滇西瀾滄江構(gòu)造帶中段中生代巖漿巖的年代學(xué)、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張菁菁，李大鵬，康 歡，耿建珍，陳 靜

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地震局 地質(zhì)研究所，北京 100029；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，天津 300170)

0 引 言

現(xiàn)今青藏高原及其周緣是多個(gè)源自東岡瓦納陸緣的微陸塊在持續(xù)近400 Ma的多期特提斯洋俯沖增生、碰撞拼合而形成的[1]。研究表明，分隔青藏高原腹地南、北羌塘地塊間的龍木錯(cuò)—雙湖縫合帶[2]及滇西三江地區(qū)保山與思茅地塊之間的瀾滄江構(gòu)造帶[3-4]均代表了古特提斯洋主洋盆東向俯沖消減并最終閉合的位置。該帶可向南一直延伸至泰國(guó)Chiang Mai和Chanthaburi縫合帶，并最終南連東南亞馬來半島Bentong-Raub縫合帶[5](圖1)。在滇西瀾滄江構(gòu)造帶南段以及青藏高原腹地龍木錯(cuò)—雙湖構(gòu)造帶內(nèi)均完好地保存了包括蛇綠混雜巖及與主洋俯沖消減及閉合相關(guān)巖漿巖在內(nèi)的大量古特提斯主洋演化記錄[2,4,6-8]。但相關(guān)的巖漿作用在瀾滄江構(gòu)造帶中北段的研究鮮有報(bào)道。加上滇西地區(qū)強(qiáng)烈的新生代變形改造[9-12]，導(dǎo)致區(qū)域構(gòu)造格架劃分產(chǎn)生了分歧[13]，嚴(yán)重影響了區(qū)域構(gòu)造單元的劃分以及對(duì)古特提斯洋域演化的理解，阻礙了對(duì)青藏高原發(fā)展演化的認(rèn)識(shí)。

本文報(bào)道了我們最新在西南三江地區(qū)瀾滄江構(gòu)造帶中段崇山變質(zhì)帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的與古特提斯洋主洋閉合相關(guān)的一系列巖漿巖。通過對(duì)這些巖漿巖開展系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)、Lu-Hf同位素以及全巖主微量元素和Sr-Nd同位素研究，以厘清其具體的形成時(shí)代、成因及形成的構(gòu)造背景。通過與瀾滄江構(gòu)造帶南段廣泛發(fā)育的同時(shí)代巖漿記錄對(duì)比，結(jié)合區(qū)域已有的構(gòu)造認(rèn)識(shí)，為西南三江造山帶中段在古特提斯洋主洋閉合階段的構(gòu)造演化提供切實(shí)的巖石學(xué)證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景及樣品

(a)東南亞構(gòu)造輪廓；(b)三江地區(qū)構(gòu)造格架，包括三江地區(qū)主要構(gòu)造單元及研究區(qū)位置(修改自Wang等[11])；SMT.思茅地塊；ALSS.哀牢山縫合帶；JSJS.金沙江縫合帶；BN.班公湖—怒江縫合帶；SB.Shan Boundary縫合帶；NS.Nan-Uttaradit縫合帶；SMS.松馬縫合帶；LTB.瀾滄江構(gòu)造帶；CMB.崇山變質(zhì)帶；RRF.紅河斷裂；JF.嘉黎斷裂；XF.鮮水河斷裂；GF.高黎貢斷裂；SGF.Saging斷裂；LF.龍門山斷裂。圖1 三江地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of the Sanjiang area

三江地區(qū)印支地塊東西兩側(cè)分別發(fā)育了代表古特提斯洋分支洋盆(哀牢山構(gòu)造帶)和主洋盆(瀾滄江構(gòu)造帶)的兩條構(gòu)造帶(圖1)。瀾滄江構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育了代表古特提斯洋主洋完整演化的一系列地質(zhì)記錄，主要包括：(1)代表洋盆打開及發(fā)育階段的大量泥盆紀(jì)至二疊紀(jì)混雜堆積、蛇綠巖套，洋中脊及洋島玄武巖，淺海相碳酸鹽巖及深海沉積巖[14]；(2)代表大洋俯沖階段的～279 Ma和～242 Ma雙江藍(lán)片巖(藍(lán)閃石40Ar/39Ar年齡)[4]，～260 Ma 粟義鎂鐵質(zhì)藍(lán)片巖(鋯石U-Pb年齡)[15]，270～264 Ma的大勐芒關(guān)SSZ型蛇綠巖(鋯石U-Pb年齡)[16]和超過400 km的島弧火山巖帶[4]；(3)代表洋盆閉合及陸陸碰撞階段的出露于臨滄—白馬雪山地區(qū)～230 Ma的臨滄花崗巖基[6]及同時(shí)代火山巖(如～231 Ma 流紋巖)[9]；(4)代表碰撞后伸展階段的晚三疊世(～210 Ma)鎂鐵質(zhì)-中性侵入體及雙峰式火山巖(如攀天閣組和小定西組)[4,9]。

(a)露頭上的巖性接觸關(guān)系；(b)典型糜棱巖化花崗巖的手標(biāo)本；(c)閃長(zhǎng)巖的變余半自形細(xì)粒粒狀結(jié)構(gòu)，局部糜棱結(jié)構(gòu)；(d)糜棱巖化花崗巖的糜棱結(jié)構(gòu)；Pl.斜長(zhǎng)石；Am.角閃石；Bi.黑云母。圖2 崇山變質(zhì)帶典型巖石樣品野外及鏡下特征Fig.2 Field occurrence and microscopic characteristics of representative samples in the Chongshan metamorphic belt (CMB)

崇山變質(zhì)帶位于瀾滄江構(gòu)造帶中段(圖1)，帶內(nèi)不連續(xù)發(fā)育一套自新元古代至白堊紀(jì)沉積[5]，且區(qū)域上與瀾滄江構(gòu)造帶南段、思茅地塊東側(cè)哀牢山構(gòu)造帶內(nèi)同時(shí)代地層可以對(duì)比[17]。不同時(shí)代(早古生代、印支期、早侏羅世、晚白堊世以及新生代)中酸性巖漿巖侵入這些沉積地層中。最近，在新元古代沉積層中發(fā)現(xiàn)的二長(zhǎng)花崗巖捕虜體獲得了～867 Ma的結(jié)晶時(shí)期巖漿鋯石U-Pb年齡，為區(qū)內(nèi)最老的巖漿記錄[5]。這些區(qū)內(nèi)發(fā)育的沉積巖和巖漿巖在強(qiáng)烈的新生代剪切構(gòu)造作用下[9]，形成了一系列從碎裂巖、初糜棱巖、糜棱巖到超糜棱巖變形程度不等的變質(zhì)巖，稱為崇山雜巖。構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析表明，崇山變質(zhì)帶北段以右旋走滑為主，而中、南段以左旋走滑為主[18]。

本文研究的巖石樣品共11件，其中8件用于鋯石年代學(xué)分析，用于全巖化學(xué)分析樣品11件，主要集中于崇山變質(zhì)帶中、南段瓦窯鎮(zhèn)和老窩—核桃坪兩個(gè)剖面上(圖1)。露頭上清晰可見不同巖性巖石的接觸關(guān)系(圖2(a))，大部分侵入體糜棱巖化明顯(圖2(b))。閃長(zhǎng)巖主要由斜長(zhǎng)石(～45%)、石英(～6%)、角閃石(～35%)、單斜輝石(2%～3%)以及少量黑云母組成(圖2(c))。花崗巖主要由斜長(zhǎng)石(～40%)、鉀長(zhǎng)石(～20%)、石英(20%～25%)、白云母(0～5%)和少量黑云母(1%～2%)組成。這些巖石顯微鏡下均顯示變余細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)至超糜棱結(jié)構(gòu)不等程度的變形(圖2(c)，(d))。

2 分析測(cè)試方法

全巖樣品在分析前進(jìn)行顯微鏡礦物組成與結(jié)構(gòu)觀察，挑選未蝕變、風(fēng)化的樣品做進(jìn)一步分析。適合分析的11件全巖樣品手工粗碎至1～2 cm，選出大約100 g，用無(wú)污染剛玉碎樣機(jī)粉碎至200目，以備主量、微量元素與Sr-Nd同位素組成分析。主量元素在澳實(shí)分析檢測(cè)有限公司由XRF分析，其中Fe2+由化學(xué)滴定法測(cè)定(樣品CS1901、CS1902、CS1902-1、CS1910未測(cè)量Fe2+)，準(zhǔn)確度與精密度優(yōu)于5%。微量元素分析在南京聚譜檢測(cè)科技有限責(zé)任公司進(jìn)行，由帶鋼套的聚四氟乙烯密封溶樣罐溶解樣品后在ICP-MS上進(jìn)行含量測(cè)定，分析精度優(yōu)于8%。全巖樣品的Sr-Nd同位素測(cè)量在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所Finnigan MAT262熱離子質(zhì)譜儀以及Nu Plasam HR MC-ICP-MS上進(jìn)行。Sr-Nd同位素質(zhì)譜分析的分餾校正標(biāo)準(zhǔn)化至88Sr/86Sr=8.375 21和146Nd/144Nd=0.721 9。87Sr/86Sr同位素SRM987 SrCO3標(biāo)樣以及143Nd/144Nd同位素JMC Nd2O3標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果分別為0.710 238±12 (2σ)和0.511 126 ±10 (2σ)，在誤差范圍內(nèi)與其推薦值一致，且88Sr/86Sr和146Nd/144Nd精確度優(yōu)于0.000 015。全巖87Rb/86Sr和147Sm/144Nd比值應(yīng)用ICP-MS測(cè)量獲得的Rb、Sr、Sm和Nd含量進(jìn)行計(jì)算。具體的實(shí)驗(yàn)流程見何學(xué)賢等[19]。

8件定年樣品中鋯石礦物通過常規(guī)重液及磁選分選后，>25 μm鋯石無(wú)磁性組分經(jīng)過手工挑選獲取。每件樣品中選擇約200個(gè)鋯石顆粒在北京中科礦研檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行制靶、透反射光及陰極發(fā)光拍照，具體方法參照宋彪等[20]。鋯石U-Pb年齡測(cè)定使用的中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所LA-Q-ICP-MS激光剝蝕系統(tǒng)及MC-ICP-MS詳細(xì)運(yùn)行條件和數(shù)據(jù)獲取方法見侯可軍等[21]。實(shí)驗(yàn)過程中，激光束斑直徑大小為30 μm，U-Pb定年外標(biāo)選擇GJ-1(～609 Ma，U、Th含量分別為230 μg/g和15 μg/g)[22]，微量元素含量校正選用NIST SRM610[23]。分析過程中204Pb檢測(cè)信號(hào)極低，但206Pb/238U比值高，因此無(wú)需校正鋯石普通鉛含量。Ple?ovice鋯石作為未知樣品同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，定年實(shí)際獲得的206Pb/238U年齡為(337±4)Ma (2σ,n=21)，與樣品的推薦年齡(337.13±0.37)Ma (2σ)[24]在誤差范圍內(nèi)一致。數(shù)據(jù)離線處理方法應(yīng)用ICP-MS Data Cal進(jìn)行[21,23]，年齡計(jì)算選擇Isoplot軟件進(jìn)行[25]，加權(quán)平均年齡誤差是由誤差傳遞計(jì)算獲得，結(jié)果比Isoplot計(jì)算誤差平均大一倍以上。定年后，已知年齡樣品同一結(jié)構(gòu)域鋯石Lu-Hf同位素分析在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實(shí)驗(yàn)室的LA-MC-ICP-MS上進(jìn)行。數(shù)據(jù)獲取方式參見耿等[26-27]。鋯石Hf同位素分析束斑直徑為約35 μm。分別采用176Lu/175Lu=0.026 58和176Yb/173Yb=0.796 218校正同量異位素176Lu和176Yb對(duì)176Hf的干擾[28]。對(duì)于質(zhì)量偏移校正，應(yīng)用指數(shù)定律將Yb同位素比值校正至172Yb/173Yb=1.352 74，Hf同位素比值校正至179Hf/177Hf=0.732 5，并假定Lu與Yb質(zhì)量偏移行為相同，質(zhì)量偏移校正方法詳見Geng等[27]。GJ-1鋯石作為參考標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)過程中獲得的平均176Hf/177Hf比值為0.282 010±0.000 02(2σ,n=16)，與GJ-1推薦值0.282 013±19 (2σ)在誤差范圍內(nèi)一致[28]。

3 結(jié) 果

3.1 鋯石U-Pb年齡及Hf同位素

共選擇區(qū)域上8件巖漿巖進(jìn)行了鋯石U-Pb年齡測(cè)定(表1)，包括3件閃長(zhǎng)質(zhì)巖石(CS1603、CS1704、CS1910)和5件花崗質(zhì)巖石(CS1702、CS1704-1、CS1901、CS1902-1、CS1603-1)進(jìn)行U-Pb鋯石測(cè)年，并選擇其中5件樣品CS1603、CS1603-1、CS1702、CS1704、CS1704-1進(jìn)行同一結(jié)構(gòu)域的鋯石Hf同位素分析(表2)。

表1 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品及鋯石U-Pb年齡結(jié)果Table 1 Zircon U-Pb isotopic data for the dioritic and granitic samples in the CMB

(續(xù))表1 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品及鋯石U-Pb年齡結(jié)果(Continued)Table 1 Zircon U-Pb isotopic data for the dioritic and granitic samples in the CMB

(續(xù))表1 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品及鋯石U-Pb年齡結(jié)果(Continued)Table 1 Zircon U-Pb isotopic data for the dioritic and granitic samples in the CMB

表2 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品鋯石Lu-Hf同位素?cái)?shù)據(jù)Table 2 Zircon Lu-Hf isotopic data for the dioritic and granitic samples in the CMB

閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品CS1603中鋯石長(zhǎng)寬比為1.5:1～2:1(圖3(a))，大部分鋯石存在核-邊結(jié)構(gòu)，暗示其復(fù)雜的生長(zhǎng)歷史。對(duì)鋯石中具明顯震蕩環(huán)帶的結(jié)構(gòu)域進(jìn)行19個(gè)點(diǎn)的U-Pb年齡測(cè)試，其Th/U比值為0.35～0.99。20個(gè)測(cè)點(diǎn)的年齡可分為4組：其中9個(gè)最年輕的測(cè)點(diǎn)形成一個(gè)群組，206Pb/238U加權(quán)年齡為(228±5)Ma；6個(gè)測(cè)點(diǎn)可得到更老的206Pb/238U加權(quán)年齡(272±5)Ma；還有4個(gè)成群年齡測(cè)點(diǎn)顯示更老的206Pb/238U加權(quán)年齡為(302±5)Ma，最老的1個(gè)測(cè)點(diǎn)位于鋯石核部，其206Pb/238U年齡為394 Ma。鋯石CL結(jié)構(gòu)及Th/U比值揭示這些鋯石均為巖漿鋯石，因此最年輕的年齡組揭示該樣品的形成年齡為～228 Ma，其他更老的年齡為巖漿結(jié)晶前的捕獲鋯石年齡。其中4個(gè)結(jié)晶期鋯石同一結(jié)構(gòu)域εHf(t)值為+3.7～+5.0，3個(gè)～272 Ma的測(cè)點(diǎn)εHf(t)值為+7.3～+8.9，2個(gè)～302 Ma的測(cè)點(diǎn)εHf(t)值為+4.3和+6.5。

花崗質(zhì)巖石樣品CS1603-1中鋯石長(zhǎng)寬比近2:1(圖3(b))，部分顆粒(#4)存在暗色的變質(zhì)邊。對(duì)其中17顆鋯石進(jìn)行U-Pb年齡測(cè)試，其Th/U比為0.47～1.01。其中11個(gè)具有明顯震蕩環(huán)帶的測(cè)點(diǎn)(#4)形成一個(gè)群組，其206Pb/238U加權(quán)年齡為(226±5)Ma，代表巖漿結(jié)晶的年齡。另外6個(gè)測(cè)點(diǎn)獲得206Pb/238U年齡為87～181 Ma，部分鋯石存在變質(zhì)邊，暗示這些更為年輕的年齡代表巖漿結(jié)晶后的熱擾動(dòng)。對(duì)7個(gè)巖漿期鋯石結(jié)構(gòu)域進(jìn)行Hf同位素分析，其εHf(t)值為+6.7～+11.2(圖4(a))。

加權(quán)平均年齡誤差是由誤差傳遞計(jì)算獲得，結(jié)果比Isoplot計(jì)算誤差平均大一倍以上。圖3 崇山變質(zhì)帶中生代巖漿巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 Concordia diagrams of zircon U-Pb ages for the Mesozoic magmatic rocks in the CMB

花崗質(zhì)巖石樣品CS1702中鋯石長(zhǎng)寬比近似于1.5:1～2:1(圖3(c))，CL照相揭示其復(fù)雜的核-邊結(jié)構(gòu)，其中大部分鋯石存在呈明顯震蕩環(huán)帶的邊部和暗色的核部(如#5)。對(duì)該樣品鋯石共進(jìn)行了26個(gè)測(cè)點(diǎn)的U-Pb定年。測(cè)點(diǎn)年齡均分布于230～885 Ma，代表巖漿結(jié)晶前的捕獲鋯石年齡，且明顯存在～240 Ma(19個(gè)點(diǎn)，206Pb/238U=(240±6)Ma，Th/U=0.12～0.58)和～875 Ma(7個(gè)點(diǎn)，206Pb/238U=(875±15)Ma，Th/U=0.36～1.00)的兩期捕獲鋯石，暗示古老巖漿巖對(duì)花崗質(zhì)樣品的成巖貢獻(xiàn)。9個(gè)～240 Ma鋯石結(jié)構(gòu)域的εHf(t)值為-3.5～+3.0(圖4(a))。

(a)鋯石εHf(t)值vs.鋯石U-Pb年齡，DM代表虧損地幔，DM的εHf同位素組成由大洋中脊玄武巖確定[29]，AM為平均弧幔，AM的εHf現(xiàn)今值由現(xiàn)代島弧玄武巖母巖漿平均值(～13.3)獲得 [30-31](修改自Griffin等[32])；(b)全巖樣品Sr-Nd同位素特征(修改自Cai等[33]，Wang等[34])。圖4 崇山變質(zhì)帶中生代巖漿巖Sr-Nd-Hf同位素特征Fig.4 Sr-Nd-Hf isotopic characteristics of the Mesozoic magmatic rocks in the CMB

花崗質(zhì)巖石樣品CS1704中鋯石的長(zhǎng)寬比近似于1.5:1～2:1(圖3(d))，絕大部分樣品具有明顯的震蕩環(huán)帶(如#3)，少數(shù)樣品存在復(fù)雜的核-邊結(jié)構(gòu)。對(duì)該樣品一共進(jìn)行了15點(diǎn)的U-Pb年齡測(cè)試，其Th/U比值為0.12～0.56。其中9個(gè)位于震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)的測(cè)點(diǎn)形成一個(gè)群組，其206Pb/238U加權(quán)年齡為(211±5)Ma，代表巖漿結(jié)晶的年齡。另外5個(gè)測(cè)點(diǎn)獲得了更老的206Pb/238U 年齡，分布于246～880 Ma，代表捕獲鋯石年齡。1個(gè)位于暗色變質(zhì)邊部鋯石獲得了更為年輕的206Pb/238U 年齡，代表巖漿結(jié)晶時(shí)期后的熱擾動(dòng)。其中7個(gè)巖漿期鋯石同一結(jié)構(gòu)域Hf同位素分析表明其εHf(t)值為-12.0～-21.0(圖4(a))。

花崗質(zhì)巖石樣品CS1704-1中鋯石長(zhǎng)寬比為1.2:1～1.5:1(圖3(e))，鋯石存在明顯的暗色變質(zhì)邊，且絕大部分顆粒存在板狀環(huán)帶或震蕩環(huán)帶(如#3)。對(duì)其中鋯石進(jìn)行了19個(gè)測(cè)點(diǎn)的U-Pb年代學(xué)分析，有16個(gè)位于巖漿鋯石結(jié)構(gòu)域的樣品Th/U比值為0.14～0.55，其206Pb/238U加權(quán)年齡為(210±9)Ma，代表巖漿結(jié)晶年齡。另外2個(gè)位于鋯石核部的測(cè)點(diǎn)獲得了更老的206Pb/238U 年齡，代表捕獲鋯石年齡。1個(gè)位于暗色變質(zhì)邊部的鋯石獲得了更為年輕的206Pb/238U 年齡，代表巖漿結(jié)晶期后的熱擾動(dòng)。其中對(duì)巖漿結(jié)晶期鋯石在同一結(jié)構(gòu)域獲取了11個(gè)Hf同位素測(cè)點(diǎn)，其εHf(t)值為-8.4～-17.2(圖4(a))。

花崗質(zhì)巖石樣品CS1901中鋯石長(zhǎng)寬比近似于2:1，大部分鋯石具有板狀環(huán)帶或震蕩環(huán)帶(如#10，圖3(f))。對(duì)其中鋯石進(jìn)行了20個(gè)測(cè)點(diǎn)的U-Pb年代學(xué)分析，其Th/U比為0.11～0.82。其中9個(gè)在震蕩環(huán)帶或板狀環(huán)帶區(qū)域鋯石測(cè)點(diǎn)形成一群，其206Pb/238U加權(quán)年齡為(219±5)Ma，代表巖漿結(jié)晶的年齡。此外，7個(gè)測(cè)點(diǎn)還獲得了更老的206Pb/238U年齡(271～2 586 Ma)，代表捕獲鋯石的年齡。還存在4個(gè)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于結(jié)晶年齡較年輕，代表巖漿結(jié)晶期后的熱擾動(dòng)。

花崗質(zhì)巖石樣品CS1902-1中鋯石長(zhǎng)寬比近似于2:1～3:1，并具有明顯的震蕩環(huán)帶(如#6，圖3(g))。對(duì)其中鋯石進(jìn)行了12個(gè)測(cè)點(diǎn)的U-Pb年代學(xué)分析，其Th/U比為0.12～0.81，表明鋯石的巖漿成因。這些鋯石測(cè)點(diǎn)的206Pb/238U加權(quán)年齡為(223±5)Ma，代表其巖漿結(jié)晶的年齡。

閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品CS1910中鋯石長(zhǎng)寬比近似于2:1(圖3(h))，相對(duì)于花崗質(zhì)巖漿具有更加寬緩的環(huán)帶結(jié)構(gòu)(如#1)。對(duì)樣品鋯石中11個(gè)環(huán)帶結(jié)構(gòu)發(fā)育位置進(jìn)行了U-Pb年齡測(cè)定，其Th/U比值為0.30～0.45，206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(216±5)Ma，代表巖漿結(jié)晶年齡。

3.2 全巖地球化學(xué)特征

11件代表性樣品的地球化學(xué)特征表明其主要為閃長(zhǎng)巖及花崗巖類(圖5(a))。3件閃長(zhǎng)質(zhì)巖石(CS1603、CS1704、CS1910)具有低SiO2(60.38%～61.98%)、低K2O(1.64%～2.71%)、高Al2O3(15.27%～16.59 %)、高TiO2(0.73%～1.00%)以及較高的TFe2O3(6.15%～7.77%)和MgO含量(2.69%～4.27%)(圖5(b))。閃長(zhǎng)巖Mg#值(Mg#=[MgO/(MgO+ TFe2O3)]×100)為44～52(表3)。

表3 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品主量元素分析結(jié)果(wB/%)Table 3 Analysis results of major elements for the dioritic and granitic samples in the CMB(%)

3件閃長(zhǎng)質(zhì)巖石具有相似的REE分布型式，均富集輕稀土((La/Sm)N=3.17～4.38)，重稀土曲線較為平坦((Gd/Yb)N=1.10～2.31)，且具有弱的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.68～0.79，圖6(a))。而且，3件閃長(zhǎng)質(zhì)巖石明顯虧損Nb、Ta、Ti及Sr元素，富集Pb元素(圖6(b))，且具有低Cr/Th比值(5.53～16.38)和Sr/Y比值(0.2～0.3，除CS1704外)(表4)。

根據(jù)花崗質(zhì)巖石樣品的地球化學(xué)特征，可將其分成兩類。其中6件樣品(CS1702、CS1704-1、CS1707、CS1901、CS1902和CS1902-1)為強(qiáng)過鋁質(zhì)(A/CNK>1.1，圖5(c))，具有高K2O、低Na2O(圖5(d))以及較低的MgO含量(圖5(b))和Mg#值，為S型花崗巖。這些花崗巖的輕稀土明顯富集((La/Sm)N=3.05～5.47)，重稀土曲線平坦((Gd/Yb)N=1.22～2.25)，且具有明顯的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.19～0.46，圖6(c))。此外，這些樣品明顯虧損Nb、Ta、Ti及Sr元素，富集Pb元素(圖6(d))，且具有極低的Cr/Th比值(0.03～2.92)和高Sr/Y比值(1.30～8.56)(表4)。

表4 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石樣品微量元素含量(wB/10-6)Table 4 Trace element contents for the dioritic and granitic samples in the CMB (10-6)

2件樣品(CS1601和CS1603-1)為弱過鋁質(zhì)(A/CNK<1.1，圖5(c))，具有相對(duì)更低的K2O含量和K2O/Na2O比值(圖5(d))以及更高的MgO含量和Mg#值(圖5(b))，表現(xiàn)出I型花崗巖的特征。這2件樣品具有相對(duì)更弱的輕稀土富集程度((La/Sm)N=2.90～3.62)和更弱的負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.61～0.68，圖6(c))，但同樣虧損Nb、Ta、Ti及Sr元素，富集Pb元素，且具有高Sr/Y比值(4.39～19.48，圖6(d))。

對(duì)2件花崗質(zhì)巖石進(jìn)行Sr-Nd同位素測(cè)試，(87Sr/86Sr)i比值變化較大(0.708 40～0.713 249，表5)，但Nd同位素組成相對(duì)集中(εNd(t)=-0.66～0.72，圖4(b))。

表5 崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)質(zhì)和花崗質(zhì)巖石Sr-Nd同位素組成Table 5 Sr-Nd isotopic compositions for the dioritic and granitic samples in the CMB

4 討 論

4.1 崇山變質(zhì)帶中生代巖漿巖成因

3件閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品的MgO含量和Mg#值(44～52)相對(duì)較高，部分樣品高于鎂鐵質(zhì)地殼物質(zhì)的熔體(圖5(b))，結(jié)合其較高的Cr含量(65～152 μg/g)，暗示幔源物質(zhì)的貢獻(xiàn)。然而，閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品明顯存在多期捕獲鋯石，如閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品CS1603中具有明顯成群的，且εHf(t)值均為正值的晚古生代捕獲鋯石群(圖3，圖4(a))，暗示該期次以增生為主的殼源巖漿巖對(duì)其成巖的貢獻(xiàn)；閃長(zhǎng)質(zhì)巖石樣品CS1704中具有明顯離散的捕獲鋯石(246～880 Ma)，其巖漿期鋯石表現(xiàn)出明顯富集的εHf(t)值(-12～-21)，暗示殼源碎屑巖物質(zhì)對(duì)其成巖的貢獻(xiàn)。結(jié)合樣品中明顯高的Th含量(7.8～12 μg/g)，均說明這些閃長(zhǎng)質(zhì)巖石雖然具有較一致的形成時(shí)間(211～228 Ma)，卻是少量幔源物質(zhì)對(duì)不同類型地殼物質(zhì)混合的復(fù)雜產(chǎn)物。

(a)閃長(zhǎng)質(zhì)巖石REE模式圖；(b)閃長(zhǎng)質(zhì)巖石不相容元素配分曲線；(c)花崗質(zhì)巖石REE模式圖；(d)花崗質(zhì)巖石不相容元素配分曲線(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值以及原始地幔值均來自Sun等[36])。圖6 崇山變質(zhì)帶中生代巖漿巖微量元素特征Fig.6 Trace element characteristics of the Mesozoic magmatic rocks in the CMB

與閃長(zhǎng)質(zhì)巖石相似，2件I型花崗巖樣品同樣表現(xiàn)出高M(jìn)gO、低K2O含量及相對(duì)于S型花崗巖更弱的輕稀土富集程度及負(fù)Eu異常(圖5，圖6)。結(jié)合閃長(zhǎng)巖與I型花崗巖幾乎一致的全巖εNd(t)值(-0.66和0.72)，I型花崗巖中不含捕獲鋯石(CS1603-1，圖3(b))，在露頭尺度上I型花崗巖與閃長(zhǎng)巖的漸變過渡關(guān)系和相同的形成時(shí)間(CS1603和CS1603-1，圖2和圖3(b))，以及I型花崗巖與閃長(zhǎng)巖線性相關(guān)的主量元素協(xié)變關(guān)系(圖5(b))，均暗示了這些在崇山變質(zhì)帶內(nèi)出現(xiàn)的少量I型花崗巖為閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿分異產(chǎn)物。

同時(shí)代(210～223 Ma)S型花崗質(zhì)巖石均顯示出與雜砂巖熔融熔體特征一致的主量、微量元素特征(圖7(a)—(c))。而且，絕大部分S型花崗巖中含有明顯離散的捕獲鋯石(如CS1702中捕獲鋯石年齡為250～3 256 Ma，圖3(c))，同樣暗示殼源碎屑巖的物質(zhì)貢獻(xiàn)。結(jié)合其相對(duì)更富集的結(jié)晶期鋯石的εHf(t)值(-8.9～-17.2，圖4(a))、高K2O含量和K2O/Na2O比值，以及明顯的負(fù)Eu異常和輕稀土富集特征，均暗示這些S型花崗巖主要源自殼源碎屑沉積巖的部分熔融。

(a)w(Rb)/w(Sr)vs.w(Rb)/w(Ba)(修改自Qi等[49-51]，Wang等[34])；(b)w(CaO)/w(TFe2O3+MgO+TiO2)vs.w(CaO+TFe2O3+MgO+TiO2)(修改自Sylvester[52])；(c)w(Al2O3)/w(TFe2O3+MgO+TiO2)vs.w(Al2O3+TFe2O3+MgO+TiO2)(修改自Wang等[53])；(d)w(La/Yb)N vs.w(Yb)N(修改自Moyen等[54])。圖7 崇山變質(zhì)帶中生代花崗質(zhì)巖石成因判別Fig.7 Petrogenesis discriminations of the Mesozoic granitic rocks in the CMB

4.2 崇山變質(zhì)帶中生代巖漿作用構(gòu)造意義

古特提斯洋的主洋被認(rèn)為在印支期縫合于龍木錯(cuò)—瀾滄江一帶，并以北羌塘至印支東部發(fā)育的大量二疊紀(jì)至三疊紀(jì)俯沖及碰撞巖漿記錄和變質(zhì)記錄為主要標(biāo)志[37]。在北羌塘地體[38-41]及瀾滄江構(gòu)造帶南段[42-43]均存在大量與該期構(gòu)造事件相關(guān)的巖漿作用(如南瀾滄江構(gòu)造帶火山巖[9,44-46]及臨滄花崗巖基[6,47-48])。然而，瀾滄江構(gòu)造帶中段與之相關(guān)的巖漿活動(dòng)鮮有報(bào)道，以至于部分學(xué)者認(rèn)為有必要重新劃分區(qū)域巖漿弧的時(shí)空分布及構(gòu)造演化模型[13]。

本文在瀾滄江構(gòu)造帶中段崇山變質(zhì)帶內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的這些印支期巖漿巖形成年齡集中于228～210 Ma(圖3)，主要由閃長(zhǎng)質(zhì)及花崗質(zhì)巖石組成(圖4，圖5)。其巖性組合、主要地球化學(xué)特征及不同巖石成因均與西南三江造山帶南段巖漿作用可以類比[6,9,46,48-49,52-54]。瀾滄江構(gòu)造帶南段沉積學(xué)、生物地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)及年代學(xué)等多方面研究證據(jù)表明古特提斯洋的主洋從俯沖至Sibumasu與印支地塊拼合的轉(zhuǎn)化發(fā)生在～237 Ma，237～230 Ma和230～200 Ma分別代表區(qū)域同碰撞及后碰撞作用時(shí)間[46]。而這些在瀾滄江構(gòu)造帶中段崇山變質(zhì)帶中新發(fā)現(xiàn)的228～210 Ma巖漿巖的巖石組合、地球化學(xué)特征及關(guān)鍵同位素證據(jù)(圖8)均與南段后碰撞巖漿記錄吻合，因此為古特提斯洋閉合過程中區(qū)域巖漿-構(gòu)造響應(yīng)提供了關(guān)鍵的巖石學(xué)證據(jù)。

圖8 滇西瀾滄江構(gòu)造帶古特提斯洋演化相關(guān)火成巖的全巖εNd(t)值(a)及鋯石εHf(t)值(b)隨時(shí)間變化規(guī)律(修改自Wang等[37])Fig.8 Evolution of whole-rock εNd(t)values (a)and zircon εHf(t)values (b)through time for the igneous rocks related to the evolution of the Paleo-Tethyan ocean in the Lancangjiang tectonic belt

5 結(jié) 論

通過對(duì)滇西三江崇山變質(zhì)帶印支期巖漿巖開展系統(tǒng)的鋯石U-Pb年代學(xué)、Lu-Hf同位素以及全巖主微量元素和Sr-Nd同位素研究，結(jié)合區(qū)域已有研究，得到如下主要認(rèn)識(shí)。

(1)鋯石U-Pb定年揭示瀾滄江構(gòu)造帶中段崇山變質(zhì)帶閃長(zhǎng)巖、花崗巖樣品的結(jié)晶年齡為印支期(228～210 Ma)。

(2)依其主要的地球化學(xué)特征，區(qū)域印支期巖漿記錄主要可以分為閃長(zhǎng)巖、I型花崗巖以及S型花崗巖。這些巖漿巖均具有Nb、Ta和Ti等元素的虧損。閃長(zhǎng)巖及I型花崗巖均表現(xiàn)出高M(jìn)gO含量、Mg#值(42～52)及較高的Cr含量，二者具有相似的全巖εNd和鋯石εHf同位素組成。S型花崗巖具有更高的K2O含量以及更富集的同位素組成。

(3)不同類型巖石的空間接觸關(guān)系、礦物學(xué)、捕獲鋯石年齡及主要地球化學(xué)特征揭示出區(qū)域閃長(zhǎng)質(zhì)巖石為少量幔源物質(zhì)與不同類型地殼物質(zhì)混合的復(fù)雜產(chǎn)物，I型花崗巖為閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿分異產(chǎn)物，S型花崗巖為殼源碎屑沉積巖的部分熔融所形成。

(4)瀾滄江構(gòu)造帶中段崇山變質(zhì)帶內(nèi)印支期巖漿記錄的巖性組合、主要地球化學(xué)特征及不同巖石成因均與南段代表古特提斯主洋末期演化巖漿記錄可以類比，是古特提斯洋閉合階段的響應(yīng)。

致謝：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所唐索韓研究員為本論文Sr-Nd同位素測(cè)試提供了幫助，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)牛布特、徐犇研、于洋等同學(xué)具體參與了本論文樣品的采集及前期處理工作，在此表示衷心感謝。