滇西龍陵平達花崗巖體成巖時代及其地球化學特征

張 蒙，李 俊，謝恩彩，呂品翰

(1.昆明理工大學，昆明650000；2. 云南永昌鉛鋅股份有限公司，云南 保山678307)

花崗巖類是大陸地殼的主要組分，是地質科學的主要研究對象之一。其形成、成分與大地構造環境、地球動力學條件以及很多金屬、非金屬礦產資源的形成與產出密切相關[1-4]。滇西龍陵平達花崗巖區位于龍陵縣東南部，屬馬來西亞錫礦帶的北延部分[5]。該區域構造活動強烈，花崗巖廣泛分布，錫鎢的重砂、化探異常及礦化線索較多，具備成礦地質條件，長期以來成為眾多研究者的關注熱點[6]。但這些研究多集中于區域對比、與周圍地層接觸關系、巖石化學等方面，有關滇西龍陵平達花崗巖體成巖時代及其地球化學特征等方面的研究尚很薄弱[7-8]。因此，本文結合前人的研究成果，對該區晚中生代花崗巖開展系統的巖相學、礦物學、鋯石U-Pb測年等研究，為未來整個龍陵地區花崗巖體的研究工作提供一些參考。

1 區域地質特征

按《云南省巖石地層》(1996)的劃分方案[9]，結合1 : 25萬騰沖縣幅(國內部分)、潞西市幅(國內部分)以及1︰5 萬平達、潞西幅[10-12]，研究區屬于靠近保山微陸塊與騰沖微陸塊交匯部位的東側，西臨怒江—龍陵—瑞麗大斷裂，東界柯街、南汀河斷裂，勐糯鉛鋅礦正處于怒江斷裂東支和勐波羅河斷裂兩斷裂呈“入”字型交匯部位。調查區內巖漿活動總體表現較為強烈，在各構造單元均有分布，形成了自元古代至新生代以來的一系列巖漿活動記錄，主要包括加里東期、印支期、喜山期，其中 研究區主要分布花崗質侵入巖，其中加里東期花崗巖分布最廣[13]，主要分布于潞西地塊之烏木寨斷隆帶。該區地層發育較齊全，古生物豐富，并具有華北、華南混合型生物特征。在古生代約502 Ma到448 Ma之間大量巖漿侵位于保山地塊南部中。一些學者認為，在490 Ma之前的花崗巖形成洋殼俯沖環境，而490 Ma之后形成于碰撞后的亞洲微陸塊的伸展堆積[14]。

滇西龍陵地區經歷了長期、復雜的演化歷史，不同時代和不同性質的多次構造的疊加復合作用導致了目前構造比較發育的構造格局。區域性的主干斷裂(瀾滄江斷裂)的影響使區內斷裂構造線主要呈近東西向、南北向、北東向和北西向展布，沿斷裂帶及其附近區域有大量的印支期和燕山期的基性、酸性巖漿巖出露，說明該斷裂在印支運動和燕山運動期間仍具活動性[15]。結合前人的地質、物探、化探等成果資料，該區域花崗巖屬于碰撞—抬升—減壓構造背景巖漿活動產物。

2 樣品采集和分析方法

本文選擇野外采集的新鮮或者弱蝕變樣品進行測試。經鑒定后，將從野外獲得的巖石樣品送到廣州澳實礦物實驗室進行測試分析。巖石樣品用瑪瑙缽磨至74 μm，稱取1 g樣品放置于坩堝中，在1 200℃高溫下的烘箱中充分烘烤4 h，依次加入硝酸和氫氟酸，放置加熱板上加熱蒸至近干，重復標樣分析方法以保證準確性。實驗儀器ME-XRF26d X射線熒光光譜儀對花崗巖樣品主量元素分析測定，稀土元素以及微量元素主要用ME-MS81電感耦合等離子體質譜完成測定。主量元素檢出限為0.01%，稀土元素檢出限為0.01～0.5 μg/g，微量元素檢出限為0.05～10 μg/g。

選取PD-Y9和PD-Y18兩塊樣品，在河北省廊坊市拓軒巖礦檢測服務有限公司完成鋯石挑選、制靶、反射光、透射光和陰極發光的采集；在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成鋯石LA-ICP-MS U-Pb測年，所得同位素比值和年齡誤差為1δ。

3 分析結果

3.1 鋯石U-Pb年代學

平達花崗巖樣品中鋯石形態較好，主要呈自形—半自形柱狀，長50～200 μm，長寬比為1.2 ∶1～3 ∶1。鋯石陰極發光圖像上見典型的巖漿結晶環帶(圖1)，Th/U比值介于0. 102～ 1. 46，顯示為巖漿成因鋯石的特征。每個樣品分析29個點，由圖2可見，大多數鋯石投影在諧和線附近，顯示其具有很好的諧和性，個別鋯石因Pb丟失而有所偏離，測定的年齡結果均在允許的誤差范圍內。樣品PD—Y9中17個測點的206pb/238U加權平均年齡值為(83.03±0.79) Ma (MSWD=0.074)，屬于晚白堊世。樣品PD—Y18對應的206Pb /238U加權平均年齡值介于451.8～498.3 Ma，表明其形成時代為晚寒武世—奧陶世(表1)。

3.2 龍陵平達花崗巖地球化學特征

在該研究區內主要巖石的特征為“富硅、高鋁—鈉、高鎂—鉀”，主要顯現高鉀鈣堿性系列的特點，屬于過鋁質花崗巖；輕、重稀土分異程度較為明顯，輕稀土富集程度高；Rb、W，Sn元素富集不明顯，但礦石中普遍存在錫礦化。

圖1 平達花崗巖鋯石陰極發光照片及其表面年齡Fig.1 Zircon Cathodoluminescence photographs and surface age of Pingda Granite

圖2 平達花崗巖鋯石U-Pb 諧和圖Fig.2 Zircon U-Pb harmonic diagram of Pingda Granite

1)主量元素特征

花崗巖主量元素分析結果表2表明：巖體SiO2含量為68.3%～74.4%，平均70.9%與中國花崗巖中SiO2含量71.63%(黎彤，1998)相近，為硅富集型；具有較高的Al2O3含量(13.8%～18.2%，平均為15.4%)；鉀、鈉含量較高，總體來看，巖石鉀的含量相對更高，K2O含量為3.39%～5.83%，平均含量4.45%，Na2O的含量0.22%～3.17%，平均含量2.48%，其中，TFe2O3含量較少，平均含量2.36%；MgO平均含量為0.71%；P2O5含量為0.04% ～0.21%。巖石K2O/Na2O的值變化范圍較大，1.09%～25.7%，平均5.5%，顯示了鉀含量高的特征；K2O+Na2O的含量變化范圍為5.88%～8.95%，平均7.11%，里特曼指數σ值為1.32 ～2.96，小于3.3，存在明顯的高鉀鈣堿性巖系列的特點，該研究區花崗巖可能屬于陸殼型花崗巖。鋁飽和指數A/CNK=1.01～1.98，平均為1.23，屬于強過鋁花崗巖。在花崗巖A/NK—A/CNK圖解(圖3)中，樣品均落入過鋁質區[4]。在花崗巖SiO2-alk圖解(圖4)中，樣品大多落在花崗巖范圍內，少部分在花崗閃長巖中。在花崗巖巖石系列圖解(圖5)中，樣品大多投影在高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列。

2)稀土元素特征

本文將稀土元素按照二分法分為輕稀土元素(LREE)和重稀土(HREE)兩種類型。該區域花崗巖稀土元素成分如表3所示，稀土元素總量(∑REE)偏高，∑REE=93.1×10-6～211×10-6，變化范圍相對較大，平均139×10-6，屬于堿性巖。LREE為85.8×10-6～196×10-6，∑Y為16.5×10-6～ 65.8×10-6，輕、重稀土元素比值∑Ce/∑Y=1.52～8.2，研究區內巖漿結晶分異程度較為明顯；(La/Yb)N的范圍是4.41～ 43.9，LREE相對富集，HREE是相對虧損，大多數樣品曲線向右傾，其中存有少量輕、重稀土分異較低；輕稀土之間的分餾程度(La/Sm)N=2.8～4.41，輕稀土元素組成模式為富集型，重稀土之間的分餾程度(Gd/Yb)N=0.96～ 4.94，重稀土富集程度較低，稀土元素配分模式主要為輕稀土富集型。在花崗巖稀土元素配分圖(圖6)中，也清楚的顯示出輕稀土較為富集。σEu=0.30～0.595，平均0.45，所以平達巖體的花崗巖可能為殼型花崗巖。所有的巖石樣品都顯現出明顯的負異常特征，曲線向右傾，這是因為Eu2+與Ca2+有類似的晶體化學性質，Eu以類質同像方式進入含鈣的礦物，使得在REE中的Eu相對虧損。

表1 平達花崗巖鋯石LA- ICP-MS U-Pb分析結果

表2 花崗巖主量元素成分

圖3 花崗巖A/NK—A/CNK圖解 (據文獻[4])Fig.3 Granite A/NK - A/CNK diagram (after Miniar and Piccoli,1989)

圖4 花崗巖SiO2-alk圖解Fig.4 Granite SiO2-alk diagram

圖5花崗巖巖石系列圖解Fig.5 Graphics of granite rock series

圖6 花崗巖稀土元素配分圖 Fig.6 Granite rare earth elements distribution

圖7 花崗巖微量元素比值蛛網圖Fig.7 Spider diagram of the ratio of trace elements in granite

3)微量元素特征

通過對微量元素特征的分析，筆者對平達花崗巖的形成及其構造環境有了更深刻的了解。花崗巖微量元素成分如表4所示，Rb的含量為161×10-6～ 460×10-6，平均含量為282×10-6，Ba=199×10-6～ 736×10-6，均537×10-6，Sr=47.6×10-6～ 144×10-6，平均105×10-6，Yb=0.6×10-6～ 3.99×10-6，平均含量2.29×10-6，符合低Sr低Yb的特征，即花崗巖位于低壓或者中等壓力下形成，可能為碰撞作用有關的鈣堿性花崗巖。在花崗巖微量元素比值蛛網圖(圖7)中，10件樣品的曲線形態相似，整體呈隆起狀，大離子親石元素較為富集，其中Ba、K、Eu表現為負異常的特點，高場強元素相對虧損。W=139×10-6～ 440×10-6，平均含量為273×10-6，較為富集；Sn的范圍在7×10-6～ 22×10-6，平均含量13.8×10-6，花崗巖中Sn元素富集不明顯但礦石中普遍存在錫礦化，是因為錫傾向進入結晶分異作用晚期的熔體，進而成礦[16-30]。

表3 花崗巖稀土元素成分

表4 花崗巖微量元素成分

4 結論

花崗巖的組分緊密聯系著地球動力學條件和礦產資源的形成與產出，平達花崗巖區為重砂異常區，黑鎢礦、錫石分布廣泛。通過對滇西龍陵平達花崗巖體地球化學特征淺析，結合區域資料分析研究，得出以下結論：

1)滇西平達花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結果表明，巖體侵位于晚白堊世以及晚寒武世—奧陶世，初步判斷經歷了加里東運動早期以及燕山-喜馬拉雅期運動。該研究區內巖石類型主要為堿長花崗巖、花崗巖，過鋁質花崗巖。其主要特征為“富硅、高鋁—鈉、高鎂—鉀”，花崗巖存在明顯的高鉀鈣堿性巖系列的特點，可能屬于陸殼型花崗巖。

2)該區域花崗巖稀土元素總量(∑REE)略顯偏高，屬于堿性巖。巖漿結晶分異程度較為明顯，其中存有少量輕重稀土分異較低；輕稀土相對富集，重稀土相對虧損，大多數樣品曲線向右傾；稀土元素配分模式主要為輕稀土富集型。σEu均顯現負異常特征，曲線向右傾，平達巖體的花崗巖可能為殼型花崗巖。

3)平達花崗巖符合低Sr低Yb的特征，即花崗巖位于低壓或者中等壓力下形成，可能為碰撞作用有關的鈣堿性花崗巖。其微量元素中大離子親石元素如Rb、Ba等，較為富集，其中Ba、K、Eu表現為負異常的特點，高場強元素相對虧損。鎢含量較高，錫元素雖然富集不明顯但礦石中普遍存在錫礦化現象。