滇西龍陵-瑞麗低鈉流紋巖年代學(xué)、巖石地球化學(xué)和鋯石Hf同位素組成及其地質(zhì)意義*

韋誠 戚學(xué)祥 沈輝 吉風(fēng)寶 任玉峰 劉旭峰

1. 自然資然部深部動力學(xué)重點實驗室，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所, 北京 100037 2. 北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院, 北京 100871 3. 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 昆明 650051 4. 西藏自然科學(xué)博物館, 拉薩 850000

三江構(gòu)造帶位于青藏高原東南緣，是東特提斯構(gòu)造域喜馬拉雅造山帶與東南亞造山帶的交接轉(zhuǎn)換部位，是研究東特提斯域洋陸演化的關(guān)鍵地區(qū)(圖1a，鐘大賚, 1998; Yin and Harrison, 2000; Metcalfe, 2002, 2013; Kappetal., 2005, 2007; Qietal., 2014, 2015, 2016; Zhangetal., 2017)。騰沖地塊和保山地塊之間的高黎貢造山帶位于三江構(gòu)造帶的西緣，由于印度-亞洲大陸的碰撞，塊體逃逸或者側(cè)向擠出疊加了強烈的右行走滑剪切作用，研究區(qū)內(nèi)的巖石都發(fā)生了不同程度的變質(zhì)變形。前人研究成果表明高黎貢造山帶內(nèi)廣泛分布的中、新生代侵入巖形成時代集中在130～115Ma和76～50Ma(楊啟軍等, 2006;叢峰等, 2010, 2011; 戚學(xué)祥等, 2011; Xuetal., 2012; Caoetal., 2014; Maetal., 2014; Chenetal., 2015; Qietal., 2015, 2019; Zhuetal., 2015, 2017; Xieetal., 2016; 張詩啟等, 2017; Zhangetal., 2018; Linetal., 2019)。其中，早白堊世侵入巖主要分布于高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)，由規(guī)模不等的閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖巖體組成，形成于與俯沖有關(guān)的大陸邊緣弧(楊啟軍等, 2006; 戚學(xué)祥等, 2011; Zhuetal., 2015, 2017; Xieetal., 2016; Qietal., 2019)或形成于保山-騰沖地塊碰撞后的加厚地殼環(huán)境(Xuetal., 2012)。早白堊世火山巖主要分布于高黎貢構(gòu)造帶東南緣龍陵-瑞麗一帶，前人對區(qū)內(nèi)火山巖進(jìn)行了初步研究，獲得龍陵西大荒地流紋巖鋯石U-Pb年齡為130Ma(白憲洲等, 2012)，潞西軒崗鄉(xiāng)團(tuán)坡糜棱巖化流紋巖鋯石U-Pb年齡為121Ma(高永娟等, 2012)，但對其空間分布、形成機制和構(gòu)造背景有待進(jìn)一步研究。為此，本文在野外專題填圖的基礎(chǔ)上，通過巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、同位素年代學(xué)和同位素示蹤的方法，并結(jié)合前人對構(gòu)造帶內(nèi)同時代侵入巖的研究成果，探討早白堊世火山巖的時空間分布、巖漿來源及其形成的構(gòu)造背景，為揭示怒江洋的演化及騰沖與保山地塊的關(guān)系提供重要證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

2 巖相學(xué)特征

龍陵-瑞麗火山巖帶主要分布于龍陵-潞西-遮放一帶，為一系列規(guī)模不等的火山巖層或火山巖透鏡體夾于淺海相砂巖、粉砂巖和泥巖這些沉積巖中(圖1b)。其中，在龍陵縣城西的火山巖出露規(guī)模最大，長約9km，寬約1km，面積約9km2，呈北東向展布；其他火山巖零星分布于芒市-河頭一帶，出露面積0.5～1.2km2(圖1c)。流紋巖呈灰色-灰白色、斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造、流紋構(gòu)造(圖2)。斑晶主要為石英(10%～15%)、鉀長石(3%～5%)和白云母(1%～2%)，其中，石英多被溶蝕，呈不規(guī)則港灣狀(圖2f)，部分為棱角狀的石英晶屑(圖2d)，粒度在0.2～0.8mm之間；鉀長石為自形-半自形板柱狀，0.1～0.6mm，表面具有弱高嶺土化(圖2d, f)；基質(zhì)(80%～85%)主要為隱晶質(zhì)-微晶質(zhì)(圖2b, d, f)；其次含有少量黃鐵礦、磁鐵礦和鋯石等副礦物(1%)。

圖1 青藏高原及其東南緣地質(zhì)概圖(a, 據(jù)Xu et al., 2015; Qi et al., 2015)、高黎貢造山帶地質(zhì)簡圖(b，據(jù)Qi et al., 2019)和高黎貢造山帶東南緣龍陵地質(zhì)簡圖(c，據(jù)四川省地質(zhì)調(diào)查院區(qū)調(diào)中心,2010修編(1)四川省地質(zhì)調(diào)查院區(qū)調(diào)中心. 2010. 1/50000龍陵縣幅地質(zhì)圖)BNS-班公湖-怒江縫合帶；YTS-雅魯藏布江縫合帶；MK-密支那縫合帶；LCJF-龍川江斷裂；LLRF-瀘水-龍陵-瑞麗斷裂Fig.1 Geological map of the Tibet area and its southeastern stretch (a, after Xu et al., 2015; Qi et al., 2015), Gaoligong Orogen (b, after Qi et al., 2019) and Longling region in the southeastern margin of Gaoligong belt (c)BNS-Banggong-Nujiang Suture; YTS-Yarlung-Tsangpo Suture; MK-Myitkyina Suture; LCJF-Longchuanjiang Fault; LLRF-Lushui-longling-Ruili Fault

圖2 高黎貢東南緣流紋巖野外露頭和鏡下照片(a、b)龍陵-騰沖剖面；(c、d)龍陵-河頭剖面；(e、f)芒市-河頭剖面. Kfs-鉀長石；Q-石英；Ms-白云母Fig.2 Outcrop and photomicrographs of rhyolites from the southeastern margin of Gaoligong Orogen(a, b) from Longling-Tengchong section; (c, d) from Longling-Hetou section; (e, f) from Mangshi-Hetou section. Mineral abbreviations: Kfs-K-feldspar; Q-quartz; Ms-muscovite

3 樣品采集及測試方法

樣品17QLT-6、16QLH-6和17QLH-8采自龍陵西層狀流紋巖，樣品16QMH-2采自芒市-河頭之間的透鏡狀流紋巖，采樣位置見圖1c。

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。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。然后，在北京離子探針中心對拋光好的鋯石進(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)。在此基礎(chǔ)上，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用GeoLas 2005 ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(LA)和Agilent 7500a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，光斑直徑為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，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(Huetal., 2012)。每測定3～5個點后插入一次標(biāo)樣測定，以便及時校正。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. (2008, 2010)。使用ISOPLOT程序(Ludwig, 2003)進(jìn)行鋯石加權(quán)平均年齡計算及諧和圖的繪制。

鋯石Hf同位素測試分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室采用LA-MC-ICP-MS(Neptune Plus)完成。激光剝蝕系統(tǒng)為美國Coherent公司生產(chǎn)的GeoLasPro 193nm。實驗過程中采用He作為剝蝕物質(zhì)載氣，根據(jù)鋯石大小，剝蝕直徑采用44μm，測定時使用鋯石國際標(biāo)樣GJ-1作為參考物質(zhì)。相關(guān)儀器運行條件及詳細(xì)分析流程見侯可軍等(2007)。分析過程中鋯石標(biāo)準(zhǔn)GJ-1的176Hf/177Hf測試加權(quán)平均值分別為0.282007±0.000025(2σ)。計算初始176Hf/177Hf時，Lu的衰變常數(shù)采用1.865×10-11y-1(Schereretal., 2001)，εHf(t)值的計算時采用球粒隕石Hf同位素值176Lu/177Hf=0.0336，176Hf/177Hf=0.282785(Bouvieretal., 2008)。在Hf的地幔模式年齡計算中，虧損地幔176Hf/177Hf現(xiàn)在值采用0.28325，176Lu/177Hf采用0.0384(Griffinetal., 2000)，地殼模式年齡計算時采用平均地殼的176Lu/177Hf=0.015(Griffinetal., 2002)。

全巖主量和微量元素化學(xué)成分分析在國家地質(zhì)實驗測試中心完成。主量元素采用XRF(X-ray fluorescence)方法進(jìn)行測定，分析精度優(yōu)于5%。微量元素采用等離子質(zhì)譜儀ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)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 全巖地球化學(xué)特征

全巖主量和微量元素數(shù)據(jù)(表1)表明研究區(qū)內(nèi)流紋巖SiO2含量較高，除樣品16QLH-2為73.69%外，其余都分布在75.76%～81.48%之間，其重要特點是K2O(3.35%～4.54%)和Al2O3(11.87%～16.47%)含量相對穩(wěn)定，Na2O(0.01%～0.05%)、CaO(0.05%～0.09%)含量非常低，與鏡下觀察到的巖石中斑晶主要為鉀長石和石英，幾乎未見斜長石一致。巖石的A/CNK值為2.84～3.78，遠(yuǎn)高于正常酸性巖類，與Na2O和CaO含量低有關(guān)，因此該指數(shù)沒有實際指示意義，但巖石中富鋁礦物白云母的存在，仍反映其過鋁質(zhì)性質(zhì)。在Nb/Y-Zr/TiO2關(guān)系圖上，樣品落在流紋巖區(qū)(圖3a)，在Th-Co關(guān)系圖(圖3b)上，流紋巖樣品落在高鉀鈣堿性系列區(qū)，說明研究區(qū)內(nèi)流紋巖屬于高硅、低鈉鈣的高鉀鈣堿性巖類。在哈克圖解上，Al2O3、K2O、FeOT和TiO2含量與SiO2呈負(fù)相關(guān)(圖4a-e)，暗示了可能存在鉀長石、鎂鐵質(zhì)礦物和鐵-鈦氧化物的結(jié)晶分異。

圖3 流紋巖Zr/TiO2-Nb/Y關(guān)系圖(a，據(jù)Winchester and Floyd, 1977)和Th-Co關(guān)系圖(b，據(jù)Hastie et al., 2007)Fig.3 Zr/TiO2 vs. Nb/Y diagram (a, after Winchester and Floyd, 1977) and Th vs. Co diagram (b, after Hastie et al., 2007) for the rhyolitic rocks

圖4 高黎貢造山帶東南緣流紋巖哈克圖解Fig.4 Harker plots of selected major and trace elements of the rhyolites in the southeastern margin of Gaoligong Orogen

流紋巖的∑REE變化于182.3×10-6～265.4×10-6，LREE/HREE值為5.3～10.0，(La/Yb)N值為6.12～12.62，(La/Sm)N和(Gd/Yb)N分別在4.49～8.69和1.31～1.71之間，Eu/Eu*值為0.49～0.60(圖5b)，展示出輕稀土富集、分餾程度較高、重稀土相對虧損、Eu明顯負(fù)異常的特點。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，流紋巖樣品富集大離子親石元素(Th、U和K)、輕稀土元素，高場強元素(Nb、Ta、P和Ti)和Sr強烈負(fù)異常(表1、圖5a)，其中的Sr強烈負(fù)異常與巖石中Ca或斜長石含量很低有關(guān)。

圖5 流紋巖原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)上、中和下地殼數(shù)據(jù)引自Rudnick and Gao, 2003；高黎貢早白堊世花崗質(zhì)巖石數(shù)據(jù)引自Qi et al., 2019Fig.5 Primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) (normalization values after Sun and McDonough, 1989)Upper, middle and lower continental crust values are from Rudnick and Gao, 2003; The data of Cretaceous granitic rocks are from Qi et al., 2019

表1 滇西龍陵-瑞麗流紋巖的常量元素(wt%)、稀土元素和微量元素(×10-6)

續(xù)表1

5 鋯石特征及同位素組成

5.1 鋯石形態(tài)結(jié)構(gòu)和LA-ICP-MS U-Pb定年

為了全面厘定龍陵-瑞麗帶中流紋巖的形成時代， 筆者選擇了芒市-河頭剖面(16QMH-2)、龍陵-河頭(16QLH-6、17QLH-8)和龍陵-騰沖(17QLT-6)3個剖面中出露的流紋巖樣品進(jìn)行鋯石U-Pb定年(圖1c)。3個剖面流紋巖中鋯石特征基本一致，均呈自形短柱-長柱狀，長約50～150μm，長寬比約1:1～3:1，無色透明-弱淡黃色，鋯石晶面整潔光滑。陰極發(fā)光圖像(圖6)清晰顯示出鋯石具有典型的巖漿振蕩環(huán)帶，未見新生變質(zhì)鋯石邊。根據(jù)亮度可分為灰白色和灰黑色二類，這與鋯石的Th、U含量有關(guān)，但測試所得的206Pb/238U年齡值基本一致(表2)，反映出鋯石結(jié)晶過程中巖漿內(nèi)Th、U分布不均一的特點。四組樣品鋯石的U、Th含量變化較大，分別分布于151×10-6～1213×10-6和153×10-6～1053×10-6之間(表2)，與陰極發(fā)光圖像相吻合。鋯石的Th/U比值均大于0.3，典型的韻律環(huán)帶亦反映其為巖漿成因(Corfuetal., 2003; Hoskin and Schaltegger, 2003;吳元保和鄭永飛, 2004)。

表2 滇西龍陵-瑞麗流紋巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年數(shù)據(jù)

圖6 代表性鋯石陰極發(fā)光圖像實圈為LA-ICP-MS U-Pb年齡分析點位置，虛線圈為Hf同位素分析點位置Fig.6 Representative cathodoluminescence (CL) images of zircon grains from the rhyolitesSolid circles indicate the spots of LA-ICP-MS U-Pb dating, dashed circles indicate the spots of Hf isotope analyses

鋯石LA-ICP-MS定年結(jié)果表明，16QMH-2號樣品中鋯石存在Pb丟失或均一化，致使其部分測點206Pb/238U年齡值遠(yuǎn)離協(xié)和線(圖7a，虛線圈)，存在Pb丟失現(xiàn)象；第20號測點206Pb/238U年齡值遠(yuǎn)大于其他測點值(圖6)，可能為混入鋯石，因此這些測點未參與年齡加權(quán)平均計算。剩余13個測點鋯石的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為129±2.3Ma(MSWD=2.4)(圖7a)。16QLH-6樣品中20個測點鋯石206Pb/238U年齡分布在119～133Ma之間，除9、13和25號測點誤差較大外，其他17顆鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為128±1.8Ma(MSWD=3.9)(圖7b)。17QLH-8樣品中20顆鋯石206Pb/238U年齡集中分布在120～128Ma之間，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為126±1.3Ma(MSWD=2.3)(圖7c)。17QLT-6樣品中20顆鋯石206Pb/238U年齡集中分布在119～128Ma之間，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為123±1.3Ma(MSWD=2.9)(圖7d)。總體來看，4件樣品鋯石U-Pb年齡基本一致，集中在123～129Ma之間(圖8a)，都在誤差范圍內(nèi)。測點都在鋯石韻律環(huán)帶發(fā)育區(qū)域，其Th/U比值都大于0.3，具有典型的巖漿鋯石特征，其LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡反映了鋯石的結(jié)晶年齡，代表流紋巖的噴發(fā)時代。

圖7 流紋巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.7 U-Pb concordia diagrams for zircons from the rhyolites

5.2 鋯石Lu-Hf同位素組成

樣品16QLH-6、16QMH-2和17QLH-8的Lu-Hf同位素在鋯石U-Pb定年的同一顆鋯石的相同或其相鄰部位測定(圖6)，結(jié)果見表3。176Hf/177Hf初始比值和εHf(t)值根據(jù)同一鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)計算；二階段模式年齡(tDMC)根據(jù)虧損幔源計算(Griffinetal., 2000)。測定結(jié)果表明，3個樣品共47顆鋯石分析點獲得的同位素176Hf/177Hf初始比值相對穩(wěn)定，分別介于0.282391～0.282516、0.282349～0.282496和0.282408～0.282512之間。樣品16QLH-6的εHf(t)值為-10.8～-6.3之間，平均為-8.3±0.7(圖8b)，顯示出-9和-7兩個峰值，對應(yīng)的二階段模式年齡范圍為1591～1869Ma；樣品16QMH-2的εHf(t)值為-12.3～-7.0之間，平均為-9.6±0.8(圖8c)，峰值為-10，對應(yīng)的二階段模式年齡范圍為1631～1966Ma；樣品17QLH-8的εHf(t)值為-10.2～-6.5之間，平均為-8.3±1.0(圖8d)，峰值為-8，對應(yīng)的二階段模式年齡為1596～1824Ma。

表3 鋯石LA-ICP-MS Lu-Hf同位素組成

6 討論

6.1 巖漿成因及演化

研究區(qū)流紋巖具有高硅(>73%)，高Rb/Sr(29～66)值和高分異指數(shù)(DI=85～90)，低Zr/Hf(18～26，高分異花崗巖/流紋巖<25, Breiteretal., 2014)，低Cr(0.97×10-6～2.93×10-6)、Co(0.42×10-6～3.64×10-6)和Ni(0.68×10-6～2.61×10-6)的特點；在哈克圖解上，主量元素和微量元素整體隨SiO2含量的升高而降低(圖4)；且出現(xiàn)過鋁質(zhì)礦物白云母(圖2b)，表明巖石經(jīng)歷了高程度的結(jié)晶分異，為高分異過鋁質(zhì)流紋巖，與高分異S型花崗巖類似(Miller, 1985; Chappelletal., 2012)。

過鋁質(zhì)長英質(zhì)火成巖主要有兩種可能成因：(1)鎂鐵質(zhì)巖漿在下地殼條件下發(fā)生部分熔融高度結(jié)晶分異可產(chǎn)生高硅富鋁巖漿(Lietal., 2007; Rongaetal., 2010; Chappelletal., 2012)；(2)變沉積巖，如富粘土的變泥質(zhì)巖和貧粘土的變質(zhì)砂巖部分熔融的產(chǎn)物(Patio Douce and Johnston, 1991; Nabelek and Glascock, 1995; Sylvester, 1998; Clemens, 2003)。

強不相容元素比值是巖漿源區(qū)特征的良好指示(Barbarin, 1999; Frostetal., 2001, 2016)，研究區(qū)流紋巖具有較低的Nb/Ta比值(7.6～11.7)，與大陸地殼比值相近(6, Wedepohletal., 1991; 11～12, Taylor and McLennan, 1985; Green, 1995; Rudnick and Fountain, 1995; 12～13, Barthetal., 2000)；其Th(15.5×10-6～34.1×10-6)>10×10-6、U(1.29×10-6～3.85×10-6，平均為2.83×10-6)、Th/U比值(6.9～13.9)和Eu/Eu*比值(0.5～0.6)與中上地殼(Rudnick and Fountain, 1995; Rudnick and Gao, 2003)相當(dāng)。流紋巖顯示出與中上地殼相似的微量元素蛛網(wǎng)圖和稀土元素配分曲線(圖5)。在molar[Al2O3/(MgO+FeOT)]-molar[CaO/(MgO+FeOT)]和Rb/Ba-Rb/Sr圖解中，所有樣品點都落入變泥質(zhì)巖部分熔融區(qū)域(圖9a, b)。以及，流紋巖鋯石具有較低的176Hf/177Hf初始比值、εHf(t)值(-12.3～-6.3)，Hf二階段模式年齡集中于1600～1800Ma(圖8)，表明流紋巖巖漿來源于中上地殼物質(zhì)部分熔融。

圖8 鋯石U-Pb年齡、εHf(t)值和Hf同位素二階段模式年齡柱狀圖Fig.8 Histograms of U-Pb ages (a), εHf(t) values (b) and Hf model ages (c) of zircons from the rhyolites

圖9 流紋巖molar[Al2O3/(MgO+FeOT)]-molar[CaO/(MgO+FeOT)]圖解(a,據(jù)Altherr et al., 2000)和Rb/Ba-Rb/Sr圖解(b,據(jù)Sylvester, 1998)Fig.9 Molar Al2O3/(MgO+FeOT) vs. molar CaO/(MgO+FeOT) (a, after Altherr et al., 2000) and Rb/Ba vs. Rb/Sr (b, after Sylvester, 1998) diagrams for the rhyolites

研究成果表明誘發(fā)殼源物質(zhì)部分熔融形成酸性巖漿主要有3種原因：1)地殼增厚加壓升溫(Harrisetal., 1986; Sylvester,1998)或地殼快速伸展減薄引起的等溫降壓(Guillot and LeFord, 1995; 戚學(xué)祥等, 2008)；2)高熱幔源巖漿上升到地殼中(Xuetal., 2012; Qietal. 2019)；3)地殼中生熱元素的作用(Bolharetal., 2008)。鋯石是花崗質(zhì)巖漿中結(jié)晶較早的礦物，巖漿中Zr的分配系數(shù)對溫度極為敏感，現(xiàn)有的巖石薄片中沒有發(fā)現(xiàn)金紅石礦物，但流紋樣品中Zr、Ti和Al2O3含量均隨著SiO2含量的升高而降低(圖4i)，表明巖體中存在有鋯石和金紅石作為獨立礦物相存在。根據(jù)Watsonetal. (2006) 提出的鋯石Ti含量溫度計公式計算得到，樣品中鋯石結(jié)晶溫度為568～778℃，平均為717℃，說明它們是在相對較高的溫度條件下結(jié)晶的。尚無證據(jù)表明研究區(qū)在早白堊世地殼發(fā)生明顯增厚，亦無淡色花崗巖類巖石出露，因此不支持大陸地殼自身提供足夠熱源使古老地殼物質(zhì)發(fā)生深熔或重熔作用。同時，高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)無放射性生熱元素異常，流紋巖中鋯石Th、U含量分別在97×10-6～1053×10-6和127×10-6～1213×10-6，都在正常范圍內(nèi)。流紋巖中Th、U含量分別為15.5×10-6～34.1×10-6和1.29×10-6～3.85×10-6，略高于上地殼平均值(Th=10.5×10-6, U=2.7×10-6)，因此由生熱元素引起殼源物質(zhì)部分熔融形成流紋巖巖漿的可能性也可以排除。前人對高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)早白堊世侵入巖進(jìn)行了廣泛的研究，相繼發(fā)現(xiàn)了同時代巖漿主要來源于幔源組分的中性巖類，如輝長閃長巖體(圖1b，εHf(t)=+1.2～+5.4，Qietal., 2019)、閃長巖體(εHf(t)=+3.6～+6.2，叢峰等, 2011)，并認(rèn)為大部分花崗巖類巖漿來源于混染了不同比例幔源物質(zhì)的殼源巖漿(εHf(t)=-13.9～+2.9，叢峰等, 2010, 2011; Qietal., 2019)，以及由幔源巖漿上升過程中誘發(fā)殼源物質(zhì)部分融熔形成的S型花崗巖(Xuetal., 2012; Qietal., 2019)。鑒于此，我們認(rèn)為本區(qū)流紋巖巖漿為殼源物質(zhì)部分熔融形成的，幔源物質(zhì)在流紋巖形成過程中提供了熱源。

在La-La/Sm關(guān)系圖(圖10a)上，樣品沿部分熔融線和分離結(jié)晶線均有分布，說明流紋巖巖漿演化受到了部分熔融和分離結(jié)晶作用的雙重控制。斜長石的分離結(jié)晶導(dǎo)致Eu和Sr的虧損，而鉀長石的分離結(jié)晶造成Eu和Ba虧損；流紋巖樣品中Sr含量極低且趨于穩(wěn)定，Ba含量則明顯降低，反映出巖漿演化過程中主要是鉀長石發(fā)生分離結(jié)晶(圖10b)，Eu虧損主要是先期源區(qū)貧斜長石和后期鉀長石分離結(jié)晶造成的。ΣREE與SiO2呈明顯負(fù)相關(guān)(圖4f)以及Ti、P、Nb和Ta負(fù)異常暗示了巖石可能經(jīng)歷了含鈦礦物(鈦鐵礦和金紅石等)、磷灰石和鋯石等高分配系數(shù)礦物較高程度的分離結(jié)晶(圖10c)。由此可見，龍陵-瑞麗一帶早白堊世流紋巖是古老地殼物質(zhì)部分熔融生成的熔體經(jīng)歷了分離結(jié)晶的產(chǎn)物。

圖10 早白堊世流紋巖La-La/Sm關(guān)系圖(a)、Eu/Eu*-Ba關(guān)系圖(b，據(jù)Eby, 1990)和La-(La/Yb)N關(guān)系圖(c，據(jù)Wu et al., 2003)Pl-斜長石；AF-堿性長石；Zr-鋯石；Sph-榍石；Ap-磷灰石；Mon-獨居石；Allan-褐簾石Fig.10 Diagrams of La vs. La/Sm (a), Eu/Eu* vs. Ba (b, after Eby, 1990) and La vs. (La/Yb)N (c, after Wu et al., 2003) for the Early Cretaceous rhyolitesPl-plagioclase; AF-alkali feldspar; Zr-zircon; Sph-titanite; Ap-apatite; Mon-monazite; Allan-allanite

6.2 低鈉流紋巖成因

鉀質(zhì)交代作用、熱液蝕變和風(fēng)化作用會導(dǎo)致長英質(zhì)火山巖富集K2O、虧損Na2O(Irfan, 1999; Ennisetal., 2000)。低溫鉀質(zhì)交代作用是富鈉礦物(主要是斜長石)分解后形成冰長石為主的次生礦物，造成巖石富集K2O、Rb、Ba和虧損Na2O、CaO、Sr(Ennisetal., 2000)。高溫鉀化作用通常由堿性花崗質(zhì)巖漿在侵位過程中或就位后蝕變而成，蝕變過程中伴隨著堿性長石斑晶中出溶鈉長石和鉀長石交代石英斑晶現(xiàn)象(Tayloretal., 1984)。本文測試樣品的Na2O和CaO含量極低，但巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物關(guān)系保存良好，未見鉀化交代礦物等其他蝕變現(xiàn)象(圖2d-f)，且主量元素和微量元素顯示出較好的線性關(guān)系(圖4)，表明所研究的流紋巖成分受后期鉀化作用和熱液蝕變的影響甚微。

流紋巖具有較高的Al2O3和Rb(163×10-6～218×10-6)含量、Eu負(fù)異常(0.49～0.60)和Ba含量(273×10-6～644×10-6)，極低的Sr、Na2O和CaO含量(表1)。低鈉可能是巖漿源區(qū)的固有特征，是沉積巖型原巖源區(qū)的反映。實驗巖石學(xué)研究表明貧Sr過鋁質(zhì)花崗巖/流紋巖巖漿可以由變泥質(zhì)巖部分熔融生成，而泥質(zhì)巖的部分熔融首先是白云母和黑云母的部分熔融，當(dāng)流體壓力足夠高時，斜長石發(fā)生部分熔融(Patio Douce and Johnston, 1991; Patio Douce and Harris, 1998; Frostetal., 2016)。如富云母貧斜長石的變泥質(zhì)巖發(fā)生無水脫水熔融時可產(chǎn)生富硅貧鈉鈣的酸性熔體和富石榴子石、夕線石的殘余體(Patio Douce and Johnston, 1991; Patio Douce, 1996)。此外，殼源花崗質(zhì)巖漿的Rb-Sr系統(tǒng)關(guān)系可反映部分熔融類型和源巖性質(zhì)(Knesel and Davidson, 2002; Zengetal., 2011)，在變泥質(zhì)巖中，Sr和Rb的主要寄主礦物分別是長石和云母，與長石相比，云母具有較高的Rb/Sr比值。研究區(qū)流紋巖具有較高的Rb/Sr值(29～66)，低Sr含量，且隨著Rb含量的增加Sr明顯無明顯變化，亦佐證了源區(qū)主要為云母類礦物的發(fā)生部分熔融。在此基礎(chǔ)上，熔體發(fā)生前文所述鉀長石、磷灰石和鋯石等的分離結(jié)晶作用。

綜上所述，低鈉流紋巖可能是先期由富云母貧斜長石類變泥質(zhì)巖部分熔融產(chǎn)生的貧鈉、鈣熔體，后期經(jīng)歷高度的分離結(jié)晶形成。

6.3 構(gòu)造意義

高黎貢造山帶內(nèi)早白堊世巖漿巖呈帶狀分布，巖石組合主要為閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖，其高鉀鈣堿性、Nb、Ta負(fù)異常、變化較大的εHf(t)值(-12.3～+7.1)和內(nèi)含同時代暗色包體等特征揭示其形成于與班公湖-怒江洋向拉薩-騰沖地塊俯沖有關(guān)的活動大陸邊緣弧背景，巖漿為洋殼俯沖誘發(fā)富集地幔物質(zhì)部分融熔形成的幔源巖漿與殼源巖漿按不同比例混合的產(chǎn)物(楊啟軍等, 2006; 叢峰等, 2010, 2011;戚學(xué)祥等, 2011; Caoetal., 2014; Zhuetal., 2015; 2017; Xieetal., 2016; Zhangetal., 2018; Qietal., 2019)。研究區(qū)內(nèi)流紋巖構(gòu)成高黎貢早白堊世巖漿巖帶的一部分，夾于下白堊統(tǒng)海相碎屑沉積巖中，構(gòu)成俯沖增生雜巖帶的一部分，并為上白堊統(tǒng)陸相碎屑沉積巖不整合覆蓋，其高鉀鈣堿性屬性及大離子親石元素富集、高場強元素(Nb、Ta、P、Ti)及Sr負(fù)異常特征(圖5a)和Hf同位素特征(圖11)與構(gòu)造帶內(nèi)同時代侵入巖相似，在Th/Ta-Yb和La/Yb-Th/Yb構(gòu)造環(huán)境判別圖解上所有樣品都落在活動大陸邊緣區(qū)域(圖12)，以及如上節(jié)所述，研究區(qū)內(nèi)流紋巖巖漿是由幔源巖漿上升過程中誘發(fā)殼源物質(zhì)部分融熔的產(chǎn)物，且幔源巖漿的形成與怒江洋俯沖有關(guān)(Qietal., 2019)，表明其形成構(gòu)造背景與高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)同時代侵入巖一致，形成于與怒江洋向騰沖地塊下俯沖有關(guān)的活動大陸邊緣弧環(huán)境。

圖11 高黎貢造山帶東南緣早白堊世流紋巖的鋯石εHf(t)與U-Pb年齡圖高黎貢花崗巖類、察隅巖體、班怒帶花崗巖類數(shù)據(jù)來自Zhu et al., 2009a, b, 2016; Xie et al., 2016; Qi et al., 2019Fig.11 Plot of εHf(t) vs. U-Pb ages for the Early Cretaceous rhyolites in the southeastern margin of Gaoligong OrogenData for the granitic rocks of Gaolinggong, Chayu pluton and Banggong-Nujiang belt form Zhu et al., 2009a, b, 2016; Xie et al., 2016; Qi et al., 2019

圖12 高黎貢造山帶東南緣早白堊世流紋巖Th/Ta-Yb(a, 據(jù)Gorton and Schandl, 2000)和La/Yb-Th/Yb圖解(b，據(jù)Harris et al., 1986)ACM-活動大陸邊緣；MORB-洋中脊玄武巖；WPB-板內(nèi)玄武巖；WPVZ-板內(nèi)火山巖；OA-洋內(nèi)弧Fig.12 Th/Ta-Yb (a, after Gorton and Schandl, 2000) and La/Yb-Th/Yb (b, after Harris et al., 1986) diagrams for Early Cretaceous rhyolitic rocks in the southeastern margin of Gaoligong OrogenACM-Active continental margin; MORB-Mid-ocean basalt; WPB-Within-plate basalt; WPVZ-Within-plate volcanic zone; OA-Oceanic arcs

高黎貢東南緣的龍陵-瑞麗帶為一套俯沖增生雜巖帶，其巖塊主要包含蛇紋巖塊、硅質(zhì)巖塊和玄武巖塊等，基質(zhì)主要由含硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖夾層的復(fù)理石沉積建造構(gòu)成深海-半深海相混雜巖和夾有早白堊世流紋巖層或透鏡體的淺海-半深海相碎屑巖組成(劉本培等, 2002; Qietal., 2019)。前者反映騰沖地塊與保山地塊間存在洋殼俯沖作用，后者具有明顯的弧前或弧間盆地沉積的特點，進(jìn)一步說明龍陵-瑞麗流紋巖帶是高黎貢早白堊世巖漿巖帶的一部分，形成于與怒江洋向騰沖地塊下俯沖有關(guān)的活動大陸邊緣弧環(huán)境，上白堊統(tǒng)陸相沉積巖不整合覆蓋在這套增生雜巖帶之上標(biāo)志著俯沖作用的結(jié)束。

鑒于此，我們認(rèn)為龍陵-瑞麗流紋巖帶與同時代侵入巖帶一致，形成于怒江洋向騰沖地塊下俯沖的大陸邊緣弧，即洋殼向下俯沖過程中誘發(fā)地幔楔物質(zhì)部分熔融形成基性巖漿(Kepezhinskasetal., 1996; Iwamori, 1998; Nakamura and Iwamori, 2009)。這些高熱的幔源巖漿上升過程中促使殼源物質(zhì)(富云母貧斜長石的變沉積巖類)部分熔融形成酸性巖漿，經(jīng)巖漿房結(jié)晶分異后沿構(gòu)造薄弱帶噴出到弧前或弧間盆地內(nèi)，并被碎屑沉積物覆蓋(圖13)。

圖13 高黎貢造山帶東南緣早白堊世巖漿活動示意圖Fig.13 Schematic tectonic model of the origin of Early Cretaceous magmatism in the southeastern margin of Gaoligong Orogen

7 結(jié)論

(1)滇西龍陵-瑞麗流紋巖為低鈉、高分異的高鉀鈣堿性流紋巖。鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果表明流紋巖的噴發(fā)時代為123～129Ma。

(2)流紋巖中無斜長石斑晶，具有負(fù)的εHf(t)值(-12.3～-6.3)、與大陸中上地殼相似的Nb/Ta和Th/U比值，在巖石成因判別圖解中，所有樣品點都落入變泥質(zhì)巖部分熔融區(qū)域，表明流紋巖巖漿來源于殼源物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物，其低鈉含量可能是源區(qū)中斜長石含量低造成的。

(3)流紋巖地球化學(xué)特征與高黎貢構(gòu)造帶內(nèi)同時代形成于大陸邊緣弧環(huán)境的侵入巖一致，并夾于海相碎屑沉積巖中構(gòu)成俯沖增生雜巖帶的一部分，表明其形成于與俯沖有關(guān)的大陸邊緣弧環(huán)境，噴發(fā)在弧前或弧間盆地中。

致謝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；野外工作得到了云南省地質(zhì)勘查局王臣新高級工程師的大力幫助；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！