鹽邊群火山巖特征及環境成因探討

周曉波，鞠天應

（四川省地質礦產勘查開發局一〇八地質隊，四川 崇州 611230）

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鹽邊群火山巖特征及環境成因探討

周曉波，鞠天應

（四川省地質礦產勘查開發局一〇八地質隊，四川 崇州 611230）

摘要：“鹽邊群”作為四川褶皺基底巖石地層的重要組成部分，歷來倍受地學界關注。不同研究者即使面對同一地質事實，同一堆分析數據，對其意義的闡釋也有諸多不同，這就是地質讓人癡迷沉醉的魅力之所在。通過本次區調工作的宏觀調研和微觀分析后認為，該區在晉寧（揚子）期處于褶皺造山運動之中，即揚子運動，是區域低溫動力變質作用和巖漿作用同步進行的巖漿產物。該區不是穩定的板內非造山環境，不是洋脊拉張背景，也不是古老的蛇綠巖組成部分或是地幔柱產物，可能是前震旦紀龍門山～攀西島鏈上的火山弧組成部分。

關鍵詞：火成巖；褶皺基底；玄武巖；鹽邊

1　概述

鹽邊群是揚子地臺西緣零星出露的前震旦紀古老褶皺基底之一，其底部的火山巖組合稱荒田組。該巖石地層出露于四川省老鹽邊縣城南部的荒田村，以及東部的林海、沙壩、鳡魚鄉等地。出露面積151km2，占測區火山巖總面積的35%，占測區巖漿巖總面積的23%。該套火山巖被震旦系及其上覆巖石地層沉積不整合覆蓋，或被斷層切割，局部被切割成“沖斷巖席”或被巖漿侵入吞食，被河流切割，第四系沉積掩蓋，因而使得荒田組火山巖出露顯得支離破碎，散布于鹽邊地核與共和地核之中?！胞}邊群”歷來被認為是“康滇地軸”中前震旦紀優地槽巖石組合的典型代表之一，倍受地學界關注，長春學院、成都理工學院、地科院、中科院等科研工作者均涉足該區。論文專著甚多，關于成因研究的文章約十余篇，提出了很多不同成因環境的觀點。

2　地質構造背景及成巖時代

2.1大地構造背景

該巖石地層所處大地構造位置在揚子地臺西緣的磨盤山斷裂以西，箐河-程海斷裂以東的夾持區內，由四川省結晶基底康定群和褶皺基底鹽邊群共同構成的古老“地核”之中——鹽邊地核和共和地核。震旦系及其以上蓋層圍繞“地核”呈裙邊樣增生擴大。鹽邊群荒田組火山巖是“康滇地軸”中前震旦紀巖石地層的主要組成部分，亦是“地核”中的重要成員之一。該火山巖在測區與下伏康定群咱里組呈斷層接觸，僅僅是斷層接觸則很難說明其新老關系，因為“康定群”是多相變質，有深有淺。但是川志記載在鹽邊縣壩頭村溝邊有一變質礫巖，董申保教授認為是鹽邊群的底礫巖（四川區域地質志P45）。既說鹽邊群是覆于康定群結晶基底（2 957Ma）[1]之上，不整合于震旦系列古六組之下的一套淺變質巖石組合。鹽邊群荒田組下部為強烈蝕變玄武巖，玄武巖中夾板巖、硅質巖，上部為蝕變安山巖?；鹕綆r總厚度1 813m。

2.2成巖時代探討研究

荒田組火山巖生成年齡時限為1 000～1 700ma（四川區域地質志P21），劃為中元古代。在火山巖中還有基性巖脈侵入，局部密集出露，似有基性巖墻群的特征。李繼亮等用鹽邊“蛇綠巖”[2]中的蝕變玄武巖和輝長巖構成的樣品組合作全巖Rb～Sr法等時年齡樣，獲得1 006.0±58.5Ma，被作為劃分中元古代的依據[3]。鹽邊群作為四川省褶皺基底的一部分，前人曾做過大量研究。據不完全統計，對該區地層的研究論文有20余篇。關于其生成時代的研究上，20世紀80年代的同位素年齡表明其生成于中元古（李繼亮.1981；李復漢等.1988[4]）；后來在鹽邊群基性侵入體內分異的超基性巖中獲得936Ma（沈渭洲等.2003）和840Ma（朱維漢等.2004）的數據；2005年杜利林等在荒田組玄武巖中通過SHRIMP鋯石U-Pb年代研究，獲得玄武質巖石巖漿結晶年齡782+53Ma等等[5]。

本次工作在共和地核中荒田組玄武安山巖內采樣獲得鋯石U-Pb年齡823Ma，代表火山巖噴出年齡。

表1　荒田組火山巖化學成分表

但其上覆的鹽邊群小坪組的鋯石U-Pb年齡卻達888Ma,比下伏玄武安山巖還老65Ma；比更下面的玄武巖還要老106Ma。侵入于荒田組中的廖家田角閃輝長巖年齡卻達910Ma；同樣侵入于荒田組中的鳡魚巖體則更老，達937.5Ma。按理說，上覆地層和后來的侵入體應該比圍巖更新，被侵入的圍巖應該更老才合理。拋開這些合理性不談，僅從年齡數據看，最大和最小竟相差達數億年，這是多么巨大的差異，給前震旦的研究帶來很大的困惑。根據這些矛盾重重的數據分析，再結合宏觀地質研究事實、以及川志等資料分析認為：劃屬中元古代晚期較合適。

表2　鹽邊群荒田組火山巖CIPW標準礦物含量統計表

3　巖相學特征

圖1　鹽邊群荒田組玄武巖TAS分類圖

圖2　SiO2（Wb%）-Mgo圖

3.1巖石學特征

蝕變玄武巖呈灰綠色、暗綠色，多具定向性。局部有表明水下噴益特征的枕狀構造，巖枕呈橢圓狀，長軸10～100cm，大部分為20～50cm。枕狀構造邊部有2～3cm的冷凝邊。此外還見火山巖所特有的典型構造如氣孔，杏仁等。巖石普遍蝕變（變質）強烈，原生礦物由變質礦物綠泥石、綠簾石、黑云母等所替代。故根據巖石薄片資料結合巖石化學分析成果，將該組火山巖定名為強烈蝕變玄武巖及強蝕變玄武安山巖。

3.1.1蝕變玄武巖巖石特征

強纖維狀角閃石化變玄武巖：巖石呈灰綠色，定向性明顯，具變余纖狀、纖柱狀變晶結構，殘留微晶粒狀結構，條帶狀構造。由角閃石80%～90%，綠簾石3%～5%，斜長石微晶3%～5%，及少量石英粉屑、鋯石、磁鐵礦等組成。原巖經強纖維狀次生角閃石化，原生礦物及結構基本消失。單偏鏡下見斜長石微晶假象，認為原巖應為玄武巖。巖石受變質、變形及高溫融離作用而形成現在的條帶狀外貌。

片理化變質玄武巖：巖石呈灰綠～灰黑色，定向性明顯，片理化特征清楚。具殘晶結構、片狀構造。原生礦物幾乎全被黑云母交代，僅殘留斜長石微晶假象，且含量稀少,約5%左右。黑云母呈鱗片狀，定向～平行～緊密排列，構成明顯的片理化。變質杏仁玄武巖：巖石具杏仁構造，基質為微晶間粒間隱結構。杏仁體含量5%～10%，斜長石斑晶含量極少，基質含量90%～95%。由斜長石微晶組成的間粒、間隱結構格架；填隙礦物為粒狀碳酸鹽、綠泥石，綠簾石集合體以及變余玻璃質構成。由斜長石微晶30%～50%；碳酸鹽10%；玻璃質、綠泥石、土狀綠簾石35%～40%；鐵質2%組成。杏仁體呈橢圓形，1～1.4mm大小。由綠泥石充填其中。

3.1.2蝕變玄武安山巖巖石特征

全蝕變交代巖：巖石呈灰綠色，具蝕變交代結構，巖石由綠簾石（90%），次閃石（8%）及少量石英等礦物組成。該巖石為全蝕變交代巖，以綠簾石礦物為主體，呈細?！毦?；次要礦物為次閃石，充填于綠簾石的間隙中；少量石英顆粒也散布于綠簾石礦物之間。其原巖可能為玄武安山巖。

3.2巖石化學特征

3.2.1蝕變玄武巖巖石化學特征

蝕變玄武巖SiO2最低含量46.52%，最高含量48.88%，平均值48.02%，極差僅2.36，變化范圍很窄（表1）。作為巖石酸性度衡量的重要標準，看來相對較穩定，全部在基性巖范圍之內；Al2O3含量在11.84%～14.99%之間，變化范圍在三個百分點左右，平均值13.34%，也是較穩定的元素之一，比世界拉斑玄武巖平均值略低，不具有高鋁玄武巖的特征；此外FeO、MgO等元素含量也較穩定，與世界拉斑玄武巖平均值比較，均十分接近。巖石多屬正常類型的玄武巖（圖1）。值得注意的是Na2O最高含量可達3.64%，最低僅1.72%，平均值2.98%，大小相差達二倍多；K2O含量變化在0.21%～0.80%之間，大小相差近四倍而且含量很低。堿元素作為巖石中的活動組分，可能在變質作用過程中發生了一定的流失，體現在CIPW標準礦物含量上則見Or含量極低（表2），導致SiO2含量消耗過少，使得在基性巖中出現不少的標準礦物“石英”而易使人發生誤解。

圖3　A-F-M圖

3.2.2蝕變安山玄武巖巖石化學特征

荒田組火山巖上部的蝕變玄武安山巖，SiO2含量在53.66%～56.49%之間，平均值55.08%，剛好在中性火山巖的范疇內，而且十分標準，巖石類型屬正常類型。Al2O3含量13.67%～13.40%，與中國安山巖平均值相比，明顯偏低，但是在CIPW標準礦物中卻出現剛玉，顯鋁過飽和特征。這可能與巖石中K2O含量丟失有關。僅從Al2O3分析數值看，基本與巖石類型相吻合，而且含量十分穩定，變化范圍很小。而FeO、MgO、MnO也相對較穩定。Na2O含量變化范圍在2.46%～2.53%之間，平均值2.37%，與中國安山巖平均值相比則偏低，但變化范圍小。K2O含量為0.33%～0.46%區間內，平均值0.40%，與中國安山巖平均值（2.01%）相比，偏低近五倍，相對而言可能流失更為嚴重。

該組火山巖蝕變強烈，原生礦物幾乎蝕變飴盡，在火山巖分類命名中又非常依賴巖石化學成分的情況下，對分類命名有無影響呢？肯定是有的。如CIPW標準中出現“石英”，而且含量還較高，最大可達22.5%，什么概念？進入流紋巖的范疇，而該蝕變玄武安山巖的SiO2含量最高也才56.49%，是標準的中性巖，由此可見影響還是比較明顯的。此外在標準礦物中又出現“剛玉”等極不正常的現象都表明有著較大的影響。但是從TAS分類圖解上的投影點來分析，還是基本符合實際情況的。巖石屬于正常成分類型的玄武安山巖（圖2）。

3.2.3巖石化學成分類型劃分

該火山巖蝕變強烈，在CIPW標準礦物中出現石英，剛玉等極不正常的情況（表2），采用（De.La.Roche等的）R1～R2和CIPW標準礦物含量。作Q-A-P分類命名方案都不適合,故使用IUGS推薦的TAS分類圖解。由圖可見：荒田組火山巖分別處于蝕變玄武巖（B）和蝕變玄武安山巖（01）區（圖1），二者均屬亞堿性系列火山巖。

因巖石在變質作用過程中發生了物質流失，在使用SiO2（Wb%）-/MgO（圖2）和T.N.Irvine等的A-F-M常量元素關系圖劃分外（圖3），同時也采用惰性組分Nb/Y-Zr/（P2O5*10000）的圖解進行判別（圖4），由圖可見，二者具有異曲同工之妙，均屬拉斑玄武巖系列。在圖中同時可見蝕變玄武巖與世界拉斑玄武巖平均值十分接近，同居于“B”區內。它們相互映證、共同表明了劃分的一致性。為了進一步劃分其類型，用T.N.Irvine等的Ab-An-Or圖解（圖5），說明該玄武巖為普通類型。

圖4　鹽邊安山玄武質巖石Nb/Y-Zn/P2O5分類圖

圖5　Ab-An-or圖解

劃分結果為：蝕變玄武巖為亞堿性拉班玄武巖系列普通類型；后者為亞堿性系列的玄武安山巖，貧堿的為正常巖石類型。

3.3巖石稀土地球化學含量特征

3.3.1蝕變玄武巖稀土地球化學特征

蝕變玄武巖稀土總量一般在52.71～97.80ppm之間，個別樣品∑REE含量為155.56ppm，均值89.14ppm，一般含量均在基性巖豐度值（k·圖爾基安·1961）附近變化。盡管個別樣品的稀土總量變化較大，但稀土配分模式圖形態相似，配分曲線近于平行（圖6）。只不過稀土總量高的處于圖的上方，低的處于下方，彰顯出結晶分異的演化特征。

δ Eu和δ Ce值均為1.03，十分接近于“1”，示Eu和Ce無異常，表現在稀土配分模試圖上，則見Eu和Ce處呈直線延伸（圖6）?？傮w觀之，稀土配分模式圖呈微微右傾斜的富集模式，體現在LREE/HREE比值上，則見其大于1（平均值2.54）。

圖7　蝕變玄武安山巖稀土元素球粒隕石標準分布型式圖

蝕變玄武巖的稀土模試圖粗看與Lerce的洋脊玄武巖的一種（李昌年）[6]相雷同，于是使人產生豐富的聯想，是否為古老的蛇綠巖套組成部分，實際上更像是“T型”洋中脊玄武巖。但LaN/YbN特征值在1.49～2.53之間，示配分模式圖具輕微的重稀土虧損。顯富集型特征。

3.3.2蝕變安山玄武巖稀土含量特征

蝕變玄武安山巖則與之相差甚大，稀土總量平均值211.45×10-6，比蝕變玄武巖的稀土總量平均值高出兩倍多，不但比中性巖的豐度值高，甚至超過了上地殼的平均含量（黎彤·1976）。如果稀土有向酸性巖和堿性巖中富集的趨勢，而這里的玄武安山巖，其酸性度不高，同時也是貧堿的普通巖石類型。LaN/YbN比值平均為3.20，比前者高出1.7倍，配分模式曲線右傾斜更為顯著。δ Ce值平均1.02，基本無異常；δ Eu值平均為0.89，具負異常特征，而且比蝕變玄武巖明顯偏低。表現在稀土配分模式圖上，在Eu處具有下陷特征，顯示具有一定的分異（圖7）。

綜上可見，蝕變玄武巖與蝕變玄武安山巖在巖石學、巖石化學方面有些差異，而稀土地球化學上的差異則十分巨大，尤以稀土總量最為顯著。二者呈上下關系緊緊相鄰，按理應是同一構造環境的產物，即使要變也是漸進性的。如果差異巨大則另有原因，才能圓滿解釋。

3.4微量元素含量特征

3.4.1蝕變玄武巖含量特征

火山巖中的相溶元素“釩”含量281～329ppm之間，平均值298.8ppm（表4）,顯示該元素在巖石中含量穩定，變化范圍小。與基性巖豐度值相比明顯偏高149%；而Ni元素含量則不同，含量區間在5.29～317ppm之間，含量變化起伏巨大，二者相差近60倍，平均值53.38ppm,與基性巖豐度值比較，最高含量可高出近2倍，最低含量低出近30倍。這種含量變化特征揭示巖石在地史演過程中，發生了Ni元素的遷移或流失。而Cr和Co元素的含量則與基性巖豐度值相近（表4），符合基性巖的特點。這就是整個相溶元素的含量變化特征。

大離子親石元素銣，含量在5.51～15.5ppm之間，平均值9.67ppm，比基性巖豐度值明顯偏低；Sr、K、Ti與Rb具有同樣特征，僅Ba元素含量與豐度值相近。在微量元素配分圖（蛛網圖）中，Rb，Ba等大離子親石元素表現為峰值，整個模式圖呈現富集型的分配形式。其中Nb、Ta含量較低呈低谷深陷（圖8），表示虧損明顯。惰性元素“鋯”的含量平均值121.02ppm，與基性巖豐度值接近；Y、Hf等元素雖然比豐度值略高，且含量相對較穩定（圖9）。

圖8　蝕變玄武安山巖微量元素N-MORB標準化蛛網圖

圖9　蝕變玄武安山巖微量元素N-MORB標準化蛛網圖

3.4.2蝕變玄武安山巖微量元素含量特征

該火山巖中的相溶元素Ni含量9.3ppm,它們不但比荒田組蝕變玄武巖低，也比基性巖、中性巖的豐度值都要低；Co元素含量平均值20.2ppm，間于基性巖和中性巖豐度值之間；而V元素含量平均值223.5ppm，盡管比蝕變玄武巖含量低但卻比基性、中性巖的豐度值都要高。在微量元素配分圖上Rb、Ba大離子親石元素呈峰值。整個模式圖呈富集型的分配形式，其中Nb、Ta含量較低呈低谷深陷，與蝕變玄武巖含量相近，即顯示出同源巖漿的共性，也體現了不相溶元素的低含量。

4　荒田組火山巖形成環境探討

根據巖石化學成分換算的李特曼組合指數，采用A.Rittmann圖解判別，絕大多數樣點處于穩定的板內環境（圖10），包括蝕變玄武安山巖在內，均為非造山環境中生成；采用久野久的（K2O+Na2O）-SiO2圖解，蝕變玄武安山巖在島弧拉斑玄武巖區；而蝕變玄武巖則處于鉀玄巖（島弧大陸一側）和高鋁玄武巖（島弧中心的鈣堿性系列）界線附近，很明顯該巖石的堿、鋁含量均不高，即都不合適。如果說這種巨大的反差是常量元素在變質作用過程中發生了物資遷移造成的，那么采用微量元素惰性組分換算之后來投圖判別又如何呢？

圖10　板內構造環境判別圖

蝕變玄武巖中的火山巖在Zr/4-Y-Nb*2圖解（圖11）中，為正常洋脊玄武巖（拉張背景），玄武安山巖亦同在D區，仍然是正常洋脊環境的產物；在Th-Nb/16-Hf/3的構造判別圖解（圖12）中，在正常洋中脊玄武巖內及其與島弧拉斑玄武巖的過度帶，即微量元素惰性組分判別也屬正常洋脊玄武巖，從LuN/ybN值分析，荒田組火山巖的變化范圍在1.49～3.29之間，既不在洋中脊玄武巖（0.35～0.11）范圍內，也明顯不同于地幔柱洋中脊玄武巖（4.3～6.8）的標準[6]。從微量元素蛛網圖呈富集型分配形式，Nb、Ta的虧損顯示具有火山弧環境的巖石特征。

圖11　鹽邊群玄武質巖石構造環境判別圖

圖12　鹽邊群玄武質巖石構造環境判別圖

總而言之有肯定的有否定的，在大地構造成因環境中莫衷一是。從穩定的板內環境到洋脊的擴張環境，和島弧的擠壓閉合環境均有之。同樣的一套巖石組合，不同的判別圖解、判別方法，則具有極大的差異，有很多不同的產出環境。如果說玄武巖的產出環境過于復雜，而中-酸性鈣堿性系列的火山巖卻是比較公認的擠壓環境產物，那么將荒田組兩種火山巖（火山巖巖石組合）聯系起來考慮，蝕變玄武巖也應該屬于擠壓環境。杜利林等（2013）[7]據鹽邊群碎屑巖的巖相學研究也表明，物源區來源于島弧或活動大陸邊緣；潘桂棠等也明確指出“揚子陸塊西部邊緣中-新元古代是一個活動邊緣”[8]等等觀點，經過我們的分析，現在比較傾向于島弧成因的觀點。同時還有以下理由。

從區域上分析，在長達400km[9]的康滇前震旦雜巖中，有大量的元古代中-酸性火山巖和“I型”花崗巖類（同構造期的造山花崗巖）的存在，它們的存在不支持鹽邊群蝕變玄武巖形成于洋中脊，而更多的佐證其為島弧環境。加之鹽邊群，會理群等前震旦變質地體的存在以及明顯的近于直交的構造線方向等特征，可見晉寧期攀西地區是處于褶皺造山運動中的大變動時期。據耿元生等（2007）研究變質礦物組合、溫壓估算表明體系具有碰撞后隆升的特征[10]等，也間接表明揚子（晉寧）造山運動（中國地層表·2012）的存在，而事實上也確實存在著這樣一期造山運動。它是區域低溫動力變質作用，巖漿作用和褶皺造山作用同步進行的產物。既不是穩定的板內非造山環境，更不是洋脊型拉張背景，也不是古老的接合帶巖石，抑或地幔柱的產物[11]，而是前震旦紀龍門山-攀西島鏈帶上火山弧的組成部分，是閉合邊沿的擠壓環境產物，是形成古“中國地臺”的地球演化歷史階段中的擠壓環境產物。

5　結論

綜上可見，很多判別圖解并不適用于該區火山巖的實際情況。地質現象是豐富的，不同時代、不同地方的巖石演化有它獨特的巖相學特征，它們都是地球歷史演化的真實記錄，都有著它們的來龍去脈。僅僅靠幾個數據、幾個判別圖解就能決定巖漿的形成環境，就能解決復雜的地質問題，也未免把不同地質構造環境產生的巖石組合，不同時代背景下的地球巖石演化搞得太簡單、太單純。它們不是幾個模式，幾個經典所能涵蓋的。書籍文章中的經驗總結，只能代表它那個特定環境中的巖石特征，具不具有普遍意義還需要進一步的求證。

參考文獻：

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Petrology and Petrogenetic Setting of the Yanbian Group

ZHOU Xiao-bo Jü Tian-ying
（No.108 Geological Team,BGEEMRSP,Chengdu 611230)

Abstract:The Yanbian Group is a part of folded basement of Sichuan.The present regional geological survey indicates that the Yanbian Group is igneous rock formed by regional low-temperature dynamic metamorphism and magmatism other than ophiolite during the Jinning period when this region lay in the magmatic arc of the Longmenshan-Panxi island chain.

Key words:igneous rock; folded basement; basalt; Yanbian

作者簡介：周曉波（1970-）男，四川省仁壽人，工程師，主要從事區域地質礦產調查工作

收稿日期：2015-02-25

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.002

中圖分類號：P588.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0007-07