雙江縣勐庫地區三疊紀巖脈體地質特征及意義

田素梅，李序貴，呂勃燁

(云南省地質調查院，云南 昆明 650216)

云南昌寧-孟連構造帶位于全球性的特提斯造山帶東段。從西至東可包括銅廠街蛇綠混雜巖、勐庫蛇綠混雜巖、臨滄花崗巖體等。該地區經歷各個時期的地質演化后，仍保留有完整的原特提斯構造、古特提斯構造演化的物質記錄，多年來一直為國內外地質界研究的熱點地區[1～3]。由于構造帶本身復雜的的構造演化歷史及交通條件的落后，使得關于該構造帶演化歷史的研究依然存在很多未解決的問題。作為特提斯構造域中的重要單元，臨滄花崗巖體從上世紀六十年代起就引起研究者的重視，并進行過不同側面的研究[4～8]。但是由于巖基規模巨大、巖體本身的復雜性等原因，使得對該巖體尚缺乏全面、系統的工作。近期云南地調院開展的1∶5萬香竹林項目在雙江縣勐庫地區銀廠河一帶識別出了一套與在勐庫蛇綠混雜巖中呈巖脈狀、巖株狀產出的花崗質巖脈(圖1)，野外觀察表明其應為臨滄花崗巖基的一部分，巖性主要為(片麻狀)英云閃長巖，局部鉀長石含量升高，向花崗閃長巖、二長花崗巖過渡，可能是下地殼部分熔融的產物。本文從它們的巖石學特征、巖石地球化學特征及LA-ICP-MS 鋯石U-Pb年齡成果進行分析研究，從而為古特提斯洋中臨滄花崗巖的研究積累資料。

1 勐庫地區的花崗質巖脈巖石學特征

勐庫地區出露的花崗質脈體巖性主要包括：中細粒(片麻狀)英云閃長巖、中細粒花崗閃長巖、中細粒(二云)二長花崗巖，構成(片麻狀)英云閃長巖-花崗閃長巖-花崗巖組合。野外觀察呈巖脈狀、巖株狀侵入于勐庫蛇綠混雜巖帶中(圖2)，規模大小不等，寬幾十厘米至上百米，不同程度地發生輕微糜棱巖化作用。內見大小不一、形態各異的斜長角閃巖包體，呈塑性變形特征，略有拉伸現象。樣品采自銀廠河剖面，共計7件，樣品新鮮無蝕變且沒見到后期交代現象。

1.1 英云閃長巖

巖性為淺灰白色、灰白色，中細粒花崗結構或多斑結構，塊狀構造(或片麻狀構造)。主要由自形較好的中細粒狀斜長石(60%～68%)組成，含一定量的石英(25%～30%)，少量角閃石(0%～7%)、鉀長石(0%～5%)和黑云母(0%～7%)。斑晶為斜長石、石英、黑云母，斜長石自形-半自形板狀，內見聚片雙晶、環帶結構，多呈聚斑狀產出，石英自形-半自形粒狀，具熔蝕結構，黑云母Ng：褐紅色、Np：淡黃色，自形-半自形鱗片狀，因風化蝕變顏色變淺。基質：斜長石粒徑0.3～3mm，自形-半自形板狀，聚片雙晶發育，弱絹云母化，內見黑云母包裹體，普遍具鈉長石凈邊結構(圖5)，利用消光角法確定其成分為鈉-奧長石；石英粒徑0.1mm～0.5mm，呈它形不規則粒狀、集合體狀充填于斜長石間隙中；普通角閃石0.5mm～1mm，Ng：褐綠色、Np：淡黃色，半自形長柱狀，已不同程度地風化蝕變、伴鐵質析出；鉀長石粒徑0.1mm～0.5mm，它形不規則粒狀，在巖體中含量變化較大，少數樣品中含量可達25%，并過渡為花崗閃長巖、二長花崗巖等；黑云母0.3mm～1.5mm，多色性明顯，Ng：褐紅色、Np：淡黃色，自形-半自形片狀，已不同程度地白云母化、伴鐵質析出。據礦物的自形程度及相互包裹關系，判斷其結晶順序為：黑云母、角閃石-斜長石-鉀長石-石英。

1.2 中細粒花崗閃長巖

主要礦物成分為斜長石( 40% ～60%) 、石英( 21%～29%) 、鉀長石( 10%～15%) 、黑云母(1%～6%)、白云母(0% ～7%) ，以及鋯石、磷灰石、榍石等副礦物，中細粒花崗結構，塊狀構造(圖3)，無變形。斜長石自形-半自形板狀，聚片雙晶、環帶結構發育，弱絹云母化，內見黑云母包裹體，普遍具鈉長石凈邊結構。鉀長石呈半自形-它形板狀，內見自形較好的黑云母、斜長石包裹體，部分為交代條紋長石。石英呈它形不規則粒狀、集合狀充填于長石間隙中。暗色礦物含量少，主要為黑云母；巖石中白云母由黑云母退變形成。

圖2 規模較小的英云閃長巖巖脈侵入斜長角閃片巖中Fig 2.Tonalite Vein Intruding into PlagioclaseHornblende Schist in Small Scale

圖3 中細粒花崗閃長巖Fig 3.Medium-Fine Grained Granodiorite

圖4 規模較大的二長花崗巖巖脈、巖株，與綠片巖、遠洋沉積等單元均呈侵入接觸Fig 4.Intrusive Contact of Adamellite Vein，Stockwith Greenschist，Pelagic Sediment in Large Scale

圖5 英云閃長巖中的斜長石(Pl)具鈉長石(Ab)凈邊結構Fig 5.Albite Net-Edge Texture of Plagioclase in Tonalite

圖6 花崗巖An-Ab-Or分類圖解Fig 6.An-Ab-Or Classification Diagram of GranitoidⅠ英云閃長巖；Ⅱ花崗閃長巖；Ⅲ石英二長巖；Ⅳ奧長花崗巖；Ⅴ花崗巖

1.3 中細粒二云二長花崗巖

巖脈(圖4)主要礦物為斜長石( 30%～45%) 、鉀長石( 20% ～40%) 、石英( 22% ～30%)，次要礦物黑云母( 3%～5%)、白云母(0% ～5%)，另外含有磷灰石、鋯石、磁鐵礦等副礦物，似斑狀結構或中細粒花崗結構，塊狀構造，部分具弱的塑性變形組構特征。似斑晶為鉀長石，內見自形較好的黑云母、斜長石包裹體；斜長石呈自形-半自形板狀，聚片雙晶發育，見環帶結構，內見黑云母包裹體；石英呈它形不規則粒狀、集合狀充填于斜長石間隙中，構成巖石的細粒花崗結構-塊狀構造，巖石中礦物的結晶順序為：黑云母-斜長石-鉀長石-石英。

2 巖石化學和稀土、微量元素特征

表1 勐庫地區花崗巖脈的主要元素(Wt%)和微量元素(×10-6)分析結果表

續上表

樣品號PM030-17-1PM030-21-1PM030-21-3PM030-27-1PM030-32-1PM030-69-1PM030-72-1樣品號PM030-17-1PM030-21-1PM030-21-3PM030-27-1PM030-32-1PM030-69-1PM030-72-1巖石名稱英云閃長巖英云閃長巖英云閃長巖二云二長花崗巖英云閃長巖花崗閃長巖花崗閃長巖巖石名稱英云閃長巖英云閃長巖英云閃長巖二云二長花崗巖英云閃長巖花崗閃長巖花崗閃長巖Th14.4411.5813.564.646.65712.1216.23(Gd/Yb)N3.09 2.22 2.32 1.89 2.00 2.18 1.62 U3.063.833.540.931.532.282.19ΣREE341.0 92.15 113.6221.6124.7210.9289.2Nb12.412.413.113.712.4913.6LREE/HREE4.68 3.11 3.11 2.05 2.81 3.57 1.29 Ta2.1731.5021.3861.9992.3022.9792.178Rb/ Sr0.200.650.340.180.330.090.07

在稀土元素球粒隕石標準化圖解上(圖7)，勐庫地區花崗質巖脈的稀土元素配分模式為右傾型曲線，(La/Yb)N=3.03～15.94，與臨滄花崗巖基主體的稀土配分型式總體相似，但總量較臨滄花崗巖的二長花崗巖低(云南省地質調查院，2013)，ΣREE=37.74×10-6～123.43×10-6，輕稀土元素相對富集，LREE/HREE=1.29～4.68，輕稀土元素略顯分異，(La/Sm)N=1.35～3.70，重稀土元素稍微平坦，(Gd/Yb)N=1.62～3.09。δEu=0.30～0.59(平均0.42)，存在中等-強烈的Eu負異常。在微量元素組成上，勐庫地區的花崗質脈體具有富集Zr(53.1×10-6～135.5×10-6)，低Sr(95.5×10-6～264.4×10-6)、Ba(28.3×10-6～101×10-6)、Rb(17.6×10-6～62×10-6)等特征。洋脊花崗巖標準化圖解(圖8)表現出Rb、Th、Sm為明顯的正異常，Ba、Zr元素負異常。

圖7 花崗巖的球粒隕石標準化稀土元素模式圖Fig 7.REE Pattern of Granite in Chondrites Standardization

圖8 花崗巖的洋脊花崗巖標準化圖解Fig 8.Diagram of Granite in OceanRidge Granite Standardization

3 鋯石U-Pb年齡

本次工作在銀廠河剖面中花崗閃長巖脈體中采集了典型樣品進行鋯石分析，陰極發光圖像顯示，鋯石呈晶形較好的長柱狀，長徑主要變化于100μm～200μm之間，長寬比介于1.5∶1～4∶1，有清晰的巖漿震蕩環帶結構(圖10)，Th/U較高(0.27～0.68)，平均約為0.45(表2)，顯示了典型的巖漿成因鋯石特點。本次共獲得21個有效測試點，由于年齡值較小，故可用206Pb/238U代表鋯石結晶年齡，樣品加權平均年齡值和鋯石鈾-鉛諧和年齡值見圖9。其中18個測試點數據集中在227～230Ma之間，經計算獲得的206Pb/238U 年齡統計權重平均值為229±0.76Ma巖漿鋯石結晶年齡值，代表了此類巖石的成巖年齡。其余3個鋯石的SHRIMP鋯石U-Pb測年，分別給出了405Ma、409Ma和970Ma的古老年齡。云南省地質調查院開展的1∶5萬香竹林項目在變質堆晶英云閃長巖中獲得了470.8Ma的鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡[9]。本次工作中古老的年齡值可能代表了繼承性年齡，為捕獲了圍巖蛇綠混雜巖中的鋯石所致。

圖9 勐庫地區花崗巖脈的鋯石U-Pb諧和圖Fig 9.Zircon U-Pb Concordia ofGranite Vein in Mengku Area

圖10 勐庫地區花崗巖脈的鋯石U-Pb諧和圖Fig 10 Zircon U-Pn Concordia ofGranite Vein in Mengku Area

測點號Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206U207Pb/235U206Pb/238U207Pb/235U206Pb/238U比值1σ比值1σ比值±σ年齡1σ年齡1σ10.45 0.0515 0.0017 0.2041 0.0064 0.0280 0.0003 230 5.4 229 2.1 20.45 0.0534 0.0024 0.5148 0.0237 0.0672 0.0013 238 15.9 228 7.730.47 0.0515 0.0025 0.5489 0.0239 0.0703 0.0011 231 15.6 228 6.840.41 0.0542 0.0024 0.5534 0.0215 0.0724 0.0009 242 14.1 229 5.350.27 0.0501 0.0041 0.5653 0.0404 0.0728 0.0013 224 26.2 228 7.760.51 0.0529 0.0041 0.5825 0.0456 0.0733 0.0014 239 29.2 229 8.370.41 0.0529 0.0020 0.5756 0.0204 0.0738 0.0010 238 13.2 229 6.180.55 0.0534 0.0016 1.0790 0.0268 0.1200 0.0011 242 13.1 230 6.690.57 0.0539 0.0015 1.1476 0.0264 0.1216 0.0009 241 12.5 230 5.4100.42 0.0542 0.0015 1.0907 0.0232 0.1220 0.0009 243 11.3 229 5.2110.41 0.0515 0.0019 1.0856 0.0407 0.1220 0.0021 228 19.8 228 12.2120.50 0.0532 0.0023 1.4967 0.0479 0.1479 0.0018 248 19.5 238 9.9130.68 0.0487 0.0015 1.5147 0.0311 0.1535 0.0011 217 12.6 227 6.1140.52 0.0502 0.0017 1.7464 0.0416 0.1710 0.0016 225 15.4 227 8.7150.35 0.0537 0.0022 1.8923 0.0558 0.1821 0.0017 242 19.6 230 9.1

續上表

測點號Th/U同位素比值年齡(Ma)207Pb/206U207Pb/235U206Pb/238U207Pb/235U206Pb/238U比值1σ比值1σ比值±σ年齡1σ年齡1σ160.47 0.0512 0.0020 2.0031 0.0527 0.1877 0.0019 229 17.8 227 10.3170.49 0.0513 0.0019 2.1416 0.0534 0.1935 0.0021 232 17.3 228 11.5180.44 0.0491 0.0026 2.1950 0.0696 0.1988 0.0021 221 22.1 228 11.6190.31 0.0557 0.0020 3.4422 0.0765 0.2637 0.0028 411 17.5 405 14.2200.37 0.0552 0.0030 4.1626 0.1184 0.2926 0.0035 411 23.3 409 17.5210.30 0.0714 0.0022 4.8363 0.1006 0.3183 0.0032 973 17.6 970 15.8

注：上述樣品的測試在武漢上譜分析科技有限公司完成。

4 地質問題討論

4.1 花崗巖的成因類型

目前普遍認為富鈉花崗巖的成因類型有兩種：第一種為變泥質巖在高壓(～10kbar)、飽水、低溫(≤750°)條件下的部分熔融(Patiйo Douce and Harris，1998；Patiйo Douce and MaCarthy，1998；)；第二種為基性巖(如角閃巖)的部分熔融(Rapp et al.，1991；Atherton and Petford，1993;Rapp and Watson，1995；Garcia，2005；Stevenson et al.，2005；Richards and Kerrich，2007；周文戈等，2005)。Patiйo Douce and Harris (1998)在喜馬拉雅深熔反應實驗中發現，變泥質巖在6-10kbar條件下部分熔融產生的熔體顯示富N a的特征，在An-Ab-0r 圖解上全落入奧長花崗巖區。勐庫地區花崗質巖脈的巖石地球化學數據顯示具有Na2O含量很高，為5.83%-10.18%，K2O 很低(<1%)，在An-Ab-0r 圖解上(圖6)大部分落入奧長花崗巖區，僅有一件樣品落入花崗巖區。微量元素方面亦具有低Sr(41.1×10-6～262×10-6)，低Rb(4.40×10-6～16.65×10-6)、低Rb/Sr(0.07～0.65)等特點。但來源于變泥質巖熔體具有高Rb，低Sr，高Rb/Sr特征[10]，顯然這和勐庫地區花崗巖的地球化學特征不完全一致。因此，變泥質巖的水致部分熔融不太可能是形成勐庫地區花崗巖的唯一機制。Rapp and Watson(1995)通過含水的變基性巖(角閃巖)的部分熔融實驗得出：P≥12 kbar，T在1000～1100℃時，部分熔融程度為10%～40%，產生的熔體都富鈉。角閃巖的部分熔融可形成低Rb/Sr比值(Rb/Sr<1)的熔體，典型的特征為形成埃達克質的成分。在Rb/Ba-Rb/Sr圖解中(圖11)，樣品全落入貧粘土源區，表明角閃巖的部分熔融在早期巖漿形成過程中可能所起的作用比較大。

上述論述表明勐庫地區三疊紀花崗質巖脈并非傳統意義上的埃達克巖，變泥質巖對其有一定程度的淡化作用，致使勐庫地區的多數花崗質巖脈已不具備埃達克巖的特征，形成機制應為變泥質巖的水致部分熔融和變基性巖的部分熔融的混合作用，其中變基性巖的部分熔融起主要作用。

4.2 巖漿形成的壓力條件

張旗等人(2006，2008)認為花崗巖的地球化學特征不僅與源巖性質有關，還與花崗巖形成時的壓力有關，花崗巖形成的壓力不同，源巖部分熔融后留下的殘留相組成即不同，花崗質熔體的地球化學性質也將不同。勐庫地區花崗巖較富Al，MgO 含量低(0.3%～0.62%)，(La/Yb)N=3.03～15.94，具有低Sr(60.20×10-6～264.00×10-6)、低K2O、Y(7.23×10-6～12.5×10-6)，LREE富集的特征，指示這些花崗巖形成過程中原巖部分熔融的壓力可能較高(張旗等，2006)。在Rb-Y+Nb圖解中(圖略)，樣品投影點全部落入火山弧花崗巖中，與巖石中虧損HREE有關，進而改變了熔體中微量元素含量，尤其是對壓力敏感的元素，如Y和Yb(主要由石榴石引起)，因而并不表明其形成于島弧環境[11]。

圖11 勐庫地區花崗巖脈Rb/Ba-Rb/Sr源區判別圖解Fig 11 Source Discriminant Rb/Ba-Rb/SrDiagram of Granite Vein in Mengku Area

圖12 勐庫地區花崗巖脈Rb/Y-Nb/Yr圖Fig 12 Rb/Y-Nb/Yr Diagram ofGranite Vein in Mengku Area

在張旗的Sr-Yb花崗巖分類圖解中(圖13)，勐庫地區的英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖脈的投影點主要落入少見的低Sr低Yb花崗巖區，僅一件數樣品落入常見的低Sr高Yb花崗巖區。前者可能涉及到高壓麻粒巖相溫-壓條件下的部分熔融作用，而后者主要屬高壓角閃巖相溫-壓條件下的低程度部分熔融物。暗示該地區的花崗巖的成因可能較傳統意義上的類型要復雜一些，雖不是埃達克巖，但是局部熔融條件可能已經達到了高壓麻粒巖相，甚至可能已經接近榴輝巖相條件。

4.3 構造地質背景探討

在Rb/Y-Nb/Yr圖解中(圖12)，樣品投影點多聚集在下地殼附近，顯示其成因與下地殼的深熔作用有關。勐庫地區的花崗巖出露于勐庫蛇綠混雜帶與臨滄花崗巖結合帶內，呈規模較大的巖脈狀散布于臨滄花崗巖體中，部分呈小巖脈狀、小巖株狀侵入于勐庫蛇綠混雜巖中。勐庫地區花崗巖脈的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為229Ma，這一年齡與區域上同碰撞臨滄花崗巖基的侵位時代(240～230Ma)基本一致，在該時期古特提斯洋俯沖消減作用完畢進入弧-陸碰撞造山階段，區域性的地殼快速抬升，使下地殼發生了近等溫降壓的麻粒巖相退變質作用，導致部分熔融形成上述的花崗巖。綜上所述，本文研究的花崗質脈體的地化特征與臨滄花崗巖巖基主體巖性有一定的相似性，亦有部分差異，與早期的英云閃長巖、花崗閃長巖、勐庫蛇綠混雜巖之間發生了局部的同化混染作用、局部混合巖化等作用有關。考慮到它們在時空和時代上的相關性，我們認為勐庫地區的三疊紀花崗巖脈來自于與臨滄花崗巖基相類似的下地殼源區的部分熔融。

5 結論

(1)勐庫地區的花崗質脈體具有Al2O3、Na2O含量高的特征，為富鈉型高鋁花崗巖。

(2)該地區花崗質脈體的巖石地球化學特征表明其形成機制應為變泥質巖的水致部分熔融和變基性巖的部分熔融的混合作用，其中變基性巖的部分熔融起主要作用。

(3)本次工作中采獲的花崗閃長巖脈鋯石LA-ICP-MS年齡為229±0.76Ma，結合區域地質資料，240～230Ma，古特提斯洋盆俯沖消減完畢，由于弧-陸碰撞造山作用，區域性的地殼快速抬升，下地殼發生了近等溫降壓的高壓麻粒巖相退變質作用，導致部分熔融形成上述的花崗巖。