云南高鈦輝綠巖與峨眉山玄武巖同源性分析

焦騫騫， 葉金福， 羅 來

(1.中國科學院廣州地球化學研究所 中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.中國科學院大學，北京 100049；3.中國冶金地質總局昆明地質勘查院，云南 昆明 650230；4.湖南省地質調(diào)查院，湖南 長沙 410116)

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云南高鈦輝綠巖與峨眉山玄武巖同源性分析

焦騫騫1，2， 葉金福3， 羅 來4

(1.中國科學院廣州地球化學研究所 中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.中國科學院大學，北京 100049；3.中國冶金地質總局昆明地質勘查院，云南 昆明 650230；4.湖南省地質調(diào)查院，湖南 長沙 410116)

在云南中部昆明-武定一帶出露40余個高鈦基性巖體，鈦鐵礦產(chǎn)于強風化的高鈦基性巖中。武定地區(qū)的高鈦輝綠巖具有低MgO(平均5.34wt%)，高TiO2(平均4.69wt%)，較高堿質(Na2O + K2O平均3.48wt%)，較高FeO/MgO(平均1.79)的特征，與峨眉山玄武巖化學成分相似。高鈦輝綠巖與峨眉山高鈦玄武巖稀土配分曲線及微量元素配分曲線形態(tài)也基本一致, 這些說明它們是同源巖漿演化的產(chǎn)物。但從淺成侵入相的輝綠巖到噴出相的玄武巖，其固結指數(shù)SI沒有逐漸減小的趨勢，所以它們可能是同源但不同期次巖漿活動的產(chǎn)物。這些高鈦輝綠巖體是峨眉山大火成巖省的重要組成部分，與峨眉山地幔柱活動有關。

輝綠巖；玄武巖；地幔柱；云南

焦騫騫，葉金福，羅來.2015.云南高鈦輝綠巖與峨眉山玄武巖同源性分析[J].東華理工大學學報：自然科學版，38(4)：391-397.

Jiao Qian-qian,Ye Jin-fu, Luo Lai.2015.Magmatic consanguinity analysis of the high-Ti diabase in Yunnan province and emeishan formation basalt[J].Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 38(4)：391-397.

在云南中部昆明-武定一帶出露40余個高鈦基性巖體，巖性主要為鈦輝輝長巖、輝長輝綠巖、輝綠巖、煌綠巖等，鈦砂礦則產(chǎn)于強風化的高鈦基性巖中。在富民縣城附近可清晰地見到基性巖體侵入于二疊系茅口組灰?guī)r及更老地層中；武定白邑村附近可見到基性巖體被侏羅系紅層呈不整合覆蓋；通過Rb-Sr同位素測年，獅山輝綠巖體的年齡為(250.4±10.9)Ma，為晚二疊世侵入形成(呂世琨，1990)。峨眉山玄武巖的噴發(fā)時間為257～259 Ma(宋謝炎等，2002)，可見兩者形成時間相近。前人對于峨眉山玄武巖有較多的研究，取得了諸多成果(熊舜華等，1984；林建英，1985；汪云亮等，1993；宋謝炎等，1998)。峨眉山大火成巖省主要由高鈦(高磷鈦)、低鈦(低磷鈦)玄武巖和苦橄巖組成，被認為是地幔柱活動的結果(徐義剛等，2001；張招崇等，2001)，但是其影響的時空范圍一直是地球科學家關注的重要科學問題之一。滇中一帶的高鈦輝綠巖與云南的峨眉山高鈦玄武巖在成因上是否有一定聯(lián)系，是否是高鈦玄武巖的淺成相產(chǎn)物呢，前人未開展深入研究。1∶20萬昆明幅地質調(diào)查中*云南省地質局第2區(qū)測隊．1971．1/20萬昆明幅G-48-25地質圖說明書及地質圖．，在富民關家營觀察到基性巖體中心部分為細晶輝綠巖，而邊部出現(xiàn)杏仁狀輝綠巖，若單看巖性則與區(qū)內(nèi)大面積分布的杏仁狀玄武巖很難區(qū)別，這種過渡現(xiàn)象為二者屬同期異相提供了佐證。本文以武定地區(qū)獲得的輝綠巖資料為基礎，結合前人對玄武巖的研究，通過地球化學特征來進一步分析兩者關系，以探討該類巖石的成因和地球動力學事件。

1 研究區(qū)巖體分布

滇中一帶的含鈦基性巖體產(chǎn)出主要受羅茨、普渡河、小江三條南北向區(qū)域大斷裂的控制，巖體沿著南北向、北東向、東西向和層間次級斷裂侵位，充填于斷裂本身或其兩側，呈巖床、巖脈、巖株或巖墻產(chǎn)出。在武定縣城周邊分布有四個規(guī)模較大的輝綠巖體，分別為獅山巖體，大以波巖體，馬斗(豆)溝巖體，白邑村巖體(圖1)。這些輝綠巖體風化強烈，焦騫騫(2012)對獅山輝綠巖體巖性特征有過較為詳細的研究。獅山巖體侵入獅山背斜核部震旦系燈影組的白云巖中，巖體相帶變化明顯，由中心至邊緣可分出中心帶、邊緣帶和冷凝邊。中心帶為暗灰綠色含石英橄欖石輝綠巖，巖石由粒徑≤0.5 mm×4.0 mm的自形長條狀-半自形柱狀斜長石、輝石及橄欖石、黑云母、石英、金屬礦物等組成(圖2)。邊緣帶為灰黑色塊狀微粒含黑云母輝綠巖。冷凝邊為灰黑色致密塊狀，微晶結構。巖體與圍巖接觸帶普遍具圍巖蝕變。

圖1 武定地區(qū)地質簡圖Fig.1 The geological sketch map of Wuding area1.下寒武統(tǒng)筇竹寺組;2.下奧陶統(tǒng)紅石崖組;3.下泥盆統(tǒng)坡腳組;4.中泥盆統(tǒng)魚子甸組;5.上三疊統(tǒng)舍資組;6.下侏羅統(tǒng)下祿豐組;7.下侏羅統(tǒng)上祿豐組;8.第四系;9.斷層;10.平行不整合接觸;11采樣位置;12.輝綠巖

2 樣品來源和分析測試方法

測試樣品分別采自獅山、大以波和馬斗溝巖體中心新鮮未風化部分。微量、稀土元素由國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心分析測試完成，采用ICP-MS檢測，儀器為美國熱電公司生產(chǎn)的IRIS Intrepid II型等離子體質譜儀，精度優(yōu)于5%。

3 分析結果

3.1 主量元素特征

1∶20萬昆明幅地質調(diào)查對武定地區(qū)的高鈦輝綠巖體的常量元素地球化學特征進行了研究(表1)。研究表明這些高鈦輝綠巖具有低的MgO(平均5.34wt%)，高的TiO2(平均4.69wt%)，堿質較高(Na2O + K2O平均為3.48wt%)，里特曼指數(shù)σ平均2.44，為鈣堿性巖中的正常太平洋型。

表1 武定輝綠巖主量元素含量

注：①引自原云南省地質局第二區(qū)域地質測量隊；②引自云南省地礦局第一地質大隊

羅志立等(1988)對峨嵋山玄武巖進行大量的巖石化學統(tǒng)計后指出：“康滇(Ⅱ)和昆明-甘洛(Ⅲ)巖區(qū)都具有低MgO(<6.5%～2.74%)、高TiO2(2.13%～3.5%)、稍高堿質(3.45%～5.2%)，較高FeO/MgO(2%～4%)?！笨梢娢涠ǖ貐^(qū)高鈦輝綠巖與峨眉山玄武巖主量元素特征十分吻合。

3.2 微量元素特征

選擇不同地區(qū)典型高鈦玄武巖與高鈦輝綠巖進行對比研究。高鈦輝綠巖采自武定縣周邊獅山、大以波和馬斗溝3個高鈦輝綠巖體。高鈦玄武巖來自滇西賓川洱源下山口(姜寒冰等，2009)，滇東北魯?shù)槔销棊r(肖龍等，2003)。微量元素含量如表2所示，在標準化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖3)，高鈦輝綠巖與高鈦玄武巖具有類似的特征。大離子親石元素負異常，特別是Sr負異常最為明顯；而高場強元素相對富集，Hf在高鈦輝巖中更加明顯。Zr/Nb高鈦輝綠巖為7.87～9.28，滇東北鬧鷹巖為7.2～11.5，賓川為7.87～9.28，均低于原始地幔Zr/Nb平均值14.8，表明巖漿來自某種過渡型或富集型的地幔源區(qū)。而La/Nb比值高鈦輝綠巖為0.92～1.14，平均1.04，滇東北鬧鷹巖為1.09～1.7，平均1.39，暗示有地殼組分的混入。賓川為0.72～1.03，平均0.84，小于0.94(原始地幔La/Nb比值)，可能與前二者在演化過程中所處圍巖環(huán)境有些不同，因此沒有地殼組分混入。在Ti/100-Zr-3Y圖解(圖4)中，武定高鈦輝綠巖、滇東北和滇西高鈦玄武巖全部落入D區(qū)，表現(xiàn)出板內(nèi)玄武巖特征，產(chǎn)出的構造環(huán)境相同。

3.3 稀土元素

測試分析表明(表2，圖5)，武定地區(qū)高鈦輝綠巖和滇西北賓川及滇東北魯?shù)轸[鷹巖高鈦玄武巖稀土元素的球粒隕石標準化配分曲線基本一致，表現(xiàn)為平滑右傾、輕稀土富集型，顯示樣品之間稀土元素分餾程度相同。高鈦輝綠巖與玄武巖稀土元素總量均較高，為178.55～314.59×10-6，平均223.71×10-6。δEu為0.84～1.03，平均值0.95，沒有明顯的Eu異?；蛱潛p。

圖2 獅山巖體含石英橄欖輝綠巖(透射正交偏光)Fig.2 Thequartziferousolivine-diabaseofShizimountainplutone(crossedpolarizer)圖3 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig.3 SpiderdiagrammeoftraceelementforWudingdiabase

4 討論

4.1 巖漿侵入過程中的演化

Cox等( 1967) 在研究南非Karoo大火成巖省(侏羅紀)時最先根據(jù)TiO2的含量的高低， 將其中的玄武巖劃分為高鈦和低鈦兩類， 并且這兩種類型玄武巖在空間上存在明顯的分帶。對于峨眉山大火成巖省高鈦玄武巖和低鈦玄武巖是否存在明確的分帶尚有不同看法，張招崇等(2001)，郝艷麗等(2004)認為不存在明顯分帶，Xu等(2001)則認為峨眉山大火成巖省存在如其他LIP那樣具有空間分帶的特點。對于巖漿源區(qū)的認識也存在明顯分歧，Xiao等(2004)認為峨眉山低鈦玄武巖是地幔柱、富集型巖石圈地幔不同程度混合的產(chǎn)物，而高鈦玄武巖是地幔柱頭部的熔融的產(chǎn)物；肖龍等(2003)也認為不可能是同一母巖漿演化的產(chǎn)物。而郝艷麗等(2004)，張晶等(2011)等則認為兩者可能是同源巖漿分離結晶的產(chǎn)物。由于存在以上一些分歧，所以本文僅討論高鈦輝綠巖與高鈦玄武巖的關系，與低鈦玄武巖的關系不做討論。

注：① 引自姜寒冰等(2009)；②引自肖龍等(2003)

圖4 武定輝綠巖Ti/100-Zr-3Y圖解Fig.4 Ti/100-Zr-3YdiagramoftraceelementforWudingdiabaseA和B.島弧拉板玄武巖;B和C島弧鈣堿性玄武巖;D板內(nèi)玄武巖圖5 武定輝綠巖稀土元素配分型式圖Fig.5 ChondritenormalizedREEpatternsofWudingdiabaseetal.,1989)

根據(jù)常量元素，微量及稀土元素特征，可見云南武定地區(qū)的高鈦輝綠巖與云南的高鈦玄武巖應該是同質異相產(chǎn)物。另外在云南祿勸縣朗茂有二疊系高鈦玄武玢巖的報道，認為其為高鈦玄武巖的次火山巖相(張晶，2011)。玄武巖漿在侵入過程中不斷發(fā)生著結晶分異作用。高鈦輝綠巖固結指數(shù)SI為18.2～22.7，平均20.9；高鈦玄武玢巖固結指數(shù)SI為19.7～22.8，平均21.1；高鈦玄武巖固結指數(shù)SI為17.4～20.9,平均19.54(表3)。從淺層侵入相到噴出相，固結指數(shù)SI沒有呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢，所以這三者可能不是一次巖漿活動的產(chǎn)物?？梢姸朊忌叫鋷r應該是多次巖漿活動的結果。

表3 高鈦玄武巖和高鈦玄武玢巖主量元素特征

注：① 引自姜寒冰等(2009)；②引自張晶等(2011)

4.2 地球動力學事件暗示

5 結論

(1)通過稀土主量，稀土及微量元素對比，武定地區(qū)高鈦輝綠巖與云南地區(qū)峨眉山高鈦玄武巖應該是同源異相的產(chǎn)物，是峨眉山大火成巖省的重要組成部分。

(2)峨眉山玄武巖大火成巖省是多次巖漿活動的結果，武定地區(qū)高鈦輝綠巖與滇東滇西的峨眉山高鈦玄武巖可能不是來自同一期巖漿活動。

(3)武定地區(qū)高鈦輝綠巖與二疊紀晚期峨眉山地幔柱活動有關，它與峨眉山玄武巖在時代上的差異可能代表了分別是地幔柱頭部和尾部的產(chǎn)物。

致謝：本文野外工作得到了云南國土資源職業(yè)學院礦產(chǎn)地質學院各位老師的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝！

從柏林，黃開年．1987．攀西地區(qū)的大地構造演化——Ⅱ．海西晚期至印支期的裂谷作用[J]．科學通報，(17)：1321-1324．

段國蓮．1996．關于攀西裂谷的一些疑點[J]．青海地質科技情報，(2)：40-43．

郝艷麗，張招崇，王福生，等．2004．峨眉山大火成巖省“高鈦玄武巖”和“低鈦玄武巖”成因探討[J]．地質評論，50(6)：587-592．

何斌，徐義剛，肖龍，等．2003．攀西裂谷存在嗎[J]．地質論評，6(49)：572-582．

姜寒冰，姜常義，錢壯志，等．2009．云南峨眉山高鈦和低鈦玄武巖的巖石成因[J]．巖石學報，25(5)：1118-1134．

焦騫騫．2012．云南武定晚二疊世高鈦輝綠巖特征及形成環(huán)境[J]．云南地質，31(3)：396-400．

林建英．1985．中國西南三省二疊紀玄武巖的時空分布及其地質特征[J]．科學通報，30(12)：929-932．

盧記仁．1996．峨眉地幔柱的動力學特征．地球學報，17(4)：424-438．

呂世琨．1990．滇中鈦鐵砂礦的區(qū)域成礦條件和礦床類型[J]．云南地質，9(2)：95-106．

羅志立，金以鐘，朱夔玉，等．1988．試論上揚于地臺的峨嵋地裂運動[J]．地質論評，34(1)：11-24．

駱耀南．1985．攀西古裂谷研究中的認識和進展[J]．中國地質，(01)：27-31．

沈發(fā)奎．1989．攀西裂谷構造一巖漿活動及其成因探討[J]．巖石礦物學雜志，8(4)：311-320．

宋謝炎，侯增謙，汪云亮，等．2002．峨眉山玄武巖的地幔熱柱成因[J]．礦物巖石，22(4)：27-32．

宋謝炎，王玉蘭，曹志敏，等．1998．峨眉山玄武巖，峨眉地裂運動為幔熱柱[J]．地質地球化學， (1)：47 -52．

汪云亮，李巨初，周蓉生．1993．巖漿巖微量元素地球化學原理及其應用——兼論峨眉山玄武巖的成因[M]．成都：成都科技大學出版社．

肖龍，徐義剛，梅厚鈞，等．2003．云南賓川地區(qū)峨眉山玄武巖地球化學特征巖石類型及隨時間演化規(guī)律[J]．地質科學，38(4)：478-494．

熊舜華，李建林．1984．峨眉山區(qū)晚二疊世大崇裂谷邊緣玄武巖的特征[J]．成都地質學院學報，11(2)：43-63．

徐義剛，鐘孫霖．2001．峨眉山大火成巖?。旱蒯Ｖ顒拥淖C據(jù)及其熔融條件[J]．地球化學，30(1)：1-9．

張晶，曹曉萌，王佳琳，等．2011．云南祿勸縣朗茂二疊紀玄武玢巖的巖石學特征及其對高鈦玄武巖成因的指示意義[J]．現(xiàn)代地質，25(4)：692-702．

張云湘，駱耀南，惦祟喜．1988．攀西裂谷[M]．地質出版杜．

張招崇，王福生，鄧海琳，等．2001．峨眉山玄武巖研究過程中一些問題的討論[J]．巖石礦物學雜志，20(3)：239-246．

Chung S L，Jahn B M．1995．Plume-lithosphere interaction in generation of the Emeishan flood basalts at The Permian—Triassic boundary[J]．Geology，23：889-892．

Cox KG，MacDonald R，Hornung G．1967．Geochemical and petrographicprovinces in theKaroobasalts of southern Africa[J]．American Mineralogist，52：1451-1474．

Xiao L，Xu Y G，Mei H J，et al．2004．Distinct mantle sources of 1ow-Ti and high-Ti basalts from the westem Emeishan large igneous province，SWChina：Implications for plume lithosphere interaction[J]．Earth andP1anetary Science Letters，228：525-546．

Xu Y，Chung S，Jahn B，et al． 2001． Petrologic and geochemical constraints on the petrogenesis of Perian—Triassic Emeishan flood basalts in southern China[J]．Lithos．58：145-168．

Magmatic Consanguinity Analysis of the High-Ti Diabase in Yunnan Province and Emeishan Formation Basalt

JIAO Qian-qian1,2, YE Jin-fu3, LUO Lai4

(1.Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou,GD 510640, China;2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;3.China Metallurgical Geology Bureau Kunming Institute Survey, Kunming, YN 650230, China;4.Hunan Institute of Geological Survey, Changsha, HN 410116, China)

More than 40 high-Ti basic rocks with ilmenite after strong weathering are sited in Wuding county-Kunming city of middle Yunnan province. The chemistry characteristic of high-Ti diabases in Wuding with low MgO(average 5.34wt%), high TiO2(average 4.69wt%), relatively high alkali(Na2O+K2O average 3.48wt%), relatively high FeO/MgO(average 1.79)are similar to the Emeishan basalt. Normalized REE patterns and Spider diagram of trace element of high-Ti diabases and Emeishan high-Ti basalt are also similar. These indicate that they are products of evolution of consanguineous magma. From hypabyssal intrusive facies diabase to the extrusive facies basalt, the solidification index(SI) do not decrease gradually, so they are the consanguinity but not the same magmatic active stage. These high-Ti diabases are important component of Emeishan large igneous province. The formation of them due to the Emeishan mantle plume activity.

diabase；basalt；mantle plume；Yunnan province

2014-12-31

焦騫騫(1986—)，男，博士生，講師，主要研究構造地質與成礦作用。E-mail：289284567@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2015.04.009

P619.14

A

1674-3504(2015)04-0391-07