滇東南富寧那坪輝綠巖斜鋯石U-Pb年代學、地球化學、Hf同位素特征及其地質意義

韓歡歡, 王加昇*, 鐘軍偉, 王 濤, 馬躍華

滇東南富寧那坪輝綠巖斜鋯石U-Pb年代學、地球化學、Hf同位素特征及其地質意義

韓歡歡1, 王加昇1*, 鐘軍偉1, 王 濤2, 馬躍華1

(1. 昆明理工大學 國土資源工程學院, 西南地質調查所, 云南 昆明 650093; 2. 云南省地質調查局, 云南 昆明 650011)

滇東南富寧地區位于華南板塊和印支板塊兩個構造單元的拼合帶, 廣泛出露以輝綠巖為主的基性巖體, 關于其構造屬性、形成時代及演化機制等還存在較大爭議。本文通過對富寧那坪地區出露的鈦輝輝長輝綠巖開展了斜鋯石LA-ICP-MS原位U-Pb定年、Hf同位素及主微量元素研究, 結果顯示其結晶年齡為255.6±5.0 Ma(MSWD=3.0), 侵位于晚二疊世?早三疊世, 與峨眉山大火成巖省的主噴發時限基本一致, 表明其應是峨眉山玄武質巖漿同質異相的產物。斜鋯石Hf()值為?11.9～?4.8, 暗示其巖漿來源于較富集的地幔源區, 并受到地殼物質混染的影響。鈦輝輝長輝綠巖具有高的MgO、Fe2O3T和TiO2含量, 以及較高的稀土元素總量(ΣREE=110×10?6～184×10?6), 具有輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的右傾型稀土元素配分模式, 顯示Eu弱正異常(δEu=0.96～1.37), 微量元素富集大離子親石元素, 輕微虧損Ta、Nb、Zr和Hf等高場強元素, 呈現洋島玄武巖(OIB)的特征, 且與峨眉山高鈦玄武巖特征具有高度一致性, 指示其形成于地幔柱作用下的板內環境。本研究證實了滇東南地區確實存在峨眉山地幔柱巖漿活動。

滇東南那坪; 鈦輝輝長輝綠巖; 斜鋯石; LA-ICP-MS原位U-Pb定年; 原位Hf同位素

0 引 言

滇東南富寧及鄰區一帶廣泛發育一系列呈層狀或似層狀產出的以輝綠巖為主, 含少量輝長輝綠巖和輝綠玢巖的基性巖石(江文等, 2017)。前人針對該套巖石開展過巖相學和巖石地球化學研究, 但無論是對其巖性特征、巖石成因, 還是其形成時代及所揭示的構造背景都有不同看法。大多數學者認為滇東南富寧地區基性巖屬于峨眉山大火成巖省的一部分, 是峨眉山地幔柱活動的產物(范蔚茗等, 2004; Zhou et al., 2006; Fan et al., 2008; Wang et al., 2011; Lai et al., 2012; Huang et al., 2014; Liu et al., 2017); 部分學者認為富寧地區的基性巖與峨眉山地幔柱沒有成因關系, 而是三江古特提斯大洋巖石圈板塊俯沖引起幔源巖漿活動的產物(熊風等, 2014), 或是印支造山后晚三疊世伸展背景下巖漿活動的產物(皮橋輝等, 2016; 江文等, 2017); 也有學者認為這些基性巖是峨眉山地幔柱和古特提斯大洋巖石圈俯沖共同作用的結果(廖帥和劉希軍, 2012; Chen et al., 2014)。滇東南及鄰區的基性巖漿活動可分為兩期: 分別為晚二疊世?早三疊世260～248 Ma(范蔚茗等, 2004; Zhou et al., 2006; 韓偉等, 2009; Zhang et al., 2014; 張曉靜和肖加飛, 2014; 韋朝文等, 2018)和晚三疊世～215 Ma(皮橋輝等, 2016; 韋朝文等, 2018)。早期基性巖在該區內分布較廣, 巖體長軸走向多為東西方向; 晚期基性巖規模較早期小, 主要侵入于石炭系、二疊系及中、上三疊統組成的斷裂及褶皺帶之中(Liu et al., 2017)。但即使是同一套基性巖, 不同研究者獲得的鋯石U-Pb年齡差別很大(江文等, 2017)。迄今為止, 前人對該區輝綠巖研究所得到的年齡大多為鋯石U-Pb年齡?；詭r中除了巖漿分離結晶所產生的鋯石外, 更容易形成大量的繼承或捕獲成因的鋯石(Black et al., 1991)。因此, 存在上述爭議是因為存在不同期次的基性巖？還是因為不同成因鋯石U-Pb年齡多解性所致, 目前不得而知。

相比之下, 斜鋯石成分單一(一般ZrO2>92%、HfO2約0.9%～2.0%), 含少量FeO、TiO2、UO2等(Heaman and LeCheminant, 1993), 可以穩定地存在于各種Si不飽和的基性?超基性巖中(Wang et al., 2012), 并且具有較高的U-Pb含量和較低的初始普通Pb含量, 比鋯石具有更好的封閉系統, 不易受到Pb丟失的影響, 基本不存在捕獲成因。相較于基性巖鋯石U-Pb年齡的多解性, 其更容易得到比較精確而且地質意義明確的U-Pb同位素年齡, 是目前最適合進行U-Pb同位素測年的礦物(Heaman and LeCheminant, 1993; 李惠民等, 2005, 2007)。巖相學特征分析發現, 那坪地區的輝綠巖中發育大量的斜鋯石, 通過斜鋯石的U-Pb年代學方法可以獲得該區基性巖精準的成巖年齡, 限定其形成時代。

本文以該區輝綠巖為研究對象, 通過對其開展巖相學、斜鋯石U-Pb年代學、原位Hf同位素以及主、微量元素研究, 對輝綠巖的形成時代、巖石成因、源區性質和地質意義等問題進行探討, 有效限定滇東南晚古生代巖漿演化過程。

1 地質背景

富寧地區地處滇東南與廣西交界處, 大地構造上位于華南板塊和印支板塊兩個構造單元的構造拼合帶中段(鐘大賚等, 1998; Cai and Zhang, 2009; Guo et al., 2009)(圖1), 區域總體構造線為北西向, 局部構造線呈北東向。該區出露地層主要有寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、古近系、新近系和第四系, 受加里東運動和燕山運動的影響, 未見下寒武統出露, 缺失下中奧陶統、志留系及中生界的侏羅系和白堊系(Zhang and Cai, 2009) (圖1b)。其中, 下古生界寒武系?中奧陶統為一套臺地相碳酸鹽巖及濱淺海相碎屑巖, 上古生界泥盆系?二疊系主要為一套臺地?臺地邊緣?臺溝相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖夾硅質巖。三疊系包括下三疊統羅樓組(T1)和中三疊統百逢組(T2), 上三疊統及以上地層缺乏, 僅在局部發育古近系和第四系沖積物, 總體為一套半深海斜坡?淺槽盆相含碳酸鹽巖陸源碎屑巖。

那坪位于富寧縣城北直線距離約5 km處, 處于丘北?廣南褶皺束與文山?富寧斷裂褶皺束東端結合部位, 受富寧?那坡斷裂控制(陳新敏等, 2011)。該區出露地層眾多, 主要有新近系(N)泥巖、粉砂質泥巖夾褐煤層; 下二疊統棲霞組(P1)、茅口組(P1)結晶白云質灰巖、純灰巖、微晶質、隱晶質灰巖、生物碎屑灰巖夾薄層狀硅質巖及硅質條帶; 中泥盆統坡折落組(D2)粉砂質泥巖、粉砂巖、硅質巖, 局部夾灰巖透鏡體; 下泥盆統芭蕉箐組(D1)中?厚層狀粗粉晶?細晶灰巖夾中層狀白云質灰巖、碎屑灰巖, 局部夾薄層狀硅質巖、粉砂質泥巖; 坡腳組(D1)薄?中層狀泥巖、粉砂質泥巖夾粉砂巖、泥質粉砂巖、頁巖, 局部地段夾生物碎屑灰巖。

區內主要基性巖漿事件發生在二疊紀?三疊紀期間, 其巖漿活動表現均為先噴出, 后侵入, 基性巖漿事件受峨眉山地幔柱的影響, 大規?；詭r沿著右江盆地中隆起的碳酸鹽巖臺地中心和邊緣的同生斷裂侵入或噴出(廖帥等, 2017), 其中大規?；詭r漿侵入活動包含一百余個大小不一的基性侵入體(廣西地質礦產局, 1985), 巖性以輝綠巖為主, 少量輝綠玢巖、輝長輝綠巖和輝綠輝長巖。這些基性侵入巖呈層狀、似層狀及巖墻狀產出, 與圍巖接觸面一般較陡, 侵入泥質巖和圍巖碳酸鹽巖時發生角巖化和大理巖化等接觸變質作用, 局部見由接觸交代變質而形成的矽卡巖型礦化(江文等, 2017)。其中那坪地區鈦輝輝長輝綠巖主要侵入于泥盆系坡折落組(D2)和達蓮塘組(D)中(圖2b)。

2 樣品采集及巖相學特征

研究區樣品采自滇東南那坪地區, 采樣位置選取了露頭良好且風化程度較弱的地段。樣品手標本呈灰綠?暗綠色, 致密塊狀(圖2b), 輝綠結構為主。風化面多呈灰黃、黃褐色, 常含少量方解石杏仁體。顯微鏡下呈顯晶質中粗粒結構, 主要造巖礦物為基性斜長石和單斜輝石, 副礦物為鈦鐵礦?；孕遍L石(50%～60%)發育聚片雙晶, 呈自形板條狀, 顏色呈灰白色, 粒徑多為0.2 mm×0.5 mm, 最大可達0.5 mm×1 mm; 輝石(35%～40%)為單斜輝石, 呈灰黑色短柱狀, 粒徑多為0.5 mm左右, 呈半自形?它形粒狀充填于板柱狀自形斜長石晶粒之間, 構成典型的輝綠結構。輝石具鮮明的二級干涉色(圖2c、d), 最大粒徑可達1.6 mm×1.8 mm, 分布于顆粒細小的斜長石“基質”中; 另見(2%～4%)不透明的鈦鐵礦自形晶, 粒徑0.2 mm左右(圖2c、d), 呈星點狀分布于巖石中, 綜合上述巖石組分及結構特征, 將輝綠巖定名為鈦輝輝長輝綠巖。

3 測試方法

用于斜鋯石U-Pb測年的樣品(NP3), 在廊坊市尚藝巖礦檢測有限公司利用粗碎、淘洗后通過傳統重磁篩選法分選斜鋯石, 將分選出純度較高的約150顆斜鋯石粘于環氧樹脂上制靶并進行透反射光和陰極發光(CL)照相, 以觀察斜鋯石表面及內部結構。LA-ICP-MS斜鋯石U-Pb測年在中國地質調查局西安地質調查中心完成, 激光剝蝕系統為GeoLas Pro, ICP-MS為Agilent 7700x, 激光剝蝕束斑直徑為32 μm, 詳細的儀器參數和測試過程見李艷廣等(2015)。分析數據的離線處理采用軟件Glitter 4.4(Van Achterberg et al., 2001)完成。斜鋯石U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權重平均計算均采用Isoplot (Ludwig, 2000)完成。測試過程中以NIST SRM 610為外標校正, 以Si為內標標定斜鋯石中的Pb元素含量, 以Zr為內標標定斜鋯石中其余微量元素含量(李杰等, 2007; 謝建成等, 2008)。

斜鋯石原位Hf同位素測試在西安地質調查中心利用激光剝蝕多接收杯等離子體質譜(LA-MC-ICP-MS)完成。測試束斑直徑為32 μm, 激光剝蝕的樣品氣溶膠由氦氣作為載氣輸送到質譜儀中進行測試, 為了調節和提高儀器靈敏度, 氣路中間引入了氬氣和少量氮氣, 測試時使用鋯石國際標樣GJ-1作為校正標樣(Wu et al., 2016), 詳細測試流程見Meng et al. (2014)和Wu et al. (2006)。

圖1 峨眉山大火成巖省分布圖(a; 據Lepvrier et al., 2011; 廣西、云南1∶50萬區域地質圖修改)及云南富寧地區基性巖分布圖(b; 據邵有元等, 1978修改)

礦物代號: Ilm. 鈦鐵礦; Pl. 斜長石; Cpx. 單斜輝石。

全巖主量、微量和稀土元素測試在澳實分析檢測(廣州)有限公司實驗室完成。主量元素測試儀器采用X射線熒光光譜儀分析(PANanalytical Axios XRF)方法測定, 分析精度優于2%。微量元素使用電感耦合等離子體質譜(PE EIAN6000 ICP-MS)方法完成。

4 分析結果

4.1 斜鋯石U-Pb年代學

鈦輝輝長輝綠巖中的斜鋯石多為半透明至淺黃褐色, 形態不規則, 多為板片狀, 斜鋯石長軸一般在40～90 μm之間, 短軸多為20～50 μm, 長寬比多大于1.5。CL圖像(圖3a)顯示, 斜鋯石晶形呈自形長柱形, 晶棱鋒利, 多呈深灰黑色, 顏色較暗, 一部分斜鋯石邊緣呈黑色, 因為U和Th含量較高。對28顆斜鋯石進行LA-ICP-MS U-Pb定年分析, 由于實驗過程中部分斜鋯石被擊穿, 故選擇剔除, 共獲得了18個有效點數據, 結果見表1。18顆斜鋯石的U、Th含量分別為237×10?6～2110×10?6和7.26×10?6～62.8×10?6, Th/U值為0.02～0.05,206Pb/238U年齡介于240.0±3.3 Ma～278.0±12.0 Ma之間, 所有數據點都集中分布于一致曲線上或其附近(表1, 圖4a),加權平均年齡為255.6±5.0 Ma(MSWD=3.0)(圖4b), 代表了鈦輝輝長輝綠巖的結晶年齡。

4.2 全巖主量、微量元素分析

4.2.1 主量元素

那坪鈦輝輝長輝綠巖樣品主量元素分析見表2。其中SiO2含量為45.40%～47.97%, 平均值為46.73%; MgO含量為2.87%～9.00%, 平均值為6.14%; Fe2O3T含量為12.48%～15.35%, 平均值為14.00%; Na2O+ K2O含量為3.07%～4.98%, 平均值為3.83%; TiO2含量較高為2.01%～3.26%, 平均值為2.75%; 燒矢量(LOI)較低為0.80%～2.60%, 表明鈦輝輝長輝綠巖沒有發生明顯的蝕變作用, 與顯微觀察結果(圖2c、d)一致。在硅堿圖解(TAS)(圖5a)中所測樣品均落于輝長巖區域內。在K2O-SiO2圖解中(圖5b), 樣品全部落入鈣堿性和高鉀鈣堿性系列區域, 屬于鈣堿性和高鉀鈣堿性巖石。

圖3 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖中斜鋯石陰極發光(CL)圖像(圖中圈點為打點位置)

表1 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖LA-ICP-MS斜鋯石U-Pb定年數據

圖4 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖斜鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)及加權平均年齡(b)

表2 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖的主量(%)和微量元素(×10?6)組成

續表2:

注：Fe2O3T為全鐵, δEu=2EuN/(SmN+GdN); δCe=2CeN/(LaN+PrN); (La/Yb)N為球粒隕石標準化值; 標準化值引自Sun and McDonough (1989)。

Ir-Irvine 分界線, 上方為堿性, 下方為亞堿性; 1. 橄欖輝長巖; 2a. 堿性輝長巖; 2b. 亞堿性輝長巖; 3. 輝長閃長巖; 4. 閃長巖; 5.花崗閃長巖; 6. 花崗巖; 7. 硅英巖; 8. 二長輝長巖; 9. 二長閃長巖; 10. 二長巖; 11. 石英二長巖; 12. 正長巖; 13. 副長石輝長巖; 14. 副長石二長閃長巖; 15. 副長石二長正長巖; 16. 副長正長巖; 17. 副長深成巖; 18. 霓方鈉巖/磷霞巖/粗白榴巖。

4.2.2 微量和稀土元素

那坪鈦輝輝長輝綠巖的微量及稀土元素含量見表2。樣品的稀土元素總量ΣREE(不包括Y, 下同)為110×10?6～184×10?6, 平均值為154×10?6, LREE= 97.0×10?6～163×10?6, HREE=13.4×10?6～24.1×10?6, LREE/HREE=5.92～8.10, (La/Yb)N=6.48～10.9。在球粒隕石標準化稀土元素配分模式圖上表現為右傾型(圖6a), 輕稀土元素富集, 重稀土元素虧損, 具有弱Eu正異常(δEu=0.96～1.37), 與巖石中含有大量斜長石的特點相吻合(Zhou et al., 2006), 與洋島玄武巖(OIB)的稀土元素配分模式相似, 顯示為板內玄武巖的一般特征。在原始地幔標準化微量元素蛛網圖中(圖6b), 微量元素總體變化不大, 暗示其起源于相同的源區, 樣品均富集Rb、Ba、Th等大離子親石元素, 輕微虧損Ta、Nb、Zr和Hf等高場強元素(HFSE), 呈現出與洋島玄武巖(OIB)相似的分布特征, 明顯區別于洋中脊玄武巖(E-MORB)。

4.3 斜鋯石Hf同位素特征

在斜鋯石U-Pb定年基礎上, 進行了原位Hf同位素分析。由于斜鋯石顆粒較小, 在進行U-Pb測年之后難以在同一顆粒中進行Hf同位素測試, 故選擇同一樣品中的其他斜鋯石進行Hf同位素分析(圖3b), 分析結果見表3。分析測試了18顆斜鋯石, 由于其中6顆在測試中被擊穿, 故剔除, 獲得12個有效數據點。12顆斜鋯石的176Lu/177Hf值均小于0.002(表3),表明其形成后基本沒有明顯的放射性成因Hf的積累(吳福元等, 2007),176Lu/177Hf值能較好的反映其形成過程中Hf同位素的組成特征。

那坪地區鈦輝輝長輝綠巖斜鋯石176Hf/177Hf值變化于0.282731～0.282934之間, 平均0.282846,Hf()值變化在?11.9～?4.8之間, 平均值為?7.9, 兩階段模式年齡DM2=718～1177 Ma, 平均值為917 Ma (表3、圖7)。

5 討 論

5.1 輝綠巖成巖時代

LA-ICP-MS斜鋯石U-Pb定年結果顯示那坪鈦輝輝長輝綠巖成巖年齡為255.6±5.0 Ma, 形成于晚二疊世?早三疊世, 與大部分學者獲得的該區基性巖年齡數據(260～248 Ma)相吻合(范蔚茗等, 2004; Zhou et al., 2006; 韓偉等, 2009; Zhang et al., 2014; 張曉靜和肖加飛, 2014; 韋朝文等, 2018)。如: Zhou et al. (2006)利用SHRIMP鋯石U-Pb法獲得滇東南富寧砂斗和安定地區輝綠巖的年齡為260±3 Ma和258±3 Ma; 范蔚茗等(2004)通過全巖40Ar/39Ar法獲得桂西北百色陽圩、田陽玉鳳和巴馬民安玄武巖的40Ar/39Ar坪年齡分別為253.6±0.4 Ma, 255.4±0.4 Ma, 256.2±0.8 Ma, 通過SHRIMP鋯石U-Pb法獲得百色陽圩玄武巖的年齡為253.7±6.1 Ma, 兩種方法得出的結果一致; 張曉靜和肖加飛(2014)運用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年, 獲得桂西北玉鳳、巴馬輝綠巖年齡分別為255.3±3.9 Ma和257.6±2.9 Ma; 皮橋輝等(2016)運用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法測得富寧者桑地區輝綠巖年齡為215±5 Ma, 并認為存在早晚兩期基性巖, 而本文測定的輝綠巖正好對應于早期輝綠巖。因此, 本研究并不支持富寧地區基性侵入巖的形成時代至少晚于中三疊世Anisian期或更晚的認識(江文等, 2017)。

峨眉山高鈦基性巖數據來源據Zhou et al., 2006; OIB和E-MORB值據Sun and McDonough, 1989; 球粒隕石和原始地幔標準化值據Sun and McDonough, 1989。

表3 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖斜鋯石Hf同位素數據

注：利用斜鋯石加權平均年齡255.6 Ma回算Hf()值。Hf(0)=[(176Hf/177Hf)S/(176Hf/177Hf)CHUR, 0?1]×10000;Hf()=[(176Hf/177Hf)S?(176Lu/177Hf)S×(eλt?1)]/[(176Hf/177Hf)CHUR, 0?(176Lu/177Hf)CHUR×(eλt?1)?1]×10000;DM1=1/×ln{1+[(176Hf/177Hf)S?(176Hf/177Hf)DM]/[(176Lu/177Hf)S?(176Lu/177Hf)DM]};DM2=DM?(DM?)[(CC?S)/(CC?DM)];Lu/Hf=(176Lu/177Hf)S/(176Lu/177Hf)CHUR?1, 其中, (176Lu/177Hf)S和(176Hf/177Hf)S為樣品測得值,為鋯石結晶年齡,176Lu衰變常數=1.867×10?11a?1(S?derlund et al., 2004)。

圖7 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖(樣品NP3)中斜鋯石tDM2統計直方圖

峨眉山大火成巖省(Emeishan large igneous province, ELIP)在構造上位于揚子地臺西南緣(Ali et al., 2004; Fan et al., 2008), 地理位置上位于川南?滇東?黔西及廣西西部和越南北部局部地區, 面積超過50萬平方千米, 該區以云南個舊?富寧一帶為南界, 道孚?小金?理縣一帶為北界, 川東?貴州一帶為東界, 哀牢山?紅河斷裂為西界, 是中國唯一被國際學術界認可的地幔柱成因的大火成巖省(史仁燈等, 2008; 李宏博等, 2010)。侯增謙等(2005)和胡瑞忠等(2010)提出峨眉山大火成巖省由峨眉山玄武巖及共生的鎂鐵?超鎂鐵質侵入巖以及少量堿性巖和花崗巖共同組成。

前人認為峨眉山大火成巖省的最早啟動時代為～260 Ma(Zhou et al., 2002b; Guo et al., 2004; Xu et al., 2004), 主噴發期為259～257 Ma, 主噴發時限集中在1～3 Ma之間, 持續時間較短, 在地幔穹窿上升之后快速噴發, 為地幔柱成因(宋謝炎等, 2002; 徐義剛等, 2003; 侯增謙等, 2006)。主噴發期之后也發生過數十次噴溢活動, 其同位素地質測年結果從晚二疊世一直延伸到早三疊世(Bowring et al., 1998; Boven et al., 2002)。本文獲得的同位素年齡與峨眉山大火成巖省的年齡相吻合, 說明那坪鈦輝輝長輝綠巖的侵位時代與峨眉山大火成巖省的主噴發時限基本一致。

綜上所述, 本文認為富寧地區至少存在晚二疊世?早三疊世的基性巖漿侵入活動, 與峨眉山大火成巖省的主噴發期時限基本一致, 推測其是峨眉山玄武巖主噴發期同質異相巖漿活動的產物。

5.2 巖石成因

那坪鈦輝輝長輝綠巖屬于鈣堿性和高鉀鈣堿性系列, 在Harker圖解上(圖8), 那坪鈦輝輝長輝綠巖中TiO2、P2O5與MgO呈負相關關系, Al2O3、Na2O和SiO2之間大體呈正相關關系, Fe2O3T與SiO2之間呈現明顯的負相關關系, 主量元素之間的協變關系說明巖石在巖漿演化過程中經歷了單斜輝石、斜長石、鐵鈦氧化物的分離結晶作用。

由于不同的元素在不同的礦物中相容性不同, 隨著結晶作用的進行, 元素的濃度會發生相應變化, Th、Nb、Ta、La、U等微量元素的比值可以判斷是否受到地殼混染。一般認為, Th/Ta值是反映巖漿?地殼相互作用的重要標志, 原始地幔的Th/Ta值在2.3左右, 大陸地殼的Th/Ta平均值一般大于10(Sun and McDonough, 1989)。那坪地區鈦輝輝長輝綠巖的Th/Ta值為2.05～3.54(平均值為2.53), 略高于原始地幔。Nb和U等元素在地幔部分熔融過程中的分異不明顯, 可以反映巖漿源區的地球化學特征(廖群安等, 2013)。樣品的Nb/U值變化于16.2～31.7之間, 平均為27.3, 介于大陸地殼(10; Hofmann, 1988)和OIB(47; Sun and McDonough, 1989)之間。樣品的Nb/Ta平均值為17.8, 與原始地幔和球粒隕石的Nb/Ta值(17.5±2.0; Green, 1995)接近, 反映巖漿源區具有幔源物質的特征。此外, 高比例殼源物質加入會造成SiO2含量的升高, 而那坪鈦輝輝長輝綠巖中SiO2含量介于基性巖的正常值范圍內, 說明巖漿上升過程中僅受到了少量殼源物質的混染。

5.3 巖漿源區性質

那坪鈦輝輝長輝綠巖中斜鋯石的176Hf/177Hf值介于0.282731～0.282934之間,Hf()值介于?11.9～ ?4.8之間(圖9a), 在Hf()年齡協變圖解上分布于球粒隕石和上地殼演化線范圍內, 主體落入了球粒隕石和下地殼演化線之間(圖9b), 表明其源自富集巖石圈地?；蚴艿竭^古老地殼物質的混染(吳福元等, 2007)。Zhou et al. (2006)同樣對滇東南富寧地區中基性巖進行了Sr-Nd同位素研究, 獲得了相對寬泛的Sr-Nd同位素特征(初始87Sr/86Sr為0.706025～ 0.715257,Nd()為?9.6～?4.0), 并認為其巖漿來源不單一, 母巖漿主要來源于富集地幔源, 上升過程中受到了地殼混染的影響。韋朝文等(2018)對云南富寧地區早期基性巖進行了鋯石Hf同位素研究, 同樣也獲得了較為寬泛的Hf同位素特征(初始176Hf/177Hf比值為0.281861～0.282567,Hf()為?26.67～?1.37)。此外, 本文中的Hf平均模式年齡917 Ma遠大于其結晶年齡255.6 Ma, 也表明基性巖漿在上升過程中受到過殼源物質的混染(吳福元等, 2007)。

圖8 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖Harker圖解

圖9 那坪地區鈦輝輝長輝綠巖斜鋯石εHf(t)頻率直方圖(a)和εHf(t)-t圖解(b)

5.4 地質意義

華南板塊具有復雜的構造演化歷史。滇東南富寧地區位于華南板塊西南緣, 其晚古生代的構造性質存在爭論。有些學者將其納入古特提斯的范疇進行探討, 認為在華南板塊西南緣存在古特提斯洋的分支: 吳浩若等(1994)在廣西南部硅質巖中發現晚泥盆世?早石炭世與古特提斯一致的放射蟲組合; 董云鵬和朱炳泉(1999)在云南建水發現島弧型枕狀熔巖; 吳根耀等(2000)在滇桂交界處分別找到了二疊紀?中三疊世的洋島和島弧火山巖; 董云鵬等(2002)在師宗?彌勒北段發現裂谷型玄武巖等。然而這些都只能說明華南在晚古生代到三疊紀可能存在連通古特提斯的水域, 但不能作為存在洋盆的直接證據。另外, 有一些學者對華南板塊西南緣晚古生代巖漿活動的研究發現, 華南板塊西南緣與地幔柱有關的巖漿活動幾乎出現在同一時期, 即晚泥盆世?晚二疊世(張旗等, 1999; 宋謝炎等, 2001; Zhou et al., 2002b; 范蔚茗等, 2004)。張旗等(1999)認為區內的巖漿活動與地幔柱作用關系密切; Zhou et al. (2002b)認為晚古生代256～259 Ma的巖漿活動與峨眉山LIP事件有關。在晚泥盆世?早石炭世, 與板內火山作用有關的地幔柱活動中心位于廣西西部, 至早二疊世, 略向北西方向遷移, 至晚二疊世期間遷移距離最大, 到達華南板塊西南緣。巖漿活動的規模早期較弱, 至晚期峨眉山玄武巖噴出時活動強度最大。前者是上地幔軟流圈地幔對流引起的, 而后者來自地幔深部(670 km的上下地幔界面或2900 km的核?幔界面之上的D″層) (Maruyama, 1994), 是地幔柱活動的產物。因此, 華南板塊西南緣的地幔柱活動與古特提斯洋的擴張無關。

那坪鈦輝輝長輝綠巖具有與OIB類似的地球化學特征, 其主量、微量元素與部分不相容元素的比值, 如Ti/Y>500, Nb/La=0.70～0.96, Th/Ta=2.05～3.54, Ta/Hf=0.24～0.36, TiO2=2.01%～3.26%(表2),與峨眉山高鈦玄武巖的相應比值近似(宋謝炎等, 2001; Zhangand Wang, 2002), 說明那坪地區鈦輝輝長輝綠巖與地幔柱巖漿活動有關, 應為峨眉山地幔柱巖漿活動的產物。

6 結 論

(1) LA-ICP-MS斜鋯石U-Pb年代學研究表明, 那坪鈦輝輝長輝綠巖年齡為255.6±5.0 Ma, 指示其形成時代為晚二疊世?早三疊世, 與峨眉山大火成巖省的主噴發時限基本一致, 應是峨眉山玄武質巖漿同質異相的產物。

(2) 巖相學和巖石地球化學研究顯示, 那坪鈦輝輝長輝綠巖屬于鈣堿性和高鉀鈣堿性系列, 具有低Si、高K、高Mg的特征, 富集Rb、Sr等大離子親石元素, 虧損Ta、Nb、Zr、Hf等高場強元素, 微量和稀土元素分布與OIB相似, 說明巖漿在演化過程中經歷了斜長石、輝石、鐵鈦氧化物的分離結晶作用。

(3) 那坪鈦輝輝長輝綠巖屬于峨眉山大火成巖省外帶的產物, 具有不均一的Hf同位素組成特征,176Hf/177Hf值為0.282731～0.282934,Hf()介于?11.9～ ?4.8之間, 兩階段模式年齡遠大于其結晶年齡, 結合微量元素比值特征指示巖漿來源于富集地幔, 并且在巖漿上升過程中受到過殼源物質的混染。

致謝:兩位審稿專家認真審閱了稿件并提出寶貴的修改意見, 在此致以特別謝意。

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Baddeleyite U-Pb Geochronology, Geochemistry, Hf Isotopic Characteristics and Their Geological Implications for Naping Diabase in Funing, Southeast Yunnan Province

HAN Huanhuan1, WANG Jiasheng1*, ZHONG Junwei1, WANG Tao2, MA Yuehua1

(1. Southwest Institute of Geological Survey, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2. Yunnan Geological Survey Bureau, Kunming 650011, Yunnan, China)

The Funing area, southeastern Yunnan, is located in the amalgamation zone of the South China block and the Indosinian block. The basic rocks widely exposed in the region are mainly composed of diabase, their structural attribute, formation age, and evolution mechanism are still actively disputed. In this paper, baddeleyite LA-ICP-MSU-Pb dating results, Hf isotopic compositions, major and trace element concentrations are reported for the titanaugite gabbro-diabases in the Naping area, Funing County. The weighted average age of baddeleyite is 255.6±5.0 Ma (MSWD=3.0), indicating that the titanaugite gabbro-diabases were formed in the Late Permian-Early Triassic, which is contemporaneous with the main eruption time of the Emeishan basalts. Thus, the titanaugite gabbro-diabases are likely product of the Emeishan basaltic magma. TheHf() values of baddeleyite range from ?11.9 to ?4.8, suggesting that the magma was derived from a enriched lithospheric mantle source and affected by the contamination of crustal materials. Furthermore, the titanaugite gabbro-diabases have high MgO, Fe2O3Tand TiO2contents and total REE contents (ΣREE = 110×10–6– 184×10–6), with right-inclined REE patterns, enriched LREE and LILE and depleted in HREE and HFSE (Ta, Nb, Zr and Hf), showing weak positive Eu anomaly (δEu = 0.96 – 1.37). The titanaugite gabbro-diabases present ocean island basalt (OIB) features similar to the Emeishan high-titanium basalts, indicating that the basic rocks were formed in the intraplate environment under the impact of mantle plume. This study also demonstrated that the Emeishan mantle plume magmatism appeared in the Southeastern Yunnan province.

Naping area in southeastern Yunnan Province; titanium gabbro diabase; baddeleyite; LA-ICP-MSU-Pb geochronology;Hf isotopes

P597; P595

A

1001-1552(2022)04-0773-015

2020-10-04;

2021-02-02

國家自然科學基金面上項目(41772070)資助。

韓歡歡(1994–), 女, 碩士研究生, 礦物學、巖石學、礦床學專業。E-mail: 1226685364@qq.com

王加昇(1985–), 男, 教授, 主要從事礦床地球化學研究。E-mail: jiashengwang@kust.edu.cn

10.16539/j.ddgzyckx.2022.04.006