瀘定大河溝村輝長巖體巖石地球化學(xué)特征、鋯石U-Pb定年及地質(zhì)意義

劉 祥，趙德軍，駱志紅，賈志泉

瀘定大河溝村輝長巖體巖石地球化學(xué)特征、鋯石U-Pb定年及地質(zhì)意義

劉 祥1,2，趙德軍2，駱志紅1，賈志泉1

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0八地質(zhì)隊，崇州 611230；2.成都理工大學(xué)，成都 610059）

大河溝村輝長巖體位于康定雜巖帶瀘定縣大河溝村一帶，巖性為輝長巖。LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測得輝長巖體的結(jié)晶年齡為782±6Ma，表明該輝長巖體形成時代為下南華世早期。巖石主量元素FeOT/MgO比值為1.03~2.35且富集輕稀土（LaN/YbN=4.19~6.07）和無明顯Eu異常（δEu=0.93~0.97）等地球化學(xué)特征表明大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經(jīng)歷了鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石、輝石）的分離結(jié)晶和微不足道的地殼混染作用。按照地球化學(xué)判別標(biāo)準，大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學(xué)特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

大河溝村輝長巖；康定雜巖帶；鋯石U-Pb年齡；地球化學(xué)

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)地理位置位于四川省瀘定縣大河溝村一帶，大地構(gòu)造位置位于揚子陸塊與三江造山系的結(jié)合部位，晚三疊世以來不斷隆升的前震旦紀雜巖帶（康定雜巖帶）上（圖1）。東側(cè)緊鄰大渡河韌性剪切帶，西側(cè)為跑馬山斷裂。研究區(qū)內(nèi)火成巖十分發(fā)育，尤其是中酸性侵入巖，以巖石類型多樣性和時間跨度大為特點。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

Ⅰ.四川前陸盆地；Ⅱ.龍門山前陸逆沖帶；Ⅲ.可可西里-松潘前陸盆地；Ⅳ.雅江殘余盆地。1.第四系；2.昔格達組；3.泥盆系；4.志留系；5.震旦系；6.冷竹關(guān)巖組7.咱里巖組；8.斜長花崗巖；9.花崗閃長巖；10.英云閃長巖；11.輝長巖；12.脈巖；13.逆斷層；14.正斷層；15.滑脫斷層16.未知斷層；17.地質(zhì)界線；18.研究區(qū)

表1 輝長巖巖性判別結(jié)果對比

2 巖體地質(zhì)特征

輝長巖位于瀘定縣大河溝村一帶，呈不規(guī)則長條狀，長軸呈北東-南西向（北東30°）延伸約4.05km，最大寬度約1.10km，出露面積約3.20km2，屬于小型巖株（圖1）。輝長巖呈深灰色，中細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為輝石（角閃石？）和斜長石，少量黑云母。巖石中發(fā)育石英脈和厘米級的淺色巖脈。巖石普遍發(fā)生蝕變，風(fēng)化面呈褐色-黃褐色等，暗色礦物蝕變較強，見綠泥石化，節(jié)理構(gòu)造較為常見，局部動力變質(zhì)變形，并伴隨碎裂化。輝長巖局部被第四系覆蓋，其圍巖為英云閃長巖和奧長花崗巖，他們之間屬侵入接觸關(guān)系，但誰侵入誰不得而知。

野外定名和地球化學(xué)判別結(jié)果基本一致，因此本報告采用野外定名和地球化學(xué)判別結(jié)果（如表1）。

表2 大河溝村輝長巖主量元素（×10-2）和稀土-微量元素（×10-6）分析結(jié)果

3 巖石地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

大河溝村輝長巖的SiO2含量為49.82%～52.17%（無水標(biāo)準化后換算值，下同），TiO2含量為0.75%～1.25%，F(xiàn)eOT含量8.02%～12.00%，CaO含量為8.03%～10.66%，MgO含量（5.02%～7.78%）和Mg#（43.1～63.4）變化范圍較大（表2），反映鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石、輝石）分離結(jié)晶。

在TAS圖解（圖2A）上，樣品位于亞堿性輝長巖或輝長閃長巖區(qū)域，在不活動元素巖性判別圖解上（圖2B），樣品位于亞堿性玄武巖/安山巖區(qū)域。樣品的FeOT/MgO比值為1.03～2.35，在圖2C和圖2D上，樣品顯示拉斑系列，與姑咱-石棉I類、II類玄武巖巖墻（林廣春等，2006）和德昌咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2006）相似。由于高的Na2O+K2O或K2O含量反映不同程度的蝕變（賈志泉等，2020），正如薄片觀察那樣，導(dǎo)致使用Si2O-K2O圖解不能有效的鑒別巖石所屬系列。因此，在本文描述或者分析過程中，僅使用不活動元素。

3.2 稀土和微量元素

大河溝村輝長巖樣品以富集輕稀土（LaN/YbN=4.19～6.07）和無明顯Eu異常（δEu=0.93～0.97）為特征（圖3A），其稀土元素球粒隕石標(biāo)準化配分曲線與姑咱-石棉I類玄武巖巖墻（林廣春和董俊超，2013）和咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2007）重合，但輕重稀土分異程度低于丹巴堿性玄武巖（林廣春，2013）和高于石棉II類玄武巖巖墻（林廣春等，2006）和咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2007）。在微量元素原始地幔標(biāo)準化圖解上（圖3B），相對于咱里組斜長角閃巖（弧后盆地N-MORB），樣品相對富集Rb、Ba、Th、U和Sr，相對虧損Nb、Ta、Zr、Hf和Ti，類似島弧玄武巖特征。

圖2 （A）和（B）巖性判別圖解；（C）和（D）巖石系列判別圖解

4 鋯石U-Pb年齡

輝長巖（PM40-2-1）鋯石主要為半自型棱柱狀和板條狀，完整性較差。長90～200m，寬45～80m，長寬比為3∶1～1∶1。CL圖像揭示大多數(shù)鋯石具有寬緩的振蕩環(huán)帶（圖4），類似于基性巖巖漿鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，普遍發(fā)育次生改造結(jié)構(gòu)。部分鋯石具有核幔結(jié)構(gòu)。受重結(jié)晶改造的鋯石普遍發(fā)育高冷光。

圖3 大河溝村輝長巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準化圖解（A）和微量元素原始地幔標(biāo)準化圖解（B）

在20顆鋯石上進行了20次測年分析，鋯石年齡和稀土結(jié)果見表3和表4。測點7、8、13信號質(zhì)量差，被排除。測點2和20為繼承鋯石，206Pb/238U表面年齡分別為(856±11)Ma和(825±13)Ma。11個測點的206Pb/238U表面年齡為(778±10)Ma～(788±14)Ma，加權(quán)年齡為(782±6)Ma，代表輝長巖結(jié)晶年齡。其余4個測點的年齡為(709±5)Ma～(743±8)Ma，可能與變質(zhì)重結(jié)晶作用相關(guān)。測點2（繼承鋯石）的Th/U比值為0.52，具巖漿鋯石稀土配分模式。輝長巖結(jié)晶年齡鋯石除了測點3的Th/U比值為0.24外，其余為0.74～1.64，鋯石稀土配分模式與繼承鋯石相似。對于受重結(jié)晶影響的鋯石，測點3的206Pb/238U表明年齡未發(fā)生明顯變化，但Th/U比值、Th和REE+Y含量明顯低于其他巖漿結(jié)晶鋯石，Hf含量增加。相反，測點9和15的206Pb/238U表明年齡明顯低于巖漿結(jié)晶年齡，但鋯石微量元素（包括稀土元素）未發(fā)生明顯改變。此外，測點18和19的206Pb/238U表明年齡和鋯石微量元素均發(fā)生明顯變化。以上信息反映了不同程度的重結(jié)晶作用。

5 討論

5.1 巖體形成時代

大河溝村輝長巖體樣品（PM40-2-1）的鋯石測年分析結(jié)果中，11個測點的206Pb/238U表面年齡為(778±10)Ma～(788±14)Ma，加權(quán)年齡為(782±6)Ma，代表輝長巖結(jié)晶年齡。表明瀘定縣大河溝村一帶下南華世早期發(fā)生了巖漿侵位活動。

5.2 巖石成因

前已述及，樣品普遍蝕變，考慮到大離子親石元素（如Rb、Sr、Ba）和堿金屬元素（Na、K）等在低溫?zé)嵋何g變和低級變質(zhì)作用過程中呈現(xiàn)出活動性，因此，本文采用不活動元素（如REEs、HSFEs）進行下面的討論。

圖4 大河溝村輝長巖鋯石陰極發(fā)光圖像（CL）

大河溝村輝長巖的MgO（5.02%～7.78%）含量、Mg#（43.1～63.4）變化范圍較大，Cr含量（45.68×10-6～67.82×10-6）較低，反映鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石、輝石）分離結(jié)晶。P從正異常到負異常均有出現(xiàn)，可能與磷灰石的分異有關(guān)。Zr、Hf、Ti虧損既可能與分異相關(guān)，也可能繼承了受板片流體交代的地幔源區(qū)的特征。微弱負Eu異常和正Sr異常表明少量或缺乏斜長石分異，與樣品高Ca含量一致。高壓礦物石榴子石的分異可以被排除，因為缺乏重稀土虧損；角閃石的分異也不明顯，由于缺乏中稀土虧損；更為重要的是缺乏巖石學(xué)記錄，如斑晶。

表3 大河溝村輝長巖鋯石U-Pb年齡分析結(jié)果

表4 大河溝村輝長巖鋯石微量元素（×10-6）分析結(jié)果

地幔派生的巖漿在上升、就位到地殼或噴出地表過程中不可避免的會受到地殼的混染作用。的確，繼承鋯石的出現(xiàn)表明巖漿經(jīng)歷了地殼混染作用。大陸地殼組份通常虧損Nb、Ta和富集Zr、Hf、Th和Pb。因此，地殼混染作用會導(dǎo)致幔源巖漿在微量元素原始地幔標(biāo)準化圖解上呈現(xiàn)負Nb和Ta異常和正Zr和Hf異常。樣品的Th含量（1.40×10-6～2.54×10-6）低于中-上地殼平均值（分別為6.5×10-6和10.5×10-6），而接近下地殼平均值（1.2×10-6），表明中-上地殼混染作用不明顯，可能經(jīng)歷了下地殼混染作用。樣品呈現(xiàn)負Zr和Hf異常（圖3B），也暗示地殼混染作用不明顯。

圖5 大河溝村輝長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖解（A）和鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準化圖解（B）

圖6 大河溝村輝長巖(Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM圖解（A, La Flèche et al., 1998）和Th/Zr-Nb-Zr圖解（B,Kepezhinskas, 1997）

樣品富集大離子親石元素和LREE，虧損高場強元素，類似于弧玄武巖。在許多弧系統(tǒng)中，板片脫水產(chǎn)生的含水流體富集大離子親石元素和LREE，但虧損高場強元素。因此，樣品的這些特征暗示俯沖相關(guān)的弧環(huán)境。在鋯石稀土元素球粒隕石標(biāo)準化圖解上，巖漿結(jié)晶鋯石（782Ma）呈現(xiàn)顯著的正Ce異常，表明巖漿是在相對氧化的環(huán)境下形成，而具有高的含水量的俯沖帶是理想的候選者。不同地幔源區(qū)具有不同的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，硅質(zhì)熔體交代的地幔源區(qū)具有高的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，碳酸鹽巖熔體交代的地幔源區(qū)具有低的(Hf/Sm)PM比值，含水地幔源區(qū)介于兩者之間。樣品的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值分別為0.43～0.76和0.27～0.35，在圖6上，3件樣品落入含水地幔源區(qū)。此外，板片熔體交代的地幔源區(qū)具有高的Nb/Zr比值，但板片流體交代的地幔源區(qū)以高的Th/Zr比值為特征。本文3件樣品具有低的和穩(wěn)定的Nb/Zr比值，但Th/Zr比值變化較大，與流體交代富集趨勢一致，表明地幔源區(qū)受到了板片流體交代影響。

Nb[=log(Nb/Y)+1.74-1.92×log(Zr/Y)]不受地幔熔融程度、地幔中熔體抽取產(chǎn)生的虧損及地殼混染和蝕變作用影響，比用同位素識別混染和蝕變玄武巖的地幔源更有效。通常，負的Nb指示相對淺的虧損上地幔源巖；而正的Nb反映深部地幔（地幔柱）源巖。本文樣品的Nb為-0.3～-0.08，表明其來自相對較淺的虧損地幔源巖，負的Nb、Ta、Zr和Hf異常也反映了虧損地幔源巖特征。

綜上，地球化學(xué)特征表明大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經(jīng)歷了鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石、輝石）的分離結(jié)晶和微不足道的地殼混染作用。

圖7 大河溝村輝長巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解

5.3 巖石構(gòu)造意義

前已述及，樣品富集大離子親石元素和LREE，虧損高場強元素，表現(xiàn)出火山弧玄武巖的特征（Zhou et al., 2006）。Zr/Y比值為3.17～4.28，在圖7A上橫跨島弧玄武巖-洋中脊玄武巖-板內(nèi)玄武巖區(qū)域，可能與樣品虧損Y有關(guān)。Ti/V比值為19.61～25.78，位于洋中脊玄武巖范圍（圖7B）。在Zr-TiO2圖解（圖7C）和Ti/50-50*Sm-V圖解（圖7D）上，樣品分別位于島弧-洋中脊和島弧玄武巖區(qū)域?；『笈璧乜煞譃槌跏蓟『笈璧睾统墒旎『笈璧?，前者玄武巖具有明顯的島弧玄武巖的地球化學(xué)特征，而后者玄武巖更接近MORB的特征。因此，按照地球化學(xué)判別標(biāo)準，大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學(xué)特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

6 結(jié)論

1）鋯石U-Pb年齡為(782±6)Ma，表明瀘定縣大河溝村一帶下南華世早期發(fā)生了巖漿侵位活動。

2）大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經(jīng)歷了鎂鐵質(zhì)礦物（橄欖石、輝石）的分離結(jié)晶和微不足道的地殼混染作用。

3）大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學(xué)特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

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Petrogeochemical Characteristics and Zircon U-Pb Dating of the Gabbro Intrusive in Dahegou Village, Luding and Their Geological Significances

LIU Xiang1，2ZHAO De-jun2LUO Zhi-hong1JIA Zhi-quan1

(1-The 108th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611230; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

The Gabbro intrusive in Dahegou Village occurs in the Kangding Complex belt. The gabbro yields a zircon U-Pb age of 782±6 Ma which indicates that it was emplaced in the Early Nanhua Epoch. The gabbro is characterized by FeO/MgO rations of 1.03~2.35 and La/Yb ratios of 4.19~6.07 with δEu values of 0.93~0.97 which indicate that its protolith was mantle wedge peridotite replaced by plate-sheet fluid, undergone mafic mineral crystallization differentiation and minor crustal contamination. Geochemically, the gabbro is characteristic of both island-arc basalt and mid-ocean ridge basalt.

gabbro; Dahegou Village; Kangding Complex belt; zircon U-Pb age; geochemistry

2020-07-21

劉祥（1993—），男，四川彭州人，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查相關(guān)工作

P581

A

1006-0995（2021）02-0203-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.004