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類，鋁飽和指數(shù)曾被認(rèn)為是判別I 型和S型花崗巖的標(biāo)志(Chappell and White，1974，2001;吳福元等，2007;王德滋等，1993)。一般認(rèn)為，如果形成強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖的源巖是泥質(zhì)的，即富粘土、貧長(zhǎng)石(＜5%)，則形成于成熟的大陸克拉通環(huán)境;如果形成強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖的源巖是貧粘土、富長(zhǎng)石的(＞5%)，則形成于未成熟的板塊邊緣(島弧和大陸弧)的海溝俯沖帶環(huán)境(鐘長(zhǎng)汀等，2007)。因此判別強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖源巖性質(zhì)成為判別強(qiáng)過(guò)鋁花崗巖形成構(gòu)造環(huán)境的關(guān)鍵?；饖A溝花崗閃長(zhǎng)巖具有高的CaO/Na2O 比值(0.30 到0.85)、低的Rb/Sr(0.19～0.33)和Rb/Ba(0.10～0.12)比值，這表明這類巖石的源區(qū)主要為貧粘土的雜砂巖(圖10a，b)。巖石具有低的SiO2含量(64.48%～65.82%)及低的Al2O3/TiO2(28.7～34.2)，這表明巖石的源區(qū)可能有幔源鎂鐵質(zhì)熔體的混入，這些特征類似于澳大利亞Lachlan造山帶強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖(Chappell and White，2001)及華北中元古代強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖(鐘長(zhǎng)汀等，2007)，表明火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖形成于高地溫梯度、成熟度較低的雜砂巖部分熔融。

圖9 川西新元古代天全花崗巖類巖石206 Pb/204 Pb-208Pb/204Pb (a)和206 Pb/204 Pb-207 Pb/204 Pb (b)圖解(據(jù)Hugh，1993)DM-虧損地幔;PREMA-原始地幔;BSE-地球總成分;MORB-洋中脊玄武巖;EMI-I 型富集地幔;EMII-Ⅱ型富集地幔;HIMU-異常高238U/204Pb 地幔Fig.9 206 Pb/204 Pb-208 Pb/204 Pb (a)and 206Pb/204 Pb-207Pb/204Pb (b)diagrams for the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province (after Hugh，1993)

角腳坪花崗巖具有較高的SiO2含量及低的TiO2含量，巖石同時(shí)也表現(xiàn)出過(guò)鋁質(zhì)的地球化學(xué)特性，多數(shù)樣品的A/CNK 指數(shù)大于1.1，但是這些地球化學(xué)特征并不能作為其是S 型花崗巖的標(biāo)志，在K2O-Na2O 圖解(圖11b)上，巖石表現(xiàn)出富Na 的地球化學(xué)屬性，所有樣品均位于I 型花崗巖區(qū)域內(nèi)。在Al2O3/TiO2-CaO/Na2O 巖石源區(qū)判別圖解上(圖10a)，角腳坪花崗巖具有較高的Al2O3/TiO2比值及高的CaO/Na2O 比值，表明巖石的源區(qū)有大量泥質(zhì)巖的加入，但是在Rb/Sr-Rb/Ba 判別圖解上，巖石具有低的Rb/Sr 和Rb/Ba比值(圖10b)，表明其起源于貧粘土的雜砂巖的部分熔融。結(jié)合巖石具有極度虧損的Sr-Nd 同位素組成，Sr 同位素初始比值(87Sr/86Sr)i=0.701597～0.702408，εNd(t)= +4.4～+8.3，接近于虧損地幔的Sr-Nd 同位素組成(圖8)，巖石的單階段同位素Nd 模式年齡介0.86～1.17Ga，十分接近于巖石的鋯石U-Pb 年齡(851Ma)，這表明巖石應(yīng)起源于虧損的源區(qū)，但是虧損地幔直接部分熔融不可能形成高Si 的花崗質(zhì)熔體(Wilson，1989)，因此巖石的源區(qū)應(yīng)該是虧損的玄武質(zhì)巖石，這種玄武質(zhì)巖石有可能是源于虧損地幔的洋殼或是源區(qū)軟流圈地幔的玄武巖。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明玄武質(zhì)巖石在H2O 飽和條件下發(fā)生低程度部分熔融可以形成過(guò)鋁質(zhì)、高Si 的Na 質(zhì)花崗巖(Rapp and Watson，1995;Petford and Atherton，1996;DePaolo and Daley，2000)。因此我們認(rèn)為角腳坪花崗巖應(yīng)該是虧損的玄武質(zhì)巖石(有可能是洋殼或是虧損的地幔柱來(lái)源的玄武巖)在高溫、H2O 飽和條件下形成的過(guò)鋁質(zhì)、Na 質(zhì)花崗巖。

7.2 巖石形成構(gòu)造環(huán)境

圖10 川西新元古代天全花崗巖類巖石Al2O3/TiO2-CaO/Na2O (a)及Rb/Sr-Rb/Ba (b)源區(qū)判別圖解(據(jù)Sylvester，1998)Fig.10 Al2O3/TiO2-CaO/Na2O (a)and Rb/Sr-Rb/Ba (b)diagrams for the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province (after Sylvester，1998)

圖11 川西新元古代天全花崗巖類巖石Nb/Y-Rb/Y (a，據(jù)Jahn et al.，1999)及K2O-Na2O (b，據(jù)Collins et al.，1982)圖解Fig.11 Nb/Y-Rb/Y (a，after Jahn et al.，1999)and K2O-Na2O (b，after Collins et al.，1982)diagrams for the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province

圖12 川西新元古代天全花崗巖類巖石Y+Ta-Rb (a，據(jù)Pearce et al.，1984)和Rb/30-Hf-Ta×3 (b，據(jù)Harris et al.，1986)構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.12 Y+Ta-Rb (a，after Pearce et al.，1984)and Rb/30-Hf-Ta ×3 (b，after Harris et al.，1986)tectonic discrimination diagrams for the Neoproterozoic granitoids from the western Sichuan Province

沿著揚(yáng)子地塊的西緣出露了大量包括本區(qū)研究的花崗巖在內(nèi)的新元古代花崗巖，大多數(shù)以I 和S 型為主，并有少量的A 型花崗巖體(胡建等，2007;Li et al.，2008;Zhao et al.，2008)。這些新元古代中酸性火成巖組合形成的構(gòu)造環(huán)境存在極大的爭(zhēng)議，部分學(xué)者認(rèn)為是形成于活動(dòng)大陸邊緣(Zhou et al.，2002b;Wang et al.，2006;Wang and Zhou，2012;Yan et al.，2004;Yu et al.，2008)的島弧巖漿雜巖，或是在地幔柱背景下島弧地殼發(fā)生重熔作用形成的(Li et al.，2003a，b)。但是單單根據(jù)花崗巖的地球化學(xué)屬性難以確定其形成的構(gòu)造環(huán)境，花崗巖類的構(gòu)造環(huán)境判別圖解也存在多解性(Pearce，1983，1996;Pearce et al.，1984;Whalen et al.，1987)，只有在系統(tǒng)分析巖石源區(qū)屬性及部分熔融條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造資料，才能逐步分析和厘定巖石形成的構(gòu)造環(huán)境。

揚(yáng)子地塊西緣分布大量新元古代鈉質(zhì)石英閃長(zhǎng)巖-奧長(zhǎng)花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖(TTG)類巖石和富K 的花崗巖(Zhao et al.，2008)，這些巖石的形成年齡為(800～650Ma)，而且這些巖石具有相對(duì)虧損的Sr-Nd 同位素組成，被認(rèn)為是由于地幔楔深部板片脫水生成的玄武質(zhì)巖漿上涌導(dǎo)致下地殼的部分熔融所產(chǎn)生的。Li et al.(2003a)通過(guò)對(duì)華南新元古代花崗巖類及伴生的鎂鐵質(zhì)巖石系統(tǒng)的年代學(xué)和地球化學(xué)分析，提出揚(yáng)子地塊存在兩期雙峰式巖漿作用:830～795Ma 及780～745Ma，作者認(rèn)為這種雙峰式巖漿作用在Roninia 超大陸的其 它 地 塊，如 Australia，India，Madagascar，Seychelles，southern Africa 及Laurentia 等地塊也廣泛發(fā)育，作者認(rèn)為如此大規(guī)模的雙峰式巖漿作用只能用地幔柱上涌導(dǎo)致的超大陸裂解模式來(lái)解釋。

本文通過(guò)對(duì)川西天全地區(qū)的新元古代花崗閃長(zhǎng)巖及花崗巖系統(tǒng)的成因分析認(rèn)為，火夾溝地區(qū)的花崗閃長(zhǎng)巖為過(guò)鋁質(zhì)，應(yīng)該是在高地溫梯度條件下，由雜砂巖組成的中元古代地殼發(fā)生部分熔融形成的過(guò)鋁質(zhì)熔體，而且?guī)r石的SiO2含量偏低，應(yīng)該是這種過(guò)鋁質(zhì)熔體同化了部分幔源鎂鐵質(zhì)熔體所致;而角腳坪地區(qū)的過(guò)鋁質(zhì)花崗巖具有極度虧損的Sr-Nd同位素組成;但是在俯沖帶環(huán)境下，普通俯沖洋殼由于地溫梯度較低，無(wú)法直接發(fā)生部分熔融，受俯沖洋殼流體交代富集的地幔楔發(fā)生部分熔融將形成SiO2含量相對(duì)較低的安山質(zhì)巖漿(Wilson，1989)，而如果是年輕俯沖洋殼(地溫梯度較高)直接發(fā)生部分熔融將形成高Sr/Y 比值的埃達(dá)克巖(Defant and Drummond，1990;Castillo，2008;Martin，1999;Martin et al.，2005)，而角腳坪花崗巖明顯不具有高Sr 低Y的埃達(dá)克巖地球化學(xué)屬性，因此角腳坪花崗巖不可能是俯沖洋殼直接發(fā)生部分熔融的產(chǎn)物。在Rb-(Yb +Ta)和Rb/30-Hf-3Ta 圖解(圖12)中，本區(qū)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖數(shù)據(jù)點(diǎn)全部位于火山弧花崗巖區(qū)域內(nèi)。

8 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)揚(yáng)子地塊西緣天全地區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖及花崗巖系統(tǒng)的鋯石U-Pb 年代學(xué)、巖石地球化學(xué)及Sr-Nd-Pb 同位素地球化學(xué)研究，得到如下結(jié)論:

(1)天全花崗巖體的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測(cè)年結(jié)果表明其形成于851 ±15Ma(MSWD=0.7，2σ)，其形成時(shí)代為新元古代，與揚(yáng)子板塊西緣和北緣大量的中酸性侵入體和火山巖具有相近的形成年齡。

(2)火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖為過(guò)鋁質(zhì)、低SiO2、具有相對(duì)虧損的Sr-Nd-Pb 同位素地球化學(xué)組成，結(jié)合巖石低的Al2O3/TiO2和高的CaO/Na2O 比值，本文認(rèn)為火夾溝花崗閃長(zhǎng)巖的成因機(jī)制為:在鎂鐵質(zhì)巖漿底侵的條件下，成熟度較低的雜砂巖部分熔融形成的過(guò)鋁質(zhì)熔體，巖石降低的SiO2含量表明其同化了部分鎂鐵質(zhì)熔體。

(3)角腳坪花崗巖具有高的SiO2含量，為過(guò)鋁質(zhì)、富Na的熔體，而且具有極度虧損的Sr-Nd 同位素組成，表明其應(yīng)是虧損的玄武質(zhì)巖石在H2O 飽和條件下發(fā)生低程度部分熔融形成的過(guò)鋁質(zhì)熔體。

致謝 感謝周美夫教授和另一位審稿專家提出的中肯意見(jiàn)與建議。

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