滇西謙邁地區(qū)惠民組變質(zhì)火山巖特征及構(gòu)造環(huán)境

周聽全，張生澤，王 巍，王志忠

(1.云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，云南 昆明 650224；2.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，云南 昆明 650051)

瀾滄巖群惠民巖組物質(zhì)成分為一套淺變質(zhì)強變形的變質(zhì)火山-沉積體系，該套巖系位于昌寧-孟連結(jié)合帶東側(cè)，初始創(chuàng)名于瀾滄惠民地區(qū)，經(jīng)多年來的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，對惠民巖組的認(rèn)識不斷深入，但對其形成時代及地體屬性一直存在爭議。

早期學(xué)者通過微古植物化石、Sm-Nd和Rb-Sr同位素測年方法，認(rèn)為瀾滄巖群為前寒武紀(jì)的變質(zhì)基底(衛(wèi)管一等，1984；翟明國等，1990)。近年來在瀾滄巖群采集碎屑鋯石和變質(zhì)火山巖中用鋯石U-Pb測年方法分析得出，瀾滄巖群并非前寒武紀(jì)的變質(zhì)基底，而是形成于530-454Ma的早寒武世-奧陶紀(jì)(聶小妹，2016；邢曉婉，2016；王舫，2017；李燦鋒，2018)。

本文以近期1∶5萬下景張(F47E009017)、新營盤(F47E010017)、東崗(F47E010016)、南北歸(F47E011016)4幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查為依托，選擇滇西南瀾滄縣謙邁鄉(xiāng)一帶瀾滄巖群惠民巖組的巖石地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境為研究對象，以板塊運動構(gòu)造為指導(dǎo)思想，結(jié)合野外地質(zhì)工作，重點研究惠民巖組變質(zhì)火山巖的巖相學(xué)特征、地球化學(xué)特征、年代學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境，探索早古生代滇西南地區(qū)原特提斯洋的活動屬性，為原特提斯洋在滇西南的演化提供更多的依據(jù)。

1 惠民巖組變質(zhì)火山巖野外產(chǎn)狀及巖石學(xué)特征

1.1 野外產(chǎn)狀

瀾滄謙邁地區(qū)惠民巖組產(chǎn)于昌寧-孟連結(jié)合帶南段，距離瀾滄縣城約15km。該巖組中變質(zhì)火山巖呈變質(zhì)片巖的形式賦存于惠民巖組沉積變質(zhì)地層中(圖1、圖2)或呈構(gòu)造巖片產(chǎn)于構(gòu)造帶中。

巖石類型可分為二類：第一類位于大南婆-下灣子一帶的綠泥片巖，屬變質(zhì)安山巖類，巖性有鈉長綠泥片巖、鈉長綠簾陽起片巖等，該類巖石與其它巖石為次生面理接觸，屬同沉積火山巖；第二類為變質(zhì)流紋巖類，巖性有絹白云鈉長片狀千枚巖、流紋質(zhì)絹云千糜巖、白云鈉長石英片巖等，主要集中出露于南北歸幅南東側(cè)班改一帶，其它地區(qū)分布零星。

由于后期變形-變質(zhì)作用的改造強烈，無法進(jìn)行火山噴發(fā)旋回、噴發(fā)韻律的劃分。本次主要是從巖石的現(xiàn)存礦物組合、化學(xué)成分、地球化學(xué)特征等進(jìn)行原巖的恢復(fù)，判別其形成的大地構(gòu)造背景等。

圖1 瀾滄縣謙邁地區(qū)地質(zhì)簡圖

圖2 大南婆剖面惠民巖組變質(zhì)火山巖取樣位置圖

1.2 巖石學(xué)特征

(1)變質(zhì)安山巖類：巖石呈灰綠色、紫紅色，主要巖石有鈉長綠泥片巖、綠泥鈉長片巖、鈉長白云綠泥片巖。巖石為斑狀變晶結(jié)構(gòu)、基質(zhì)粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，條紋-透鏡狀片狀構(gòu)造。變斑晶為粒徑≤1.5mm的它形粒狀鈉長石(20～40%)等星散分布。鈉長石變斑晶沿邊緣被基質(zhì)礦物選擇性交代，粒內(nèi)含綠簾石等包體，基質(zhì)由粒徑≤0.1mm的重結(jié)晶隱微晶鱗片變晶絹-白云母(0～15%)、綠泥石(35～65%)、黑云母(0～7%)、隱晶質(zhì)鐵泥質(zhì)(0～15%)，呈條紋條痕狀聚集產(chǎn)出構(gòu)成明顯的Sn面理，經(jīng)褶皺形成帶狀褶劈理構(gòu)造，褶皺進(jìn)一步加強局部形成皺紋狀構(gòu)造。

(2)變質(zhì)流紋巖類：巖石呈淺灰色，主要巖石有流紋質(zhì)絹云千糜巖、黑云矽線花崗質(zhì)絹白云千糜巖、石榴鈉長綠泥白云母石英片巖。巖石為變斑細(xì)微晶粒狀變晶結(jié)構(gòu)，微細(xì)條紋條痕(流紋)千枚狀定向構(gòu)造。變斑晶為粒徑2mm的它形粒狀石英(10～15%)、鉀長石(3～5%)等碎斑，石英、鉀長石碎斑沿邊緣碎裂化圓化大部分呈眼球狀星散分布，大部分顆粒殘留原巖結(jié)構(gòu)特征，鉀長石具格子雙晶鈉長石條紋?；|(zhì)由粒徑0.2mm的細(xì)?；亟Y(jié)晶隱微晶鱗片狀絹白云母(40～50%)、長英質(zhì)(15～20%)、隱微晶鑲嵌粒狀石英(10～15%)及少量鐵泥質(zhì)等組成。

2 樣品分析方法

鋯石單礦物分選在河北省廊坊市誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司實驗室完成，在嚴(yán)格避免污染的條件下，采用常規(guī)重力及電磁分選，然后在雙目鏡下進(jìn)行手工挑選。制靶后的鋯石在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司的HITACHI S3000-N型掃描掃描電子顯微鏡進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)觀察，并利用LA-ICP-MS對鋯石微區(qū)U-Pb同位素測定和鋯石的微量元素同時分析完成，激光剝蝕系統(tǒng)為GeoLasProHD，ICP-MS為Agilent 7700型。詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)字處理方法同文獻(xiàn)Liu el al.(2008，2009)。數(shù)據(jù)校正采用鋯石91500參數(shù)(Liu et al.，2007，2010)，年齡計算采用ICP-MS DataCa完成，諧和圖繪制和加權(quán)平均年齡均采用Isoplot/Exver3(Ludwig，2003)完成。

主量元素和微量元素由武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。主量元素采用XRF法測得、微量元素用ICP-MS測定。微量元素樣品在高壓溶樣彈中用HNO3和HF混合酸溶解2天后，用VG-Plasma-Quad Excell ICP-MS方法測試完成。

3 鋯石U-Pb年代學(xué)

本次在惠民巖組中取到了3件同位素年齡樣，分別采自云南省瀾滄縣大南婆剖面(PM001)第20層的鈉長白云母綠泥片巖、下灣子村的鈉長白云片巖(D1164)、松山林村的流紋狀絹云千糜巖(D1827)，分別獲得473.6±6.1Ma、459.5±9.2Ma和481.9±2.7Ma的鋯石U-Pb同位素年齡值，顯示瀾滄謙邁地區(qū)惠民巖組火山巖形成于奧陶紀(jì)。

(1)樣品PM001-20-1：采用LA-ICP-MS U-Pb鋯石定年方法測試。鋯石顆粒大多數(shù)為自形的，短柱狀為主，透明為主，顆粒比較小(50μm ～80μm，1∶1-3∶1；圖3a)。共計23個分析點，只有PM001-20-1-18、PM001-20-1-22的Th/U比值為0.22、0.19，不能確定鋯石成因外，其余21個點的Th/U比值變化為0.30～1.35，為巖漿鋯石。年齡值主要集中在460Ma附近(圖3b)，給出的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為459.9±9.2Ma(MSWD=1.8，n=15；圖3b)。CL圖顯示多數(shù)鋯石具有震蕩環(huán)帶且較暗(圖3a)。年齡值大于638±4.3Ma的鋯石可以解釋為繼承鋯石；年齡值為213～243Ma，與區(qū)域上規(guī)模巨大的同碰撞型二長花崗巖的侵位時代基本一致，應(yīng)屬構(gòu)造-熱事件的反映。

(2)樣品D1164-1：采用LA-ICP-MS U-Pb鋯石定年方法測試。鋯石顆粒大多數(shù)為自形的，短柱狀為主，透明為主，顆粒比較小(50μm ～110μm，1∶1-2∶1；圖4a)。共計30個分析點，只有D1164-1-4的Th/U比值為0.21，不能確定鋯石成因外，其余29個點的Th/U比值變化為0.44～1.39，為巖漿鋯石。年齡值主要集中在470Ma附近(圖4b)，給出的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為473.6±6.1Ma(MSWD=7.9，n=23；圖4b)。CL圖顯示多數(shù)鋯石具有震蕩環(huán)帶且較暗(圖4a)。年齡值大于728±8.3Ma的鋯石可以解釋為繼承鋯石。

圖3 惠民巖組內(nèi)PM001-20-1樣品中代表性鋯石陰極發(fā)光圖像鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均值圖

圖4 惠民巖組內(nèi)D1164-1樣品中代表性鋯石陰極發(fā)光圖像鋯石U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均值圖

圖5 惠民巖組內(nèi)D1827-1樣品中代表性鋯石陰極發(fā)光圖像U-Pb年齡諧和圖和加權(quán)平均值圖

(3) 樣品D1827-1：采用LA-ICP-MS U-Pb鋯石定年方法測試，鋯石顆粒大多數(shù)為自形的，短柱狀為主，透明為主，顆粒比較小(50μm ～100μm，1∶1-2∶1；圖5a)。共計24個分析點，只有D1827-1-15的Th/U比值為0.19，不能確定鋯石成因外，其余23個點的Th/U比值變化為0.45～1.07，為巖漿鋯石。年齡值主要集中在480Ma附近(圖5b)，給出的206Pb/238U 加權(quán)平均年齡為481.9±2.8Ma(MSWD=1.8；圖5b)。CL圖顯示多數(shù)鋯石具有震蕩環(huán)帶且較暗(圖5a)。年齡值大于672±5.6Ma的鋯石可以解釋為繼承鋯石；年齡值為197±2.6Ma(包裹體較富集)，與區(qū)域上規(guī)模巨大的同碰撞型二長花崗巖的侵位時代基本一致，應(yīng)屬構(gòu)造-熱事件的反映。

4 巖石地球化學(xué)特征

從惠民巖組用于主微量元素分析的13件火山巖樣品來看，燒失量較大，為1.45%～5.04%，平均為3.04%，表明巖石皆具有不同程度的蝕變。因此，本次研究采用不活潑元素(如HFSE和REE等)用于巖石分類判別、構(gòu)造環(huán)境和巖石成因討論。

惠民巖組變質(zhì)火山巖依據(jù)主、微量元素分析結(jié)果(表1)，可劃分為兩類巖石：①以D7000-3、PM001-20-1、PM019-16-1、D1164-1等為代表(表1中1～7號樣)，其巖石SiO2=52.47%～65.24%，MgO為3.02%～8.00%，P2O5為0.08%～0.35%，Mg#為36-67、平均值為53，具有低TiO2(0.78～1.05wt.%)，高Al2O3(13.73～20.28wt.%)的特點，與典型的島弧火山巖相似。在(K2O+Na2O)-SiO2圖中落在亞堿性的玄武安山巖-安山巖-英安巖區(qū)域(圖6a)，在A-F-M圖解中(圖6b)，多數(shù)樣品落入鈣堿性玄武巖區(qū)、一件落入拉斑玄武巖系列，具有與大陸島弧相似的巖石系列。②以PM024-51-1、PM024-52-1、D0203-1、D7000-7、PM001-5-2為代表(表2中8-13號樣)，巖石SiO2=72.71%～78.65%，Al2O3=11.67%～19.87%，K2O/Na2O=1.86～27.93(平均值10.48)，K2O+Na2O=2.90～8.82，(平均5.63)，顯示“高硅、富堿”的特點，在(K2O+Na2O)-SiO2圖中落在流紋巖區(qū)。

圖6 惠民巖組變質(zhì)火山巖ωK2O+ωNa2O-ωSiO2圖解(a)和安山巖類A-F-M圖解(b)

第一類變質(zhì)安山巖類巖石稀土總量∑REE=46.66×10-6～108.77×10-6；(La/Yb)N=3.11～6.85，平均為4.73，屬輕稀土富集型，并顯示弱的Eu異常(δEu=0.76～1.01)，表明巖漿巖區(qū)有不同數(shù)量的斜長石殘留。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式圖(圖7a)顯示典型的右傾下降特點，輕稀土元素富集、重稀土元素平坦，總體顯示島弧火山巖特征。

第二類變質(zhì)流紋巖類巖石稀土總量∑REE=212.28×10-6～347.58×10-6；(La/Yb)N=9.71～15.71，平均為12.49，屬輕稀土富集型，并顯示弱的Eu異常(δEu=0.60～0.80)，表明巖漿巖區(qū)有不同數(shù)量的斜長石殘留。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式圖(圖7b)顯示輕稀土元素陡傾，重稀土元素緩傾斜的右傾型，整體特征與島弧火山巖類似。

表1 惠民巖組變質(zhì)火山巖主量元素(wt%)、微量元素(×10-6)分析結(jié)果表

續(xù)上表

圖7 惠民巖組安山巖類稀土配分曲線模式圖(a)和流紋巖類稀土配分曲線模式圖(b)

在洋中脊標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中，安山巖類巖石大離子親石元素相對富集，虧損高場強元素(圖8a)，具有Nb和Ti的負(fù)異常，不顯著的Zr-Hf負(fù)異常，這與島弧相關(guān)火山巖的特征極為類似；流紋巖類巖石顯示Rb、Ba等富集大離子元素相對富集、Nb、Ta、Zr、Hf等高場強元素相對虧損的特點(圖8b)，與島弧相關(guān)火山巖的特征極為相似。

圖8 惠民巖組安山巖類(a)和流紋巖類(b)微量元素蛛網(wǎng)圖解

5 構(gòu)造環(huán)境

惠民巖組安山巖類火山巖，在Hf/3-Th-Ta圖上(圖9a)，所有樣品全部落入鈣堿性島弧火山巖區(qū)域，并且在Ti/100-Zr-3*Y圖上(圖9b)，大部分樣品也落在鈣堿性島弧火山巖區(qū)域，表明惠民巖組安山巖系形成于島弧環(huán)境。

圖9 Hf/3-Th-Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a)和Ti/100-Zr-3*Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b)

圖10 Yb-Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a)和Sr-Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解(b)

惠民巖組流紋巖類火山巖，在Yb-Ta圖解中(圖10a)，所有樣品集中落在火山弧花崗巖區(qū)，在張琪Sr-Yb圖解中(圖10b)，樣品集中分布于極低Sr高Yb區(qū)，為巖漿演化晚期的產(chǎn)物。

6 結(jié)論

根據(jù)惠民巖組變質(zhì)火山巖的巖石學(xué)、同位素年代學(xué)和巖石地球化學(xué)特征，可以得出以下結(jié)論：

(1)惠民巖組變質(zhì)火山巖的鋯石U-Pb年齡為473.6±6.1Ma、459.5±9.2Ma和481.9±2.7Ma，表明其形成年代包含整個奧陶紀(jì)，與原來惠民巖組沉積變質(zhì)地層中獲得化石年齡(新元古代)對比，認(rèn)為惠明巖組區(qū)域上存在較大差別，應(yīng)呈構(gòu)造巖片形式產(chǎn)出，可能包含了古老陸殼殘片和后來的變質(zhì)火山-沉積體系兩部分物質(zhì)，需進(jìn)一步解體。

(2)惠民巖組變質(zhì)火山巖的稀土元素配分模式呈輕稀土元素弱-中等富集的右傾曲線，微量元素配分模式顯示Rb、Ba等富集大離子元素相對富集，Nb、(Ta)、Zr、Hf等高場強元素相對虧損的特點，LILE/HFSE比值高、高Al2O3、低TiO2、弱的負(fù)Eu異常(0.60～1.01)的特征，與典型的俯沖相關(guān)火山巖相似。