滇西腾冲地块东南缘早白垩世火山岩锆石U-Pb定年及地质意义

高永娟，林仕良，丛 峰，邹光富，谢 韬唐发伟，李再会，梁 婷

(1.成都地质矿产研究所，四川 成都 610081;2.中国地质大学 地质过程与矿产资源国家重点实验室，湖北 武汉 430074)

滇西三江地区是东特提斯构造带的重要组成部分，由多个地块(腾冲地块、保山地块、思茅地块)和地块间的构造带(高黎贡山构造带和昌宁-孟连缝合带)组成［1－3］。腾冲地块位于高黎贡山构造带的西侧，其主体高黎贡山群为一套变形的绿片岩相—低角闪岩相变质岩，被认为是腾冲地块元古宙变质结晶基底。高黎贡山群经历了不同时期热变质及动力变质的叠加，岩石变质变形强烈，原岩的层理和沉积构造等特征已经无法恢复。近年来的研究工作，已经通过精确的年代学手段从高黎贡山群中解体出了部分白垩纪和古近纪花岗岩类，为进一步理清腾冲-梁河地区变质岩系的年代学格架提供了依据［4－6］。在龙陵-瑞丽大断裂内发育一套浅变质的沉积岩地层，与高黎贡山群呈断层接触关系，以往的工作将其定为晚元古界梅家山群宝华山岩组(云南省地质调查院，2009)，但缺乏年龄依据。本次区域地质调查发现，该套地层中发育火山岩酸性火山岩夹层，通过火山岩锆石U-Pb定年获得了121.4±1.4Ma的早白垩世年龄，进而确定了地层的时代，也为探讨特提斯演化过程中的岩浆响应提供了进一步的依据。

1 地质概况和样品

研究区位于腾冲地块东南，以东为高黎贡山构造带(图1b)。区内最古老的地层为元古宙高黎贡山群，是腾冲地块的变质结晶基底，主要由黑云母斜长片麻岩、花岗片麻岩、混合岩、云英片岩、斜长角闪岩和变粒岩组成，变质程度达绿片岩相-角闪岩相。区内广泛发育三叠纪、早白垩纪、古近纪花岗岩，与高黎贡山群为侵入接触。古生代和中生代地层出露较少，新近系芒棒组砂砾岩和粘土岩在区内分布广泛，第四纪安山岩在研究区零星分布，为腾冲火山岩带的西南延伸部分。研究区东南部三台山附近沿龙陵-瑞丽大断裂分布一条混杂岩带，带内发育一套呈北东-南西向展布的长条状或以断块状产出的变质地层，与高黎贡山岩群变质岩呈断层接触关系。该套地层位于韧性剪切带中，遭受强烈的动力变质改造，岩石均糜棱岩化。

图1 研究区地质简图及采样位置Fig.1 Simplified geological map of the study area and sample location in the Tuanpo section

本文选取的地层剖面(PM25)位于云南潞西市轩岗乡团坡处，剖面主要岩性为粉砂质绢云母板岩、砂质板岩、硅质板岩、绢云母千枚岩及糜棱状英安岩。据岩石的变余结构、构造推断，该套变质岩石的原岩为粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹硅质岩(图1c)。剖面描述如下:

1.灰色绢云母千枚岩，发育毫米级细纹层。＞29.85m

2.灰色粉砂质板岩夹薄层状绢云母千枚岩，夹一层中层状硅质板岩。厚29.02m

3.厚块状灰-灰绿色糜棱岩化英安岩。厚15.87m

4.灰色含砾绢云千枚岩夹厚块状硅质板岩。厚46.7m

5.灰色粉砂质板岩夹灰黑色长英质板岩。粉砂质板岩中黑色与灰黄色条带相间构成条带状构造。厚9.8m

6.灰色粉砂质板岩夹厚块状长英质板岩。长英质板岩厚达2米。厚8.23m

7.灰-灰黄色粉砂质板岩夹绢云母板岩、条纹-纹层状硅质板岩、糜棱岩化英安岩。＞25.07m

本文火山岩样品采于剖面第3层，采样位置见图1c。样品岩性为糜棱岩化英安岩，具斑状结构、糜棱状构造。斑晶矿物占30%。斑晶矿物主要为长石(20%)和石英(10%)。长石为板状自形-半自形晶，部分晶体变形呈透镜状，晶体一般为1.5～1.5mm大小，以斜长石为主、钾长石略少，发育聚片双晶、卡纳双晶。石英为它形粒状、大部分变形为透镜状、个别呈长透镜状，一般为0.1～1mm大小，石英斑晶部分(边缘)或全部亚颗粒化，具波状消光。基质含量占70%。为隐晶质-微晶颗粒状，主要成分有石英(30%)、长石(10%)、云母(20%)、铁泥质(5%)和玻璃质(5%)。基质矿物呈条带状定向排列(图2)。样品主量元素和微量元素结果见表1，其 K2O 3.5%，K2O/Na2O 为 1.00，A/CNK 值为1.09，属于高钾的钙碱性火山岩。

图2 腾冲地块火山岩显微照片Fig.2 Photomicrographs of the volcanic rocks from the Tengchong block

2 分析方法

火山岩锆石挑选在河北省廊坊区域地质调查研究院完成;锆石阴极发光照相在西北大学大陆动力学实验室的阴极荧光光谱仪(型号Mono CL3+)上完成;锆石微量元素含量和U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为 GeoLas 2005，ICP-MS为 Agilent 7500a。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成，详细的仪器操作条件和数据处理方法同文献［7］。U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次91500。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的变化采用线性内插的方式进行了校正［8］。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3［9］完成。

表1 腾冲地块火山岩(PM25-3)主量元素(wt%)和微量元素(ppm)组成Table 1Major(wt%)and trace(ppm)element compositions in the volcanic sample PM25-3 from the Tengchong block

3 测试结果

英安岩中的锆石多为无色透明，晶形良好，为长柱状、短柱状或粒状，粒径大小在0.05～0.1mm之间，长宽比多在1:1～1:2.5之间，部分锆石颗粒可见溶蚀边。锆石颗粒大都具有典型的岩浆锆石振荡环带，个别锆石含有继承核，部分锆石阴极发光(CL)图像见图3。锆石Th含量为189～728ppm，U含量为219～757ppm，Th/U比值为0.61～1.36，多数接近于1，为典型的岩浆成因(表2)。对英安岩20颗岩浆锆石边部进行了LA-ICP-MS U-Pb定年，其中18个点落在一致线或其附近，锆石206Pb/238U表面年龄为115～128Ma，加权平均年龄为(121.4±1.4)Ma，MSWD=3.0，代表了英安岩的冷却年龄(图4)。

表2 腾冲地块英安岩锆石LA-ICP MS U-Pb分析结果Table 2 LA-LCP-MS zircon U-Pb age determinations for the dacite from the Tengchong block

4 讨论与结论

图4 腾冲地块英安岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 Concordia diagram for zircon U-Pb ages of the dacite from the Tengchong block

根据本文英安岩的锆石U-Pb年龄，研究区龙陵-瑞丽断裂带中的这套变质地层的时代应为早白垩世，并非属于晚元古界梅家山群宝华山岩组。此外，白宪洲等［10］在该断裂带原划归为三叠系扎多组(Tz)地层剖面中也发现了早白垩世中酸性火山岩，其锆石U-Pb年龄为130.0±1.7Ma。区域地质调查表明，以上两组原归属不同时代的变质地层的出露区域均局限于龙陵—瑞丽构造混杂岩带，以条带状或断块产出，因遭受不同程度动力变质作用均已糜棱岩化，其原岩主要岩性为碎屑岩夹火山岩。根据已经获得的火山岩年龄数据，我们将龙陵-瑞丽断裂带夹早白垩世火山岩的变质地层同归于下白垩统，取名三台山岩组(K1s)。

龙陵-瑞丽断裂带内早白垩世火山岩的发现，证实了研究区存在早白垩世火山活动。龙陵-瑞丽大断裂位于怒江缝合带的西侧，其北部还广泛发育同期花岗质侵入岩(115 ～ 127Ma)［5，11－13］。龙陵-瑞丽断裂带内出露的这套长英质火山岩的年龄(128～130Ma)与冈底斯中北部及藏东班公湖-怒江缝合带早白垩世火山岩的年龄(120 ～130Ma)一致［14－15］。微量元素富集 Cs、Rb、Th、U、K 大离子亲石元素和轻稀土元素，明显亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，不同程度亏损Sr和P，指示其与俯冲环境相关。微量元素蛛网图整体上还显示出类似于上地壳的分布特征(图5)。在构造环境判别图解上，样品几乎全部落于火山弧区域内(图6)。但是，龙陵-瑞丽断裂带内的早白垩世火山岩主量元素均表现出高钾的钙碱性特征(据本文及文献［10］，图略)，与中冈底斯早白垩世火山岩相似，而区别于同时期北冈底斯及班公湖-怒江缝合带火山岩中钾的钙碱性特征，暗示这些火山岩形成于成熟度较高的火山弧环境，并可能与上地壳有关［15］。综上所述，腾冲-梁河地区早白垩世长英质火山岩很可能形成于怒江洋盆闭合晚期或闭合后的构造背景。

图5 腾冲地块早白垩世火山岩微量元素分布特征(标准化值引自文献［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)

图6 腾冲地块早白垩世火山岩构造环境判别图解(底图据文献［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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