攀枝花市大田地區(qū)古元古代康定巖群斜長角閃巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡 及巖石地球化學(xué)特征

王婷，郭道軍，胡陽，龔曉波，王茜

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一○六地質(zhì)隊，成都 611130； 2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局攀西地質(zhì)隊，四川 西昌 615000)

0 引言

從四川康定到攀枝花仁和地區(qū)呈南北向展布的康滇地軸內(nèi)，發(fā)育有多套變質(zhì)程度不同的前寒武紀(jì)變質(zhì)系地層，構(gòu)成揚子地臺西緣的基底[1]。其中康定巖群多被認(rèn)為是結(jié)晶基底，并在斜長角閃巖中獲得鋯石U-Pb年齡2451 Ma—2046 Ma[2-3]，其原巖生成時代屬古元古代。隨著研究工作的不斷深入，近年來1∶5萬、1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查在該巖群中新獲許多青白口紀(jì)同位素年齡，如冕寧一帶變粒巖783 Ma—786 Ma、德昌一帶斜長角閃巖799 Ma—839 Ma等，因此，耿元生等認(rèn)為康定巖群形成于新元古代，“在揚子地臺西緣并不存在太古宙—古元古代的結(jié)晶基底”[4]。而繼承鋯石年齡反映有古元古代—太古代地體存在。

本文對大田地區(qū)出露的斜長角閃巖進行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，并結(jié)合巖石地球化學(xué)分析，旨在為該地區(qū)斜長角閃巖的形成時代提供進一步研究資料，為建立區(qū)域早前寒武地層-構(gòu)造格架提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概述

出露于攀枝花市仁和區(qū)大田鎮(zhèn)一帶的康定巖群，李春昱、黃汲清、張兆瑾等稱其為“康定片麻巖”、“磨盤山結(jié)晶片巖”、“康定雜巖”等，并認(rèn)為其系康滇地區(qū)最古老的結(jié)晶基底。1∶20萬永仁幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將本區(qū)出露的含斜長角閃巖的變質(zhì)巖地層劃分為下元古界會理群大田組，李復(fù)漢等將其稱為仁和群，并劃分為仰天窩組和大田組[3]；《四川巖石地層》將大田地區(qū)出露的變質(zhì)混合雜巖系定義為康定巖群，并自下而上劃分為咱里(巖)組和冷竹關(guān)(巖)組，其頂部與河口(巖)群為整合接觸[5]。

攀枝花大田地區(qū)的康定巖群咱里巖組主要為一套深變質(zhì)火山巖，巖性以深灰—灰色的中—細粒斜長角閃巖、黑云斜長角閃巖夾斜長角閃巖及暗綠色變質(zhì)玄武巖為主，局部有變質(zhì)碎屑巖(硅質(zhì)巖、含石墨片巖)等細小夾層(厚度以1～2 cm為主，多被后期構(gòu)造作用強烈改造)，組成了一套火山噴發(fā)-沉積建造韻律。

圖1 大田地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch of the Datian area1.康定巖群咱里巖組；2.康定巖群冷竹關(guān)巖組；3.震旦—第四系地層； 4.花崗巖；5.石英閃長巖—二長花崗巖—斜長花崗巖—花崗閃長巖；6.輝綠輝長巖； 7.韌性、脆性斷裂構(gòu)造；8.糜棱巖化帶及片理化帶；9.混合巖化及片理產(chǎn)狀

咱里巖組整體呈條帶狀分布于啊喇彝族鄉(xiāng)起查喇村—大田街—小阿喇一帶(圖1)，與冷竹關(guān)巖組的板巖、千枚巖、石英片巖等副變質(zhì)巖系，呈“整合”層狀產(chǎn)出。受變質(zhì)作用影響，火山巖巖石普遍發(fā)生角閃巖相變質(zhì)，巖石類型為斜長角閃巖，黑云斜長變粒巖，黑云角閃斜長片麻巖、變粒巖等，巖石組構(gòu)均已無保留。從地表片理及局部小褶皺構(gòu)造來看，咱里巖組巖石中發(fā)育一系列走向為北東東向的褶皺構(gòu)造。其北部及南部均被南華紀(jì)—青白口紀(jì)二長花崗巖、斜長花崗巖、花崗閃長巖及黑云石英閃長巖(TGG組合)所圍。在康定巖群咱里巖組中大致以楊家灣—上那峨斷層為界，北部以片理化斜長角閃巖或斜長角閃片麻巖為主，片理極為發(fā)育，有較強烈的混合巖化現(xiàn)象。在斜長角閃巖露頭處多見片理化斜長角閃巖(圖2a)和具混合巖化現(xiàn)象的強片理化斜長角閃巖(圖2b)。

圖2 斜長角閃巖野外露頭特征Fig.2 Field outcrop characteristics of plagioclase amphibolite a.片理化斜長角閃巖；b.具混合巖化現(xiàn)象的強片理化斜長角閃巖露頭； c.樣品采集處巖石特征；d.斜長角閃巖巖石特征

2 樣品采集與測試方法

本次研究采集的樣品為咱里(巖)組中的斜長角閃巖，采集位置地理坐標(biāo)E101°48′49″、N 26°18′19″，基巖新鮮，厚度大，無混合巖化現(xiàn)象(圖2c、圖2d)。

本次所采樣品的薄片鑒定結(jié)果顯示，斜長角閃巖具有細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分以斜長石、角閃石為主，含少量的黑云母、石英以及不透明礦物等。其中，斜長石呈他形粒狀，多發(fā)生絹云母化蝕變，含量(體積分?jǐn)?shù))35%～50%；角閃石呈他形粒狀—柱狀，與斜長石緊密鑲嵌，發(fā)生次閃石化，含量(體積分?jǐn)?shù))45%～60%。

鋯石U-Pb測試工作由中國冶金地質(zhì)總局山東局測試中心完成，采用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)對鋯石進行U-Pb測試。測試前選擇原巖石樣品經(jīng)粉碎、粗選后在雙目鏡下精選出155顆鋯石，然后按照相關(guān)要求進行制靶、透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)圖像拍照，以確定鋯石顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選擇最佳的測試位置(圖3)。

巖石地球化學(xué)分析工作由國土資源部成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成。依據(jù)DZG20-02-2010，采用重量法、容量法、ICP-AES法等完成硅酸鹽分析，采用ICP-MS法完成稀土元素檢測分析，采用ICP-MS法及XRF法完成微量元素檢測分析。

3 分析結(jié)果與討論

3.1 鋯石特征及U-Pb年齡

根據(jù)鋯石陰極發(fā)光CL圖像(圖3)，挑選出的鋯石大多呈短柱狀，棱角分明，少數(shù)呈大小不一的橢球粒狀、長柱狀等，粒徑多在80 μm—120 μm之間，鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為均一的圖像，環(huán)帶較弱或無環(huán)帶特征，屬變質(zhì)成因。樣品中Th含量w(Th)=21.26×10-6～243.06×10-6，U含量w(U)=31.52×10-6～193.27×10-6，w(U)/w(Th)值為0.83～2.01，變化范圍較大。

選擇鋯石測點1—33號所示鋯石的核部與邊部之間的環(huán)帶過渡部位進行測試，其U-Th-Pb分析結(jié)果見表1。鋯石U-Pb諧和年齡作圖結(jié)果(圖4a)表明，33個測點中有6個點偏離諧和線，其余均位于諧和線上，誤差較小，計算獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡807 Ma±4.8 Ma(MSWD=0.59)，這可能代表了區(qū)域性熱變質(zhì)事件或區(qū)域性角閃巖相變質(zhì)作用的時代。

圖3 斜長角閃巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像及U-Pb測點Fig.3 Zircon CL images and ages of plagioclase amphibolite

表1 斜長角閃巖鋯石U-Th-Pb分析結(jié)果Table 1 Results of zircon U-Th-Pb dating of plagioclase amphibolite

續(xù)表1：

圖4 斜長角閃巖鋯石U-Pb諧和年齡圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from plagioclase amphibolite a.1—33號測點；b.34—43號測點

另外，選擇34—43號10個鋯石測點(w(U)/w(Th)值均大于1)在內(nèi)核位置進行測試，分析數(shù)據(jù)見表1中所述，鋯石U-Pb諧和年齡圖(圖4b)除3個點偏離諧和線外，其余測點均位于諧和線上，誤差均勻，沒有鉛丟失，計算獲得206Pb/238U加權(quán)平均年齡為778 Ma±6 Ma(MSWD=0.20)，結(jié)果顯示巖石明顯受到了后期變質(zhì)或熱液活動的影響。

3.2 巖石地球化學(xué)特征

(1)主量元素特征

斜長角閃巖的主量元素分析數(shù)據(jù)見表2。從表2可知，斜長角閃巖SiO2含量平均為w(SiO2)=43.20%～50.88%；w(Na2O+K2O)=2.17%～3.50%，平均3.02%，w(Na2O)>w(K2O)；TiO2含量w(TiO2)=0.49%～3.43%；Al2O3含量較高，w(Al2O3)值普遍大于11%；CaO含量高于MgO，w(CaO)平均為10.36%，w(MgO)平均為7.73%。

斜長角閃巖樣品A/CNK<1，A/NK=2.04～2.90，平均3.39，屬正常玄武巖類。SI=21.06～69.22，屬分異型巖漿。w(TiO2)<2%、w(Na2O+K2O)<5%，具島弧玄武巖特征。從巖石化學(xué)TAS圖解(圖5a)及w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y)圖解(圖5b)可見，絕大多數(shù)樣品落入玄武巖區(qū)。

(2)稀土元素特征

表3為斜長角閃巖的稀土元素分析數(shù)據(jù)。從表3可知，斜長角閃巖稀土元素總體具高豐度，w(ΣREE)值(不含Y)一般為81.61×10-6～120.93×10-6；δEu較穩(wěn)定，一般在0.94～1.17，δCe為0.82～1.16，虧損不明顯，表明原生巖漿生成之后，可能只經(jīng)歷過很弱的結(jié)晶分離作用而具幔源巖漿特征。配分曲線呈平坦或略具右傾(圖6a)，輕稀土富集相對較高，而重稀土輕度富集；配分曲線與洋島玄武巖相似，而且配分曲線十分協(xié)調(diào)，表明為同源巖漿演化序列。

斜長角閃巖稀土元素特征值w(La)N/w(Yb)N=2.84～6.60，w(Ce)N/w(Yb)N=2.06～5.92，w(Eu)/w(Sm)=0.20～0.40，w(Sm)/w(Nd)=0.20～0.25，表明斜長角閃巖物源來自上地幔。

表2 斜長角閃巖的主量元素分析結(jié)果Table 2 Analysis of major elements of the amphibolite

圖5 斜長角閃巖的TAS圖解(a)和w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y)圖解(b)Fig.5 TAS diagram (a) and w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y) diagram (b) of amphibolite (a圖底據(jù)Maitre，1988；b圖底據(jù)Winchester，1977)

(3)微量元素特征

表4為斜長角閃巖的微量元素分析數(shù)據(jù)。從表4可知，斜長角閃巖微量元素組成中，w(Rb)/w(Sr)=0.05～0.16，比值普遍較低；w(Ti)/w(Y)=154～257，小于350；w(Ti)/w(V)=11.3～118.1，除DT7號樣品外均小于30；w(Hf)/w(Th)=1～22，除DT2號樣品外均小于8；w(Ce)/w(Nb)=6.0～9.5，均大于2。

斜長角閃巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖6b)顯示巖石具有明顯的Nb、Sr、P、Ti等元素的虧損，與大陸裂谷玄武巖微量元素組合的特征相似。Ti的負異常顯示其可能屬于島弧系統(tǒng)巖漿巖成因，或者是受到了地殼混染的大陸玄武巖。

3.3 討論

區(qū)內(nèi)康定(巖)群咱里巖組表現(xiàn)為遭受了不同程度區(qū)域混合巖化的中—高級變質(zhì)巖，在化學(xué)成分和稀土地球化學(xué)方面，混合巖與其賦存層位巖石成分有對應(yīng)關(guān)系，表明其具有原地轉(zhuǎn)化性質(zhì)。在混合巖化較弱部分或殘留體中，野外可見部分層理，雖受變形變質(zhì)改造，原始產(chǎn)狀及結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同程度遭受破壞，但總體化學(xué)成分未發(fā)生根本改變。在(al+fm)-(c+alk)—Si圖解中，巖石多落入火山巖區(qū)和火山巖與泥質(zhì)沉積巖區(qū)界線處，在w(SiO2)—w(TiO2)圖解中大部分投入火成巖區(qū)。結(jié)合地表露頭特征，巖石風(fēng)化程度、片理化發(fā)育程度在個別區(qū)域具有一定的韻律特征，且發(fā)現(xiàn)有細小硅質(zhì)巖、含石墨片巖層發(fā)育，也指示原巖可能具有噴發(fā)韻律特征，綜合推斷原巖可能為基性火山巖，如大洋拉斑玄武巖等。覆于其上的冷竹關(guān)(巖)組下部變粒巖、淺粒巖原巖為鈣堿性中酸性火山巖、火山碎屑巖，逐漸向上過渡為原巖由砂巖、粉砂巖、頁巖構(gòu)成的復(fù)理石建造，大地構(gòu)造環(huán)境上也體現(xiàn)了由洋殼到過渡殼的演化過程。

表3 斜長角閃巖的稀土元素分析結(jié)果Table 3 Analysis of REE of the amphibolite

表4 斜長角閃巖的微量元素分析結(jié)果Table 4 Analysis of trace elements of the amphibolite

圖6 斜長角閃巖的稀土元素配分模式圖(a)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b)Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution pattern (a) and primitive mantle-normalized pattern spidegram (b) of trace elements of amphibolites (標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun和McDonough，1989)

前人在不同區(qū)域獲得了從新太古代至古元古代[2,6]、中元古代[7-8]、新元古代[4,9-12]的較多鋯石年齡數(shù)據(jù)，指示區(qū)域上存在古老基底，康定雜巖(康定巖群)的斜長角閃巖、麻粒巖、片麻巖等高級變質(zhì)巖是多期次不同強度的變質(zhì)作用相疊加改造的結(jié)果。筆者本次獲得了單顆鋯石206Pb/238U最大年齡為847 Ma±13 Ma，多數(shù)鋯石年齡數(shù)據(jù)集中在770 Ma—815 Ma，加權(quán)平均年齡792 Ma±7.6 Ma，與該地層周圍分布的巖體成巖時期、混合巖化中的淺色體的鋯石年齡數(shù)據(jù)(730 Ma—772 Ma，待發(fā)表)基本一致，與區(qū)域上晉寧造山運動活動時間可以對應(yīng)，可能反映了康定巖群斜長角閃巖的原巖形成后遭受的較強的一次變質(zhì)作用，變質(zhì)程度最終達到角閃巖—高角閃巖相，伴隨著深熔鋯石的形成[13]。姚建在本區(qū)出露的黑云斜長混合巖、角閃斜長混合巖、石英閃長巖中獲得了740 Ma—930 Ma的鋯石U-Pb年齡，并認(rèn)為其為混合巖化作用的時限，原巖形成時間為古元古代[14]。筆者在研究區(qū)周邊的巖漿巖中獲得青白口紀(jì)巖漿成巖年齡，在東部黎溪—姜驛增生雜巖帶中的石英巖中獲得2241 Ma±16 Ma的碎屑鋯石年齡，其中最年輕的碎屑鋯石年齡為1807 Ma±33 Ma(待發(fā)表)，雖鋯石來源尚不明確，但也指示了區(qū)域上不可否認(rèn)地存在太古宙—古元古代的結(jié)晶基底。目前尚未有準(zhǔn)確的年代學(xué)證據(jù)證明本區(qū)的斜長角閃巖原巖時代屬于結(jié)晶基底，但結(jié)合對混合巖、混合巖化作用的測試研究成果，以及區(qū)域上大量的年代學(xué)數(shù)據(jù)資料，將其原巖成巖時代置于新太古代至古元古代，推斷其起始主要變質(zhì)作用時期為古元古代末期，同時在青白口紀(jì)末期、南華紀(jì)均遭受了不同程度的變質(zhì)作用，最終形成角閃巖相。

4 結(jié)語

通過對大田地區(qū)康定巖群咱里(巖)組中斜長角閃巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb年齡分析，得出以下認(rèn)識：

(1)咱里(巖)組斜長角閃巖中獲得鋯石U-Pb年齡807 Ma±4.8 Ma，內(nèi)核獲得的778 Ma±6 Ma年齡值與晉寧期主體巖漿活動一致，指示巖石受多期熱變質(zhì)作用事件影響，鋯石發(fā)生了深熔，從而具有較弱的環(huán)帶特征。

(2)斜長角閃巖的野外地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征等指示其原巖可能為基性火山巖(玄武巖等)，地表露頭上具有噴發(fā)旋回韻律特征。變質(zhì)后的巖石中殘留的鉀長石等高角閃巖相的變質(zhì)作用由于尚無可靠的年代學(xué)依據(jù)，結(jié)合目前混合巖、混合巖化斜長角閃巖的測試研究以及區(qū)域上康定巖群年代學(xué)資料，將其變質(zhì)作用時期歸為古元古代末期。