藏南岡底斯巖基晚白堊世含紫蘇輝石侵入巖的地球化學特征及其成因探討*

高家昊 曾令森 高利娥 趙令浩,2,3 王亞瑩 王亞飛

1.自然資源部深部動力學重點實驗室，中國地質科學院地質研究所，北京 1000372.中國地質科學院國家地質實驗測試中心，北京 1000373.北京大學地球與空間科學學院，北京 100871

岡底斯巖基作為世界上大規(guī)模的巖基之一，保存了大量巖漿活動的記錄(Chungetal.,2003,2009;Houetal.,2004;Chuetal.,2006,2011;Moetal.,2007,2008;Wen,2007;Wenetal.,2008;Jietal.,2009,2014;Zhuetal.,2009,2011,2015,2019;Zhangetal.,2010,2011,2014;Jiangetal.2014;Wangetal.,2016;張澤明等，2019)，為研究島弧巖漿作用和構造動力學過程提供了天然的野外實驗室。蘇長巖或含紫蘇輝石巖漿巖作為一種“特殊類型”的巖漿巖，在世界各地的層狀侵入雜巖體、島弧雜巖體、蛇綠巖以及大洋洋殼中廣泛發(fā)育(Hailwood,1974;Fyfe,1978;Hall and Hughes,1987;Ross and Elthon,1993;Python and Ceuleneer,2003;Piccardo and Guarnieri,2011;Gao and Zhou,2013;劉傳周,2015;Srivastavaetal.,2016;Rajesh,2019)。前人研究表明，蘇長巖的母巖漿相較于MORB具有更高的含水量和氧逸度(Lachizeetal.,1996)，并且虧損Ti、Zr、Sr、Y以及REE(Ross and Elthon,1993)。其母巖漿可能來自于有流體參與的大洋巖石圈地幔的部分熔融(Python and Ceuleneer,2003)、大陸巖石圈地幔的部分熔融(Hall and Hughes,1987)、軟流圈的部分熔融(Fyfe,1978;Olson,1992;Ross and Elthon,1993;Piccardo and Guarnieri,2011)、軟流圈與大陸巖石圈的相互作用(Maetal.,2013a)以及虧損的MORB型熔體和大洋巖石圈部分熔融的混合產物(Nonnotteetal.,2005)。蘇長巖特殊的礦物組成及礦物結晶順序反映了母巖漿性質以及巖漿演化過程中巖漿性質的轉變。厘清蘇長巖的成因，對于揭露深部地幔、地幔-地殼巖漿作用的性質以及巖漿演化過程具有重要的意義。前人報道了岡底斯巖基米林地區(qū)出露的晚白堊世蘇長巖，認為其母巖漿源自軟流圈與受流體交代的巖石圈地幔的相互作用(Maetal.,2013a)。同時，米林地區(qū)還發(fā)育晚白堊世高Sr/Y比含紫蘇輝石花崗巖，Zhangetal.(2010,2011)認為其是洋脊俯沖的產物，但Maetal.(2013b)認為它們代表新特提斯俯沖板片回轉導致俯沖洋殼部分熔融的產物。

野外地質考察和巖相學鑒定發(fā)現(xiàn)含紫蘇輝石侵入巖并不局限在米林地區(qū)，而是沿岡底斯巖基南緣楠木林縣-大竹卡村-曲水縣-桑耶寺-里龍村一線廣泛出露。本文通過開展元素地球化學、同位素地球化學和鋯石U-Pb地質年代學測試，同時結合文獻數據，來探討含紫蘇輝石侵入巖的成因，限定岡底斯巖基晚白堊世深部幔源巖漿的性質和巖漿演化過程。

1 地質背景和樣品描述

拉薩地塊東西向展布約2000km，南北以印度河-雅魯藏布縫合帶和班公湖-怒江縫合帶為界，是青藏高原的重要組成部分(Yin and Harrison,2000;潘桂棠等,2006)。以獅泉河-納木錯蛇綠巖混雜帶以及洛巴堆-米拉山斷裂為界限，可將拉薩地塊分為北拉薩地塊、中拉薩地塊和南拉薩地塊(Zhuetal.,2011)。岡底斯巖基侵位于拉薩地塊南緣的早古生代及中生代地層中，東西延伸約1500km(Zhuetal.,2019)(圖1a)。在岡底斯巖基的形成與演化過程中，巖漿作用按活動時間可分為230～150Ma、100～80Ma、65～41Ma以及35～10Ma四個峰期(Chungetal.,2003,2009;Houetal.,2004;Chuetal.,2006,2011;Moetal.,2007,2008;Wen,2007;Wenetal.,2008;Jietal.,2009,2014;Zhuetal.,2009,2011;高家昊等,2017;Wangetal.,2019;張澤明等，2019;王海濤等,2019;徐倩等,2019a,b)。

圖1 拉薩地體南緣巖漿巖分布地質簡圖(a，據Chu et al.,2011修改)和采樣位置簡圖(b，據Ma et al.,2013a修改)BNS-班公-怒江縫合帶；ITS-印度河-雅魯藏布江縫合帶Fig.1 Simplified geologic maps of southern Tibet showing outcrops of the magmatic rocks (a，after Chu et al.,2011) and sampling locations (b,after Ma et al.,2013a)BNS-Bangong-Nujiang suture;ITS-Indus-Tsangpo suture

岡底斯巖基白堊紀巖漿作用形成了多種巖性的巖漿巖，包括火山巖，花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖以及輝長巖等侵入巖。這些巖石都具有較低的Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr(t)<0.7044)，但較高的εNd(t)(>0.9)和εHf(t)值(>+10)，表現(xiàn)出強烈的虧損源區(qū)特征。研究認為這些巖漿作用均與新特提斯洋的北向俯沖作用相關(Wenetal.,2008;Jietal.,2009;Zhuetal.,2009,2011)。晚白堊世岡底斯巖基主要產出蘇長巖、含紫蘇輝石花崗巖和高Sr/Y比花崗巖類，巖基的形成主要受控于新特提斯洋的北向俯沖(Wenetal.,2008;紀偉強等,2009;Zhangetal.,2010,2011;Maetal.,2013a;高家昊等,2017；徐倩等，2019a)。蘇長巖的成因可能為軟流圈與大陸巖石圈的相互作用(Maetal.,2013a)。紫蘇花崗巖成因則可能與洋中脊俯沖(張澤明等,2009;Zhangetal.,2010,2011)或與俯沖板片回轉有關(Maetal.,2013b)。

本文樣品分別采自岡底斯巖基南緣的楠木林縣(T0726-B)、大竹卡村(TDZK12、T0847-B)、曲水縣(T1102)、桑耶寺西(T1099)以及里龍村(TLL12、T0578-A)附近(圖1b、表1)。在這五個采樣點，含紫蘇輝石的侵入巖均以巖體產出，包含大小不一的暗色細粒包體(圖2)。含紫蘇輝石基性巖(樣品T0847-B)為斑狀結構，主要由斜長石(35%～40%)、紫蘇輝石(15%～25%)、單斜輝石(5%～10%)、角閃石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)以及鈦鐵礦(2%～3%)等組成(圖2)。斜長石主要為自形-半自形板狀，粒度可達5mm以上；紫蘇輝石和單斜輝石則呈半自形-他形，粒度也可達5mm以上；角閃石和黑云母多圍繞在輝石周邊產出，可能是紫蘇輝石或單斜輝石與熔體反應的產物。其余樣品為含紫蘇輝石中-酸性巖，呈現(xiàn)斑狀結構，主要由斜長石(35%～45%)、紫蘇輝石(10%～15%)、單斜輝石(5%～10%)、角閃石(5%～10%)、黑云母(3%～5%)、石英(5%～15%)以及鈦鐵礦(2%～3%)等組成(圖2)。斜長石呈自形-半自形，粒度可達5mm以上；紫蘇輝石和單斜輝石則呈半自形-他形，粒度也可達5mm以上；同樣可見角閃石和黑云母多圍繞在輝石周邊產出。紫蘇輝石和斜長石存在相互包裹的現(xiàn)象，說明紫蘇輝石和斜長石的結晶時間相近。在里龍村附近巖體中采集到的包體(樣品T0578-E)呈渾圓狀，與寄主巖體呈截然接觸，不存在冷凝邊。暗色細粒包體呈似斑狀結構，礦物組成與寄主巖石相似，為斜長石(35%～40%)、紫蘇輝石(20%～25%)、單斜輝石(5%～10%)、角閃石(20%～25%)、黑云母(10%～15%)以及磁鐵礦(2%～3%)等，但結晶顆粒粒度明顯小于寄主巖石，暗色礦物(單斜輝石，紫蘇輝石，角閃石以及黑云母)呈輕微定向分布(圖2)。

表1 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖樣品匯總表Table 1 Summary of the samples of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese,southern Tibet

圖2 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖野外地質照片及鏡下照片(a) T0726-B野外特征；(b) T1102-A野外特征；(c)含紫蘇輝石侵入巖中的紫蘇輝石、單斜輝石和斜長石；(d)含紫蘇輝石侵入巖中的紫蘇輝石包裹斜長石；(e)含紫蘇輝石侵入巖中的紫蘇輝石、斜長石、角閃石和磁鐵礦，斜長石中包裹紫蘇輝石；(f)含紫蘇輝石侵入巖中的紫蘇輝石、角閃石和石英；(g)暗色細粒包體中的紫蘇輝石和斜長石；(h)暗色細粒包體中的紫蘇輝石、單斜輝石、斜長石、角閃石和磁鐵礦.Abbreviations:Opx-orthopyroxene;Cpx-clinopyroxene;Pl-plagioclase;Amp-amphibole;Mt-magnetite;Qtz-quartzFig.2 Photographs showing the occurrence textures and mineral assemblages of the hypersthene-bearing intrusive rocks(a) occurrence of T0726-B;(b) occurrence of T1102-A;(c) orthopyroxenes,linopyroxenes and plagioclase in the hyperthene-bearing intrusive rocks;(d) orthopyroxenes,clinopyroxenes and plagioclase in the hyperthene-bearing intrusive rocks;(e) orthopyroxenes,plagioclase,amphibole and magnetite in the hyperthene-bearing intrusive rocks;(f) orthopyroxenes,amphibole and quartz in the hyperthene-bearing intrusive rocks;(g) orthopyroxenes and plagioclase in the enclaves;(h) orthopyroxenes,clinopyroxenes,plagioclase,amphibole and magnetite in the enclaves.Abbreviations:Opx-orthopyroxene;Cpx-clinopyroxene;Pl-plagioclase;Amp-amphibole;Mt-magnetite;Qtz-quartz

2 測試方法

2.1 SIMS鋯石U-Pb定年和SHRIMP鋯石U-Pb定年

2.2 LA-MC-ICP-MS 鋯石U-Pb定年

為了確定其他含紫蘇輝石侵入巖的形成年代，樣品T1102-A、T1102-B1、T1102-B2、TLL12及TDZK12采用與樣品T0726-B、T0578-A、T8047-B和T1099相同的前處理。鋯石U-Pb同位素定年測試在中國地質科學院礦產資源研究所成礦作用與資源評價重點實驗室進行。測試方法參見高家昊等(2017)。所用儀器為德國Finnigan公司生產的Neptune型激光多接收等離子體質譜(LA-MC-ICP-MS)，并結合美國New Wave公司生產的UP213nm激光剝蝕系統(tǒng)，激光剝蝕所用斑束直徑為25μm，頻率為10Hz，能量密度約為2.5J/cm2，以He為載氣。U和Th含量以鋯石標樣M127 (U:923×10-6;Th:439×10-6;Th/U:0.475)為外標進行校正。在測試過程中，每測定10個樣品點前后重復測量兩次鋯石標樣GJ-1和一次鋯石標樣Plesovice。分析數據的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal完成(Liuetal.,2010)，鋯石年齡諧和圖用ISOPLOT獲得。

2.3 全巖元素地球化學

為確定這一系列含紫蘇輝石侵入巖以及暗色細粒包體的元素地球化學特征，在自然資源部國家地質實驗測試中心對其主量及微量元素進行分析測試。測試方法參見高家昊等(2017)。主量元素通過XRF(X熒光光譜儀3080E)方法測試，分析精度為5%。微量元素和稀土元素(REE)通過等離子質譜儀(ICP-MS-Excell)分析，含量大于10×10-6的元素的測試精度為5%，而小于10×10-6的元素精度為10%。個別在樣品中含量低的元素，測試誤差大于10%。

2.4 鋯石Hf同位素分析方法

在中國地質科學院礦產資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室對樣品的鋯石Hf同位素測試進行測試分析。測試方法參見高家昊等(2017)。鋯石Hf同位素測試在Neptune多接收等離子質譜和Newwave UP213紫外激光剝蝕系統(tǒng)(LA-MC-ICP-MS)上進行的，實驗過程中采用He作為剝蝕物質載氣，根據鋯石大小，剝蝕直徑采用55μm或40μm，測定時使用鋯石國際標樣GJ1和Plesovice作為參考物質，分析點與U-Pb定年分析點為同一位置。相關儀器運行條件及詳細分析流程見侯可軍等(2007)。分析過程中鋯石標準GJ1和Plesovice的176Hf/177Hf測試加權平均值分別為0.282007±0.000007 (2σ,n=36)和0.282476±0.000004 (2σ,n=27)，與文獻報道值(侯可軍等，2007;Moreletal.,2008;Slámaetal.,2008)在誤差范圍內完全一致。

2.5 Sr-Nd同位素分析方法

選擇具有代表性的32件樣品進行了Sr和Nd同位素組成進行分析。Rb-Sr和Sm-Nd同位素的化學分離及同位素測試在中國科學技術大學中國科學院殼幔物質與環(huán)境重點實驗室完成，詳細的分析方法和流程參考文獻(Chenetal.,2000,2007)。首先稱取100mg全巖粉末樣品于Teflon溶樣罐中，分別加入適量87Rb-84Sr和149Sm-150Nd的混合稀釋劑以及約3mL純化的HF和少量HClO4后，輕微搖晃溶樣罐使樣品和酸還有稀釋劑混合均勻，加蓋并擰緊并置于電熱板上加熱至約120℃，放置七天左右直至樣品完全溶解。待樣品溶解后，Rb-Sr和REE的化學分離采用裝有5mL AG50W×12陽離子交換樹脂(200～400目)的石英交換柱，而Sm和Nd的純化和化學分離則用充填有1.7mL Teflon粉末為交換介質的石英柱完成。整個流程Sr和Nd的本低濃度分別小于200pg和30pg。同位素比值的測試分別采用德國Finnigan公司生產的MAT-262(中國科學技術大學)和升級版MAT-261(德國慕尼黑大學)型固體熱電離質譜(Thermal Ionization MassSpectrometer，簡稱TIMS)上完成。Rb同位素比值測定采用雙Ta-金屬帶形式，Sr同位素則用TaHf5發(fā)射劑和雙Ta-金屬帶的方式進行分析，而Sm和Nd同位素比值測試采用雙Re-金屬帶的形式進行。測定Sr-Nd同位素時所有樣品的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值分別采用86Sr/88Sr=0.1194和146Nd/144Nd=0.7219進行質量分餾矯正。Sr同位素測試過程中使用國際標樣NBS987進行監(jiān)測分別得到其87Sr/86Sr的實際測定值為0.710249±0.000012 (2SD,n=38;中國科學技術大學)和0.710243±0.000004 (2SD,n=9;德國慕尼黑大學)兩者在誤差范圍內一致；在對Nd同位素分析過程中在中科大采用La Jolla作為監(jiān)測標樣，得到143Nd/144Nd=0.511869±0.000006 (2SD,n=25)，而在德國慕尼黑大學采用國際標樣JNDi-1作為監(jiān)測，得到143Nd/144Nd=0.512100±0.000006 (2SD,n=8)。

2.6 電子探針分析方法

選取樣品中干凈并未發(fā)生反應的單斜輝石、斜方輝石和斜長石通過電子探針進行成分分析，實驗在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針實驗室進行。所用儀器型號為JEOL-JXA8230，工作時的加速電壓15kV，束流2×10-8A，束斑為5μm，ZAF修正，標準樣品為天然礦物或國家標準合成金屬，分析誤差小于0.01%。

3 數據與結果

3.1 地質年代學

為了厘定岡底斯巖基南緣自里龍村-楠木林縣出露的含紫蘇輝石侵入巖的年齡，對其中4件樣品進行了SIMS鋯石U-Pb和SHRIMP鋯石U-Pb定年測年分析，包括樣品T0726-B、T0578-A、T8047-B及T1099。而對樣品T1102-A、T1102-B1、T1102-B2、TLL12及TDZK12等5件樣品開展了LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年分析。這9件樣品的鋯石具有相似的結構和形態(tài)，呈自形-半自形，粒度在100～400μm之間，長寬比在1:1～1:5之間。樣品TLL12具有條帶狀環(huán)帶，其他樣品則表現(xiàn)出寬板狀韻律環(huán)帶(圖3)。

圖3 含紫蘇輝石侵入巖中鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Cathodoluminescence (CL) images showing texture and analytical spot of the hypersthene-bearing intrusive rocks

出露于楠木林縣的樣品T0726-B的U和Th含量分別在324×10-6～762×10-6和242×10-6～828×10-6之間(除測試點T0726-B-7以外)，Th/U比值在0.38～1.25之間(表2)。10個測試點計算出的加權平均年齡值為88.7±0.6Ma(MSWD=1.8)(圖4a)。高Th/U比值和清晰的韻律環(huán)帶表明了其巖漿成因，該年齡代表樣品T0726-B的結晶年齡。

表2 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖SIMS鋯石U-Th-Pb定年數據Table 2 SIMS zircon U-Th-Pb isotopic data of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

大竹卡地區(qū)的2件樣品TDZK12和T0847-B的加權平均年齡分別為97.3±0.2Ma(N=21,MSWD=1.8)(圖4i)和93.9±1.4Ma(N=11,MSWD=2.9)(圖4c)。這2件樣品具有變化較大的U(52.1×10-6～551×10-6)和Th(50×10-6～334×10-6)含量，Th/U比值在0.54～1.34之間。高Th/U比值和清晰的韻律環(huán)帶表明了其巖漿成因，這組年齡數據代表大竹卡地區(qū)樣品TDZK12和T0847-B的結晶年齡。

桑耶寺地區(qū)出露的樣品T1099的U和Th含量分別在122×10-6～517×10-6和170×10-6～649×10-6之間，Th/U比值在0.80～2.34之間 (表3)。19個測試點計算出的加權平均年齡值為92.2±0.3Ma(MSWD=0.4)(圖4d)。高Th/U比值和清晰的韻律環(huán)帶表明了其巖漿成因，該年齡代表樣品T1099的結晶年齡。

續(xù)表2Continued Table 2

圖4 含紫蘇輝石侵入巖樣品的鋯石U-Pb諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams for zircon U-Pb analytic results of samples from the hypersthene-bearing intrusive rocks

表3 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖SHRIMP鋯石U-Th-Pb定年數據Table 3 SHRIMP zircon U-Th-Pb isotopic data of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

曲水地區(qū)出露的3件樣品T1102-A、T1102-B1和T1102-B2的加權平均年齡變化較大，分別為84.7±0.5Ma(N=19,MSWD=1.0)(圖4e)、77.0±0.8Ma(N=14,MSWD=2.1)(圖4f)和83.5±0.6Ma(N=20,MSWD=1.6)(圖4g)。這3件樣品具有變化較大的U(103×10-6～1454×10-6)和Th(57.3×10-6～1095×10-6)含量，Th/U比值在0.32～1.50之間(表4)。高Th/U比值和清晰的韻律環(huán)帶表明了其巖漿成因，這組年齡數據可以代表曲水地區(qū)出露的含紫蘇輝石侵入巖的結晶年齡分別在～84Ma和～77Ma兩個階段。

表4 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖LA-MC-ICP-MS鋯石U-Th-Pb定年數據Table 4 LA-MC-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

里龍村地區(qū)的2件樣品TLL12和T0578-A的加權平均年齡分為81.7±0.3Ma(N=15,MSWD=4.6)(圖4h)和84.5±1.6Ma(N=6,MSWD=1.6)(圖4b)。這2件樣品除測試點TLL12-9以外具有較為集中的的U(115×10-6～297×10-6)含量，Th含量在68×10-6～503×10-6，Th/U比值在0.52～1.70之間。高Th/U比值和清晰的韻律環(huán)帶表明了其巖漿成因，這組年齡數據可以代表里龍村樣品含紫蘇輝石侵入巖的結晶年齡。與前人報道的里龍紫蘇花崗巖結晶年齡90～86Ma(Zhangetal.,2010)和100～89Ma(Maetal.,2013b)以及蘇長巖的結晶年齡～93Ma(Maetal.,2013a)相比，較為年輕。

上述測試結果表明，岡底斯巖基南緣自米林-日喀則地區(qū)出露的含紫蘇輝石侵入巖的結晶年齡具有較大的跨度(100～77Ma)。這些樣品的結晶年齡并不具有顯著的經度上的變化。自西向東，楠木林-大竹卡-曲水-米林地區(qū)，最老都可以追溯到>～90Ma，結晶年齡的下限則出現(xiàn)在曲水和米林地區(qū)(～80Ma)。結合文獻數據(Zhangetal.,2010;Maetal.,2013a，b)，上述數據表明：岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石侵入巖形成于三個階段，分別為：>92Ma、～87Ma和～80Ma。

3.2 全巖地球化學特征

為了解岡底斯南緣含紫蘇輝石侵入巖及細粒包體的元素地球化學特征，分析測試了48件含紫蘇輝石侵入巖樣品和8件細粒包體樣品的全巖元素地球化學組成，結果見表5。

續(xù)表4Continued Table 4

表5 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖元素地球化學組成(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)Table 5 Geochemical compositions of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese (major elements:wt%;trace elements:×10-6)

續(xù)表5Continued Table 5

續(xù)表5Continued Table 5

續(xù)表5Continued Table 5

續(xù)表5Continued Table 5

續(xù)表5Continued Table 5

3.2.1 主量元素地球化學特征

在主量元素地球化學特征上，含紫蘇輝石基性巖的SiO2含量在51.9%～52.7%之間，具有高的Al2O3(17.3%～18.2%)，較高的MgO (3.9%～4.1%)和FeOT(8.7%～9.0%)(圖5c,e)，較高的Mg#值(44.1～44.9)(圖5d)；均落在輝長巖-輝長閃長巖區(qū)域范圍內(圖5a)；均具有中鉀特征(圖5b)。含紫蘇輝石的中-酸性侵入巖具有變化較大的SiO2(53.5%～67.1%)，Al2O3(14.9%～18.8%)，F(xiàn)eOT和MgO含量變化較大分別在3.9%～7.8%和1.4%～5.3%之間(圖5c,e)，較高的Mg#值(39.7～58.6)(圖5d)；在TAS圖解上，樣品落在輝長閃長巖-二長閃長巖-閃長巖-二長巖-石英二長巖區(qū)域范圍內(圖5a)；具有中鉀-高鉀特征(圖5b)；在A/CNK-A/NK圖解上，大部分樣品落在了準鋁質范圍內(圖5g)。細粒包體具有較均一且較低的SiO2含量(51.2%～52.7%)，高Al2O3(18.1%～19.4%)、FeOT(8.1%～9.0%)、MgO (4.7%～5.4%)以及Mg#值(51.0～52.6)(圖5c,e,d)；在TAS圖解上，樣品落在輝長閃長巖區(qū)域范圍內(圖5a)；具有低鉀-中鉀特征(圖5b)；在A/CNK-A/NK圖解上，樣品則落在了準鋁質范圍內(圖5g)。

3.2.2 微量元素地球化學特征

在微量元素地球化學特征上，岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石基性巖特征如下：(1)具有較低的Cr和Ni含量，分別為3.1×10-6～14.8×10-6和8.7×10-6～15.0×10-6；(2)富集Cs、Rb、K、Ba、Pb等大離子親石元素，并且顯示Nb、Ta、Ti的顯著負異常以及較弱的Zr和Hf負異常(圖6b)；(3)具有高的Sr(707×10-6～836×10-6)含量，低的Y含量(19.0×10-6～20.3×10-6)以及較高的Sr/Y比值(36.5～43.5)(圖5h)。含紫蘇輝石中-酸性巖的微量元素特征如下：(1)具有變化較大的Cr(5.7×10-6～260×10-6)和Ni(10.2×10-6～78.2×10-6)含量；(2)富集Cs、Rb、K等大離子親石元素，大部分樣品顯示Nb、Ta、Ti的顯著負異常以及較弱的Zr和Hf負異常(圖6d)；(3)具有高的Sr(223×10-6～860×10-6)含量，低的Y含量(11.3×10-6～25.7×10-6)以及較高的Sr/Y比值(14.9～59.7)(圖5h)。與寄主巖石相比，細粒包體在微量元素特征上:(1)Cr和Ni含量較為集中，分別為32.9×10-6～87.9×10-6和28.3×10-6～37.2×10-6；(2)具有富集大離子親石元素虧損高場強元素的特征(圖6f)；(3)同樣具有高的Sr(618×10-6～730×10-6)含量，低的Y含量(15.3×10-6～21.4×10-6)以及較高的Sr/Y比值(34.1～44.1)(圖5h)。這一系列含紫蘇輝石侵入巖和細粒包體都顯示出富集大離子親石元素虧損高場強元素Nb、Ta、Zr、Hf和Ti的典型島弧巖漿巖特征。

3.2.3 稀土元素地球化學特征

在稀土元素地球化學組成上，岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石基性巖的ΣREE在93.4×10-6～107.0×10-6之間，輕、重稀土元素分餾顯著，(La/Yb)N=5.69～6.61(圖5i)，(Gd/Yb)N=2.95～3.23，La/Yb比值在8.09～9.40之間(圖5f)。樣品幾乎不具有Eu的異常(Eu/Eu*=0.95～1.05)，在球粒隕石標準化圖解上，HREE呈平坦分布(圖6a)。含紫蘇輝石中-酸性侵入巖的ΣREE在65.1×10-6～168.5×10-6之間，輕、重稀土元素分餾顯著，(La/Yb)N=4.96～16.98，(Gd/Yb)N=1.45～2.83，La/Yb比值在7.05～24.15之間。樣品具有微弱-強烈的Eu的負異常(Eu/Eu*=0.50～0.99)，在球粒隕石標準化圖解上，HREE呈平坦分布(圖6c)。細粒包體的ΣREE在59.3×10-6～88.6×10-6之間，輕重稀土分餾較寄主巖石稍弱，(La/Yb)N=3.93～5.51，(Gd/Yb)N=1.58～1.93，La/Yb比值在5.59～7.83之間。基本不具有Eu的異常(Eu/Eu*=0.85～1.12)，在球粒隕石標準化圖解上，HREE呈平坦分布(圖6e)。相對于細粒包體，寄主巖石更加富集LREE而虧損HREE，顯示了更加強的輕、重稀土元素分餾，并且La/Yb比值隨著SiO2含量的增加而增加(圖5f)，顯示了更高的巖漿演化程度。

圖5 含紫蘇輝石侵入巖和細粒包體地球化學圖解SiO2對K2O+Na2O (a,據Middlemost,1994)、K2O (b,據Peccerillo and Taylor,1976)、MgO (c)、Mg# (d,據Rapp et al.,1999)、FeOT (e)及La/Yb (f)；(g) A/CNK-A/NK (據Maniar and Piccoli,1989)；(h) Y-Sr/Y (據Defant and Drummond,1990；Castillo et al.,1999)；(i) YbN-(La/Yb)N (據Martin,1986)協(xié)變關系.文獻數據為紫蘇花崗巖引自Zhang et al.(2010)和Ma et al.(2013b)，圖6同F(xiàn)ig.5 Co-variation diagrams for the hypersthene-bearing intrusive rocks and the enclavesSiO2 against (K2O+Na2O) (a,after Middlemost,1994),K2O (b,after Peccerillo and Taylor,1976),MgO (c),Mg# (d,after Rapp et al.,1999),FeOT (e) and La/Yb (f);(g) A/CNK vs.A/NK (after Maniar and Piccoli,1989);(h) Y vs.Sr/Y (after Defant and Drummond,1990;Castillo et al.,1999);(i) YbN vs.(La/Yb)N (after Martin,1986).Literature data of the charnockites from Zhang et al.(2010) and Ma et al.(2013b),also in Fig.6

圖6 含紫蘇輝石基性巖(a、b)、含紫蘇輝石中-酸性巖(c、d)以及細粒包體(e、f)的稀土元素及微量元素地球化學特征(標準化值據Sun and McDonough,1989)Fig.6 Rare earth element and trace element distribution diagrams for the the hypersthene-bearing mafic rocks (a,b),the hypersthene-bearing dioritic-granitic rocks (c,d) and the enclaves (e,f) (normalization values after Sun and McDonough,1989)

3.3 放射性同位素地球化學特征

對岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石的侵入巖，我們選取楠木林縣、大竹卡地區(qū)以及里龍村地區(qū)的4件樣品(T0726-B、TDZK12、T0847-B 和TLL12)分別進行了鋯石的Hf同位素組成分析，分析結果見表6。

表6 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖中鋯石Hf同位素數據Table 6 Zircon Hf isotopic data of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

續(xù)表6Continued Table 6

續(xù)表6Continued Table 6

含紫蘇輝石基性巖樣品T0847-B鋯石的176Yb/177Hf比值在0.010821～0.031602之間，均小于0.2，176Lu/177Hf比值在0.000461～0.001288之間，εHf(t)值在+11.9～+14.6之間(圖7a)，并具有年輕的Hf同位素一階段地幔模式年齡(tDM=173～283Ma)，這些特征顯示它們虧損源區(qū)特征。含紫蘇輝石中-酸性巖樣品(T0726-B、TDZK12和TLL12)的鋯石Hf同位素組成相似，這些樣品鋯石的176Yb/177Hf比值在0.009386～0.039755之間，均小于0.2，176Lu/177Hf比值在0.000383～ 0.001587之間，εHf(t)值在+9.8～+14.3之間(圖7a)，與Maetal.(2013b)報道的米林紫蘇花崗巖的結果相近，并具有年輕的Hf同位素一階段地幔模式年齡(tDM=181～370Ma)，這些特征也指示了虧損源區(qū)特征。

含紫蘇輝石基性巖樣品T0847-B的Rb-Sr和Sm-Nd同位素組成特征(表7)：(1)較低的Rb含量(39.9×10-6～78.8×10-6)，較高的Sr含量(707×10-6～836×10-6)，Rb/Sr比值在0.05～0.11之間；(2)較低的Sm(4.35×10-6～4.74×10-6)含量和Nd(20.3×10-6～23.1×10-6)含量，Sm/Nd比值在0.20～0.21之間；(3)較低的初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr(t)=0.703710～0.703858)，較高的143Nd/144Nd(t)值(0.512740～0.512894)，εNd(t)值為+3.7～+6.6之間(圖7b)。含紫蘇輝石中-酸性侵入巖顯示了與含紫蘇輝石基性巖相似的Rb-Sr和Sm-Nd同位素組成特征：(1)Rb含量較低，但Sr含量較高，分別為10.7×10-6～139×10-6和268×10-6～860×10-6，Rb/Sr比值在0.02～0.32之間；(2)較低的Sm(2.77×10-6～7.01×10-6)和Nd(13.3×10-6～31.4×10-6)含量，Sm/Nd比值小于0.23；(3)初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr(t)=0.703734～0.704364)較低，但143Nd/144Nd(t)值(0.512711～0.512992)較高，εNd(t)值在+3.7～+9.4之間(表7)。初始Sr同位素比值與Maetal.(2013a)報道的數據相近，但具有更高及變化范圍更大的εNd(t)值。這些樣品的Rb-Sr和Sm-Nd同位素組成特征顯示了明確的虧損源區(qū)特征，并且εNd(t)變化較大，指示了混合源區(qū)特征。

圖7 含紫蘇輝石侵入巖鋯石Hf同位素隨時間分布圖(a)和εNd(t)-87Sr/86Sr(t)關系圖解(b)文獻Hf同位素數據引自Chung et al.(2009),Chu et al.(2006,2011),Ji et al.(2009,2014),Jiang et al.(2014),Guo et al.(2013,2019),Shu et al.(2018),Chen et al.(2019).雅魯藏布江蛇綠巖數據引自Miller et al.(2003),Xu and Castillo (2004),Zhang et al.(2005),牛曉露等 (2006).新生下地殼數據引自Wen (2007),Wen et al.(2008),Jiang et al.(2014).巖石圈地幔數據引自高家昊等(2017)Fig.7 Hf isotopic compositions vs.ages (a) and εNd(t) vs. 87Sr/86Sr(t) (b) diagrams of the hypersthene-bearing intrusive rocksLiterature data of Hf isotope literature data from Chung et al.(2009),Chu et al.(2006,2010),Ji et al.(2009,2014),Jiang et al.(2014),Shu et al.(2018),Guo et al.(2013,2019),Chen et al.(2019);Yarlung Zangbo ophiolite after Miller et al.(2003),Xu and Castillo (2004),Zhang et al.(2005),Niu et al.(2006);Newly underplated lower crust after Wen (2007),Wen et al.(2008),Jiang et al.(2014);lithospheric mantle after Gao et al.(2017)

表7 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖的Sr和Nd同位素組成Table 7 Sr and Nd isotope compositions of the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

總體上，岡底斯南緣含紫蘇輝石的侵入巖具有相似的Sr、Nd和Hf同位素組成特征，較低的Sr但較高的Nd和Hf同位素組成都指示這些巖漿巖主要來源于虧損源區(qū)。

3.4 礦物主量成分

測試樣品中的單斜輝石屬于普通輝石-透輝石，SiO2含量在51.15%～52.86%之間；TiO2含量在0.02%～0.19%之間；MgO含量在12.47%～13.66%之間；FeO含量在8.55%～11.24%之間；Mg#值在66.8～74.0之間；En=36.46～39.84，平均為37.73；Fs=13.99～18.44，平均為16.94；Wo=44.16～46.61，平均為45.33(表8)。

測試樣品中的斜方輝石均為紫蘇輝石，SiO2含量在50.86%～52.73%之間；TiO2含量在0.03%～0.31%之間；MgO含量在17.04%～22.00%之間；FeO含量在23.75%～28.63%之間；Mg#值在51.7～62.3之間；En=50.67～61.44，平均為54.95；Fs=37.20～47.30，平均為43.32；Wo=1.00～3.57，平均為1.73(表9)。

表9 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖中斜方輝石的主量元素地球化學(wt%)Table 9 Chemical compositions (wt%) of orthopyroxene in the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

測試樣品中的斜長石為中長石，An在27.3～45.8之間，Ab在52.8～70.9之間，Or在0.8～2.2之間；SiO2含量在56.44%～61.45%之間；Al2O3含量在23.89%～27.51%之間；CaO含量在5.76%～9.53%之間；Na2O含量在6.07%～8.89%之間；K2O含量在0.14%～0.42%之間(表10)。

表10 岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖中斜長石的主量元素地球化學(wt%)Table 10 Chemical compositions (wt%) of plagioclase in the hypersthene-bearing intrusive rocks,Gangdese

4 討論

4.1 母巖漿性質及其源區(qū)

堆晶作用是形成蘇長巖的重要機制，其母巖漿在上升侵位過程中可能經受了巖漿同化混染作用以及分離結晶作用并最終形成蘇長巖。現(xiàn)有巖相的地球化學特征僅能代表分離結晶之后的地球化學特征或者堆晶相的地球化學特征亦或者是二者混合體的地球化學特征(Li and and Ripley,2011)。所以，反演其母巖漿的性質，對于揭示蘇長巖的巖漿演化過程和巖石成因十分重要。利用單斜輝石的成分可以很好的反應母巖漿的成分特點(Le Bas,1962;Seyler and Bonatti,1994;邱家驤和廖群安,1996)。岡底斯巖基南緣出露的含紫蘇輝石侵入巖中的單斜輝石具有高SiO2、低TiO2和Na2O的特點，表明其母巖漿為拉斑玄武質巖漿。在單斜輝石Al2O3-SiO2協(xié)變圖解上，所有樣品點均落入亞堿性系列區(qū)域內(圖8a)，而在單斜輝石(Ca+Na)-Ti協(xié)變圖解上，指示其母巖漿屬于拉斑玄武質巖漿(圖8b)。

圖8 含紫蘇輝石侵入巖中單斜輝石Al2O3與SiO2 (a)和(Ca+Na)與Ti (b)協(xié)變關系(底圖據Irvine and Baragar,1971)Fig.8 Co-variation diagrams of Al2O3 vs.SiO2 (a) and (Ca+Na) vs.Ti (b) for clinopyroxene in the hypersthene-bearing intrusive rocks (base map after Irvine and Baragar,1971)

岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石基性巖具有正的εNd(t)值(+3.7～+6.6)，較低的初始Sr同位素比值(87Sr/86Sr(t)=0.703710～0.703858)，εHf(t)值在+11.9～+14.6之間(圖7a)。而含紫蘇輝石的中-酸性巖的εNd(t)值在+3.7～+9.4之間，較低的初始Sr同位素比值在0.703734～0.704364之間，εHf(t)值則在+9.8～+14.3之間(圖7b)。含紫蘇輝石的基性巖和中-酸性巖具有相似的Sr-Nd-Hf同位素組成，并且由于含紫蘇輝石的中-酸性巖與含紫蘇輝石的基性巖在Harker圖解上具有連續(xù)演化的趨勢，并且具有相似的稀土元素配分模式以及微量元素的地球化學特征，我們有理由相信岡底斯巖基南緣這一系列的含紫蘇輝石的侵入巖具有相同或相近的源區(qū)。這一系列含紫蘇輝石侵入巖的Sr-Nd-Hf同位素組成共同表明其源區(qū)是具有虧損性質的混合源區(qū)。其Sr-Nd-Hf同位素組成與雅魯藏布江蛇綠巖的Sr-Nd-Hf同位素組成相近(Milleretal.,2003;Xu and Castillo,2004;Zhangetal.,2005,2016;牛曉露等,2006)(圖7b)，表明具有虧損性質的軟流圈和俯沖洋殼是其可能的源區(qū)。同時，在圖9a上可以看到含紫蘇輝石侵入巖的Sr-Nd和Hf同位素發(fā)生了解耦。在流體參與的俯沖過程中，由于流體攜帶LREE和大離子親石元素的能力強于高場強元素，因此，被流體交代的地幔楔往往包含更多的非放射性成因的Nd而非放射性成因的Hf則較少，從而導致Sr-Nd和Hf同位素發(fā)生解耦(Pearceetal.,1999)。Sr-Nd和Hf同位素的解耦表明其源區(qū)可能經受過俯沖板片流體交代作用。在巖漿分離結晶過程中，稀土元素的地球化學行為主要受到磷灰石、榍石和磷釔礦的控制。在岡底斯巖基含紫輝石基性巖樣品中并未發(fā)現(xiàn)相關礦物，表明HREE和LREE在母巖漿的演化過程中均顯示不相容元素特征，即可以用樣品的HREE和LREE的比值近似代表其母巖漿的HREE和LREE的比值。岡底斯巖基含紫蘇輝石基性巖的(La/Yb)N在5.68～6.61之間而(La/Gd)N在2.9～3.23之間，其(La/Yb)N和(La/Gd)N均稍高于E-MORB的平均值并低于OIB的平均值(Sun and McDonough,1989)。Maetal.(2013a)對米林地區(qū)蘇長巖母巖漿成分的計算表明，其成分更接近于E-MORB，表明其源區(qū)明顯具有軟流圈組分特征。岡底斯巖基含紫蘇輝石的侵入巖樣品中均未發(fā)現(xiàn)橄欖石，Maetal.(2013a)也僅在一個樣品中發(fā)現(xiàn)存在蛇紋石化反應邊的小顆粒橄欖石，并且除了部分樣品外，絕大多數樣品均具有較低的Ni和Cr含量，表明其母巖漿幾乎并沒有與橄欖石發(fā)生平衡或橄欖石作為殘余相出現(xiàn)。同時，嘗試使用單斜輝石電子探針數據計算母巖漿Mg#值(計算公式為:Mg#=1/([1/Fo-1]/kd+1)，Kd=0.24(Langmuiretal.,1992;Niuetal.2002))，母巖漿的Mg#值在56.9～66.7之間，也小于與橄欖巖平衡的原生巖漿的Mg#值范圍(65～75之間)(Green,1975;Freyetal.,1978)，表明含紫蘇輝石侵入巖的母巖漿幾乎并未與橄欖巖發(fā)生平衡。通常超鎂鐵質地幔經流體蝕變產生蛇紋石化橄欖巖和綠泥石化橄欖巖,而熔體交代形成貧橄欖石的角閃石巖和輝石巖。貧橄欖石的輝石巖的部分熔融形成的母巖漿則可以具有較低的Ni和Cr含量，以及Mg#值。上述特征表明，含紫蘇輝石侵入巖的母巖漿可能來自于經流體+熔體交代地幔楔中軟流圈部分形成的貧橄欖石的輝石巖在俯沖流體存在的情況下發(fā)生部分熔融。含紫蘇輝石侵入巖具有跨度較大SiO2含量(51.9%～67.1%)，在板片俯沖環(huán)境下并不具有巖漿長期分離結晶演化的環(huán)境。而鐵鎂質巖漿和長英質巖漿的混合則可以形成一系列SiO2含量從低到高的巖石組合(Beard and Day,1988;Wiebe,1993;Xuetal.,1999;Waightetal.,2001;Patwardhan and Marsh,2011)。在Th-Th/Nd和Rb-Rb/Nd協(xié)變圖上可以看出(圖9b,c)，含紫蘇輝石侵入巖并不具有分離結晶的趨勢。同時岡底斯巖基在晚白堊世發(fā)生大規(guī)模的俯沖洋殼的部分熔融(Jietal.,2009,2014;Jiangetal.,2012;徐倩等,2019a)。后期俯沖洋殼部分熔融產生熔體的混合則可以解釋含紫蘇輝石侵入巖樣中角閃石和黑云母多圍繞在輝石周邊產出的特征。綜上，經流體+熔體交代地幔楔中軟流圈部分形成的貧橄欖石的輝石巖在俯沖流體存在的情況下發(fā)生部分熔融形成含紫蘇輝石侵入巖的母巖漿，母巖漿在演化過程中與俯沖板片熔體發(fā)生混合，使其性質發(fā)生改變。

圖9 含紫蘇輝石侵入巖εNd(t)與 εHf(t) (a)、Th與Th/Nd (b)、Rb與Rb/Nd (c) (底圖據Gao and Zhou,2013)、SiO2與εNd(t) (d)、Nb/U與εNd(t) (e)和Ce/Pb與εNd(t) (f)協(xié)變關系文獻數據為紫蘇花崗巖引自Ma et al.(2013b)Fig.9 Co-variation diagrams of εNd(t) vs.εHf(t) (a),Th vs.Th/Nd (b),Rb vs.Rb/Nd (c) (after Gao and Zhou,2013),SiO2 vs.εNd(t) (d),Nb/U vs.εNd(t) (e) and Ce/Pb vs.εNd(t) (f) for the hypersthene-bearing intrusive rocksLiterature data of the charnockites from Ma et al.(2013b)

幔源巖漿在上升侵位過程中通常會受到地殼物質的混染。由于巖漿分離結晶作用的影響，部分微量元素的比值會發(fā)生改變，并不能體現(xiàn)其母巖漿的性質。由于Ce、Pb、Nb和U具有相同的總分配系數，在部分熔融和分離結晶過程中，其比值不會發(fā)生改變。所以可用其比值來限定其母巖漿性質。岡底斯巖基南緣出露的這一系列含紫蘇輝石侵入巖的Nb/U比值在1.45～12.36之間，Ce/Pb比值在1.70～7.18之間，與大陸地殼的Nb/U=4、Ce/Pb=9±3(Taylor and McLennan,1995;Rudnick and Gao,2014)相近，而與典型地幔的Nb/U比值和Ce/Pb比值有很大區(qū)別，指示其存在地殼物質的混染。同時，不相容元素Nb和La的比值較高(Nb/La=0.23～0.55)同樣指示了殼源物質對巖漿的混染(Lassiter and DePaolo,1997)。如果源自地幔的巖漿在侵位過程中受到上覆地殼物質的混染，則會導致其εNd(t)值降低，SiO2含量的升高，Nb/La比值的升高，Nb/U比值和Ce/Pb比值的下降。但含紫蘇輝石侵入巖樣品的εNd(t)值相對穩(wěn)定，并未與SiO2含量、Nb/U比值和Ce/Pb比值顯示線性相關(圖9d-f)，說明殼源組分來自上覆地殼的可能性不大，而地殼混染的特征很可能來自下伏洋殼板片產生的流體和熔體的交代作用或直接由俯沖板片熔體的混合作用帶來。并且以雅魯藏布江蛇綠巖和印度洋深海沉積物為兩個端源(雅魯藏布江蛇綠巖Sr=131×10-6，87Sr/86Sr(t)=0.703039，Nd=9.46×10-6，εNd(t)=+9.6；印度洋深海沉積物Sr=119×10-6，87Sr/86Sr(t)=0.71682，Nd=23.05×10-6，εNd(t)=-9.3)進行兩端源混合模擬計算(Othmanetal.,1989;牛曉露等,2006)，最多需要約16%的深海沉積物混入虧損地幔才可以表現(xiàn)出含紫蘇輝石侵入巖的Sr-Nd同位素組成特征。大量的殼源物質混入，將會導致熔體微量元素組成的變化，例如La/Yb比值的降低，但這一些列含紫蘇輝石的侵入巖卻具有較高的La/Yb比值(7.0～24.1)。俯沖板片部分熔融產生的熔體可以攜帶Nb等高場強元素，通過與上覆地幔楔的交代作用以及與母巖漿的混合，使得含紫蘇輝石侵入巖表現(xiàn)出上述殼源物質混染的特征。綜上，岡底斯巖基南緣含紫蘇輝石侵入巖的母巖漿在上升侵位過程中并沒有受到殼源組分的混染。

4.2 含紫蘇輝石侵入巖及暗色細粒包體成因探討

在基性巖漿的演化過程中，分離結晶作用對巖漿性質起到重要的控制作用。岡底斯巖基含紫蘇輝石侵入巖中包含的斜長石、單斜輝石以及紫蘇輝石巨晶，其粒度可達5mm以上，粒間填充了其它礦物，顯示出堆晶結構的特征，指示其母巖漿經歷了斜長石、單斜輝石以及紫蘇輝石的分離結晶作用。單斜輝石的分離結晶過程是Al六次配位逐漸增加的過程(Irvine and Baragar,1971;Robinsonetal.,2000;Sp?thetal.,2001)，含紫蘇輝石侵入巖單斜輝石的AlⅥ與Si原子數之間呈現(xiàn)明顯的正相關關系(圖10a)，說明其母巖漿在演化過程中存在單斜輝石的分離結晶。通過Cr-Ni和Cr-V的協(xié)變關系圖，可以看出其母巖漿在演化過程中發(fā)生了斜方輝石的分離結晶(圖10b,c)。含紫蘇輝石中-酸性巖Eu的負異常則指示了斜長石的分離結晶。顯微鏡下觀察顯示，紫蘇輝石和斜長石具有相互包裹的產出狀況，說明斜長石的結晶與紫蘇輝石相近。實驗巖石學研究表明，在玄武質巖漿源區(qū)中大量流體的存在，使得單斜輝石的結晶早于斜長石(Stolper,1980;Groveetal.,1992;Berndtetal.,2004;Feigetal.,2006)。水的存在有利于Fe-Ti氧化物從巖漿中晶出，導致SiO2活度增大，致使斜方輝石結晶(Grove and Juster,1989)。含紫蘇輝石侵入巖中含水礦物相(角閃石，黑云母等)的出現(xiàn)，以及較為中等的斜長石An28-46都指示其母巖漿含水，使其結晶順序為單斜輝石-斜長石(紫蘇輝石)。

岡底斯巖基南緣出露的這一系列含紫蘇輝石侵入巖樣品中，除樣品TLL12以及DZK12-4和DZK12-5以外，均具有高的Sr含量(>400×10-6)。除T0847-B5以外的全部含紫蘇輝石基性巖樣品以及含紫蘇輝石中-酸性巖樣品T1099和T0726B均具有較高的Sr/Y比值(>40)。同時，Maetal.(2013b)報道的米林地區(qū)的紫蘇花崗巖樣品全部落入埃達克巖區(qū)域內。這些樣品具有的高Sr/Y比值特征很可能是俯沖板片熔體混合作用的產物，而其余低Sr/Y比值的含紫蘇輝石中-酸性巖樣品則受到了分離結晶作用的影響。在巖漿體系中石榴石，角閃石和斜長石通常被認為是控制Sr/Y比值的重要因素。通過前文論證，含紫蘇輝石侵入巖的母巖漿不來自石榴石為殘留相的源區(qū)而且在巖漿演化過程中并未發(fā)生石榴石的分離結晶。角閃石中Sr的分配系數遠小于1(Ewart and Griffin,1994)，隨著角閃石的分離結晶，巖漿中Sr含量增加而Sr/Y比值上升。由于角閃石對MREE顯示強的相容性(Brenanetal.,1995;LaTourretteetal.,1995)，角閃石的分離結晶會導致Gd/Yb值的增加。在圖10d中，含紫蘇輝石侵入巖的Gd/Yb值并未隨著SiO2含量增加而增加。并且在稀土元素標準化圖解上，并未顯示強烈的MREE虧損，說明在巖漿演化過程中并未發(fā)生角閃石的分離結晶。斜長石對Sr顯示出強相容性(KD(Sr)=5.28)(Ewart and Griffin,1994)，所以斜長石的堆晶也會造成巖漿中Sr含量的增加和Sr/Y比值的上升。通常，斜長石的堆晶和分離結晶可以用Eu的正、負異常來表征。含紫蘇輝石的中-酸性巖樣品的具有強烈-微弱Eu的負異常(Eu/Eu*=0.50～0.99)，指示了斜長石的分離結晶作用。而含紫蘇輝石的基性巖樣品則基本不具有Eu的異常(Eu/Eu*=0.90～1.05)，并不顯示斜長石的堆晶作用。但是，在圖10e 上，含紫蘇輝石侵入巖樣品的Eu/Eu*比值與Sr/Y比值之間呈現(xiàn)正相關，表明巖漿體系中Sr/Y比值與斜長石活動的相關性。研究表明，在巖漿體系較為氧化的環(huán)境下，斜長石/熔體DEu會降低，而基性礦物/熔體DEu則會升高，斜長石堆晶產生的Eu的正異常會因為基性礦物(橄欖石、輝石等)的分離結晶得到補償(Drake and Weill,1975;Drake,1976)。在巖漿演化的早期，由于單斜輝石早于斜長石晶出并發(fā)生分離結晶，使得熔體中的Eu相對富集，但由于補償作用，并不顯示出顯著的Eu的正異常，但使得隨俯沖板片熔體帶來的高Sr/Y比值的特征記錄在巖石中。后期斜長石開始發(fā)生分離結晶，使得熔體中Eu/Eu*比值和Sr/Y比值下降。受到不同程度斜長石分離結晶的影響，使得含紫蘇輝石中-酸性巖分為高Sr/Y比值和低Sr/Y比值兩組(圖10f)。

圖10 含紫蘇輝石侵入巖中單斜輝石的Si與AlⅥ (a)及含紫蘇輝石侵入巖和細粒包體的Cr與Ni (b,底圖據Chen et al.,2014)、Cr與V (c,底圖據Chen et al.,2014)、SiO2與Gd/Yb (d)、Eu/Eu*與Sr/Y (e)和SiO2與Sr/Y (f)協(xié)變關系文獻數據為紫蘇花崗巖引自Zhang et al.(2010)和Ma et al.(2013b)，圖11同F(xiàn)ig.10 Variation diagram of Si vs.AlⅥ for the clinopyroxene in hypersthene-bearing intrusive rocks (a) and co-variation diagrams of Cr vs.Ni (b,after Chen et al.,2014),Cr vs.V (c,after Chen et al.,2014),SiO2 vs.Gd/Yb (d),Eu/Eu* vs.Sr/Y (e) and SiO2 vs.Sr/Y (f) for the hypersthene-bearing intrusive rocks and the enclavesLiterature data of the charnockites from Zhang et al.(2010) and Ma et al.(2013b),also in Fig.11

岡底斯巖基南緣出露的這一系列含紫蘇輝石的侵入巖均具有較高的Al2O3含量(14.9%～18.8%)，含紫蘇輝石的基性巖Al2O3含量在17.3%以上，與高鋁玄武巖的Al2O3含量相當(Kuno,1950;Sisson and Grove,1993)。在其母巖漿系統(tǒng)中，Al主要以鋁硅酸鹽的形式賦存在單斜輝石、斜方輝石以及斜長石中。由于其母巖漿在演化過程中發(fā)生分離結晶作用，全巖的Al2O3含量則受控于其賦存的礦物。在圖11a，b中，全巖Al2O3含量與CaO含量以及CaO/Al2O3比值之間存在微弱的正相關關系，表明單斜輝石的分離結晶可能對全巖Al2O3的含量起到控制作用。但在Cr-Al2O3協(xié)變圖解上，Al2O3含量并不顯示隨Cr含量的變化而發(fā)生變化的趨勢(圖11c)，說明在巖漿體系中，輝石類并不對全巖的Al2O3含量其決定性控制作用。在Eu*-Al2O3協(xié)變圖解上(圖11d)，可以看到Al2O3含量與Eu*顯示明確的正相關關系，表明斜長石對巖漿體系中的Al含量起到主要的控制作用。斜長石具有鈉長石和鈣長石兩個端源，其化學式分別為NaAlSi3O8和CaAl2Si2O8，從鈉長石到鈣長石組分的轉變?yōu)镃a2+替換Na1+，并且由一個Al3+替換一個Si4+，使得斜長石組分從Na質轉變?yōu)镃a質，同時也賦存有更多的Al。通過電子探針測得含紫蘇輝石侵入巖中斜長石的成分屬于中長石，屬于鈉長石和鈣長石兩個端源混合的產物。在含水的玄武質巖漿分離結晶過程中，由于水的存在，抑制了斜長石的結晶，使得Al更加富集在熔體中而不是隨著早期晶出的鋁硅酸鹽分離結晶脫離熔體相，并且晶出具有較高An值的鈣長石。巖漿演化過程中斜長石的堆晶作用則使得巖石中的Al更加富集，從而顯示出高Al2O3特征。

圖11 含紫蘇輝石侵入巖和細粒包體Al2O3對CaO (a)、CaO/Al2O3 (b)、Cr (c)和Eu/Eu* (d)協(xié)變關系Fig.11 Co-variation diagrams of Al2O3 vs.CaO (a),CaO/Al2O3 (b),Cr (c) and Eu/Eu* (d) for the hypersthene-bearing intrusive rocks and the enclaves

暗色細粒包體具有與含紫蘇輝石基性巖相似的礦物組成，暗色細粒包體的結晶粒度明顯小于含紫蘇輝石基性巖，暗示其快速冷凝而導致其結晶粒度較小。與含紫蘇輝石基性巖相比，暗色細粒包具有相似的SiO2含量、FeOT含量，稍高的MgO含量、Al2O3含量以及Mg#值；同樣富集LILE，虧損HFSE，較高的Cr和Ni含量；相似的稀土元素配分模式。地球化學特征的相似以及在Harker圖解上與含紫蘇輝石侵入巖顯示出的連續(xù)演化趨勢，可以推測暗色細粒包體與含紫蘇輝石侵入巖同源并且成因相似，暗色細粒包體可能是早期堆晶的產物。在母巖漿上升侵位至圍巖溫度低于巖漿體系的液相線溫度時，發(fā)生巖漿淬火作用。早期結晶的礦物會迅速晶出并加速成核，導致眾多晶核相互爭奪生長空間，都難以長大，因此形成暗色細粒包體(Chenetal.,2015)。這些早期形成的晶核聚集體隨著后續(xù)巖漿侵位的擾動而均勻的分布在巖體中，并最終形成暗色細粒包體。

5 結論

(1)岡底斯巖基南緣楠木林縣-大竹卡村-桑耶寺-曲水縣-里龍村廣泛出露一些列年齡為97～77Ma的含紫蘇輝石侵入巖，其巖漿侵位年齡可以分為>92Ma、～87Ma和～80Ma三個階段。

(2)岡底斯巖基南緣出露的這一系列晚白堊世含紫蘇輝石侵入巖及其內包裹的暗色細粒包體是經流體+熔體交代地幔楔中軟流圈部分在俯沖流體存在的情況下發(fā)生部分熔融，并且隨后與俯沖板片熔體發(fā)生混合后經過分離結晶作用形成的。

(3)含紫蘇輝石侵入巖具有高的Sr含量、Sr/Y比值特征來自于俯沖板片熔體的混合作用，并受斜長石分離結晶作用的控制，高的Al2O3含量是由于斜長石的堆晶造成的。

(4)母巖漿中大量流體的存在，使其結晶順序為單斜輝石-斜長石(紫蘇輝石)，隨后的堆晶作用使得這一系列侵入巖得以賦存紫蘇輝石。

致謝感謝中國科學技術大學肖萍老師在Sr和Nd同位素測試中的幫助；感謝中國地質科學院地質研究所張澤明研究員和戚學祥研究員的細致審稿，提出諸多建設性修改意見。