高黎貢西北緣早白堊世火山活動與怒江洋俯沖: 來自流紋巖巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb定年和Hf同位素的證據(jù)*

戚學(xué)祥 沈輝 任玉峰 韋誠，3 蔡志慧 張超 吉風(fēng)寶 梁鳳華

1. 自然資然部深部動力學(xué)重點(diǎn)實驗室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037 2. 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，昆明 650000 3. 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院, 北京 100871 4. 中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170 5. 西藏自然科學(xué)博物館，拉薩 850000

班公湖-怒江縫合帶位于青藏高原中部拉薩-騰沖地塊與羌塘-保山地塊之間，西自班公湖，經(jīng)班戈、東巧、丁青至東構(gòu)造結(jié)，再向南沿高黎貢構(gòu)造帶延伸至緬甸境內(nèi)(圖1a)。西段(班公湖-東構(gòu)造結(jié))構(gòu)成拉薩地塊與南羌塘地塊的邊界，走向近東西，長達(dá)2000km，斷續(xù)分布的蛇綠混雜巖帶(251～150Ma; Shi, 2007；Shietal., 2008, 2012；Wangetal., 2008; 強(qiáng)巴扎西等, 2009；黃啟帥等, 2012; Liuetal., 2014; 周濤等, 2014)、高壓變質(zhì)巖帶(190～170Ma; Guynnetal., 2006, 2013；Zhangetal., 2010, 2012b, 2014；王保弟等，2015; Wangetal., 2016)及兩側(cè)侏羅紀(jì)-早白堊世科迪勒拉型巖漿巖帶(170～150Ma，140～105Ma；朱弟成等, 2006；Kappetal., 2007; 康志強(qiáng)等, 2008; Chiuetal., 2009; Jietal., 2009; Zhuetal., 2009a, b, 2016; 曲曉明等, 2009;杜德道等, 2011; Suietal., 2013; Lietal., 2014a, b; Liuetal., 2014; Chenetal., 2017; Fanetal.，2015)為厘定其中特提斯縫合帶的屬性提供了關(guān)鍵性標(biāo)志。南段(高黎貢構(gòu)造帶)內(nèi)形成于大陸邊緣弧背景的早白堊世巖漿巖帶(楊啟軍等，2006；Zhuetal., 2009b, 2015; 謝韜等，2010；戚學(xué)祥等，2011；楊啟軍和徐義剛, 2011; Xuetal., 2012；白憲洲等，2012；高永娟等，2012；李再會等，2012; Caoetal., 2014；Qietal., 2015, 2019；Xieetal., 2016; Zhaoetal., 2016)及增生雜巖帶(劉本培等，2002；儲著銀等，2009；尹福光等，2012；Xieetal., 2016；Qietal., 2019)為其作為怒江洋俯沖和騰沖地塊與保山地塊碰撞的縫合帶及班怒帶經(jīng)東構(gòu)造結(jié)向南延伸的部分提供了依據(jù)。近年來在高黎貢構(gòu)造帶東南緣龍陵-瑞麗一帶相繼發(fā)現(xiàn)斷續(xù)分布與怒江洋俯沖/閉合有關(guān)的早白堊世中酸性火山巖(白憲洲等，2012；高永娟等，2012)，為高黎貢構(gòu)造帶作為班怒帶南向延伸的大陸邊緣弧提供了完整的巖漿巖序列。但是，該構(gòu)造帶向北是否還存在與侵入巖配套的同時代火山巖？至今尚未有明確的證據(jù)。為此，筆者在野外地質(zhì)調(diào)研過程中，通過科研填圖、鏡下觀察、鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年，查明高黎貢構(gòu)造帶西北緣原定為晚元古代梅家山群二道河組流紋巖(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,2011(1)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局. 2011. 云南省1/250000騰沖幅區(qū)域地質(zhì)圖(G47C003002))的時代實為早白堊世(圖1b)，并對其形成的構(gòu)造背景及其與高黎貢造山帶內(nèi)同時代侵入巖的關(guān)系進(jìn)行了探討。

1 地質(zhì)背景

圖1 高黎貢構(gòu)造帶地質(zhì)略圖(據(jù)Qi et al.，2015修改)MBT-主邊斷裂帶；YTS-雅魯藏布縫合帶；CL-中拉薩地塊；NL-北拉薩地塊；BNS-班公湖-怒江縫合帶；LLRF-瀘水-龍陵-瑞麗斷裂帶；LCJF-龍川江斷裂帶；DYJF-大盈江斷裂帶. 白色圈為引用文獻(xiàn)U-Pb年齡數(shù)據(jù)，來源于楊啟軍等, 2006; Cong et al., 2011a, b; 戚學(xué)祥等，2011；Xu et al., 2012; Qi et al., 2015, 2019; Xie et al., 2016

龍川江斷裂帶沿高黎貢構(gòu)造帶西緣分布，總體走向與構(gòu)造帶一致(圖1b)，斷裂帶寬3～5km，局部為第四紀(jì)火山-沉積物覆蓋。沿帶存在明顯的斷層三角面及20～50m 寬的次棱角狀構(gòu)造角礫巖帶和強(qiáng)片理化帶，以及各種牽引褶皺、揉皺、劈理化帶等，表現(xiàn)出明顯的脆性變形特點(diǎn)。在斷裂帶北段新生代火山巖盆地相繼分布，并展示出不規(guī)則菱形特征，揭示其在新生代時期以伸展、拉分變形為主，以及對該時期火山-沉積盆地的分布及火山巖漿噴發(fā)的控制作用。

構(gòu)造帶內(nèi)巖漿活動頻繁，主要經(jīng)歷了早古生代、中生代和新生代三期大規(guī)模巖漿活動。其中，中生代侵入巖主要為早白堊世閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖，呈帶狀分布于構(gòu)造帶中，與圍巖呈侵入接觸關(guān)系。中生代火山巖為早白堊世英安巖和流紋巖，主要分布于高黎貢東南緣的龍陵-瑞麗和西北緣的曲石一帶(圖1b)。龍陵-瑞麗一帶的中酸性火山巖夾于弧前/弧間粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖中，與侏羅紀(jì)復(fù)理石沉積建造一起構(gòu)成混雜巖的一部分，曲石一帶中生代火山巖為項目組近年新厘定出來的，是本次研究的對象。

2 流紋巖巖石學(xué)特征

滇西高黎貢西北緣早白堊世火山巖主要分布于曲石街一帶，由高家寨和濮家寨兩部分組成，總體呈近南北向展布，東部與高黎貢群變質(zhì)巖呈斷層接觸，西部為第四紀(jì)沉積物覆蓋(圖1b)。高家寨火山巖由西部的高家寨和東部的白馬山兩部分組成(圖2a)，巖性為流紋巖。其中，高家寨流紋巖東緣與高黎貢群淺變質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖之間為韌性剪切帶所間隔，西部為新近紀(jì)芒棒組沉積巖覆蓋，并為同時代花崗巖侵入。流紋巖出露長約5km，寬1～4km，面積約20km2，大部分都發(fā)生不同程度的糜棱巖化韌性變形(圖3a)。白馬山流紋巖位于高家寨流紋巖東約4km，呈近南北向窄帶狀展布，長約25km，寬1～5km，出露面積約60km2，強(qiáng)糜棱巖化，與兩側(cè)高黎貢群變質(zhì)巖的邊界為向東傾斜的近南北向逆沖斷層并疊加右行韌性走滑剪切變形的斷裂帶。濮家寨火山巖位于高家寨流紋巖正南8km，呈近南北向展布，長約14km，寬1～1.5km，出露面積約18km2，巖性為流紋巖，經(jīng)歷了不同程度的糜棱巖化韌性變形(圖3b)，與西側(cè)晚古生代沉積巖和花崗巖間為右行韌性剪切變形疊加向東傾的正斷層，與東部花崗片麻巖為右行韌性剪切帶接觸(圖2b)。

圖2 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖分布區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)云南省地質(zhì)調(diào)查院,2004修編(2)云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2004. 1/50000曲石街幅地質(zhì)圖(G47E017011))

高家寨流紋巖多發(fā)生韌性變形，主體為糜棱巖化流紋巖或流紋質(zhì)糜棱巖。巖石多具有糜棱狀構(gòu)造、變余斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶主要為斜長石、鉀長石、石英和黑云母。其中，斜長石和鉀長石都呈半自形-他形短柱狀，粒度在0.2～0.8mm之間，含量約10%～15%，在后期糜棱巖化過程中邊部出現(xiàn)細(xì)粒化，以及不同程度的鈉黝簾石化、絹云母化和高嶺土化蝕變(圖3c)。石英呈他形粒狀，弱定向性，部分石英邊部具有碎裂化，含量約7%～10%，黑云母呈不規(guī)則片狀集合體定向分布于基質(zhì)中或長石邊部，含量3%～5%(圖3c)?；|(zhì)為微晶石英、長石和隱晶質(zhì)。

濮家寨流紋巖也經(jīng)歷了韌性變形，具有典型的糜棱狀構(gòu)造、變余斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶主要為長石、石英和黑云母。其中，長石呈他形短柱狀或粒狀，部分在后期糜棱巖化過程中邊部出現(xiàn)細(xì)?；归L石呈橢圓狀，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)碎斑(圖3d)。長石粒度在0.2～1.0mm之間，含量約10%～20%，并發(fā)生不同程度的鈉黝簾石化、絹云母化和高嶺土化蝕變(圖3d)。石英呈他形粒狀，少量變形重結(jié)晶形成亞顆粒集合體，部分邊部具有弱碎裂化，含量約為8%～10%，黑云母呈不規(guī)則片狀集合體定向分布于基質(zhì)中或長石邊部，構(gòu)成面理，含量3%～5%(圖3d)?；|(zhì)為微晶石英、長石和隱晶質(zhì)。

圖3 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖巖石學(xué)特征高家寨和濮家寨流紋巖野外產(chǎn)出照片(a、b)和鏡下照片(c、d). Kf-鉀長石；Pl-斜長石；Fsp-斜長石+鉀長石；Qz-石英；Bi-黑云母；Zoi-黝簾石Fig.3 Petrological features of the Early Cretaceous volcanics in the westnorthern Gaoligong orogen Field occurrences (a, b) and photomicrographs (c, d) of the rhyolite in Gaojiazhai and Pujiazhai. Kf-K-feldspar; Pl-plagioclase; Fsp-plagioclase+K-feldspar; Qz-quartz; Bi-biolite; Zoi-zoisite

3 測試分析方法

研究區(qū)內(nèi)的樣品采自高家寨和濮家寨兩個區(qū)域(圖2)，在野外選擇巖石出露面大、巖石新鮮、無脈體穿插、弱變形的露頭采集流紋巖樣品，對經(jīng)薄片觀察確定其無蝕變、無細(xì)脈體的流紋巖進(jìn)行鋯石分選和巖石地球化學(xué)分析，以保證鋯石來源的單一性和地球化學(xué)成分的代表性。

鋯石分選在河北省地質(zhì)調(diào)查研究院完成。樣品經(jīng)常規(guī)的粉碎和重選， 分選出純度較高的鋯石， 然后在雙目鏡下經(jīng)人工挑選出純度在99%以上的鋯石樣品。在北京訊得豐科技發(fā)展有限公司用環(huán)氧樹脂將鋯石樣品和標(biāo)樣固定成圓餅狀，用不同型號砂紙和磨料將鋯石磨去一半并拋光后，對拋光好的鋯石進(jìn)行陰極發(fā)光成像觀察，查明鋯石內(nèi)部生長層的分布和結(jié)構(gòu)，然后在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實驗室用GeoLas 2005 ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(LA)和Agilent7500a四級桿質(zhì)譜(ICP-MS)進(jìn)行鋯石U-Pb同位素定年和鋯石成分測試。其中，激光波長193nm，能量密度14J/cm2，頻率8Hz，光斑直徑24～32μm。鋯石U-Pb年齡測定采用國際標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)校正方法，以29Si (鋯石中SiO2的含量為32.18%)作為內(nèi)標(biāo)，測定鋯石中U、Th和Pb的含量。每測定3～5個點(diǎn)后插入一次標(biāo)樣測定，以便及時校正。以合成硅酸巖玻璃NIST 610標(biāo)示儀器的運(yùn)行狀態(tài)。采用ICPMSDataCal (V3.7)軟件對同位素比值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法見(Liuetal., 2010)。ISOPLOT程序(Ludwig, 2001)進(jìn)行鋯石加權(quán)平均年齡計算及諧和圖的繪制。

巖石地球化學(xué)分析樣品在河北省地質(zhì)調(diào)查研究院完成。樣品經(jīng)仔細(xì)挑選，確定無任何脈狀體后，洗凈、曬干、磨成200目粉末。巖石的常量元素、微量元素和稀土元素分析在國家地質(zhì)測試實驗中心完成。其中，常量元素依據(jù)GB/T14506.28-2010標(biāo)準(zhǔn)，采用X-射線熒光光譜儀(PW4400)進(jìn)行測定，并用等離子光譜法進(jìn)行驗證，分析精度優(yōu)于5%；微量元素和稀土元素依據(jù)GB/T 14506.30-2010標(biāo)準(zhǔn)，采用等離子質(zhì)譜儀ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)(PE300D)方法進(jìn)行測定，含量大于10×10-6的元素測試精度為5%，而小于10×10-6的元素測試精度為10%。

4 巖石地球化學(xué)

巖石地球化學(xué)全分析結(jié)果表明濮家寨(15QDBW64-68)和高家寨(15QDBW70-74)流紋巖地球化學(xué)成分非常相近(表1)，僅在常量元素方面存在微小的差別。

高家寨流紋巖的SiO2含量(68.10%～70.49%)略低于濮家寨流紋巖(70.61%～73.43%)外，Al2O3、TiO2、Na2O和P2O5含量及Na2O/K2O比值都略高于濮家寨流紋巖。在TAS圖解上，大部分樣品都分布在流紋巖區(qū)，少量分布于英安巖區(qū)，且緊鄰流紋巖和英安巖分界線(圖4a)，說明這套巖石以流紋巖為主，少量樣品雖然落在英安巖區(qū)，但與其緊鄰的流紋巖樣品中SiO2含量僅相差1%～2%，在化學(xué)分析誤差范圍內(nèi)，且鏡下鑒定也難以區(qū)分，因此我們都將其歸為流紋巖類。巖石A/NK集中于1.61～2.08之間，個別達(dá)2.53，A/CNK值絕大部分大于1.0，個別小于1.0(表1)，其差異與樣品中斜長石斑晶含量有關(guān)，反映巖石屬于弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)性質(zhì)。巖石里特曼指數(shù)(σ)介于0.7～1.93之間，在SiO2-(Na2O+K2O-CaO)和 K2O-SiO2及SiO2-FeO/(FeO+MgO)圖解上落于鈣、鈣堿性和高鉀鈣堿性及鎂質(zhì)巖區(qū)(Frostetal., 2001)，說明該區(qū)流紋巖屬于鎂質(zhì)高鉀鈣堿性巖類(圖4b-d)。

圖4 TAS火成巖分類圖解(a)、SiO2-FeO/(FeO+MgO)圖解(b, Frost et al., 2001)、SiO2-(Na2O+K2O-CaO)圖解(c)和K2O-SiO2圖解(d, Le Maitre, 1989)圖中花崗閃長巖和花崗巖數(shù)據(jù)來源于Qi et al. (2019)，圖8-圖10同F(xiàn)ig.4 TAS classification (a), SiO2 vs. FeO/(FeO+MgO) (b, Frost et al., 2001), SiO2 vs.(Na2O+K2O-CaO)(c) and K2O vs. SiO2 (d, Le Maitre, 1989) diagrams for the igneous rocks of the Gaoligong Orogen The shaded bands are the fields with boundary lines of Peccerillo and Taylor (1976).Data of granodiorite and granite is from Qi et al., 2019, also in Fig.8-Fig.10

表1 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖的常量元素(wt%)、稀土元素和微量元素(×10-6)

高家寨和濮家寨兩地流紋巖的稀土和微量元素特征幾乎完全一致，其ΣREE變化于173×10-6～209×10-6，LREE/HREE在8.35×10-6～11.93之間，(La/Sm)N在3.92～5.80范圍內(nèi)，(Gd/Yb)N為1.47～1.75，δEu為0.49～0.60，展示輕稀土富集、分餾程度高、重稀土相對虧損、Eu中度虧損的特點(diǎn)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖表明，所有樣品呈基本一致的向右傾斜、中間呈“V”字型的稀土配分模式(圖5a)。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(圖5b)呈現(xiàn)出向右傾斜的“M”型多峰谷模式，大離子親石元素(LILE)Rb和K，放射性生熱元素Th和U及親巖漿元素Ce、La、Zr和Hf相對原始地幔強(qiáng)烈富集，高場強(qiáng)元素(HSFE)Nb、Ta、P、Ti 及LILE中的Sr 和Ba表現(xiàn)出明顯的負(fù)異常。

圖5 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns (a) and primitive-mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for the Early Cretaceous rhyolites in northwestern Gaoligong orogen (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

5 鋯石特征及同位素組成

5.1 鋯石形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

15QDBW-63和15QDBW-69樣品鋯石晶形特征非常相似，大部分呈自形的柱狀，晶面整潔光滑，粒度在50×120μm～70×180μm之間，長寬比一般為2.5:1，少量為1.5:1。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示這2個樣品中的大部分鋯石都是韻律環(huán)帶清晰的單一鋯石，少量存在繼承性鋯石核和韻律環(huán)帶清晰的新生鋯石邊(圖6a，b)。鋯石的U、Th含量都較低，其中U含量大部分變化于111×10-6～571×10-6之間， Th含量為116×10-6～931×10-6，個別測試點(diǎn)僅為2×10-6(表2)。Th/U比值大部分都在0.9以上，僅個別為0.5。Pb含量大部分在3×10-6～910×10-6之間，少量分布于11×10-6～20×10-6(表2)。總體來看，2件樣品的鋯石陰極發(fā)光圖像顯示出十分清晰的生長韻律環(huán)帶，Th/U比值都遠(yuǎn)大于0.1，表現(xiàn)出典型的巖漿鋯石特點(diǎn)，但其Pb含量普遍偏低，反映其可能存在一定程度的Pb丟失。

表2 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖中鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年數(shù)據(jù)

圖6 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖中代表性鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.6 Cathodoluminescence images of representing zircons from the Early Cretaceous rhyolites in northwestern Gaoligong orogen

5.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年

鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年結(jié)果表明，15QDBW-63樣品鋯石的206Pb/238U年齡數(shù)據(jù)中點(diǎn)13為142Ma和點(diǎn)20為523Ma，前者明顯不同于其他鋯石點(diǎn)年齡，故未參與加權(quán)平均年齡計算，后者測點(diǎn)位于鋯石核部(圖6a)，反映其代表了繼承性鋯石年齡。除此以外，所有測點(diǎn)年齡都集中分布于120～130Ma。在諧和圖上，只有3、6、7、16和19號測點(diǎn)位于協(xié)和線上， 其他測點(diǎn)遠(yuǎn)離協(xié)和線， 反映其存在明顯的Pb丟失，未參與鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡計算，位于協(xié)和線上5個測點(diǎn)鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為121±1.9 Ma(MSWD=0.6)(圖7a)，代表流紋巖中鋯石結(jié)晶年齡。15QDBW-69樣品鋯石的206Pb/238U年齡除點(diǎn)20為繼承性鋯石年齡(452Ma)外，其他都集中分布于116～125 Ma區(qū)間(表2)，在諧和圖上，測點(diǎn)3、5、7、9、10、12、15分布于協(xié)和線上外，其他都遠(yuǎn)離協(xié)和線，可能與糜棱巖化變形變質(zhì)引起Pb丟失或鋯石均一化有關(guān)，故僅將集中于協(xié)和線上的7個測點(diǎn)鋯石206Pb/238U進(jìn)行了加權(quán)平均年齡計算， 結(jié)果為122±2.2Ma(MSDW=1.2)(圖7b)，代表流紋巖中鋯石結(jié)晶年齡?？傮w來看，計算加權(quán)平均年齡的測點(diǎn)值都選擇鋯石韻律環(huán)帶清晰的邊部， Th/U比值均大于0.9，反映鋯石的結(jié)晶年齡，代表流紋巖噴出時代。

圖7 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖中鋯石 LA-ICP-MS U-Pb定年諧和圖圖中紅色曲線部分未參與加權(quán)平均年齡計算Fig.7 Zircon LA-ICP-MS U-Pb concordia diagrams from the Early Cretaceous rhyolites in northwestern Gaoligong orogenThe red curves are excluded the weighted mean age calculation

5.3 鋯石Lu-Hf同位素

對2件樣品(15QDBW-63和15QDBW-69)中與U-Pb定年測點(diǎn)相同點(diǎn)或結(jié)構(gòu)相似的部位進(jìn)行了鋯石Lu-Hf同位素分析(表3)。所有鋯石的176Lu/177Hf 均小于0.002，顯示出176Hf的低放射成因。根據(jù)各自鋯石U-Pb年齡值計算εHf(t)、tDM和tDMC值。

表3 高黎貢西北緣早白堊世流紋巖中鋯石LA-ICP-MS Lu-Hf同位素數(shù)據(jù)

樣品15QDBW-63的鋯石εHf(t)值除點(diǎn)7為-2.7±0.9，對應(yīng)的地殼模式年齡為1193Ma外，其它測點(diǎn)的εHf(t) 值變化于-9.6～-5.1之間，對應(yīng)的地殼模型年齡(tDMC)為1026～1572Ma。樣品15QDBW-69的鋯石εHf(t)值除點(diǎn)5和15為-2.6±0.9和-4.1±0.7，對應(yīng)的地殼模式年齡為1189Ma和1270Ma外，其它測點(diǎn)的εHf(t)值變化于-9.3～-5.7之間，對應(yīng)的地殼模型年齡(tDMC)為1365～1562Ma。

6 討論

6.1 巖漿來源

高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)早白堊世侵入巖巖石組合為閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖，鋯石U-Pb年齡集中分布于118～134Ma(楊啟軍等，2006；Congetal., 2011a，b；戚學(xué)祥等，2011；Xieetal., 2016；Qietal. 2019)。其中，閃長巖的鋯石εHf(t)值落在+1.2～+5.4的范圍內(nèi)，tDMC年齡為744～979Ma，為鎂質(zhì)、鈣堿性，富含LILEs和LREEs，并具有強(qiáng)烈的Nb、Ta、P和Ti負(fù)異常以及高M(jìn)g#值，反映其巖漿主要來源于交代地幔楔部分熔融的產(chǎn)物(Qietal. 2019)；花崗閃長巖的鋯石εHf(t)值(-9.8～+2.9，總變化量約為13個εHf單位)和tDMC值(年齡為888～1564Ma)的變化范圍大，在εHf(t)對U-Pb年齡圖解中樣品分布于CHUR線附近(圖8a)，以及花崗閃長巖中存在大量同時代暗色包體，鉀長石(Kf)呈半自形-他形板狀，并具有侵蝕邊的斜長石(Pl)包裹體，角閃石存在輝石核，高TiO2、Na2O和MgO含量、高M(jìn)g#值和中-高鉀鈣堿性特征，揭示其巖漿是由幔源巖漿和古老殼源巖漿混合的產(chǎn)物(戚學(xué)祥等，2011；Qietal. 2019)；花崗巖主要為以鋯石εHf(t)值為-8.0～-1.1，平均值為-4.4，tDMC值為1101～1488 Ma，Ba和Sr或Rb和Y之間沒有明顯的相關(guān)性，具高鉀鈣堿性、鎂質(zhì)、準(zhǔn)鋁質(zhì)特征，巖漿以殼源為主，混入少量幔源物質(zhì)的I型花崗巖(Zhuetal., 2009b；戚學(xué)祥等，2011；Xieetal., 2016；Zhuetal., 2017；Qietal. 2019)。同時存在少量以含石榴石、電氣石、鈣堿性、過鋁質(zhì)和Eu、Nb、Ta、Sr、P、Ti負(fù)異常、Mg#值低為特征，由純殼源物質(zhì)部分熔融形成的S型花崗巖(Xuetal. 2012)。

圖8 鋯石εHf(t)-ages (a)和地殼模式年齡(tDMC)直方圖(b)Fig.8 Zircon εHf(t) versus ages diagram (a) and histogram of tDMC(b)Reference line representing chondritic Hf evolution (CHUR) is from Blichert-Toft and Albarède (1997)

高家寨與濮家寨的流紋巖在斑晶組成和主量元素特征上雖然存在細(xì)小差別，但它們都分布在高黎貢構(gòu)造帶西北緣、相距不到10km，都屬于高黎貢早白堊世巖漿巖帶的一部分，形成的構(gòu)造背景相同，其高鉀鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)，尤其是稀土元素配分模式和微量元素蛛網(wǎng)圖幾乎完全一致，說明其巖漿來源相同。前人研究成果表明高鉀鈣堿性中、酸性巖漿巖的成因存在以下三種情況：1)幔源巖漿結(jié)晶分異作用(DePaolo, 1981; Be’eri-Shlevinetal., 2010; Weissmanetal., 2013)；2)幔源巖漿侵位過程中誘發(fā)殼源物質(zhì)部分融熔作用(Beard and Lofgren, 1989; Weissmanetal., 2013)；3) 殼源巖漿與少量幔源巖漿混合作用(DePaolo, 1981; Bergantz, 1989; Roberts and Clemens, 1993; Droopetal., 2003)。高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)至今未發(fā)現(xiàn)早白堊世基性巖，中性巖僅有少量出露(出露面積小于2%，Qietal. 2019)，因此由幔源基性巖漿結(jié)晶分異形成大規(guī)模酸性巖漿巖的可能性可以排除。圖6顯示研究區(qū)內(nèi)流紋巖部分鋯石存在核邊結(jié)構(gòu)，核部的年齡為早古生代，說明巖漿中有殼源物質(zhì)存在。鋯石εHf(t)值主要分布于-9.6～-2.6，總變化量存在7個εHf單位，在εHf(t)值對U-Pb年齡圖解中呈線狀分布于CHUR線下方，tDMC值介于1193～1572Ma之間(表3、圖8)，流紋巖中存在黑云母斑晶、Mg#值高(43～58)，以及在SiO2-Mg#圖解上樣品落在純殼源物質(zhì)部分融熔區(qū)上方(圖9)，說明該區(qū)流紋巖巖漿除來源于殼源物質(zhì)部分融熔的產(chǎn)物外，還有少量幔源組分的混入，即流紋巖巖漿為殼-幔混源巖漿。此外，流紋巖的主要礦物組成、高鉀鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)、高M(jìn)g#值性質(zhì)、稀土配分模式和微量元素蛛網(wǎng)圖，以及鋯石εHf(t)值和地殼模式年齡都與該區(qū)同時代、主要來源于殼、幔巖漿混合成因的花崗巖類(戚學(xué)祥等, 2011; Qietal. 2019)一致(圖9)，而與龍陵-瑞麗一帶(斑晶為鉀長石、石英和少量白云母)、低鈉、低εHf(t)值，完全由殼源物質(zhì)部分融熔形成的流紋巖(另文發(fā)表)明顯不同，進(jìn)一步說明該區(qū)流紋巖是高黎貢早白堊世巖漿巖帶的組成部分，是殼-幔物質(zhì)混合的產(chǎn)物。

圖9 高黎貢構(gòu)造帶早白堊世巖漿巖SiO2-Mg#圖解純地殼部分融熔區(qū)：低鉀玄武巖在8～16kbar and 1000～1050℃條件下脫水融熔實驗(Rapp and Watson, 1995)；中-高鉀玄武巖在7kbar and 825～950℃含1.7%～2.3%水條件下融熔實驗(Sisson et al., 2005).安第斯南流紋巖帶新近紀(jì)流紋巖區(qū)據(jù)López-Escobar et al., 1993；地幔AFC曲線據(jù)Depaolo，1981Fig.9 Mg# vs SiO2 diagram the Early Cretaceous plutonic rocks in the Gaoligong orogen Fields shown are as follows: pure crustal partial melts obtained in experimental studies by dehydration melting of low-K basaltic rocks at 8～16kbar and 1000～1050℃ (Rapp and Watson, 1995); pure crustal melts obtained in experimental studies by the moderately hydrous (1.7%～2.3% H2O) melting of medium-to high-K basaltic rocks at 7 kbar and 825～950℃ (Sisson et al., 2005); mantle melts (basalts); and Quaternary volcanic rocks from the Andean southern volcanic zone (López-Escobar et al., 1993). The curve for mantle AFC was calculated following Depaolo (1981) with a mass assimilation/fractionation ratio of r=2, reflecting a relatively hot mantle wedge, and 80% amphibole +20% clinopyroxene as the fractionating phases (Stern and Kilian, 1996)

6.2 構(gòu)造背景

高黎貢構(gòu)造帶西北緣流紋巖帶西以龍川江斷裂帶為界東與高黎貢群以斷裂帶相隔、或為早白堊世花崗巖侵位，在空間上與高黎貢早白堊世侵入巖融為一體，構(gòu)成南至緬甸Mogok，北經(jīng)藏東波密-察隅至拉薩地塊北緣弧形展布的早白堊世巖漿巖帶的一部分(圖1a)。帶內(nèi)中性、中酸性和酸性巖漿巖組合、鎂質(zhì)、中-高鉀鈣堿性、準(zhǔn)鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)及Nb、Ta負(fù)異常的地球化學(xué)特征，以及沿帶斷續(xù)分布的侏羅紀(jì)-早白堊世增生雜巖帶說明該巖漿巖帶的形成與班怒洋俯沖及拉薩-騰沖地塊與南羌塘-保山地塊拼合有關(guān)(劉本培等，2002；Zhuetal., 2009a；2017；戚學(xué)祥等，2011；Xuetal., 2012; 李再會等, 2012; 尹福光等，2012; Liaoetal., 2015；Xieetal., 2016；Chenetal., 2017; Qietal. 2019)。高黎貢西北緣早白堊世流紋巖與圍巖多為斷層接觸，巖性單一(圖2)，但與其相對應(yīng)的高黎貢東南緣早白堊世流紋巖帶賦存于弧前/弧間海相沉積巖中，它們的巖石學(xué)、常量元素特征雖然存在一定差異，但其稀土配分模式、微量元素蛛網(wǎng)圖、尤其是大離子親石元素(Th、U、Ba、 K和Rb)富集、高場強(qiáng)元素(Nb、Ta、P和Ti)和Eu負(fù)異常一致，以及在La/Yb-Th/Yb和Nb-Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解上與同時代花崗巖一樣，所有樣品都落在大陸邊緣弧或島弧-同碰撞區(qū)(圖10)的特點(diǎn)，說明研究區(qū)內(nèi)流紋巖形成的構(gòu)造背景與侵入巖一致，都形成于大陸邊緣弧環(huán)境。此外，如上節(jié)所述，研究區(qū)內(nèi)流紋巖巖漿來源與同時代侵入巖一樣具有殼?；旌系奶卣鳎溽Ｔ唇M分來源于班怒洋殼俯沖誘發(fā)地幔楔物質(zhì)部分熔融的基性巖漿(Zhuetal., 2009b，2017；戚學(xué)祥等，2011；李再會等, 2012; 尹福光等，2012；Liaoetal., 2015；Xieetal., 2016；Chenetal., 2017; Qietal. 2019)，說明流紋巖的形成與洋殼俯沖有關(guān)。由此可見，高黎貢西北緣早白堊世流紋巖形成于活動大陸邊緣，與班怒帶南段怒江洋向騰沖地塊下的俯沖活動有關(guān)。

圖10 高黎貢構(gòu)造帶早白堊世巖漿巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(a, 據(jù) Harris et al., 1986; b, 據(jù) Pearce et al., 1984)VAG-火山弧花崗巖；S-COLG-同碰撞花崗巖；WPG-板內(nèi)花崗巖；ORG-洋脊花崗巖；A-ORG-異常洋脊花崗巖Fig.10 Discrimination diagrams for the tectonic settings of the Early Cretaceous magmatic rocks in the Gaoligong orogen (a, after Harris et al., 1986; b, after Pearce et al., 1984)VAG-volcanic arc granites; S-COLG-syn-collisional granites; WPG-within-plate granites; ORG-oceanic ridge granites; A-ORG-abnormal oceanic ridge granites

7 結(jié)論

高黎貢西北緣早白堊世流紋巖為鎂質(zhì)、弱過鋁質(zhì)-過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖類，于121～122Ma噴發(fā)。巖石輕稀土富集、分餾程度高、重稀土相對虧損、分餾程度較低、Eu中度虧損及大離子親石元素(LILE)Rb和K，放射性生熱元素Th、U和親巖漿元素Ce、La、Zr和Hf相對原始地幔強(qiáng)烈富集，高場強(qiáng)元素(HSFE)Nb、Ta、P、Ti負(fù)異常明顯，以及εHf(t)值、tDMC值、稀土配分模式和微量元素蛛網(wǎng)圖與該區(qū)同時代花崗巖幾乎完全一致，說明其巖漿主要來源于殼源物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物，并有少量幔源巖漿的混入，形成于怒江洋殼向騰沖地塊俯沖過程中的活動大陸邊緣環(huán)境。

致謝本文在成文過程中與曾令森研究員和羅照華教授進(jìn)行了有益的探討; 孟繁聰研究員和蔡明海教授認(rèn)真審閱了初稿并提出了中肯的修改意見；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(diǎn)實驗室胡兆初教授協(xié)助完成鋯石U-Pb定年和Hf同位素測試；在此一并表示衷心感謝！