崇山剪切帶混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體鋯石U-Pb年齡及其意義

郭小飛， 荊一洪， 劉佳琪

(1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院， 贛州 341000； 2. 江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 贛州 341000)

印度板塊和歐亞板塊碰撞造成了青藏高原的隆起。為了吸納碰撞引起的陸內(nèi)變形，藏東南三江地區(qū)發(fā)育了如哀牢山、崇山、高黎貢山等大型北北西-近南北向走滑剪切帶[1-4]。造山帶地區(qū)走滑剪切帶是對(duì)造山過(guò)程的重要響應(yīng)，可以作為不同塊體的重要地質(zhì)邊界，對(duì)于塊體的演化具有重要的控制作用。通常對(duì)于走滑剪切帶的研究，可以在野外地質(zhì)調(diào)查中進(jìn)行露頭尺度的詳細(xì)構(gòu)造形跡解析，也可以在室內(nèi)對(duì)典型巖石樣品進(jìn)行顯微組構(gòu)和年代學(xué)分析。由于鋯石U-Pb體系高封閉溫度特征，其被廣泛用于確定巖漿巖結(jié)晶年齡和各種變質(zhì)作用峰期年齡[5-7]。三江地區(qū)東部的哀牢山剪切帶和西部的高黎貢山剪切帶前人已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的研究。例如，沿哀牢山-紅河剪切帶分布的花崗質(zhì)巖石鋯石U-Pb年代學(xué)結(jié)果表明，其左旋韌性剪切在約31 Ma開(kāi)始，在27～21 Ma達(dá)到頂峰，并在相對(duì)較低的溫度下在約20 Ma減緩[8-9]。哀牢山變質(zhì)帶花崗質(zhì)巖石鋯石年齡數(shù)據(jù)甚至暗示剪切作用可能在40 Ma已經(jīng)開(kāi)始，并至少持續(xù)到約22 Ma[10-11]。高黎貢山走滑斷裂帶中同剪切礦物的40Ar/39Ar測(cè)年結(jié)果表明，走滑剪切至少開(kāi)始于約32 Ma，可能與東南亞其他主要剪切系統(tǒng)的開(kāi)始時(shí)間相同[12]，其中糜棱巖產(chǎn)生15～16 Ma的40Ar/39Ar云母年齡，表明右旋走滑剪切發(fā)生在中新世[13]。然而，對(duì)于夾雜在二者之間的碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶相關(guān)問(wèn)題仍然存在爭(zhēng)議，比如它的剪切屬性和剪切時(shí)限，以及其與鄰區(qū)剪切帶的關(guān)系。最近，黃亮等[14]獲得了崇山剪切帶漕澗地區(qū)約35 Ma的始新世糜棱巖化黑云二長(zhǎng)花崗巖，認(rèn)為是一套地殼部分熔融和殼幔相互作用的淡色花崗巖。這可能代表走滑深熔熱隆階段的產(chǎn)物[15]。

現(xiàn)通過(guò)對(duì)崇山剪切帶進(jìn)行詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，及對(duì)帶內(nèi)發(fā)育的混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體進(jìn)行激光剝蝕-等離子體質(zhì)譜儀(laser ablation-inductive coupled plasma-mass spectrometer，LA-ICP-MS)鋯石U-Pb測(cè)年，結(jié)合前人研究成果，討論崇山剪切帶走滑剪切屬性和時(shí)代，以期為藏東南三江地區(qū)新生代以來(lái)的巖漿-構(gòu)造演化提供年代學(xué)資料。

1 地質(zhì)背景及巖石學(xué)特征

藏東南三江地區(qū)處在金沙江、瀾滄江和怒江三江并流區(qū)域。作為橫斷山脈的重要組成部分，碧羅雪山-崇山-瀾滄江構(gòu)造帶在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過(guò)程，如今已是復(fù)雜的構(gòu)造混雜帶(圖1)。碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶大致可分為三部分：北段為碧羅雪山以北，向南延伸至中段崇山山脈，南段自臨滄巖體經(jīng)景洪向南進(jìn)入泰國(guó)[16]?？傮w上呈長(zhǎng)條線形展布，全長(zhǎng)超過(guò)500 km，寬度2～20 km。碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶是保山地塊與蘭坪-思茅盆地的重要地質(zhì)邊界。剪切帶內(nèi)可見(jiàn)定向構(gòu)造明顯的片巖和片麻巖等巖石，也可見(jiàn)塊狀構(gòu)造的斜長(zhǎng)角閃巖等。由于新生代走滑構(gòu)造作用的影響，各類(lèi)巖石經(jīng)歷了從綠片巖相到高角閃巖相程度不等的變質(zhì)作用。其中高級(jí)變質(zhì)帶主要由石榴子石-黑云母-矽線石片麻巖、長(zhǎng)石斑晶眼球狀片麻巖等組成，近似平行的低級(jí)變質(zhì)帶包括強(qiáng)褶皺的千枚巖和云母片巖等[17]。剪切帶內(nèi)經(jīng)歷混合巖化形成的各類(lèi)長(zhǎng)英質(zhì)脈較為常見(jiàn)，分布范圍和形態(tài)規(guī)模變化較大。

對(duì)崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的野外地質(zhì)考察，采集了代表性樣品并磨片在顯微鏡下觀察(圖2)。在野外地質(zhì)考察中，可以明顯觀察到巖石的σ型殘斑[圖2(b)、圖2(c)]。顯微鏡下，樣品顯示S-C組構(gòu)和礦物拉伸線理現(xiàn)象，并能觀察到石英亞晶粒重結(jié)晶形成拉長(zhǎng)狀多晶條帶[圖2(d)]；局部視域下甚至可見(jiàn)典型的多米諾型書(shū)斜構(gòu)造[圖2(e)]。綜合野外和室內(nèi)分析工作，可以確定研究區(qū)經(jīng)歷了左旋剪切作用。獲取的混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體采樣位置如圖2(a)所示，該地混合巖化強(qiáng)烈，可見(jiàn)明顯的暗色基體和淺色脈體。采集的長(zhǎng)英質(zhì)脈體(CS-10)樣品發(fā)育在整體的布丁構(gòu)造中，顏色呈白色，塊狀構(gòu)造，由長(zhǎng)石(61%)、石英(33%)和少量白云母(5%)及鋯石、磷灰石等副礦物組成。

圖1 三江造山帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological map of Sanjiang orogenic belt

圖2 崇山剪切帶永保橋地區(qū)巖石的野外和鏡下特征Fig.2 Field and microscopic characteristics of rocks in Yongbao Bridge of Chongshan shear zone

2 分析方法

選擇采集到的新鮮樣品郵寄到廣州市拓巖檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行鋯石單礦物的挑選和制靶工作。為精確檢查鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行透射光和反射光顯微照相及陰極發(fā)光(cathodoluminescence，CL)圖像分析。鋯石U-Pb年代學(xué)分析測(cè)試在桂林理工大學(xué)廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(NWR-193、Agilent 7500CX型)上進(jìn)行測(cè)定，具體分析流程見(jiàn)文獻(xiàn)[18]。應(yīng)用ICPMSDataCal數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)分析測(cè)試原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分餾校正及計(jì)算[19]，采用TEMORA作外標(biāo)。樣品數(shù)據(jù)處理采用Ludwig 2001 SQUID 1.02及ISOPLOT程序[20]。

3 分析結(jié)果

從崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區(qū)采集到的混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈(CS-10)中，典型鋯石顆粒CL圖像、Th/U比值以及LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖如圖3所示。具體的定年分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖3 崇山剪切帶混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體典型鋯石CL圖像和Th/U比值及LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 Typical zircon CL images， Th/U ratios and their LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia age plot of migmatized felsic vein in Chongshan shear zone

表1 崇山剪切帶混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析結(jié)果Table 1 The analysis results of zircon U-Pb of LA-ICP-MS migmatized felsic vein in Chongshan shear zone

CS-10樣品在CL圖像上顯示大部分鋯石顆粒為自形長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)短軸比值一般大于2，長(zhǎng)軸直徑一般在80～160 μm。大部分鋯石顏色較淺，表明其U含量不高。此外，測(cè)試的鋯石顆粒顯示典型震蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，所有測(cè)點(diǎn)的Th/U比值在0.20～1.54。綜合前述特征，表明所采樣品鋯石是典型巖漿成因鋯石。

對(duì)典型鋯石顆粒進(jìn)行LA-ICP-MS定年，分析測(cè)試時(shí)避開(kāi)有裂紋和存在包裹體的地方，一共分析了14個(gè)測(cè)點(diǎn)。鋯石U-Pb諧和圖可以看出測(cè)試結(jié)果落在諧和線附近，其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為(24.6±2.0) Ma (加權(quán)平均方差為2.9)。綜合分析可知，這一年齡代表混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)花崗巖脈的巖漿結(jié)晶年齡。

4 討論

研究區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過(guò)程如特提斯洋的演化和印歐碰撞過(guò)程，剪切帶巖石受到了多期次巖漿變質(zhì)作用的影響。統(tǒng)計(jì)了碧羅雪山-崇山-瀾滄江構(gòu)造帶新生代以來(lái)的巖漿變質(zhì)作用年齡記錄(表2)，可以看出新生代以來(lái)的巖漿變質(zhì)作用集中在55～13 Ma。值得注意的是，鋯石U-Pb年齡自始新世到早中新世都有，而40Ar/39Ar年齡則普遍處于漸新世至中新世(圖4)。所獲得的崇山剪切帶內(nèi)混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(24.6±2.0)Ma，鋯石CL圖像特征和Th/U比值顯示其為典型巖漿成因，代表了晚漸新世的一期巖漿作用。對(duì)應(yīng)于西南三江造山帶38～23 Ma的走滑剪切深熔階段，強(qiáng)烈走滑剪切作用伴隨著深熔花崗巖(脈)的侵入[21]。

由于多期地質(zhì)作用的疊加和塊體各向異性，碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶地質(zhì)演化復(fù)雜。新生代以來(lái)，有學(xué)者認(rèn)為碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶經(jīng)歷了多次脆、韌性變形改造[17， 25]。其他學(xué)者如尹福光等[21]和史鵬亮等[26]的綜述性文章中也提到了類(lèi)似的觀點(diǎn)，相比于哀牢山剪切帶和高黎貢山剪切帶的確切歸屬，碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶剪切屬性不甚明朗。在崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區(qū)進(jìn)行的野外和室內(nèi)觀測(cè)資料表明，其左行走滑剪切特征明顯。那么，碧羅雪山和瀾滄江段是否也為統(tǒng)一的左行走滑還是具有不同的剪切屬性？近年來(lái)一些學(xué)者通過(guò)構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和巖石變形分析等方法逐步確定了碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶的剪切屬性。如圖5所示，塊體運(yùn)動(dòng)角度α反映出地塊運(yùn)動(dòng)方向不同，在同一研究區(qū)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分解得到的剪切方向可以是截然不同的結(jié)果。按照構(gòu)造幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，對(duì)其進(jìn)行新生代剪壓應(yīng)變分解，得到碧羅雪山以北、碧羅雪山-崇山段以及瀾滄江段分別以右行走滑、左行走滑和右行走滑為特征[27]。由于印度-歐亞板塊碰撞并非南北向的正向碰撞[28-29]，同時(shí)，被交切塊體邊緣走滑速度也有差異，甚至?xí)斐刹煌潭鹊男D(zhuǎn)[30-31]。故而，碰撞造成的陸殼變形在不同走滑剪切帶和同一剪切帶的不同方向都有可能存在應(yīng)對(duì)的差異性。

表2 碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶新生代年齡記錄Table 2 Cenozoic age records of Biluoxueshan-Chongshan-Lancangjiang shear zone

圖4 碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶鋯石U-Pb和 Ar-Ar年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分布Fig.4 Statistical distributions of the U-Pb ages and Ar-Ar ages in Biluoxueshan-Chongshan-Lancangjiang shear zone

圖5 碧羅雪山-崇山-瀾滄江應(yīng)變帶塊體運(yùn)動(dòng)方向與運(yùn)動(dòng)學(xué)分解模式[27]Fig.5 Kinematic decomposition and block movement direction model of Biluoxueshan-Chongshan-Lancangjiang strain zone[27]

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區(qū)野外和室內(nèi)分析得到以下結(jié)論。

(1)觀測(cè)資料顯示研究區(qū)為左行走滑剪切。帶內(nèi)混合巖化長(zhǎng)英質(zhì)脈體LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為(24.6 ± 2.0) Ma，表明該帶在晚漸新世處于剪切深熔階段

(2)碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶與鄰區(qū)哀牢山剪切帶和高黎貢山剪切帶及其控制的內(nèi)部塊體雖然應(yīng)對(duì)陸內(nèi)變形的方式有所差異，但都是印度和歐亞板塊碰撞條件下青藏高原東南緣響應(yīng)的重要地區(qū)。