四川米易埡口地區(qū)前震旦紀(jì)五馬箐組與其侵入巖體的鋯石U-Pb年代學(xué)、Lu-Hf同位素特征及其地質(zhì)意義*

殷桂芹 陳友良** 張寶玲 顧孟娟 王勤 姚建 尹觀

1. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059 2. 核工業(yè)二八〇研究所，廣漢 618300

揚(yáng)子板塊西緣在大地構(gòu)造位置上緊鄰松潘-甘孜地塊與三江造山帶，該區(qū)在地質(zhì)歷史上經(jīng)歷了十分復(fù)雜的地質(zhì)事件，區(qū)內(nèi)地層出露較為齊全，巖漿活動頻繁，構(gòu)造運(yùn)動和變質(zhì)作用強(qiáng)烈，成礦作用和成礦系統(tǒng)極其復(fù)雜，歷來是中外地學(xué)界所矚目的重要構(gòu)造單元和多金屬成礦帶，是研究揚(yáng)子板塊早期演化的重要窗口。

在揚(yáng)子板塊西緣斷續(xù)出露有變質(zhì)程度深淺不一的多套變質(zhì)沉積巖系，它們共同構(gòu)成了揚(yáng)子西緣前震旦紀(jì)的基底地層，是研究區(qū)內(nèi)前震旦紀(jì)地質(zhì)演化歷史的重要載體(圖1a)。前人根據(jù)變質(zhì)程度、變形特征和形成時代的不同將這套基底地層分為下部的結(jié)晶基底和上部的褶皺基底(程裕淇, 1994)。眾多學(xué)者對這套基底地層進(jìn)行了大量的年代學(xué)研究并取得了豐碩的成果，厘定下部結(jié)晶基底的沉積時代為古元古代晚期：大紅山群為1710～1686Ma(楊紅等, 2012)、河口群為1708～1669Ma(Zhuetal., 2013; Chenetal., 2013)、東川群為1742～1667Ma(Zhaoetal., 2010; Hanetal., 2020)；上部褶皺基底的沉積時代為中元古代晚期-新元古代早期：會理群為1200～960Ma(Sunetal., 2009; Lietal., 2013; 耿元生等, 2017)、昆陽群為1043～950Ma(Lietal., 2013; 紀(jì)星星等, 2016)、鹽邊群為880～830Ma(Zhao and Cawood, 2012; 杜利林等, 2013)。此外，Cuietal.(2021)在揚(yáng)子板塊西南緣的大紅山群中識別出了3.11～2.85Ga的基底巖系(命名為撮科雜巖)，證實(shí)了揚(yáng)子板塊西緣有太古代結(jié)晶基底的存在。但截止目前，區(qū)內(nèi)尚有許多基底地層單元因缺乏同位素年代學(xué)的制約而對其時代與地層歸屬等仍存在諸多爭議。

四川米易埡口地區(qū)位于揚(yáng)子板塊西緣中部(圖1a)，區(qū)內(nèi)發(fā)育有一套變質(zhì)沉積巖系，前人將其歸屬于康定群(邢無京, 1989)，自下而上劃分為咱里組、冷竹關(guān)組和五馬箐組，其中埡口地區(qū)的五馬箐溝是五馬箐組的建組之地，野外觀察可見五馬箐組與震旦紀(jì)觀音崖組呈明顯的角度不整合接觸，屬前震旦紀(jì)地層無疑。自20世紀(jì)60年代以來，前人圍繞五馬箐組開展了較多的研究工作，但至今有關(guān)其沉積時代與地層歸屬尚無定論。陳玉祿和鄧強(qiáng)(1999)根據(jù)微古植物化石比對將五馬箐組放在中新元古代薊縣系-青白口系，王康明和闞澤忠(2003)根據(jù)1:5萬區(qū)調(diào)結(jié)果將其歸為古元古代。邢無京(1989)將這套地層歸入康定群，將其層序置于會理群與河口群之下，但辜學(xué)達(dá)和劉嘯虎(1997)、王康明和闞澤忠(2003)將這套地層置于河口群，而耿元生等(2008)則主張將這套地層放入會理群中-下部。此外，筆者通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)埡口地區(qū)五馬箐組之下的所謂“冷竹關(guān)組”實(shí)為花崗巖體，即楊崇輝等(2009)所稱的火山溝巖體，其主體巖性為片麻狀黑云二長花崗巖，與五馬箐組為侵入接觸關(guān)系(圖2)，在巖體內(nèi)部可見五馬箐組片巖類捕擄體。另外，近年來在米易地區(qū)的海塔、埡口的五馬箐組變質(zhì)-混合巖中均發(fā)現(xiàn)具有重要工業(yè)意義的鈾礦化(張成江等, 2015; 王鳳崗等, 2017)，因而厘定區(qū)內(nèi)五馬箐組的地層時代對于查明區(qū)內(nèi)鈾成礦地質(zhì)背景以及探討揚(yáng)子板塊西緣前震旦紀(jì)的構(gòu)造演化均具有重要意義。

鋯石具有很強(qiáng)的抗風(fēng)化能力，其U-Pb-Lu-Hf同位素體系具有很高的封閉溫度，在后期的構(gòu)造熱事件中具有極高的穩(wěn)定性，在沉積循環(huán)過程中能夠很好記錄最初的構(gòu)造熱事件信息。此外，鋯石在形成后也基本沒有明顯放射性成因的Hf的積累，所測定的176Lu/177Hf能夠代表其形成時體系內(nèi)Hf同位素組成，因此可以用碎屑鋯石的U-Pb-Lu-Hf同位素體系來限定地層時代、追溯沉積物質(zhì)來源以及研究區(qū)域構(gòu)造巖漿事件(Mortonetal., 1996; 吳福元等, 2007)。基于此，本文選取米易埡口地區(qū)五馬箐組變沉積巖和侵入其中的“冷竹關(guān)組”片麻狀黑云二長花崗巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb年代學(xué)以及Lu-Hf同位素分析，旨在限定埡口地區(qū)五馬箐組的沉積時代，追溯其物質(zhì)來源，并為探討揚(yáng)子板塊西緣前震旦紀(jì)的構(gòu)造演化歷史增加新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

揚(yáng)子板塊西緣的古元古代結(jié)晶基底主要包括康定群、河口群、苴林群、東川群和大紅山群，巖石普遍經(jīng)歷了高綠片巖相-低角閃巖相的變質(zhì)作用，局部地區(qū)存在較為強(qiáng)烈的混合巖化?？刀ㄈ褐饕植加谒拇ㄊ〉臑o定、冕寧至攀枝花一帶，出露范圍較為廣泛，由一套變沉積巖與變基性火山巖所組成。河口群主要分布于四川省會理縣黎溪、河口一帶，出露面積較小，為一套變沉積巖、變酸性火山巖、鈉質(zhì)火山巖以及變凝灰?guī)r的巖性組合，河口群大營山組和落凼組中變凝灰?guī)r的鋯石年代學(xué)指示其沉積年齡為1708～1669Ma(Zhuetal., 2013; Chenetal., 2013)。苴林群主要分布于云南元謀、苴林與戌街一帶，一些學(xué)者認(rèn)為其是康定群的南延部分，亦是由一套變沉積巖與變基性火山巖所組成。東川群主要分布于云南省的東川至祿豐一帶，因民組與鵝頭廠組的凝灰?guī)r鋯石U-Pb年齡顯示其形成時代為1742～1667Ma(Zhaoetal., 2010; Hanetal., 2020)。大紅山群零星展布于云南大紅山-漠沙地區(qū)，由變沉積巖、變火山角礫巖與變凝灰?guī)r組成，老廠河組變火山巖鋯石U-Pb年齡表明其原巖形成于1710～1686Ma(楊紅等, 2012)。從前人的研究來看，目前有關(guān)河口群、東川群和大紅山群的沉積時代已基本達(dá)成共識，但康定群、苴林群因缺乏同位素年代學(xué)的制約，其地層的形成時代尚存在較大的爭議。

圖1 揚(yáng)子板塊西南緣元古代地質(zhì)簡圖(a, 據(jù)尹福光等, 2012修改)、埡口地區(qū)地質(zhì)圖(b,據(jù)四川省礦產(chǎn)地質(zhì)局攀西地質(zhì)大隊(duì), 1995(1)四川省礦產(chǎn)地質(zhì)局攀西地質(zhì)大隊(duì). 1995. 1:50000撒蓮幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告修改)以及五馬箐組巖性柱狀圖(c)

圖2 “冷竹關(guān)組”片麻狀花崗巖與五馬箐組片巖接觸關(guān)系野外照片F(xiàn)ig.2 Field photograph of contact relationship between the gneissic granite of “Lengzhuguan Formation” and the schist of Wumaqing Formation

揚(yáng)子西緣的褶皺基底主要包括會理群、昆陽群和鹽邊群，巖石的變質(zhì)程度總體上相對結(jié)晶基底較低，為綠片巖相。會理群主要分布于四川省德昌、會理至?xí)|一帶，由一套厚達(dá)10km以上的變沉積巖和變火山巖組成，力馬河組與天寶山組凝灰?guī)r與侵入巖的鋯石U-Pb年齡表明其地層時代為1200～960Ma(Sunetal., 2009; Lietal., 2013; 耿元生等, 2017)。昆陽群大面積分布于滇中的易門、峨山至石屏一帶，亦由變沉積巖和變火山巖組成，黑山頭組中的凝灰?guī)r與變沉積巖鋯石U-Pb年齡表明其地層時代為1043～950Ma(Lietal., 2013; 紀(jì)星星等, 2016)。鹽邊群主要分布于四川省鹽邊一帶，為一套淺變質(zhì)的火山-沉積巖系，碎屑鋯石以及其中的玄武巖、侵入巖體鋯石U-Pb年齡限定其沉積時代為880～830Ma(Zhao and Cawood, 2012; 杜利林等, 2013)。

米易埡口地區(qū)位于揚(yáng)子西緣中部，區(qū)內(nèi)出露地層主要為前震旦紀(jì)五馬箐組變質(zhì)沉積巖系以及震旦-二疊系的海相碳酸鹽巖-碎屑巖建造(圖1b)。區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，主要為大面積分布的“冷竹關(guān)組”片麻狀黑云二長花崗巖、晉寧期的二云二長花崗巖(頂針雜巖)、二疊紀(jì)的峨眉山玄武巖以及二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初的新田片麻狀角閃閃長巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有近南北向的小火山斷層和風(fēng)流山斷層。

本次研究對埡口地區(qū)的五馬箐組進(jìn)行了剖面實(shí)測，剖面起點(diǎn)位于頂針雜巖邊部(坐標(biāo)：26°46′52.34″N、102°01′25.13″E)，剖面終點(diǎn)位于震旦紀(jì)燈影組厚層大理巖中(坐標(biāo)：26°45′16.10″N、102°01′54.14″E)。剖面測量表明，區(qū)內(nèi)五馬箐組主體上為一套以片巖為主的變沉積巖(圖1c)，巖性主要有含堇青云母石英片巖、云母石英片巖、堇青二云片巖、絹云母白云母石英片巖、云母片巖、白云母石英片巖、片狀石英巖等，巖層以厚層-薄層不等，層理構(gòu)造發(fā)育，并多處可見巖性的韻律性變化。五馬箐組與上覆震旦紀(jì)觀音崖組呈角度不整合接觸，與下伏“冷竹關(guān)組”片麻狀黑云二長花崗巖呈侵入接觸。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集

本次研究在實(shí)測剖面上共采集了4件具有代表性的樣品，其中五馬箐組變沉積巖3件，“冷竹關(guān)組”花崗巖1件。4件樣品巖性分別為白云母石英片巖(YG2001，坐標(biāo)：26°45′12.10″N、102°01′53.89″E)、二云石英片巖(YG2002，坐標(biāo)：26°45′39.63″N、102°01′49.57″E)、白云母石英片巖(YG2003，坐標(biāo)：26°45′43.91″N、102°01′47.40″E)和片麻狀黑云二長花崗巖(YG2004，坐標(biāo)：26°46′14.04″N、102°01′47.60″E)，具體采樣位置見圖1b。

五馬箐組變沉積巖樣品的野外典型照片如圖所示(圖3a, c, e)，巖石具有鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物組成主要包括石英、白云母、黑云母、絹云母，此外可見少量斜長石、堇青石、電氣石以及微量的不透明礦物等(圖3b, d, f)，且野外和鏡下觀察巖石中均可見巖屑存在。雖然樣品巖性總體上為云母石英片巖類，但其礦物含量很不均一，采用面積統(tǒng)計(jì)法來統(tǒng)計(jì)樣品的礦物組成，石英含量為32%～66%，呈他形粒狀、粒狀集合體狀，磨圓及分選性較差，少數(shù)顆粒具有壓扁拉長的特征；白云母含量為13%～30%，呈片狀、長片狀，具定向排列，多與絹云母混雜分布；黑云母含量為7%～18%，呈片狀、片狀集合體狀，與白云母互混、定向排列；絹云母含量為8%～15%，呈細(xì)小鱗片狀集合體，并可見少量細(xì)小的白云母分布在絹云母集合體中；斜長石含量約3%，他形-半自形粒狀，具聚片雙晶，與石英相互鑲嵌，分散分布在石英中。

片麻狀黑云二長花崗巖具粒狀結(jié)構(gòu)，片麻狀、條帶狀構(gòu)造，主要由粒徑0.05～1.8mm的粒狀鉀長石(17%～39%)、斜長石(10%～38%)，他形粒狀石英(32%～44%)，片狀黑云母(3%～15%)，少量不透明礦物(1%～3%)等組成。常見半自形柱狀的斜長石、鉀長石晶體殘留，這些巖石的結(jié)構(gòu)特征說明其原巖應(yīng)為花崗巖。

圖3 五馬箐組變沉積巖野外典型照片和正交偏光鏡下巖相學(xué)特征Qtz-石英；Ms-白云母；Bt-黑云母；Ser-絹云母；Crd-堇青石；Pl-斜長石Fig.3 Typical field photographs and microscopic (under cross-polarized light) petrographic characteristics from the metasedimentary rocks of Wumaqing FormationQtz-quartz; Ms-muscovite; Bt-biotite; Ser-sericite; Crd-cordierite; Pl-plagioclase

2.2 分析方法

鋯石的分選、制靶以及陰極發(fā)光圖像照相工作在河北廊坊市(宇能)宇恒礦巖技術(shù)服務(wù)有限公司完成。首先將巖石破碎成50目后采用標(biāo)準(zhǔn)的浮選、重液及電磁選等選礦技術(shù)初步分離，接著選出具有代表性的鋯石樣品用雙面膠粘在載玻片上，放上PVC環(huán)，加入環(huán)氧樹脂和固化劑使鋯石顆粒固定并根據(jù)鋯石大小拋光到合適尺寸，然后通過透射光和反射光進(jìn)行顯微照相，獲取鋯石外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等信息，最后在樣靶上選取基本無裂隙和包裹體且干凈透亮的鋯石顆粒以備分析。

鋯石U-Pb同位素測定是在南京聚譜檢測科技有限公司利用Agilent 7700x LA-ICP-MS以及配套的RESOlution LR的193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)完成。實(shí)驗(yàn)中采用束斑直徑為33μm，能量密度為3.5J/cm2，頻率為5Hz，剝蝕時間為40s。測試過程中每隔8顆樣品鋯石，交替測試4顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石(包括91500、SRM 610、GJ-1、Ple-337)。以標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(1062Ma)為外標(biāo)，校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾，以標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1為盲樣來檢驗(yàn)U-Pb定年的數(shù)據(jù)質(zhì)量。原始的測試數(shù)據(jù)經(jīng)過ICP MS Data Cal 8.0軟件離線處理完成(Liuetal., 2010)。諧和圖、頻率分布直方圖以及年齡加權(quán)平均圖均使用Isoplot 4.15軟件繪制。

鋯石原位Lu-Hf同位素分析亦是在南京聚譜檢測科技有限公司利用Nu Plasma Ⅱ MC-ICP-MS及配套的RESOlution LR 193nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)完成。測試點(diǎn)位與U-Pb定年的測點(diǎn)位于同一環(huán)帶上，準(zhǔn)分子激光發(fā)生器產(chǎn)生的深紫外光束經(jīng)勻化光路聚焦于鋯石表面，能量密度為3.5J/cm2。先收集20s氣體本底，隨后以50μm束斑、9Hz頻率剝蝕40s，氣溶膠由氦氣送出剝蝕池，與氬氣混合后進(jìn)入MC-ICP-MS，測試過程中每隔15顆樣品鋯石，交替分析3顆標(biāo)準(zhǔn)鋯石(包括GJ-1、91500、Ple?ovice、Mud Tank和Penglai)，以檢驗(yàn)鋯石Hf同位素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)流程及儀器運(yùn)行條件參見Huetal.(2011)。采用176Lu的衰變常數(shù)(1.867±0.008)×10-5Myr-1(S?derlundetal., 2004)、球粒隕石176Hf/177Hf和176Lu/177Hf值(Blichert-Toft and Albarède, 1997)計(jì)算(176Hf/177Hf)i值和εHf(t)值，采用現(xiàn)今虧損地幔(176Lu/177Hf)DM=0.0384和(176Lu/177Hf)DM=0.28325(Griffinetal., 2000)計(jì)算Hf單階段模式年齡(tDM1)，采用平均地殼(176Lu/177Hf)C比值0.015(Griffinetal., 2002)計(jì)算Hf兩階段模式年齡(tDM2)。

圖4 五馬箐組變沉積巖代表性鋯石陰極發(fā)光圖像白圈代表鋯石U-Pb測點(diǎn)位置，紅圈代表鋯石Lu-Hf測點(diǎn)位置Fig.4 The typical cathodoluminescence images of detrital zircons from the metasedimentary rocks of Wumaqing FormationThe white circles represent the location of zircon U-Pb test points and the red circle represent the location of zircon Lu-Hf test points

3 分析結(jié)果

3.1 五馬箐組碎屑鋯石特征

從五馬箐組3件變沉積巖樣品中的鋯石CL圖像(圖4)來看，鋯石整體上呈次圓狀-次棱角狀，粒徑較小，介于30～100μm，長寬比介于1:1～2:1。在所測202顆鋯石中，約3/4的鋯石呈他形-半自形，1/4的鋯石呈自形的長柱狀或短柱狀。大多數(shù)鋯石發(fā)育清晰的巖漿振蕩環(huán)帶，僅個別鋯石發(fā)育較弱的條帶狀、面狀分帶結(jié)構(gòu)。多數(shù)鋯石顆粒邊緣發(fā)育較薄的黑色增生邊結(jié)構(gòu)，反映一次鋯石增生事件，可能與變沉積巖遭受的后期變質(zhì)作用有關(guān)。

碎屑鋯石的Th、U含量和Th/U比值變化均較大(表1)，Th含量為35.2×10-6～826.7×10-6，均值為180.0×10-6，U含量為46.9×10-6～947.5×10-6，均值為310.9×10-6。Th/U比值介于0.09～1.91，均值為0.63，其中僅有測點(diǎn)YG-2003-40的Th/U比值小于0.1，絕大多數(shù)測點(diǎn)的Th/U比值都大于0.4，結(jié)合鋯石CL圖像特征來看，五馬箐組變沉積巖樣品中的鋯石整體上為巖漿成因鋯石(Wu and Zheng, 2004)。

3.2 五馬箐組碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)特征

本次對埡口地區(qū)五馬箐組3件變沉積巖樣品中的碎屑鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb定年，共計(jì)測點(diǎn)202個，從測得數(shù)據(jù)中剔除諧和度小于90%的測點(diǎn)后共得到183組有效數(shù)據(jù)(表1)，從測年數(shù)據(jù)來看，所有測點(diǎn)的年齡均大于1000Ma，故均采用207Pb/206Pb年齡值。

3.2.1 白云母石英片巖(YG2001)

樣品YG2001共計(jì)測點(diǎn)60個，從中得到47組有效的鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)(表1)，對其構(gòu)建207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖和年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖如圖5a, b所示，測點(diǎn)年齡值介于2686～1189Ma。從年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖(圖5b)中可以看出其有一個明顯的主要年齡譜峰區(qū)間，年齡介于1670～1189Ma(n=35，峰值年齡1.56Ga)，另外有兩個次要年齡變化區(qū)間1972～1820Ma(n=5)、2502～2265Ma(n=6)，以及一個孤點(diǎn)YG-2001-15年齡為2686±16Ma。

3.2.2 二云石英片巖(YG2002)

樣品YG-2002共計(jì)測點(diǎn)54個，從中得到52組有效的鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)(表1)，對其構(gòu)建207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖和年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖如圖5c, d所示，測點(diǎn)年齡值介于3171～1267Ma。從年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖(圖5d)來看，該樣品的年齡集中分布在2006～1267Ma(n=51，兩個主峰峰值年齡分別為1.53Ga、1.69Ga)，另有一個孤點(diǎn)YG-2002-04年齡為3171±15Ma。

3.2.3 白云母石英片巖(YG2003)

樣品YG-2003共計(jì)測點(diǎn)88個，從中得到84組有效的鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)(表1)，對其構(gòu)建207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖和年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖如圖5e, f所示，測點(diǎn)年齡分布在2903～1183Ma。在年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖(圖5f)中顯示有一個明顯的主要年齡譜峰區(qū)間，年齡介于2094～1183Ma(n=74，峰值年齡1.59Ga)，另外有一個次要年齡變化區(qū)間2647～2291Ma(n=9)，以及一個孤點(diǎn)YG-2003-33年齡為2903±21Ma。

表1 五馬箐組變沉積巖碎屑鋯石U-Pb定年結(jié)果

3.3 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖(YG2004)鋯石U-Pb年代學(xué)

樣品黑云二長花崗巖YG2004的鋯石CL圖像如圖6所示，鋯石呈自形-半自形柱狀，內(nèi)部可見明顯的巖漿震蕩環(huán)帶，Th/U比值均大于0.4(表2)，屬于典型的巖漿鋯石。共挑選了52顆鋯石進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb定年，剔除諧和度小于90%的測點(diǎn)共獲得42組有效的定年數(shù)據(jù)(表2)。從表2可以看出，除代表繼承性鋯石的測點(diǎn)YG-2004-49的207Pb/206Pb表面年齡為2487Ma外，其余測點(diǎn)的年齡值均為1000Ma左右，且206Pb/238U年齡值的相對誤差明顯小于207Pb/206Pb年齡值，故除測點(diǎn)YG-2004-49外其余測點(diǎn)均采用206Pb/238U年齡。對其構(gòu)建207Pb/235U-206Pb/238U諧和圖和年齡頻率統(tǒng)計(jì)直方圖如圖7所示，從頻率統(tǒng)計(jì)直方圖(圖7d)中可以看出該樣品的年齡分布非常集中，除測點(diǎn)YG-2004-49外，其余測點(diǎn)的206Pb/238U年齡均分布在1135～760Ma(峰值年齡為1.01Ga)。在諧和圖中去掉偏離諧和線和年齡明顯偏離鋯石群的測點(diǎn)，得到諧和年齡為1005±11Ma(n=20，MSWD=0.49)(圖7a)和加權(quán)平均年齡1010±6Ma(n=20，MSWD=1.5)(圖7c)，采用加權(quán)平均年齡來代表巖漿鋯石結(jié)晶年齡，也就是巖漿的侵位時間為1010±6Ma，這一年齡與楊崇輝等(2009)得到的巖體侵位年齡1014±8Ma在誤差范圍內(nèi)一致。

表2 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖YG2004鋯石U-Pb測年結(jié)果

圖5 五馬箐組變沉積巖碎屑鋯石U-Pb諧和圖及年齡分布直方圖Fig.5 Concordia diagrams for U-Pb data and age histograms of the detrital zircons from the metasedimentary rocks of Wumaqing Formation

圖6 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖代表性鋯石陰極發(fā)光圖像白圈代表鋯石U-Pb測點(diǎn)位置，紅圈代表鋯石Lu-Hf測點(diǎn)位置Fig.6 The typical cathodoluminescence images of zircons from the biotite adamellite of “Lengzhuguan Formation”The white circles represent the location of zircon U-Pb test points and the red circle represent the location of zircon Lu-Hf test points

圖7 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖鋯石U-Pb諧和圖及年齡頻率分布直方圖Fig.7 Concordia diagrams for U-Pb data and age histogram of zircons from the biotite adamellite of “Lengzhuguan Formation”

3.4 鋯石Lu-Hf同位素特征

在鋯石U-Pb定年的基礎(chǔ)上，原位選取合適的區(qū)域進(jìn)行Lu-Hf同位素測定，共計(jì)獲得115組有效的Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)(表3)，其中YG-2001為19組、YG-2002為23組、YG-2003為32組，YG-2004為41組。在五馬箐組變沉積巖74個測點(diǎn)中只有6個測點(diǎn)的176Lu/177Hf值略大于0.002，其余68個測點(diǎn)均小于0.002，均值為0.001191；“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖僅有1個測點(diǎn)(YG-2004-39)的176Lu/177Hf值略大于0.002(為0.002356)，其余40個測點(diǎn)均小于0.002，均值為0.001102，說明這些鋯石在形成后基本沒有放射性成因Hf的積累，所測176Hf/177Hf比值能代表其形成時的Hf同位素組成(吳福元等, 2007)。五馬箐組74個測點(diǎn)的fLu/Hf值介于-0.99～-0.91，均值為-0.96，“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖41個測點(diǎn)的fLu/Hf值介于-0.98～-0.93，均值為-0.97，明顯小于硅鋁質(zhì)地殼fLu/Hf值(-0.72, Vervoortetal., 1996)和鐵鎂質(zhì)地殼的fLu/Hf值(-0.34, Amelinetal., 2000)，所以tDM2更能反映源區(qū)物質(zhì)從虧損地幔被抽取的時間。

3.4.1 五馬箐組碎屑鋯石Lu-Hf同位素特征

對五馬箐組變沉積巖樣品作鋯石εHf(t)-年齡與(176Hf/177Hf)i-年齡圖解(圖8)，從圖中可以看出，鋯石的εHf(t)值、(176Hf/177Hf)i值與鋯石年齡整體上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，鋯石的Hf同位素組成具有一定的規(guī)律性：(1)176Hf/177Hf值介于0.281162～0.281698的鋯石，其年齡介于1433～2686Ma，這部分鋯石的εHf(t)值介于-15.7～+2.9，其中絕大多數(shù)為負(fù)值，對應(yīng)的tDM2介于2483～3412Ma，遠(yuǎn)大于鋯石形成年齡；(2)176Hf/177Hf值介于0.281711～0.281834的鋯石，其年齡介于1494～1707Ma，εHf(t)值介于-2.9～+2.6，對應(yīng)的tDM2介于2227～2437Ma， 也遠(yuǎn)大于鋯石形成年齡， 這部分鋯石的年齡和二階段模式年齡分布都比較集中；(3)176Hf/177Hf值介于0.281877～0.282165的鋯石，其年齡介于1294～1620Ma，εHf(t)值介于-1.5～+7.8，其中絕大多數(shù)為正值，對應(yīng)的tDM2介于1707～2199Ma，同樣遠(yuǎn)大于鋯石形成年齡。另外有一顆年齡為3171Ma的古老鋯石，其176Hf/177Hf值為0.280862，為所有鋯石中最低，其εHf(t)值為+2.9，對應(yīng)tDM2為3340Ma，與鋯石形成年齡相差不大。

表3 五馬箐組變沉積巖與“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖鋯石Lu-Hf同位素測試結(jié)果

圖8 五馬箐組變沉積巖碎屑鋯石εHf(t)-年齡(a)和(176Hf/177Hf)i-年齡(b)圖解(底圖據(jù)吳福元等, 2007)Fig.8 εHf(t) vs. U-Pb age (a) and (176Hf/177Hf)i vs. U-Pb age (b) diagrams of detrital zircons from the metasedimentary rocks of Wumaqing Formation (base maps after Wu et al., 2007)

圖9 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖鋯石εHf(t)-年齡(a)和(176Hf/177Hf)i-年齡(b)圖解(底圖據(jù)吳福元等, 2007)Fig.9 εHf(t) vs. U-Pb age (a) and (176Hf/177Hf)i vs. U-Pb age (b) diagrams of zircons from the biotite adamellite of “Lengzhuguan Formation” (base maps after Wu et al., 2007)

圖10 五馬箐組變沉積巖碎屑鋯石整體U-Pb諧和圖及年齡頻率分布直方圖Fig.10 Incorporat concordia diagram for U-Pb data and age histogram of the detrital zircons from the metasedimentary rocks of Wumaqing Formation

3.4.2 “冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖鋯石Lu-Hf同位素特征

對“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖樣品作鋯石εHf(t)-年齡與(176Hf/177Hf)i-年齡圖解如圖9所示。繼承性鋯石YG-2004-49測點(diǎn)的176Hf/177Hf比值為0.281303，εHf(t)值為+2.7，(176Hf/177Hf)i值為0.281276，tDM2為2823Ma。其余所有測點(diǎn)的εHf(t)值、(176Hf/177Hf)i值分布較為集中，εHf(t)值絕大多數(shù)為正值，介于-5.3～+6.7之間，均值為+1.9，(176Hf/177Hf)i值介于0.282126～0.282259，均值為0.282208，176Hf/177Hf比值介于0.282171～0.282278，均值為0.282228，對應(yīng)的tDM2為1524～1979Ma，均值為1715Ma。

4 討論

4.1 五馬箐組地層時代與歸屬

地層時代的厘定是認(rèn)識一個地區(qū)構(gòu)造演化的基礎(chǔ)，已有碎屑鋯石年代學(xué)研究表明，從碎屑鋯石中測得的諧和度高且最年輕的測點(diǎn)可以有效限定沉積物的最大沉積時限，這已在約束前寒武紀(jì)變沉積巖沉積時代方面得到了廣泛應(yīng)用(Wangetal., 2008; Lietal., 2016; Huangetal., 2019)。本次對五馬箐組變沉積巖的碎屑鋯石研究表明，兩顆最年輕的鋯石年齡分別為1189±40Ma、1183±35Ma，其加權(quán)平均年齡為1186±52Ma，從而限定了五馬箐組的沉積年齡不早于1186±52Ma，結(jié)合侵入到五馬箐組中的“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖的年齡1010±6Ma，厘定四川米易埡口地區(qū)五馬箐組的沉積時代介于1.19～1.01Ga，屬于中元古代晚期的沉積產(chǎn)物。

邢無京(1989)將揚(yáng)子板塊西緣康定-攀枝花一帶出露的變質(zhì)地層歸入康定群，自下而上分為咱里組、冷竹關(guān)組和五馬箐組，并將其層序置于會理群與河口群之下，認(rèn)為其時代應(yīng)屬太古代-古元古代，其中米易埡口地區(qū)的五馬箐溝即是五馬箐組建組之處。1:5萬撒蓮幅地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(四川省礦產(chǎn)地質(zhì)局攀西地質(zhì)大隊(duì),1995)則將米易埡口地區(qū)的變沉積巖自下而上劃分為冷竹關(guān)巖組和五馬箐巖組，將冷竹關(guān)巖組劃歸康定巖群，五馬箐巖組歸屬下河巖群，亦將其時代歸屬太古代-古元古代。本次研究表明，米易埡口地區(qū)的五馬箐組與鄰區(qū)的會理群在沉積時代、巖石組合上均可進(jìn)行比對。會理群出露于四川會理-會東地區(qū)，自下而上包括力馬河組、鳳營山組和天寶山組，其中力馬河組下部為板巖、千枚巖和頁巖，向上變?yōu)槭⑸皫r和石英巖，偶夾薄層狀火山凝灰?guī)r，上部以石英砂巖和石英巖為主，夾薄層狀板巖和千枚巖。從巖性組合上來看，埡口地區(qū)五馬箐組與會理群力馬河組巖性組合類似，都為一套陸緣碎屑沉積建造。從前人研究來看，會理群的沉積時代為1200～960Ma(Sunetal., 2009; Lietal., 2013; 耿元生等, 2017)，與五馬箐組沉積時代1.19～1.01Ga相近。此外，會理群天寶山組的酸性火山巖形成時代為1028±9Ma(耿元生等, 2007)、1011.9±8.9Ma(張繼彪等, 2020)，與米易埡口地區(qū)五馬箐組之下的“冷竹關(guān)組”片麻狀黑云二長花崗巖可能為同一期巖漿活動的產(chǎn)物。因此，應(yīng)將米易埡口地區(qū)的五馬箐組置于會理群下部，而不能歸屬于康定群。

4.2 物源分析

前人研究表明，碎屑鋯石的U-Pb年齡譜可以用來識別物源區(qū)的構(gòu)造熱事件，Lu-Hf同位素體系可以用來揭示沉積物源(Olicrooketal., 2019)。野外觀察和鏡下鑒定表明，雖然五馬箐組變沉積巖中碎屑礦物以石英(32%～66%)為主，但石英有兩種形式存在，一種為單晶石英顆粒，另一種為石英的集合體，前者無疑是礦物碎屑，而后者應(yīng)當(dāng)是硅質(zhì)巖的巖屑經(jīng)變質(zhì)而成。另一方面，在鏡下見有較多的團(tuán)塊狀絹云母集合體，它們可能是泥質(zhì)巖巖屑或火山凝灰?guī)r的巖屑經(jīng)變質(zhì)而成。較多的硅質(zhì)巖巖屑和泥質(zhì)巖巖屑或火山凝灰?guī)r巖屑存在，表明母巖的成分成熟度較低；此外樣品中較多的黑云母和少量堇青石的存在表明母巖也富含鐵質(zhì)，從另一個側(cè)面證實(shí)其成分成熟度低。從前面的論述中可以看出，樣品中石英的含量介于32%～66%，余下的主要為白云母、黑云母和絹云母，較高的白云母、絹云母含量表明原巖中富含泥質(zhì)，說明未變質(zhì)前母巖的結(jié)構(gòu)成熟度低，這也與成分成熟度低相對應(yīng)。低的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度，以及部分碎屑鋯石呈次棱角-棱角狀(如圖4中的YG-2001-17、YG-2002-46、YG-2003-51等測點(diǎn))，指示其為近源沉積。3件樣品的碎屑鋯石具有相似的CL圖像、年齡圖譜以及Lu-Hf同位素特征，故在此將3件樣品合并討論。3件樣品組合的U-Pb諧和圖和年齡統(tǒng)計(jì)頻率分布直方圖如圖10所示，碎屑鋯石U-Pb年齡整體上分為2686～2265Ma(n=16)、2094～1183Ma(n=165)兩個區(qū)間以及3171Ma、2903Ma兩個孤點(diǎn)，出現(xiàn)～1.56Ga、～2.50Ga兩個主要峰值以及～1.43Ga、～1.68Ga、～1.87Ga、～2.32Ga、～2.68Ga五個次要峰值。

測點(diǎn)YG-2002-04年齡為3171Ma，其εHf(t)值為+2.9，對應(yīng)的tDM2為3340Ma，形成年齡與模式年齡非常接近，代表著古太古代新生地殼物質(zhì)的加入。

2.69～2.26Ga的碎屑鋯石具有～2.50Ga的顯著峰值以及～2.32Ga、～2.68Ga的兩個次要峰值。對其中6顆鋯石進(jìn)行Lu-Hf同位素分析，其εHf(t)值介于-4.3～+1.6，對應(yīng)的tDM2介于3.17～2.95Ga。在揚(yáng)子板塊及其周邊地塊廣泛存在峰值年齡為～2.5Ga的碎屑鋯石，如揚(yáng)子板塊西緣會理群、昆陽群、鹽邊群(Sunetal., 2009)，華夏陸塊天堂山巖群、云開群(韓坤英等, 2017)，松潘-甘孜地體南緣的長槍穹隆核部里伍群(劉曉佳等, 2019)，滇西保山孟定街群和公養(yǎng)河群(周美玲等, 2020)等都有峰值年齡為～2.5Ga的碎屑鋯石記錄。以往研究表明，這一年齡區(qū)間的代表性巖體主要為揚(yáng)子板塊北緣的魚洞子雜巖和陡嶺雜巖，其峰值年齡為～2.50Ga，巖漿鋯石的εHf(t)值介于-6.8～+8.1，對應(yīng)的tDM2為3.31～2.76Ga(張宗清等, 2001; 張欣等, 2010; 王洪亮等, 2011; Huetal., 2013; Nieetal., 2016; Huietal., 2017; Zhouetal., 2018; Hanetal., 2019)，因此一些學(xué)者認(rèn)為揚(yáng)子西緣～2.50Ga碎屑鋯石可能來源于揚(yáng)子板塊北緣(崔曉莊, 2020)。但最近Cuietal.(2019, 2020, 2021)在揚(yáng)子板塊西南緣大紅山群中識別出的撮科雜巖中存在3.11～3.06Ga、2.86～2.85Ga和2.36～2.22Ga等年齡區(qū)間的花崗質(zhì)片麻巖、片麻狀花崗巖和片麻狀花崗閃長巖，其εHf(t)值介于-13.0～-1.9，tDM2介于3.3～2.9Ga，證實(shí)了揚(yáng)子板塊西緣有太古宙基底的存在。雖然揚(yáng)子板塊西緣暫未發(fā)現(xiàn)～2.5Ga的巖體，但綜合來看我們更傾向于認(rèn)為這一年齡區(qū)間的碎屑鋯石來源于揚(yáng)子板塊西南緣的撮科雜巖以及隱伏的或還暫未發(fā)現(xiàn)的太古代基底巖石。

2.09～1.18Ga的碎屑鋯石具有一個顯著的年齡峰值(～1.56Ga)和三個次要峰值(～1.43Ga、～1.68Ga、～1.87Ga)。對其中67顆碎屑鋯石進(jìn)行Lu-Hf同位素分析，結(jié)果顯示年齡大于1.70Ga的碎屑鋯石其εHf(t)值幾乎都為負(fù)值，而小于1.70Ga的絕大部分碎屑鋯石的εHf(t)值為正值，暗示著～1.70Ga可能是區(qū)域上構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也可能反映了碎屑鋯石的不同物源。2.09～1.70Ga共有19組Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)，其中17顆鋯石εHf(t)值為負(fù)值，測點(diǎn)YG-2002-30的εHf(t)值明顯偏低(-15.7)，對應(yīng)的tDM2為3412Ma，反映出這顆鋯石來源于太古代古老物質(zhì)的循環(huán)或改造，其余16顆鋯石的εHf(t)值介于-9.4～-0.5，對應(yīng)的tDM2介于3.08～2.44Ga；另外兩顆鋯石εHf(t)值分別為+2.6、+0.7，對應(yīng)的tDM2分別為2.23Ga和2.50Ga。揚(yáng)子陸塊西緣該時期有大量的巖漿記錄，如1.94～1.89Ga的撮科雜巖(Cuietal., 2020)、通安組1.74Ga凝灰?guī)r以及1.74Ga花崗巖(耿元生等, 2017, 2019)、河口群1.70～1.72Ga變凝灰?guī)r(Zhuetal., 2017)，與2.09～1.71Ga的碎屑鋯石具有一致的εHf(t)值和tDM2，反映揚(yáng)子西緣這一年齡區(qū)間的巖漿巖為碎屑鋯石提供了充足的物源。1.70～1.18Ga共有48組Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)，其中兩顆鋯石εHf(t)值明顯偏低，為-11.0和-13.3，對應(yīng)的tDM2分別為3.02Ga、2.88Ga，其余46顆鋯石εHf(t)值介于-4.6～+7.8，對應(yīng)的tDM2介于2.58～1.71Ga。揚(yáng)子西緣在這一時段巖漿巖廣泛出露，且多分布在峰值年齡1.6～1.5Ga及其附近，例如東川群黑山組碎斑熔巖1.57Ga(劉軍平等, 2018)、東川群黑山組凝灰?guī)r1.50Ga(孫志明等, 2009)、河口群落凼組石英角斑巖1.66Ga(耿元生等, 2017)，這些揚(yáng)子西緣同時期巖漿巖可能為五馬箐組的潛在物源。此外2.09～1.18Ga的碎屑鋯石年齡圖譜與東川群青龍山組(肖劍等, 2021)非常相似，反映這部分碎屑鋯石也可能來源于揚(yáng)子板塊西南緣古-中元古代變碎屑沉積巖的再循環(huán)。

4.3 地質(zhì)意義

發(fā)生在2.1～1.8Ga時期全球范圍內(nèi)的碰撞造山作用使Columbia超大陸最終聚合，隨后造山帶發(fā)生伸展垮塌并伴有大規(guī)模的裂谷活動代表著Columbia超大陸的裂解(Zhaoetal., 2002, 2004)。在Columbia超大陸聚合期間揚(yáng)子板塊出現(xiàn)大量與造山作用相關(guān)的巖漿活動和變質(zhì)作用，如揚(yáng)子北緣2.1～1.8Ga時期的巖漿活動和麻粒巖相變質(zhì)事件，而后揚(yáng)子西南緣出現(xiàn)大量的裂谷盆地沉積，如～1.7Ga大紅山群、東川群、河口群等，這些都被認(rèn)為是揚(yáng)子板塊參與了Columbia超大陸聚合與裂解的證據(jù)(Zhangetal., 2006; Sunetal., 2008; Wuetal., 2008)。五馬箐組碎屑鋯石在～1.7Ga前后的εHf(t)值具有明顯差異，大于1.7Ga鋯石的εHf(t)值幾乎都為負(fù)值，而小于1.7Ga的鋯石絕大部分的εHf(t)值為正值，體現(xiàn)出～1.7Ga是揚(yáng)子板塊西緣陸殼活動的重要時間節(jié)點(diǎn)，暗示揚(yáng)子板塊西緣與陸殼改造有關(guān)的巖漿活動高潮的結(jié)束和裂谷巖漿活動的啟動。從火山凝灰?guī)r(1742±13Ma)到玄武巖(1690±32Ma)的變化也可能標(biāo)志著大陸地殼改造向裂谷巖漿活動的轉(zhuǎn)變(Zhaoetal., 2002; Houetal., 2008)。因此，從本文的研究結(jié)果來看，Columbia超大陸在揚(yáng)子板塊西緣的最終裂解時間可能始于～1.7Ga，并在～1.56Ga處于裂谷巖漿活動的峰期。

前人研究認(rèn)為，揚(yáng)子板塊西緣在中元古代-新元古代的構(gòu)造活動與巖漿演化事件很可能是全球格林威爾造山事件在華南板塊上的反映，該期造山事件與Rodinia超大陸匯聚有關(guān)(Lietal., 2002; 耿元生等, 2008)。近年來，眾多學(xué)者在揚(yáng)子板塊西緣的會理-米易-攀枝花-云南東川一帶進(jìn)行了詳細(xì)的地球化學(xué)、構(gòu)造學(xué)以及年代學(xué)研究，結(jié)果表明在中元古代晚期-新元古代早期揚(yáng)子板塊西南緣巖漿構(gòu)造活動與格林威爾造山運(yùn)動密切相關(guān)，主要表現(xiàn)為呈帶狀分布的～1.0Ga的造山型巖漿巖，如會東地區(qū)侵入于會理群力馬河組中的1063.2±6.9Ma、1040.4±6.1Ma花崗巖(王子正等, 2012; 王生偉等, 2013)，會理群天寶山組1019.1±9.7Ma凝灰?guī)r(Lietal., 2013)，云南元謀黃瓜園地區(qū)1069.4±6.9Ma片麻狀花崗巖(付宇等, 2015)，云南峨山塔甸村昆陽群富良棚組1032±9Ma凝灰?guī)r(Zhangetal., 2007)，這些巖石形成于碰撞伸展構(gòu)造背景下。本文研究的埡口地區(qū)“冷竹關(guān)組”片麻狀黑云二長花崗巖的形成時代為1010±6Ma，20顆代表巖漿結(jié)晶年齡的鋯石εHf(t)值僅有測點(diǎn)YG-2004-39為低負(fù)值(-0.7)，其余測點(diǎn)的εHf(t)值介于+0.6～+3.4，均值為+2.2，指示該時期幔源物質(zhì)加入到地殼中形成新生地殼。結(jié)合區(qū)內(nèi)分布的大量同期A型花崗巖體(付宇等, 2015)，作者認(rèn)為～1.0Ga的新生陸殼生長事件可能是格林威爾造山后的伸展塌陷構(gòu)造背景下裂谷作用的產(chǎn)物(Zhengetal., 2007)。因此，揚(yáng)子板塊西緣保留著Columbia超大陸聚合與裂解和格林威爾造山事件等全球構(gòu)造演化有關(guān)的地質(zhì)記錄。

5 結(jié)論

本文對四川米易埡口地區(qū)前震旦紀(jì)五馬箐組變沉積巖以及侵入其中的“冷竹關(guān)組”黑云二長花崗巖體進(jìn)行了鋯石U-Pb-Lu-Hf同位素研究，得出以下結(jié)論：

(1)米易埡口地區(qū)五馬箐組的沉積時代介于1.19～1.01Ga，屬中元古代晚期的沉積產(chǎn)物，從地層歸屬來看應(yīng)歸屬于會理群而非康定群。

(2)五馬箐組碎屑鋯石的U-Pb-Lu-Hf同位素特征表明，其沉積物質(zhì)可能來源于揚(yáng)子板塊西南緣的撮科雜巖、隱伏的或還暫未發(fā)現(xiàn)的太古代基底巖石、同時期巖漿巖以及早期變沉積巖的再循環(huán)。

(3)五馬箐組碎屑鋯石年齡有～1.56Ga、～2.50Ga兩個主要峰值，εHf(t)值在～1.7Ga發(fā)生了顯著變化，暗示揚(yáng)子板塊西緣的構(gòu)造體制由陸殼匯聚向裂谷活動轉(zhuǎn)變，Columbia超大陸在揚(yáng)子板塊西緣的最終裂解時間可能始于～1.7Ga，并在～1.56Ga處于裂谷巖漿活動的峰期。

(4)米易埡口地區(qū)的所謂康定群“冷竹關(guān)組”并非變沉積地層而是一套片麻狀花崗巖體，其侵位時間為1010±6Ma，正的εHf(t)值反映出～1.0Ga揚(yáng)子板塊西緣存在一次新生陸殼生長事件，可能是格林威爾造山后的伸展塌陷構(gòu)造背景下裂谷作用的產(chǎn)物。

致謝兩位匿名評審專家以及編輯部的各位老師在審稿中提出了許多建設(shè)性意見和建議，在此表示衷心的感謝。