攀枝花市大田地区古元古代康定岩群斜长角闪岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 及岩石地球化学特征

王婷，郭道军，胡阳，龚晓波，王茜

(1.四川省地质矿产勘查开发局一○六地质队，成都 611130； 2.四川省地质矿产勘查开发局攀西地质队，四川 西昌 615000)

0 引言

从四川康定到攀枝花仁和地区呈南北向展布的康滇地轴内，发育有多套变质程度不同的前寒武纪变质系地层，构成扬子地台西缘的基底[1]。其中康定岩群多被认为是结晶基底，并在斜长角闪岩中获得锆石U-Pb年龄2451 Ma—2046 Ma[2-3]，其原岩生成时代属古元古代。随着研究工作的不断深入，近年来1∶5万、1∶25万区域地质调查在该岩群中新获许多青白口纪同位素年龄，如冕宁一带变粒岩783 Ma—786 Ma、德昌一带斜长角闪岩799 Ma—839 Ma等，因此，耿元生等认为康定岩群形成于新元古代，“在扬子地台西缘并不存在太古宙—古元古代的结晶基底”[4]。而继承锆石年龄反映有古元古代—太古代地体存在。

本文对大田地区出露的斜长角闪岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，并结合岩石地球化学分析，旨在为该地区斜长角闪岩的形成时代提供进一步研究资料，为建立区域早前寒武地层-构造格架提供依据。

1 研究区地质概述

出露于攀枝花市仁和区大田镇一带的康定岩群，李春昱、黄汲清、张兆瑾等称其为“康定片麻岩”、“磨盘山结晶片岩”、“康定杂岩”等，并认为其系康滇地区最古老的结晶基底。1∶20万永仁幅区域地质调查将本区出露的含斜长角闪岩的变质岩地层划分为下元古界会理群大田组，李复汉等将其称为仁和群，并划分为仰天窝组和大田组[3]；《四川岩石地层》将大田地区出露的变质混合杂岩系定义为康定岩群，并自下而上划分为咱里(岩)组和冷竹关(岩)组，其顶部与河口(岩)群为整合接触[5]。

攀枝花大田地区的康定岩群咱里岩组主要为一套深变质火山岩，岩性以深灰—灰色的中—细粒斜长角闪岩、黑云斜长角闪岩夹斜长角闪岩及暗绿色变质玄武岩为主，局部有变质碎屑岩(硅质岩、含石墨片岩)等细小夹层(厚度以1～2 cm为主，多被后期构造作用强烈改造)，组成了一套火山喷发-沉积建造韵律。

图1 大田地区地质简图Fig.1 Geological sketch of the Datian area1.康定岩群咱里岩组；2.康定岩群冷竹关岩组；3.震旦—第四系地层； 4.花岗岩；5.石英闪长岩—二长花岗岩—斜长花岗岩—花岗闪长岩；6.辉绿辉长岩； 7.韧性、脆性断裂构造；8.糜棱岩化带及片理化带；9.混合岩化及片理产状

咱里岩组整体呈条带状分布于啊喇彝族乡起查喇村—大田街—小阿喇一带(图1)，与冷竹关岩组的板岩、千枚岩、石英片岩等副变质岩系，呈“整合”层状产出。受变质作用影响，火山岩岩石普遍发生角闪岩相变质，岩石类型为斜长角闪岩，黑云斜长变粒岩，黑云角闪斜长片麻岩、变粒岩等，岩石组构均已无保留。从地表片理及局部小褶皱构造来看，咱里岩组岩石中发育一系列走向为北东东向的褶皱构造。其北部及南部均被南华纪—青白口纪二长花岗岩、斜长花岗岩、花岗闪长岩及黑云石英闪长岩(TGG组合)所围。在康定岩群咱里岩组中大致以杨家湾—上那峨断层为界，北部以片理化斜长角闪岩或斜长角闪片麻岩为主，片理极为发育，有较强烈的混合岩化现象。在斜长角闪岩露头处多见片理化斜长角闪岩(图2a)和具混合岩化现象的强片理化斜长角闪岩(图2b)。

图2 斜长角闪岩野外露头特征Fig.2 Field outcrop characteristics of plagioclase amphibolite a.片理化斜长角闪岩；b.具混合岩化现象的强片理化斜长角闪岩露头； c.样品采集处岩石特征；d.斜长角闪岩岩石特征

2 样品采集与测试方法

本次研究采集的样品为咱里(岩)组中的斜长角闪岩，采集位置地理坐标E101°48′49″、N 26°18′19″，基岩新鲜，厚度大，无混合岩化现象(图2c、图2d)。

本次所采样品的薄片鉴定结果显示，斜长角闪岩具有细粒粒状变晶结构、块状构造，矿物成分以斜长石、角闪石为主，含少量的黑云母、石英以及不透明矿物等。其中，斜长石呈他形粒状，多发生绢云母化蚀变，含量(体积分数)35%～50%；角闪石呈他形粒状—柱状，与斜长石紧密镶嵌，发生次闪石化，含量(体积分数)45%～60%。

锆石U-Pb测试工作由中国冶金地质总局山东局测试中心完成，采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石进行U-Pb测试。测试前选择原岩石样品经粉碎、粗选后在双目镜下精选出155颗锆石，然后按照相关要求进行制靶、透射光、反射光和阴极发光(CL)图像拍照，以确定锆石颗粒的内部结构，选择最佳的测试位置(图3)。

岩石地球化学分析工作由国土资源部成都矿产资源监督检测中心完成。依据DZG20-02-2010，采用重量法、容量法、ICP-AES法等完成硅酸盐分析，采用ICP-MS法完成稀土元素检测分析，采用ICP-MS法及XRF法完成微量元素检测分析。

3 分析结果与讨论

3.1 锆石特征及U-Pb年龄

根据锆石阴极发光CL图像(图3)，挑选出的锆石大多呈短柱状，棱角分明，少数呈大小不一的椭球粒状、长柱状等，粒径多在80 μm—120 μm之间，锆石内部结构多为均一的图像，环带较弱或无环带特征，属变质成因。样品中Th含量w(Th)=21.26×10-6～243.06×10-6，U含量w(U)=31.52×10-6～193.27×10-6，w(U)/w(Th)值为0.83～2.01，变化范围较大。

选择锆石测点1—33号所示锆石的核部与边部之间的环带过渡部位进行测试，其U-Th-Pb分析结果见表1。锆石U-Pb谐和年龄作图结果(图4a)表明，33个测点中有6个点偏离谐和线，其余均位于谐和线上，误差较小，计算获得206Pb/238U加权平均年龄807 Ma±4.8 Ma(MSWD=0.59)，这可能代表了区域性热变质事件或区域性角闪岩相变质作用的时代。

图3 斜长角闪岩锆石阴极发光(CL)图像及U-Pb测点Fig.3 Zircon CL images and ages of plagioclase amphibolite

表1 斜长角闪岩锆石U-Th-Pb分析结果Table 1 Results of zircon U-Th-Pb dating of plagioclase amphibolite

续表1：

图4 斜长角闪岩锆石U-Pb谐和年龄图Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from plagioclase amphibolite a.1—33号测点；b.34—43号测点

另外，选择34—43号10个锆石测点(w(U)/w(Th)值均大于1)在内核位置进行测试，分析数据见表1中所述，锆石U-Pb谐和年龄图(图4b)除3个点偏离谐和线外，其余测点均位于谐和线上，误差均匀，没有铅丢失，计算获得206Pb/238U加权平均年龄为778 Ma±6 Ma(MSWD=0.20)，结果显示岩石明显受到了后期变质或热液活动的影响。

3.2 岩石地球化学特征

(1)主量元素特征

斜长角闪岩的主量元素分析数据见表2。从表2可知，斜长角闪岩SiO2含量平均为w(SiO2)=43.20%～50.88%；w(Na2O+K2O)=2.17%～3.50%，平均3.02%，w(Na2O)>w(K2O)；TiO2含量w(TiO2)=0.49%～3.43%；Al2O3含量较高，w(Al2O3)值普遍大于11%；CaO含量高于MgO，w(CaO)平均为10.36%，w(MgO)平均为7.73%。

斜长角闪岩样品A/CNK<1，A/NK=2.04～2.90，平均3.39，属正常玄武岩类。SI=21.06～69.22，属分异型岩浆。w(TiO2)<2%、w(Na2O+K2O)<5%，具岛弧玄武岩特征。从岩石化学TAS图解(图5a)及w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y)图解(图5b)可见，绝大多数样品落入玄武岩区。

(2)稀土元素特征

表3为斜长角闪岩的稀土元素分析数据。从表3可知，斜长角闪岩稀土元素总体具高丰度，w(ΣREE)值(不含Y)一般为81.61×10-6～120.93×10-6；δEu较稳定，一般在0.94～1.17，δCe为0.82～1.16，亏损不明显，表明原生岩浆生成之后，可能只经历过很弱的结晶分离作用而具幔源岩浆特征。配分曲线呈平坦或略具右倾(图6a)，轻稀土富集相对较高，而重稀土轻度富集；配分曲线与洋岛玄武岩相似，而且配分曲线十分协调，表明为同源岩浆演化序列。

斜长角闪岩稀土元素特征值w(La)N/w(Yb)N=2.84～6.60，w(Ce)N/w(Yb)N=2.06～5.92，w(Eu)/w(Sm)=0.20～0.40，w(Sm)/w(Nd)=0.20～0.25，表明斜长角闪岩物源来自上地幔。

表2 斜长角闪岩的主量元素分析结果Table 2 Analysis of major elements of the amphibolite

图5 斜长角闪岩的TAS图解(a)和w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y)图解(b)Fig.5 TAS diagram (a) and w(Zr)/w(TiO2)—w(Nb)/w(Y) diagram (b) of amphibolite (a图底据Maitre，1988；b图底据Winchester，1977)

(3)微量元素特征

表4为斜长角闪岩的微量元素分析数据。从表4可知，斜长角闪岩微量元素组成中，w(Rb)/w(Sr)=0.05～0.16，比值普遍较低；w(Ti)/w(Y)=154～257，小于350；w(Ti)/w(V)=11.3～118.1，除DT7号样品外均小于30；w(Hf)/w(Th)=1～22，除DT2号样品外均小于8；w(Ce)/w(Nb)=6.0～9.5，均大于2。

斜长角闪岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(图6b)显示岩石具有明显的Nb、Sr、P、Ti等元素的亏损，与大陆裂谷玄武岩微量元素组合的特征相似。Ti的负异常显示其可能属于岛弧系统岩浆岩成因，或者是受到了地壳混染的大陆玄武岩。

3.3 讨论

区内康定(岩)群咱里岩组表现为遭受了不同程度区域混合岩化的中—高级变质岩，在化学成分和稀土地球化学方面，混合岩与其赋存层位岩石成分有对应关系，表明其具有原地转化性质。在混合岩化较弱部分或残留体中，野外可见部分层理，虽受变形变质改造，原始产状及结构构造不同程度遭受破坏，但总体化学成分未发生根本改变。在(al+fm)-(c+alk)—Si图解中，岩石多落入火山岩区和火山岩与泥质沉积岩区界线处，在w(SiO2)—w(TiO2)图解中大部分投入火成岩区。结合地表露头特征，岩石风化程度、片理化发育程度在个别区域具有一定的韵律特征，且发现有细小硅质岩、含石墨片岩层发育，也指示原岩可能具有喷发韵律特征，综合推断原岩可能为基性火山岩，如大洋拉斑玄武岩等。覆于其上的冷竹关(岩)组下部变粒岩、浅粒岩原岩为钙碱性中酸性火山岩、火山碎屑岩，逐渐向上过渡为原岩由砂岩、粉砂岩、页岩构成的复理石建造，大地构造环境上也体现了由洋壳到过渡壳的演化过程。

表3 斜长角闪岩的稀土元素分析结果Table 3 Analysis of REE of the amphibolite

表4 斜长角闪岩的微量元素分析结果Table 4 Analysis of trace elements of the amphibolite

图6 斜长角闪岩的稀土元素配分模式图(a)和微量元素原始地幔标准化蛛网图(b)Fig.6 Chondrite-normalized REE distribution pattern (a) and primitive mantle-normalized pattern spidegram (b) of trace elements of amphibolites (标准化值据Sun和McDonough，1989)

前人在不同区域获得了从新太古代至古元古代[2,6]、中元古代[7-8]、新元古代[4,9-12]的较多锆石年龄数据，指示区域上存在古老基底，康定杂岩(康定岩群)的斜长角闪岩、麻粒岩、片麻岩等高级变质岩是多期次不同强度的变质作用相叠加改造的结果。笔者本次获得了单颗锆石206Pb/238U最大年龄为847 Ma±13 Ma，多数锆石年龄数据集中在770 Ma—815 Ma，加权平均年龄792 Ma±7.6 Ma，与该地层周围分布的岩体成岩时期、混合岩化中的浅色体的锆石年龄数据(730 Ma—772 Ma，待发表)基本一致，与区域上晋宁造山运动活动时间可以对应，可能反映了康定岩群斜长角闪岩的原岩形成后遭受的较强的一次变质作用，变质程度最终达到角闪岩—高角闪岩相，伴随着深熔锆石的形成[13]。姚建在本区出露的黑云斜长混合岩、角闪斜长混合岩、石英闪长岩中获得了740 Ma—930 Ma的锆石U-Pb年龄，并认为其为混合岩化作用的时限，原岩形成时间为古元古代[14]。笔者在研究区周边的岩浆岩中获得青白口纪岩浆成岩年龄，在东部黎溪—姜驿增生杂岩带中的石英岩中获得2241 Ma±16 Ma的碎屑锆石年龄，其中最年轻的碎屑锆石年龄为1807 Ma±33 Ma(待发表)，虽锆石来源尚不明确，但也指示了区域上不可否认地存在太古宙—古元古代的结晶基底。目前尚未有准确的年代学证据证明本区的斜长角闪岩原岩时代属于结晶基底，但结合对混合岩、混合岩化作用的测试研究成果，以及区域上大量的年代学数据资料，将其原岩成岩时代置于新太古代至古元古代，推断其起始主要变质作用时期为古元古代末期，同时在青白口纪末期、南华纪均遭受了不同程度的变质作用，最终形成角闪岩相。

4 结语

通过对大田地区康定岩群咱里(岩)组中斜长角闪岩的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年龄分析，得出以下认识：

(1)咱里(岩)组斜长角闪岩中获得锆石U-Pb年龄807 Ma±4.8 Ma，内核获得的778 Ma±6 Ma年龄值与晋宁期主体岩浆活动一致，指示岩石受多期热变质作用事件影响，锆石发生了深熔，从而具有较弱的环带特征。

(2)斜长角闪岩的野外地质特征、地球化学特征等指示其原岩可能为基性火山岩(玄武岩等)，地表露头上具有喷发旋回韵律特征。变质后的岩石中残留的钾长石等高角闪岩相的变质作用由于尚无可靠的年代学依据，结合目前混合岩、混合岩化斜长角闪岩的测试研究以及区域上康定岩群年代学资料，将其变质作用时期归为古元古代末期。