滇西碧罗雪山花岗岩体地球化学特征及其地质意义

罗 伟, 李佑国, 费光春, 彭 静

(1.成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059；2.四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川德阳 618000)



滇西碧罗雪山花岗岩体地球化学特征及其地质意义

罗 伟1,2, 李佑国1, 费光春1, 彭 静2

(1.成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059；2.四川省地质矿产勘查开发局化探队，四川德阳 618000)

碧罗雪山花岗岩体位于三江成矿带中段的左贡岩浆弧带内，由花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和少量暗色包体组成。花岗岩类SiO2含量67.10%～74.67%，富钾(K2O/Na2O=1.32～2.67)和低CaO(0.83%～2.6%)，铝过饱和指数A/CNK=1.07～1.26，标准矿物中出现刚玉(1.06～3.38)。以上特征表明，该岩体为强过铝质高钾钙碱性S型花岗岩。稀土元素配分曲线呈右倾型，具弱至中等负Eu异常(δEu=0.38～0.97)，相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素，富集Cs、Rb、Th、U、K等大离子亲石元素。研究表明花岗岩为富含长石的砂屑岩部分熔融形成，形成于挤压环境向伸展环境转换的后碰撞阶段，为临沧花岗岩基的北延部分。

碧罗雪山 花岗岩体 地球化学 岩石成因 构造意义

0 引言

三江成矿带是研究特提斯洋构造演化的活化石，并且蕴含丰富的矿产资源，因此一直是研究的热点(杨日红等, 2005; 杨钻云等, 2010; 邓军等, 2012, 2013; 毛世东等, 2014)。碧罗雪山花岗岩体位于三江成矿带中段，思茅地块西缘，澜沧江缝合带东缘的左贡岩浆弧带内(图1a)。第三纪印度板块和亚欧板块的强烈碰撞形成本区复杂“构造结”(从柏林等, 1993; 钟大赉, 1998；Zietal., 2012)。注意到三江造山带在本段的西边界—澜沧江缝合带的确定是基于地层学的对比推断而来，并未发现蛇绿岩套。因此对这一地区的花岗岩的研究显得重要而充满挑战。前人对本区火成岩的研究主要是针对思茅地块北部和南部地区，如白马雪山岩体(Zietal., 2012)、临沧岩体等(简平等, 2006; Jianetal., 2009; Pengetal., 2013; 王舫等, 2014)。对中部的碧罗雪山花岗岩体，刘登忠等(1999)研究认为其形成时代为晚三叠纪(221Ma)，范金伟等(2014)研究了该区的火山岩的构造属性和形成时代。

虽然前人对碧罗雪山花岗岩体进行了一定的研究，但研究相对薄弱，对其岩相学、地球化学特征的研究尚属空白。本文报道了碧罗雪山花岗岩体的岩石学和地球化学特征，在此基础上对岩体的成因和构造背景进行了判别，并结合前人研究资料探讨其地质意义，为进一步深入研究“三江”成矿带构造演化提供基础地质资料。

1 区域地质背景

澜沧江缝合带与其南部的昌宁—孟连缝合带构成了“三江” 造山带的西边界，代表了古特提斯主洋的残余(从柏林等, 1993; 张旗等, 1996; 钟大赉, 1998)。其东的贡岩浆弧带，主要由中下三叠统火山碎屑岩和花岗岩体组成。兰坪—思茅地块位于左贡岩浆弧带东侧，与扬子地块具亲缘性(Zietal., 2012)。区域上出露的地层主要为二叠系灰岩、中上三叠统碎屑岩、灰岩和中下三叠统火山碎屑岩，少数为中、新生界陆相红层。变质岩主要为分布于碧罗雪山一带，由角闪岩相和绿片岩相组成。构造演化经历了原特提斯演化、古特提斯演化及新构造运动三个大阶段。其中在古特提斯阶段为主洋盆，在印支期受古特提斯洋俯冲—闭合事件影响，岩浆活动活跃(从柏林等, 1993; 钟大赉, 1998; 潘桂棠, 2002; 邓军等, 2012, 2013)。

图1 滇西“三江”地区构造地质图(据Zi et al., 2012修改)(a)及碧罗雪山花岗岩体地质简图 (b)Fig.1 (a) Tectonic setting of Sanjiang area in western Yunnan (modified from Zi J W et al., 2012). (b) Simplified geological map of the Biluoxueshan granitoid pluton. 1-白垩系；2-侏罗系；3-南刻河单元钾长花岗岩；4-中橙山单元二长花岗岩；5-西布碧山单元花岗闪长岩；6-中三叠系火山岩；7-二 叠系；8-古元古界；9-脉动/涌动接触关系；10-糜棱岩带；11-断裂；12-地层界线；13-采样位置1-Cretaceous; 2-Jurassic; 3-Moyite of Nankehe unit; 4-Monzonite granite of Zhongchengshan unit; 5-Granodiorite of Xibubishan unit; 6-Middle Triassic volcanic rock; 7-Permian; 8-paleoproterozoic; 9-pulsating/surge intrusive contact; 10-miliolite zone; 11-flaut; 12-geological boundary; 13-sampling location

2 岩体地质特征及岩相学

碧罗雪山花岗岩体(图1b)呈NS向沿碧罗雪山山脊两侧分布。东侧与中生代地层呈断层接触，在花岗岩体的顶部可见残留的晚元古代角闪石英岩顶盖，表明花岗岩的时代应晚于元古代。主要由花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩组成，不同的岩石类型分别命名为西布碧山单元、中橙山单元和南刻河单元。岩体间既无相互穿切关系，也无超动侵入接触关系，类似的矿物成分、包体与副矿物组合及成分演化关系，反映出同源岩浆演化的特征。

碧罗雪山花岗岩中普遍含有暗色包体，暗色包体的含量较低，约为0～1%，包体大小多为5～100mm，外观呈椭球状，与其围岩呈渐变过渡关系。包体岩石呈深灰色，具微-细粒粒状结构，无向构造。岩石由自形或半自形板状的中长石(An 33)(30%～65%)，黑云母(30%～65%)和半自形粒状的钾长石(4%)所组成。其中细小的黑云母鳞片往往呈无向分布于长石粒间，局部可见云母片弯曲、错断现象并析出细粒榍石。

2.1 西布碧山单元

岩性为中细粒黑云二长花岗岩。岩石具花岗结构、块状构造。主要由斜长石(An 28～45)(30%～50%)、微斜长石(10%～18%)、石英(25%～30%)和黑云母(13%～25%)组成。次生矿物见黝帘石、白云母等。副矿物为磁铁矿、钛铁矿和磷灰石。岩体中常见后期形成的微斜长石巨晶(1%～10%)，岩体中局部可见暗色包体。

表1 碧罗雪山花岗岩类主量元素(%)分析结果Table 1 Major elements compositions of the Biluoxueshan granitoid

2.2 中橙山单元

地理位置上往往占据了相对较高的位置。岩性为中粒黑云二长花岗岩。岩石具中粒半自形粒状结构，块状构造，主要由斜长石(An 27～39)(25%～30%)、钾长石(微斜长石为主，少量为条纹长石)(28%～35%)、石英(25%～27%)和黑云母(12%～16%)所组成。次生矿物见白云母、黝帘石、钠长石等。副矿物见铁钛氧化物，锆石和磷灰石。岩体中常见后期形成的微斜长石巨晶(1%～8%)，巨晶晶体形态呈板状，分布无明显的定向性，有时可见团块状的石英和暗色包体。与西布碧山单元呈涌动侵入接触关系。

2.3 南刻河单元

岩性为中细粒黑云钾长花岗岩。岩石具中细粒(1～5mm)半自形粒状结构，局部见有碎斑结构、碎裂结构，块状构造。主要由斜长石(An 20～30)(10%～22%)、钾长石(35%～55%)(微斜长石与条纹长石)、石英(25%～30%)和黑云母(3%～18%)组成。次生矿物见有白云母和水云母。副矿物见有磷灰石、锆石等。岩体中偶见微斜长石巨晶(<3%)和团块状石英。局部可见1～2cm大小的黑云母相对集中的团块。与中橙山单元的接触关系不明，与西布碧山单元呈脉动侵入接触关系。

3 测试方法

采集了7件新鲜岩石样品进行主量、微量和稀土元素分析。采样位置见图1b。主量元素分析由成都理工学院测试中心承担，主量元素中Fe2O3、FeO采用滴定法、F采用离子选择性电极法、H2O+采用重量法测定，其余元素采用XRF(X荧光)法，分析精度优于5%。微量和稀土元素由成都理工学院应用核技术研究所用中子活化法测定，分析精度优于10%。

4 测试结果

主量元素分析结果见表1。花岗闪长岩SiO2(67.13%～68.19%)和二长花岗岩SiO2(67.68% ～68.26%)含量相似，钾长花岗岩具高的SiO2含量(71.26%～74.67%)。在Tas岩石分类图解上，花岗闪长岩和二长花岗岩投到了花岗闪长岩区，钾长花岗岩投到了花岗岩区(图2a)。岩石具高的K2O值，对应于高钾钙碱性系列(图2b)。除样品sj-3为(A/CNK=1.07)偏铝值外，其余样品均为过铝值(A/CNK从1.14～1.26)(表1，图3c)，标准矿物中出现刚玉，显示了和S型花岗岩的密切关系。

在harker图解上(图3)，从花岗闪长岩→二长花岗岩→钾长花岗岩随着SiO2增加，MgO、TFeO、CaO、MnO、Al2O3、TiO2降低，而K2O、Na2O增加。

图2 碧罗雪山花岗岩Tas分类图(a)(据Middlemost, 1994), K2O-SiO2图(b)(据Rickwood, 1989 )和A/CNK-A/NK图(c)(据Rickwood,1989)Fig.2 (a) Tas classification diagram (after Middlemost, 1994).(b)K2O-SiO2 diagram (after Rickwood, 1989 ).(c) A/CNK A/NK diagram (after Rickwood,1989) 1-辉长岩；2-辉长闪长岩；3-闪长岩；4-花岗闪长岩；5-花岗岩；6-副长石辉长岩；7-二长辉长岩；8-二长闪长岩；9-二长岩；10-石英二长岩；11-副长石二长闪长岩；12-副长石二长正长岩；13-正长岩;σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)1-gabbro; 2-gabbro diorite; 3-diorite; 4-granodiorite; 5-granite; 6-accessory feldspar gabbro; 7-monzo gabbro; 8-Monzo diorite; 9-monzonite; 10-quartz monzonite; 11-accessory feldspar monzo diorite; 12-accessory feldspar monzo Syenite; 13-syenite; σ=(K2O+ Na2O)2/(SiO2-43)

图3 碧罗雪山花岗岩类Harker图解(图例与图2一致，下同)(TFeO=FeO+0.8998×Fe2O3)Fig.3 Harker diagram of the Biluoxueshan granitoid(Explanations are same as Fig.2)(TFeO=FeO+0.8998×Fe2O3)

表2 碧罗雪山花岗岩类稀土和微量元素(×10-6)分析结果Table 2 Rare earth and trace elements compositions of the Biluoxueshan granitoid

微量和稀土元素分析结果见表2，稀土元素球粒陨石标准化配分图和微量元素原始地幔标准化蛛网图分别示于图4a和图4b。从图4a可以看出，稀土元素具有如下特征：(1)稀土配分曲线均呈明显的右倾型，其中轻稀土分异明显，而重稀土分异不显著。在稀土元素配分图上均呈现左陡((La/Sm)N=3.49～4.38)右缓((Tb/Lu)N=1.47～2.74)的特征。(2)具弱至中等负Eu异常(δEu=0.30～0.97)。(3)从岩性看，∑REE含量花岗闪长岩和二长花岗岩较高(206.99×10-6～252.71×10-6)，钾长花岗岩较低(141.78×10-6～196.81×10-6)。

岩石具相似的微量元素分配型式(图4b)：(1)具Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素的谷；(2)Cs、Rb、Th、U、K、La、Ce、Nd、Hf和Tb的峰；(3)Zr值分布较为杂乱，钾长花岗岩具弱的负异常，花岗闪长岩和二长花岗岩具弱的正异常。

图4 碧罗雪山花岗岩球粒陨石标准化稀土元素配分图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)(球粒陨石值据Boynton, 1984;原始地幔值据Mcdonough, 1995)Fig.4 (a) Chondrite-normalized REE patterns. (b) Primitive mantle-normalized multi-element spidergrams(chondrite values after Boynton, 1984; primitive mantle values after Sun and Mcdonough, 1989)

5 讨论

5.1 岩石成因

本区花岗岩类的SiO2介于67.10%～74.67%；铝过饱和指数A/CNK=1.07～1.26(除1件样品外均>1.1)；K2O/Na2O=1.32 ～2.67(>1)；标准矿物刚玉1.06～3.38(>1)；CaO含量较低0.83%～2.6% (<3.7%)。在花岗岩类型判别图解K2O-Na2O(图5b)图中，除1件样品落入S型和I型的边界附近外，其余样品均落在了S型区内，在SiO2-Zr图中，全部落入了S型区内。以上特征表明，本区花岗岩为强过铝质S型花岗岩。

图 5 碧罗雪山花岗岩 SiO2-Zr (a)和K2O-Na2O (b)分类图解(据Collins et al., 1982)Fig.5 SiO2-Zr (a) and K2O-Na2O (b) diagrams of the Biluoxueshan granitoid (after Collins et al., 1982)

岩石相对富集LILE、LREE元素，相对亏损Ti、P、Nb、Ta等。HFSE表明岩石源区有陆壳物质的参与；根据稀土元素的组成及Th的含量22.9×10-6～29.8×10-6(大于10×10-6)、U的含量2.6×10-6～9×10-6(大于2×10-6)，弱至中等负Eu异常，以及Ba含量大于Sr且Rb含量较高的特点，推断这些岩石的源区为地壳(Rudnicketal., 1995)。

花岗岩熔体的CaO/Na2O比值主要受原岩的控制，与温度、压力无关，因此CaO/Na2O比值反映源区的成份特征。Sylvester(1989)的研究表明源区贫粘土、富斜长石的碎屑岩部分熔融产生的过铝值花岗岩的CaO/Na2O大于0.3，富粘土、贫斜长石的泥质岩部分熔融产生的过铝值花岗岩的CaO/Na2O小于0.3。碧罗雪山花岗岩体CaO/Na2O比值均大于0.3。在判别过铝值花岗岩源区的Rb/Sr-Rb/Ba图解中(图6)，除1件样品外，其余样品均落在了贫粘土源岩区，表明该花岗岩体的源区岩石成分可能为富长石的砂屑岩。

图6 碧罗雪山花岗岩Rb/Sr-Rb/Ba图解(据Sylvester, 1989)Fig.6 Rb/Sr Vs Rb/Ba plot for Biluoxueshan granitoid(after Sylvester, 1989)

过铝质花岗岩中的Al2O3/TiO2反映岩浆的形成温度，当岩石的Al2O3/TiO2比值<100时，源区部分熔融温度>875℃，当岩石的Al2O3/TiO2比值>100时，源区部分熔融温度<875℃ (Sylvester, 1989)。本区的花岗岩Al2O3/TiO2比值19.43～58.27之间，表明这些花岗岩岩浆的形成温度较高。

综上，认为碧罗雪山花岗岩体为过铝质S型花岗岩，其岩浆形成温度较高，原岩为富含长石的砂屑岩。

5.2 构造环境

碧罗雪山花岗岩体主要由花岗闪长岩和二长花岗岩组成，含少量的花岗岩(图1b)，在SiO2-(FeO*)/[(FeO*)+ MgO]图解(图7)中，所有样品投到了IAG +CAG+CCG区，并且大部分样品A/CNK大于1.15，依据Maniaretal. (1989)提出的分类方案，判断其为大陆碰撞花岗岩( CCG)。注意这里的碰撞是指大洋闭合后与陆陆造山作用相关的一切碰撞，基本上包括1997年国际花岗岩岩会议上提出的同碰撞和后碰撞(肖庆辉, 2002)。那么究竟是同碰撞还是后碰撞呢？

在(SiO2)-lg[(CaO)/(K2O+Na2O)]图解(图8)中，碧罗雪山岩体所有数据落在了挤压型与伸展型重叠区，指示岩浆形成于挤压环境向伸展环境转换的后碰撞阶段，这一过程处于升温和降压的温压条件，降压和升温导致了岩石的部分熔融。另外，由上文的研究表明碧罗雪山岩体形成温度较高(>875℃ )，在正常的地温梯度下，即使是推覆加厚下地壳情况下，也不可能达到部分熔融需要的高温(Englandetal., 1984)。因此，碧罗雪山花岗岩体源岩的部分熔融需要异常热流值的注入。一种合理的解释是在后碰撞拉张的构造环境下，地幔岩石圈的上涌提供了足够多的热。

图7 碧罗雪山花岗岩类SiO2-(FeO*)/[(FeO*)+MgO]图解(据Maniar et al., 1989)Fig.7 (SiO2) -(FeO*)/[(FeO*)+MgO]diagram of the Biluoxueshan granitoid (after Maniar et al., 1989) IAG-岛弧花岗岩类；CCG-大陆碰撞花岗岩类；CAG-大陆弧花岗岩类； POG-后造山花岗岩类；CEUG-与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类；RRG-与裂谷有关的花岗岩类 FeO*=FeO +0.8998×Fe2O3IAG-Island arc granitoids; CAG-Continental arc granitoids; CCG-Continental collision granitoids; POG-Post-orogenic granitoids; RRG-Rift-related granitoids; CEUG-Continental epeirogenic uplift related granitoids

图8 碧罗雪山花岗岩类lg[(CaO)/(K2O+Na2O)]-SiO2图解(据Brown, 1982)Fig.8 lg[CaO/(K2O+Na2O)]-SiO2 diagram of the Biluoxueshan granitoid (after Brown, 1982)

综上，认为碧罗雪山花岗岩体形成于挤压环境向伸展环境转换的后碰撞阶段，构造环境为造山。

5.3 地质意义

对于碧罗雪山花岗岩体的构造属性问题，存在两种不同的认识。邓军等(2012, 2013)把其归入波密-腾冲岩浆弧带内，认为其与腾冲一带的花岗岩体具亲缘性。而范金伟等(2014)通过对本区火山岩的研究认为其应与其东南部的景洪岩浆弧带具亲缘性。本文的研究支持后一种观点。其依据有三：一、形成时代较为一致，刘登忠等(1999)的研究认为碧罗雪山花岗岩体的形成时代为T3(221.9Ma)(Ar-Ar法)。范金伟等(2014)研究表明本区火山岩上部玄武质熔岩形成时代为229Ma(LA-ICP-MS)，其形成与俯冲板片断离、拆沉过程有关。对临沧花岗岩北段的测年工作，Pengetal.(2013)获得了229～233Ma (LA-ICP-MS)的形成年龄，Jianetal. (2009)获得了205～220Ma (SHRIMP)的侵位年龄。对临沧花岗岩南段的测年工作，Pengetal. (2013)获得了229～234Ma (LA-ICP-MS)的侵位年龄；Jianetal. (2009)获得了219Ma(SHRIMP)的形成年龄；王舫等(2014)获得了217～233Ma(LA-ICP-MS)的形成年龄。以上的年代学数据表明碧落雪山花岗岩体与其南部昌宁—孟连带的花岗岩体的位时代基本一致；二、岩石成因上均为S型过铝质花岗岩(Jianetal., 2009; Pengetal., 2013; 王舫等, 2014)；三、形成环境均为后碰撞环境 (Jianetal., 2009; Pengetal., 2013; 王舫等, 2014)。综上认为碧罗雪山花岗岩体与南部的临沧花岗岩体具亲缘性，往南可与临沧花岗岩体相连。

位于其北部的白马雪山岩体，其形成时代为249Ma(SHRIMP)(Zietal., 2012)，前人认为是临沧花岗岩的北延部分(彭头平等, 2006)，但Zietal. (2012)认为二者没有亲缘性。与碧罗雪山岩体相比，白马雪山岩体形成时代远早于碧罗雪山岩体，另外其I型花岗岩的特征也与本区S型花岗岩特征相去甚远，因此认为碧罗雪山岩体与白马雪山岩体不具亲缘性，它们可能分别处于不同岩浆源区和构造背景。

6 结论

(1)碧罗雪山花岗岩体为高钾钙碱性过铝质S型花岗岩，其岩浆形成温度较高，原岩为富含长石的砂屑岩；

(2)碧罗雪山花岗岩体形成于挤压环境向伸展环境转换的后碰撞阶段，构造环境为造山；

(3)碧罗雪山花岗岩体为临沧花岗岩基的北延部分，其与白马雪山不具亲缘性。

[注释]

① 云南省地质矿产勘查开发局. 2013. 中华人民共和国1：50000兔峨幅区域地质调查报告[R].

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[附中文参考文献]

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Geochemical Characteristics of the Biluoxueshan Granitoid Pluton in Western Yunnan and their Geological Implications

LUO Wei1,2, LI You-guo1, FEI Guang-chun1, PENG Jing2

(1.CollegeofEarthSciences,ChenduUniversityofTechnology,Chendu,Sichuan610059;2.GeochemicalExplorationBrigadeofSichuanProvincialGeology&MineralResourcesBureau,Deyang,Sichuan618000)

The Biluoxueshan granitoid pluton is located in the Zuogong magmatic arc of middle section of the Sanjiang metallogenic belt in Yunnan. The pluton consists mainly of granodiorites, monzonitic granites, and moyites, and contains a few dark enclaves. The granitoids in this pluton have 67.10%～74.67% SiO2, with high K2O(K2O/Na2O=1.32～2.67) and low CaO (0.83%～2.6%). The ASI (A/CNK) of the granitoids is from 1.07 to 1.26, with corindite numerator(1.06～3.38) appearing in the CIPW normative mineral. These geochemical signatures indicate that the pluton is high-K calc-alkaline peraluminous S-type granites. The granitoids show a LREE enrichment pattern and obviously weak to intermediate negative Eu anomalies. The trace element geochemistry is characterized evidently by negative anomalies of Ta, Nb, Ti, and P and positive anomalies of Cs, Rb, Th, U, and K. The granitoids originated from partial melting of arenite, which enriched in fledspar, in a post-collision stage and formed in a transitional environment from compressive environment to extensional environment, as a northward extension of Licang batholith.

Biluoxueshan,Grantiod pluton,geochemistry,petrogenesis,tectonic significance

2015-08-06；

2016-01-26；[责任编辑]陈英富。

中国地质调查局项目云南春都—烂泥塘斑岩铜矿田构造分析与靶区预测(12120113096200)资助。

罗 伟(1983年-)，男，在读博士，工程师，从事矿产勘探工作。E-mail：luowei663840@163.com。

P591

A

0495-5331(2016)02-0261-10

Luo Wei, Li You-guo, Fei Guang-chun, Peng Jing. Geochemical characteristics of the Biluoxueshan granitoid pluton in western Yunnan and their geological implications [J].Geology and Exploration, 2016, 52(2):0261-0270