金沙江-哀牢山富碱侵入岩带的判别、成因及构造环境

郭小飞， 刘汇川， 吴开兴， 刘卫明， 张晓兵

（1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000；3.中山大学地球科学与工程学院，广州510275；4.中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室，广州510640）

青藏高原主体及其周缘地区是研究喜马拉雅造山运动的“天然实验室”，在过去的几十年里一直是研究的热点[1-5].受印度和欧亚板块陆陆碰撞作用的影响，在青藏高原东侧的金沙江-哀牢山构造带形成了大规模走滑剪切断裂带，沿断裂带形成了重要的富碱斑岩Cu-Mo-Au成矿带，如玉龙铜钼矿床、北衙金多金属矿床、长安铜钼金矿床等[6-8].金沙江-哀牢山富碱侵入岩及其斑岩型矿床是特提斯成矿域的重要组成部分，历来受到不同学者的重视[9-10].关于新生代富碱岩浆活动与始新世至渐新世陆内伸展的关系，是印欧碰撞加厚岩石圈拆沉的物质响应[11-13]，还是伴随着新生代大规模走滑断裂形成[6,14]？成矿过程中剪切带能否成为流体通道？岩浆作用与剪切作用相互关系如何？这些问题都没有得到很好的解决，也尚未达成一致的认识.文中综合分析了金沙江-哀牢山富碱侵入岩的特征，简要阐述了富碱斑岩的岩石成因及其形成的构造背景，以期为认识青藏高原东（南）缘新生代以来的构造-岩浆-成矿作用与演化提供新的素材.

1 地质背景及年代学框架

金沙江-哀牢山富碱侵入岩带呈北北西-近南北向分布于金沙江-哀牢山断裂两侧，北起唐古拉山麓，向南沿金沙江两侧之玉龙、江达、芒康等出露，经雪龙山、点苍山、金平等地，向南东延伸进入越南，在我国境内青海、西藏、四川、云南绵延1800 km，宽40～60 km（图1）.金沙江-哀牢山富碱侵入岩带由北向南成群呈带出露，分布范围广、规模大小不等.岩性为一套具有高碱特征的岩浆岩 （K2O+Na2O＞8%），岩性从基性、中性直到酸性岩都有产出，产状有岩枝、岩株、岩基等.岩石类型有花岗斑岩、二长斑岩、正长斑岩、碱性正长岩、煌斑岩等.它们的围岩主要是中生代地层，其次是古生代地层和新生代地层[15-16]，呈侵入接触关系.长英质岩石主要为斑状花岗岩，斑晶发育并偶见暗色基性包体（图2）.如采自绿春的花岗斑岩，总体呈浅灰、灰白色致密块状，斑状结构.斑晶主要由正长石、石英、黑云母及少量角闪石组成，基质为微粒石英、斜长石和黑云母，基质有强绢云母化、钾化现象；采自元阳哈播的正长斑岩，则呈浅灰-浅肉红色，斑状结构.斑晶主要为正长石，少量斜长石、黑云母和角闪石，基质主要为微晶石英和正长石.

金沙江-哀牢山富碱侵入岩带夹持于扬子板块与印度板块之间，构造情况复杂，岩浆作用活跃，成矿条件良好.前人对该带开展过大量研究，积累了丰富的定年数据[18-41].笔者收集了金沙江-哀牢山富碱侵入岩带从北段（藏东玉龙带）至中南段（大理-金平带）的新生代富碱岩浆-成矿作用数据，结果表明北段玉龙斑岩成矿带岩浆作用大致集中在44～36Ma，而中南段峰期作用大致集中于35Ma，相当于晚始新世到中新世.从延伸范围来看，总体上显示由北到南由老变新的趋势.

图1 （a）金沙江-哀牢山富碱侵入岩带北段地质简图（改自文献[6]）；（b）中南段地质简图（改自文献[17]）；（c）青藏高原构造纲要图

图2 （a）、（b）金沙江-哀牢山富碱侵入岩带绿春花岗斑岩野外和镜下特征；（c）、（d）元阳哈播正长斑岩手标本和镜下特征.Am p-角闪石，K fs-钾长石，Qtz-石英.

2 源区特征及岩石成因

关于钾玄质岩石的成因历来众多纷纭，前人研究将其总结为地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武质熔体分离结晶作用[42]、幔源玄武质岩浆受不同程度地壳混染[43]、幔源熔体纵向分带富集[44]或者高压下含金云母富集地幔橄榄岩部分熔融[45]等几种成因.董方浏等[46]在研究云南永平卓潘新生代碱性杂岩体时，认为其由含金云母的地幔橄榄岩经高压部分熔融形成，地幔橄榄岩部分熔融之前被从深部上升的富含不相容元素的挥发组分或少部分的熔体交代，形成富集地幔.然而，富集地幔产生的部分熔融体富集不相容元素，而卓潘碱性杂岩体呈现出Nb、Ta和Ti负异常.作者认为卓潘碱性杂岩体是在碰撞造山过程中古扬子板片向西俯冲诱发软流圈地幔上涌，使曾经遭受过古洋壳板片流体强烈交代的壳幔过渡带发生部分熔融形成，反映的是岛弧岩浆的特点.岛弧岩浆的地球化学特征如相对富集LILE、亏损HFSE，特别是显著的Nb，Ta，Ti负异常，可能与哀牢山-红河断裂走滑作用减压环境下俯冲拆离的洋壳或者早期的富集岩石圈地幔的重熔作用相关[47-49].另外，刀艳等[50]认为云南九顶山矿区花岗斑岩岩浆来源于 “EMⅡ”型地幔和地壳部分熔融，“EMⅡ”型地幔端元与俯冲和再循环地壳物质密切相关.由于受到板块碰撞和陆块挤压，诱发深部地幔对流，俯冲板片上方的“EMⅡ”型地幔楔发生部分熔融形成具有富集LREE、亏损HFSE和富集Sr-Nd同位素组成的酸性岩浆，地幔物质涌入，向下地壳注入新生物质，并诱发下地壳物质熔融，从而形成壳幔混合源富钾含矿岩浆.

在地球化学方面，金沙江-哀牢山富碱侵入岩带花岗质侵入体富集 Rb、Ba、Th、U、K 等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，Eu负异常不明显.而哀牢山剪切带内新生代花岗质岩石与藏南淡色花岗岩Ba负异常、Eu中等负异常图3.大规模富碱岩浆活动被认为形成于伸展背景，而哀牢山深变质带内同期的岩浆活动被认为是印支地块挤出过程产生[14,53]，可能说明了挤压和伸展并存的构造应力体制，深变质带挤压隆升诱发壳源物质熔融形成花岗岩或混合岩化长英质脉体，变质带周缘伸展状态下产出富碱侵入岩.

3 构造指示

青藏高原东南缘经历了新特提斯洋俯冲以及随后的印度和欧亚板块碰撞，受其影响发生了区域性逆冲推覆、褶皱缩短、伸展走滑和旋转等，同时在其东南侧金沙江-哀牢山发生了大规模左行走滑[9,27-29].大规模的新生代富碱岩浆活动及铜（金）成矿作用广泛发育，它们的岩浆-成矿作用集中在44～31 Ma之间（表1和图4）.关于富碱岩浆活动与始新世至渐新世的陆内构造背景近年来有不少学者对此进行了研究，基于该时期研究区处于印欧后碰撞环境，主要提出了以下两个过程：

图3 （a）金沙江-哀牢山富碱侵入岩稀土元素配分图；（b）微量元素蛛网图（文献[51]哀牢山剪切带内新生代花岗岩以及文献[52]藏南淡色花岗岩数据用于对比）

表1 金沙江-哀牢山新生代富碱侵入岩年龄记录

续表1 金沙江-哀牢山新生代富碱侵入岩年龄记录

图4 金沙江-哀牢山新生代富碱侵入岩年龄数据统计分布

1）印度板块向欧亚板块高角度深俯冲过程中板片的断离导致软流圈物质上涌，诱发加厚大陆下地壳部分熔融[31,54].黄小龙等[55]提到在约40 Ma下插的俯冲板片断离，引起岩石圈地幔对流减薄和部分熔融形成富碱岩浆.部分壳源物质被带入下插的地幔楔，与地幔物质混合形成壳幔过渡层并发生部分熔融，沿有利构造部位上侵形成富碱斑岩[56-58].印-亚大陆碰撞造山带走滑断裂系统经历了从始新世的压扭状态到中新世的张扭状态的转换[14]（图5（a））.富碱斑岩和剪切走滑断裂最为发育的时期对应于区域构造动力体制转换期、板块汇聚速率急剧降低和运动方向显著变化的阶段[6,59].

2）受印度和欧亚板块碰撞影响形成的走滑断裂系统切割深度可能深达岩石圈地幔，进而可能诱发被掩埋的古特提斯残留洋壳热流动[60-61]，古洋壳和岩石圈地幔发生部分熔融，地壳物质和大洋沉积物以再循环的方式参与了深部混合作用，形成富集地幔源区.幔源碱性岩浆通过深大断裂上升并迅速就位于地壳浅部，其深部可能存在壳幔过渡层剧烈的上涌过程[62-63]（图 5（b））.

图5 金沙江-哀牢山富碱侵入岩带构造演化示意

总之，金沙江-哀牢山富碱岩浆活动不管是古洋壳板块加岩石圈地幔部分熔融，还是印度板块俯冲过程中板片断离导致软流圈物质上涌的成因模式，均是处在强烈的区域性构造应力转换阶段，区域上发育的深大断裂及其次级断裂可能为大规模岩浆成矿流体的活动提供了通道.金沙江-哀牢山构造带新生代以来发育了大规模走滑剪切断裂带，沿断裂带形成了重要的富碱斑岩Cu-Mo-Au成矿带.这与众多学者认为的成矿作用与剪切作用密切相关符合[36,64-65].尽管也有学者基于地理位置上金矿床所在位置处于剪切带两侧，剪切带内鲜见成矿流体活动，以及剪切作用晚于富碱岩浆作用的证据不这么认为[51,66].我们认为，首先变质带内的强烈剥蚀作用在一定程度上减少了剪切带内的成矿流体，其次剪切作用的初始时间可能更早[67].故而大型走滑断裂系统与富碱斑岩岩浆活动具有一定的关联.正如马新民[68]所说“地壳增厚”模式应是高原隆升模式中的学术主流，但沿着高原内部大型走滑断层的滑动也是现今大陆变形的一种重要形式，在高原形成过程中尤其是后期起着不可忽视的作用.

4 结 论

1）广布于金沙江-哀牢山构造带的新生代富碱岩浆岩，岩性上从基性的煌斑岩到中酸性的侵入岩均有产出.其北段玉龙斑岩成矿带岩浆作用大致集中在44～36 Ma，而中南段峰期作用大致集中于35Ma，总体上显示由北到南由老变新的趋势.

2）富碱侵入岩可能是由古洋壳板块和岩石圈地幔部分熔融形成，或者在印度板块俯冲过程中软流圈物质上涌引起加厚大陆下地壳部分熔融形成，然后沿有利构造部位上侵.

3）富碱岩浆活动所处的构造背景是在强烈的区域性构造应力转换阶段，其伴随的大型走滑断裂切穿了岩石圈地幔.