揚子地臺西南緣康滇斷隆帶海孜雙峰式侵入巖體年代學(xué)、地球化學(xué)及其地質(zhì)意義*

楊斌 王偉清 董國臣＊＊ 郭陽 王子正 侯林

1.中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

2.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610082

康滇斷隆帶北起四川康定，南至云南元江、新平大紅山，東至普渡河斷裂及小江斷裂，西至元謀-綠汁江斷裂，是一條呈南北向展布的狹長地帶，在大地構(gòu)造上屬于泛揚子構(gòu)造區(qū)(Ⅰ級)揚子陸塊(Ⅱ級)(圖1a)。該地區(qū)經(jīng)歷了自早元古代開始的漫長地史演化，構(gòu)造和巖漿巖都極為發(fā)育，因而一直受國內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注的地區(qū)并發(fā)表了許多的研究成果。Li et al.(1995)研究認(rèn)為揚子克拉通可能是在中元古代早期澳大利亞和南極陸塊拼接形成Rodinia 超大陸時的一個陸塊碎片，其時間大約為1.0Ga;Fitzsimons (2000)對于南極陸塊格林威爾造山期的鋯石年代學(xué)研究認(rèn)為其發(fā)生的時間應(yīng)為1400～900Ma 之間;Li et al.(2002)將華南格林威爾造山運動發(fā)生的時間限定在了1.3～1.0Ga 之間;顏丹平等(2002)討論了華南在Rodinia 古陸中的位置;王紅軍等(2009)探討了康滇地軸對于Rodinia 事件的響應(yīng)。綜合這些研究成果可認(rèn)為滇中地區(qū)在1.0Ga 發(fā)育強烈地質(zhì)構(gòu)造運動，其時代與全球性的格林威爾造山運動同期，可以反映Rodinia 超大陸的匯聚和裂解事件。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖(a)中國大地構(gòu)造單元劃分圖(據(jù)侯林等，2013 修改);(b)昆陽裂谷構(gòu)造簡圖;(c)云南武定海孜地區(qū)地質(zhì)簡圖;圖(b)中:Ⅰ-東川斷陷盆地;Ⅱ-筆架山斷陷盆地;Ⅲ-武定斷陷盆地;Ⅳ-易門斷陷盆地;Ⅴ-元江斷陷盆地;區(qū)域斷裂編號:①元謀-綠汁江斷裂;②湯郎-易門斷裂;③普渡河斷裂;④，⑤小江斷裂;圖(c)中:Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ-巖體編號Fig.1 Simplified geological map of studied area(a)simplified geological map of tectonic outline of China (modified after Hou et al.，2013);(b)simplified geological map of Kunyang rift;(c)simplified geological map for the Haizi in Wuding district，Yunnan.In Fig1.b Ⅰ-Dongchuan rift basin;Ⅱ-Beacon Hill rift basin;Ⅲ-Wuding rift basin;Ⅳ-Yimen rift basin;Ⅴ-Yuanjiang rift basin;Regional faults number:①Yuanmou-Lvzhijiang fault;②Tanglang-Yimen fault;③Pudu river fault;④，⑤Xiaojiang fault.In Fig.1c:Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ-Rock mass number

然而，對Rodinia 超大陸之前的Columbia 超大陸(1.7Ga左右)與揚子地臺西南緣地質(zhì)關(guān)系的研究，由于客觀條件(地質(zhì)變遷、風(fēng)化剝蝕)的限制，到現(xiàn)在為止僅有一些理論上的推測和解釋，缺乏確鑿的地質(zhì)證據(jù)支持(趙國春等，2002)。筆者于2011～2013 年在揚子地臺西南緣工作期間發(fā)現(xiàn)了海孜1.7Ga 雙峰式侵入巖體，這在揚子地臺西南緣尚屬首次，具有重要的地質(zhì)意義。本文對海孜雙峰式巖體進(jìn)行了初步研究，以期為揚子地臺西南緣Columbia 超大陸研究提供一些參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖2 海孜雙峰式侵入巖野外及顯微照片(a)灰白色風(fēng)化花崗斑巖;(b)新鮮花崗斑巖;(c)鈉長石斑晶，聚片雙晶;(d)鈉長石被后期石英交代;(e)輝綠巖風(fēng)化面呈灰黃色;(f)中-粗粒輝綠巖，新鮮面灰綠色，礦物顆粒粗大;(g)中心相輝綠巖鏡下照片，斜長石與輝石均有不同程度蝕變;(h)輝石被后期石英交代;(i)花崗斑巖與輝綠巖接觸界線，平直延伸;(j)細(xì)粒輝綠巖，青灰色，礦物粒度較中心相明顯變小;(k、l)細(xì)粒輝綠巖的鏡下照片，相對中心相風(fēng)化較弱，所保存輝石的形態(tài)仍相對完整.Ab-鈉長石;Mt-磁鐵礦;Q-石英;Pl-斜長石;Px-輝石;Bi-黑云母;Hbl-角閃石Fig.2 Rock types and petrographic microphotographs of the Haizi bimodal intrusive rocks(a)granite porphyry (weathered);(b)granite porphyry (fresh);(c)albite phenocrysts (polysynthetic twins);(d)albites replacement by quartz;(e)diabase (weathered);(f)coarse-grained diabase;(g)microscopic photos for diabase，albites and pyroxenes altered;(h)pyroxenes replaced by quartz;(i)the straight boundary of the granite porphyry and diabase;(j)fine-grained diabase;(k，l)microscopic photos for fine grained diabase.Ab-albite;Mt-magnetite;Q-quartz;Pl-plagioclase;Px-pyroxene;Bi-biotite;Hbl-amphibole

海孜巖體在大地構(gòu)造位置上屬于康滇裂谷帶內(nèi)的昆陽裂谷。昆陽裂谷夾持于安寧河-元謀-綠汁江深斷裂與小江斷裂之間，基底構(gòu)造為東西向或北東東向，裂谷內(nèi)主體構(gòu)造為南北向，其中裂谷帶一級構(gòu)造為控制裂谷總體形態(tài)、地層空間展布、火山活動及構(gòu)造巖漿成礦帶的南北向邊界斷裂和裂谷內(nèi)部平行的深大斷裂。裂谷帶內(nèi)的二級構(gòu)造是裂谷發(fā)育中后期或裂谷封閉期區(qū)域性的擠壓作用過程中形成，主要有南北向、東西向兩組斷裂，并常與褶皺構(gòu)造相伴產(chǎn)生。二級斷裂構(gòu)造使昆陽裂谷內(nèi)的塹壘相間的構(gòu)造格局進(jìn)一步復(fù)雜化，形成會理-東川及武定-元江兩個裂陷槽內(nèi)的東川、筆架山、武定、易門、元江五個斷陷盆地(圖1b)，本次研究的海孜巖體就是位于武定斷陷盆地內(nèi)。

圖3 武定地區(qū)海孜輝綠巖-花崗斑巖復(fù)合巖體實測剖面T3s1-舍資組一段;Pt2e-鵝頭廠組;Pt2l-落雪組;Pt2y2-因民組二段;Pt2y3-因民組三段;βμ-輝綠巖;γπ-花崗斑巖;br-隱爆角礫巖Fig.3 Profile of Haizi bimodal intrusive rocks in Wuding areaT3s1-No.1 section of Shezi Fm.;Pt2e-Etouchang Fm.;Pt2l-Luoxue Fm.;Pt2y2-No.2 section of Yinmin Fm.;Pt2y3-No.3 section of Yinmin Fm.;βμ-diabase;γπ-granite porphyry;br-cryptoexplosive breccia

武定斷陷盆地內(nèi)出露的地層主要為古-中元古代東川群地層，包括平頂山組(P1p)、因民組(Pt2y)、落雪組(Pt2l)和鵝頭廠組(Pt2e)，其中，平頂山組(P1p)主要巖性為千枚巖和粉砂質(zhì)板巖，落雪組(Pt2l)主要巖性為中-厚層細(xì)晶白云巖，鵝頭廠組(Pt2e)則以中-薄層粉砂質(zhì)板巖為主。斷陷盆地內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，大多數(shù)為輝綠巖，局部偶有酸性巖出露(王生偉等，2011①王生偉，廖震文，于遠(yuǎn)山.2011.揚子地臺西緣基底成礦作用及找礦方向研究.成都:中國地調(diào)局成都地質(zhì)調(diào)查中心)。海孜地區(qū)則是斷陷盆地內(nèi)唯一發(fā)育雙峰式巖體的地點(圖1c)。

2 巖體地質(zhì)與巖石學(xué)特征

海孜巖體在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為花崗斑巖和輝綠巖2 種，其中花崗斑巖在區(qū)內(nèi)共有2 處露頭，總體出露面積約為0.49km2，是區(qū)內(nèi)主要出露的巖漿巖類型。

花崗斑巖野外出露部分呈近似圓狀，巖體邊緣呈港灣狀，巖體中心與邊部的礦物組成變化不大，成巖礦物的粒度也沒有很明顯的變化(圖1c)。野外和手標(biāo)本觀察花崗斑巖風(fēng)化面呈灰白色，新鮮面為肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造。鏡下觀察花崗斑巖的主要組成礦物為石英、鈉長石、鉀長石，其中斑晶礦物為鉀長石和鈉長石，中細(xì)粒為主，少部分粗粒。基質(zhì)成份為石英及少量絹云母、綠泥石(圖2a，b)。斑巖中所含的金屬礦物主要為磁鐵礦，呈微細(xì)粒狀、分散狀均勻分布，部分磁鐵礦集合體呈不規(guī)則小塊狀，不均勻分布(圖2c)，花崗斑巖中局部還有受晚期熱液蝕變的痕跡(圖2d)。

輝綠巖發(fā)育在花崗斑巖外圍，野外呈層狀，似層狀，出露面積約0.24km2，與周圍的因民組、落雪組地層呈侵入接觸關(guān)系，局部具有蝕變(圖2b)。輝綠巖按主要礦物粒度可分為中粗粒和細(xì)粒兩種。中粗粒輝綠巖發(fā)育巖體中心部位，呈灰綠色，中-粗粒結(jié)構(gòu)、輝綠結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造(圖2e，f)，主要組成礦物為斜長石、角閃石、輝石和黑云母，含少量磁鐵礦(圖2g)。其中斜長石呈板柱狀，長柱狀，大小約3～5mm，部分斜長石發(fā)育在角閃石晶體之中，呈明顯嵌晶含長結(jié)構(gòu)。角閃石呈柱狀，粒狀，大小與斜長石相當(dāng)，多發(fā)生纖閃石化，多色性不明顯。部分輝石被碳酸鹽交代，呈他形粒狀，大小1mm 左右。局部見有后期他形粒狀石英(圖2h)。

細(xì)粒輝綠巖發(fā)育在輝綠巖體與花崗斑巖體的接觸部位(圖2i)。巖石呈灰綠色，與中間相相比更顯灰色而綠色稍淡，主要礦物的粒度較中心部位明顯變小，肉眼已不可分辨，部分的細(xì)粒輝綠巖中還可見白云巖角礫(圖2j)。巖石的主要組成礦物類型與中-粗粒輝綠巖一致，仍主要由斜長石和角閃石組成(圖2k)。不同的是斜長石和角閃石的礦物粒度明顯變小(0.5～1.2mm)，且礦物晶形多為半自形柱狀，少數(shù)斜長石中見聚片雙晶(圖2l)。

總體來看，花崗斑巖和輝綠巖相伴而生(圖3a，b)，但接觸關(guān)系表現(xiàn)不同，一種平直接觸，酸性與基性部分迥異的接觸邊(圖3c)，延伸較遠(yuǎn);另一種是酸性基質(zhì)膠結(jié)輝綠巖角礫(圖3d)。根據(jù)兩者的接觸關(guān)系初步推測花崗斑巖的年代應(yīng)該略晚于輝綠巖。

圖4 海孜花崗斑巖(a)和輝綠巖(b)的鋯石陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig.4 CL photos of zircons from Haizi bimodal intrusive rocks(a)granite porphyry;(b)diabase

3 鋯石U-Pb 年代學(xué)研究

巖漿巖的形成時代一直是巖漿巖研究的重點。本次針對發(fā)現(xiàn)的兩個巖體分別采集了新鮮的花崗斑巖與輝綠巖挑選鋯石進(jìn)行了年代學(xué)研究。挑選出的鋯石均為不透明-半透明，具較好自形晶。打點時盡量選擇晶形相對完整，有明顯巖漿環(huán)帶結(jié)構(gòu)的鋯石顆粒(圖4a，b)。

圖5 海孜花崗斑巖(a)和輝綠巖(b)的鋯石207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡Fig.5 The zircons U-Pb weighted average data for Haizi bimodal intrusive rocks(a)age for granite porphyry;(b)age for diabase

鋯石的陰極發(fā)光與測年實驗在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所重點實驗室完成，鋯石定年分析所用儀器為Finnegan Neptune 型MC-ICP-MS 及與之配套的New wave UP 213 激光剝蝕系統(tǒng)，對均勻鋯石顆粒207Pb/206Pb，206Pb/238U，207Pb/235U 的測試精度均為2%左右，對鋯石標(biāo)準(zhǔn)的定年精度和準(zhǔn)確度在1%左右。鋯石U-Pb 定年以鋯石GJ-1 為外標(biāo)，U、Th 含量以鋯石M127(U:923 ×10-6;Th:439 ×10-6;Th/U:0.475)為外標(biāo)進(jìn)行校正。測試過程中在每測定5～7個樣品前后重復(fù)測定兩個鋯石GJ1 對樣品進(jìn)行校正，并測量一個鋯石Plesovice，觀察儀器的狀態(tài)以保證測試的精確度。數(shù)據(jù)處理采用ICP-MS Data Cal 程序，測量過程中絕大多數(shù)分析點206Pb/204Pb ＞1000，未進(jìn)行普通鉛校正，204Pb 由離子計數(shù)器檢測，204Pb 含量異常高的分析點可能受包體等普通Pb 的影響，對204Pb 含量異常高的分析點在計算時剔除，鋯石年齡諧和圖用Isoplot 3.0 程序獲得。詳細(xì)實驗測試過程可參見侯可軍等(2009)。樣品分析過程中，Plesovice 標(biāo)樣作為未知樣品的分析結(jié)果為337.8 ±0.92Ma(n =13，2σ)，對應(yīng)的年齡推薦值為337.1 ±0.37Ma(2σ)，兩者在誤差范圍內(nèi)完全一致。

海孜輝綠巖-花崗斑巖的LA-ICPMS 鋯石U-Pb 分析結(jié)果(表1、圖5a，b)表明，花崗斑巖207Pb/235U 協(xié)和年齡為1730±15Ma(MSWD=4.0)，輝綠巖207Pb/235U 協(xié)和年齡為1764.7±5.7Ma(MSWD =0.46)。由于所測試的年齡結(jié)果均大于1000Ma，所以采用鋯石的207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡作為巖體的實際年齡，最終確定的花崗斑巖207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為1764 ±18Ma(MSWD =0.3)，輝綠巖207Pb/206Pb 加權(quán)平均年齡為1765.0 ±5.4Ma(MSWD =0.48)(圖5a，b)。測年的結(jié)果與野外觀察結(jié)果高度一致。

4 巖石地球化學(xué)

本次測試的樣品，花崗斑巖來自Ⅳ號巖體，輝綠巖樣品來自Ⅱ和Ⅲ號巖體，其他巖體由于風(fēng)化嚴(yán)重而未進(jìn)行采樣。在對Ⅱ、Ⅲ號巖體進(jìn)行樣品采集時也特別避開了蝕變、礦化和風(fēng)化較強的部位。用于測試主微量稀土的樣品在做粉末時將表皮切除，取新鮮無污染樣品粉碎至200 目以下。用于挑選鋯石的樣品用清水清洗后切除表皮，花崗斑巖樣品碎至80 目，輝綠巖樣品碎至100 目，以確保鋯石沒有連生體，然后按重力及電磁法浮選出可能的鋯石顆粒，最后在雙目鏡下挑選剔除雜質(zhì)，使鋯石純度達(dá)到99 以上。

主、微量和稀土測試均在北京核工業(yè)地質(zhì)研究所完成。主量測試儀器為AB104-L，PW2404 X 射線熒光光譜儀，檢測依據(jù)為GB/T 14506.14—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》第14 部分:氧化亞鐵量測定;GB/T 14506.28—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法》第28 部分:16 個主次成分量測定。測試溫度為20℃，測試的相對濕度為30%。微量稀土測試儀器為ELEMENT 等離子體質(zhì)譜分析儀，檢測依據(jù)為DZ/T 0223—2001《電感耦合等離子體質(zhì)譜分析方法通則》，測試溫度為20℃，測試的相對濕度為30%。

4.1 主微量元素特征分析

海孜輝綠巖-花崗斑巖巖體的主微量測試結(jié)果見表2。主量元素化學(xué)特征中，花崗斑巖SiO2=70.93%～73.04%，Al2O3=11.53%～13.50%，Na2O +K2O =5.55%～6.76%;輝綠巖SiO2= 44.46%～48.26%，Al2O3= 12.16%～14.05%，Na2O +K2O =6.09%～7.15%;在TAS 圖解中(圖6a)，海孜輝綠巖的投點落入了副長石輝長巖區(qū)域內(nèi)，而花崗斑巖的投點則落入了花崗閃長巖-花崗巖之間。SiO2與K2O的巖石劃分(圖6b)則顯示海孜輝綠巖屬于高鉀堿性玄武巖，花崗斑巖則屬于低鉀流紋巖。主成分的地球化學(xué)參數(shù)的計算結(jié)果也顯示花崗斑巖σ 平均值(1.28)與輝綠巖差別較大(15.3)，全堿含量花崗斑巖(6.03%)略小于輝綠巖(6.61%)。從TAS 圖、巖石系列和地球化學(xué)參數(shù)的結(jié)果可知，海孜的輝綠巖應(yīng)屬于過堿性輝長巖，而與其伴生的花崗斑巖則是屬于鈣堿性花崗巖。

圖6 海孜雙峰式侵入巖Harker 圖解(a)TAS 分類圖，Ir-Irvine 分界線，上方為堿性，下方為亞堿性;(b)SiO2-K2O 圖解(據(jù)Le Ma^?tre，2002)Fig.6 Harker diagrams for the Haizi bimodal intrusive rocks

表1 海孜花崗斑巖-輝綠巖鋯石LA-ICPMS 鋯石部分U-Pb 同位素分析結(jié)果Table 1 Part of LA-ICPMS analyzed data of the zircons for Haizi bimodal intrusive rocks

在微量元素的原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖7a)，標(biāo)準(zhǔn)化曲線表現(xiàn)出了以下特征:①花崗斑巖的曲線總體接近于水平，無明顯的左傾或者右傾趨勢，輝綠巖的曲線則表現(xiàn)出了明顯右傾的趨勢;②花崗斑巖相對富集的元素主要有Rb、Th、U、Zr 與Hf，相對虧損的元素主要有Ba、K、Sr、P 與Ti;輝綠巖相對富集的元素則主要為Rb、La、Nd、Zr、Hf，相對虧損的元素則為Ba、Th、Sr、Ti?？傮w來看，二者均富集高場強元素(Zr、Hf)，虧損大離子親石元素(Ba、Sr、K、Ti);③從輝綠巖到花崗斑巖:Th 從虧損→富集;U 從虧損→富集;Ti 從虧損→富集;④Ba、Rb、Sr 與P 在花崗斑巖與輝綠巖中均表現(xiàn)為負(fù)異常。

根據(jù)海孜復(fù)合巖體的稀土元素分析結(jié)果(表2)，花崗斑巖的ΣREE、LREE 與HREE 均略高于輝綠巖，各巖體的稀土元素主要含量特征如下:

花崗斑巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線總體右傾(圖7b)。ΣREE=390.7 ×10-6～502.9 ×10-6，均值463.3 ×10-6，其中LREE = 255.2 × 10-6～388.4 × 10-6，HREE = 135.5 ×10-6～183.3 ×10-6，LREE/HREE =1.74～2.37;(La/Yb)N=2.83～5.05，(La/Sm)N=2.37～2.89;δEu =0.63～0.71，均值為0.66。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，花崗斑巖的稀土元素的總量變化不大，但輕重稀土分異明顯，且輕稀土明顯比重稀土富集。另外，花崗斑巖還具有明顯的負(fù)Eu 異常(δEu =0.66)，其原因可能是在巖漿作用過程中，酸性斜長石吸附了Eu2+，以斑晶的形式存在于花崗斑巖中(鄧晉福，1996)，這與在巖相學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)大量的斜長石(主要為鈉長石)斑晶現(xiàn)象相吻合(圖2c，d)。

在輝綠巖的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖中(圖7b)，輝綠巖ΣREE=193.5 ×10-6～322.6 ×10-6，均值為256.8 ×10-6，LREE=128.2 ×10-6～228.7 ×10-6，HREE=65.35 ×10-6～117.4 ×10-6，LREE/HREE =1.75～2.63;(La/Yb)N=4.1～6.77，(La/Sm)N=1.36～2.55;δEu =0.81～1.1，均值0.92;曲線集中分布但右傾的趨勢更加明顯，基本上隨原子序數(shù)的增加，稀土元素的含量不斷下降，因此在輝綠巖的稀土元素含量中，輕重稀土的分異比花崗斑巖明顯，另外輝綠巖也具有輕微的負(fù)Eu 異常。

4.2 鋯石Hf 同位素研究

鋯石Hf 同位素值蘊含了豐富的地質(zhì)信息。本文對定年鋯石顆粒進(jìn)行了原位Hf 同位素測試，其中花崗斑巖測點15個，輝綠巖測點17 個，測點位置與U-Pb 定年位于同一巖漿環(huán)帶上。實驗及計算結(jié)果見表3。

一般而言，巖漿巖鋯石的εHf(t)＜0，表明其巖漿源自成熟的大陸地殼，對于花崗巖來講，其類型類似于S 型花崗巖;εHf(t)＞0 說明其巖漿與鎂鐵質(zhì)地幔有關(guān)，或者是新增生大陸地殼，對于花崗巖來講，它比較類似于I 型花崗巖(Doe and Remer，1982)。

圖7 海孜雙峰式侵入巖微量和稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解Fig.7 Primitive mantle-normalized trace elements diagrams (a)and chondrite-normalized rare earth elements patterns (b)for Haizi bimodal intrusive rocks

圖8 海孜輝綠巖-花崗斑巖的Hf 同位素組成及其變化Fig.8 Hf isotopic composition and temporal variations of Haizi bimodal intrusive rocks

依據(jù)實驗數(shù)據(jù)，花崗斑巖的176Lu/177Hf 變化范圍為0.000578～0.002664，平均值為0.001207，輝綠巖的176Lu/177Hf 變化在0.000563～0.002477 之間，平均0.001359(表3)。輝綠巖與花崗斑巖的176Lu/177Hf 均小于0.002，表明這些鋯石在形成之后，僅有較少放射成因Hf 積累，所測得的176Hf/177Hf 可以代表鋯石結(jié)晶時巖漿體系的Hf 同位素組成(吳福元等，2007)。

海孜花崗斑巖中鋯石Hf 同位素組成較單一，(176Hf/177Hf)t集中分布在0.281660～0.281793 范圍內(nèi)(圖8a)，εHf(t)值大多在0.1354～5.6758 之間(圖8b)，有兩個εHf(t)值為負(fù)(D1205-1 與D1205-14)，反映出新生地殼的特點;單階段Hf 同位素模式年齡tDM1變化于1968～2169Ma 之間，其二階段成因模式年齡tDM2=2070～2446Ma 之間。

輝綠巖中的(176Hf/177Hf)t集中分布在0.281567～0.281737 范圍內(nèi)(圖8a)，εHf(t)大多為負(fù)值，有4 個正值。負(fù)值分布范圍在-6.928776～-0.617262 之間，正值分布范圍在0.877603～1.428924，顯示了較為復(fù)雜的巖石成因信息(圖8b)。其單階段模式年齡在2081～2317Ma 之間，二階段模式年齡在2302～2662Ma 之間。

吳福元等(2007)指出有關(guān)Hf 同位素的示蹤，tDM2的年齡更能反映源區(qū)物質(zhì)在地殼中的平均留存年齡，因此在大多數(shù)情況下應(yīng)該考慮其兩階段的成因模式年齡。如果模式年齡與巖體的實際年齡相近的話，就表示這個玄武巖是來源于虧損地幔的;若相差很大，且模式大于形成年齡，表明受到地殼混染或者來源于富集地幔。一般而言，花崗巖的模式年齡均大于形成年齡。海孜花崗斑巖tDM2=2070～2446Ma，輝綠巖tDM2=2302～2662Ma，二者的二階段模式年齡均大于實際年齡。對于海孜輝綠巖來講，巖漿上升過程中可能混入了地殼物質(zhì)，也反映了地殼的初始拉張行為，代表了1.7Ga 左右新地殼的增生事件(Huppert and Sparks，1988)。

表3 武定海孜雙峰式侵入巖的鋯石Hf 同位素數(shù)據(jù)Table 3 Zircons Hf isotopic compositions of the Haizi bimodal intrusive rocks

5 問題與討論

5.1 巖石成因類型

研究表明，海孜雙峰式侵入巖體的酸性端元(花崗斑巖)屬于低鉀鈣堿性過鋁質(zhì)(SP)鐵質(zhì)A 型花崗巖(王子正等，2013)。而基性端元(輝綠巖)則具有偏堿性的拉斑質(zhì)玄武巖的地球化學(xué)特征(郭陽等，2014)。眾所周知，雙峰式巖體實際上是由部分熔融的地幔巖漿經(jīng)過結(jié)晶分異或同化混染作用形成的一套具有SiO2間斷特征的巖石組合，兩個端元的巖石成因和物質(zhì)來源都是分離的，已有的巖相學(xué)和同位素數(shù)據(jù)表明，玄武巖來源于與地幔柱有關(guān)的巖漿活動(Geist et al.，1995)，所以雙峰式火成巖的關(guān)鍵是酸性端元(流紋巖)的成因(Christiansen et al.，2007)。

通常認(rèn)為流紋巖的成因有兩種:一種流紋巖和玄武巖可分別來自不同的母巖漿，二者在空間上的共生可能僅與一次熱事件有關(guān)(Sigurdsson，1977)。這種流紋巖的出露面積一般相比玄武巖要大得多(Hildreth，1981;Cull et al.，1991)。由于這種基性巖漿和酸性巖漿來源不同，生成的玄武巖和流紋巖在微量元素和Sr、Nd 和Hf 同位素組成上就有很大的差異(Doe and Remer，l982;Davies and MacDonald，l987);另一種流紋巖和玄武巖可以具有共同的幔源母巖漿，流紋巖是經(jīng)玄武巖漿分離結(jié)晶作用形成的，其中只有微量或根本沒有陸殼物質(zhì)的加入(Grove and Kinzler，1986;MacDonald et al.，1987;Bacon and Druitt，1988)。

反觀海孜雙峰式巖體的地球化學(xué)特征，不難看出以下特點:(1)兩個端元的微量元素總量差別并不大(圖5);(2)兩個端元之間Ba、Rb、Sr 與P 等元素均表現(xiàn)出一致的虧損趨勢，總體來看，兩端元均富集高場強元素(Zr、Hf)，虧損大離子親石元素(Ba、Sr、K、Ti);(3)從Hf 同位素分析(圖8)，花崗斑巖與輝綠巖的Hf 同位素之間的差異并不大。綜合以上三點，我們推測海孜雙峰式侵入巖體的兩個端元源區(qū)具有一定的關(guān)系。

5.2 構(gòu)造環(huán)境探討

巖漿巖所處的構(gòu)造環(huán)境是地質(zhì)研究中極為重要的研究內(nèi)容。作為揚子地臺西南緣首次發(fā)現(xiàn)的早元古界雙峰式侵入巖，蘊含著揚子地塊前寒武紀(jì)地質(zhì)演化的重要信息。而作為構(gòu)造環(huán)境研究的“探針”，巖漿巖的微量元素由于其含量較少且性質(zhì)穩(wěn)定，不易受巖石圈組份的混染影響，與地質(zhì)活動相對響應(yīng)，可以較準(zhǔn)確的反映巖石形成的初始構(gòu)造環(huán)境。在2Nb-Zr/4-Y 圖解中(圖9a)中，海孜輝綠巖全部落入A1 +A2區(qū)，即板內(nèi)裂谷玄武巖區(qū);在Zr-Zr/Y 圖解中(圖9b)，投影點也全部落入板內(nèi)裂谷玄武巖區(qū)域內(nèi)。兩個構(gòu)造圖均指示海孜輝綠巖形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境。在SiO2-Al2O3圖解中(圖9c)，海孜花崗斑巖投影點全部落入RRG+CEUG 區(qū)，指示它是與裂谷有關(guān)的花崗巖;在Yb+Nb-Nb 圖解中(圖9d)，海孜花崗斑巖投點主要落在了WPG 區(qū)，可以推斷其形成于板內(nèi)的伸展環(huán)境。

圖9 海孜雙峰式侵入巖形成構(gòu)造環(huán)境判別圖(a)A1 +A2-板內(nèi)堿性玄武巖;A2 +C-板內(nèi)拉斑玄武巖，B-P 型MORB，D-N 型MORB;C +D-火山弧玄武巖(Meschede，1986);(b)WPA-板內(nèi)玄武巖;MORB-洋中脊玄武巖;IAB-島弧拉斑玄武巖(Pearce and Norry，1979);(c)IAG-島弧花崗巖類;CAG-大陸弧花崗巖類;CCG-大陸碰撞花崗巖類;POG-后造山花崗巖類;RRG-與裂谷有關(guān)的花崗巖類;CEUG-與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類;(d)VAG-火山弧花崗巖;ORG-洋脊花崗巖;WPG-板內(nèi)花崗巖;syn-COLG-同碰撞花崗巖Fig.9 Discrimination diagrams of tectonic setting for Haizi bimodal intrusive rocks

Ti 元素對于探討巖漿巖的形成構(gòu)造環(huán)境同樣也有著重要的指示意義。林強等(2000)對中生代大興安嶺流紋巖與玄武巖成因關(guān)系研究認(rèn)為，低Ti 流紋巖的地球化學(xué)性質(zhì)類似于陸內(nèi)(或大陸邊緣)與玄武巖漿分異作用有關(guān)的流紋巖，高Ti 流紋巖類與堿性系列玄武巖類之間地球化學(xué)的雙峰態(tài)類似于非洲肯尼亞裂谷玄武巖與堿性流紋巖組合，是大陸溢流玄武巖誘發(fā)的大陸地殼巖石的部分熔融產(chǎn)物，并且高Ti流紋巖繼承了堿性系列玄武巖虧損高場強元素的地球化學(xué)性質(zhì)(Black et al.，1997)。

海孜輝綠巖屬于堿性輝長巖，花崗斑巖則是屬于鈣堿性花崗巖，兩者均出現(xiàn)了不通程度的Ti 虧損，從其TiO2的含量上看屬于低Ti 系列巖石。從化學(xué)組分及巖石系列來看，海孜的輝綠巖與花崗斑巖的產(chǎn)出環(huán)境應(yīng)該是裂谷環(huán)境。所以不管是Ti 元素還是微量元素，兩者結(jié)果均一致指示海孜雙峰式巖體是形成于板內(nèi)裂谷的拉張環(huán)境之中。

Rogers and Santosh(2002)認(rèn)為Rodinia 超大陸之前可能還存在一個Columbia 超級大陸，該超大陸由南非、馬達(dá)加斯加、印度、澳大利亞和部分南極陸塊與北美陸塊西緣連在一起，格陵蘭、波羅的和西伯利亞與北美陸塊東北緣連在一起，各個地塊的拼合大致發(fā)生在2.1～1.8Ga(Zhao et al.，2002;Condie，2002)，其裂解的時間大致為1.6～1.2Ga。

關(guān)于哥倫比亞超大陸的研究，在國內(nèi)現(xiàn)在相對成熟的是華北古大陸。在華北古大陸上，保存了1.7Ga 前后的一系列非造山裂解事件的地質(zhì)記錄，為探討華北與其它古大陸之間的關(guān)系提供了重要的科學(xué)依據(jù)(陸松年等，2002)。已有研究也表明華北古大陸在約1.7Ga 時發(fā)生了非造山裂解事件群，其1.8～1.4Ga 時期生物群的特點與北美、西伯利亞、波羅的和印度具有相似性。因此，華北古大陸可能是古元古代-中元古代哥倫比亞超大陸中的組成部分(LeCheminant and Heaman，1991)。

在本區(qū)，由于客觀條件限制(風(fēng)化剝蝕、后期地質(zhì)破壞等)，與哥倫比亞超大陸有關(guān)的地質(zhì)證據(jù)并不多，也因此對于揚子古陸是否是Columbia 超大陸的一部分，還存在爭議(尹福光等，2012)。盡管如此，部分學(xué)者還是試圖從現(xiàn)存的零星證據(jù)上尋找揚子古陸塊與哥倫比亞超大陸的關(guān)聯(lián)。彭敏等(2009)對侵位于湖北宜昌崆嶺雜巖中的圈椅埫A 型花崗巖(1854 ±17Ma)做了詳細(xì)的年代學(xué)和地球化學(xué)研究，認(rèn)為其是在Columbia 超大陸聚合之后裂解之前的期間，揚子北部形成的碰撞造山帶在大陸巖石圈的伸展作用下，引起深部太古宙地殼在后造山的伸展環(huán)境中發(fā)生拉張垮塌所熔融產(chǎn)生的花崗巖，同時他也報道了揚子崆嶺高級變質(zhì)地體古元古代基性巖脈的侵入年齡為1852 ±11Ma，認(rèn)為系碰撞后伸展環(huán)境下的產(chǎn)物，指示在約1.85Ga 揚子陸塊發(fā)生了由碰撞擠壓向伸展作用的構(gòu)造轉(zhuǎn)換。

而在揚子古陸塊西緣1.7Ga 的基性巖墻群十分發(fā)育，這應(yīng)該是探討古大陸塊體之間親緣關(guān)系的一個重要依據(jù)，揚子陸塊西緣會理地區(qū)輝長巖侵位年齡為1694 ±16Ma，明顯晚于揚子陸塊上記錄的Columbia 超大陸形成時碰撞造山事件發(fā)生的時間，也晚于由碰撞擠壓到伸展構(gòu)造轉(zhuǎn)換的時間，因而可能是Columbia 超大陸裂解期地殼在伸展構(gòu)造環(huán)境下幔源巖漿沿張性斷裂侵入的產(chǎn)物。所以揚子陸塊西緣中元古代地層內(nèi)發(fā)育的基性巖脈巖墻可能是Columbia 超大陸裂解作用在揚子陸塊的反映。

尹福光等(2012)利用巖石學(xué)、地球化學(xué)和沉積學(xué)證據(jù)，結(jié)合構(gòu)環(huán)境分析，論述了上揚子古陸塊從2.0Ga 至1.4Ga 期間地質(zhì)歷史演化特點，包括2.2～1.8Ga 的造山運動、1.7～1.5Ga 的非造山裂解事件、1.5～1.2Ga 的陸架裂陷事件以及1.0Ga 左右的碰撞造山事件。同時還強調(diào)這些事件與北美、西伯利亞、波羅和印度具有相似性，暗示上揚子古陸可能是古元古-中元古代哥倫比亞超大陸中的組成部分。

海孜雙峰式侵入巖體中花崗斑巖的年齡為1764 ±18Ma，輝綠巖年齡為1765 ±5.4Ma，從其年齡和形成構(gòu)造環(huán)境分析，該雙峰式侵入巖應(yīng)該是此非造山裂解事件群的產(chǎn)物，屬于本區(qū)昆陽裂谷裂解的產(chǎn)物。據(jù)近幾年測試結(jié)果分析，可以認(rèn)為昆陽裂谷初始拉張應(yīng)在1.8～1.6Ga 左右(常向陽等，1997;Zhao et al.，2010;王生偉等，2011)，與古元古宙末期全球范圍內(nèi)發(fā)生的Columbia 超級大陸裂解事件(約1.7Ga)在時間上高度一致。所以，昆陽裂谷的形成很可能不是孤立的構(gòu)造事件，它與哥倫比亞超大陸的裂解有著密切關(guān)系，很可能是Columbia 超大陸裂解的一個組成部分。海孜雙峰式侵入巖的發(fā)現(xiàn)填補了1.7Ga 這一時間段內(nèi)揚子地臺西南緣巖漿巖的空白，對于研究揚子地臺早元古時期的演化與哥倫比亞超大陸的關(guān)系提供了第一個落點。

6 結(jié)論

(1)滇中武定海孜輝綠巖和花崗斑巖體的鋯石年代學(xué)測定表明花崗斑巖體的年齡為1764 ±18Ma，而輝綠巖體的年齡為1765 ±5.4Ma，兩者同時期產(chǎn)出，這是揚子地臺西南緣首次發(fā)現(xiàn)的1.7Ga 雙峰式侵入巖;

(2)巖石地球化學(xué)研究顯示海孜輝綠巖屬于高鉀堿性玄武巖系列，花崗斑巖屬于低鉀流紋巖系，兩者均形成于板內(nèi)裂谷拉張環(huán)境中，可能均與幔源母巖漿有關(guān);

(3)海孜的輝綠巖與花崗斑巖巖體均形成于裂谷拉張環(huán)境，是昆陽裂谷裂解(1.6～1.8Ga)產(chǎn)物，與Columbia 超大陸的裂解密切相關(guān)，因此海孜雙峰式侵入巖體可作為研究揚子古陸塊與哥倫比亞超大陸的一個銜接點，具有重要的地質(zhì)意義。

致謝 感謝項目組成員的辛勤勞動。感謝中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所重點實驗室侯可軍博士在鋯石LA-ICPMS 實驗中的幫助;感謝成都地調(diào)中心王生偉博士對本文作者的悉心指導(dǎo);感謝審稿老師及編輯老師對文章提出的寶貴建議。

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