滇西龙陵平达花岗岩体成岩时代及其地球化学特征

张 蒙，李 俊，谢恩彩，吕品翰

(1.昆明理工大学，昆明650000；2. 云南永昌铅锌股份有限公司，云南 保山678307)

花岗岩类是大陆地壳的主要组分，是地质科学的主要研究对象之一。其形成、成分与大地构造环境、地球动力学条件以及很多金属、非金属矿产资源的形成与产出密切相关[1-4]。滇西龙陵平达花岗岩区位于龙陵县东南部，属马来西亚锡矿带的北延部分[5]。该区域构造活动强烈，花岗岩广泛分布，锡钨的重砂、化探异常及矿化线索较多，具备成矿地质条件，长期以来成为众多研究者的关注热点[6]。但这些研究多集中于区域对比、与周围地层接触关系、岩石化学等方面，有关滇西龙陵平达花岗岩体成岩时代及其地球化学特征等方面的研究尚很薄弱[7-8]。因此，本文结合前人的研究成果，对该区晚中生代花岗岩开展系统的岩相学、矿物学、锆石U-Pb测年等研究，为未来整个龙陵地区花岗岩体的研究工作提供一些参考。

1 区域地质特征

按《云南省岩石地层》(1996)的划分方案[9]，结合1 : 25万腾冲县幅(国内部分)、潞西市幅(国内部分)以及1︰5 万平达、潞西幅[10-12]，研究区属于靠近保山微陆块与腾冲微陆块交汇部位的东侧，西临怒江—龙陵—瑞丽大断裂，东界柯街、南汀河断裂，勐糯铅锌矿正处于怒江断裂东支和勐波罗河断裂两断裂呈“入”字型交汇部位。调查区内岩浆活动总体表现较为强烈，在各构造单元均有分布，形成了自元古代至新生代以来的一系列岩浆活动记录，主要包括加里东期、印支期、喜山期，其中 研究区主要分布花岗质侵入岩，其中加里东期花岗岩分布最广[13]，主要分布于潞西地块之乌木寨断隆带。该区地层发育较齐全，古生物丰富，并具有华北、华南混合型生物特征。在古生代约502 Ma到448 Ma之间大量岩浆侵位于保山地块南部中。一些学者认为，在490 Ma之前的花岗岩形成洋壳俯冲环境，而490 Ma之后形成于碰撞后的亚洲微陆块的伸展堆积[14]。

滇西龙陵地区经历了长期、复杂的演化历史，不同时代和不同性质的多次构造的叠加复合作用导致了目前构造比较发育的构造格局。区域性的主干断裂(澜沧江断裂)的影响使区内断裂构造线主要呈近东西向、南北向、北东向和北西向展布，沿断裂带及其附近区域有大量的印支期和燕山期的基性、酸性岩浆岩出露，说明该断裂在印支运动和燕山运动期间仍具活动性[15]。结合前人的地质、物探、化探等成果资料，该区域花岗岩属于碰撞—抬升—减压构造背景岩浆活动产物。

2 样品采集和分析方法

本文选择野外采集的新鲜或者弱蚀变样品进行测试。经鉴定后，将从野外获得的岩石样品送到广州澳实矿物实验室进行测试分析。岩石样品用玛瑙钵磨至74 μm，称取1 g样品放置于坩埚中，在1 200℃高温下的烘箱中充分烘烤4 h，依次加入硝酸和氢氟酸，放置加热板上加热蒸至近干，重复标样分析方法以保证准确性。实验仪器ME-XRF26d X射线荧光光谱仪对花岗岩样品主量元素分析测定，稀土元素以及微量元素主要用ME-MS81电感耦合等离子体质谱完成测定。主量元素检出限为0.01%，稀土元素检出限为0.01～0.5 μg/g，微量元素检出限为0.05～10 μg/g。

选取PD-Y9和PD-Y18两块样品，在河北省廊坊市拓轩岩矿检测服务有限公司完成锆石挑选、制靶、反射光、透射光和阴极发光的采集；在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成锆石LA-ICP-MS U-Pb测年，所得同位素比值和年龄误差为1δ。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年代学

平达花岗岩样品中锆石形态较好，主要呈自形—半自形柱状，长50～200 μm，长宽比为1.2 ∶1～3 ∶1。锆石阴极发光图像上见典型的岩浆结晶环带(图1)，Th/U比值介于0. 102～ 1. 46，显示为岩浆成因锆石的特征。每个样品分析29个点，由图2可见，大多数锆石投影在谐和线附近，显示其具有很好的谐和性，个别锆石因Pb丢失而有所偏离，测定的年龄结果均在允许的误差范围内。样品PD—Y9中17个测点的206pb/238U加权平均年龄值为(83.03±0.79) Ma (MSWD=0.074)，属于晚白垩世。样品PD—Y18对应的206Pb /238U加权平均年龄值介于451.8～498.3 Ma，表明其形成时代为晚寒武世—奥陶世(表1)。

3.2 龙陵平达花岗岩地球化学特征

在该研究区内主要岩石的特征为“富硅、高铝—钠、高镁—钾”，主要显现高钾钙碱性系列的特点，属于过铝质花岗岩；轻、重稀土分异程度较为明显，轻稀土富集程度高；Rb、W，Sn元素富集不明显，但矿石中普遍存在锡矿化。

图1 平达花岗岩锆石阴极发光照片及其表面年龄Fig.1 Zircon Cathodoluminescence photographs and surface age of Pingda Granite

图2 平达花岗岩锆石U-Pb 谐和图Fig.2 Zircon U-Pb harmonic diagram of Pingda Granite

1)主量元素特征

花岗岩主量元素分析结果表2表明：岩体SiO2含量为68.3%～74.4%，平均70.9%与中国花岗岩中SiO2含量71.63%(黎彤，1998)相近，为硅富集型；具有较高的Al2O3含量(13.8%～18.2%，平均为15.4%)；钾、钠含量较高，总体来看，岩石钾的含量相对更高，K2O含量为3.39%～5.83%，平均含量4.45%，Na2O的含量0.22%～3.17%，平均含量2.48%，其中，TFe2O3含量较少，平均含量2.36%；MgO平均含量为0.71%；P2O5含量为0.04% ～0.21%。岩石K2O/Na2O的值变化范围较大，1.09%～25.7%，平均5.5%，显示了钾含量高的特征；K2O+Na2O的含量变化范围为5.88%～8.95%，平均7.11%，里特曼指数σ值为1.32 ～2.96，小于3.3，存在明显的高钾钙碱性岩系列的特点，该研究区花岗岩可能属于陆壳型花岗岩。铝饱和指数A/CNK=1.01～1.98，平均为1.23，属于强过铝花岗岩。在花岗岩A/NK—A/CNK图解(图3)中，样品均落入过铝质区[4]。在花岗岩SiO2-alk图解(图4)中，样品大多落在花岗岩范围内，少部分在花岗闪长岩中。在花岗岩岩石系列图解(图5)中，样品大多投影在高钾钙碱性系列和钾玄岩系列。

2)稀土元素特征

本文将稀土元素按照二分法分为轻稀土元素(LREE)和重稀土(HREE)两种类型。该区域花岗岩稀土元素成分如表3所示，稀土元素总量(∑REE)偏高，∑REE=93.1×10-6～211×10-6，变化范围相对较大，平均139×10-6，属于碱性岩。LREE为85.8×10-6～196×10-6，∑Y为16.5×10-6～ 65.8×10-6，轻、重稀土元素比值∑Ce/∑Y=1.52～8.2，研究区内岩浆结晶分异程度较为明显；(La/Yb)N的范围是4.41～ 43.9，LREE相对富集，HREE是相对亏损，大多数样品曲线向右倾，其中存有少量轻、重稀土分异较低；轻稀土之间的分馏程度(La/Sm)N=2.8～4.41，轻稀土元素组成模式为富集型，重稀土之间的分馏程度(Gd/Yb)N=0.96～ 4.94，重稀土富集程度较低，稀土元素配分模式主要为轻稀土富集型。在花岗岩稀土元素配分图(图6)中，也清楚的显示出轻稀土较为富集。σEu=0.30～0.595，平均0.45，所以平达岩体的花岗岩可能为壳型花岗岩。所有的岩石样品都显现出明显的负异常特征，曲线向右倾，这是因为Eu2+与Ca2+有类似的晶体化学性质，Eu以类质同像方式进入含钙的矿物，使得在REE中的Eu相对亏损。

表1 平达花岗岩锆石LA- ICP-MS U-Pb分析结果

表2 花岗岩主量元素成分

图3 花岗岩A/NK—A/CNK图解 (据文献[4])Fig.3 Granite A/NK - A/CNK diagram (after Miniar and Piccoli,1989)

图4 花岗岩SiO2-alk图解Fig.4 Granite SiO2-alk diagram

图5花岗岩岩石系列图解Fig.5 Graphics of granite rock series

图6 花岗岩稀土元素配分图 Fig.6 Granite rare earth elements distribution

图7 花岗岩微量元素比值蛛网图Fig.7 Spider diagram of the ratio of trace elements in granite

3)微量元素特征

通过对微量元素特征的分析，笔者对平达花岗岩的形成及其构造环境有了更深刻的了解。花岗岩微量元素成分如表4所示，Rb的含量为161×10-6～ 460×10-6，平均含量为282×10-6，Ba=199×10-6～ 736×10-6，均537×10-6，Sr=47.6×10-6～ 144×10-6，平均105×10-6，Yb=0.6×10-6～ 3.99×10-6，平均含量2.29×10-6，符合低Sr低Yb的特征，即花岗岩位于低压或者中等压力下形成，可能为碰撞作用有关的钙碱性花岗岩。在花岗岩微量元素比值蛛网图(图7)中，10件样品的曲线形态相似，整体呈隆起状，大离子亲石元素较为富集，其中Ba、K、Eu表现为负异常的特点，高场强元素相对亏损。W=139×10-6～ 440×10-6，平均含量为273×10-6，较为富集；Sn的范围在7×10-6～ 22×10-6，平均含量13.8×10-6，花岗岩中Sn元素富集不明显但矿石中普遍存在锡矿化，是因为锡倾向进入结晶分异作用晚期的熔体，进而成矿[16-30]。

表3 花岗岩稀土元素成分

表4 花岗岩微量元素成分

4 结论

花岗岩的组分紧密联系着地球动力学条件和矿产资源的形成与产出，平达花岗岩区为重砂异常区，黑钨矿、锡石分布广泛。通过对滇西龙陵平达花岗岩体地球化学特征浅析，结合区域资料分析研究，得出以下结论：

1)滇西平达花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明，岩体侵位于晚白垩世以及晚寒武世—奥陶世，初步判断经历了加里东运动早期以及燕山-喜马拉雅期运动。该研究区内岩石类型主要为碱长花岗岩、花岗岩，过铝质花岗岩。其主要特征为“富硅、高铝—钠、高镁—钾”，花岗岩存在明显的高钾钙碱性岩系列的特点，可能属于陆壳型花岗岩。

2)该区域花岗岩稀土元素总量(∑REE)略显偏高，属于碱性岩。岩浆结晶分异程度较为明显，其中存有少量轻重稀土分异较低；轻稀土相对富集，重稀土相对亏损，大多数样品曲线向右倾；稀土元素配分模式主要为轻稀土富集型。σEu均显现负异常特征，曲线向右倾，平达岩体的花岗岩可能为壳型花岗岩。

3)平达花岗岩符合低Sr低Yb的特征，即花岗岩位于低压或者中等压力下形成，可能为碰撞作用有关的钙碱性花岗岩。其微量元素中大离子亲石元素如Rb、Ba等，较为富集，其中Ba、K、Eu表现为负异常的特点，高场强元素相对亏损。钨含量较高，锡元素虽然富集不明显但矿石中普遍存在锡矿化现象。