云南綠春縣馬玉巖體巖石地球化學特征及意義

呂 佳，楊欽淞，易邦進，唐 驥，李凌杰

(1.云南省地質科學研究所，云南 昆明 650051；2.云南地質工程勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650200；3.昆明理工大學 云南 昆明 650504)

滇西北三江地區金沙江造山帶是古特提斯巨型造山帶中一個重要造山帶，是二疊紀洋內弧和陸緣弧于早中三疊世拼貼碰撞形成的復雜造山帶。東部以金沙江-紅河斷裂帶為界，與裂離于揚子大陸西緣的中咱微陸塊相接，西部增生于昌都思茅微陸塊東緣[1]；前人對江達-德欽-維西火山巖漿弧中段滇西北德欽巖體花崗巖研究表明：金沙江結合帶在255Ma 已經進入弧陸碰撞-后碰撞的地質歷史時期[2]。綠春馬玉巖體位于江達-德欽-維西火山巖漿弧南段。本文通過馬玉巖體巖石學、地球化學、LA-ICP-MS鋯石 U-Pb 年代學研究，以厘定巖體形成時代和巖石成因，討論巖漿構造背景，對三江地區造山帶構造演化的認識有著重要意義。

1 巖體地質與巖石學特征

綠春馬玉巖體位于滇東南綠春地區共埂-布魯斯斷裂北東側作播斷片內，靠近斷裂帶附近，出露面積40Km2，呈北西-南東展布近橢圓狀巖株產出。與南西側上三疊統歪古村組呈斷裂接觸，其余方向與志留系下統水菁組呈侵入接觸，北部上三疊統歪古村組部分覆蓋其上。圖1。綠春馬玉巖體主體為花崗閃長巖，淺灰色，中細粒不等粒粒狀結構，塊狀構造，個別可見角礫構造。成分主要斜長石(35%～70%，40%～50%居多)、石英(25%～40%)，鉀長石(0～20%，變化較大)、黑云母(3%～5%，高者達7%)。副礦物以磁鐵礦常見，可見磷灰石、鋯石、黃鐵礦及褐鐵礦。斜長石為中細粒自形板狀、細粒不規則粒狀，無定向分布，可見聚片雙晶，部分發生絹云母化蝕變；鉀長石為表面較潔凈的中細粒不等粒粒狀結構，少數厚板狀，多充填于斜長石粒間；黑云母為片狀，多與斜長石相間分布，有時可包裹斜長石，部分蝕變較弱，呈棕色，多色性明顯，部分為綠泥石所交代。

圖1 綠春1∶5萬構造綱要圖(據李建康等[14]修改)Fig 1.1∶50000 Tectonic Outline Map of Luchun

2 巖體地球化學特征

2.1 主量元素地球化學特征

據馬玉巖體全巖化學分析結果(表1)，w(SiO2)62.02%～71.79%，屬中酸性-酸性巖類。DI 56.1～82.38，平均75.43，反映巖體經歷一定程度分異演化。w(K2O+Na2O)5.4%～8.1%，K2O/Na2O 0.64～1.64，平均值1.01，里特曼指數σ<3.3，屬于鈣堿性系列。在硅堿圖解中，除個別樣品落在鈣堿性系列，多數樣品落于高鉀鈣堿性系列區域內，A/CNK 0.91～1.61，平均值1.09，為過鋁質巖石。SiO2與∑FeO、MgO，Al2O3與CaO呈負相關，與K2O、Na2O表現出正相關，與巖漿一般演化規律一致。

表1 馬玉巖體全巖數據成分結果Tab 1.Rock Composition Analysis of Mayu Rock Body

續上表

2.2 微量及稀土元素地球化學特征

馬玉巖體∑REE147.13μg/g～324.26μg/g，平均197.34μg/g，低于酸性巖平均值285μg/g(表2)。其中∑LREE/∑HREE 6.58～16.25，平均8.85，反映稀土分餾程度(La/Yb)N比值較高，介于6.54～26.62之間，平均值12.49，屬輕稀土富集型。(La/Sr)N比值2.48～5.17，平均值4.06，比值較高，說明輕稀土內部分餾明顯。而(Gd/Yb)N比值1.18～2.90，平均值為1.82，相較世界花崗巖，比值較低，說明重稀土分餾較差；稀土元素配分顯示富集右傾型(圖2)，δEu 0.84～1.21，平均值為1.01，無Eu的異常，表明巖漿演化過程中斜長石結晶分離不明顯，反映其分異演化程度不高。但Ce有弱負異常，可能是由于風化較強所致。

表2 馬玉巖體微量元素和稀土元素成分表(×10-6)Tab 2.Trace Element and REE Composition of Mayu Rock Body

續上表

微量元素中，整體富集Cs、Rb、Ba、Th、U、La、Ce、Nd和Sm，貧La、Ta、Sr、Zr、Hf、Sc、Cr、Yb和Y，在原始地幔標準化圖解(圖2)中，明顯虧損高場強元素Ta，Rb/Sr值為0.20～0.60，平均0.43，與巖漿早期演化階段平均略小于0.5一致，說明馬玉巖體的巖石是巖漿早期演化的產物，結晶分異程度較低[3]。

圖2 馬玉巖體巖稀土微量元素蛛網圖( 球粒隕石據 Boynton，1984；原始地幔據Sun and McDonough，1989)Fig 2.REE Trace Element Cobweb Diagram of Mayu Rock Body

3 鋯石U-Pb定年

3.1 測試方法

鋯石分選工作在河北廊坊地球物理地球化學勘查研究所完成，經粉碎、細磨、篩選、淘洗、磁選和重液分離，雙目鏡下盡量挑選無包裹體、無裂紋、透明度好的單顆粒鋯石樣品。將待測的鋯石與鋯石標樣TEM置于環氧樹脂中做成的樣品靶上。將靶上鋯石磨去約一半，使其內部暴露，用于透射光、反射光和陰極發光研究及隨后的SHRIMP U-Pb分析。陰極發光圖像在中國地質科學院完成，鋯石U-Pb分析在天津地質調查中心完成，樣品分析流程及原理[3、4]。數據處理采用Execl的ComPbCorr#3-15G程序(2002)，對普通Pb進行校正。

樣品D3458H(花崗閃長巖)測試結果見表3。共測試31個點，由于14個點偏離諧和線或顯示明顯的繼承鋯石特征，僅分析其余17個點，結果顯示U含量141×10-6～4620 ×10-6，除個別點Th/U比值較低，大部分比值在0.24～0.65之間，具有典型巖漿鋯石的Th / U比值(0.31～0.83)[5]。鋯石LA-ICPMS U-Pb測年結果表明本樣品中17個分析點206Pb /238U年齡值257Ma～273Ma，在一致曲線圖(圖3)中，數據點在誤差范圍內非常和諧，其206Pb /238U年齡加權平均值263.6±2.4Ma(MSWD=3.3 n=17)。

表3 花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡分析數據Tab 3.Zircon U-Pb Dating of Granodiorite

圖3 馬玉巖體鋯石U-Pb協和圖Fig 3.U-Pb Concordia of Zircon of Mayu Rock Body

Chappell和White[5]在研究澳大利亞南部Lachlan褶皺帶內花崗巖后，據野外觀察、礦物特征、化學成分和其他標準將其劃分為兩大類：一類是沉積巖及相應變質巖形成的，稱為S型花崗巖；一類是由火成巖及相應的變質巖形成的，為I型花崗巖。White在演講該地區I型花崗巖的過程中，又從中分出A型和M型兩類花崗巖。馬玉巖體中花崗閃長巖K2O/Na2O介于0.64～1.36之間，平均值1.01，根據A/CNK劃分I型花崗巖和S型花崗巖的界限(A/CNK<1.0 為I型花崗巖；A/CNK>1.1為S型花崗巖)，屬于I型花崗巖。ACF分類圖解(圖4)中，巖體落在I型花崗巖和S型花崗巖過渡地帶，位于斜長石-黑云母-堇青石之間。從巖相學特征看，花崗閃長巖中含有黑云母和角閃石，并未發現白云母，說明它是I型花崗巖而非S型花崗巖。花崗閃長巖的鋁飽和指數(A/CNK)0.938～1.053，平均1.011，輕重稀土分異明顯，稀土配分曲線為右傾輕稀土富集型，與I型花崗巖曲線相似；巖體表現出Rb、Th、U、La等大離子親石元素正異常及高場強元素Ta、Zr、Hf等負異常，微量元素特征與典型的I型花崗巖相似，明顯不同于S型或A型花崗巖[5、6、7、8]。

圖4 馬玉巖體ACF圖解(據文獻[9])Fig 4.ACF Diagram of Mayu Rock Body

4.2 巖漿源區討論

目前，大多數巖石學家認為，花崗巖類巖石的差異是因為不同來源造成的，一般認為主要有三種來源：殼源、幔源和殼幔混源。

地殼和地幔所產生的物質具有不同的化學特征，所產生的花崗巖類型可依據其化學特性判別。鋁飽和指數(ASI=n(Al2O3)/[n(CaO)+n(Na2O)+n(K2O)])是判別強過鋁質花崗巖類(ASI>1.1)、過鋁質花崗巖類(ASI>1)和偏鋁質花崗巖類(ASI<1)的化學識別指標。偏鋁質成分可進一步劃分為鈣堿性花崗巖類或堿性至過堿性花崗巖類。過鋁質花崗巖類巖石成巖物質主要來源于地殼，鈣堿性花崗巖類巖石主要成巖物質主要表現為殼幔相互作用的特征，而堿性至過堿性花崗巖類巖石成巖物質可能主要來源于地幔。馬玉巖體鋁飽和指數ASI=(0.91～1.61，平均值1.09)>1，屬過鋁質花崗巖類。說明巖體屬于地殼來源[10]。

Castro(1991)認為很多造山帶花崗巖都存在巖漿混合作用，并認為I型花崗巖并不屬于一種獨立巖漿，而是S型(殼源)與M型(幔源)兩個端元巖漿混合作用的產物。在反應巖漿演化方式TFeO-MgO圖解(圖5)中，馬玉巖體沿著混合線分布，說明馬玉巖體并不是巖漿直接分離結晶的產物，而是經過一定的巖漿混合作用。

圖5 TFeO-MgO圖解(據文獻[11])Fig 5.TFeO-MgO Diagram

根據Sylvester(1998)CaO/Na2O比值和數據點在Rb/Sr-Rb/Ba和A/MF-C/MF圖解上分布特征對花崗巖源區物質成分進行判別。馬玉巖體CaO/Na2O比值0.2～1.5，都小于0.3，反映其源區物質為泥質巖。巖石在Rb/Sr-Rb /Ba圖解(圖6)上，由于具有較低的Rb/Sr(0.20～0.60)和Rb /Ba(0.08～0.19)比值，而分布于貧粘土源區。在A/MF-C/MF(圖7)圖解上，巖體數據主要投影于變質砂巖區和變質泥巖區，個別數據靠近基性巖區。Rb/Sr大多小于5，表明熔融反應可能與黑云母脫水作用有關，反映巖漿可能為地幔底辟引起地殼深熔作用的產物。

圖6 Rb/Sr-Rb/Ba(據Sylvester，1998)圖解Fig 6.Rb/Sr-Rb/Ba Diagram

圖7 C/M F-A/MF(據Altherr et al1，2000)圖解Fig 7.C/MF-A/MF Diagram

綜上，馬玉巖體的巖漿是由地殼物質和地幔物質相互混合作用的產物，且以地殼為主，屬于造山期花崗巖。

4.3 構造背景討論

研究區處于特提斯-金沙江-哀牢山造山帶東南段與揚子陸塊結合部。經歷了古生代-新生代印支陸塊(蘭坪-思茅地塊)與揚子陸塊相互裂離、碰撞拼貼及陸內會聚作用。研究表明(劉增乾等，1993)，古哀牢山洋盆于早石炭世打開，至早二疊世洋盆邊緣已演化成為成熟的被動大陸邊緣。晚三疊統歪古村組礫巖中有蛇綠巖的超鎂鐵巖礫石，顯示蛇綠巖構造侵位應早于晚三疊世(董云鵬等，2001)，與本文所研究馬玉巖體的地質特征相吻合，俯沖碰撞應早于晚三疊世。研究區北側東部發育一套上二疊統(P3)火山巖帶，具有島弧火山巖地球化學特征(魏啟榮等，1997；董云鵬等，2000)，屬于“俯沖同步型”陸緣弧火山巖(魏啟榮等，1997)，是哀牢山洋盆向西俯沖的產物(魏啟榮等，1997；董云鵬等，2000)，但該套弧火山巖在本區并未發現。

圖8 AFM圖解(據文獻[12])Fig 8.AFM Diagram

圖10 Yb-Ta圖解(文獻[15])VAG-火山弧花崗巖 ORG-洋脊花崗巖Fig 10.Yb-Ta Diagram.VAG-Volcanic Arc Granite ORG-Oceanic Ridge Granite

圖11 Yb+Ta-Rb圖解(文獻[15])WPG-板內花崗巖 syn-COLG-同碰撞花崗巖Fig 11.Yb+Ta-Rb Diagram WPG-Granite in Plate； Syn-COLG-Syn-Collision Granite

圖12 Rb/30-Hf-Ta*3圖解Fig 12.Rb/30-Hf-Ta*3 Diagram

圖13 Na-K-Ca圖解Fig 13.Na-K-Ca Diagram

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5 結 論

(1)馬玉花崗巖體中花崗閃長巖LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡 263.6±2.4Ma，說明馬玉巖體形成于古生代晚二疊世，屬于華力西期-早印支期巖漿活動的產物。

(2)通過巖體礦物學、巖石學及地球化學特征，馬玉巖體巖漿來源為地殼和地幔物質相互混合作用的產物，屬于造山期花崗巖。

(3)墨江-綠春島弧帶上的馬玉巖體形成于板塊碰撞前和同碰撞期，具有陸緣弧花崗巖特征，揭示金沙江-哀牢山結合帶在263.6Ma已經開始了俯沖碰撞。