滇西北羊拉鄉(xiāng)貝吾玄武巖形成的大地構造環(huán)境探討

張雪峰，吳 亮，王 宇，柳建明，楊 強

(重慶市地質礦產勘查開發(fā)局川東南地質大隊，重慶 400038)

金沙江結合帶位于“三江”中段，是一條重要的銅多金屬成礦帶，有羊拉大型銅礦床產出。前人對該結合帶作了大量工作，基本查明了該帶的巖性組合和構造格架。羊拉銅礦一帶的貝吾玄武巖，前人多認為具有洋脊-準洋脊型玄武巖特征，形成于洋脊擴張中心[1-3]。然而通過筆者的調查研究，認為其可能并非洋脊玄武巖，在此謹作探討。

1 區(qū)域地質背景

本文研究的貝吾玄武巖地理位置上位于云南省德欽縣羊拉銅礦區(qū)，大地構造位置上位于西南三江中段的金沙江結合帶，其東側為中咱-中甸陸塊，西側為昌都-思茅陸塊(圖1)。金沙江結合帶是一條古特提斯縫合帶，其經過泥盆紀大陸裂解、石炭紀洋盆擴張、二疊紀俯沖消減、三疊紀碰撞造山所形成[1,4-7]。

關于貝吾玄武巖所在區(qū)域的地層，存在不同的認識和劃分方案：(1)1977年四川地勘局區(qū)調三隊在開展1∶20萬得榮幅填圖時，將其命名為嘎金雪山群，分上、下段。上段為一套碎屑巖、灰?guī)r、硅質巖和火山巖的不等厚互層組合，下段以變質石英砂巖為主，變質程度因地而異，少數(shù)地區(qū)混合巖化明顯，而貝吾玄武巖劃歸上段；(2)1993年云南地礦局三大隊在開展找礦普查工作時，按時代由新到老將該套地層劃分為a、b、c、d、e 5個巖性段，貝吾玄武巖即屬于e段，主體為灰綠色致密塊狀玄武巖、蝕變杏仁狀玄武巖，中下部夾大理巖、凝灰質絹云母板巖；(3)1999年成都地質礦產研究所王立全等認為其是由不同巖性、不同時代、不同規(guī)模的構造巖片混雜疊置的非史密斯單元[1]；(4)2008年云南省地調院在大羊拉地區(qū)1∶5萬礦調時，將其劃分為志留系、江邊組、里農組和貝吾組等地層單元，貝吾玄武巖即屬于貝吾組。

通過本次1∶5萬區(qū)域地質調查工作，認為該套地層確實為一套構造混雜的火山-沉積巖系，整體無序，局部有序。其中貝吾玄武巖為一大型巖塊，屬于金沙江構造混雜巖帶的組成部分，頂部與三疊系上統(tǒng)甲丕拉組呈斷層或角度不整合接觸，底部與構造混雜巖帶呈斷層接觸。貝吾玄武巖整體呈灰綠色，主要巖性為玄武巖、玄武安山巖，夾少量黑色薄層狀硅質巖和方解石脈。玄武巖多為致密塊狀構造，偶見枕狀構造、杏仁狀構造，鏡下多具斑狀結構，斑晶多為基性斜長石，偶見橄欖石和輝石；基質具間粒間隱結構，成分以基性斜長石和普通輝石為主，巖石普遍遭受綠泥石化。

戰(zhàn)明國等[8]通過貝吾玄武巖中鋯石U-Pb測年獲得361.6±8.5Ma的年齡，其時代相當于早石炭世。其上覆的甲丕拉組為一套紫紅色含礫砂泥巖磨拉石沉積，其下伏的構造混雜巖主要由變質石英砂巖塊、大理巖巖塊和絹云母-砂泥質千枚巖、板巖基質組成，普遍遭受韌性剪切，變形復雜而強烈，古生物組合和同位素定年數(shù)據(jù)從泥盆紀到二疊紀均有出現(xiàn)[1,9-10]。研究區(qū)地質簡圖見圖1。

2 樣品采集與分析結果

2.1 樣品采集及特征

貝吾玄武巖巖塊被羊拉鄉(xiāng)至貝吾村的公路從中部橫切，本次樣品采集工作就沿該公路展開。從巖塊頂部到底部，取樣間隔800m，共7個，基本代表了貝吾玄武巖的整體特征，具體采樣位置見圖1。經薄片鏡下鑒定，所取樣品5個為玄武巖，1個為輝長巖、1個為輝綠巖。玄武巖鏡下多具斑狀結構，基質具變余間粒-間隱結構、塊狀構造。主要礦物成分為基性斜長石(48%～55%)、普通輝石(13%～35%)，其次為隱晶質、綠簾石、綠泥石等。斑晶狀基性斜長石呈半自形寬板狀，稀疏零星分布，無定向性，具簡單-聚片雙晶，多已絹云母化，粒徑多在0.3～0.5mm?；|中基性斜長石呈自形-半自形板條狀，多具聚片雙晶，長徑無定向排列，在其搭建的格狀間隙內充填著已綠簾石化、綠泥石化的礦物或火山玻璃，顯示原巖具間粒-間隱結構。部分巖石中見有少量方解石微細脈貫入，脈寬一般0.05mm左右。

圖1 貝吾玄武巖區(qū)域地質簡圖

注：FeO*=0.899×Fe2O3+ FeO；ΣREE不含Y；LREE為La-Eu；HREE為Gd-Lu

2.2 分析方法及結果

樣品的分析測試由國土資源部成都礦產資源監(jiān)督檢測中心完成，主量元素分析采用熔片法，將樣品制成玻璃餅，用X射線熒光光譜法(XRF)測定樣品的主量元素含量，分析誤差小于1%。微量元素分析用電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)完成，分析精度優(yōu)于5%。具體測試分析結果列于表1。

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素

樣品SiO2含量為47.85%～56.42%，平均為50.97%，屬于基性巖范疇。在火山巖SiO2-(K2O+Na2O)分類圖上(圖2)樣品主要落入玄武巖區(qū)域，僅BW8和BW9兩個樣品落入玄武安山巖區(qū)域。樣品K2O含量較低，平均0.28%，全堿(K2O+Na2O)含量2.97%～5.38%，K2O/Na2O均小于1，在SiO2-K2O+Na2O圖上(圖2)大多位于亞堿性區(qū)域。根據(jù)SiO2-FeO*/MgO圖，僅BW6號樣品屬于鈣堿性系列，其它全部屬于拉斑系列(圖略)。根據(jù)AFM圖解(圖3)，樣品具有向富鐵方向演化的特征，與拉斑系列一致。樣品平均MgO含量偏低(5.37%)，兩個落入玄武安山巖區(qū)的樣品MgO含量5.89，未達到高鎂安山巖標準[11]。平均全鐵FeO*含量8.7%。巖漿分異程度較低，CIPW標準礦物計算分異指數(shù)DI=33.65～40.96。

3.2 微量及稀土元素

從微量元素原始地幔標準化圖(圖4)上可以看出，樣品選擇性富集大離子親石元素(LILE)Sr、Rb、Ba，而K的變化較大。高場強元素(HFSE)表現(xiàn)為Ta的明顯富集，Zf、Hf略富集，而Nb、P、Ti相對虧損。與正常洋脊玄武巖(N-MORB)和島弧玄武巖(IAB)[12]比較，其大離子親石元素的富集程度介于正常洋中脊玄武巖和島弧玄武巖之間，而高場強元素的特征與兩者基本一致。

從稀土元素球粒隕石標準化圖(圖5)上可以看出，樣品稀土總量偏低，ΣREE=(38.14～122.15)×10-6，平均79.49×10-6，其中LREE平均52.18×10-6，HREE平均26.35×10-6；LREE/HREE均大于1，平均為1.98，平均LaN/YbN=1.41。稀土配分模式整體趨于水平，而輕稀土略富集，這與島弧玄武巖類似，而不同于正常洋中脊玄武巖的LREE略虧損特征。各稀土元素之間分異明顯，Ce、Eu、Gd、Er、Tm形成負異常，其中δCe=0.82，δEu=0.78，Dy、Ho、Yb形成正異常。Ce負異?？赡芊从沉撕Ｏ喑练e物參與了成巖作用。而Eu在斜長石/熔體之間的分配系數(shù)很高，其負異?？赡芘c斜長石在巖漿早期的大量析出有關。

Fig.2 SiO2vs. K2O+Na2O diagram for the Beiwu basalts(after Le Maitre, 1986; Irvine, 1971)

圖2 貝吾玄武巖SiO2-K2O+Na2O分類圖(據(jù)Le maitre，1986；Irvine，1971)

Pc.苦橄玄武巖；B.玄武巖；O1.玄武安山巖；O2.安山巖；O3.英安巖；R.流紋巖；S1.粗面玄武巖；S2.玄武質粗面安山巖；S3.粗面安山巖；T.粗面巖、粗面英安巖；F.副長石巖；U1.堿玄巖、碧玄巖；U2.響巖質堿玄巖；U3.堿玄質響巖；Ph.響巖；Ir.上方為堿性；下方為亞堿性

圖3 貝吾玄武巖AFM圖解(據(jù)kono，1969；Irvine，1971)

A.Na2O+K2O；F.FeO*；M.MgO；TH.拉斑系列；CA.鈣堿性系列

Fig.3 AFMtriangular diagram for the Beiwu basalts (after Kono, 1969; Irvine, 1971)

圖4 貝吾玄武巖微量元素原始地幔標準化圖(原始地幔標準化資料據(jù)Sun and McDonough，1989)

Fig.4 Primitive mantle-normalized spidergram for the Beiwu basalts (primitive mantle-normalized data from Sun and McDonough, 1989)

圖5 貝吾玄武巖稀土元素球粒隕石標準化圖(球粒隕石標準化資料據(jù)Sun and McDonough，1989)

Fig.5 Chondrite-normalized REE distribution patterns for the Beiwu basalts(chondrite-normalized data from Sun and McDonough, 1989)

4 構造環(huán)境探討

關于貝吾玄武巖形成的大地構造環(huán)境，前人多因其具洋脊-準洋脊型玄武巖的巖石地球化學特征而認為其形成于洋中脊。然而，具有洋脊化學特征的玄武巖并非一定產于洋脊環(huán)境，似洋中脊玄武巖(MORB-like 玄武巖)就不是產在洋中脊，而是產在前弧的噴發(fā)玄武巖，是前弧中最廣泛的巖石，稱為前弧玄武巖(FAB)，其是在洋盆初始俯沖開始后的伸展環(huán)境下形成的初始弧[13]。本文將從巖石化學、巖性組合和構造特征等方面，對貝吾玄武巖形成的大地構造環(huán)境進行綜合探討。

4.1 巖石地球化學

貝吾玄武巖為低鉀拉斑玄武巖，與大陸裂谷堿性玄武巖和大陸溢流玄武巖明顯不同，與洋島玄武巖對比，也不具有其富集特征。結合區(qū)域地質背景分析，其可能的成因類型為大洋中脊玄武巖(MORB)或島弧玄武巖(IAB)。

利用微量元素巖石地球化學判別圖解進行投圖分析，在Ni-Ti/Zr判別圖解(圖6)上，大部分落入島弧拉斑玄武巖(IAT)區(qū)域，僅兩個樣品落入洋中脊玄武巖區(qū)域。在Zr-Zr/Y 判別圖解(圖7)上，大部分落入洋中脊玄武巖區(qū)域，少部分落入島弧玄武巖和洋中脊玄武巖交匯區(qū)域，但Zr/Y一般小于3，具有大洋島弧的特征。在用Nb、Ta、Hf、Yb等元素構筑的多種判別圖解上，樣品落點均以集中在洋脊和島弧環(huán)境之間為主，說明貝吾玄武巖不具有典型的島弧玄武巖或洋中脊玄武巖特征，而是介于兩者之間。

LILE相對于HFSE選擇性富集的特征與正常洋中脊玄武巖明顯不同，而類似于島弧玄武巖；稀土配分模式上，其LREE略富集的特征與正常洋中脊玄武巖不同，而類似于島弧玄武巖。這種富集特征表明了成巖過程中俯沖作用的存在，此外，其Nb、Ti的虧損也說明了這一點。所以從巖石地球化學特征上看，貝吾玄武巖更可能形成于俯沖環(huán)境。

圖6 貝吾玄武巖Ni-Ti/Zr判別圖解(據(jù)Beccaluva，1980)

MORB.洋中脊玄武巖；IAT.島弧拉斑玄武巖

Fig.6 Ni vs.Ti/Zr discrimination diagram for the tectonic interpretation of the Beiwu basalts (after Beccaluva, 1980)

圖7 貝吾玄武巖Zr-Zr/Y 判別圖解(據(jù)Pearce，1979)

IAB.島弧玄武巖;MORB.洋中脊玄武巖；WPB.極內玄武巖

Fig.7 Zr vs.Zr/Y discrimination diagram for the Beiwu basalts (after Pearce,1979)

4.2 巖性與構造

從巖性組合上看，貝吾玄武巖以單一的玄武巖為主，見枕狀構造、方解石脈和水平紋層狀硅質巖，未見陸源碎屑物質，說明其形成于較深水環(huán)境，與成熟的島弧環(huán)境不同，而與洋脊環(huán)境或初始俯沖的洋內弧環(huán)境一致。

從構造特征上看，貝吾玄武巖屬于金沙江蛇綠混雜帶中的一個巖塊，出露面積約20km2，其底部與泥盆紀到二疊紀的混雜巖呈斷層接觸，頂部與晚三疊世的砂礫巖呈斷層或角度不整合接觸，內部變形中等，僅為數(shù)條脆-韌性斷裂切割，說明其并未經歷強烈的深部構造作用。而洋殼殘片往往因俯沖而進入深部構造層次，自身變形強烈，且大多被構造肢解為小的巖塊，地表出露規(guī)模往往不大。例如，南側徐龍一帶代表蛇綠巖套殘片的超基性巖，其變形強烈，體積很小，多為數(shù)米至數(shù)十米尺度。因此，從構造變形特征分析，貝吾玄武巖可能并非洋殼殘片，而更可能來源于金沙江島弧體系。

從地質背景上分析，貝吾玄武巖可與其下部原嘎金雪山群a、b段的洋內島弧型火山巖配套[1]，后者為二疊紀的玄武安山巖、角閃安山巖，代表了更晚的洋內俯沖作用。

綜上所述，貝吾玄武巖更可能形成于洋內弧環(huán)境，與前弧玄武巖(FAB)相當。

5 結論

(1)貝吾玄武巖為低鉀拉斑玄武巖，大離子親石元素(LILE)相對于高場強元素(HFSE)選擇性富集，稀土總量低，輕稀土略富集，整體特征介于正常洋脊玄武巖與島弧玄武巖之間。

(2)貝吾玄武巖為前弧玄武巖，形成于初始俯沖的洋內弧環(huán)境。

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