四川木里杨房沟闪长岩体锆石U-Pb定年、地球化学特征及其构造意义

曾 强，刘虹强，朱 华，沈 飞

(四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 成都 610213)

花岗质岩石是大陆上分布较广的岩石之一，记录了大陆形成和演化的各种信息，是研究大陆形成演化的核心内容[1-2]。长期以来，甘孜-理塘结合带是地质学界研究的热点，甘孜-理塘洋于晚三叠世向西俯冲已成为普遍共识。但对于在甘孜-理塘结合带东缘发现的大量同时代岩浆岩的物源、成因及构造环境存在众多的争议。

四川木里杨房沟石英闪长岩体位于甘孜-理塘结合带南段以东，大地构造位置地处甘孜-理塘蛇绿混杂岩带南段及雅江残余盆地结合部位(图1)。据1∶20万区调资料显示，该岩体形成时代为白垩纪①。本次在1∶50 000麦地龙幅区域地质调查中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄值为210±1 Ma，时代为晚三叠世。本文在详细野外地质调查的基础上，通过对杨房沟石英闪长岩体的岩石地球化学和年代学研究，为讨论甘孜-理塘蛇绿混杂岩带的构造演化史提供基础地质资料。

1 岩体位置及岩石学特征

杨房沟闪长岩体出露于四川省木里县麦地龙乡以东，岩体宽约5km，呈北北西向带状出露，在1∶5万麦地龙幅中出露面积约16.98km2。岩体边部以细粒为主，向中心矿物粒度增大，主要岩性为黑云石英闪长岩(图2a、b)。岩石呈灰-浅灰色，中-细粒半自形粒状结构，块状构造。主要矿物成分为斜长石(53%)、角闪石(27%)、黑云母(9%)、石英(7%)，副矿物为磷灰石、锆石及金属矿物等(图2c、d)。其中斜长石为中长石，呈半自形板柱状，环带结构明显，晶体表面有不同程度的绢云母、黏土、绿帘石、方解石蚀变，部分斜长石蚀变较强烈，少量被黏土、绢云母、方解石集合体取代，仅剩斜长石晶形；钾长石为微斜长石、条纹长石，呈它形粒状；石英呈它形粒状，分布于长石晶体之间，部分石英交代斜长石形成包含结构，局部分布不均匀；角闪石为普通角闪石，呈它形粒状、半自形长柱状，有绿帘石、方解石蚀变；黑云母呈褐色片状，见绿泥石蚀变；榍石呈它形粒状，点状分布。矿物粒径0.02～5mm，其中0.02～0.2mm约占10%，0.2～2mm约占55%， 2～5mm约占35%。金属矿物呈它形粒状、半自形立方体，点状分布。

2 分析测试

主量、微量和稀土元素地球化学分析由国土资源部武汉综合岩矿测试中心完成。主量元素分析将碎至200目的样品煅烧后,加入Li2B4O7-LiBO2助熔物充分混和，放置在自动熔炼仪中，使之在1000°C左右熔融；熔融物倒出后形成扁平玻璃片后进行X荧光光谱仪分析。稀土元素、微量元素分析采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析15个元素，分析方法据文献[3]，分析精度优于5%。数据投图采用Geokit软件[4]。

锆石处理、显微照相和同位素测试分别在北京锆年领航公司和中国冶金地质总局山东局测试中心LA-ICP-MS实验室完成。阴极发光CL图像由JSM6510扫描电镜和GATAN阴极荧光探头完成。锆石样品靶的制备与SHRIMP定年锆石样品靶制备方法基本相同[5]。LA-ICP-MS分析设备是德国 Micro Las公司生产的Geo Las200M激光剥蚀系统与Elan6100DRCICP-MS联机，采用的标准锆石为91500。具体实验分析流程见文献[6]。

3 分析结果

3.1 锆石U-Pb年代学

采自杨房沟闪长岩体的PM10(13)TM1样品CL图像显示锆石颗粒长为80～180μm，宽为50～80μm，颗粒呈柱状，自形程度较高，大部分锆石颗粒具有显著的核-边结构，锆石边部具典型的振荡环带(图3)，上述特征表明样品中锆石颗粒均为岩浆锆石。依据锆石CL图像特征，选择合适部位进行锆石的测试分析，所有样品U-Pb测试结果见图3和表1所示。

结果表明，样品PM10(13)TM1锆石U含量为(218～602)×10-6，Th含量为(133～432)×10-6，Th/U为0.41～1.02。样品PM10(13)TM1共获得25颗锆石点，其中除1颗锆石点谐和度较低外，其余24颗锆石分析点谐和度均在90%以上，平均谐和度在95.13%。24颗谐和度较高的锆石给出206Pb/238U 年龄范围为204～217Ma，其余1颗谐和度较低的锆石给出206Pb/238U 年龄为283Ma，可能反映早期的岩浆活动。因此，本次获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb 年龄值可信度较高，谐和年龄值为210±1Ma(图4)，反映了杨房沟黑云母石英闪长岩形成时代为晚三叠世。

图1 木里杨房沟闪长岩岩体地质简图

Fig.1 Simplified geological map of the Yangfanggou diorite mass in Muli, southwestern Sichuan

图2 杨房沟闪长岩体野外照片及显微矿物组成

a.花岗闪长岩体产出位置； b.花岗闪长岩岩石组成粒度分布；c、d.花岗闪长岩在显微镜下矿物组成

Fig.2 Field pictures and photomicrographs of the Yangfanggou diorite mass

图3 锆石阴极发光图像及单颗粒锆石年龄

Fig.3 Representative CL images and zircon U-Pb ages of the Yangfanggou diorite mass

3.2 主量元素

杨房沟闪长岩岩体内所采集7套硅酸盐样品的主量元素分析结果列于表2。岩体中的SiO2含量为53.58%～67.99%，平均值61.71%；Al2O3为12.72%～16.09%，平均值14.81%；Na2O为1.17%～4.38%，平均值2.65%；K2O为1.36%～4.18%，平均值2.96%；CaO为3.5%～8.3%，平均值5.49%；TiO2为0.52%～0.95%，平均值0.74%；MgO为1.74%～4.98%，平均值3.09%。与甘孜-理塘蛇绿混杂岩带北段雀儿山复式岩体中的闪长岩相比，SiO2、Al2O3、Na2O平均值略低于后者，K2O、CaO、TiO2、MgO平均值略高于后者[7]，岩石具富钾钙的特点，其中TiO2、Al2O3、CaO、Na2O、MgO、TFeO、MnO、P2O5含量与SiO2含量均呈负相关；K2O含量与SiO2含量呈正相关。Middlemost (1994)提出的花岗岩TAS图解[8]，显示大多数样品位于闪长岩-花岗闪长岩区域(图5a)，SiO2-K2O图解[9](图5b)显示样品为高钾钙碱性岩石系列。

表1杨房沟闪长岩体样品LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分析结果

Table1LA-ICP-MSzirconU-PbagedeterminationsoftheYangfanggoudioritesampl

图4 PM10(13)TM1样品LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄谐和图

Fig.4 Concordia plot of the LA-ICP-MS zircon U-Pb age data for the Yangfanggou diorite sample PM10(13)TM1

图5 杨房沟闪长岩TAS图解(a)和K2O-SiO2图解(b)(底图据文献[8-9])

Fig.5 TAS diagram (a) and K2O vs.SiO2diagram (b) of the Yangfanggou diorite body (after Middlemost et al., 1994; Peccerillo et al., 1976)

3.3 微量元素和稀土元素

本次采集的7套硅酸盐样品的微量、稀土元素分析成果及其特征值见表2。从表中可以看出，岩石中Rb/Sr=0.06～0.62，平均值为0.25，Ba/Sr=0.76～2.21，平均值为1.60；Zr/Hf =36.22～42.39，平均值为39.74。与邻区烂铺子岩体相比，Rb含量较高，Sr含量相对较低①；与雀儿山岩体相比，Rb/Sr较低(雀儿山岩体平均值为1.12)，Ba/Sr较低(雀儿山岩体平均值为5.07)，Zr/Hf较高(雀儿山岩体平均值为15.6)[7]。岩石中稀土元素总量偏低，ΣREE为(190.8～351.4)×10-6，平均值265.87×10-6，其中LREE为(158.66～299.77)×10-6，平均值224.20×10-6；HREE为(13.65～22.79)×10-6，平均值17.87×10-6；轻重稀土比值LREE/HREE为10.26～14.63，平均值12.51；(La/Yb)N=12.38～22.76，平均值17.35。稀土元素配分曲线呈向右缓倾型，岩石中轻稀土元素明显富集(图6a)，与邻区烂铺子闪长岩岩体及甘孜-理塘蛇绿混杂岩北段的雀儿山岩体配分曲线相似[7]。δEu值0.64～0.90，平均值0.73，显示Eu为弱负异常，说明在岩浆演化过程中经历了部分斜长石结晶分离过程；δCe值为0.91～1.02，平均值为0.97，异常不明显。由微量元素蛛网图可知(图6b)，所有样品的微量元素蛛网图样式基本一致，说明岩浆源自于同一岩浆房，少量样品遭受了后期蚀变。其中Ba、Th、U、La、Ce、Nd、Sm具有明显富集特征，显示为正异常；Nb、Sr、Zr、Y、Yb、Lu具明显亏损，显示为负异常。

表2 杨房沟闪长岩体的化学成分(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6)

(接上表)

样品编号PM10(6)GS1PM10(7)GS1PM10(18)GS1PM10(36)GS1PM10(37)GS1PM10(45)GS1PM10(46)GS1Cu204416222739144522171177697Zn5954981075437232707351878792Rb1771164552562033977510145601Zr2139229515442055177015012246Nb3071341317522094215220242240Sb012007013008015008011Cs1073526349542369218068Hf53554349423961Ta266274134215144168168W308015403773223341581617430Pb3244182116862029236925522935Bi017009007014009006040Th3781238311703110106616582284U567287182417155430318Ba996086958591596210770115807074Cr2725254362657096632328607460Ni386618133010498995941198Sr4513583687563287510462889285V87596154246308690145701256018390Sn327203213322165269199Ag0030003700560021004100240066Au085231306062908Rb/Sr039028006062019016006Ba/Rb5625291635293110211421263Zr/Hf4031418736224218423938343688

测试单位：国土资源部武汉综合岩矿测试中心

图6 杨房沟闪长岩岩体球粒陨石标准化的稀土元素配分图解(a)和原始地幔标准化的微量元素蛛网图(b)(球粒陨石和原始地幔标准值引自文献[10])

Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution patterns (a) and primitive mantle-normalized trace element spidergram (b) of the Yangfanggou diorite mass (after Sun et al., 1989)

4 讨论

4.1 岩石成因及来源

木里杨房沟石英闪长岩体主量元素表明其属钙碱性系列。一般情况下，Rb/Sr比值随岩浆分异程度的增强而增加，Ba/Rb比值随岩浆分异程度的增加而降低，是指示岩浆分异程度的参数。杨房沟石英闪长岩体的Rb/Sr比值范围为0.06～0.39(平均值为0.25)、Ba/Rb比值范围2.93～16.35(平均值为9.32)，均显示该岩体的分异程度较低。岩体相对富集Rb、Ba、Th、Zr、Hf等大离子亲石元素，亏损Nb、Ti等高场强元素，反映了俯冲带岩浆岩的特征。据Taylor[11]研究表明，Rb/Sr比值能示踪花岗质岩石的物质来源，地球上部陆壳Rb/Sr值大约为0.32，大陆壳平均值为0.24。杨房沟石英闪长岩的Rb/Sr比值为0.25，表明该岩体物质来源为壳源物质，以大陆上地壳物质为主。

4.2 侵位时代及构造意义

甘孜-理塘蛇绿岩带夹持于松潘-甘孜地体与义敦岛弧带之间，北起玉树以西，向东在甘孜南下，经理塘至三江口，在中甸洛吉以南至洱源一带被掩盖在扬子西缘丽江-剑川推覆体之下。该蛇绿岩带呈被肢解的构造岩块与外来的奥陶—三叠系灰岩、沉积岩块及复理石砂板岩、裂谷型碱性玄武岩等组成构造混杂岩带[12-13]。甘孜-理塘洋盆的打开时间有早二叠世[14]和晚二叠世[15]之争，而洋盆俯冲的时间则被普遍认为在晚三叠纪[16-19]，最终闭合时间高峰期为216Ma[15]。其依据为甘孜-理塘构造带岩石组合为花岗岩(213～234 Ma)、火山岩(219～231 Ma)以及少量闪长岩(209～211 Ma)[16]。此外，松潘-甘孜地区岩浆活动同样存在～216Ma花岗质岩石的年龄峰[20]。

Pearce等[21]提出的Nb-Y图解较为简单，仅能区分板内花岗岩(WPG)、火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩(VAG+syn-COLG)、洋中脊花岗岩(ORG)构造环境，大部分样品均落于火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩与板内花岗岩过渡区域，排除其为洋中脊花岗岩的可能性(图7)。Pearce等[22]还提出Rb-(Y+Nb)和Rb-(Yb+Ta)图解用于区分同碰撞花岗岩、板内花岗岩、后碰撞花岗岩、火山弧花岗岩、洋中脊花岗岩等构造背景，本文数据大都落于火山弧花岗岩区域(图8)。

图7 杨房沟闪长岩体Nb-Y图解(底图据文献[21])

Fig.7 Nb vs.Y diagram of the Yangfanggou diorite mass (after Pearce et al., 1984)

图8 杨房沟闪长岩体(Ta+Yb)-Rb(a)和(Y+Nb)-Rb图解(底图据文献[22])

Fig.8 (Ta+Yb) vs.Rb diagram (a) and (Y+Nb) vs.Rb diagram (b) of the Yangfanggou diorite mass (after Pearce et al., 1996)

甘孜-理塘洋在晚三叠世向西俯冲形成义敦岛弧带己是广泛接受的事实。本文获得的木里杨房沟岩体时代限制为210±1 Ma，与邻区东边嘎拉子岩体年龄基本一致，晚于甘孜-理塘洋南段闭合时间的高峰期。甘孜-理塘结合带内其它岩浆岩分布的特征，板片回撤(roll-back)模型可解释这些岩浆岩的时空分布特征[15]。在甘孜-理塘洋发生弧-陆、陆-陆碰撞时期，洋壳断离引起大范围软流圈上涌，板片回撤形成杨房沟闪长岩体，因此，岩体的形成应为火山弧构造环境。

5 结论

(1)四川木里杨房沟闪长岩体属钙碱性花岗岩石系列，岩体相对富集Rb、Ba、Th、Zr、Hf等大离子亲石元素，亏损Nb、Ti等高场强元素，反映了俯冲带岩浆岩的特征，物质来源为壳源物质。稀土元素配分曲线向右缓倾型，Eu弱负异常。

(2)岩体LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年值为210±1Ma，表明其成岩年龄为晚三叠世。

(3)杨房沟闪长岩体形成于火山弧构造环境，为俯冲过程中板片回撤形成的岩体。

致谢 审稿专家对本文提出了诸多富有建设性的意见，对此表示衷心感谢。

注释：

①1∶200000金矿幅区域地质调查报告[M].四川省地质局，1974.

参考文献：

[1] 翟明国，张旗，陈国能，等.大陆演化与花岗岩研究的变革[J]. 科学通报，2016，61(13)：1414-1420.

[2] 吴福元，李献华，杨进辉，等.花岗岩成因研究的若干问题[J]. 岩石学报，2007，23(6)：1217-1238.

[3] Qi Liang,Gregoire D C. Determination of trace elements in twenty-six Chinese geochemistry reference materials by inductively coupled plasma-mass spectrometry [J]. Geostandards Newsletters，2000，24：51-63.

[4] 路远发. GeoKit：一个用VBA构建的地球化学工具软件包[J]. 地球化学，2004，33(5)：459-464.

[5] 宋彪，张玉海，万渝生，等. 锆石SHRIMP样品靶制作、年龄测定及有关现象讨论[J].地质论评，2002，48(s1)：26-30.

[6] 侯可军，李延河，田有荣. LA-MC-ICP-MS锆石微区原位U-Pb定年技术[J].矿床地质，2009，28(4)：481-492.

[7] 曾强，杜坤. 川西雀儿山印支晚期岩浆事件：花岗闪长岩锆石U-Pb年代学证据[J].科学技术与工程，2017，17(11)：23-29.

[8] Middlemost E A K. Naming materials in the magma/igneous rock system [J]. Earth-Science Reviews，1994，37：215-224.

[9] Peccerillo A，Taylor S R. Geochemistry of Eocene calc-alkaline volcanic rocks from the Kastamonu area，northern Turkey[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology，1976，58：68-81.

[10] Sun S S，McDonough W F. Chemical and isotopic systematics of ocean basalts：Implications for mantle composition and process [A].Saunders A D，Norry M J. Magmatism in Ocean Basins [C]. London：Geological Society，Special Publications，1989：313-345.

[11] Taylor S R，Mclennan S M. The Continental Crust：Its Composition and Evolution[M].Oxford：Blackwell，1985.

[12] 潘桂棠，王立全，李兴振，等. 青藏高原区域构造格局及其多岛弧系的空间配置[J].沉积与特提斯地质，2001，21(3)：1-26.

[13] 尹福光，潘桂棠，万方，等.西南三江造山带大地构造相. [J]. 沉积与特提斯地质，2006，26(4)：33-39.

[14] 闫全人，王宗起，刘树文，等. 西南三江特提斯洋扩张与晚古生代东冈瓦纳裂解: 来自甘孜蛇绿岩辉长岩的SHRIMP年代学证据[J]. 科学通报, 2005, 50(2):158-166.

[15] 吴涛. 藏东义敦岛弧带早中生代岩浆活动与构造演化过程[D]. 北京：中国地质大学(北京)，2015.1-153.

[16] 潘桂棠，陈智梁，李兴振，等.东特提斯地质构造形成演化[M]. 北京：地质出版社，1997.1-218.

[17] 莫宣学，路凤香，沈上越，等.三江特提斯火山作用与成矿[M].北京：地质出版社，1993.1-269.

[18] 张之孟，金蒙.川西南乡城-得荣地区的两种混杂岩及其构造意义[J].地质科学，1979,(3)：205-216.

[19] 侯增谦，曲晓明，周继荣，等.三江地区义敦岛弧碰撞造山过程：花岗岩记录[J].地质学报，2001，75(4)：484-497.

[20] Wang Q， Li Z X, Chung S L，et al. Late Triassic high-Mg andesite/dacite suites from northern Hohxil， North Tibet geochronology，geochemical characteristics，petrogenetic processes and tectonic implications [J]. Lithos， 2011，126(2)：54-67.

[21] Pearce J A，Harris N B W，Tindle A G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks [J].Journal of Petrology，1984，25: 956-983.

[22] Pearce J A. Source and setting of granitic rocks [J]. Episodes，1996，19: 120-125.