滇西谦迈地区惠民组变质火山岩特征及构造环境

周听全，张生泽，王 巍，王志忠

(1.云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650224；2.云南省地质矿产勘查院，云南 昆明 650051)

澜沧岩群惠民岩组物质成分为一套浅变质强变形的变质火山-沉积体系，该套岩系位于昌宁-孟连结合带东侧，初始创名于澜沧惠民地区，经多年来的基础地质研究，对惠民岩组的认识不断深入，但对其形成时代及地体属性一直存在争议。

早期学者通过微古植物化石、Sm-Nd和Rb-Sr同位素测年方法，认为澜沧岩群为前寒武纪的变质基底(卫管一等，1984；翟明国等，1990)。近年来在澜沧岩群采集碎屑锆石和变质火山岩中用锆石U-Pb测年方法分析得出，澜沧岩群并非前寒武纪的变质基底，而是形成于530-454Ma的早寒武世-奥陶纪(聂小妹，2016；邢晓婉，2016；王舫，2017；李灿锋，2018)。

本文以近期1∶5万下景张(F47E009017)、新营盘(F47E010017)、东岗(F47E010016)、南北归(F47E011016)4幅区域地质调查为依托，选择滇西南澜沧县谦迈乡一带澜沧岩群惠民岩组的岩石地球化学特征及构造环境为研究对象，以板块运动构造为指导思想，结合野外地质工作，重点研究惠民岩组变质火山岩的岩相学特征、地球化学特征、年代学特征及构造环境，探索早古生代滇西南地区原特提斯洋的活动属性，为原特提斯洋在滇西南的演化提供更多的依据。

1 惠民岩组变质火山岩野外产状及岩石学特征

1.1 野外产状

澜沧谦迈地区惠民岩组产于昌宁-孟连结合带南段，距离澜沧县城约15km。该岩组中变质火山岩呈变质片岩的形式赋存于惠民岩组沉积变质地层中(图1、图2)或呈构造岩片产于构造带中。

岩石类型可分为二类：第一类位于大南婆-下湾子一带的绿泥片岩，属变质安山岩类，岩性有钠长绿泥片岩、钠长绿帘阳起片岩等，该类岩石与其它岩石为次生面理接触，属同沉积火山岩；第二类为变质流纹岩类，岩性有绢白云钠长片状千枚岩、流纹质绢云千糜岩、白云钠长石英片岩等，主要集中出露于南北归幅南东侧班改一带，其它地区分布零星。

由于后期变形-变质作用的改造强烈，无法进行火山喷发旋回、喷发韵律的划分。本次主要是从岩石的现存矿物组合、化学成分、地球化学特征等进行原岩的恢复，判别其形成的大地构造背景等。

图1 澜沧县谦迈地区地质简图

图2 大南婆剖面惠民岩组变质火山岩取样位置图

1.2 岩石学特征

(1)变质安山岩类：岩石呈灰绿色、紫红色，主要岩石有钠长绿泥片岩、绿泥钠长片岩、钠长白云绿泥片岩。岩石为斑状变晶结构、基质粒状鳞片变晶结构，条纹-透镜状片状构造。变斑晶为粒径≤1.5mm的它形粒状钠长石(20～40%)等星散分布。钠长石变斑晶沿边缘被基质矿物选择性交代，粒内含绿帘石等包体，基质由粒径≤0.1mm的重结晶隐微晶鳞片变晶绢-白云母(0～15%)、绿泥石(35～65%)、黑云母(0～7%)、隐晶质铁泥质(0～15%)，呈条纹条痕状聚集产出构成明显的Sn面理，经褶皱形成带状褶劈理构造，褶皱进一步加强局部形成皱纹状构造。

(2)变质流纹岩类：岩石呈浅灰色，主要岩石有流纹质绢云千糜岩、黑云矽线花岗质绢白云千糜岩、石榴钠长绿泥白云母石英片岩。岩石为变斑细微晶粒状变晶结构，微细条纹条痕(流纹)千枚状定向构造。变斑晶为粒径2mm的它形粒状石英(10～15%)、钾长石(3～5%)等碎斑，石英、钾长石碎斑沿边缘碎裂化圆化大部分呈眼球状星散分布，大部分颗粒残留原岩结构特征，钾长石具格子双晶钠长石条纹。基质由粒径0.2mm的细粒化重结晶隐微晶鳞片状绢白云母(40～50%)、长英质(15～20%)、隐微晶镶嵌粒状石英(10～15%)及少量铁泥质等组成。

2 样品分析方法

锆石单矿物分选在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司实验室完成，在严格避免污染的条件下，采用常规重力及电磁分选，然后在双目镜下进行手工挑选。制靶后的锆石在武汉上谱分析科技有限责任公司的HITACHI S3000-N型扫描扫描电子显微镜进行阴极发光(CL)观察，并利用LA-ICP-MS对锆石微区U-Pb同位素测定和锆石的微量元素同时分析完成，激光剥蚀系统为GeoLasProHD，ICP-MS为Agilent 7700型。详细的仪器操作条件和数字处理方法同文献Liu el al.(2008，2009)。数据校正采用锆石91500参数(Liu et al.，2007，2010)，年龄计算采用ICP-MS DataCa完成，谐和图绘制和加权平均年龄均采用Isoplot/Exver3(Ludwig，2003)完成。

主量元素和微量元素由武汉上谱分析科技有限责任公司完成。主量元素采用XRF法测得、微量元素用ICP-MS测定。微量元素样品在高压溶样弹中用HNO3和HF混合酸溶解2天后，用VG-Plasma-Quad Excell ICP-MS方法测试完成。

3 锆石U-Pb年代学

本次在惠民岩组中取到了3件同位素年龄样，分别采自云南省澜沧县大南婆剖面(PM001)第20层的钠长白云母绿泥片岩、下湾子村的钠长白云片岩(D1164)、松山林村的流纹状绢云千糜岩(D1827)，分别获得473.6±6.1Ma、459.5±9.2Ma和481.9±2.7Ma的锆石U-Pb同位素年龄值，显示澜沧谦迈地区惠民岩组火山岩形成于奥陶纪。

(1)样品PM001-20-1：采用LA-ICP-MS U-Pb锆石定年方法测试。锆石颗粒大多数为自形的，短柱状为主，透明为主，颗粒比较小(50μm ～80μm，1∶1-3∶1；图3a)。共计23个分析点，只有PM001-20-1-18、PM001-20-1-22的Th/U比值为0.22、0.19，不能确定锆石成因外，其余21个点的Th/U比值变化为0.30～1.35，为岩浆锆石。年龄值主要集中在460Ma附近(图3b)，给出的206Pb/238U加权平均年龄为459.9±9.2Ma(MSWD=1.8，n=15；图3b)。CL图显示多数锆石具有震荡环带且较暗(图3a)。年龄值大于638±4.3Ma的锆石可以解释为继承锆石；年龄值为213～243Ma，与区域上规模巨大的同碰撞型二长花岗岩的侵位时代基本一致，应属构造-热事件的反映。

(2)样品D1164-1：采用LA-ICP-MS U-Pb锆石定年方法测试。锆石颗粒大多数为自形的，短柱状为主，透明为主，颗粒比较小(50μm ～110μm，1∶1-2∶1；图4a)。共计30个分析点，只有D1164-1-4的Th/U比值为0.21，不能确定锆石成因外，其余29个点的Th/U比值变化为0.44～1.39，为岩浆锆石。年龄值主要集中在470Ma附近(图4b)，给出的206Pb/238U加权平均年龄为473.6±6.1Ma(MSWD=7.9，n=23；图4b)。CL图显示多数锆石具有震荡环带且较暗(图4a)。年龄值大于728±8.3Ma的锆石可以解释为继承锆石。

图3 惠民岩组内PM001-20-1样品中代表性锆石阴极发光图像锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均值图

图4 惠民岩组内D1164-1样品中代表性锆石阴极发光图像锆石U-Pb年龄谐和图和加权平均值图

图5 惠民岩组内D1827-1样品中代表性锆石阴极发光图像U-Pb年龄谐和图和加权平均值图

(3) 样品D1827-1：采用LA-ICP-MS U-Pb锆石定年方法测试，锆石颗粒大多数为自形的，短柱状为主，透明为主，颗粒比较小(50μm ～100μm，1∶1-2∶1；图5a)。共计24个分析点，只有D1827-1-15的Th/U比值为0.19，不能确定锆石成因外，其余23个点的Th/U比值变化为0.45～1.07，为岩浆锆石。年龄值主要集中在480Ma附近(图5b)，给出的206Pb/238U 加权平均年龄为481.9±2.8Ma(MSWD=1.8；图5b)。CL图显示多数锆石具有震荡环带且较暗(图5a)。年龄值大于672±5.6Ma的锆石可以解释为继承锆石；年龄值为197±2.6Ma(包裹体较富集)，与区域上规模巨大的同碰撞型二长花岗岩的侵位时代基本一致，应属构造-热事件的反映。

4 岩石地球化学特征

从惠民岩组用于主微量元素分析的13件火山岩样品来看，烧失量较大，为1.45%～5.04%，平均为3.04%，表明岩石皆具有不同程度的蚀变。因此，本次研究采用不活泼元素(如HFSE和REE等)用于岩石分类判别、构造环境和岩石成因讨论。

惠民岩组变质火山岩依据主、微量元素分析结果(表1)，可划分为两类岩石：①以D7000-3、PM001-20-1、PM019-16-1、D1164-1等为代表(表1中1～7号样)，其岩石SiO2=52.47%～65.24%，MgO为3.02%～8.00%，P2O5为0.08%～0.35%，Mg#为36-67、平均值为53，具有低TiO2(0.78～1.05wt.%)，高Al2O3(13.73～20.28wt.%)的特点，与典型的岛弧火山岩相似。在(K2O+Na2O)-SiO2图中落在亚碱性的玄武安山岩-安山岩-英安岩区域(图6a)，在A-F-M图解中(图6b)，多数样品落入钙碱性玄武岩区、一件落入拉斑玄武岩系列，具有与大陆岛弧相似的岩石系列。②以PM024-51-1、PM024-52-1、D0203-1、D7000-7、PM001-5-2为代表(表2中8-13号样)，岩石SiO2=72.71%～78.65%，Al2O3=11.67%～19.87%，K2O/Na2O=1.86～27.93(平均值10.48)，K2O+Na2O=2.90～8.82，(平均5.63)，显示“高硅、富碱”的特点，在(K2O+Na2O)-SiO2图中落在流纹岩区。

图6 惠民岩组变质火山岩ωK2O+ωNa2O-ωSiO2图解(a)和安山岩类A-F-M图解(b)

第一类变质安山岩类岩石稀土总量∑REE=46.66×10-6～108.77×10-6；(La/Yb)N=3.11～6.85，平均为4.73，属轻稀土富集型，并显示弱的Eu异常(δEu=0.76～1.01)，表明岩浆岩区有不同数量的斜长石残留。球粒陨石标准化稀土元素模式图(图7a)显示典型的右倾下降特点，轻稀土元素富集、重稀土元素平坦，总体显示岛弧火山岩特征。

第二类变质流纹岩类岩石稀土总量∑REE=212.28×10-6～347.58×10-6；(La/Yb)N=9.71～15.71，平均为12.49，属轻稀土富集型，并显示弱的Eu异常(δEu=0.60～0.80)，表明岩浆岩区有不同数量的斜长石残留。球粒陨石标准化稀土元素模式图(图7b)显示轻稀土元素陡倾，重稀土元素缓倾斜的右倾型，整体特征与岛弧火山岩类似。

表1 惠民岩组变质火山岩主量元素(wt%)、微量元素(×10-6)分析结果表

续上表

图7 惠民岩组安山岩类稀土配分曲线模式图(a)和流纹岩类稀土配分曲线模式图(b)

在洋中脊标准化微量元素蛛网图中，安山岩类岩石大离子亲石元素相对富集，亏损高场强元素(图8a)，具有Nb和Ti的负异常，不显著的Zr-Hf负异常，这与岛弧相关火山岩的特征极为类似；流纹岩类岩石显示Rb、Ba等富集大离子元素相对富集、Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素相对亏损的特点(图8b)，与岛弧相关火山岩的特征极为相似。

图8 惠民岩组安山岩类(a)和流纹岩类(b)微量元素蛛网图解

5 构造环境

惠民岩组安山岩类火山岩，在Hf/3-Th-Ta图上(图9a)，所有样品全部落入钙碱性岛弧火山岩区域，并且在Ti/100-Zr-3*Y图上(图9b)，大部分样品也落在钙碱性岛弧火山岩区域，表明惠民岩组安山岩系形成于岛弧环境。

图9 Hf/3-Th-Ta构造环境判别图解(a)和Ti/100-Zr-3*Y构造环境判别图解(b)

图10 Yb-Ta构造环境判别图解(a)和Sr-Yb构造环境判别图解(b)

惠民岩组流纹岩类火山岩，在Yb-Ta图解中(图10a)，所有样品集中落在火山弧花岗岩区，在张琪Sr-Yb图解中(图10b)，样品集中分布于极低Sr高Yb区，为岩浆演化晚期的产物。

6 结论

根据惠民岩组变质火山岩的岩石学、同位素年代学和岩石地球化学特征，可以得出以下结论：

(1)惠民岩组变质火山岩的锆石U-Pb年龄为473.6±6.1Ma、459.5±9.2Ma和481.9±2.7Ma，表明其形成年代包含整个奥陶纪，与原来惠民岩组沉积变质地层中获得化石年龄(新元古代)对比，认为惠明岩组区域上存在较大差别，应呈构造岩片形式产出，可能包含了古老陆壳残片和后来的变质火山-沉积体系两部分物质，需进一步解体。

(2)惠民岩组变质火山岩的稀土元素配分模式呈轻稀土元素弱-中等富集的右倾曲线，微量元素配分模式显示Rb、Ba等富集大离子元素相对富集，Nb、(Ta)、Zr、Hf等高场强元素相对亏损的特点，LILE/HFSE比值高、高Al2O3、低TiO2、弱的负Eu异常(0.60～1.01)的特征，与典型的俯冲相关火山岩相似。