劉書生，范文玉，羅茂金，唐發(fā)偉，朱華平，陳文峰

1.成都理工大學地球科學學院，成都 610059 2.成都地質礦產研究所，成都 610081 3.西部匯源礦業(yè)有限公司，成都 611730

老撾南部帕萊通雙峰式火山巖鋯石U-Pb定年及巖石地球化學特征

劉書生1,2，范文玉2，羅茂金2，唐發(fā)偉2，朱華平2，陳文峰3

1.成都理工大學地球科學學院，成都 610059 2.成都地質礦產研究所，成都 610081 3.西部匯源礦業(yè)有限公司，成都 611730

老撾南部帕萊通(Phlaythong)礦區(qū)出露了一套雙峰式火山巖組合，其基性端元為致密塊狀玄武巖，酸性端元為流紋巖。流紋巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡為(229.0±2.0)Ma，屬中-晚三疊世，代表雙峰式火山巖形成時代。地球化學數(shù)據(jù)顯示：玄武巖SiO2質量分數(shù)均值為50.70%，富TiO2、MgO、CaO和TFeO，具較低的全堿和P2O5，富集LILE(Sr、Rb、Ba、Th)和輕微虧損HFSE，輕稀土略微富集，Eu負異常不明顯；流紋巖具有高的SiO2(平均質量分數(shù)為76.33%)和全堿，富鉀(w(K2O)>w(Na2O))，極低的TiO2、MgO、CaO和TFeO，富Th、U和Zr，明顯虧損Ta、Nb、Ba、Sr和Ti，輕稀土富集，顯示明顯的Eu負異常(δEu=0.31～0.82)特征。初步研究表明，玄武巖和流紋巖來自不同的巖漿源區(qū)，玄武巖由虧損的軟流圈地幔受陸殼物質混染作用形成,流紋巖為殼源物質受幔源巖漿底侵加熱之后熔融的產物。結合南海-印支地塊構造演化特征，認為該雙峰式火山巖形成于大陸板內裂谷環(huán)境。

雙峰式火山巖；鋯石U-Pb定年；地球化學；巖石成因；老撾

0 引言

老撾位于特提斯成礦域(地中海-喜馬拉雅-東南亞),是東南亞中南半島成礦帶的重要組成部分[1-3]，處于太平洋板塊和印度板塊挾持地帶，地質構造和巖漿活動強烈，尤其是中、新生代構造巖漿活動發(fā)育，蘊含著豐富的礦產資源。近年來，在老撾南部帕萊通(Phlaythong)地區(qū)發(fā)現(xiàn)一大型鐵礦床，礦體直接出露于地表，平緩地覆蓋在玄武巖之上。該鐵礦與本區(qū)出露的火山巖關系密切，因此，探討這類礦床所處的構造背景和形成機制尤為重要。但老撾地質礦產研究程度極低，關于地質背景、構造演化、礦床成因類型等問題缺乏系統(tǒng)研究，到目前為止，該區(qū)未有關于火山巖的精確年齡報道。本次以老撾南部帕萊通礦區(qū)出露的火山巖為研究對象，首次從巖石學、年代學及地球化學方面研究其巖漿成因及演化歷史，進一步探討其形成環(huán)境及構造意義，以期對該地區(qū)成巖與成礦關系提供新的信息。

1 地質概況及巖相學特征

帕萊通礦區(qū)大地構造處于南海-印支地塊的萬象-昆嵩微陸塊，地處南海西布康-昆嵩構造巖漿巖帶[3]的南西側(圖1A)。區(qū)域上主要由太古宙麻粒巖,元古宙角閃巖及多期次花崗巖、花崗混合巖構成。上覆三疊系碎屑巖、灰?guī)r、流紋巖，中侏羅統(tǒng)砂巖、礫巖，新生界玄武巖和砂巖、礫巖。該微陸塊巖漿活動強烈，從太古宙至新生代均有活動，前寒武紀至中生代主要為花崗巖類的侵入，而在中生代有大量的酸性和基性火山噴發(fā)，新生代以玄武巖為主。

帕萊通礦區(qū)出露的地層主要以上三疊統(tǒng)的基性、酸性火山巖為主(圖1B)。酸性火山巖主要為流紋巖，出露于礦區(qū)的南部，地貌上多呈低緩的山丘突起；基性火山巖為致密塊狀鐵質玄武巖、輝石玄武巖，直接覆于流紋巖之上，而在玄武巖之上為厚層狀赤鐵礦，玄武巖柱狀節(jié)理發(fā)育(圖2A，B)。其次，在礦區(qū)的西部出露上新統(tǒng)至更新統(tǒng)氣孔狀玄武巖，在玄武巖之上有層狀磁鐵礦產出。其中，上三疊統(tǒng)流紋巖和玄武巖形成雙峰式火山巖組合，巖石特征如下：

流紋巖 呈灰白色，致密堅硬，斑狀結構，塊狀構造。斑晶成分主要為石英(10%)、斜長石(>10%)及少量鉀長石(5%)。石英斑晶粒徑約為1 mm，呈棱角狀，常有熔蝕并有碎裂； 斜長石斑晶，呈半自形柱狀，已全被絹云母交代，僅有其假象;鉀長石斑晶呈半自形柱狀，僅有其殘晶，殘晶呈平行條紋(圖2C,D)?；|中由隱晶狀長英礦物組成(75%)，石英為主，鉀長石次之，基質中有絹云母化。

圖1 帕萊通礦區(qū)大地構造簡圖(A)及礦區(qū)地質圖(B)Fig.1 Tectonic(A) and geological(B) sketch map of Phlaythong

致密塊狀玄武巖 呈灰綠色-黑綠色，斑狀結構,基質呈間隱間粒結構、微嵌晶結構。斑晶主要為輝石，多呈半自形短柱狀，有碎裂，0.4～0.5 mm；斜長石斑晶偶見，具環(huán)帶構造，約0.3 mm。基質由斜長石微晶、單斜輝石、鐵質組成:斜長石微晶占40%，無序排列，基本無蝕變；單斜輝石填于斜長石微晶的空隙中，并有斜長石微晶嵌入輝石中，構成嵌晶結構(圖2E，F(xiàn))。此外見鐵質填于斜長石微晶的間隙中。

Qz.石英;Kp.鉀長石;Pl.斜長石;Prx.輝石。A.流紋巖、玄武巖、赤鐵礦空間關系；B.玄武巖柱狀節(jié)理；C-D.正交偏光下流紋巖中石英斑晶(Qz)和鉀長石殘晶(Kp)；E-F.正交偏光下玄武巖中輝石與斜長石嵌晶結構。圖2 帕萊通火山巖野外露頭及顯微照片F(xiàn)ig.2 Microscopic images of the bimodal volcanic rocks in Phlaythong

2 樣品分析方法

本次對采自老撾南部帕萊通礦區(qū)14件新鮮的巖石樣品(包括5件玄武巖，9件流紋巖樣品)進行了全巖主量、稀土和微量元素分析，由中國地質科學院測試所(國家地質實驗測試中心)完成。主量元素采用熔片XRF方法(國家標準GB/T14506.28-1993監(jiān)控)在X熒光光譜儀3080E測試。其中，F(xiàn)eO采用容量滴定法(按GB/T14506.13-1993國家標準監(jiān)控)，H2O+用重量法(國家標準GB/T14506.2-1993監(jiān)控)分析，CO2用導電法(按標準GB9835-1988監(jiān)控)，分析精度優(yōu)于1%。稀土和微量元素采用Teflon溶樣罐進行溶樣，再經過ICP-MS進行測定(執(zhí)行標準DZ/T0223-2001)，相對標準偏差優(yōu)于5%。數(shù)據(jù)處理采用Geokit2012地球化學數(shù)據(jù)處理軟件。

流紋巖樣品(PWL6)鋯石挑選由成都地質礦產研究所分析測試中心完成，破碎至80～120目，洗去粉塵，經淘選除去輕礦物，保留重礦物，再用永久磁鐵除去磁鐵礦等磁性礦物，經重液分選除去比重小于鋯石的礦物，最后在雙目鏡下手工精選出用于定年的鋯石。鋯石SHRIMP U-Pb年齡是在中國地質科學院北京離子探針中心SHRIMP-II型離子探針儀器上測定。將樣品鋯石和RSES標準鋯石(TEM,417Ma)一起在玻璃板上用環(huán)氧樹脂固定,拋光到暴露出鋯石的中心部位,用反光、透光照相，然后噴炭再通過陰極發(fā)光(CL)照相，最后測定鋯石的U、Th和Pb同位素含量及定年。詳細實驗流程和原理參考文獻[4-7]。應用Squid1.0和Isoplot3.0[8]程序進行數(shù)據(jù)處理，鋯石中的普通鉛采用實測204Pb校正。所有測點的誤差均為1σ，采用年齡為206Pb/238U年齡，其加權平均值具有95%的置信度。樣品PWL6的鋯石U-Pb測年結果見表1。

3 火山巖年代學

老撾地質工作程度較低，地層形成時代基本是通過化石定年、地層對比法而獲得，對該套地層形成的精確年齡未有報道。因此，為了確定帕萊通礦區(qū)火山巖的形成時代，本次選擇了這套雙峰式火山巖酸性端元流紋巖進行鋯石U-Pb定年，采樣位置見圖1B。

流紋巖定年樣品中的鋯石陰極發(fā)光圖像顯示(圖3):鋯石多呈半自形-自形長柱狀及雙錐狀晶體，晶棱及晶面清楚，長軸多為150～200 μm，長短軸比一般為2∶1左右，大者可達4∶1(點6.1)；大部分鋯石具有巖漿鋯石的平直對稱生長環(huán)帶和扇狀環(huán)帶特征，個別鋯石含有不透明包裹體;也有個別鋯石顆粒見有核邊結構，核部呈暈圓狀，可能為繼承的殘留鋯石，邊部顏色均勻，震蕩環(huán)帶發(fā)育，且核部與邊部接觸界線規(guī)則。

樣品的SHRIMP鋯石U-Pb測年結果見表1?？梢钥闯?，全測點鋯石的w(U)為(152.06～422.13)×10-6，w(Th)為(127.78～326.08)×10-6，Th/U為0.59～1.08，均大于0.3，顯示了巖漿鋯石的Th/U值典型特征[9]，說明這些鋯石均為流紋巖形成時的巖漿結晶鋯石。帕萊通流紋巖12顆鋯石分析測點年齡其諧和性較好，表明這些鋯石形成后其U-Pb同位素體系保持封閉狀態(tài)，其中測點3.1為(243.1±7.3)Ma，年齡稍大，偏離主鋯石群，可能為早期巖漿作用的繼承性鋯石，年齡計算時未作統(tǒng)計。其余11個測點206Pb/238U年齡為(224.4±3.5)～(233.9±4.1)Ma，構成非常集中的主鋯石群，加權平均結果為(229.0±2.0)Ma(n=11，MSWD=0.66)(圖4)，代表了流紋巖形成的時代。

表1 帕萊通流紋巖鋯石SHRIMP U-Pb分析結果

注：Pbc代表普通鉛,Pb*代表放射鉛，普通鉛經測定的204Pb校正。

圖3 帕萊通流紋巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 Cathodoluminescenece (CL) images of analyzed zircons from rhyolite in Phlaythong

圖4 帕萊通流紋巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡諧和圖Fig.4 Concordia diagram of SHRIMP U-Pb data of zircon from rhyolite in Phlaythong

4 地球化學特征

4.1 主量元素

帕萊通礦區(qū)玄武巖及流紋巖主量元素測試數(shù)據(jù)及相關參數(shù)列于表2。部分樣品雖然野外觀察均較新鮮，但仍有不同程度的蝕變，測試分析結果顯示燒失量大于2.0%。由表2可以看出，該地區(qū)火山巖最突出的特點是w(SiO2)表現(xiàn)出不連續(xù)性:基性火山巖w(SiO2)為38.51%～50.22%，平均46.69%；酸性火山巖w(SiO2)為70.31%～77.76%，平均74.64%。其成分上體現(xiàn)出明顯的Daly間斷[10]，缺乏w(SiO2)為57.00%～68.00%的中性及中酸性火山巖。從w(SiO2)-w(K2O+Na2O)圖解(TAS分類圖，圖5)可以看出，樣品的投點基本落于玄武巖區(qū)和流紋巖區(qū)，成分上顯示一套雙峰式火山巖組合特征。

B.玄武巖；R.流紋巖；F.副長石巖；Ir. Irvine分界線(上方為堿性，下方為亞堿性)。圖5 帕萊通火山巖全堿-硅(TAS)分類圖解Fig.5 TAS diagram of volcanic rocks from Phlaythong

基性端元(玄武巖)具有低的w(SiO2)和中等的w(Al2O3)(12.96%～15.83%)，高的w(MgO)(6.00%～8.11%)、w(TFeO)(11.11%～24.14%)、w(CaO)(6.04%～8.78%)和w(TiO2)(1.42%～1.74%)，較低的w(Na2O+K2O)(2.39%～3.77%)和w(P2O5)(0.19%～0.46%)。Mg*為31.34～56.78。酸性端元(流紋巖)具有高w(SiO2)，高w(Na2O+K2O)(6.00%～8.32%)，且明顯富鉀(w(K2O)>w(Na2O))，中等w(Al2O3)(11.65%～15.42%)，w(MgO)、w(CaO)、w(TFeO)及w(TiO2)極低(分別為：0.14%～0.75%，0.08%～0.36%，1.00%～2.94%，0.17%～0.41%)。在w(SiO2)-w(K2O)判別圖解(圖6)中，玄武巖樣品投點落入鈣堿性系列，流紋巖表現(xiàn)為高鉀鈣堿性低Ti特征。

圖6 帕萊通火山巖w(SiO2)-w(K2O)判別圖解Fig.6 w(SiO2)-w(K2O)diagrams of Phlaythong volcanic rocks

4.2 微量元素

基性端元與酸性端元火山巖的微量元素測試數(shù)據(jù)及相關參數(shù)列于表1中。從微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖上可以看出，兩類不同巖性微量元素的分布規(guī)律略有不同。玄武巖樣品(圖7A)中大離子親石元素LILE(Sr，Rb，Ba、Th等)表現(xiàn)富集特征，Sr富集最為明顯；高場強元素HFSE(Ta，Nb，Zr，Hf，Ti，Y等)表現(xiàn)輕微的虧損。而流紋巖樣品(圖7B)則與玄武巖樣品明顯不同，富集Th、U和Zr，明顯虧損Ba、Sr和Ti。在基性端元玄武巖Nb/U=26.38～34.86(平均29.48)，這個比值靠近原始地幔值(Nb/U≈30)[13]，而明顯高于上陸殼平均值(Nb/U≈9)[14]。

A、C為玄武巖;B、D為流紋巖。原始地幔數(shù)據(jù)引自文獻[11];球粒隕石數(shù)據(jù)引自文獻[12]。圖7 帕萊通雙峰式火山巖微量元素原始地幔配分模式圖(A,B)和稀土配分模式圖(C,D) Fig.7 Plots of primitive mantle-normalized trace elements patterns (A,B) and plots of chondrite-normalized REE patterns (C,D) for the bimodal volcanic rocks in Phlaythong

4.3 稀土元素

老撾南部帕萊通礦區(qū)火山巖稀土元素分析結果及其主要參數(shù)列于表2中。數(shù)據(jù)顯示：玄武巖的w(∑REE)較低且變化范圍較小((49.42～68.43)×10-6，平均為60.48×10-6)，LREE/HREE值為3.42～4.08，平均為3.73，(La/Yb)N值為3.65～5.21，平均為4.40，輕稀土略微富集(圖7C)；而流紋巖的w(∑REE)較高且變化較大((128.82～262.24)×10-6，平均為180.22×10-6)，LREE/HREE值為5.56～9.31，平均7.16，(La/Yb)N值為4.51～14.67，平均為7.53。δEu值范圍也存在差異:玄武巖δEu值為0.95～1.13，平均為1.03，無明顯的Eu異常；而流紋巖樣品中δEu值為0.31～0.82，平均為0.51，存在明顯的負Eu異常(圖7D)。δCe值范圍兩者變化不大:玄武巖為0.88～0.94，平均0.91；流紋巖為0.52～1.40，平均0.92，表現(xiàn)無明顯的Ce異常。個別樣品發(fā)生了輕微的負Ce異常，可能是巖石遭受了一定程度的風化作用或源區(qū)物質固有特征的體現(xiàn)[15]。

5 討論

5.1 火山巖的形成時代

從已有的資料顯示，帕萊通礦區(qū)火山巖一直被認為是形成于早二疊世[16]。本次研究獲得的年齡均是由震蕩環(huán)發(fā)育的巖漿鋯石所獲得，可以代表鋯石結晶的時間，年齡數(shù)據(jù)諧和性較好，加權平均年齡為(229.0±2.0)Ma，代表了老撾南部帕萊通礦區(qū)雙峰式火山巖的形成年齡。

本次首次獲得老撾南部流紋巖的高精度鋯石U-Pb年齡，相比前人由生物化石推斷的晚二疊世略晚，由于化石代表地層中沉積巖的年齡，存在一定的不一致性。同時，老撾的地質工作程度較低，并未做過詳細的測年工作，僅由推斷對比所得的年齡值需更進一步的考證。在本項目開展的過程中，對礦區(qū)出露的玄武巖測年，所獲得的年齡為(223.0±6.0)Ma*羅茂金,劉書生,范文玉，等.老撾帕萊通鐵礦普查報告(內部資料).成都：成礦地質礦產研究所，2012.，與流紋巖年齡相當，表明二者在時間上是同時形成的。因此，所得的年齡值可以代表該套雙峰式火山巖的形成時代。根據(jù)國際地質年代劃分方案[17]，該年齡值屬于中-晚三疊世(T2-3)。

5.2 巖石成因

帕萊通礦區(qū)出露的火山巖僅有玄武巖和流紋巖兩類，玄武巖直接覆蓋于流紋巖之上，未見變形變質特征，形成時代均為中-晚三疊世(T2-3)，說明在時間、空間上緊密伴生，而且w(SiO2)缺少中性巖性段，成分上出現(xiàn)Daly間斷，因此屬于雙峰式火山巖。

雙峰式火山巖中玄武巖來自于地幔巖石的部分熔融已被公認，但流紋巖的來源則有不同的認識，因此，雙峰式火山巖的成因實際上就是流紋巖的成因[18]。通常認為流紋巖成因有兩種：一種是與玄武巖漿不同源，是地殼深熔作用形成或者是幔源巖漿與殼源熔體發(fā)生混合作用的產物，玄武巖漿僅為流紋巖的形成提供熱源，這類流紋巖與其伴生的玄武質巖石的微量元素和同位素組成相差較大[19]，如東非裂谷[20]和Naivasha裂谷[21]。另一種則是與玄武巖漿同源，由玄武巖漿分離結晶作用形成，僅有微量或根本沒有陸殼物質的加入[22-25]，其微量元素和同位素組成與伴生的玄武巖相似[26-28]。

本區(qū)雙峰式火山巖中，基性火山巖與酸性火山巖相比，前者的TiO2、MgO、P2O5、TFeO質量分數(shù)較高，且與w(SiO2)呈明顯正相關，表明磷灰石和鈦鐵礦沒有發(fā)生明顯的結晶分離[29]，而后者則具有極低的TiO2、MgO、P2O5和TFeO質量分數(shù)。它們的稀土元素配分模式也存在一定的差異，稀土總量(∑REE)上玄武巖較流紋巖變化范圍小，從稀土元素配分模式圖(圖7C、D)中可見，雖然兩類巖性稀土配分曲線均為右傾輕稀土富集型，但是，流紋巖特征值((La/Yb)N平均為7.53)則表明了輕重稀土存在較高程度的分餾，反映巖漿源區(qū)可能存在一定程度的部分熔融[15]。玄武巖Eu無明顯異常，而流紋巖則表現(xiàn)出明顯的Eu負異常，表明流紋巖在巖漿形成和演化期間斜長石結晶分離作用明顯。在微量元素原始地幔標準化配分形式方面兩者明顯不同(圖7A、B):基性火山巖明顯富集Sr、Rb、Ba、Th等大離子親石元素(LILE)，Ta、Nb、Zr、Hf、Ti、Y等高場強元素(HFSE)表現(xiàn)一定程度的虧損；而酸性火山巖富集Th、U和Zr，明顯虧損Ba、Sr和Ti。它們的不相容微量元素比值差異明顯，如玄武巖Nb/U、Nb/Ta分別為26.38～34.86、14.70～16.98，流紋巖相應值分別為2.90～5.25、10.26～15.06。因此，認為本區(qū)的雙峰式火山巖的2個端元并非同源，流紋巖不是玄武巖母巖漿結晶分異的產物，更可能是幔源巖漿與殼源物質部分熔融的產物。

5.2.1 玄武巖成因

本區(qū)玄武巖Mg*值為31.34～56.78，均低于原始巖漿參數(shù)65；w(Cr)為(161.00～229.00)×10-6，w(Ni)為(156.00～182.00)×10-6，也分別低于原始巖漿(300×10-6，250×10-6)[30]，表明該區(qū)玄武巖是原始巖漿經分異演化后的結晶產物[31]。它們具有輕稀土(LREE)和Th、U 輕微富集，Nb、Ta、Ti具有弱的負異常，說明受地殼混染作用使得Nb、Ta、Ti質量分數(shù)下降；(Th/Nb)N為1.18～1.64，平均1.38>1；高的Nb/La值、低的La/Ba，也表明是受到地殼混染大陸玄武巖的鮮明特點[32-33]。大陸玄武巖不管是否遭受地殼或巖石圈混染，它們都具有較高的w(Zr)(>70×10-6)和Zr/Y值(>3)；島弧玄武巖總體是以具有較低的w(Zr)(<130×10-6)和Zr/Y值(<4)為特征[34]。帕萊通礦區(qū)玄武巖w(Zr)為(71.60～90.30)×10-6，平均為85.62×10-6，顯示了島弧玄武巖和大陸玄武巖的特點。但是，Zr/Y為4.62～4.94，平均4.79(>4)，表現(xiàn)為比較明顯的大陸玄武巖特征，說明地殼(或巖石圈地幔)卷入了玄武巖的形成[35]。因此，本區(qū)玄武巖起源于虧損的軟流圈地幔，在上涌過程中與殼源物質發(fā)生混染形成。

5.2.2 流紋巖成因

根據(jù)前述，本區(qū)流紋巖與基性巖漿并非同源，不是基性巖漿結晶分異的產物。流紋巖高的w(SiO2)和極低的w(MgO)，表明也不可能是幔源巖石直接熔融的產物。巖石具有明顯的Eu負異常，強烈的虧損Sr、Ba、Ti等元素，表明源區(qū)物相中有斜長石、磷灰石、角閃石、鈦鐵礦殘留[36]。事實上，對于如此高w(SiO2)的酸性巖漿而言，很難發(fā)生強烈的分離結晶作用[29]。因此流紋巖更可能是殼源巖石的部分熔融的產物。

前人研究[37]表明，地殼(俯沖洋殼、鐵鎂質下地殼、長英質上地殼)深熔作用可以形成流紋巖巖漿。巖石中低的w(Sr)、高w(Y)和貧w(Al2O3)的特征與由俯沖洋殼部分熔融形成的高w(Sr)、低w(Y)和富w(Al2O3)的埃達克巖[38]特征明顯不同，可以排除其由俯沖洋殼部分熔融產生。低的Nb/Ta值(10.26～15.06)也排除了來自沉積地層或蝕變的硅質洋殼(Nb/Ta>17[39])。流紋巖低的Ti/Y值(0.26～0.98)和Ti/Zr值(2.85～9.83)也表明其為典型的陸殼巖石部分熔融的產物[40-41]，Rb豐度((139.0～194.0)×10-6)明顯低于分異成因的巖漿巖(>270.0×10-6)。因此，說明帕萊通礦區(qū)流紋巖直接起源于陸殼部分熔融[42]，基性巖漿活動伴隨的高熱流為陸殼物質的部分熔融提供了熱源。

6 構造環(huán)境及地質意義

雙峰式火山巖可以形成于大陸裂谷、洋內島弧，也可以形成于活動大陸邊緣和弧后盆地的初始階段[43]。

帕萊通礦區(qū)玄武巖富集大離子親石元素LILE (Sr、Rb、Ba、Th等)，Sr富集最為明顯，輕微的虧損高場強元素HFSE (Ta、Nb、Zr、Hf、Ti、Y等)，明顯不同于洋中脊玄武巖(MORB)嚴重虧損大離子親石元素、而Ta、Yb等元素的豐度值較高的特點，也顯示其與島弧玄武巖(IAB)的差別，具有板內玄武巖(WPB)的分布特點[44]。在Ti/100-Zr-3Y圖解投點中落在板內玄武巖范圍之內(圖8)。一般來說，大陸板內玄武巖的Th/Ta>1.6，Ta/Hf>0.1(拉斑玄武巖Ta/Hf=0.1～0.3，堿性玄武巖Ta/Hf>0.3)。其中：典型裂谷玄武巖的Th/Ta=1.6～4.0，陸內拉張帶或初始裂谷玄武巖的Th/Ta>4(一般為4～10)；陸內熱柱成因玄武巖的Ta/Hf>0.3，Th/Ta值變化較大[46]。帕萊通礦區(qū)玄武巖的Th/Ta=2.44～3.05(在1.6～4.0內)，Ta/Hf=0.23～0.30(在0.1～0.3內)，這與典型的大陸裂谷玄武巖系：克溫拉灣(Keweenawan)古裂谷玄武巖(加拿大一側)[47]、東非大裂谷西支盧旺達碧玄巖-粗面巖系、東非大裂谷西支Kivu中新世至現(xiàn)代玄武巖[48]、峨眉山玄武巖[49]等特征一致。在Th/Hf-Ta/Hf判別圖解上投點落入陸內裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖區(qū)(Ⅳ1)(圖9)。綜上表明，帕萊通礦區(qū)玄武巖為典型的陸內裂谷型玄武巖，進而表明該地區(qū)的雙峰式火山巖形成于大陸板內裂谷環(huán)境。

圖8 帕萊通玄武巖Ti/100-Zr-3Y構造判別圖解(底圖據(jù)文獻[45])Fig.8 Ti/100-Zr-3Y tectonic setting discrimination plot of basic volcanic rocks of Phalaythong(base map modified after reference[45])

Ⅰ.板塊發(fā)散邊緣N-MORB；Ⅱ1.大洋島弧玄武巖區(qū)；Ⅱ2.陸緣島弧及陸緣火山弧玄武巖區(qū)；Ⅲ.大洋板內洋島、海山玄武巖及T-MORB、E-MORB區(qū)；Ⅳ1.陸內裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖區(qū)；Ⅳ2.陸內裂谷堿性玄武巖區(qū)；Ⅳ3.大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū)；Ⅴ.地幔熱柱玄武巖區(qū)。底圖據(jù)文獻[46]。圖9 Th/Hf-Ta/Hf構造判別圖解Fig.9 Th/Hf-Ta/Hf identification of tectonic setting of basalts

事實上，A型俯沖作用始于三疊紀初，保山-撣泰地塊的前緣俯沖于印支地塊前緣之下[3]，暗示了此時期(T1)帕萊通地區(qū)整體處于擠壓狀態(tài)，而雙峰式火山巖是拉張環(huán)境下的產物。因此，該雙峰式火山巖的出現(xiàn)表明，在中-晚三疊世(T2-3)帕萊通地區(qū)存在局部的拉張，處于短暫的應力松弛狀態(tài)。進而暗示了T2-3時期保山-撣泰地塊向印支地塊俯沖作用已停止，昌寧-孟連-清邁-莊他武里-勞勿縫合帶關閉，統(tǒng)一的東南亞板塊形成，東南亞進入了板內活動階段(這與陳永清等[3]研究結論吻合)。而在這一階段，帕萊通礦區(qū)處于板內裂谷環(huán)境，由于局部拉張使得擠壓應力釋放引起軟流圈物質持續(xù)上涌，巖漿在上升過程中受到了殼源熔體的混染，并發(fā)生了橄欖石、輝石、斜長石的結晶分異作用形成基性巖漿；這些基性巖漿伴隨的高熱流使地殼物質部分熔融形成酸性巖漿，進而形成現(xiàn)在的雙峰式火山巖。而且基性巖中鐵質含量高，與該地區(qū)如此大規(guī)模的赤鐵礦成因關系密切(另文討論)?？梢?，帕萊通雙峰式火山巖的確定，對揭示該區(qū)域構造演化以及尋找與之相關的火山-沉積型鐵礦具有地質指導意義。

7 結論

1)帕萊通礦區(qū)出露的火山巖在時空上緊密伴生，由基性巖(玄武巖)和酸性巖(流紋巖)組成，缺乏w(SiO2)為57.00%～68.00%的中性及中酸性巖性段，成分上出現(xiàn)明顯的Daly間斷，屬于雙峰式火山巖。該雙峰式火山巖SHRIMP鋯石U-Pb測年為(229.0±2.0)Ma，屬中-晚三疊世構造巖漿活動的產物。

2)雙峰式火山巖中，基性和酸性2個端元的稀土、微量元素特征存在著明顯的差異，它們來自不同的源區(qū)?；曰鹕綆r起源于虧損的軟流圈地幔，受陸殼物質混染作用形成；酸性火山巖則是來源于殼源巖石的部分熔融。

3)帕萊通礦區(qū)雙峰式火山巖形成于大陸板內裂谷環(huán)境。中-晚三疊世，東南亞進入了板內活動時期。這一時期，帕萊通礦區(qū)處于裂谷拉張背景，拉張作用使得擠壓應力釋放引起軟流圈物質持續(xù)上涌，形成雙峰式火山巖。這套雙峰式火山巖的形成與該區(qū)大型鐵礦床關系密切。

[1] 林方成,李興振,劉朝基,等.東南亞地區(qū)地質礦產對比研究項目成果報告[R].成都：成都地質礦產研究所，2007. Lin Fangcheng,Li Xingzhen, Liu Chaoji, et al. Comparative Study of Geology and Mineral Resources in Southeast Asia[R].Chengdu: Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources,2007.

[2] 盧映祥,劉洪光,黃靜寧,等.東南亞中南半島成礦帶初步劃分與區(qū)域成礦特征[J].地質通報, 2009,28(2/3):314-325. Lu Yingxiang, Liu Hongguang, Huang Jingning, et al. Preliminary Division of the Metallogenetic Belts in the Central South Peninsula of Southeast Asia and Their Regional Ore-Forming Characteristics[J]. Geological Bulletin of China, 2009, 28 (2/3):314-325.

[3] 陳永清，劉俊來，馮慶來，等.東南亞中南半島地質及與花崗巖有關的礦床[M].北京:地質出版社, 2010. Chen Yongqing,Liu Junlai,Feng Qinglai,et al.Geology and Ore Deposits Associated with Granites in Indo-China Peninsular, of Southeastern Asia[M]. Beijin: Geological Publishing House, 2010.

[4] Compston W,Williams I S,Meyer C. U-Pb Geochronology of Zircons from Lunar Breccia 73217 Using a Sensitive High Mass Resolution Ion Microprobe[J]. Journal of Geophysical Research, 1984,89:325-334.

[5] Compston W,Williams I S,Kirschwink J L. Zircon U-Pb Ages of Early Cambrian Time-Scale[J].J Geol Soc, 1992,149:171-184.

[6] Williams I S. U-Th-Pb Geochronology by Ion Microprobe[J]. Reviews in Economic Geology, 1998, 7:1-35.

[7] 宋彪,張玉海,萬渝生,等. 鋯石SHRIMP靶制作、年齡測試及有關現(xiàn)象討論[J].地質論評, 2002,48(增刊):26-30. Song Biao, Zhang Yuhai, Wan Yusheng,et al. Mount Making and Procedure of the SHRIMP Dating[J]. Geological Review, 2002,48(Sup.):26-30.

[8] Ludwig K R.User’s Manual for Isoplot 3.00:A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[M]. Berkeley：Berkeley Geochronology Center Special Publication, 2003.

[9] Rubatto D. Zircon Trace Element Geochemistry:Partitioning with Garnet and the Link Between U-Pb Ages and Metamorphism[J].Chemical Geology, 2002,184:123-138.

[10] Daly R A. The Geology of Ascension Island Proc[J].Amer Acad Arts & Sci, 1925,60:180.

[11] Wood D A. A Variably Veined Suboceanic Upper Mantle-Genetic Significance for Mid-Ocean Ridge Basalts from Geochemical Evidence[J]. Geology, 1979,7:499-503.

[12] Macdonough W F,Sun S S. The Composition of the Earth[J]. Chemical Geology, 1995,120:223-253.

[13] Hofmann A W. Chemical Differentiation of the Earth: The Relationship Between Mantle, Continental Crust and Oceanic Crust[J]. Earth Planet Sci Lett, 1988, 90: 297-314.

[14] Taylor S R, McLennan S M.The Continental Crust: Its Composition and Evolution[M]. Oxford: Blackwell, 1985:312.

[15] 鄢全樹，石學法，王昆山，等.南海新生代堿性玄武巖主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究[J].中國科學：D輯:地球科學, 2008,38(1):56-71. Yan Quanshu, Shi Xuefa,Wang Kunshan, et al. Cenozoic Basalts Major, Trace Element and Sr-Nd-Pb Isotopic Studies,South China Sea[J]. Science in China：Series D: Earth Sciences, 2008,38(1):56-71.

[16] Annells R N, Coats J S. Lao PDR Geological and Mineral Occurrrence Map(Scale 1∶1 000 000)[M].Vientiane: Department of Geology and Mines,1990.

[17] Gradstein F M, Ogg J G, Smith A G, et al. A New Geological Time Scale with Special Reference to Precambrian and Neogene[J].Episodes, 2004,27(2):83-100.

[18] 王焰，錢青，劉良，等.不同構造環(huán)境中雙峰式火山巖的主要特征[J].巖石學報, 2000，16(2):169-173. Wang Yan, Qian Qing, Liu Liang, et al. Major Geochemical Characteristics of Bimodal Volcanic Rocks in Different Geochemical Environments[J]. Acta Petrologica Sinica, 2000, 16(2): 169-173.

[19] Christiansen R L. Yellow Stone Magmatic Evolution: Its Bearing on Understanding Large-Volume Explosive Volcanism[C]//Explowive Volcanism: Inception, Evolution and Hazards.Washington D C:National Academy Press, 1984:84-95.

[20] Davies G R, Macdonald R.Crustal Influences in the Petrogenesis of the Naivasha Basalt-Comendite Complex: Combined Trace Element and Sr-Nd-Pb Isotope Constraints[J]. J Petrol, 1987,28:1009-1031.

[21] Wilson W. Igneous Petrogenesis[M]. London: Unwin Hyman, 1989:327-373.

[22] Cleverly R W, Betton P J, Bristow J W. Geochemistry and Petrogenesis of the Lebombo Rhyolites[J]. Spec Publ Geol Soc S Afr, 1984, 13: 171-194.

[23] Grove T L,Donnelly-Nolan J M. The Evolution of Young Silicic Lavas at Medicine Lake Volcano, California: Implications for the Origin of Compositional Gaps in Calc-Alkaline Series Lavas[J].Contr Mineral Petrol, 1986,92(3): 281-302.

[24] MacDonald R, Sparks R S J, Sigurdsson H, et al. The 1875 Eruption of Askja Volcano, Iceland: Combined Fractional Crystallization and Selective Contamination in the Generation of Rhyolitic Vagma[J]. Mineral Mag, 1987, 51: 183-202.

[25] Bacon C R,Druit T H. Compositional Evolution of the Zoned Calc-Alkaline Magma Chamber of Mount Mazama, Crater Lake, Oregon[J]. Contrib Mineral Petrol,1988,98: 224-256.

[26] Brouxel M ,Lapierre H, Michard A, et al. The Deep Layers of a Paleozoic Arc:Geochemistry of the Copley-Blaklalaseries, Northern California[J]. Earth Planet Sci Lett , 1987,85: 386-400.

[27] Hochstaedter A G, Gill J B,Morris J. Volcanism in the Sumisu Rift: II: Subduction and Non-Subduction Related Components[J]. Earth Planet Sci Lett ,1990,100: 195-209.

[28] Geist D, Howard K A, Larson P. The Generation of Oceanic Rhyolites by Crystal Fractionation: The Basalt-Rhyolite Association at Volcan Alcedo, Galapagos Archipelago[J]. J Petrol, 1995, 36: 965-982.

[29] 耿新霞,柴鳳梅,楊富全,等.新疆阿爾泰南緣達拉烏茲雙峰式火山巖年齡及巖石成因[J]. 巖石學報, 2010,26(10):2967-2980. Geng Xinxia,Chai Fengmei,Yang Fuquan, et al.Geochronology and Genesis of Volcanic Rocks in Dalawuzi from the Southern Margin of Altay,Xinjiang[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010,26(10):2967-2980.

[30] Wendlandt R F, Altherr R, Neumann E-R, et al. Petrology, Geochemistry, Isotopes[C]//Olson K H. Continental Rifts:Evolution,Structure,Tecto-nics.Amsterdam:Elsevier,1995:47-60.

[31] 王銀喜,顧連興,張遵忠,等.博格達裂谷雙峰式火山巖地質年代學與Nd-Sr-Pb同位素地球化學特征[J].巖石學報, 2006,22(5):1215-1224. Wang Yinxi, Gu Lianxing, Zhang Zunzhong, et al. Geochronology and Nd-Sr-Pb Isotopes of the Bimodal Volcanic Rocks of the Bogda Rift[J]. Acta Petrologica Sinica ,2006,22(5):1215-1224.

[32] Saunders A D, Storey M, Kent R W, et al. Consequences of Plume-Lithosphere Interaction[C]//Storey B C, Alabaster T, Pankhurst R J,et al. Magmatism and the Causes of Continental Break-Up. London: Geol Soc Spec Pub,1992: 41-60.

[33] Kieffer B, Arndt N, Lapierre H, et al. Flood and Shield Basalts from Ethiopia: Magmas from the African Superswell[J]. J Petrol, 2004,45(4): 793-834.

[34] 夏林圻,夏祖春,徐學義,等.利用地球化學方法判別大陸玄武巖和島弧玄武巖[J].巖石礦物學雜志, 2007,26(1):77-89. Xia Linqi, Xia Zuchun, Xu Xueyi, et al. The Discrimination Between Continental Basalt and Island Arc Basalt Based on Geochemical Method[J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2007,26(1):77-89.

[35] Lightfoot P C, Naldrett A J, Gorbachev N S, et al. Geochemistry of the Siberian Trap of the Noril’s Karea, USSR, with Implications for the Relative Contributions of Crust and Mantle to Flood Basalt Magmatism[J]. Contrib Mineral Petrol, 1990,104(6): 631-644.

[36] Lightfoot P C, Hawkesworth C J, Sethna S F. Petrogenesis of Rhyolites and Trachytes from the Deccan Trap: Sr, Nd and Pb Isotope and Trace Element Evidence[J]. Contrib Mineral Petrol, 1987,95(1): 44-54.

[37] 路鳳香，桑隆康.巖石學[M].北京：地質出版社，2002. Lu Fengxiang,Sang Longkang. Petrology[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2002.

[38] Defant M J, Drummond M S.Derivation of Some Modern Arc Magmas by Melting of Young Subducted Lithosphere[J].Nature, 1990,347:662-665.

[39] Ben O D,White W M, Patchett J. The Geochemistry of Marine Sediments, Island Arc Magma Genesis, and Crust-Mantle Recycling[J].Earth Planet Sci Lett, 1989,94:1-21.

[40] Wilson M. Igneous Petrogenesis[M]. London: Unwin Hyman Press, 1989.

[41] Francalanci L, Taylorsr S R, Mcculloch M T. Geochemical and Isotopic Variations in the Calc-Alkaline Rocks of Aeolian Arc, Southern Tyrrhenian Sea, Italy: Constraints on Magma Genesis[J]. Contrib Mineral Petrol, 1993,113(3): 300-313.

[42] Irvine T N, Baragar W R A. A Guide to the Chemical Classification of the Common Volcanic Rocks[J]. Canadian Journal of Earth Sciences，1971,8(5):523-548.

[43] Pin C, Paquette J L. A Mantle-Derived Bimodal Suite in the Hercynian Belt: Nd Isotope and Trace Element Evidence for a Subduction-Related Rift Origin of the Late Devonian Brévenne Metavolcanics, Massif Central (France)[J]. Cnotrib Mineral Petrol, 1997,129:222-238.

[44] 韓吟文,馬振東.地球化學[M].北京:地質出版社,2003：206-207. Han Yinwen,Ma Zhendong. Geochemistry[M]. Beijing: Geological Publishing House,2003：206-207.

[45] Pearce J A, Cann J R. Tectonic Setting of Basic Volcanic Rocks Determined Using Trace Element Analyses[J]. Earth Planet Sci Lett, 1973,19:290-300.

[46] 汪云亮,張成江,修淑芝.玄武巖類形成的大地構造環(huán)境的Th/Hf-Ta/Hf圖解判別[J].巖石學報, 2001,17(3):413-421. Wang Yunliang, Zhang Chengjiang, Xiu Shuzhi. Th/Hf-Ta/Hf Identification of Tectonic Setting of Basalts[J]. Acta Petrologica Sinica, 2001, 17(3): 413-421.

[47] Shirey S B, Klewin K W, Berg J H, et al. Temporal Changes in the Sources of Flood Basalts: Isotopic and Trace Element Evidence from the 1 100 Ma Old Keweenawa Mamainse Point Formation, Ontario, Canada[J].Geochim Cosmochim Acta, 1994,58(20): 4475-4490.

[48] Furman T. Petrogenesis of Evolved Basalts and Rhyolites at Austurhorn, Southeastern Iceland: The Role of Fractional Crystallization[J]. Journal of Petrology, 1992,33( 6) :1105-1445.

[49] 汪云亮,李巨初,韓文喜,等,幔源巖漿巖源區(qū)成分判別原理與峨眉山地幔源區(qū)性質[J]. 地質學報, 1993,67(1):52-62. Wang Yunliang, Li Juchu, Han Wenxi, et al. The Principles for Discrimination of the Source Composition of Mantle-Derived Igneous Rocks and the Nature of the Mantle Source Region of the Emeishan Basalts[J].Acta Geologica Sinica, 1993,67(1): 52-62.

Zircon U-Pb Dating and Geochemistry Characteristics of the Bimodal Volcanic Rocks in Phlaythong Area, Southern Laos

Liu Shusheng1,2，F(xiàn)an Wenyu2，Luo Maojin2，Tang Fawei2，Zhu Huaping2，Chen Wenfeng3

1.CollegeofEarthSciences,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China2.ChengduInstituteofGeologyandMineralResources，Chengdu610081,China3.WesternHuiyuanMining&MineralCompanyLimited，Chengdu611730,China

SHRIMP U-Pb zircon ages are reported for rhyolites in the bimodal volcanic rocks from the Phlaythong area at the Southern of Laos. The zircons with well-defined oscillatory zoning from rhyolite sample yielded mean206Pb/238U age of (229.0±2.0) Ma, which represents the eruption age of the volcanic rocks during Middle to Upper Triassic (T2-3). Geochemically, the basalt shows an average SiO2content of 50.70%, enrichment of TiO2，MgO，CaO，TFeO，LILE(Sr，Rb，Ba，Th) and LREE, and depletion of alkali, P2O5and HFSE. Rhyolites are generally characterized by rich SiO2(76.33%), alkali(w(K2O)>w(Na2O)), and poor TiO2, MgO, CaO and TFeO, they have relatively high Th, U and Zr and rather low Ta, Nb, Ba, Sr and Ti, and display obvious negative anomaly of Ba, Sr and Ti, obvious enrichment of LREE, noticeable negative Eu anomalies (δEu=0.31-0.82). According to this research, the basalt was originated from depleted asthenosphere mantle (DM) material upwelling and contaminating a little part of crustal materials, and rhyolite resulted from melting crustal materials heated by basaltic magma and felsic magma. The bimodal volcanic rocks are the products of partial extension in an intracontinental rift.

bimodal volcanic rocks; SHRIMP zircon U-Pb dating; geochemistry; petrogenesis; Laos

10.13278/j.cnki.jjuese.201402112.

2013-10-02

中國地質調查局地質大調查項目(1212011220907)；國外礦產資源風險勘查專項基金(川財投(2010)331號)

劉書生(1977-)，男，博士研究生，主要從事礦產勘查評價與研究工作，E-mail:lshusheng@cgs.cn

范文玉(1962-)，男，教授級高級工程師，主要從事礦產勘查評價與研究工作，E-mail:fwenyu@cgs.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201402112

P597

A

劉書生，范文玉，羅茂金,等.老撾南部帕萊通雙峰式火山巖鋯石U-Pb定年及巖石地球化學特征.吉林大學學報:地球科學版,2014,44(2):540-553.

Liu Shusheng，F(xiàn)an Wenyu，Luo Maojin,et al.Zircon U-Pb Dating and Geochemistry Characteristics of the Bimodal Volcanic Rocks in Phlaythong Area, Southern Laos.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(2):540-553.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201402112.