老撾仙諾晚三疊世火山巖年代學(xué)及地質(zhì)意義

曾昭光，楊恩林，梁國軍，張貴發(fā)，王華斌

(貴州省地礦局117地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550018)

造山帶火山巖是重朔造山帶巖漿演化史,認(rèn)識造山帶的形成和演化的窗口，不同構(gòu)造環(huán)境有特定的火山巖漿作用與之相伴 (夏林圻，2001)。仙諾地區(qū)位于老撾北部，其西部、南部與泰國接壤，在仙諾縣(B.Xiang-Nou)縣城西部約20km處班八拐中三疊世南團組底部新發(fā)現(xiàn)一套火山巖組合，筆者對該火山巖的產(chǎn)出、巖石、地球化學(xué)等特征進行了系統(tǒng)研究，探討其形成時代和構(gòu)造背景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)在大地構(gòu)造上位于特提斯構(gòu)造域東段與西太平洋構(gòu)造域的相交接地帶，隸屬于印支陸塊區(qū)(西界為瀾滄江-清萊-勞勿縫合帶，北東界為金沙江-哀牢山-馬江縫合帶)(李興振等，2004)，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，其主要構(gòu)造單元可與毗鄰的中國云南、越南、柬埔寨、泰國等的構(gòu)造單元相互連接和延伸。該區(qū)所處的中南半島古生代為岡瓦納大陸與勞亞大陸之間、特提斯洋中的一系列具有前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的海山、洋島。中生代以來，主體與勞亞古陸碰撞拼合相連為一體；新生代以來，位于逐漸隆起的青藏高原東南緣，伴隨著歐亞-印澳板塊的拼合碰撞與側(cè)向擠壓，成為逃逸構(gòu)造活動帶的一部分。是由一系列古地塊群經(jīng)俯沖蛇綠混雜巖帶等多期改造拼合而成的復(fù)合地塊群(李興振等，2002)(圖1)。

1.侏羅系；2.上三疊統(tǒng)南遼組；3.上三疊統(tǒng)南團組；4.上三疊統(tǒng)杭村組；5.中三疊統(tǒng)帕江組；6.上二疊統(tǒng)玄武巖組；7.中二疊統(tǒng)潘達組；8.上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)冬卡組；9上石炭統(tǒng)孟南組；10.超基性侵入巖；11.斷層及傾角；12.地質(zhì)界線；13.角度不整合界線；14.平行不整合界線；15.火山巖組合層；Ⅲ1.景洪-素可泰火山??；Ⅲ2.思茅-彭世洛中新世代盆地及墨江-黎府火山??；Ⅲ3.萬象—呵叻中新生代盆地；Ⅲ4.南、北長山褶皺帶；①.寧昌-清邁蛇綠巖帶；②.難河-程逸-沙繳縫合帶；③.奠邊-黎府縫合帶；④紅河斷裂；⑤.馬江縫合帶；⑥色潘-三岐縫合帶圖1 老撾仙諾地區(qū)地質(zhì)略圖(圖a據(jù)李興振等修改，2004)Fig.1 Geological sketch map of B.Xiang-Nou area in Laos

研究區(qū)橫跨景洪-素可泰火山弧與思茅-彭世洛地塊，主體處于思茅-彭世洛地塊內(nèi)。自古生代以來，經(jīng)歷了裂解—閉合—碰撞—抬升漫長而復(fù)雜的演化過程，鑄就了現(xiàn)在復(fù)雜的構(gòu)造格局(王承書，2002)。其形成和發(fā)展演化歷程受到了難河-程逸-沙繳縫合帶和以東的奠邊府-黎府縫合帶形成演化的控制，同時亦受西側(cè)景洪-素可泰火山弧及思茅-彭世洛中新生代盆地、墨江-黎府火山弧演化的制約(李興振等，2004)。

2 火山巖的分布及巖石特征

火山巖主要分布于河德憨—班八拐—桂普蘭地區(qū)，呈南北向展布，長約15km(圖1)，產(chǎn)于南團組底部，與下伏上三疊統(tǒng)杭村組呈平行不整合接觸，在班八拐出露較好，其厚度16.1m。以凝灰?guī)r與角礫巖組合出現(xiàn)(圖2)。凝灰?guī)r呈灰白色、灰色，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，變余凝灰結(jié)構(gòu)，以晶屑、玻屑和次火山填隙物組成，巖石強脫玻、硅化、綠泥石化和泥化，礦物成分除了斜長石晶屑因聚片雙晶還保留可識別外，其余都僅具晶型假象；玻屑因退玻生成細(xì)粒狀石英集合體，僅保留玻屑形態(tài)或玻屑綠泥石化等。成分為晶屑10%，玻屑30%，填隙物60%，角閃石1%?，F(xiàn)將該火山巖剖面( 圖3)逐層描述如下。

a.角礫巖與凝灰?guī)r互層;b.礫巖；c.玻屑結(jié)構(gòu)(正交偏光 目鏡10×物鏡5×)；d.斑狀結(jié)構(gòu)(正交偏光 目鏡10× 物鏡5×)圖2 仙諾火山巖宏觀與微觀特征圖Fig.2 The Macroscopical and microcosmic feature of volcanic rock in B.Xiang-Nou

圖3 仙諾火山巖地層層序圖Fig.3 The stratigraphic sequence of volcanic rocks in B.Xiang-Nou

上覆地層上三疊統(tǒng)南團組：粉砂巖、泥巖。

7.深灰色泥巖、粉砂巖。

-------- 整合接觸 --------

南團組底部礫巖、凝灰?guī)r層

厚16.1 m

6.凝灰?guī)r：灰色、淺灰色塊狀變余玻屑火山凝灰?guī)r，礦物組成有玻屑及火山灰、白鈦石、綠簾石和黃鉀鐵釩。其中玻屑呈各種不規(guī)則的弧形凹面體，玻屑之間為火山灰。玻屑和火山灰粒度變粗，白鈦石、綠簾石呈斑狀分散狀分布于巖石中。

4.3 m

5.礫巖：淺灰色塊狀礫巖。礫石含量約20%～50%，顆粒之間的膠結(jié)物為火山巖；礫巖風(fēng)化面呈褐色，新鮮面呈灰褐色，礫徑約1～50 cm，磨圓度一般，顆粒較大者成分主要為火山物質(zhì)、凝灰?guī)r、安山巖、砂巖等，礫石的磨圓度較好。

6.5 m

4.凝灰?guī)r：灰色、淺灰色塊狀變余玻屑火山灰凝灰?guī)r，礦物組成有玻屑及火山灰、白鈦石、綠簾石和黃鉀鐵釩為特征。黏土礦物顆粒較粗，粒度大小0.5～2 cm。

2.3 m

3.礫巖：灰色礫巖。礫石含量約5%，膠結(jié)物為火山質(zhì)；礫徑約1～10 cm，呈次磨圓狀，礫石主要為凝灰?guī)r、火山角礫巖、砂巖、閃長巖等。

1.8 m

2.凝灰?guī)r：灰色、淺灰色塊狀變余玻屑火山灰凝灰?guī)r，礦物組成有玻屑及火山灰、白鈦石、綠簾石和黃鉀鐵釩。其中玻屑呈各種不規(guī)則的弧形凹面體，玻屑之間為火山灰。玻屑均已被黏土礦物代替。黏土礦物顆粒極細(xì)，呈隱晶-微晶集合體。白鈦石、綠簾石呈隱晶狀分散狀分布于巖石中。黃鉀鐵釩呈微細(xì)鱗片狀隱晶質(zhì)集合體。

1.2 m

-------- 平行不整合接觸 --------

1.下伏地層上三疊統(tǒng)杭村組：灰色、深灰色致密狀砂質(zhì)板巖。

3 樣品采集及測試分析

對仙諾縣班八拐出露火山巖組合進行1∶200地層剖面測量，對火山巖進行了詳細(xì)分層。在2、4、6層凝灰?guī)r中分別采集BW31、YD04、YD02、YD01+1、YD01樣品(圖3)進行主量元素、微量元素、稀土元素分析。樣品由澳實分析檢測集團-澳實礦物實驗室(廣州)測試分析，主量元素用荷蘭PANalytical生產(chǎn)的Axios儀器利用熒光光譜儀(XRF)測試分析，檢出14種氧化物。微量元素用美國Varian生產(chǎn)的ICP735-ES儀器分析，分析方法為巖石樣品四酸消解后利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)測定多元素含量，共檢出33種元素。稀土元素分析為堿熔法，即將巖石樣品加入到LiBO2熔劑中，混合均勻，在1 000°C以上的熔爐中熔化，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測31種元素，檢測儀器為美國Perkin Elmer公司生產(chǎn)的Elan 9000。

在第2層的凝灰?guī)r中采集測年樣品，由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所對樣品進行加工，采用重力和磁選方法分選出鋯石。選出的鋯石在雙目鏡下，挑選完整、透明度高、無裂隙、體型較大的將其整齊的置于環(huán)氧樹脂中，磨至大部分鋯石一半處截面。制靶后先進行反射光、透射光顯微照相，選擇其中無裂隙、無包裹體的鋯石再進行陰極發(fā)光(CL)顯微照相。陰極發(fā)光顯微照相在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR) JEOL-JXA-8100電子探針上完成。鋯石U-Pb同位素測年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR)利用激光剝蝕等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)儀器分析完成。

4 地球化學(xué)特征

4.1 主量元素特征

在仙諾縣班八拐火山巖中采集5件樣品分析主量元素含量見表1。從表1中可看出，SiO2含量為56.13%～74.58%，為中-酸性系列 (英安質(zhì)凝灰?guī)r)，從下往上SiO2含量減少，從酸性到中性的變化。A12O3含量從下往上是增加，為13.9%～25.38%，MgO含量均較低，為0.43%～0.86%，其巖石多為高鋁低鎂的特征。TiO2、A12O3、Fe2O3、MgO含量隨著SiO2的增加而降低，由MnO、CaO與SiO2的含量變化一致;全堿含量(Na2O+K2O)為4.73%～5.74%，其變化與SiO2的含量趨勢大體一致，表現(xiàn)為典型的堿性-鈣堿性巖系列特征。研究區(qū)部分主量元素及其特征值在TAS 圖解中顯示(圖4)，該巖石類型為玄武安山巖、安山巖、英安巖,多數(shù)為亞堿性?；鹕綆r巖石化學(xué)及特征參數(shù)、CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物(表2)，參數(shù)特征如下。

Pc.苦橄玄武巖；B.玄武巖；O1.玄武安山巖；O2.安山巖；O3.英安巖；S1.粗面玄武巖；S2.玄武質(zhì)粗面安山巖；S3.粗面安山巖；T.粗面巖、粗面英安巖；F.副長石巖；U1.堿玄巖、碧玄巖；U2.響巖質(zhì)堿玄巖；U3.堿玄質(zhì)響巖、響巖；Ir.Irive分界線，上方為堿性，下方為亞堿性圖4 仙諾火山巖元素特征值TAS圖解Fig.4 TAS diagram of volcanic rocks in B.Xiang-Nou

(1)分異指數(shù)(DI)：為70.64～88.95，分異指數(shù)較高，說明巖漿分異演化程度較徹底，巖石酸性程度高。

(2)固結(jié)指數(shù)(SI)：為4.95～7.78，根據(jù)前人的研究成果，隨著巖漿分異程度增高，SI值變小，巖石酸性程度增高。小于40均是幔源原生巖漿經(jīng)過分異同化而成，可能是原生巖漿在地殼深處經(jīng)分異作用而衍生的巖漿或者為原生巖漿受地殼物質(zhì)混染而成。

(3)巖石堿度：里特曼指數(shù)(δ)：δ為0.61～1.76，小于<3.3，顯示巖石為鈣堿性巖。

堿度率(AR)：AR為1.5～2.33，在TAS圖上，多數(shù)投影于亞堿性巖石區(qū)。

(4)A/CNK 值： A/CNK變化范圍為1.58～3.78，大部分樣品的A/CNK都大于1，顯示樣品屬于過鋁質(zhì)系列。

4.2 微量元素特征

仙諾班八拐火山巖微量元素含量見表3，所有樣品均具有較低的Nb/Y值，在SiO2-Nb/Y圖解上(圖5)，主要在流紋英安巖范圍內(nèi)。英安質(zhì)凝灰?guī)r系列火山巖微量元素豐度變化較大，尤以Rb變化范圍最大，總體表現(xiàn)為大離子親石元素(Rb, Ba)的富集，高強場元素K、Ti豐度普遍較低。其分配模式呈現(xiàn)先隆起后呈弱的向右傾斜趨勢(圖6)，與中國金沙江帶(莫宣學(xué)等，1993)及世界島弧火山巖(BALEY,1981)相一致。

Subalkalbas.亞堿性玄武巖；Andesite.安山巖；Rhydac/Dac.流紋英安巖/英安巖；Rhyolite.流紋巖;com/pant.納閃堿流巖/堿流巖；Trachyte.粗面巖；Trachyand.粗面安山巖；Phonolite.響巖；Alkbas.堿性玄武巖；Ban/NPh.碧玄巖/霞石巖圖5 仙諾火山巖SiO2-Nb/Y分類圖解Fig.5 SiO2-Nb/Y classification diagram of volcanic rocks in B.Xiang-Nou

4.3 稀土元素特征

火山巖稀土元素含量見表4，稀土元素含量相對較高，ΣREE為68.62×10-6～132.64×10-6，LaN/YbN=2.11～7.41，δEu 為0.49～0.98，略顯負(fù)異常，稀土元素配分模式圖上表現(xiàn)為明顯右傾的特征(圖7) 。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土配分模式圖上表現(xiàn)為輕稀土輕微富集和重稀土相對平坦的特征，無Eu異常或弱的正異?；蜇?fù)異常(圖7)。

圖6 仙諾微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.6 Primitive mantle-normalized trace element in B.Xiang-Nou

圖7 仙諾稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns in B.Xiang-Nou

5 構(gòu)造環(huán)境分析

火山巖產(chǎn)于南團組底部，以礫巖與凝灰?guī)r互層呈韻律組合，且是下部顆粒小，往上變大的特征，表明可能為造山隆升剝蝕的陸相環(huán)境(朱延浙等，2007)。根據(jù)主量元素及其特征值該巖石類型為安山巖、英安巖、流紋巖,地球上大量的安山巖出現(xiàn)在活動造山帶及其活動強大的大陸邊緣和島弧上(宋叔和，1973)。可能是源于巖石蝕變部分樣品受到后期構(gòu)造作用，部分元素含量失真，在火山巖的Rb/Y+Nb圖解中，投點較為分散(圖8)。由圖8得知，樣品元素特征值投圖為島弧環(huán)境，這與前人(范蔚茗等，2009，寇林林，2009)對測區(qū)劃分的構(gòu)造環(huán)境相吻合。該火山巖A12O3含量為13.9%～25.38%，MgO含量為0.43%～0.86%。為高鋁低鎂的特征，符合古特提斯晚三疊世碰撞后隆升階段，巖石圈拆沉作用下形成的高鋁低鎂巖漿的特點(彭平頭，2006)。綜上所述，認(rèn)為該火山巖大地構(gòu)造背景為島弧環(huán)境，是中特提斯洋打開，古特提斯洋向古印支地塊俯沖閉合過程中的產(chǎn)物。

Syn-COLG.同碰撞花崗巖；WPG.板內(nèi)花崗巖；ORG.洋脊花崗巖 ； VAG.火山島弧花崗巖圖8 Rb/Y+Nb圖解 (PEARCE J A,et al.1984)Fig.8 Rb/Y+Nb diagram

6 巖體形成時代討論

火山巖產(chǎn)于南團組底部，據(jù)南團組的巖石組合特征，區(qū)域上可與《云南省巖石地層》(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，2008)中滇西地區(qū)桃子組的碎屑巖對比，南團組的形成時代為晚三疊世。在凝灰?guī)r中選出的鋯石具有較明顯的巖漿鋯石震蕩環(huán)帶(圖9)，其年齡能夠代表火山巖噴出年齡。本次樣品共測試了24個點，24個巖漿鋯石的年齡范圍比較集中，且數(shù)據(jù)點在諧和圖中集中一致分布在曲線上及附近，所有測點206Pb/238U加權(quán)平均年齡為U-Pb年齡(215±1.4) Ma (圖10)，即該火山巖為晚三疊世巖漿活動的產(chǎn)物。

總之，該火山巖是中特提斯洋打開，古特提斯洋向古印支地塊俯沖閉合過程中的產(chǎn)物。

圖9 仙諾鋯石陰極發(fā)光(CL)圖Fig.9 CL images of zircon in B.Xiang-Nou

圖10 仙諾火山巖U-Pb年齡諧和圖Fig.10 Zircons U-Pb concordia diagram in B.Xiang-Nou

7 結(jié)論

(1)火山巖層產(chǎn)于三疊系南團組底部，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、變余凝灰結(jié)構(gòu)，可見晶屑、玻屑和次火山填隙物，以凝灰角礫巖與凝灰?guī)r互層為主。SiO2含量為56.13%～74.58%，為英安質(zhì)凝灰?guī)r(酸性系列)，據(jù)主量元素及其特征值，認(rèn)為該巖石類型為玄武安山巖、安山巖、英安巖，可能來自于附近中酸性火山噴發(fā)活動。

(2)通過對火山巖元素地球化學(xué)特征以及同位素地球化學(xué)研究，表明該區(qū)的大地構(gòu)造背景為島弧環(huán)境，是中特提斯洋打開，古特提斯洋向古印支地塊俯沖閉合過程中的產(chǎn)物?；鹕綆r的U-Pb定年為(215±1.4) Ma，是晚三疊世諾利期形成 。