滇西昌寧地區(qū)西盟巖群地球化學(xué)特征及原巖恢復(fù)

王誠，王國芝，高睿，王道永

?

滇西昌寧地區(qū)西盟巖群地球化學(xué)特征及原巖恢復(fù)

王誠1，王國芝2，高睿2，王道永2

（1.湖南東能投資集團(tuán)有限公司，成都 610042； 2. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059）

研究區(qū)西盟巖群分為a，b，c三段，主要的巖石類型包括片巖類、片麻巖類、變粒巖類、長英質(zhì)糜棱巖類、大理巖類和花崗巖類。通過具代表性的29件樣品進(jìn)行主量元素、稀土元素和地球化學(xué)數(shù)據(jù)恢復(fù)原巖表明，黑云片巖類和石英片巖類的原巖總體應(yīng)為副變質(zhì)巖，可能由粉砂質(zhì)粘土巖或泥巖變質(zhì)而成；角閃黑云片巖的原巖可能是中基性火山巖；片麻巖類的原巖多數(shù)為長石砂巖，少數(shù)為中酸性巖漿巖；長英質(zhì)糜棱巖類可能為中酸性的巖漿巖變質(zhì)后再經(jīng)韌性剪切變形改造而成。

原巖；地球化學(xué)；西盟巖群；滇西

滇西昌寧地區(qū)的西盟巖群是一套變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相的火山—沉積變質(zhì)巖系，被認(rèn)為是該區(qū)前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的地表出露部分[1~4]。自1965年在西盟地區(qū)命名西盟巖群以來，研究者對西盟巖群的地層、巖石、原巖建造和構(gòu)造變形等進(jìn)行過系統(tǒng)的研究。然而，昌寧地區(qū)西盟巖群與西盟地區(qū)的西盟巖群雖同處于保山—撣邦板塊，但相隔200km有余，在巖石類型，礦物共生組合等方面存在明顯的差異性。通過對該區(qū)西盟巖群的巖石學(xué)、地球化學(xué)和原巖進(jìn)研究，為探討滇西地區(qū)前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的形成和演化補(bǔ)充資料。

1 地質(zhì)背景

昌寧一帶的西盟巖群整體呈北北西—南南東向長條狀延伸，在1:5萬水泄街幅地質(zhì)圖內(nèi)長約13km，寬1～3km，出露面積達(dá)33km2（圖1）。其東側(cè)與代表特提斯地縫合線的牛井山蛇綠混雜巖（C）斷層（F3）相接；西被燕山期花崗巖侵入接觸，這些花崗巖巖體呈E-W和SW-NE向收斂、而呈N-S和NW-SE向逐漸撒開、平面上呈“長條”和“長橢圓”型；北側(cè)與淺變質(zhì)的泥盆系溫泉組（D）和新元古界王雅巖組（Pt3）為斷層接觸。

圖1 西盟巖群分布及剖面位置（據(jù)1∶5萬水泄街幅地質(zhì)圖修編）

1.古元古界西盟巖群a段；2.西盟巖群b段；3.西盟巖群c段；4.古元古界崇山巖群；5.新元古界王雅巖組；6.古生界無量山巖群；7.泥盆系溫泉組；8.泥盆—石炭系南段組；9.石炭紀(jì)牛井山蛇綠混雜巖；10.三疊紀(jì)花崗閃長巖；11.白堊紀(jì)二長花崗巖；12.白堊紀(jì)花崗閃長巖；13.二長花崗巖；14.片麻狀花崗閃長巖；15.斷層及編號；16.糜棱巖化帶；17.剖面位置及編號；18.年代學(xué)樣品位置及代號

2 巖石學(xué)特征

通過西盟巖群的三條剖面測制，根據(jù)不同的巖石組合類型將西盟巖群劃分為a, b, c三段（圖1），它們的變質(zhì)程度可達(dá)綠片巖相-角閃巖相。

西盟巖群a段（Pt1a）以淺色（石榴）長英質(zhì)糜棱巖，角閃糜棱巖與灰黑色黑云母斜長片麻巖，深色初糜棱巖、二云母片巖，變粒巖等互層產(chǎn)出，呈現(xiàn)黑白條帶相間的特點。

西盟巖群b段（Pt1b）以淺色的長英質(zhì)糜棱巖、石榴二云斜長片巖、白云母斜長片巖，二長片麻巖，淺粒巖，夾灰黑色的石榴黑云母片巖、變粒巖，黑云母斜長片麻巖等，主要以淺色變質(zhì)巖為主，夾有少量灰黑色變質(zhì)巖。

西盟巖群c段（Pt1c）頂部為黑云母片麻巖，黑云母斜長片麻巖夾花崗質(zhì)片麻巖。中下部為（石榴）花崗質(zhì)（初）糜棱巖、糜棱巖化含綠簾石花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖、黑云片巖等。該段的變質(zhì)巖呈層狀，具有黑云母片巖→黑云母斜長片麻巖→長英質(zhì)片麻巖的韻律旋回，指示其原巖可能為泥質(zhì)巖或雜砂巖夾中酸性火山巖，代表活動型環(huán)境的沉積。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素特征

從表1所列主量元素分析結(jié)果，結(jié)合巖石類型和礦物組成，可以將該片巖類巖石分為三種類型：黑云片巖類（2、3、5、6、11、15、16、17、20）、角閃黑云片巖類（27、28）和石英片巖類（12、13）。

圖2 西盟巖群各巖類球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖（球粒隕石化數(shù)據(jù)據(jù)文獻(xiàn)[5]）

黑云片巖類的SiO2介于56.52%~69.10%，Al2O3為13.63%~18.55%，TFe2O3為4.6%~9.2%；CaO為0.08%~5.01%；K2O+Na2O為2.84%~6.19%，K2O>Na2O，總體顯示相對低硅、貧鈣、富鋁、富鉀的特征。

角閃黑云片巖類的SiO2介于49.80%~51.38%，Al2O3為8.65%~12.92%，TFe2O3為9.3%~9.5%；CaO為5.51%~6.35%；K2O+Na2O為5.17%~5.77%，K2O

石英片巖類的SiO2介于73.16%~77.92%，Al2O3為17.3%~18.3%，TFe2O3為4.5%~6.3%；CaO為0.12%~0.24%；K2O+Na2O為2.63%~3.03%，K2O>Na2O。該類巖石的最為富鋁，貧鉀和貧鈉。

片麻巖類的SiO2介于62.74%~73.58%，Al2O3為11.78%~16.3%，TFe2O3為1.2%~7.5%；CaO為0.15%~2.87%；K2O+Na2O為4.23%~8.26%，K2O>Na2O。該類巖石的SiO2和CaO含量相對于黑云片巖和角閃黑云片巖總體較高，其它特征與黑云片巖相類似。

長英質(zhì)糜棱巖類的SiO2介于70.96%~74.64%，Al2O3為14.98%~17.07%，TFe2O3為1.0%~1.5%；CaO為0.12%~0.88%；K2O+Na2O為5.55%~8.47%，K2O>Na2O。該類巖石的SiO2含量與石英片巖相近，但相對貧鐵和富鉀、鈉，但鈣的含量低，因而，巖石中的長石可能更多的是鈉長石或鉀長石類。

糜棱巖化花崗巖類巖石的SiO2介于65.24%~74.28%，Al2O3為14.56%~16.54%，TFe2O3為0.9%~3.7%；CaO為0.30%~0.6%；K2O+Na2O為5.67%~8.50%，K2O

3.2 稀土元素特征

稀土元素比常量元素具有更大的穩(wěn)定性，一般不易受變質(zhì)作用和交代作用等的影響，因而，現(xiàn)今變質(zhì)巖的稀土元素地球化學(xué)特征基本可以代表原巖的稀土元素地球化學(xué)特征。表2所列稀土元素分析結(jié)果結(jié)合巖石類型表明，不同的巖石類型對應(yīng)的稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化后走勢曲線不盡相同，據(jù)此，將29件樣品按巖石類型進(jìn)行分類討論：

黑云片巖和石英片巖的形式幾乎相同，表現(xiàn)為輕稀土比重稀土更加富集，輕稀土向右傾斜，重稀土向右傾斜（圖2a）。其∑REE介于167~287ppm，平均254ppm，輕重稀土比平均9.45；δEu介于0.49~0.85，平均0.56；（La/Yb）N介于7.6~21.4之間，平均12.0；黑云母片巖中2、3、5、6號樣品具正Ce異常。

角閃黑云片巖（27、28）的稀土元素配分曲線與上述片巖不同（圖2a），它們的∑REE介于348~549ppm，平均449ppm，輕重稀土比平均14.5；δEu介于0.83~0.9，平均0.86，Eu異常不明顯；（La/Yb）N介于17.1~32.7之間，平均24.9，輕重稀土分餾明顯。

片麻巖類中除18號樣品外的8件片麻巖樣品的∑REE介于106~410ppm，平均191ppm，輕重稀土比平均12.2；δEu介于0.34~0.86，平均0.86；（La/Yb）N介于7.7~184.8之間，平均43.5。其中19、21、24、25號4件樣品的配分曲線與云母片巖和石英片巖一致，暗示這4件樣品的成分可能與它們相同或相近（圖2b）。18號樣品與其它所有樣品均不同，表現(xiàn)為明顯的正Eu異常（δEu=1.55），其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的曲線走向與其它曲線明顯不一致，具有重稀土比輕稀土富集，中稀土虧損的特點，呈“V”字型，其∑REE為103.3ppm，（La/Yb）N值為0.5。

長英質(zhì)糜棱巖類的∑REE介于36~131ppm，平均68ppm，輕重稀土比平均7.37，它們稀土總量比片巖和片麻巖的稀土總量明顯偏低；δEu介于0.13~0.74，平均0.43；（La/Yb）N介于1.7~32.3之間，平均11.4（圖2c）。

糜棱巖化花崗巖類的∑REE介于52~215ppm，平均134ppm，輕重稀土比平均13.6；8號樣品的δEu值為0.51，具負(fù)Eu異常，而9號樣品的δEu值為1.13，具弱正Eu異常；（La/Yb）N介于20.7~27.2之間，平均23.9。它們的稀土配分模式與典型的花崗巖的配分模式相似，與北美頁巖相比，輕重稀土分餾更為明顯（圖2d）。

總體上，除樣品編號1、4、7、8、9、10、14、18、23、26、27、28、29這13個數(shù)據(jù)外的16個數(shù)據(jù)的REE形式幾乎相同，均表現(xiàn)為輕稀土比重稀土更加富集，稀土配分曲線向右傾斜，輕重稀土分餾明顯，其∑REE介于166~410ppm，平均254；Eu中度虧損（平均0.58），（La/Yb）N介于7.6~21.4之間，平均12.0（圖3，表2）。它們與北美頁巖球粒隕石化后的曲線走勢幾乎一致，暗示西盟巖群的副變質(zhì)巖的原巖與北美頁巖相似。而剩余13件樣品的REE配分模式整體具有火山巖的特征，表明它們的原巖可能為中基性—中酸性火山巖。

4 原巖恢復(fù)

變質(zhì)巖的原巖性質(zhì)，對重建變質(zhì)地區(qū)的地殼發(fā)展歷史具有重要意義。通常對變質(zhì)巖原巖恢復(fù)可以從地質(zhì)產(chǎn)狀、礦物共生組合、巖石地球化學(xué)特征和副礦物等4個方面進(jìn)行綜合研究[6-9]。研究區(qū)變質(zhì)巖的地質(zhì)產(chǎn)狀結(jié)合巖石薄片鏡下鑒定所確定的礦物共生組合已基本確定西盟巖群變質(zhì)巖原巖既包括了中酸性的巖漿巖，也有碎屑巖，再結(jié)合地球化學(xué)方法對該區(qū)變質(zhì)巖原巖進(jìn)行驗證。

在區(qū)分正副變質(zhì)巖的SiO2-TiO2圖解中，研究區(qū)編號1，4，8，10，14，18，23，26，29這9件樣品有落在火山巖區(qū)，剩余20件樣品落在沉積巖區(qū)，落于沉積巖區(qū)的主要為片巖類和部分片麻巖類（圖3）。

圖3 TiO2-SiO2圖解（據(jù)J. Tarney 1976，轉(zhuǎn)引自文獻(xiàn)[9]）

圖中的數(shù)字代表樣品編號，同表4-1，下同

根據(jù)D.M.肖（1972）提出的DF函數(shù)判別式：

DF=10.44-0.21SiO2-0.32Fe2O3-0.98MgO+0.55CaO+1.46Na2O+0.54K2O，計算結(jié)果若DF＞0為火山巖，DF＜0則為沉積巖（陳光遠(yuǎn)等，1987）。本區(qū)西盟巖群樣品的DF值見表4-1最后一列，其中編號4，8，9，10，14，23，26，27，28，29這10個樣品的DF＞0，表明它們的原巖可能為火山巖，剩下的樣品原巖可能為沉積巖。

A. Simonen（1953）提出的 （al+fm）-（c+alk）—Si 原巖恢復(fù)圖解適用范圍比較廣，圖解中al、fm、c、alk和Si均為尼格里值（西盟巖群主要里格尼值見表1）。西盟巖群變質(zhì)巖24個樣品落在沉積巖區(qū)，5個落在火山巖區(qū)（圖4）。

表2 西盟巖群稀土元素分析結(jié)果（×10-6）

注：分析測試在四川省冶金地質(zhì)勘查研究院完成

西盟巖群在（al-alk）—c圖解中顯示，主要的變質(zhì)巖原巖落在Ⅲ-粘土巖區(qū)和Ⅱ-白云質(zhì)泥灰?guī)r區(qū)，少數(shù)落在Ⅳ-中酸性凝灰?guī)r區(qū)和Ⅶ-二長安山質(zhì)凝灰?guī)r區(qū)（圖5）。

圖4 （al+fm）-（c+alk）—Si圖解（據(jù)A. Simonen，1953[9]）

圖5 （al-alk）—c圖解（據(jù)J. K. Wilson[10]）

圖6 c—n—f三角圖解（據(jù)鄧明愷，1979[11]）

圖7 La/Yb—∑REE圖（據(jù)巴拉紹夫等，1972，轉(zhuǎn)引自王仁民等，1987）

將研究區(qū)29個樣品在c—n—f 圖解中，共有8個樣品投在火成巖區(qū)，19個點投在沉積巖區(qū)（圖6）。

La/Yb—∑REE原巖判別圖利用了化學(xué)穩(wěn)定性較大的稀土元素，因此不易受各種交代作用的影響。該圖解不僅能區(qū)分不同類型的變質(zhì)沉積巖，也能區(qū)分不同類型的斜長角閃巖[12]。西盟巖群中絕大多數(shù)樣品在La/Yb—∑REE原巖判別圖中位于頁巖和粘土巖區(qū)（圖7）。

從前面的種圖解判別結(jié)果來看，根據(jù)不同的圖解和判別式獲得的變質(zhì)巖原巖有著不同的差異，不同巖類在不同圖解上的判定結(jié)果如表3所示。

所分析的樣品中，8號和9號樣是具有變余花崗結(jié)構(gòu)的樣品，它們在有些圖解中判別的結(jié)果卻顯示為副變質(zhì)結(jié)果，因而，在采信原巖恢復(fù)結(jié)果時，將不考慮c—n—f和La/Yb—∑REE圖解的判別結(jié)果。對余下的圖解所恢復(fù)出的原巖，重點依托TiO2-SiO2圖解結(jié)果，結(jié)合其它圖解的判定結(jié)果，同時考慮這些巖石的稀土元素特征和配分模式，進(jìn)行綜合判定。根據(jù)這一基本原剛，恢復(fù)出的原巖如下：

黑云片巖類和石英片巖類的原巖總體應(yīng)為副變質(zhì)巖，它們可能是由粉砂質(zhì)粘土巖或泥巖變質(zhì)而成；角閃黑云片巖的原巖可能為正變質(zhì)巖，它們可能是由中基性火山巖變質(zhì)而成。

表3 西盟巖群變質(zhì)巖原巖判別結(jié)果

注：﹢代表原巖為火山巖，﹣代表原巖為沉積巖

片麻巖類中的7、10、18、23、29號為正變質(zhì)巖，它們可能是由中酸性巖漿巖變質(zhì)而成；其余片麻巖屬于副變質(zhì)巖，其原巖可能為長石砂巖。

長英質(zhì)糜棱巖類其原巖為正變質(zhì)巖，它們的原巖可能為中酸性的巖漿巖變質(zhì)后再經(jīng)韌性剪切變形改造而成。這也與野外觀察到的長英質(zhì)糜棱巖巖性單調(diào)，缺少變質(zhì)巖夾層的野外地質(zhì)產(chǎn)狀特征相一致。

5 結(jié)論

西盟巖群由綠片巖相—角閃巖相的各類片巖、片麻巖、大理巖、變粒巖、長英質(zhì)糜棱巖等組成。

正變質(zhì)巖的REE形式變化較大，而副變質(zhì)巖的REE表現(xiàn)為相同的輕稀土比重稀土更加富集，稀土配分曲線向右傾斜，輕重稀土分餾明顯，其∑REE介于166~410ppm，平均254；Eu中度虧損（平均0.58），（La/Yb）N介于7.6~21.4之間，平均12.0。它們與北美頁巖球粒隕石化后的曲線走勢幾乎一致，暗示西盟巖群的副變質(zhì)巖的原巖與北美頁巖相似。

黑云片巖類和石英片巖類的原巖可能是由粉砂質(zhì)粘土巖或泥巖變質(zhì)；角閃黑云片巖的原巖可能為中基性火山巖；部分片麻巖類的可能是中酸性巖漿巖，其余片麻巖的原巖可能為長石砂巖；長英質(zhì)糜棱巖類的原巖為中酸性巖漿巖。

參考文獻(xiàn):

[1] 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 云南省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 1990. 北京: 地質(zhì)出版社.

[2] 鐘大賚. 滇川西部古特提斯造山帶[M]. 1998. 北京:科學(xué)出版社.

[3] 王鎧元. 云南前寒武紀(jì)地質(zhì)研究概論[J]. 云南地質(zhì), 1998, 17（l）:91～99.

[4] 羅君烈. 滇西特提斯造山帶的演化及基本特征[J]. 云南地質(zhì), 1990, 9（4）:247～290.

[5] Boynton W V. Geochemistry of the rare earth elements meteorite studies [J]. In Henderson P, ed. Rare Earth Element Geochemistry. Elservier, 1984. 63, 114.

[6] 李天斌, 張學(xué)文, 王成, 等. 北祁連山東段海原一帶海原群變質(zhì)巖原巖恢復(fù)及其構(gòu)造背景[J]. 地質(zhì)通報, 2006, 25（1-2）:194～203.

[7] 孟凡超, 邱隆偉, 劉魁元, 等. 濟(jì)陽坳陷埕東凸起基底巖石組合、原巖恢復(fù)及地質(zhì)意義[J]. 地質(zhì)科學(xué), 2013, 48（3）：707～720.

[8] 張海祥, 張伯友. 贛北星子群變質(zhì)巖的原巖恢復(fù)及其形成構(gòu)造環(huán)境判別[J]. 中國地質(zhì), 2003, 30（3）: 254～260.

[9] 王仁民, 賀高品, 陳珍珍. 等. 變質(zhì)巖原巖圖解判別法[M]．北京:地質(zhì)出版社.1987, 1～199．

[10] 涂紹雄. 河南篙箕地區(qū)登封群變質(zhì)巖系的原巖恢復(fù)與變質(zhì)作用[J]. 中國地質(zhì)科學(xué)院宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊. 1981, 3:79～95.

[11] 劉軍, 靳淑韻. 遼寧弓長嶺鐵礦床斜長角閃巖類地球化學(xué)特征研究及原巖恢復(fù)[J]. 中國地質(zhì). 2010, 37（2）:324～333.

[12] 陳光遠(yuǎn), 孫岱生, 殷輝安. 成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué)[M]. 重慶：重慶出版社. 1987.

Geochemical Characteristics and Protolith of the Ximeng Group in the Changning Area, West Yunnan

WANG Cheng1, WANG Guo-zhi2,GAO Rui2, WANG Dao-yong2

（1-Hunan Toener Investment Group Co., Ltd, Chengdu 610042; 2-College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059;）

The Ximeng Group may be divided into a, b and c Members which are composed of schist, gneiss, granofels, felsic mylonite, marble and granitoid. Major element and REE analyses for 29 samples show that protolith of biotite schist and quartz schist as parametamorphic rock should be silty calyrock or mudrock, protolith of amphibole-biotite schist should be intermediate-basic volcanic rock, protolith of gneiss—arkose and a small amount of intermediate-acid magmatic rock and protolith of felsic mylonite--intermediate-acid magmatic rock and shear-deformed.

protolith; geochemistry; Ximeng Group; West Yunnan

P632

A

1006-0995（2016）03-0483-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.031

2015-10-14

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“云南省雞街等四幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”（編號：1212011220389）資助

王誠（1989-），男，四川遂寧人，碩士，主要從事礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)方面工作