滇西騰沖地塊東南緣早白堊世火山巖鋯石U-Pb定年及地質(zhì)意義

高永娟，林仕良，叢 峰，鄒光富，謝 韜唐發(fā)偉，李再會，梁 婷

(1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081;2.中國地質(zhì)大學(xué) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，湖北 武漢 430074)

滇西三江地區(qū)是東特提斯構(gòu)造帶的重要組成部分，由多個地塊(騰沖地塊、保山地塊、思茅地塊)和地塊間的構(gòu)造帶(高黎貢山構(gòu)造帶和昌寧-孟連縫合帶)組成［1－3］。騰沖地塊位于高黎貢山構(gòu)造帶的西側(cè)，其主體高黎貢山群為一套變形的綠片巖相—低角閃巖相變質(zhì)巖，被認(rèn)為是騰沖地塊元古宙變質(zhì)結(jié)晶基底。高黎貢山群經(jīng)歷了不同時期熱變質(zhì)及動力變質(zhì)的疊加，巖石變質(zhì)變形強(qiáng)烈，原巖的層理和沉積構(gòu)造等特征已經(jīng)無法恢復(fù)。近年來的研究工作，已經(jīng)通過精確的年代學(xué)手段從高黎貢山群中解體出了部分白堊紀(jì)和古近紀(jì)花崗巖類，為進(jìn)一步理清騰沖-梁河地區(qū)變質(zhì)巖系的年代學(xué)格架提供了依據(jù)［4－6］。在龍陵-瑞麗大斷裂內(nèi)發(fā)育一套淺變質(zhì)的沉積巖地層，與高黎貢山群呈斷層接觸關(guān)系，以往的工作將其定為晚元古界梅家山群寶華山巖組(云南省地質(zhì)調(diào)查院，2009)，但缺乏年齡依據(jù)。本次區(qū)域地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該套地層中發(fā)育火山巖酸性火山巖夾層，通過火山巖鋯石U-Pb定年獲得了121.4±1.4Ma的早白堊世年齡，進(jìn)而確定了地層的時代，也為探討特提斯演化過程中的巖漿響應(yīng)提供了進(jìn)一步的依據(jù)。

1 地質(zhì)概況和樣品

研究區(qū)位于騰沖地塊東南，以東為高黎貢山構(gòu)造帶(圖1b)。區(qū)內(nèi)最古老的地層為元古宙高黎貢山群，是騰沖地塊的變質(zhì)結(jié)晶基底，主要由黑云母斜長片麻巖、花崗片麻巖、混合巖、云英片巖、斜長角閃巖和變粒巖組成，變質(zhì)程度達(dá)綠片巖相-角閃巖相。區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育三疊紀(jì)、早白堊紀(jì)、古近紀(jì)花崗巖，與高黎貢山群為侵入接觸。古生代和中生代地層出露較少，新近系芒棒組砂礫巖和粘土巖在區(qū)內(nèi)分布廣泛，第四紀(jì)安山巖在研究區(qū)零星分布，為騰沖火山巖帶的西南延伸部分。研究區(qū)東南部三臺山附近沿龍陵-瑞麗大斷裂分布一條混雜巖帶，帶內(nèi)發(fā)育一套呈北東-南西向展布的長條狀或以斷塊狀產(chǎn)出的變質(zhì)地層，與高黎貢山巖群變質(zhì)巖呈斷層接觸關(guān)系。該套地層位于韌性剪切帶中，遭受強(qiáng)烈的動力變質(zhì)改造，巖石均糜棱巖化。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖及采樣位置Fig.1 Simplified geological map of the study area and sample location in the Tuanpo section

本文選取的地層剖面(PM25)位于云南潞西市軒崗鄉(xiāng)團(tuán)坡處，剖面主要巖性為粉砂質(zhì)絹云母板巖、砂質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖、絹云母千枚巖及糜棱狀英安巖。據(jù)巖石的變余結(jié)構(gòu)、構(gòu)造推斷，該套變質(zhì)巖石的原巖為粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾硅質(zhì)巖(圖1c)。剖面描述如下:

1.灰色絹云母千枚巖，發(fā)育毫米級細(xì)紋層。＞29.85m

2.灰色粉砂質(zhì)板巖夾薄層狀絹云母千枚巖，夾一層中層狀硅質(zhì)板巖。厚29.02m

3.厚塊狀灰-灰綠色糜棱巖化英安巖。厚15.87m

4.灰色含礫絹云千枚巖夾厚塊狀硅質(zhì)板巖。厚46.7m

5.灰色粉砂質(zhì)板巖夾灰黑色長英質(zhì)板巖。粉砂質(zhì)板巖中黑色與灰黃色條帶相間構(gòu)成條帶狀構(gòu)造。厚9.8m

6.灰色粉砂質(zhì)板巖夾厚塊狀長英質(zhì)板巖。長英質(zhì)板巖厚達(dá)2米。厚8.23m

7.灰-灰黃色粉砂質(zhì)板巖夾絹云母板巖、條紋-紋層狀硅質(zhì)板巖、糜棱巖化英安巖。＞25.07m

本文火山巖樣品采于剖面第3層，采樣位置見圖1c。樣品巖性為糜棱巖化英安巖，具斑狀結(jié)構(gòu)、糜棱狀構(gòu)造。斑晶礦物占30%。斑晶礦物主要為長石(20%)和石英(10%)。長石為板狀自形-半自形晶，部分晶體變形呈透鏡狀，晶體一般為1.5～1.5mm大小，以斜長石為主、鉀長石略少，發(fā)育聚片雙晶、卡納雙晶。石英為它形粒狀、大部分變形為透鏡狀、個別呈長透鏡狀，一般為0.1～1mm大小，石英斑晶部分(邊緣)或全部亞顆?；卟钕??；|(zhì)含量占70%。為隱晶質(zhì)-微晶顆粒狀，主要成分有石英(30%)、長石(10%)、云母(20%)、鐵泥質(zhì)(5%)和玻璃質(zhì)(5%)?；|(zhì)礦物呈條帶狀定向排列(圖2)。樣品主量元素和微量元素結(jié)果見表1，其 K2O 3.5%，K2O/Na2O 為 1.00，A/CNK 值為1.09，屬于高鉀的鈣堿性火山巖。

圖2 騰沖地塊火山巖顯微照片F(xiàn)ig.2 Photomicrographs of the volcanic rocks from the Tengchong block

2 分析方法

火山巖鋯石挑選在河北省廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院完成;鋯石陰極發(fā)光照相在西北大學(xué)大陸動力學(xué)實驗室的陰極熒光光譜儀(型號Mono CL3+)上完成;鋯石微量元素含量和U-Pb同位素定年在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR)利用LA-ICP-MS同時分析完成。激光剝蝕系統(tǒng)為 GeoLas 2005，ICP-MS為 Agilent 7500a。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計算)采用軟件ICPMSDataCal完成，詳細(xì)的儀器操作條件和數(shù)據(jù)處理方法同文獻(xiàn)［7］。U-Pb同位素定年中采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500作外標(biāo)進(jìn)行同位素分餾校正，每分析5個樣品點，分析2次91500。對于與分析時間有關(guān)的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的變化采用線性內(nèi)插的方式進(jìn)行了校正［8］。鋯石樣品的U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡權(quán)重平均計算均采用Isoplot/Ex_ver3［9］完成。

表1 騰沖地塊火山巖(PM25-3)主量元素(wt%)和微量元素(ppm)組成Table 1Major(wt%)and trace(ppm)element compositions in the volcanic sample PM25-3 from the Tengchong block

3 測試結(jié)果

英安巖中的鋯石多為無色透明，晶形良好，為長柱狀、短柱狀或粒狀，粒徑大小在0.05～0.1mm之間，長寬比多在1:1～1:2.5之間，部分鋯石顆?？梢娙芪g邊。鋯石顆粒大都具有典型的巖漿鋯石振蕩環(huán)帶，個別鋯石含有繼承核，部分鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像見圖3。鋯石Th含量為189～728ppm，U含量為219～757ppm，Th/U比值為0.61～1.36，多數(shù)接近于1，為典型的巖漿成因(表2)。對英安巖20顆巖漿鋯石邊部進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb定年，其中18個點落在一致線或其附近，鋯石206Pb/238U表面年齡為115～128Ma，加權(quán)平均年齡為(121.4±1.4)Ma，MSWD=3.0，代表了英安巖的冷卻年齡(圖4)。

表2 騰沖地塊英安巖鋯石LA-ICP MS U-Pb分析結(jié)果Table 2 LA-LCP-MS zircon U-Pb age determinations for the dacite from the Tengchong block

4 討論與結(jié)論

圖4 騰沖地塊英安巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Concordia diagram for zircon U-Pb ages of the dacite from the Tengchong block

根據(jù)本文英安巖的鋯石U-Pb年齡，研究區(qū)龍陵-瑞麗斷裂帶中的這套變質(zhì)地層的時代應(yīng)為早白堊世，并非屬于晚元古界梅家山群寶華山巖組。此外，白憲洲等［10］在該斷裂帶原劃歸為三疊系扎多組(Tz)地層剖面中也發(fā)現(xiàn)了早白堊世中酸性火山巖，其鋯石U-Pb年齡為130.0±1.7Ma。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查表明，以上兩組原歸屬不同時代的變質(zhì)地層的出露區(qū)域均局限于龍陵—瑞麗構(gòu)造混雜巖帶，以條帶狀或斷塊產(chǎn)出，因遭受不同程度動力變質(zhì)作用均已糜棱巖化，其原巖主要巖性為碎屑巖夾火山巖。根據(jù)已經(jīng)獲得的火山巖年齡數(shù)據(jù)，我們將龍陵-瑞麗斷裂帶夾早白堊世火山巖的變質(zhì)地層同歸于下白堊統(tǒng)，取名三臺山巖組(K1s)。

龍陵-瑞麗斷裂帶內(nèi)早白堊世火山巖的發(fā)現(xiàn)，證實了研究區(qū)存在早白堊世火山活動。龍陵-瑞麗大斷裂位于怒江縫合帶的西側(cè)，其北部還廣泛發(fā)育同期花崗質(zhì)侵入巖(115 ～ 127Ma)［5，11－13］。龍陵-瑞麗斷裂帶內(nèi)出露的這套長英質(zhì)火山巖的年齡(128～130Ma)與岡底斯中北部及藏東班公湖-怒江縫合帶早白堊世火山巖的年齡(120 ～130Ma)一致［14－15］。微量元素富集 Cs、Rb、Th、U、K 大離子親石元素和輕稀土元素，明顯虧損Nb、Ta、Ti等高場強(qiáng)元素，不同程度虧損Sr和P，指示其與俯沖環(huán)境相關(guān)。微量元素蛛網(wǎng)圖整體上還顯示出類似于上地殼的分布特征(圖5)。在構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，樣品幾乎全部落于火山弧區(qū)域內(nèi)(圖6)。但是，龍陵-瑞麗斷裂帶內(nèi)的早白堊世火山巖主量元素均表現(xiàn)出高鉀的鈣堿性特征(據(jù)本文及文獻(xiàn)［10］，圖略)，與中岡底斯早白堊世火山巖相似，而區(qū)別于同時期北岡底斯及班公湖-怒江縫合帶火山巖中鉀的鈣堿性特征，暗示這些火山巖形成于成熟度較高的火山弧環(huán)境，并可能與上地殼有關(guān)［15］。綜上所述，騰沖-梁河地區(qū)早白堊世長英質(zhì)火山巖很可能形成于怒江洋盆閉合晚期或閉合后的構(gòu)造背景。

圖5 騰沖地塊早白堊世火山巖微量元素分布特征(標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)［17］)Fig.5 Primitive mantle-normalized trace etement distribution patterns for the Early Cretaceous volcanic rocks from the Tengchong block(after Sun et al.，1989)

圖6 騰沖地塊早白堊世火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)［18］)Fig.6 Rb-(Yb+Ta)discrimination diagram for the Early Cretaceous volcanic rocks from the Tengchong block(after Pearce et al.，1984)

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