崇山剪切帶混合巖化長英質脈體鋯石U-Pb年齡及其意義

郭小飛， 荊一洪， 劉佳琪

(1.江西理工大學資源與環境工程學院， 贛州 341000； 2. 江西理工大學江西省礦業工程重點實驗室， 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變形，藏東南三江地區發育了如哀牢山、崇山、高黎貢山等大型北北西-近南北向走滑剪切帶[1-4]。造山帶地區走滑剪切帶是對造山過程的重要響應，可以作為不同塊體的重要地質邊界，對于塊體的演化具有重要的控制作用。通常對于走滑剪切帶的研究，可以在野外地質調查中進行露頭尺度的詳細構造形跡解析，也可以在室內對典型巖石樣品進行顯微組構和年代學分析。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晶年齡和各種變質作用峰期年齡[5-7]。三江地區東部的哀牢山剪切帶和西部的高黎貢山剪切帶前人已經進行了廣泛的研究。例如，沿哀牢山-紅河剪切帶分布的花崗質巖石鋯石U-Pb年代學結果表明，其左旋韌性剪切在約31 Ma開始，在27～21 Ma達到頂峰，并在相對較低的溫度下在約20 Ma減緩[8-9]。哀牢山變質帶花崗質巖石鋯石年齡數據甚至暗示剪切作用可能在40 Ma已經開始，并至少持續到約22 Ma[10-11]。高黎貢山走滑斷裂帶中同剪切礦物的40Ar/39Ar測年結果表明，走滑剪切至少開始于約32 Ma，可能與東南亞其他主要剪切系統的開始時間相同[12]，其中糜棱巖產生15～16 Ma的40Ar/39Ar云母年齡，表明右旋走滑剪切發生在中新世[13]。然而，對于夾雜在二者之間的碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶相關問題仍然存在爭議，比如它的剪切屬性和剪切時限，以及其與鄰區剪切帶的關系。最近，黃亮等[14]獲得了崇山剪切帶漕澗地區約35 Ma的始新世糜棱巖化黑云二長花崗巖，認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物[15]。

現通過對崇山剪切帶進行詳細的野外地質調查，及對帶內發育的混合巖化長英質脈體進行激光剝蝕-等離子體質譜儀(laser ablation-inductive coupled plasma-mass spectrometer，LA-ICP-MS)鋯石U-Pb測年，結合前人研究成果，討論崇山剪切帶走滑剪切屬性和時代，以期為藏東南三江地區新生代以來的巖漿-構造演化提供年代學資料。

1 地質背景及巖石學特征

藏東南三江地區處在金沙江、瀾滄江和怒江三江并流區域。作為橫斷山脈的重要組成部分，碧羅雪山-崇山-瀾滄江構造帶在地質歷史時期經歷了復雜的演化過程，如今已是復雜的構造混雜帶(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，南段自臨滄巖體經景洪向南進入泰國[16]。總體上呈長條線形展布，全長超過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邊界。剪切帶內可見定向構造明顯的片巖和片麻巖等巖石，也可見塊狀構造的斜長角閃巖等。由于新生代走滑構造作用的影響，各類巖石經歷了從綠片巖相到高角閃巖相程度不等的變質作用。其中高級變質帶主要由石榴子石-黑云母-矽線石片麻巖、長石斑晶眼球狀片麻巖等組成，近似平行的低級變質帶包括強褶皺的千枚巖和云母片巖等[17]。剪切帶內經歷混合巖化形成的各類長英質脈較為常見，分布范圍和形態規模變化較大。

對崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區進行了詳細的野外地質考察，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組構和礦物拉伸線理現象，并能觀察到石英亞晶粒重結晶形成拉長狀多晶條帶[圖2(d)]；局部視域下甚至可見典型的多米諾型書斜構造[圖2(e)]。綜合野外和室內分析工作，可以確定研究區經歷了左旋剪切作用。獲取的混合巖化長英質脈體采樣位置如圖2(a)所示，該地混合巖化強烈，可見明顯的暗色基體和淺色脈體。采集的長英質脈體(CS-10)樣品發育在整體的布丁構造中，顏色呈白色，塊狀構造，由長石(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 三江造山帶地質簡圖Fig.1 Geological map of Sanjiang orogenic belt

圖2 崇山剪切帶永保橋地區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技術有限公司進行鋯石單礦物的挑選和制靶工作。為精確檢查鋯石的內部結構，隨后進行透射光和反射光顯微照相及陰極發光(cathodoluminescence，CL)圖像分析。鋯石U-Pb年代學分析測試在桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室的多接收電感耦合等離子體質譜儀(NWR-193、Agilent 7500CX型)上進行測定，具體分析流程見文獻[18]。應用ICPMSDataCal數據處理軟件對分析測試原始數據進行分餾校正及計算[19]，采用TEMORA作外標。樣品數據處理采用Ludwig 2001 SQUID 1.02及ISOPLOT程序[20]。

3 分析結果

從崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區采集到的混合巖化長英質脈(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。具體的定年分析數據見表1。

圖3 崇山剪切帶混合巖化長英質脈體典型鋯石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英質脈體LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年分析結果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柱狀，長短軸比值一般大于2，長軸直徑一般在80～160 μm。大部分鋯石顏色較淺，表明其U含量不高。此外，測試的鋯石顆粒顯示典型震蕩生長環帶，所有測點的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。

對典型鋯石顆粒進行LA-ICP-MS定年，分析測試時避開有裂紋和存在包裹體的地方，一共分析了14個測點。鋯石U-Pb諧和圖可以看出測試結果落在諧和線附近，其206Pb/238U加權平均年齡為(24.6±2.0) Ma (加權平均方差為2.9)。綜合分析可知，這一年齡代表混合巖化長英質花崗巖脈的巖漿結晶年齡。

4 討論

研究區經歷了復雜的地質演化過程如特提斯洋的演化和印歐碰撞過程，剪切帶巖石受到了多期次巖漿變質作用的影響。統計了碧羅雪山-崇山-瀾滄江構造帶新生代以來的巖漿變質作用年齡記錄(表2)，可以看出新生代以來的巖漿變質作用集中在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混合巖化長英質脈體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。對應于西南三江造山帶38～23 Ma的走滑剪切深熔階段，強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-瀾滄江剪切帶地質演化復雜。新生代以來，有學者認為碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶經歷了多次脆、韌性變形改造[17， 25]。其他學者如尹福光等[21]和史鵬亮等[26]的綜述性文章中也提到了類似的觀點，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進行的野外和室內觀測資料表明，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一的左行走滑還是具有不同的剪切屬性？近年來一些學者通過構造幾何學、運動學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，塊體運動角度α反映出地塊運動方向不同，在同一研究區，進行運動學分解得到的剪切方向可以是截然不同的結果。按照構造幾何學和運動學特征，對其進行新生代剪壓應變分解，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，被交切塊體邊緣走滑速度也有差異，甚至會造成不同程度的旋轉[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對的差異性。

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年齡數據統計分布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-瀾滄江應變帶塊體運動方向與運動學分解模式[27]Fig.5 Kinematic decomposition and block movement direction model of Biluoxueshan-Chongshan-Lancangjiang strain zone[27]

5 結論

通過對崇山剪切帶大理永平縣永保橋地區野外和室內分析得到以下結論。

(1)觀測資料顯示研究區為左行走滑剪切。帶內混合巖化長英質脈體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哀牢山剪切帶和高黎貢山剪切帶及其控制的內部塊體雖然應對陸內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的重要地區。