滇西北維西地區(qū)超鎂鐵巖—鎂鐵巖的巖石特征與成因

胡凱兵, 李 杭, 嚴(yán)城民, 顧光明, 劉清華, 李晨剛

(1.云南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院,云南 昆明 650106;2.云南省地礦局區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查大隊,云南 玉溪 653100)

0 引言

滇西北維西地區(qū)地處云南“三江”造山帶北段,構(gòu)造單元分屬拜惹布錯—若拉崗日—金沙江結(jié)合帶、空格拉—溫泉—瀾滄江結(jié)合帶[1]。

維西地區(qū)的超鎂鐵巖—鎂鐵巖分布較廣、類型多樣。自20世紀(jì)90年代以來,不少學(xué)者對該區(qū)巖石類型進(jìn)行了研究[2-5]。由于所搜集的資料不夠系統(tǒng),對巖石成因存在較大的分歧。王澤傳等[6]根據(jù)該地區(qū)1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果①,對超鎂鐵巖—鎂鐵巖的巖石特征與成因進(jìn)行了較為系統(tǒng)的初步分析。近年來,作者多次在該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)科學(xué)考察、固體地質(zhì)礦產(chǎn)勘查,對該地區(qū)的超鎂鐵巖—鎂鐵巖中又獲得了一些新的資料與認(rèn)識。通過研究認(rèn)為,該地區(qū)的超鎂鐵巖—鎂鐵巖劃分為5個巖帶,分屬4種成因類型。

1 白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖

沿瀾滄江出露的超鎂鐵巖—鎂鐵自北而南劃分為3個部分。北部的超鎂鐵—鎂鐵巖被莫宣學(xué)等(1993)稱為白濟(jì)汛堆晶巖,鎂鐵巖中表現(xiàn)出蛇綠巖的堆晶巖特征,可當(dāng)成瀾滄江洋殼的零星殘片看待[3]。中部的燕山期鎂鐵巖,被張旗等(1992)稱為吉岔阿拉斯加型超鎂鐵—鎂鐵巖[4]。本文將北部、南部的晚二疊世超鎂鐵巖-鎂鐵巖-閃長巖-斜長花崗巖稱為白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖,中部的燕山期鎂鐵巖稱為維登鎂鐵巖。

白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖位于空格拉—溫泉—瀾滄江結(jié)合帶[1],出露于維西縣白濟(jì)汛鎮(zhèn)、維登鄉(xiāng),呈近SN向帶狀沿瀾滄江分布(圖1)。

圖1 滇西北維西地區(qū)地質(zhì)略圖

巖體呈規(guī)模大小不等的構(gòu)造巖片、構(gòu)造透鏡狀產(chǎn)出(圖2a)。直接圍巖為吉東龍組(P1-2j)和沙木組(P3sm),均呈斷層接觸。圍巖中未見熱變質(zhì)現(xiàn)象。在巖帶的南部,巖體被花開左組(J2h)角度不整合覆蓋。

圖2 白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖手標(biāo)本照片

在鎂鐵巖中,輝長巖與閃長巖呈厚約數(shù)厘米的似層狀平行交替產(chǎn)出,顯示層狀堆晶結(jié)構(gòu)(圖2b),反映了在巖漿演化過程中有明顯的深部分異作用。

白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖主要由純橄巖、單輝橄欖巖、斜輝橄欖巖、橄欖單輝巖、單輝巖、輝長巖、角閃輝長巖組成,有少量角閃輝綠巖、閃長巖、斜長花崗巖。

斜長花崗巖是1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中新發(fā)現(xiàn)的巖石種類。巖帶南端修筑水庫大壩提高水位后,在海拔較高位置新修建的白濟(jì)汛-維登的公路上,此類巖石大量出露。巖石主要由斜長石(60%～70%)、石英(25%～29%)組成。斜長石呈半自形板條狀,An=28～30。經(jīng)X射線粉晶衍射,斜長石的有序度較高(0.95～0.97),反映了斜長花崗巖很可能由超鎂鐵、鎂鐵巖漿結(jié)晶分異形成。

在超鎂鐵巖中,橄欖石多具蛇紋石化,輝石中絹石化現(xiàn)象明顯。在鎂鐵巖中,輝石普遍具透閃石化、普通角閃石具綠泥石化、斜長石具黝簾石化現(xiàn)象。

巖石明顯受后期構(gòu)造變形影響,輝石巖、斜長花崗巖具糜棱巖化現(xiàn)象(圖3a、3b)。橄欖石具穿晶裂隙。單斜輝石具波狀消光、解理彎曲及亞顆?，F(xiàn)象。普通角閃石具明顯的壓扁拉長現(xiàn)象,呈透鏡狀依長軸定向排布。斜長石具穿晶裂隙、雙晶紋扭曲及多米諾骨牌現(xiàn)象。石英具波狀消光、拔絲現(xiàn)象。

超鎂鐵巖(純橄欖巖、單輝橄欖巖、斜輝橄欖巖及單輝巖)→輝長巖→閃長巖→斜長花崗巖,巖石的常量元素、稀土元素、微量元素有規(guī)律地變化。MgO、FeO*(FeO*=FeO+0.9×Fe2O3,下同)含量逐漸變小,K2O、Na2O含量逐漸增大。∑REE、∑Ce/∑Y 逐漸增大,δEu逐漸減小。不相容元素(Sr、Th、Nb、Ta、Hf)質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體上逐漸增大。這些現(xiàn)象是同源巖漿強烈分異的反映。

巖石的稀土元素分配型式,具蛇綠巖特點(圖4)。

仿R.G.Coleman (1976)圖解(圖5)中,巖石的投影點沿斯科加爾德趨勢線分布,反映了這些巖石由同源巖漿分異形成。經(jīng)(Pearce,1984)非活動性元素圖解判別,閃長巖、斜長花崗巖的投影點落入火山弧花崗巖區(qū),反映了閃長巖、斜長花崗巖很可能形成于板塊消減過程中的火山弧環(huán)境。

圖5 白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖的常量元素圖解(仿R.G.Coeman,1977;轉(zhuǎn)引自邱家驤,1991)

綜上所述,白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與張旗[7]劃分的科迪勒拉型蛇綠巖較為相似,形成于瀾滄江洋火山弧環(huán)境。

白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖被花開左組(J2h)覆蓋,巖漿活動時期不晚于中侏羅世。經(jīng)巖石地球化學(xué)圖解,白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖中斜長花崗巖和閃長巖形成于火山弧環(huán)境,混雜巖兩側(cè)的上古生界沙木組(P3sm)的中基性火山巖也形成于火山弧環(huán)境。此資料說明:滇西瀾滄江地區(qū)在晚二疊世處于火山弧環(huán)境,白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖的巖漿活動時期置于晚二疊世較為適宜。

2 維登鎂鐵巖

維登鎂鐵巖與白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖相伴產(chǎn)出,呈NNW向長條狀巖株產(chǎn)出 (圖1)。在以往研究中,維登鎂鐵巖與白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖統(tǒng)稱吉岔超鎂鐵—鎂鐵巖[2]。

在巖體產(chǎn)狀、巖相學(xué)、巖石常量元素、稀土元素、微量元素等方面,維登鎂鐵巖與白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖有明顯差別。張旗等[4]認(rèn)為吉岔超鎂鐵—鎂鐵巖與阿拉斯加型巖體相類似,其資料可能來源于維登鎂鐵巖。

巖體呈巖株、巖墻、巖枝狀產(chǎn)出,與相鄰地層多呈侵入接觸。侵入的最高層位為花開左組(J2h)。主要巖體規(guī)模較大,可劃分出中心相(主)、過渡相(次)及邊緣相(次),就地分異現(xiàn)象明顯。

中心相以更長輝長巖為主,過渡相由鈉長輝長巖組成,邊緣相可出現(xiàn)鈉長巖、石英鈉長巖及少量斜(鈉)長巖。在中心相,可見超鎂鐵巖呈數(shù)厘米至數(shù)十厘米的包體狀產(chǎn)出。

巖石具中細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,無明顯變形變質(zhì)現(xiàn)象。

巖石屬堿性巖系(σ=4.10～7.02),為鐵質(zhì)基性巖(m/f=0.96～1.44)。與白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖的同類巖石相較,維登鎂鐵巖帶的輝長巖具低MgO、CaO、m/f,高TiO2、Al2O3、Na2O、σ特征(表1)。

表1 白濟(jì)汛巖帶與維登巖帶的輝長巖常量成分平均值對比

本帶巖石侵入的最新地層為花開左組(J2h)。該地區(qū)花開左組-虎頭寺組(K2h)又為連續(xù)沉積[8],其間發(fā)生大規(guī)模構(gòu)造運動的可能性不大。再考慮到控制本帶巖石產(chǎn)出的瀾滄江斷裂在晚白堊世曾發(fā)生強烈活動,故將本帶巖石的巖漿活動時期置于晚白堊世。

綜上所述,維登鎂鐵巖為沿瀾滄江斷裂侵入的鎂鐵巖體,巖石成因類型與阿拉斯加型巖體相似,與發(fā)生在晚白堊世-古新世間思茅—蘭坪中生代坳陷盆地的遷移改組及裂陷作用[2]有關(guān)。

3 雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖

雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖集中出露于維西縣城西側(cè)的雪龍山,呈NNW向帶狀沿斷裂分布。該帶前人研究程度較低。云南省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查大隊(1984)②、云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局[2]雖對其地質(zhì)產(chǎn)狀、巖石特征進(jìn)行過介紹,但對雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖在區(qū)域構(gòu)造上的重要性始終未引起足夠的重視。

巖帶包含了3個巖體(群),均呈構(gòu)造巖片狀沿德欽—雪龍山斷裂分布。巖體內(nèi)部無明顯分異現(xiàn)象,與圍巖的接觸處未見熱變質(zhì)現(xiàn)象。巖石類型為蛇紋巖、含蛇紋綠泥透閃片巖、單輝橄欖巖及少量磁鐵符山綠泥石巖。

巖石變形變質(zhì)強烈,原巖面貌基本消失。在部分巖石中,見普通輝石呈大小為0.15～0.60 mm的殘留柱狀產(chǎn)出。從蛇紋石中粉塵狀磁鐵礦所反映的礦物晶形看,蛇紋石多為橄欖石蝕變而成。在部分蛇紋巖中,見有石棉化現(xiàn)象。

從蛇紋巖、單輝橄欖巖的常量元素、稀土元素分析(表2、表3)結(jié)果看,m/f=9.20～11.27,屬鎂質(zhì)超鎂鐵巖;w(Na2O+K2O)為0.04%～0.22%,屬鈣堿性巖系;∑Ce/∑Y比值為2.85～3.52,屬輕稀土富集型;δEu值為0.84～1.23,具輕微的正銪異?；蜇?fù)銪異常。在R.G.Coleman (1976) 的 MgO-CaO-Al2O3圖解與FeO*-MgO-(Na2O+K2O) 圖解中,投影點落入或接近變質(zhì)橄欖巖區(qū)。在巖體附近的土壤中,出現(xiàn)明顯的Cr、Ni異常,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(20～2000)×10-6。

表2 雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖常量成分平均值

表3 雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖稀土元素特征

綜合分析本帶巖石的地質(zhì)產(chǎn)狀、巖石類型、地球化學(xué)特征,雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與張旗等[7]所劃分的東地中海蛇綠巖較為接近,形成于德欽—雪龍山洋盆環(huán)境。

雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖位于瀾滄江結(jié)合帶,具蛇綠混雜巖特征,巖漿活動時期應(yīng)與該構(gòu)造帶的洋陸轉(zhuǎn)換時期相聯(lián)系,屬晚二疊世-中三疊世的可能性較大。從巖體與下白堊統(tǒng)景星組(K1j)呈斷層接觸,本區(qū)在晚白堊世曾發(fā)生過大規(guī)模的構(gòu)造運動的情況看,巖體的遷移定位時間可能為燕山末期(K2)。

4 工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖

工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖位于拜惹錯布—若拉崗日—金沙江結(jié)合帶[1]西側(cè),呈近SN向條帶狀分布,挾持于攀天閣、崔依比島弧火山巖之中(圖1)。

云南省區(qū)域地質(zhì)志[2]推測巖帶是崔依比組巖漿噴發(fā)作用結(jié)束或稍后之深成產(chǎn)物。張旗等[4]認(rèn)為:巖帶的巖石屬義敦型超鎂鐵—鎂鐵巖;侵位機(jī)制是在造山過程中,陸殼之下的地幔碎片被擠壓到陸殼的上部。

工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖包括4個超鎂鐵巖體、2個鎂鐵巖體,均呈構(gòu)造巖片狀產(chǎn)出。在巖體與圍巖的接觸界面附近,片理化(圖6)、千糜巖化(圖7)、糜棱巖化現(xiàn)象明顯。在巖體邊部,常見石棉化、蛇紋石化、透閃石化、絹石化現(xiàn)象。圍巖中無明顯熱變質(zhì)現(xiàn)象。

圖6 工農(nóng)鎂鐵-超鎂鐵巖中之片理化現(xiàn)象

圖7 工農(nóng)脆韌性剪切帶玄武質(zhì)千糜巖中之千糜理

本帶巖石種類以斜輝橄欖巖、蛇紋巖(純橄巖)、輝長巖、角閃輝長巖、輝長輝綠巖、角閃輝綠巖為主,單輝橄欖巖、角閃石巖、輝石巖、變質(zhì)基性巖較少。

在斜輝橄欖巖、蛇紋巖(純橄巖)、單輝橄欖巖中:有鉻鐵礦出現(xiàn);m/f值為9.04～9.48,屬鎂質(zhì)超鎂鐵巖;w(Na2O+K2O)為0.04%～0.30%,屬鈣堿性巖系;∑Ce/∑Y=6.04,輕稀土明顯富集;δEu=1.32,正銪異常較為明顯(圖8)。從地球化學(xué)特征看,超鎂鐵巖石屬地幔巖的可能性較大。

圖8 工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖稀土元素分配型式

在輝長巖、角閃輝長巖、輝長輝綠巖及角閃輝綠巖中:m/f=0.64～2.82,為鐵質(zhì)鎂鐵巖;里特曼數(shù)值(σ)為0.97～3.34,多屬鈣堿性巖系;∑Ce/∑Y比值為0.33～1.09,輕稀土明顯虧損或略為富集;δEu值為0.99～1.16,多具輕微正銪異常;稀土元素分配型式均為平坦型。這些特征與蛇綠巖中之鎂鐵巖頗為一致。在R.G.Coleman (1976)圖解(圖9)中:輝長巖屬鎂鐵堆晶巖;輝綠巖為輝長巖之后的產(chǎn)物,很可能屬輝綠巖床。

圖9 工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖的常量元素圖解(仿R.G.Coeman,1977;轉(zhuǎn)引自邱家驤,1991)

變質(zhì)基性巖劃分為綠簾陽起片巖、鈉長綠泥片巖、陽起簾石綠泥片巖及綠泥綠簾陽起片巖。σ=1.19～5.72,里特曼數(shù)值變化較大,分屬鈣堿性巖系、堿性巖系。m/f=0.60～0.64,為鐵質(zhì)鎂鐵巖。∑Ce/∑Y比值為1.07～3.72,輕稀土元素不同程度地富集。δEu值為0.94～1.04,銪異常不明顯。

綜上所述,工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖是金沙江小洋盆俯沖消減過程中,攀天閣—崔依比弧間或弧后擴(kuò)張的產(chǎn)物[9]。這種巖石組合在張旗等[4,7]的超鎂鐵—鎂鐵巖成因分類中,大致相當(dāng)于科迪勒拉型蛇綠巖,與義敦型超鎂鐵—鎂鐵巖有較明顯的差別。

該構(gòu)造帶在早三疊世-中三疊世早期為島弧環(huán)境,地質(zhì)體為上蘭組(T2s)、崔依比組(Tc)及Rb-Sr法同位素測年值為243.3 Ma的拉美榮序列(T1-2LM)[10],工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與科迪勒拉型蛇綠巖,形成于島弧或弧間盆地環(huán)境,故將其巖漿活動時期推測為早三疊世-中三疊世早期。

5 霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖

經(jīng)程裕淇等[1]、莫宣學(xué)等[3,11]、葛孟春等③研究,霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖為金沙江蛇綠巖一部分。但文獻(xiàn)中的典型資料大多來自云南省香格里拉市的東竹林—白茫雪山、四川省得榮,屬該帶的北延部分。張旗等[4]認(rèn)為金沙江蛇綠巖,目前有證據(jù)的僅為四川得榮至云南德欽一段,向南延伸情況不清。

霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖出露于維西縣霞若西部,在三疊紀(jì)花崗巖以北地區(qū)沿近SN向斷裂呈構(gòu)造巖片狀產(chǎn)出。

巖體呈構(gòu)造巖片狀產(chǎn)于上古生界中,巖石具明顯變形變質(zhì)現(xiàn)象。巖石組合以二輝橄欖巖為主,斜輝橄欖巖、斜長單輝巖、橄欖二長輝巖、輝綠巖次之,純橄巖、單輝橄欖巖、角閃輝長巖、輝長閃長巖較少。在二輝橄欖巖、純橄巖中,有豆莢狀鉻鐵礦產(chǎn)出。

巖石的常量元素、稀土元素特征見表4、表5。

表4 霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖常量成分平均值

表5 霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖稀土元素特征

超鎂鐵巖中:m/f=4.6～7.2,多為鎂質(zhì)超鎂鐵巖;w(Na2O+K2O)為0.17%～2.31%,屬鈣堿性巖系;∑REE=(13.48～70.61)×10-6,稀土總量低;∑Ce/∑Y比值為0.89～6.46,輕稀土在多數(shù)巖石中明顯富集;δEu值為0.75～1.33,具正或負(fù)銪異常。

鎂鐵巖中:m/f= 0.4～1.9,多為鐵質(zhì)鎂鐵巖;里特曼數(shù)值(σ)為2.06～3.35,分屬鈣堿性、堿性巖系;∑REE=(14.47～73.69)×10-6,稀土總量較低;∑Ce/∑Y比值為2.48～5.75,輕稀土明顯富集;δEu值為0.96～1.76,總體具正銪異常特征。

經(jīng)R.G.Coleman(1976)的 MgO-CaO-Al2O3圖解與FeO*-MgO-(Na2O+K2O)圖解,霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖中之斜輝橄欖巖屬蛇綠巖中之變質(zhì)橄欖巖,二輝橄欖巖為蛇綠巖中之超鎂鐵堆積巖,角閃片巖屬蛇綠巖中之鎂鐵堆積巖。

上述特征說明,霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因可能為張旗等[4]劃分的西地中海型,可能形成于被動大陸邊緣張開的小洋盆環(huán)境,屬云南省德欽縣貢卡—東竹林蛇綠巖的南延部分。

綜合分析,霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖的巖漿活動時期可能為二疊紀(jì)(P),巖帶的遷移定位時間發(fā)生在中-晚三疊世(T2-T3)。

6 結(jié)論

滇西北維西地區(qū)的超鎂鐵巖—鎂鐵巖劃分為5個巖帶,分屬4種成因類型。

(1)白濟(jì)汛構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與科迪勒拉型蛇綠巖較為相似,形成于瀾滄江洋火山弧環(huán)境;

(2)維登鎂鐵巖屬沿瀾滄江斷裂侵入的鎂鐵巖,巖石成因與阿拉斯加型巖體相似。

(3)雪龍山構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與東地中海型蛇綠巖較為接近,形成于德欽—雪龍山洋盆環(huán)境。

(4)工農(nóng)構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因與科迪勒拉型蛇綠巖極為類似,是金沙江小洋盆俯沖消減過程中,攀天閣-崔依比弧間或弧后擴(kuò)張的產(chǎn)物。

(5)霞若構(gòu)造蛇綠混雜巖的成因可能為西地中海型蛇綠巖,形成于被動大陸邊緣張開的小洋盆環(huán)境。

注釋：

① 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局. 1∶25萬中甸縣幅、貢山縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R]. 內(nèi)部資料,2003.

② 云南省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查大隊. 1∶20萬維西幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R]. 內(nèi)部資料,1984.

③ 葛孟春,等. “三江”地區(qū)中段構(gòu)造變形與成礦背景研究[R]. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)(內(nèi)部資料),1995.