泸定大河沟村辉长岩体岩石地球化学特征、锆石U-Pb定年及地质意义

刘 祥，赵德军，骆志红，贾志泉

泸定大河沟村辉长岩体岩石地球化学特征、锆石U-Pb定年及地质意义

刘 祥1,2，赵德军2，骆志红1，贾志泉1

（1.四川省地质矿产勘查开发局一0八地质队，崇州 611230；2.成都理工大学，成都 610059）

大河沟村辉长岩体位于康定杂岩带泸定县大河沟村一带，岩性为辉长岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得辉长岩体的结晶年龄为782±6Ma，表明该辉长岩体形成时代为下南华世早期。岩石主量元素FeOT/MgO比值为1.03~2.35且富集轻稀土（LaN/YbN=4.19~6.07）和无明显Eu异常（δEu=0.93~0.97）等地球化学特征表明大河沟村辉长岩的源岩是受板片流体交代的地幔楔橄榄岩。在岩浆演化过程中经历了镁铁质矿物（橄榄石、辉石）的分离结晶和微不足道的地壳混染作用。按照地球化学判别标准，大河沟村辉长岩具有岛弧玄武岩和洋中脊玄武岩的双重地球化学特征，具有初始弧后盆地玄武岩的印记。

大河沟村辉长岩；康定杂岩带；锆石U-Pb年龄；地球化学

1 区域地质特征

研究区地理位置位于四川省泸定县大河沟村一带，大地构造位置位于扬子陆块与三江造山系的结合部位，晚三叠世以来不断隆升的前震旦纪杂岩带（康定杂岩带）上（图1）。东侧紧邻大渡河韧性剪切带，西侧为跑马山断裂。研究区内火成岩十分发育，尤其是中酸性侵入岩，以岩石类型多样性和时间跨度大为特点。

图1 研究区区域地质简图

Ⅰ.四川前陆盆地；Ⅱ.龙门山前陆逆冲带；Ⅲ.可可西里-松潘前陆盆地；Ⅳ.雅江残余盆地。1.第四系；2.昔格达组；3.泥盆系；4.志留系；5.震旦系；6.冷竹关岩组7.咱里岩组；8.斜长花岗岩；9.花岗闪长岩；10.英云闪长岩；11.辉长岩；12.脉岩；13.逆断层；14.正断层；15.滑脱断层16.未知断层；17.地质界线；18.研究区

表1 辉长岩岩性判别结果对比

2 岩体地质特征

辉长岩位于泸定县大河沟村一带，呈不规则长条状，长轴呈北东-南西向（北东30°）延伸约4.05km，最大宽度约1.10km，出露面积约3.20km2，属于小型岩株（图1）。辉长岩呈深灰色，中细粒结构，块状构造，主要矿物为辉石（角闪石？）和斜长石，少量黑云母。岩石中发育石英脉和厘米级的浅色岩脉。岩石普遍发生蚀变，风化面呈褐色-黄褐色等，暗色矿物蚀变较强，见绿泥石化，节理构造较为常见，局部动力变质变形，并伴随碎裂化。辉长岩局部被第四系覆盖，其围岩为英云闪长岩和奥长花岗岩，他们之间属侵入接触关系，但谁侵入谁不得而知。

野外定名和地球化学判别结果基本一致，因此本报告采用野外定名和地球化学判别结果（如表1）。

表2 大河沟村辉长岩主量元素（×10-2）和稀土-微量元素（×10-6）分析结果

3 岩石地球化学特征

3.1 主量元素

大河沟村辉长岩的SiO2含量为49.82%～52.17%（无水标准化后换算值，下同），TiO2含量为0.75%～1.25%，FeOT含量8.02%～12.00%，CaO含量为8.03%～10.66%，MgO含量（5.02%～7.78%）和Mg#（43.1～63.4）变化范围较大（表2），反映镁铁质矿物（橄榄石、辉石）分离结晶。

在TAS图解（图2A）上，样品位于亚碱性辉长岩或辉长闪长岩区域，在不活动元素岩性判别图解上（图2B），样品位于亚碱性玄武岩/安山岩区域。样品的FeOT/MgO比值为1.03～2.35，在图2C和图2D上，样品显示拉斑系列，与姑咱-石棉I类、II类玄武岩岩墙（林广春等，2006）和德昌咱里组斜长角闪岩（杜利林等，2006）相似。由于高的Na2O+K2O或K2O含量反映不同程度的蚀变（贾志泉等，2020），正如薄片观察那样，导致使用Si2O-K2O图解不能有效的鉴别岩石所属系列。因此，在本文描述或者分析过程中，仅使用不活动元素。

3.2 稀土和微量元素

大河沟村辉长岩样品以富集轻稀土（LaN/YbN=4.19～6.07）和无明显Eu异常（δEu=0.93～0.97）为特征（图3A），其稀土元素球粒陨石标准化配分曲线与姑咱-石棉I类玄武岩岩墙（林广春和董俊超，2013）和咱里组斜长角闪岩（杜利林等，2007）重合，但轻重稀土分异程度低于丹巴碱性玄武岩（林广春，2013）和高于石棉II类玄武岩岩墙（林广春等，2006）和咱里组斜长角闪岩（杜利林等，2007）。在微量元素原始地幔标准化图解上（图3B），相对于咱里组斜长角闪岩（弧后盆地N-MORB），样品相对富集Rb、Ba、Th、U和Sr，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf和Ti，类似岛弧玄武岩特征。

图2 （A）和（B）岩性判别图解；（C）和（D）岩石系列判别图解

4 锆石U-Pb年龄

辉长岩（PM40-2-1）锆石主要为半自型棱柱状和板条状，完整性较差。长90～200m，宽45～80m，长宽比为3∶1～1∶1。CL图像揭示大多数锆石具有宽缓的振荡环带（图4），类似于基性岩岩浆锆石（吴元保和郑永飞，2004）。锆石内部结构较为复杂，普遍发育次生改造结构。部分锆石具有核幔结构。受重结晶改造的锆石普遍发育高冷光。

图3 大河沟村辉长岩稀土元素球粒陨石标准化图解（A）和微量元素原始地幔标准化图解（B）

在20颗锆石上进行了20次测年分析，锆石年龄和稀土结果见表3和表4。测点7、8、13信号质量差，被排除。测点2和20为继承锆石，206Pb/238U表面年龄分别为(856±11)Ma和(825±13)Ma。11个测点的206Pb/238U表面年龄为(778±10)Ma～(788±14)Ma，加权年龄为(782±6)Ma，代表辉长岩结晶年龄。其余4个测点的年龄为(709±5)Ma～(743±8)Ma，可能与变质重结晶作用相关。测点2（继承锆石）的Th/U比值为0.52，具岩浆锆石稀土配分模式。辉长岩结晶年龄锆石除了测点3的Th/U比值为0.24外，其余为0.74～1.64，锆石稀土配分模式与继承锆石相似。对于受重结晶影响的锆石，测点3的206Pb/238U表明年龄未发生明显变化，但Th/U比值、Th和REE+Y含量明显低于其他岩浆结晶锆石，Hf含量增加。相反，测点9和15的206Pb/238U表明年龄明显低于岩浆结晶年龄，但锆石微量元素（包括稀土元素）未发生明显改变。此外，测点18和19的206Pb/238U表明年龄和锆石微量元素均发生明显变化。以上信息反映了不同程度的重结晶作用。

5 讨论

5.1 岩体形成时代

大河沟村辉长岩体样品（PM40-2-1）的锆石测年分析结果中，11个测点的206Pb/238U表面年龄为(778±10)Ma～(788±14)Ma，加权年龄为(782±6)Ma，代表辉长岩结晶年龄。表明泸定县大河沟村一带下南华世早期发生了岩浆侵位活动。

5.2 岩石成因

前已述及，样品普遍蚀变，考虑到大离子亲石元素（如Rb、Sr、Ba）和碱金属元素（Na、K）等在低温热液蚀变和低级变质作用过程中呈现出活动性，因此，本文采用不活动元素（如REEs、HSFEs）进行下面的讨论。

图4 大河沟村辉长岩锆石阴极发光图像（CL）

大河沟村辉长岩的MgO（5.02%～7.78%）含量、Mg#（43.1～63.4）变化范围较大，Cr含量（45.68×10-6～67.82×10-6）较低，反映镁铁质矿物（橄榄石、辉石）分离结晶。P从正异常到负异常均有出现，可能与磷灰石的分异有关。Zr、Hf、Ti亏损既可能与分异相关，也可能继承了受板片流体交代的地幔源区的特征。微弱负Eu异常和正Sr异常表明少量或缺乏斜长石分异，与样品高Ca含量一致。高压矿物石榴子石的分异可以被排除，因为缺乏重稀土亏损；角闪石的分异也不明显，由于缺乏中稀土亏损；更为重要的是缺乏岩石学记录，如斑晶。

表3 大河沟村辉长岩锆石U-Pb年龄分析结果

表4 大河沟村辉长岩锆石微量元素（×10-6）分析结果

地幔派生的岩浆在上升、就位到地壳或喷出地表过程中不可避免的会受到地壳的混染作用。的确，继承锆石的出现表明岩浆经历了地壳混染作用。大陆地壳组份通常亏损Nb、Ta和富集Zr、Hf、Th和Pb。因此，地壳混染作用会导致幔源岩浆在微量元素原始地幔标准化图解上呈现负Nb和Ta异常和正Zr和Hf异常。样品的Th含量（1.40×10-6～2.54×10-6）低于中-上地壳平均值（分别为6.5×10-6和10.5×10-6），而接近下地壳平均值（1.2×10-6），表明中-上地壳混染作用不明显，可能经历了下地壳混染作用。样品呈现负Zr和Hf异常（图3B），也暗示地壳混染作用不明显。

图5 大河沟村辉长岩锆石U-Pb年龄谐和图解（A）和锆石稀土元素球粒陨石标准化图解（B）

图6 大河沟村辉长岩(Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM图解（A, La Flèche et al., 1998）和Th/Zr-Nb-Zr图解（B,Kepezhinskas, 1997）

样品富集大离子亲石元素和LREE，亏损高场强元素，类似于弧玄武岩。在许多弧系统中，板片脱水产生的含水流体富集大离子亲石元素和LREE，但亏损高场强元素。因此，样品的这些特征暗示俯冲相关的弧环境。在锆石稀土元素球粒陨石标准化图解上，岩浆结晶锆石（782Ma）呈现显著的正Ce异常，表明岩浆是在相对氧化的环境下形成，而具有高的含水量的俯冲带是理想的候选者。不同地幔源区具有不同的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，硅质熔体交代的地幔源区具有高的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值，碳酸盐岩熔体交代的地幔源区具有低的(Hf/Sm)PM比值，含水地幔源区介于两者之间。样品的(Hf/Sm)PM和(Ta/La)PM比值分别为0.43～0.76和0.27～0.35，在图6上，3件样品落入含水地幔源区。此外，板片熔体交代的地幔源区具有高的Nb/Zr比值，但板片流体交代的地幔源区以高的Th/Zr比值为特征。本文3件样品具有低的和稳定的Nb/Zr比值，但Th/Zr比值变化较大，与流体交代富集趋势一致，表明地幔源区受到了板片流体交代影响。

Nb[=log(Nb/Y)+1.74-1.92×log(Zr/Y)]不受地幔熔融程度、地幔中熔体抽取产生的亏损及地壳混染和蚀变作用影响，比用同位素识别混染和蚀变玄武岩的地幔源更有效。通常，负的Nb指示相对浅的亏损上地幔源岩；而正的Nb反映深部地幔（地幔柱）源岩。本文样品的Nb为-0.3～-0.08，表明其来自相对较浅的亏损地幔源岩，负的Nb、Ta、Zr和Hf异常也反映了亏损地幔源岩特征。

综上，地球化学特征表明大河沟村辉长岩的源岩是受板片流体交代的地幔楔橄榄岩。在岩浆演化过程中经历了镁铁质矿物（橄榄石、辉石）的分离结晶和微不足道的地壳混染作用。

图7 大河沟村辉长岩构造环境判别图解

5.3 岩石构造意义

前已述及，样品富集大离子亲石元素和LREE，亏损高场强元素，表现出火山弧玄武岩的特征（Zhou et al., 2006）。Zr/Y比值为3.17～4.28，在图7A上横跨岛弧玄武岩-洋中脊玄武岩-板内玄武岩区域，可能与样品亏损Y有关。Ti/V比值为19.61～25.78，位于洋中脊玄武岩范围（图7B）。在Zr-TiO2图解（图7C）和Ti/50-50*Sm-V图解（图7D）上，样品分别位于岛弧-洋中脊和岛弧玄武岩区域。弧后盆地可分为初始弧后盆地和成熟弧后盆地，前者玄武岩具有明显的岛弧玄武岩的地球化学特征，而后者玄武岩更接近MORB的特征。因此，按照地球化学判别标准，大河沟村辉长岩具有岛弧玄武岩和洋中脊玄武岩的双重地球化学特征，具有初始弧后盆地玄武岩的印记。

6 结论

1）锆石U-Pb年龄为(782±6)Ma，表明泸定县大河沟村一带下南华世早期发生了岩浆侵位活动。

2）大河沟村辉长岩的源岩是受板片流体交代的地幔楔橄榄岩。在岩浆演化过程中经历了镁铁质矿物（橄榄石、辉石）的分离结晶和微不足道的地壳混染作用。

3）大河沟村辉长岩具有岛弧玄武岩和洋中脊玄武岩的双重地球化学特征，具有初始弧后盆地玄武岩的印记。

杜利林，耿元生，杨崇辉，王新社，任留东．2006．扬子地台西缘新元古代TTG的厘定及其意义[J]．岩石矿物学杂志，25(4)：273～281．

杜利林，耿元生，杨崇辉，王新社，周喜文．2007．扬子地台西缘康定群的再认识：来自地球化学和年代学证据[J]．地质学报，81(11)：1562～1577．

贾志泉，郝娇，胡许，杨立．2020．四川中咱地块冈达概组火山岩石地球化学特征及成因[J]．四川地质学报，40(04)：686-689．

林广春．2013．川西丹巴地区新元古代变质玄武岩成因及构造意义．岩石矿物学杂志，32(4)：485-495

林广春，董俊超．2013，川西康定—丹巴地区新元古代基性岩墙成因及源区性质[J]．中国地质，40(6)：1793-1805．

吴元保，郑永飞．2004．锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约．科学通报，49(16)：1589-1604．

Zhou et al.2006. Zircon U-pb geochronology and elemental and Sr-ndisotope geochemistry of Permian mafic rocks in theFuning area, SW China. Contributions to diineralogand Petrology, 151(1):1-19

Petrogeochemical Characteristics and Zircon U-Pb Dating of the Gabbro Intrusive in Dahegou Village, Luding and Their Geological Significances

LIU Xiang1，2ZHAO De-jun2LUO Zhi-hong1JIA Zhi-quan1

(1-The 108th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611230; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

The Gabbro intrusive in Dahegou Village occurs in the Kangding Complex belt. The gabbro yields a zircon U-Pb age of 782±6 Ma which indicates that it was emplaced in the Early Nanhua Epoch. The gabbro is characterized by FeO/MgO rations of 1.03~2.35 and La/Yb ratios of 4.19~6.07 with δEu values of 0.93~0.97 which indicate that its protolith was mantle wedge peridotite replaced by plate-sheet fluid, undergone mafic mineral crystallization differentiation and minor crustal contamination. Geochemically, the gabbro is characteristic of both island-arc basalt and mid-ocean ridge basalt.

gabbro; Dahegou Village; Kangding Complex belt; zircon U-Pb age; geochemistry

2020-07-21

刘祥（1993—），男，四川彭州人，工程师，主要从事区域地质与矿产地质调查相关工作

P581

A

1006-0995（2021）02-0203-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.004