滇西新生代富碱斑岩的岩石特征与成因_邓万明

SC IEN T IA G EO LO G ICA S I N ICA

V o .l 33N o .4

O ct .,1998

*国家自然科学基金资助项目。

邓万明,男,1940年12月出生,研究员,岩石学专业。1997-03-27收稿,1997-11-11改回,沈丽璞编辑。

滇西新生代富碱斑岩的岩石特征与成因*

邓万明　黄　萱　钟大赉

(中国科学院地质研究所　北京　100029)

摘　要　对滇西金沙江-墨江缝合带中段新生代富碱斑岩的岩石地球化学和同位素组成的研究表明,这一套岩石形成在板内造山后的剪切和拉张构造环境,是壳-幔混合层物质部分熔融,快速上升浅部定位所形成。本区壳-幔过渡带可能是先期生成的一种富集源区。文中还讨论了壳-幔过渡带的成因及富碱斑岩岩浆活动与岩石圈演化的关系。

关键词　富碱斑岩　壳-幔混合层　岩石圈演化　板内变形

1　引言

沿金沙江-墨江缝合带产出了一套第三纪的富碱斑岩体,前人称其为金沙江-哀牢山岩带,并认为这一套富碱侵入岩在成因上与裂谷作用有关(张玉泉等,1987;1995)。笔者对这一套岩石以及伴生的基性岩和角闪岩包体的研究表明,它们是发育在第三纪的造山后环境,其成因与板内大尺度的剪切-拉张、走滑作用有密切的关系。正确了解它们形成的大地构造背景将有助于阐明陆内构造及岩浆演化的特点。

工作区范围如图1所示,金沙江-墨江缝合带从本区北西至南东向穿过。在大地构造上,金沙江缝合带是扬子板块与昌芒-思茅微板块的重要分界,后者普遍认为是属于古特提斯造山带的东延。本次工作的诸岩体位于扬子板块的西侧,一部分岩体紧靠缝合带分布,另一些岩体远离缝合带,甚至在扬子板块内部也广泛出露。

2　富碱斑岩及其相关岩石的产状和特征

2.1　剑川小区岩体群

在剑川附近出露的一个岩体群总面积约250km 2,其中包括老君山等6个岩体(见图1),它们产出在北西西向的石钟山大断裂带与北北东向的黑惠江断裂带呈锐角相交的部位。上述岩体均为面积仅数平方公里的小岩株、岩墙或岩脉。除少数岩体侵入于石鼓群(前寒武纪)变质杂岩外,多数岩体与双河组(古新世—始新世)的粉砂岩呈侵入接触关系。本区的富碱斑岩主要有粗面斑岩、角闪正长斑岩、黑云母二长斑岩、黑云母花岗斑岩等岩石类型。岩石具典型的斑状结构并含有粗大的自形正长石斑晶,部分岩石有普通角闪石。

图1　工作区范围和富碱斑岩采样点分布略图(据云南省地质矿产局,1990)

1——YN 1,剑川北;2——YN 5、7、8,水晶山;3——YN 10,玉召块;4——YN 11、16,剑湖;

5——YN 19,马鹿山;6——YN 20,北衙;7——YN 23,马头湾;8——YN 24,铺台山;9——YN 26、27、28、31,六合、灵地;10——YN 33、35、36、38,大火山;11——YN 41、42,大营街;12——YN 45,排营街。虚粗线示金沙江缝合带的大致位置

F i g.1　A sketch geo l og i calm ap s h ow i n g researc h ing area an d sa m p ling localities

剑川北的粗面斑岩还有具环带构造的普通辉石斑晶,内带可能含少量的霓石分子。在本小区还有很少量的云煌岩出露。在剑湖附近出露的第三纪玄武岩为黑色细粒块状构造,含有

新鲜的单斜辉石斑晶,基质由基性斜长石、辉石、磁铁矿微晶和大量玻璃质组成并显示流动构造。部分岩石具气孔构造和杏仁状结构。2.2　北衙—六合小区岩体群

北衙—六合地区处在由泸沽组(T 1,砂页岩夹白云岩、灰岩)、北衙组(T 2,泥灰岩、鲕状灰岩、白云岩、页岩)和松桂组(T 23,泥岩、粉砂岩夹煤系)组成的一个轴部为NE 向的断陷盆地中。北北东向的一组大断裂从区内通过,并在西南方向与金沙江大断裂带呈锐角相交。岩体与三叠系的沉积岩呈侵入接触。区内包括马头湾和六合等十余个斑岩体。均为小岩株、岩筒和岩墙等产状。岩石类型包括石英正长斑岩、石英二长斑岩和角闪正长斑岩等,基本特点与剑川小区相似。在六合、灵地的富碱斑岩中产出了相当多的变质岩捕虏体,直径达数厘米,呈碎片状不规则分布。可划分为2种:一种是块状构造的角闪岩或角闪片岩。主要矿物为绿色普通角闪石,次要矿物有斜长石和黑云母及副矿物磷灰石、金红石等;另一种是块状构造的石榴石角闪岩,主要特征与第1种相同;蔡新平(1992)曾报道六合岩体中有榴辉岩、石榴石辉石岩的深源包体,本次工作均未发现。在北衙西山有苦橄质玄武岩产出,岩石呈黑色致密块状构造。橄榄石含量约占40%,次要矿物有斜长石、单斜辉石和片状的黑云母。推测这类岩石与富碱斑岩为伴生关系。

413

　4期邓万明等:滇西新生代富碱斑岩的岩石特征与成因

在宁蒗县战河乡至荣将一带出露了十余个富碱斑岩小岩体,它们侵入在震旦系和古生界的片岩、千枚岩和碎屑岩中,岩性有角闪正长斑岩、花岗斑岩和二长斑岩等。岩石特征与前面小区类似,但部分岩石蚀变比较明显。如正长石和斜长石的高岭土化和绢云母化,除碱性斑岩外,在本区也发现了与其伴生的基性岩墙,岩石为块状构造含有粒状的单斜辉石斑晶,基性斜长石与细晶cpx及玻璃组成粒玄结构;个别岩石可见少量伊丁石化的橄榄石假象。这些橄榄玄武质岩墙的时代为喜山期。该岩体群处于N E向的程海断裂带的北端,其岩浆活动与该断裂带及其派生的次级断裂有密切的关系。

2.4　大营街小区岩体群

在大营街一带出露了一个岩石组合异常复杂的喜山期岩体群。除花岗斑岩、粗面斑岩外,还有煌斑岩和等色岩出露。在面积不大的盆地内存在着十余处破火山口、火山穹隆或火山喷发角砾岩筒,有的岩筒由钾质含镁铝榴石云煌岩(即钾镁煌斑岩)所组成并具有角砾状构造,曾被视为金伯利岩而当作寻找金刚石的对象。本工作仅对富碱斑岩及其基性熔岩作了初步调查。一个典型的富碱斑岩体位于大营街东侧的团山,它是岩株状侵入体。岩体中常见到碎屑状的斜长角闪片岩或片麻岩的捕虏体,基本上不含石榴子石,片麻状构造清晰,斜长石和普通角闪石呈相间排列的定向构造。在绿色角闪石的解理中有交代黑云母生成,副矿物磷灰石普遍出现。在宾川水库附近采到喜山期的橄榄玄武岩,橄榄石斑晶已普遍蛇纹石化,但单斜辉石和基性斜长石斑晶自形程度高,基质由辉石、斜长石微晶、磁铁矿和玻璃组成。排营街南的一个破火山由具杏仁状构造的玄武岩组成,主要斑晶为基性斜长石,细粒单斜辉石与大量玻璃构成基质。

大营街岩体群异常复杂的喜山期喷发活动是与该区所处的构造位置密切相关。它位于北北西向的金沙江大断裂带与北北东向的程海-宾川大断裂交汇的部位。两者均是切割到岩石圈地幔的大断裂且至今仍是引发破坏性地震的活动构造,为源区的部分熔融作用和上侵提供了良好的构造条件。

以上4个小区岩体群的共同特点可归纳如下:(1)每个岩体群均由若干个小的岩株、岩枝、岩墙、岩脉或岩筒构成,它们与不同时代的围岩均呈侵入接触关系;(2)各小区富碱斑岩在岩石组合上基本相似,主要是正长斑岩、二长斑岩和花岗斑岩等,普遍含少量的普通角闪石、黑云母或单斜辉石等暗色矿物;(3)每个岩体群都以富碱斑岩为主体,但均有与其伴生的一些同时代玄武岩或基性岩墙产生,这种紧密的时空分布表明它们有内在的成因联系;(4)在北衙-六合及大营街两个岩体群的富碱斑岩中发现角闪岩、石榴石角闪岩、斜长角闪岩和片麻岩的变质岩捕虏体。据区测资料,在大营街岩体群的暗橄碱煌岩中有含镁铝榴石的二辉橄榄岩等上地幔包体①;(5)宏观上看来,斑岩体的分布遍及金沙江缝合带东侧的很大范围,在远离缝合带的康滇古陆上也大量出现。上述分布特征表明,金沙江缝合带是控制喜山期岩浆活动的重要因素但不是唯一的因素。事实表明,北北西向的

①云南省区调队,1995,云南省大营街幅地质报告(1/5万)。

金沙江断裂带与北北东向的次级断裂的交汇部位是岩体群发育最有利的地段,喜山期以来的板内构造作用对滇西新生代的岩浆活动起到了直接的控制作用。

3　岩石化学、微量元素地球化学及同位素组成

3.1　富碱斑岩类

工作区富碱斑岩及其相关岩石的化学分析结果见表1。根据镜下鉴定并结合标准矿物计算,它们的主要岩石化学特征可归纳为以下几点:(1)本区富碱斑岩多数S i O 2含量

表1　滇西富碱斑岩及其相关岩石的化学成分(w B /%)和C IPW 标准矿物含量(%)

T ab l e 1　Ch e m i cal com po siti on s(w B /%)an d C IP W N orm s(%)of alkali-r i ch po rphy ri es and re l ated ro c k s 序　号1234567101112样品号YN 1YN 5YN 7YN 8YN 10YN 11YN 16YN 19YN 20YN 23YN 24YN 26S i O 261.1549.4460.0757.3667.3247.0245.2356.2468.6346.9068.60.56T i O 20.630.920.470.590.393.023.760.0.191.200.270.65A l 2O 314.8511.2314.1814.3115.7114.1913.9014.1016.1614.5914.9414.26Fe 2O 33.593.422.342.382.119.396.2.74 1.373.621.151.92Fe O 1.6.471.772.820.884.858.502.430.354.130.472.59M nO 0.120.130.100.110.060.170.240.120.030.140.040.10M gO 1.917.702.302.771.086.155.612.730.1.930.362.65C ao 3.796.3.694.412.435.699.524.69 1.147.511.944.77N a 2O 3.991.723.873.344.4.342.523.62 4.952.744.963.91K 2O 6.506.586.286.5.131.170.756.46 5.814.435.606.34P 2O 50.340.480.300.390.180.410.660.410.070.850.090.39烧失量0.866.574.384.460.783.622.445.290.813.510.811.37总计99.3999.5599.7599.599.96100.02

99.7799.4799.6999.55

99.2799.51Q 7.075.5014.6611.4119.066.984.8011.3217.3016.605.30O r 38.4138.37.1138.7724.416.914.4338.1834.3426.1833.0937.47A b 33.7614.55

32.75

28.26

41.1236.7221.3230.63

41.23.1941.9733.09A n 3.415.95

2.67

24.400.08

9.521.962.D i 6.022.471.527.88H y 2.00

23.28

6.45

9.34

2.69

15.32

19.40

8.16

0.45

6.310.19

5.11

O l 15.08M t 3.724.963.393.451.907.439.633.970.685.250.862.78I11.201.75

0.

1.12

0.745.747.14

1.22

0.362.28

0.511.23

H e m 1.020.806.260.900.55A p 0.79

1.110.700.900.420.951.53

0.950.161.970.21

0.90C 5.185.174.961.0.815.86 1.701.80C c 1.9614.94

9.96

11.14

1.77

8.23

1.551

2.03

1.84

7.98

1.84

3.12

L c N e [A n ]9

13

7

5329

4

　7

产地

剑川北水晶山水晶山水晶山玉召块剑湖

剑湖

马鹿山　北衙马头湾铺台山　六合

415

　4期邓万明等:滇西新生代富碱斑岩的岩

石特征与成因

续表1

序　号131415161718192021222324

样品号YN27-2YN27-3YN28YN31-1YN33YN35YN36YN38YN39YN41YN42-1b YN45

S i O245.5446.3839.0862.0071.2350.46.3444.5147.8362.3951.5545.05

T i O20.720.543.130.620.273.371.1.45 3.850.350.971.61

A l2O313.9313.8116.1514.5313.5411.9313.878.8713.0516.5917.14.99 Fe2O34.304.063.611.841.183.5.572.82 5.491.954.3.66 Fe O7.137.7710.582.321.036.285.618.799.560.474.337.65

M nO0.240.320.110.090.470.160.180.200.250.050.290.22

M gO11.2610.3212.902.461.328.008.1420.87 5.460.163.968.01

C ao10.6011.021.834.011.9810.7710.527.969.104.306.549.80

N a2O2.242.060.954.194.221.982.351.49 2.624.934.363.

K2O1.561.238.215.843.570.230.490.380.535.473.0.16

P2O50.120.141.060.390.180.280.250.230.460.150.270.39

烧失量2.341.832.081.170.503.344.462.17 1.202.781.313.52

总计99.99.49.6999.4699.49100.6999.6799.7499.4099.5999.4799.95

Q7.8328.0713.207.68 6.9011.34

O r9.227.2741.2134.5121.101.362.902.25 3.1332.3321.510.95

A b18.9517.4335.4535.7116.7519.12.6122.1741.7235.3732.92

A n23.3524.803.595.4922.9922.3616.3922.282.7818.5022.97

D i10.9414.005.095.936.269.953.130.68

H y5.7911.625.584.6320.1823.1822.7915.900.4013.75

O l18.5412.9531.3827.138.379.96

M t6.235.5.232.671.715.8.084.097.960.666.326.76

IL1.371.035.941.180.516.403.592.757.310.661.843.06

H e m1.49

A p0.280.322.530.900.420.650.580.53 1.070.350.630.90

C9.800.721.281.54

C c5.324.1.732.661.147.6010.144.94 2.736.322.968.01

L c5.73

N e4.350.82

[A n]555909135853575063441

产地六合六合六合灵地大火山大火山大火山大火山宾川大营街大营街排营街

　　注:由中国科学院地质研究所别婉琳分析,方法用ICP。标准矿物代号:Q为石英;O r为钾长石;Ab为钠长石;A n 为钙长石;D i为单斜辉石;H y为斜方辉石;O l为橄榄石;M t为磁铁矿;IL为钛铁矿;H e m为赤铁矿;A p为磷灰石;C 为刚玉;C c为方解石;Le为白榴石;N e为霞石;[A n]为斜长石的号码。序号说明:1.粗面斑岩;2.云煌岩;3.正长斑岩;4.正长斑岩5.正长斑岩;6.玄武岩;7.玄武岩;8.正长斑岩;9.正长斑岩;10.苦橄玄武岩;11.二长斑岩;12.正长斑岩;13.角闪岩;14.角闪岩;15.角闪岩;16.正长斑岩;17.二长斑岩;18.玄武岩;19.基性岩墙;20.基性岩墙;

21.玄武岩;22.二长斑岩;23.角闪岩;24.玄武岩。标准矿物含量为分子百分比。

小于63%。应属中性向酸性的过渡类型,仅少数属真正的酸性岩类;根据岩浆岩的Q -A -P 分类,本区富碱斑岩主要集中在二长花岗岩和石英二长岩两区。但用O r -A b -A n 分类(S trecke isen ,1976),则富碱斑岩均落在碱长花岗岩和钾长花岗岩区(图2);(2)斑岩的总碱量普遍大于10%,K 2O /N a 2O 比值普遍大于1.0;玉召块和大火山两个较大的岩体总碱量略低且K 2O /N a 2O 比值小于1.0,与正常的花岗岩类的岩石相比,小岩体的富碱趋势更强且富钾的特征更明显;(3)所有样品都有标准Q 值,其平均值为13.63。大多数样品出现C,说明岩体富铝;(4)实际矿物中有黑云母、角闪石甚至存在单斜辉石,它们与二长石共生;标准矿物中都出现了H y 、M t 和IL 等镁铁质矿物分子。这是I 型花岗岩的特征。从既末出现实际的副长石类和碱性镁铁质矿物,也不含标准矿物L c 、N e ,说明它们不属于典型的碱性岩类,仅为相对富碱的中酸性岩类;(5)A l 2O 3和T i O 2的二元相关图投影(图3)表明,两者无线性关系,为岩浆成因花岗岩的标志之一(涂光炽等,1982)

。

图2　富碱斑岩及其相关岩石的O r -A b -A n 分类图解(S treck ei s en

,1976)1——富碱斑岩;2——角闪岩包体;3——基性熔岩或岩墙;a ——碱长花岗岩;b ——钾长花岗岩;c ——二长花岗岩;d ——二长岩;e ——二长闪长岩或二长辉长岩;f ——闪长岩;g ——辉长岩。

点区为张玉泉等(1995)的富碱侵入岩的范围

F ig .2　O r-A b-A n classificati on diag ra m of al k ali-rich porphy ri es and related ro c k s

微量和稀土元素丰度见表2,主要的地球化学特征有:(1)与正常的花岗岩类相比,富碱斑岩均有Rb 、S r 、B a 、Z r 、Y 的强烈富集,其平均值分别为1087.9、221.4、2087.3、98.6和20.3μg /g ;(2)与藏北第三纪碱性火山岩相比,本区富碱斑岩更富集低场强元素(如K 、Rb

、S r 、B a 、Y )以及过渡金属而贫化高场强元素(D eng ,1991;1992)。表明富碱斑岩在地球化学性质上是非常独特的,它们既富集了幔源岩石的一组相容元素,同时也富集了壳源岩石的大离子亲石元素;(3)所有的稀土元素分配模式均为LREE 的富集型(图4),但富集程度略有不同,(La /Sm )N 和(L a /Yb )N 比值分别在3.2—5.6和11.6—37.4的范围变化;此外,所有的分配模式均无明显的E u 异常。值得引起注意的是,北衙岩体(YN 20)的

417

　4期邓万明等:滇西新生代富碱斑岩的岩石特征与成因

图3　富碱斑岩及其相关岩石的A l 2O 3

和T i O 2二元相关图投影

F i g .3　A l 2O 3-T i O 2p l o t of alkali -r i ch porphyr i es and related rock s

REE 总量只及其它岩体的1/3。C r 、C o 、N i

、S r 、Y 、N b 、T a 、T h 也比其它岩体系统地贫化,这种差异或许是源区成分不均一的反映。与藏北同时代的碱性熔岩相比,同是LREE 的富集和无E u 异常,而本区富碱斑岩LREE 的富集程度要低得多,前者(La /Y b)N 比值可达66—110,LREE (如L a ,Ce 等)的绝对丰度几乎相差一个数量级;与藏北北亚带的高钾钙碱性系列火山岩相比,本区富碱斑岩的REE 丰度也只及前者的1/3—1/2(Pea rce e t al .,1988;A rnaud ,et a l .,1992邓万明,1993)

。

图4　代表性富碱斑岩及其相关岩石的球粒陨石标准化稀土分配模式

(a)剑川地区岩体群;(b )北衙-六合岩体群;(c)大火山地区岩体群;

(d )大营街地区岩体群。样品编号和岩石名称同表1

F i g .4　C hond rite -n or m alized REE d istri b u tion p attern s fo r al k ali -rich p orphyr i es and related rock s

序　号1234567101112样品号YN1YN5YN7YN8YN10YN11YN16YN19YN20YN23YN24YN26 C r36.49145885.5480.0814.5429.6668.92102.911.43313.4120.472.62 C o10.5732.7711.7613.525.3457.5348.6814.92 1.6139.5116.13. N i14.9391.1437.3536.225.9058.6851.0544.960.81153.7438.7637.02 C u31.8038.1938.6132.365.7132.49367.0328.56 2.4732.7014.4527.21 Zn86.76.0283.4186..58118.4181.09358.35221.9111.665.34 Rb257.2250.8270.8231.8134.844.4713.59263.2241.42.5253.6220.5 S r12721015128515171266320.9348.31300805.61269943.81.6 Y30.5422.2925.1528.4515.1828.6846.7128.1024.8613.8218.23 Zr249.0355.8515.8415.2398.8309.1673.3231.1310.9317.5200.4229.1 N b13.8711.8716.7815.9913.5419.9162.0711.7412.2130.0410.5711.71 Sn2.991.972.532.621.712.083.502.20 1.461.871.781.69 C s4.803.4.113.694.200.920.207.2710.7842.8529.041.74 Ba19832075188422671980312.1527.918061848184417962969 H f7.574.285.684.765.053.776.65.56 4.197.615.115.86 T a1.330.791.081.081.042.743.171.110.711.590.560.48 Pb52.7838.2466.2852.94.744.405.5951.4338.2025.5548.4824.86 T h25.7711.9328.6219.9916.495.7.3022.4312.3118.1714.049.29 U6.13.238.936.374.291.741.697.01 2.153.322.372.47 La52.737.5851.7549.4342.0631.58.6750.4716.2887.3045.6935.81 C e108.474.7494.9197.3778.5980.31109.9198.7826.79165.0583.1266.88 P r11.718.6610.0710.427.709.4013.3410.87 3.0917.8.367.02 N d43.8134.8636.9741.3629.9538.8454.3741.2111.3563.9730.7226.95 Sm8.557.107.348.675.907.9811.558.65 2.3711.615.475.41 Eu2.682.252.122.631.612.673.442.440.933.121.791.75 G d8.126.946.368.935.268.0511.917.99 2.4910.024.844.59 T b1.230.0.851.120.621.251.771.180.291.170.520.71 D y6.094.574.805.902.976.379.745.39 1.575.142.653.69 H o1.190.880.871.080.501.341.961.060.320.910.530. E r3.292.171.542.791.323.275.252.790.762.321.321.86 Tm0.490.330.340.40.160.440.750.440.130.310.170.23 Y b2.851.772.312.591.182.5.332.420.831.840.981.56 Lu2.851.772.312.591.182.5.332.420.831.840.981.56 a13.73.24.33.54.32.42.63..24.65.14.0 a212.114.014.812.623.48.17.413.812.931.530.915.2续表2

序　号131415161718192021222324

样品号YN27-2YN27-3YN28YN31-1YN33YN35YN36YN38YN39YN41YN42-1b YN45 C r148.2156.1220.268.0342.39373.0291.61115110.66.5449.24.81 C o52.88.1346.13.297.21047.3955.6994.3048.803.3126.0047.94 N i87.197.01139.731.9022.2099.06138.52.775.991.4117.1475.52 C u14.5715.4639.4221.6215.39121.475.75142.3307.511.9815.17244.1 Zn126.2103.5288.865.1255.18102.0114.2103.2175.5.11159.2104.0 Rb49.4334.302211.291311.933.384.8313.947.18218.8170.145. S r346.1311.1224.76.71059415.1425.1227.4392.0177.11240236.1 Y12.5815.7832.3520.3512.1623.0922.2215.936.3721.2963.0919.96 Zr79.9572.13456.4233.9253.2231.4176.796.94300.9238234.696.46 N b2.011.2812.0615.0010.5016.8616.719.8332.2311.2513.4711.37 Sn1.130.672.401.751.571.511.381.192.922.062.951.13 C s2.071.476.012.114.540.340.042.880.738.6015.731.06 Ba568.0444.6200620692194231.9307.3133.6300.82161229470.22 H f1.281.149.775.425.724.715.262.7.445.305.603.54 T a0.110.087.920.740.671.240.980.52.421.080.710.72 Pb3.852.436.7233.7441.848.175.402.556.0138.4922.514.81 T h3.111.7118.4110.2122.863.303.471.735.0514.392.011.69 U0.410.353.023.524.870.660.5100.371.065.11.470.39 La11.9111.57332.8353.0325.3222.3911.7535.5450.6726.59.91 C e16.7412.02182.861.9794.3055.0251.6128.0581.0495.69.4822.17 P r2.221.9221.546.9610.097.256.323.6910.419.9010.373.01 N d9.688.4682.7225.4734.7129.3027.0116.44.1535.9448.5813.87 Sm2.582.0316.284.825.727.146.343.7810.377.3013.793.85 Eu0.920.833.201.711.2.161.911.383.502.112.791.36 G d2.562.5215.085.205.116.636.3.2410.086.8112.2.56 T b0.400.452.040.710.1.040.990.621.570.852.210.73 Dy2.333.099.193.552.925.515.603.999.324.8312.704.37 H o0.490.681.50.750.481.061.100.751.730.882.530.97 E r1.331.563.582.051.262.792.872.214.022.347.682.77 Tm0.170.180.410.270.150.340.410.330.590.341.110.40 Y b1.211.381.821.880.942.222.321.483.671.836.142.13 Lu0.190.210.270.250.190.340.390.240.490.270.970.34 a12.83.52.7 4.25.62.22.21.9 2.14.21.61.6 a26.55.526.311.637.47.56.35.3 6.418.31.93.1　　注:a1=(L a/Sm)N,a2=(L a/Yb)N。由中国科学院地质研究所岩石圈构造演化开放研究室分析室张海政、阎欣分析,分析方法采用M S-ICP。岩石名称和产地同表1。

3.2　角闪岩包体

个别样品因含黑云母较多出现钾质异常外,大多数样品的化学组分相当于拉斑玄武岩。与富碱斑岩相比,角闪岩有两个显著的特点:(1)明显富集C r、C o、N i等过渡金属元素,其平均值分别达到143、43和80μg/g,比斑岩高1—3倍;(2)相对贫S r(300μg/g,平均值,下同)、Rb(51.0)、B a(1326)、Y(14)及高场强元素Zr(210)、H f(4.2)、N b(5.5)、T a (0.3)、T h(2.3)、U(1.3)和Pb(4.3)。本区角闪岩又可区分为含斜长石和无(或少)斜长石两类。它们的稀土元素丰度有大的差别。如稀土总量前者高达315.27μg/g,且出现明显的负铕异常(W Eu为0.6—0.9)。而后者只有49.78μg/g,略显正铕异常或无异常,但出现了轻微的负铈异常(W C e为0.2—0.3)。所有寄主的富碱斑岩稀土分配曲线均未超出这两类角闪岩的范围。

3.3　基性熔岩和岩墙

用S i O2-(K2O+N a2O)图解(略)的判别表明,剑湖和马头湾的玄武岩和苦橄质玄武岩为碱性系列;而大火山、宾川等处的玄武岩和岩墙主要属于拉斑玄武岩系列,也有少量的碱性玄武岩(如YN45)。碱性系列以相对富集A l2O3、(N a2O+K2O)、P2O5为特征,其平均值为14.4、4.98和0.58(拉斑玄武岩系列仅11.93、2.50、0.31)。此外,大火山的基性岩墙的M gO达到20%以上。接近原始未分异的基性母岩浆。碱性系列玄武岩和拉斑玄武岩的差异还表现在C r、Co、N i等过渡金属的丰度上。前者平均值分别为54.5、51.3和61.7μg/g;后者则高达440.5、61.5和301.5μg/g。相反,碱性玄武岩有Rb、S r、Z r、Ba、Y和T h 的强烈富集(平均值为82.0、543.5、348.5、688.6、30.0、8.2μg/g)。这主要反映源区的部分熔融程度不同。由图4的投影结果,发现两类玄武岩都有LREE的相对富集且都不存在铕的异常,差异表现为稀土元素总量和LREE的富集程度上。概括而言,碱性玄武岩的΢REE平均值达到228.3μg/g,其(La/Sm)N和(La/Yb)N比值分别为2.8和12.5;拉斑玄武岩的相应值分别为144.3μg/g,2.1和6.4。

3.4　富碱斑岩的形成时代和同位素组成

根据K-A r法定年结果,本区富碱斑岩的表面年龄在26.5—37.6M a之间(邓万明等,1997)。张玉泉等(1995)曾报道金沙江岩带多数正长岩、正长斑岩的K-A r年龄为28—37M a,与本文结果一致。剑川、大火山小区的岩体侵入的最新围岩为第三系,表明上述结果符合地质解释。

为了探讨富碱斑岩的源区特征,进行了系统的Pb、S r和N d同位素测定(邓万明等, 1997),结果表明,工作区所有样品的Pb同位素都具有造山带岩石的特点。根据Russe ll 等(1960)对普通Pb同位素比值与矿物年龄之间的分布规律的统计,本区富碱斑岩Pb的时代大约250—220M a。富碱斑岩的X N d(t)值分布在-3.4—-6.3之间,它们既不同于典型的亏损地幔,也不同于典型的地壳;角闪岩包体在38M a时的X N d(t)也介于典型的亏损地幔和陆壳之间。富碱斑岩的(87S r/86S r)i的平均值大约为0.707。表明源区有壳层物质的富集;包体在38M a的S r同位素比值也是介于亏损地幔和陆壳之间(邓万明等,

1997)。由图5可见斑岩的S r ,特别是N d 同位素成分既不同于康-滇古陆基底,也有别于具典型亏损地幔特征的现代岛弧。

图5　滇西富碱斑岩和康-滇古陆

岩体的X N d (t )-X S r (t )投影

1.金沙江-哀牢山岩带的喜山期岩体(据张玉泉等,1995);

2.金沙江-哀牢山岩带的喜山期岩体;

3.康滇古陆古老岩体(据张玉泉等,1995资料重新处理);

4.现代岛弧

F i g .5　X Nd (t )-X Sr (t )p l

o t o f al k ali -ric h p orph yr i es and old g ran ites o f th e Y ang tze p late

4　成因讨论

笔者初步认为,富碱斑岩的主体是由具玄武安山质成分的壳-幔混合层的部分熔融生成的熔体在浅成条件下贯入结晶而成。这种源区被认为是壳-幔物质混合的一种“EM II 型”富集地幔源(H a rt ,1984;周新华等,1992),主要依据是:大多数斑岩仅仅是中性岩类,化学成分相当于玄武安山质岩浆系列;这些斑岩不但具有壳源岩石特征的LILE 的富集,而且一些仅在幔源岩石中富集的过渡金属元素也有较高的丰度,即富碱斑岩是兼有壳-幔组分的混合体;斑岩的稀土元素分配模式无铕的负异常,可见熔体无论是部分

熔融或是分异作用过程都从来未曾与基性斜长石处于平衡状态。换言之,形成斑岩的原始

岩浆不是幔源玄武质熔体经分离结晶作用后的演化岩浆。这一重要特征无疑是源区所固有的;同位素组成的研究揭示,斑岩S r 、N d 、Pb 同位素成分均介于典型亏损地幔和陆壳之间。此外,笔者在斑岩中发现了下地壳的变质岩包体,但尚未发现真正的地幔橄榄岩包体。证明岩浆源似应处于下地壳下部和上地幔顶部之间的位置。

地球物理学的研究为壳-幔混合层的存在提供了有力的支持。早在30多年前在阿尔卑斯等许多年轻的造山带发现,在P 波速度为6.2km /s 的地壳底部与8.2km /s 的上地幔顶部之间存在着一个7.2—7.8km /s 的波速过渡带,因而缺失明显的莫霍界面(R i n gw o od ,1975)。最近十多年来,在青藏及邻区也发现广泛存在速度为7.3—7.4或7.7—7.8km /s 的波速过渡带,其厚度可达20km 以上(肖序常等,1988)。笔者认为,地震学上的波速过渡带就是岩石学家所指的壳-幔混合层,是地幔岩石中混入了地壳物质,即壳-幔物质发生了深部混合作用的结果。对滇西岩石圈结构研究,发现在红河断裂以北、元谋-绿汁江断裂带和安宁河断裂以西,存在着速度为7.7—7.8km /s 的过渡带,其厚度为10km 左右(高名修等,1991)。本文研究的这一套富碱斑岩正好处在上述区域之中。金沙江-墨江缝合带作为古特提斯分支洋盆消亡的遗迹,其碰撞事件发生在晚二叠世—早三叠世。可以设想,在洋壳的消减过程中,必然有一部分海水、大洋沉积物、海沟壳源物质被带到了下插的地幔楔内,并与增生楔上部的地幔物质发生混合作用,亦即消减带物质参与了地幔的再循环过程并将其作为源区的一个印记被保留下来。其中大部分以钙碱性熔岩的形式喷发于岛弧环境,而另一部分则暂时滞留在源区。

同位素年代学的研究揭示,富碱斑岩的时代为38M a 前后,而根据Pb 同位素的研

图6　泸水至安顺下岩石圈构造剖面图

(北纬26°.据赵永贵等,1991改绘)1.地壳;2.壳内低速带;3.下岩石圈;

4.圈下部高、低速异常带;

5.软流圈;

6.软流圈上涌体

F i g.6　T ecton ic secti on of l ow er litho s ph ere from

Lu shu i to A n s h un(N 26°)

究,其时代为250—220M a 。可见“成源”与“成岩”大约相差了200M a 。这就是所谓岩浆活动的“滞后效应”(莫宣学等,1992)。本区在早第三纪结束了新特提斯演化阶段之后,由于印度、塔里木和扬子板块的多向挤压,上述地区地壳和岩石圈大幅度缩短、加厚并伴随有大尺度的陆内走滑和冲断运动。金沙江左行走滑剪切带形成于35—22M a(张连生等,1996)。近来的研究表明,在北纬26°的地震层析剖面上软流圈已熔透岩石圈地幔(图6)。这被解释为在陆内变形下扬子板块的基底俯冲到三江地幔之中,造成了软流圈的上拱,从而引起壳-幔混合层的部分熔融。另一方面,在强烈的剪切-走滑和陆内俯冲作用的大背景下,派生出了与该断裂带斜交的几组张性或张扭性的次级断裂构造。断裂带的交汇部位和强烈破碎的地段有利于熔体的上侵

和喷发。总之,本区岩浆活动在时间、空间和机制上与这些大的构造事件都有密切的耦合关系。用这种机制可以较好地解释本区富碱斑岩地球化学、同位素组成的特点以及岩体深源、浅成、面状分布、成群出现和与区域性断裂构造的关系。

5　结论

(1)本区富碱斑岩主要以正长斑岩、二长斑岩、花岗斑岩为主,并与同时代的基性岩共生。在部分岩体中发现了角闪岩相的中下地壳的变质岩捕虏体。斑岩呈面状分布,成群产出,与区域断裂带有密切的时空关系。

(2)富碱斑岩形成于碰撞后的板内环境。这些岩石既有L I LE 的富集,而且过渡金属元素丰度也相当高;斑岩和基性岩都以LREE 的富集和不显示铕异常为特征;它们的Pb 、S r 、N d 同位素组成处于亏损地幔和陆壳端元之间的过渡位置。

(3)富碱斑岩是来自“壳-幔混合层”的部分熔融。这一特殊的富集源区可能产生于250—220M a 以前的以金沙江-墨江缝合带的形成为标志的碰撞造山事件。

(4)在第三纪以来扬子板块的陆内俯冲作用下,导致了软流圈的上拱从而引起壳-幔混合层的部分熔融,熔体沿有利的构造部位上侵和喷出。

参

考

文

献

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PETROL OGI CAL C HARACTERISTICS AND GENESIS

OF CENOZ O I C ALKALI-RI C H PORPHYRY

I N WES T YUNNAN,C H I NA

D eng W an m i ng　H uang Xuan　Zhong D a lai

(Institu t e of G e o l.Ch i n ese A cad e my of S cience s,B e ij ing　100029)

Abstract

Fou r C enozo ic po rphy ry g roups o ccu ring a t no r th segm en t o f the Ji n sh a rive r su tu re zone have been studied in pe tro log y,pe tro-g eo che m istry,ch rono l o gy and iso topic co m ponen ts.T hese ro cks include m o stl y sy en ite po rphy ry,m onzonitic po rphy ry, g ranitic po rphy ry and a few trachy tic po rphy ry.M o st po rphy ries be long to the a l k alic-

ca lc se ries i n pe troche m istry fo r m ed in the post-co llision env ironm en t ,and a re charactrized by LREE -rich d istri b u tion pattern s w ithou t Eu ano m a ly .T he apparen t ag es o f the alka li-rich po rphy ries rang e from 26.5to 37.6M a acco rding to K /A r da ti n g o f w ho le-rock s .A fe w x eno liths su ch as a m ph i b o lite ,g arne t-bear i n g a m ph i b o lite ,P 1-

ho rnb lende gne iss e tc

.hav e been d isco vered in som e ro ck bodies .T hese sh ards m ay rep resent ancien t base m en tal m e ta m o rph ic rock s from m i d -low e r con tinen tal cru st benea th the Y ang tze p la te .A cco rd i n g to iso top ic ana ly tical resu lts ,(87S r /86S r)i o f po rphy ries ,a m ph i b o lites and basa lts are 0.7073(av erag e),0.7065—0.7071and 0.7058—0.7065;X N d (t )are -3

.4—-6.3,-2.1—-7.4and -3.3(ave rage ),respective ly .Pb iso top ic co m po sitions o f these sa m p les a lso show a little diffe ren ces .In b rief ,these va lues a re situa ted just in a transitiona l po sition be t w een a dep le ted m an tle

sou rce and a typ ica l crusta l sou rce

.T here are ev i d en ce th at the po rphy ritic m agm a w as de rived from pa rtia lm e lting o f the E M II ty pe sou rce ,i .e .so-ca lled “cru st-m an tle m ixed lay er ”w ith in subco ntinen ta l litho sphere .It is de m onstra ted by g eo phy sica l researches that there is a “cru st-m an tle

m i x ed lay er

”,w h ich has an av erag e V p v elo city o f 7.70—7.80km /sec w ith abou t 10km th ickness i n the study area .M o reov er ,a hig h ther m a l anom a l y and an obv iou s astheno sphe ric upw e lling have been a lready proved .I t is po ssib le th at the g enesis o f the “crust-m an tle m ixed laye r ”is re la ted clo se ly to fo r m a ti o n o f the Jinsha-A ilaoshan plate sutu re zo ne .It see m s like l y tha t som e ocean ic sed i m en ts and terr i g enou sm ater ia ls w e re b rough t in to the m an tle accreting w edge a long subdu ction zone du ring the clo sure o f the “Jin sha oceanic litho sphe re ”abou t 220—250M a ago .In o the r w o rds ,the cru sta lm ass

has pa rticipated in a recy cli n g che m ica l p rocess w ith in the co ntinen ta luppe rm an tle

.Bu t the pa rtia lm e lting o f th e E M II ty pe source and in trusion o r ex tru sion o f the m agm as upw ards m igh t be con tro lled by in trap la te de fo r m a ti o n m echan ism s si n ce the Pa leogene .

K ey W ords 　　A l k ali-rich po rphy ry ,C rust-m an tle m ix ed lay er ,

L itho sphe re evo l u tion ,In traplate defo r m ation .425　4期邓万明等:滇西新生代富碱斑岩的岩石特征与成因