滇西潞西地區(qū)晚寒武世巖漿構造熱事件的新認識

宋冬虎，劉 兵，路永巖，劉曉瑋，包佳鳳，王 燕，劉軍平，孫柏東，田素梅

1.云南省國土資源規(guī)劃設計研究院，云南 昆明 650216；2.云南省地質調查院，云南 昆明 650216；3.國土資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點實驗室，云南 昆明 650051

0 引言

新元古代末至早古生代早期，岡瓦納大陸經歷了匯聚與裂解，并在青藏高原東南緣形成了大量早古生代侵入巖，但目前對其地質背景和意義尚存爭議：一種觀點認為其為泛非造山運動的后造山花崗巖［1-4］；另一種觀點認為其與原特提斯洋殼俯沖作用有關［5-8］；還有一種觀點認為這些侵入巖可分為兩期，早期（550～520 Ma）為岡瓦納大陸陸內局部伸展背景的產物，晚期（520～450 Ma）為泛非造山運動后期伸展背景產物，均不屬于泛非造山帶的產物［9］.保山地塊作為岡瓦納大陸的重要組成部分，其西緣發(fā)育有大量早古生代侵入巖［10-11］①②③云南區(qū)域地質調查大隊.1∶20萬潞西幅區(qū)域地質調查報告.1966..近年來，一些學者陸續(xù)報道了其鋯石U－Pb年齡數據和巖石地球化學數據，認為其為從寒武紀持續(xù)至奧陶紀的侵入體［7，9，12］.然而，將其時代置于寒武紀至奧陶紀并作為統(tǒng)一體進行的大地構造背景探討，不能精確反應其構造巖漿演化特征；同時，尚無人從保山地塊與騰沖地塊的構造演化角度對其構造背景進行過探討.

近來，筆者及項目組在潞西、平河地區(qū)開展了1∶5萬區(qū)域地質調查，收集了早古生代沉積作用和巖漿作用的詳實資料，基于野外直接接觸關系和鋯石U－Pb年齡等資料，將早古生代侵入巖劃為晚寒武世和中奧陶世兩期，進行了巖石地球化學研究，并結合沉積作用對其構造背景提出新的認識.

1 區(qū)域地質背景

保山地塊位于青藏高原東南緣，東以昌寧－孟連結合帶與印支地塊毗鄰，西隔怒江－瑞麗斷裂和怒江縫合帶與騰沖地塊毗鄰［12-14］（圖1a），出露新元古界、古生界和中—新生界（圖1b）.大汪溏組和公養(yǎng)河組為保山地塊最古老地層［15］，其上不整合覆蓋有早古生界磨拉石巖系［12］，資料表明該套磨拉石形成于晚寒武世（另文發(fā)表）.保山地塊巖漿作用主要形成了以平河巖體為代表的早古生代早期巖漿巖帶，時代為518～437 Ma［7，16-18］，晚期巖漿作用不發(fā)育［19-20］.

研究區(qū)位于滇西保山地塊西緣潞西－平河地區(qū)，涵蓋了平河巖體大部（圖1b），巖體侵位于新元古界大汪溏組和震旦系—下寒武統(tǒng)公養(yǎng)河組（圖2a），并在接觸部位圍巖中形成厚1～2 m的接觸熱變質帶.巖體由晚寒武世和中奧陶世兩期侵入體組成（圖1b），二者界面呈不規(guī)則曲面狀，同時接觸部位中奧陶世侵入巖形成10～30 cm的冷凝邊（圖2b）.

圖2 潞西地區(qū)平河巖體兩期花崗巖及其圍巖Fig.2 Two stages of granites and the surrounding rocks of Pinghe Pluton in Luxi area

2 采樣分析方法

在平河南約8 km（坐標24°12′24.4″N，98°41′40.51″E）采集二長花崗巖樣品（圖1b），在河北廊坊誠信地質服務有限公司完成鋯石分選，制靶和CL圖像攝制由北京鋯年領航科技有限公司完成.在武漢上譜分析科技有限責任公司完成鋯石U－Pb同位素測試，實驗接收器電感耦合等離子體質譜（MC－ICP－MS）采用美國Thermo Fisher公司生產的Neptune，采用的光束直徑32μm.詳細分析流程及原理參見文獻［23］.

圖1 滇西地區(qū)地質背景圖Fig.1 Geological background map of western Yunnan Province

主量元素和微量元素測定在國土資源部昆明礦產資源監(jiān)督檢測中心實驗室完成.主量元素測試采用XRF（Rigaku RIX2100型）玻璃熔餅法完成，分析精度和準確度均優(yōu)于4%；微量元素分析利用Agilent7500a型ICP－MS完成，分析精度和準確度優(yōu)于5%.

3 分析結果

3.1 鋯石U－Pb年代學

鋯石背散射電子（BSE）圖像和陰極發(fā)光CL圖（圖3a）顯示，樣品D0842－1－1中鋯石結構單一，具有較好的晶型結構，呈長柱狀，長100～150μm，少數長達200μm，寬30～80μm，長寬比為3∶1～5∶1，發(fā)育細密的震蕩環(huán)帶，屬典型的巖漿鋯石［24］.從鋯石微區(qū)U－Pb同位素測定分析數據（表1）可知，在誤差范圍內多數測點表面年齡t（207Pb/206Pb）＝t（207Pb/235U）＝t（206Pb/238U），在鋯石U－Pb年齡諧和圖（圖3b）上，數據集中分布于諧和線上，說明這些鋯石測點微區(qū)保留了原始U、Pb封閉系統(tǒng).此外，這些年齡值均小于1 000 Ma.通常，在對年輕地質體特別是年齡小于1 000 Ma的樣品進行鋯石年齡測定時，206Pb/238U的年齡值精度要優(yōu)于208Pb/232U和207Pb/206Pb的年齡值，并取206Pb/238U的加權平均年齡代表鋯石形成年齡［25］.因此對30顆鋯石進行了206Pb/238U的加權平均年齡計算，獲得488.3±3.9 Ma的鋯石U－Pb加權平均年齡值，代表了該期巖漿結晶冷凝的時間，說明巖體侵位于晚寒武世.

圖3 平河巖體花崗巖鋯石陰極發(fā)光圖像和U－Pb年齡諧和圖Fig.3 CL images and U-Pb age concordia plot of zircons in granites from Pinghe pluton

表1 潞西地區(qū)平河巖體鋯石U－Pb同位素比值測定結果Table 1 Test results for U-Pb isotope ratio of zircons from Pinghe pluton in Luxi area

3.2 主量元素特征

平河巖體中10件晚寒武世花崗巖的主量元素和微量元素分析結果及相關參數見表2.由表2可知，巖石SiO2含量為69.91%～75.15%，均大于66%，屬典型的酸性巖類.在TAS圖解（圖4a）中，多數樣品投點落入了酸性火山巖流紋巖區(qū)，對應侵入巖為二長花崗巖，1件向鉀長花崗巖過渡，可能屬分異演化程度較高的巖漿.K2O/Na2O＝1.34～2.00，大于1.SiO2－K2O圖（圖4b）中所有樣品屬高鉀鈣堿性系列.巖石Al2O3含量為12.65%～14.69%，A/NCK＝1.09～1.40，平均為1.21，CIPW標準礦物組成中，出現大量的c（1.12%～4.23%），屬強過鋁花崗巖.在A/NK－A/NCK圖解（圖4c）中，所有樣品均落入了過鋁質花崗巖區(qū)且位于S型一側.在A－B圖解（圖4d）上，隨著B值的降低，過鋁指數A快速降低，呈現富黑云母含堇青石過鋁花崗巖的巖漿演化趨勢，暗示巖漿的形成主要為加熱增溫熔融機制［26-30］.

圖4 平河花崗巖分類判別圖解Fig.4 Discrimination diagrams for granites of Pinghe pluton

3.3 稀土及微量元素特征

巖石稀土和微量元素含量如表2所示，ΣREE＝178.05×10－6～274.77×10－6，（La/Sm）N＝2.34～3.37，平均為2.90；（Gd/Yb）N＝0.73～1.58，平均為1.29，輕稀土元素較重稀土元素分異程度明顯.球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖（圖5a）中，樣品具有較為一致的平緩右傾式“V”形分配曲線特征.δEu＝0.20～0.63，具中等負銪異常，與極低Sr高Yb型（南嶺型）花崗巖類似［31-32］.在Sr－Yb分類圖（圖6）中，樣品落入了極低Sr高Yb型（南嶺型）花崗巖區(qū)，屬中上地殼較低壓力條件的部分熔融作用產物［31-32］.在微量元素洋中脊玄武巖標準化蛛網圖（圖5b）中，總體上富集K、Rb等大離子親石元素，相對虧損Nb、Ta、P、Ti等高場強元素，Rb/Sr＝2.36～5.39，均大于1，Sr/Ba＝0.02～0.46，均小于0.5，顯示S型花崗巖特征［33］.

圖6 潞西地區(qū)平河巖體Sr－Yb花崗巖分類圖解Fig.6 The Sr-Yb classification diagram for granites of Pinghe pluton in Luxi area

表2 （續(xù)）Table 2（Contiuned）

表2 潞西地區(qū)平河巖體晚寒武世花崗巖主要巖石類型主量、微量元素及CIPW標準礦物分析結果Table 2 Major and trace element contents and CIPW norm mimeral calculation results for the Late Cambrian granites in Luxi area

圖5 潞西地區(qū)平河巖體稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖及微量元素洋中脊玄武巖標準化蛛網圖Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns and N-MORB-normalized trace element spidergram of Pinghe pluton in Luxi area

4 討論

4.1 巖體侵位時代

潞西地區(qū)平河巖體作為保山地塊西緣早古生代侵入巖的代表性巖體，其侵位時代一直廣受關注.呂伯西等［34］獲得了466 Ma的黑云母K－Ar年齡，Liu et al.［22］獲得了498～502 Ma的SHRIMP鋯石U－Pb年齡，Chen et al.［18］獲得了466 Ma、472 Ma和495 Ma的LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡，董美玲等［7］獲得了486.3±5.5 Ma、486±2 Ma、480±11 Ma和480.4±5.7 Ma的LA－ICP－MS鋯石U－Pb年齡.這些年齡數據顯示平河巖體侵位于

晚寒武世至奧陶紀.事實上，平河巖體侵位于寒武世的大汪塘組和公養(yǎng)河組（圖2），說明其時代晚于中寒武世.此外，野外接觸關系表明，平河巖體存在明顯的兩期侵入體，并非是從晚寒武世持續(xù)至早奧陶世，本文488.3±3.9 Ma的鋯石206Pb/238U加權平均年齡與前人所報道的晚寒武世年齡數據代表了巖體早期侵位時代.

4.2 花崗巖成因類型

I型花崗巖一般具有較低的SiO2含量，為偏過鋁質（A/CNK＜1.1）巖石［35］，并見有角閃石；S型花崗巖相比于I型花崗巖更富鋁，富含斜長石、黑云母、白云母和堇青石.平河巖體晚寒武世花崗巖以其較高的K2O含量（3.22%～4.80%，平均4.33%＞1%）而明顯區(qū)別于M型花崗巖［36］，富含斜長石、黑云母等礦物，具有較高的A/CNK比值（1.08～1.40），屬過鋁質花崗巖，總體顯示S型花崗巖特征.

4.3 構造意義

在Batchelor R1－R2圖解（圖7）上，投點大部分落入同碰撞與造山期后之間的區(qū)域，少部分落入同碰撞區(qū)內，顯示了由同碰撞向后碰撞的構造體制轉換.S型花崗巖可見于包括大陸弧、弧后、同碰撞和后碰撞等大地構造背景中，以往一些學者認為其形成于同碰撞早期擠壓環(huán)境［37］.最近研究認為，這種強過鋁質花崗巖形成于后碰撞環(huán)境峰期后的伸展背景［38］，因此認為平河巖體為后碰撞型花崗巖，這與該地區(qū)晚寒武世以來連續(xù)的早古生代沉積記錄相一致.

圖7 潞西地區(qū)平河巖體R1－R2成因分類圖Fig.7 The R1-R2 genetic classification diagram for Pinghe pluton in Luxi area

滇西保山地塊西緣晚寒武世侵入巖位于怒江斷裂帶以東，沿保山地塊西緣呈弧狀平行怒江縫合帶分布（圖1b），屬東岡瓦納北緣早古生代早期安第斯型造山帶的一部分［12-14］（圖1a）.在拉薩地區(qū)，岡瓦納大陸經歷了板片俯沖（約530 Ma）→弧后伸展（約510 Ma）→板片斷離（約492 Ma）的演化過程，這說明在東岡瓦納北緣各陸塊間可能存在洋殼.研究區(qū)位于保山地塊西緣，與騰沖地塊以怒江縫合帶相隔，屬于東岡瓦納北緣造山帶的一部分.目前，筆者及項目組人員已在怒江縫合帶中發(fā)現了早古生代早期（約500 Ma）洋殼殘片，證實保山地塊與騰沖地塊間存在早古生代早期的大洋.而在保山地塊，Li et al.［34］已提出存在490～475 Ma時期的陸－陸碰撞事件.前已述及，該地區(qū)早古生代花崗巖具晚寒武世和奧陶紀兩期侵入體，晚寒武世花崗巖具有后碰撞花崗巖特征.通常，角度不整合面上覆沉積形成于一次造山結束后由擠壓向伸展背景轉換階段，而保山地塊西緣角度不整合面上覆最早沉積形成于晚寒武世，與本文研究的花崗巖形成于同一時期，二者在時代和背景上一致，這說明晚寒武世時期保山地塊與騰沖地塊已完成俯沖和碰撞，并已進入后碰撞階段，因此文中花崗巖應屬這一階段地殼發(fā)生部分熔融的產物.

5 結論

（1）滇西保山地塊西緣平河巖體屬于復式巖體，由晚寒武世和早奧陶世兩期侵入巖組成.

（2）保山地塊晚寒武世二長花崗巖屬高溫型高鉀鈣堿性系列強過鋁質花崗巖，具有富黑云母含堇青石過鋁花崗巖（CPG）的巖漿演化趨勢.

（3）保山地塊西緣晚寒武世二長花崗巖屬于保山地塊與騰沖地塊碰撞拼合后古老地殼較低壓力條件下，上地殼物質較高程度部分熔融產物.