瀘定大河溝村輝長巖體巖石地球化學特征、鋯石U-Pb定年及地質意義

劉 祥，趙德軍，駱志紅，賈志泉

瀘定大河溝村輝長巖體巖石地球化學特征、鋯石U-Pb定年及地質意義

劉 祥1,2，趙德軍2，駱志紅1，賈志泉1

（1.四川省地質礦產勘查開發局一0八地質隊，崇州 611230；2.成都理工大學，成都 610059）

大河溝村輝長巖體位于康定雜巖帶瀘定縣大河溝村一帶，巖性為輝長巖。LA-ICP-MS鋯石U-Pb法測得輝長巖體的結晶年齡為782±6Ma，表明該輝長巖體形成時代為下南華世早期。巖石主量元素FeOT/MgO比值為1.03~2.35且富集輕稀土（LaN/YbN=4.19~6.07）和無明顯Eu異常（δEu=0.93~0.97）等地球化學特征表明大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經歷了鎂鐵質礦物（橄欖石、輝石）的分離結晶和微不足道的地殼混染作用。按照地球化學判別標準，大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

大河溝村輝長巖；康定雜巖帶；鋯石U-Pb年齡；地球化學

1 區域地質特征

研究區地理位置位于四川省瀘定縣大河溝村一帶，大地構造位置位于揚子陸塊與三江造山系的結合部位，晚三疊世以來不斷隆升的前震旦紀雜巖帶（康定雜巖帶）上（圖1）。東側緊鄰大渡河韌性剪切帶，西側為跑馬山斷裂。研究區內火成巖十分發育，尤其是中酸性侵入巖，以巖石類型多樣性和時間跨度大為特點。

圖1 研究區區域地質簡圖

Ⅰ.四川前陸盆地；Ⅱ.龍門山前陸逆沖帶；Ⅲ.可可西里-松潘前陸盆地；Ⅳ.雅江殘余盆地。1.第四系；2.昔格達組；3.泥盆系；4.志留系；5.震旦系；6.冷竹關巖組7.咱里巖組；8.斜長花崗巖；9.花崗閃長巖；10.英云閃長巖；11.輝長巖；12.脈巖；13.逆斷層；14.正斷層；15.滑脫斷層16.未知斷層；17.地質界線；18.研究區

表1 輝長巖巖性判別結果對比

2 巖體地質特征

輝長巖位于瀘定縣大河溝村一帶，呈不規則長條狀，長軸呈北東-南西向（北東30°）延伸約4.05km，最大寬度約1.10km，出露面積約3.20km2，屬于小型巖株（圖1）。輝長巖呈深灰色，中細粒結構，塊狀構造，主要礦物為輝石（角閃石？）和斜長石，少量黑云母。巖石中發育石英脈和厘米級的淺色巖脈。巖石普遍發生蝕變，風化面呈褐色-黃褐色等，暗色礦物蝕變較強，見綠泥石化，節理構造較為常見，局部動力變質變形，并伴隨碎裂化。輝長巖局部被第四系覆蓋，其圍巖為英云閃長巖和奧長花崗巖，他們之間屬侵入接觸關系，但誰侵入誰不得而知。

野外定名和地球化學判別結果基本一致，因此本報告采用野外定名和地球化學判別結果（如表1）。

表2 大河溝村輝長巖主量元素（×10-2）和稀土-微量元素（×10-6）分析結果

3 巖石地球化學特征

3.1 主量元素

大河溝村輝長巖的SiO2含量為49.82%～52.17%（無水標準化后換算值，下同），TiO2含量為0.75%～1.25%，FeOT含量8.02%～12.00%，CaO含量為8.03%～10.66%，MgO含量（5.02%～7.78%）和Mg#（43.1～63.4）變化范圍較大（表2），反映鎂鐵質礦物（橄欖石、輝石）分離結晶。

在TAS圖解（圖2A）上，樣品位于亞堿性輝長巖或輝長閃長巖區域，在不活動元素巖性判別圖解上（圖2B），樣品位于亞堿性玄武巖/安山巖區域。樣品的FeOT/MgO比值為1.03～2.35，在圖2C和圖2D上，樣品顯示拉斑系列，與姑咱-石棉I類、II類玄武巖巖墻（林廣春等，2006）和德昌咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2006）相似。由于高的Na2O+K2O或K2O含量反映不同程度的蝕變（賈志泉等，2020），正如薄片觀察那樣，導致使用Si2O-K2O圖解不能有效的鑒別巖石所屬系列。因此，在本文描述或者分析過程中，僅使用不活動元素。

3.2 稀土和微量元素

大河溝村輝長巖樣品以富集輕稀土（LaN/YbN=4.19～6.07）和無明顯Eu異常（δEu=0.93～0.97）為特征（圖3A），其稀土元素球粒隕石標準化配分曲線與姑咱-石棉I類玄武巖巖墻（林廣春和董俊超，2013）和咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2007）重合，但輕重稀土分異程度低于丹巴堿性玄武巖（林廣春，2013）和高于石棉II類玄武巖巖墻（林廣春等，2006）和咱里組斜長角閃巖（杜利林等，2007）。在微量元素原始地幔標準化圖解上（圖3B），相對于咱里組斜長角閃巖（弧后盆地N-MORB），樣品相對富集Rb、Ba、Th、U和Sr，相對虧損Nb、Ta、Zr、Hf和Ti，類似島弧玄武巖特征。

圖2 （A）和（B）巖性判別圖解；（C）和（D）巖石系列判別圖解

4 鋯石U-Pb年齡

輝長巖（PM40-2-1）鋯石主要為半自型棱柱狀和板條狀，完整性較差。長90～200m，寬45～80m，長寬比為3∶1～1∶1。CL圖像揭示大多數鋯石具有寬緩的振蕩環帶（圖4），類似于基性巖巖漿鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。鋯石內部結構較為復雜，普遍發育次生改造結構。部分鋯石具有核幔結構。受重結晶改造的鋯石普遍發育高冷光。

圖3 大河溝村輝長巖稀土元素球粒隕石標準化圖解（A）和微量元素原始地幔標準化圖解（B）

在20顆鋯石上進行了20次測年分析，鋯石年齡和稀土結果見表3和表4。測點7、8、13信號質量差，被排除。測點2和20為繼承鋯石，206Pb/238U表面年齡分別為(856±11)Ma和(825±13)Ma。11個測點的206Pb/238U表面年齡為(778±10)Ma～(788±14)Ma，加權年齡為(782±6)Ma，代表輝長巖結晶年齡。其余4個測點的年齡為(709±5)Ma～(743±8)Ma，可能與變質重結晶作用相關。測點2（繼承鋯石）的Th/U比值為0.52，具巖漿鋯石稀土配分模式。輝長巖結晶年齡鋯石除了測點3的Th/U比值為0.24外，其余為0.74～1.64，鋯石稀土配分模式與繼承鋯石相似。對于受重結晶影響的鋯石，測點3的206Pb/238U表明年齡未發生明顯變化，但Th/U比值、Th和REE+Y含量明顯低于其他巖漿結晶鋯石，Hf含量增加。相反，測點9和15的206Pb/238U表明年齡明顯低于巖漿結晶年齡，但鋯石微量元素（包括稀土元素）未發生明顯改變。此外，測點18和19的206Pb/238U表明年齡和鋯石微量元素均發生明顯變化。以上信息反映了不同程度的重結晶作用。

5 討論

5.1 巖體形成時代

大河溝村輝長巖體樣品（PM40-2-1）的鋯石測年分析結果中，11個測點的206Pb/238U表面年齡為(778±10)Ma～(788±14)Ma，加權年齡為(782±6)Ma，代表輝長巖結晶年齡。表明瀘定縣大河溝村一帶下南華世早期發生了巖漿侵位活動。

5.2 巖石成因

前已述及，樣品普遍蝕變，考慮到大離子親石元素（如Rb、Sr、Ba）和堿金屬元素（Na、K）等在低溫熱液蝕變和低級變質作用過程中呈現出活動性，因此，本文采用不活動元素（如REEs、HSFEs）進行下面的討論。

圖4 大河溝村輝長巖鋯石陰極發光圖像（CL）

大河溝村輝長巖的MgO（5.02%～7.78%）含量、Mg#（43.1～63.4）變化范圍較大，Cr含量（45.68×10-6～67.82×10-6）較低，反映鎂鐵質礦物（橄欖石、輝石）分離結晶。P從正異常到負異常均有出現，可能與磷灰石的分異有關。Zr、Hf、Ti虧損既可能與分異相關，也可能繼承了受板片流體交代的地幔源區的特征。微弱負Eu異常和正Sr異常表明少量或缺乏斜長石分異，與樣品高Ca含量一致。高壓礦物石榴子石的分異可以被排除，因為缺乏重稀土虧損；角閃石的分異也不明顯，由于缺乏中稀土虧損；更為重要的是缺乏巖石學記錄，如斑晶。

表3 大河溝村輝長巖鋯石U-Pb年齡分析結果

表4 大河溝村輝長巖鋯石微量元素（×10-6）分析結果

地幔派生的巖漿在上升、就位到地殼或噴出地表過程中不可避免的會受到地殼的混染作用。的確，繼承鋯石的出現表明巖漿經歷了地殼混染作用。大陸地殼組份通常虧損Nb、Ta和富集Zr、Hf、Th和Pb。因此，地殼混染作用會導致幔源巖漿在微量元素原始地幔標準化圖解上呈現負Nb和Ta異常和正Zr和Hf異常。樣品的Th含量（1.40×10-6～2.54×10-6）低于中-上地殼平均值（分別為6.5×10-6和10.5×10-6），而接近下地殼平均值（1.2×10-6），表明中-上地殼混染作用不明顯，可能經歷了下地殼混染作用。樣品呈現負Zr和Hf異常（圖3B），也暗示地殼混染作用不明顯。

圖5 大河溝村輝長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖解（A）和鋯石稀土元素球粒隕石標準化圖解（B）

圖6 大河溝村輝長巖(Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM圖解（A, La Flèche et al., 1998）和Th/Zr-Nb-Zr圖解（B,Kepezhinskas, 1997）

樣品富集大離子親石元素和LREE，虧損高場強元素，類似于弧玄武巖。在許多弧系統中，板片脫水產生的含水流體富集大離子親石元素和LREE，但虧損高場強元素。因此，樣品的這些特征暗示俯沖相關的弧環境。在鋯石稀土元素球粒隕石標準化圖解上，巖漿結晶鋯石（782Ma）呈現顯著的正Ce異常，表明巖漿是在相對氧化的環境下形成，而具有高的含水量的俯沖帶是理想的候選者。不同地幔源區具有不同的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，硅質熔體交代的地幔源區具有高的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，碳酸鹽巖熔體交代的地幔源區具有低的(Hf/Sm)PM比值，含水地幔源區介于兩者之間。樣品的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值分別為0.43～0.76和0.27～0.35，在圖6上，3件樣品落入含水地幔源區。此外，板片熔體交代的地幔源區具有高的Nb/Zr比值，但板片流體交代的地幔源區以高的Th/Zr比值為特征。本文3件樣品具有低的和穩定的Nb/Zr比值，但Th/Zr比值變化較大，與流體交代富集趨勢一致，表明地幔源區受到了板片流體交代影響。

Nb[=log(Nb/Y)+1.74-1.92×log(Zr/Y)]不受地幔熔融程度、地幔中熔體抽取產生的虧損及地殼混染和蝕變作用影響，比用同位素識別混染和蝕變玄武巖的地幔源更有效。通常，負的Nb指示相對淺的虧損上地幔源巖；而正的Nb反映深部地幔（地幔柱）源巖。本文樣品的Nb為-0.3～-0.08，表明其來自相對較淺的虧損地幔源巖，負的Nb、Ta、Zr和Hf異常也反映了虧損地幔源巖特征。

綜上，地球化學特征表明大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經歷了鎂鐵質礦物（橄欖石、輝石）的分離結晶和微不足道的地殼混染作用。

圖7 大河溝村輝長巖構造環境判別圖解

5.3 巖石構造意義

前已述及，樣品富集大離子親石元素和LREE，虧損高場強元素，表現出火山弧玄武巖的特征（Zhou et al., 2006）。Zr/Y比值為3.17～4.28，在圖7A上橫跨島弧玄武巖-洋中脊玄武巖-板內玄武巖區域，可能與樣品虧損Y有關。Ti/V比值為19.61～25.78，位于洋中脊玄武巖范圍（圖7B）。在Zr-TiO2圖解（圖7C）和Ti/50-50*Sm-V圖解（圖7D）上，樣品分別位于島弧-洋中脊和島弧玄武巖區域?；『笈璧乜煞譃槌跏蓟『笈璧睾统墒旎『笈璧?，前者玄武巖具有明顯的島弧玄武巖的地球化學特征，而后者玄武巖更接近MORB的特征。因此，按照地球化學判別標準，大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

6 結論

1）鋯石U-Pb年齡為(782±6)Ma，表明瀘定縣大河溝村一帶下南華世早期發生了巖漿侵位活動。

2）大河溝村輝長巖的源巖是受板片流體交代的地幔楔橄欖巖。在巖漿演化過程中經歷了鎂鐵質礦物（橄欖石、輝石）的分離結晶和微不足道的地殼混染作用。

3）大河溝村輝長巖具有島弧玄武巖和洋中脊玄武巖的雙重地球化學特征，具有初始弧后盆地玄武巖的印記。

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Petrogeochemical Characteristics and Zircon U-Pb Dating of the Gabbro Intrusive in Dahegou Village, Luding and Their Geological Significances

LIU Xiang1，2ZHAO De-jun2LUO Zhi-hong1JIA Zhi-quan1

(1-The 108th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611230; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

The Gabbro intrusive in Dahegou Village occurs in the Kangding Complex belt. The gabbro yields a zircon U-Pb age of 782±6 Ma which indicates that it was emplaced in the Early Nanhua Epoch. The gabbro is characterized by FeO/MgO rations of 1.03~2.35 and La/Yb ratios of 4.19~6.07 with δEu values of 0.93~0.97 which indicate that its protolith was mantle wedge peridotite replaced by plate-sheet fluid, undergone mafic mineral crystallization differentiation and minor crustal contamination. Geochemically, the gabbro is characteristic of both island-arc basalt and mid-ocean ridge basalt.

gabbro; Dahegou Village; Kangding Complex belt; zircon U-Pb age; geochemistry

2020-07-21

劉祥（1993—），男，四川彭州人，工程師，主要從事區域地質與礦產地質調查相關工作

P581

A

1006-0995（2021）02-0203-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.004