周斌 閆全人 鄧?yán)?江文 侯泉林 程南南 趙騰格

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049

在四川西南部木里地區(qū)，發(fā)育一條寬數(shù)十千米的晚古生代-早中生代混雜堆積帶，位于一個(gè)大地構(gòu)造上十分重要的部位(李繼亮和張紹宗, 1985)。該混雜堆積帶向西與理塘火山弧的弧前消減雜巖相接，南側(cè)與揚(yáng)子板塊以木里斷裂為界(李繼亮和張紹宗, 1985)。在洛吉-瓦廠一帶的該混雜堆積帶中曾報(bào)道有藍(lán)片巖巖塊就位于晚二疊世含放射蟲硅質(zhì)巖基質(zhì)中(沙紹禮, 1988)。陳俊瑾等(2012)研究揭示，這一帶的鎂鐵質(zhì)巖塊有大洋板內(nèi)玄武巖和洋中脊玄武巖兩類。洛吉縣拉坡里、司家溝和張家等處的蛇綠巖時(shí)代為二疊紀(jì)晚期-三疊紀(jì)早期(鄒金汐等, 2011)，與藍(lán)片巖塊記錄的高壓變質(zhì)事件(沙紹禮, 1988)時(shí)代大體一致。雖然研究程度很低，但上述結(jié)果表明，木里混雜堆積帶是一條由俯沖作用形成的混雜帶或增生雜巖，本文簡(jiǎn)稱其為“木里混雜帶”。李繼亮和張紹宗(1985)認(rèn)為木里混雜帶是揚(yáng)子板塊與理塘弧溝系之間的消減雜巖，是洋殼消減殆盡而相互碰撞的結(jié)合帶，代表了一個(gè)屬于古特提斯的洋盆關(guān)閉，即甘孜-理塘(或松潘-甘孜)古特提斯分支洋盆的閉合。

甘孜-理塘(松潘-甘孜)構(gòu)造帶也是地學(xué)界長(zhǎng)期以來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。前人普遍認(rèn)為，甘孜-理塘(松潘-甘孜)構(gòu)造帶是一個(gè)晚三疊世由甘孜-理塘(松潘-甘孜)洋向西俯沖形成的弧溝系統(tǒng)(侯增謙等, 2004; Rogeretal., 2008; 吳濤, 2015; 曾強(qiáng)等, 2017)。但有關(guān)甘孜-理塘(松潘-甘孜)洋盆的打開(kāi)時(shí)間和機(jī)制一直存在著爭(zhēng)議。有研究者認(rèn)為，甘孜-理塘洋是晚二疊世(～260Ma)峨眉山地幔柱巖漿活動(dòng)使中咱微陸塊從揚(yáng)子板塊西緣裂離出去而形成的(莫宣學(xué)等, 1993; 潘桂棠等, 1997; Songetal., 2004; Xiaoetal., 2004; Heetal., 2007)。也有學(xué)者認(rèn)為，甘孜-理塘(松潘-甘孜)洋盆是二疊紀(jì)至早三疊世時(shí)期金沙江洋盆向東俯沖而形成的一個(gè)弧后洋盆(Reidetal., 2005; Rogeretal., 2008, 2010)。但是，自李繼亮和張紹宗(1985)初步研究確定木里混雜帶后，迄今未見(jiàn)有后續(xù)的深入工作，有關(guān)木里混雜帶和甘孜-理塘(松潘-甘孜)洋的關(guān)系需做更深入細(xì)致的調(diào)查研究。

大洋板塊俯沖過(guò)程中，不同尺度和性質(zhì)的外來(lái)塊體，如蛇綠巖(大洋巖石圈殘片)、海山、洋島、洋底高原、島弧或者其他性質(zhì)的外來(lái)塊體會(huì)被構(gòu)造卷入混雜帶中(Cloos, 1993; Wakita, 2015)。僅就玄武巖而言，混雜帶中有不同類型玄武巖，如OIB型、E-MORB型和N-MORB型玄武巖，多為N-MORB型玄武巖(Doubledayetal., 1994; Collins and Robertson 1997; Wakita, 2015)。研究表明，海山、洋島或洋底高原OIB型和E-MORB型玄武巖的形成主要與地幔柱巖漿活動(dòng)有關(guān)(Morgan, 1972; Hananetal., 1986; Herbrichetal., 2016)，在俯沖過(guò)程中被刮削下來(lái)就位于混雜帶中。目前，對(duì)這些OIB型和E-MORB型玄武巖成因的認(rèn)識(shí)主要基于全巖主量和微量元素或全巖同位素地球化學(xué)分析。全巖成分只保留了經(jīng)歷復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程之后的“混合成分”，有關(guān)巖石起源方面的重要信息已經(jīng)部分或全部消失(任鐘元等, 2018)，難以真正反映初始巖漿源區(qū)特征和成因。熔體包裹體是礦物在生長(zhǎng)或結(jié)晶過(guò)程中捕獲的硅酸鹽液滴(droplet)，它保留了原生巖漿及其源區(qū)性質(zhì)等方面的重要信息(Roedder, 1965, 1984; Halteretal., 2002; Zajacz and Halter, 2007; 任鐘元等, 2018)，是研究OIB型和E-MORB型玄武巖的重要載體。

在野外調(diào)查基礎(chǔ)上，通過(guò)詳細(xì)顯微巖相學(xué)觀察，我們發(fā)現(xiàn)四川木里混雜帶中的海山玄武巖單斜輝石斑晶中寄存有大量熔體包裹體。利用EPMA和LA-ICPMS原位測(cè)試技術(shù)，本文對(duì)熔體包裹體及其寄主的輝石斑晶的地球化學(xué)組成進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試分析，深入探討了熔體包裹體及海山玄武巖的成因。本文結(jié)果為研究甘孜-理塘(松潘-甘孜)古特提斯分支洋的發(fā)育時(shí)代、洋殼組成多樣性提供了新證據(jù)，更重要的是為比較研究現(xiàn)代與古代大洋地幔柱活動(dòng)的差異性提供了具體實(shí)例，同時(shí)也有助于我們理解和認(rèn)識(shí)研究區(qū)及鄰區(qū)復(fù)雜多樣的鎂鐵巖塊的成因和構(gòu)造就位。

1 地質(zhì)背景及樣品組構(gòu)特征

木里混雜帶位于揚(yáng)子板塊西緣(圖1a)，與揚(yáng)子板塊以木里逆沖斷裂帶為界(圖1b)。木里混雜帶向西與洛吉蛇綠混雜帶(鄒金汐等, 2011)和紅都-蜀山蛇綠混雜帶(李文昌等, 2010)相連，共同構(gòu)造成理塘晚二疊世-三疊紀(jì)初的弧前消減帶(李繼亮和張紹宗, 1985)的南延部分，整體上呈東西向弧形展布。木里混雜帶內(nèi)斷裂發(fā)育，包括近東西向逆沖斷裂、近南北向和北西-南東向走滑逆沖斷裂。

1/20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作將木里地區(qū)及鄰區(qū)地層劃分為前寒武系、下寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)、下志留統(tǒng)、上古生界石炭系和二疊系以及三疊系(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1971, 1975, 1984; 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1982)。我們野外地質(zhì)調(diào)查表明，木里地區(qū)及鄰區(qū)的地層系統(tǒng)實(shí)際上是一套混雜堆積(圖2)。按照基質(zhì)成分差異，木里混雜帶由濁積巖混雜堆積(基質(zhì)為濁積巖)、蛇綠巖混雜堆積(基質(zhì)為MORB型枕狀熔巖)、碳酸鹽巖混雜堆積(碳酸鹽巖帽+枕狀熔巖基座組合，含斜坡滑塌堆積)和硅質(zhì)巖混雜堆積(基質(zhì)為含放射蟲遠(yuǎn)洋硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖)等不同類型的混雜巖等構(gòu)成(圖2)。不同類型混雜堆積之間沒(méi)有觀察到漸變過(guò)渡的接觸關(guān)系，而是以逆沖斷層相接觸(圖2)，斷層傾向在325°～42°的范圍內(nèi)變化，傾角范圍為30°～55°，少量為傾向150°～210°、傾角47°～55°的反向逆沖斷層。

圖1 區(qū)域大地構(gòu)造綱要圖(a)和木里地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b, 據(jù)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1971(1)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1971. 1:200000貢嶺幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書. 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)測(cè)繪, 1975(2)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1975. 1:200000金礦幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書. 四川省地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)測(cè)制, 1984(3)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1984. 1:200000鹽源幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書. 四川省地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)測(cè)制;云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1982(4)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 1982. 1:200000永寧幅地質(zhì)圖及說(shuō)明書. 云南省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)測(cè)制)

AF-哀牢山斷裂；ATF-阿爾金斷裂；GL-甘孜-理塘斷裂；LMS-龍門山褶沖帶；LYJ-龍木錯(cuò)-玉樹-金沙江斷裂；MAK-慕士塔格-阿尼瑪卿斷裂；NB-若爾蓋地塊；XSHF-鮮水河斷裂；ZZ-中咱地塊；F1-木里斷裂；F2-甘孜-理塘斷裂；F3-瓦廠-麗江斷裂. 年齡數(shù)據(jù)來(lái)源：東昆侖弧據(jù)Yangetal., 1996; 楊經(jīng)綏等, 2005; 王秉璋等, 2009; 薩馬妥加弧據(jù)王毅智等, 2007; 雍擁等, 2011; 江達(dá)-維西弧據(jù)周慧文等, 2008; Gaoetal., 2010; 張萬(wàn)平等, 2011; 義敦弧據(jù)侯增謙等, 2001; 曾普勝等, 2004; 張萬(wàn)平等, 2011

Fig.1 Sketch map showing the relationship of the Muli subduction mélange to adjacent areas (a) and simplified geological map in the Muli area (b)

圖2 西秋實(shí)測(cè)剖面圖(A-A’)和后所實(shí)測(cè)剖面圖(B-B’)(剖面位置見(jiàn)圖1b)

不同類型混雜巖中的構(gòu)造塊體存在差別，總體上塊體類型包括蛇紋石化超鎂鐵巖塊、輝石巖塊、輝長(zhǎng)-輝綠巖塊、枕狀熔巖塊、硅質(zhì)巖塊和灰?guī)r塊等不同性質(zhì)的外來(lái)塊體(圖2、圖3、圖4a-e)?；|(zhì)普遍變形強(qiáng)烈，其中濁積巖基質(zhì)中可見(jiàn)鮑馬序列(圖3、圖4f、圖5a)。局部可見(jiàn)較大規(guī)模的增生楔斜坡盆地(圖3、圖5b-d)和海溝滑塌堆積(圖3、圖6e-h)。木里混雜帶海山巖石組合由枕狀玄武巖基座與碳酸鹽巖“帽子”構(gòu)成(圖4g, h)，二者間常沉積有富含凝灰質(zhì)的鈣質(zhì)砂礫巖，之上沉積內(nèi)碎屑灰?guī)r(圖3、圖5f、圖6a-d)。其中，在測(cè)點(diǎn)21處見(jiàn)一層海山枕狀熔巖上覆于凝灰質(zhì)砂巖之上，底部發(fā)育厚約十幾厘米的烘烤邊(圖5e)。在測(cè)點(diǎn)21處還可一套海山斜坡滑塌堆積，滑塌體由含火山巖角礫成分的角礫灰?guī)r構(gòu)成(圖5g, h)。

圖3 不同調(diào)查點(diǎn)地層柱狀圖

露頭上，海山玄武巖呈深綠色或灰綠色，綠泥石化蝕變強(qiáng)烈。顯微鏡下觀察，海山玄武巖具斑狀結(jié)構(gòu)，發(fā)育氣孔-杏仁構(gòu)造，氣孔多被方解石和綠泥石充填。主要斑晶礦物相為單斜輝石(40%)，呈自形板狀六邊形，最大粒徑可達(dá)2mm(圖7a, b)。少量斜長(zhǎng)石斑晶，溶蝕強(qiáng)烈并發(fā)育次生包裹體，未見(jiàn)可識(shí)別的原生熔體包裹體?；|(zhì)主要是針狀或者柱狀微晶斜長(zhǎng)石(10%)，含少量磷灰石微晶，偶見(jiàn)鐵鈦氧化物。在西秋剖面點(diǎn)9見(jiàn)一處粗面玄武巖塊體，上下與硅質(zhì)巖呈斷層接觸(圖2)。具粗面結(jié)構(gòu)(圖7c, d)，斑晶主要是單斜輝石(～80%)，少量為磷灰石(<5%)。輝石呈六邊形或柱狀自形晶，粒徑為0.5～2.0mm。磷灰石斑晶呈長(zhǎng)柱狀，最長(zhǎng)可達(dá)2.0mm。磷灰石與單斜輝石斑晶呈鑲嵌狀關(guān)系?；|(zhì)為近定向排列的微晶斜長(zhǎng)石，含少量輝石微晶(圖7d)。這套富磷灰石的粗面玄武巖可能也是海山火山基座的組成部分。

熔體包裹體多數(shù)隨機(jī)分布在海山玄武巖的單斜輝石斑晶中，少量沿著單斜輝石生長(zhǎng)環(huán)帶分布，外形多不規(guī)則，大小20～50μm。絕大多數(shù)熔體包裹體都發(fā)生了脫?；饕怯蓸渲畹淖拥V物微晶、玻璃質(zhì)和收縮氣泡組成的多相包裹體，偶見(jiàn)磁鐵礦等子礦物(圖7e, f)。熔體包裹體與寄主礦物之間的界限清晰完整，未見(jiàn)熔體包裹體捕獲后與寄主礦物反應(yīng)形成的邊界層和破裂現(xiàn)象，反映了巖漿的快速上升冷卻過(guò)程，表明熔體包裹體被捕獲之后與寄主礦物幾乎沒(méi)有物質(zhì)交換和能量交換過(guò)程。這些熔體包裹體保存了初始巖漿的成分。

2 分析方法

2.1 電子探針

單斜輝石斑晶主量元素測(cè)試和背散射照像在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院JOEL JXA-8203電子探針(EPMA)室完成。實(shí)驗(yàn)條件15kV電壓加速，20nA電子束電流，5μm電子束直徑，和10～20s計(jì)數(shù)時(shí)間。

2.2 激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜

單個(gè)熔體包裹體元素分析技術(shù)與傳統(tǒng)的方法(EPMA和SIMS)不一樣。本文采用LA-ICPMS直接在探針片上分析單個(gè)熔體包裹體，再根據(jù)單斜輝石/玄武質(zhì)熔體之間的Fe-Mg分配系數(shù)比值KdFe-Mg恒定，對(duì)熔體包裹體元素組成進(jìn)行定量計(jì)算(Liuetal., 2008)。在滿足精度要求的前提下，與傳統(tǒng)的方法(EPMA和SIMS)相比較，LA-ICPMS在分析單個(gè)熔體包裹體時(shí)有不受礦物相控制、無(wú)需對(duì)包裹體均一化預(yù)處理、包裹體不必暴露至表面就能夠直接準(zhǔn)確分析化學(xué)成分復(fù)雜的多相熔體包裹體元素組成的優(yōu)點(diǎn)(Zajacz and Halter, 2007;

圖4 木里混雜帶野外露頭照片(Ⅰ)

(a)點(diǎn)1處超鎂鐵巖蛇紋石化后產(chǎn)生的石棉；(b)點(diǎn)18處枕狀玄武巖；(c)點(diǎn)9處粗面玄武巖；(d)點(diǎn)23處玄武巖基質(zhì)包裹灰?guī)r塊體透鏡體；(e)點(diǎn)34處遠(yuǎn)洋薄層狀含放射蟲硅質(zhì)巖；(f)點(diǎn)36處富含凝灰?guī)r層的海溝濁積巖；(g)點(diǎn)54處海山巖石組合，下部灰綠色者為海山枕狀玄武巖，上部淺色者為碳酸鹽巖沉積或碳酸鹽巖帽，玄武巖樣品HS5采集于此處；(h)點(diǎn)52處海山巖石組合(玄武巖與碳酸鹽巖帽)，玄武巖樣品HS2采集于此處張春來(lái)等, 2011)。上述優(yōu)點(diǎn)大大增加了在同一張?zhí)结樒蛘咄坏V物中可測(cè)熔體包裹體的數(shù)量，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上更能夠減小分析誤差，全面反應(yīng)巖漿源區(qū)的信息。

Fig.4 Field photographs (Ⅰ) showing compositions of the Muli mélange

表1木里混雜帶海山玄武巖熔體包裹體主量(wt%)和微量元素含量(×10-6)

Table 1 Concentrations of major elements (wt%) and trace elements (×10-6) of the melt inclusions in seamount basalts in the Muli mélange

測(cè)點(diǎn)號(hào)MI1MI2MI3MI4MI5MI6MI7MI8MI9MI10MI11SiO249.5342.2143.8942.0853.4644.0141.8947.8142.2549.0646.67TiO22.252.202.602.282.341.531.792.441.891.571.97Al2O314.0815.2115.0516.3915.1615.1112.9815.0416.0414.3613.90FeOT9.6310.5710.9312.649.9311.5414.509.0010.178.8810.88MnO0.230.280.240.300.200.240.240.240.230.200.27MgO4.274.605.625.704.845.687.033.704.284.274.91CaO12.2314.6715.019.907.9813.2913.0913.3014.0013.5310.43Na2O5.216.434.186.453.855.384.995.687.144.996.20K2O0.891.160.721.490.931.231.181.011.280.850.81P2O50.931.640.971.640.661.181.381.021.921.573.13Na2O+K2O6.107.594.907.944.776.616.176.688.425.847.01Mg#44.3943.9148.0744.8046.7646.9846.6142.4943.1046.4344.79Total99.2598.9899.2198.8699.3599.1799.0899.2299.2199.2999.18Li1.5414.0510.9912.4114.979.659.3313.8210.959.989.31Sc10.2292.2311.2622.615.235.36nd11.3322.0416.91ndV388.0170.5527.3559.4551.1301.5347.2354.7415.7362.2493.5Cr11.05136559.09795.2nd29.3829.833.18nd82.33ndCo48.2058.7249.8749.4051.3450.2755.6046.8852.2753.2958.76Ni76.3370.55147.4185.595.3462.67206.247.3769.36105.373.83Cu154.2257.3169.1731.7221.5180.0395.3181.279.69255.621.80Zn133.8200.2137.4147.2118.0116.0157.3175.9148.692.34136.3Rb29.2039.9816.8937.6223.3436.0924.4932.8832.9626.2819.44Sr1412183913211794808170116381558172113401697Y42.3241.0138.9038.2132.2532.1419.7051.0944.4235.1764.72Zr483110334337272320207548356375417Nb79.3291.6652.8594.3435.9977.9763.4084.2176.4065.1879.60Cs0.540.790.430.570.600.760.550.480.450.530.23Ba406666464773395673635464665399437La119.9124.773.80114.737.1498.0367.89134.3102.484.08116.4Ce214.1258.3139.4214.968.27167.6137.2245.9180.5153.1209.6Pr24.6826.9315.6024.158.6817.6613.6828.1820.5617.8824.63Nd96.56102.068.3078.7433.6686.7753.78113.876.0480.58102.0Sm18.4716.459.5722.414.9015.447.2319.4515.3813.7422.80Eu4.682.784.216.462.613.172.416.525.585.354.88Gd15.7511.549.136.243.5813.356.4514.8515.3514.4117.20Tb1.411.701.581.810.951.790.592.511.421.473.01Dy9.2511.099.229.829.967.566.1111.8911.6111.8013.88Ho1.871.181.161.180.811.340.722.012.071.932.82Er3.816.054.174.265.283.442.744.693.453.805.10Tm0.560.340.450.220.190.600.200.750.590.510.79Yb3.135.433.073.482.183.721.434.064.913.524.07Lu0.490.400.290.330.470.540.240.650.720.550.75Hf7.380.915.893.597.535.593.3210.266.945.334.46Ta7.599.704.727.072.796.514.228.648.069.0012.41Pb6.564.7116.667.2514.3636.344.504.785.073.344.99Th8.7710.926.508.974.089.216.0710.709.899.4612.31U3.123.742.314.131.193.252.943.513.292.412.79(La/Sm)N4.194.894.983.304.894.106.064.464.303.953.30(La/Yb)N27.4916.4817.2423.6412.2418.8834.0723.7414.9517.1220.54ΔNb-0.021.260.080.320.010.210.29-0.020.240.040.28

續(xù)表1

Continued Table 1

測(cè)點(diǎn)號(hào)MI12HS5平均MI13MI14MI15MI16MI17MI18MI19MI20HS2平均SiO246.7145.8043.5348.9749.1945.8835.8746.5342.7649.1445.23TiO22.172.091.991.591.212.433.392.262.611.892.17Al2O316.1414.9615.7113.867.8311.9818.1913.4014.9512.6713.57FeOT10.3910.7612.2410.777.2711.8412.5911.3111.5412.1111.21MnO0.220.240.180.170.150.250.160.190.200.200.19MgO4.404.947.366.4512.047.036.858.618.179.598.26CaO11.9812.4514.2714.4620.2816.7419.1314.8716.3110.8315.86Na2O4.615.433.302.651.052.732.302.142.422.462.38K2O1.361.070.420.340.170.310.390.210.310.220.30P2O51.241.440.370.190.080.270.230.140.160.160.20Na2O+K2O5.976.503.723.001.223.052.692.352.732.672.68Mg#43.2445.1352.0051.9074.9051.7049.5057.8056.0058.8056.60Total99.2299.1799.3699.4699.2599.4799.1099.6699.4399.2599.37Li20.7911.483.835.270.573.821.961.007.874.043.54Sc0.0716.4430.1023.3471.7411.3194.7647.2554.3936.2446.14V329.1400.0400.7375.8302.3307.8820.7479.7625.5418.5466.4Crnd197.9387.9194.92650nd1604ndnd1328770.7Co43.2751.4945.5845.3540.8241.8131.1646.8929.5547.3141.06Ni22.8096.8935.80145.2238.678.16nd153.0155.8153.9120.1Cu218.2238.8235.6198.085.05163.7378.1134.0142.9115.0182.3Zn135.9141.6118.279.7746.42100.5116.885.5386.5991.3590.63Rb36.5729.6411.248.142.688.1718.585.717.036.508.51Sr165615414113401433922872901324299311Y30.5339.2021.4317.2711.7728.4923.2530.4320.2622.2121.89Zr29733811791.0953.65254138150135153137Nb86.8373.9816.0512.474.9813.9111.579.4310.589.9811.12Cs2.080.670.250.090.110.200.620.13nd0.010.17Ba66855419814851.82143148103142111131La103.698.0820.5516.367.0633.2822.2020.7115.9518.8919.37Ce189.5181.540.4031.2417.2477.3858.5144.5143.5141.2044.25Pr21.0920.314.344.252.019.947.366.875.315.685.72Nd77.4380.8023.1718.359.9346.1235.2228.2830.8624.8627.10Sm11.5414.784.063.712.699.5711.038.323.294.695.92Eu4.514.431.951.260.763.053.062.202.182.532.12Gd7.7711.305.934.123.197.496.628.026.437.226.13Tb1.111.610.760.550.301.121.871.241.050.930.98Dy5.869.844.933.552.854.959.857.047.324.735.65Ho1.031.510.930.600.631.211.671.160.640.790.96Er2.544.112.181.760.922.911.842.933.852.182.32Tm0.240.450.260.130.100.340.160.460.230.310.25Yb3.103.511.811.251.062.43nd2.462.352.131.69Lu0.280.480.310.250.180.290.190.350.380.220.27Hf4.415.472.532.331.996.256.904.044.342.303.84Ta7.577.361.070.770.221.360.980.630.920.800.84Pbnd9.050.19nd0.463.830.170.610.631.550.93Th9.648.882.291.880.642.251.951.411.531.771.72U3.643.030.410.420.190.520.440.220.360.260.35(La/Sm)N5.804.283.262.841.702.251.301.613.132.602.11(La/Yb)N23.9920.058.149.414.799.83nd6.044.876.358.24ΔNb0.300.220.200.210.10-0.40-0.05-0.10-0.13-0.22-0.08

注：MI1～12為玄武巖樣品HS5中的熔體包裹體;MI13～20為玄武巖樣品HS2中的熔體包裹體.nd表示未測(cè)得

圖5 木里混雜帶野外露頭照片(Ⅱ)

(a)點(diǎn)16處野外露頭照片，連續(xù)段的鮑馬序列；(b)點(diǎn)19處背馱盆地(增生楔斜坡盆地)序列，板狀斜層理；(c)含錳泥巖礫石淋濾后呈棱角狀空洞；(d)點(diǎn)19向北粒度逐漸變細(xì)的砂礫巖；(e)點(diǎn)21處野外露頭照片，海山枕狀熔巖與下伏凝灰質(zhì)砂巖之間的烘烤邊；(f)海山枕狀熔巖火上的泥巖與砂礫巖接觸；(g、h)含火山巖成分的角礫灰?guī)r，海山斜坡滑塌堆積

Fig.5 Field photographs (Ⅱ) showing compositions of the Muli mélange

熔體包裹體測(cè)試在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院礦床成因與勘查技術(shù)研究中心(OEDC)礦物微區(qū)分析實(shí)驗(yàn)室用LA-ICPMS完成。激光為PhotonMachine公司的Analyte HE(激光源為相干公司的Compex102F)，ICP-MS為Agilent 7900。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，兩者在進(jìn)入ICP之前通過(guò)一個(gè)T型接頭混合。為提高熔體包裹體的信噪比，本次分析采用的剝蝕池體積為8cm3。激光斑束直徑為32～60μm，具體選擇原則為激光斑束稍大于整個(gè)熔體包裹體。剝蝕過(guò)程中樣品表面的激光能量為10mJ/cm2，激光頻率為10Hz。分析過(guò)程中采用人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)樣NIST SRM610作為外部標(biāo)準(zhǔn)，每隔個(gè)5樣品間插一個(gè)標(biāo)樣，對(duì)儀器狀態(tài)進(jìn)行控制和校正。每個(gè)樣品的分析信號(hào)包括20s的空白信號(hào)和80s的混合信號(hào)。測(cè)試序列首尾剝蝕USGS標(biāo)準(zhǔn)玻璃(BCR-2G、BHVO-2G、BIR-1G)作為校正外標(biāo)。利用USGS標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為多外標(biāo)校正分析無(wú)水硅酸鹽的主元素誤差優(yōu)于5%，微量元素誤差5%～10%，且符合正態(tài)分布(Liuetal., 2008)。利用LA-ICPMS測(cè)試熔體包裹體時(shí)，部分寄主礦物會(huì)被一起剝蝕，ICP-MS檢測(cè)得到包裹體和部分寄主礦物的混合信號(hào)。因此，對(duì)包裹體定量時(shí)需要將寄主礦物從混合信號(hào)中扣除，得到熔體包裹體中各元素的含量(張春來(lái)等, 2011; 孫賀, 2014)。

2.3 激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜法磷灰石U-Pb測(cè)年

磷灰石U-Pb同位素定年工作中磷灰石原位微區(qū)LA-MC-ICP-MS所使用的多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為美國(guó)Thermo Fisher公司生產(chǎn)的NEPTUNE，其離子光學(xué)通路采用能量聚焦和質(zhì)量聚焦的雙聚焦設(shè)計(jì)，并采用動(dòng)態(tài)變焦將質(zhì)量色散擴(kuò)大至17%。激光器為美國(guó)ESI公司生產(chǎn)的NEW WAVE 193nm FX ArF準(zhǔn)分子激光器，波長(zhǎng)193nm，脈沖寬度小于4ns，束斑直徑使用50μm，脈沖頻率1～200Hz連續(xù)可調(diào)，激光輸出功率15J/cm2。實(shí)驗(yàn)前對(duì)靶上磷灰石樣品進(jìn)行反射光、透射光、陰極發(fā)光或電子背散射等圖像分析。根據(jù)磷灰石礦物的成像分析，選擇沒(méi)有包裹體、避開(kāi)有裂隙的部位進(jìn)行測(cè)定，盡可能減少普通鉛影響。選擇好點(diǎn)位之后，利用193nm FX激光器對(duì)磷灰石礦物表面進(jìn)行預(yù)剝蝕，激光剝蝕物質(zhì)以He為載氣送入MC-ICP-MS，進(jìn)行磷灰石U-Pb同位素測(cè)定。采用磷灰石標(biāo)準(zhǔn)SDG對(duì)分析過(guò)程中的U、Pb同位素分餾進(jìn)行校正(周紅英等, 2012; 許雅雯等, 2015)。利用NIST612玻璃標(biāo)樣作為外標(biāo)計(jì)算磷灰石樣品的Pb、U、Th含量。最后數(shù)據(jù)的處理采用ICPMSDataCal程序(Liuetal., 2008)和Isoplot程序(Ludwig, 2003)進(jìn)行分析和作圖。

3 分析結(jié)果

3.1 熔體包裹體

本文分析了2個(gè)玄武巖樣品(HS5和HS2)中的共計(jì)20個(gè)熔體包裹體的主量和微量元素及其寄主礦物(34個(gè)單斜輝石斑晶)的主量元素，分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

3.1.1 主量元素

分析結(jié)果顯示，玄武巖樣品HS5中的熔體包裹體SiO2含量為53.46%～41.89%(平均45.80%，下同)，MgO含量為7.03%～3.70%(4.94%)，鎂指數(shù)Mg#=46.98～42.49(45.13)(Mg#=100×Mg2+/(Mg2++Fe2+))，TiO2含量為2.60%～1.53%(2.09%)，Na2O+K2O含量為8.42%～4.77%(6.50%)。玄武巖樣品HS2中的熔體包裹體SiO2含量為49.19%～35.87%(45.23%)，MgO含量為12.04%～6.45%(8.26)，鎂指數(shù)Mg#=74.90～49.50(56.60)，TiO2含量為3.39%～1.21%(2.17%)，Na2O+K2O含量為3.72%～1.22%(2.68%)。

就SiO2含量而言，2個(gè)樣品中的熔體包裹體均屬于玄武巖成分范圍，但是，樣品HS2中的熔體包裹體的MgO含量和鎂指數(shù)明顯高于樣品HS5中熔體包裹體的，而全堿含量則明顯低于樣品HS5中熔體包裹體的。在Nb/Y-Zr/TiO2×0.0001巖石分類圖解中(圖8)，樣品HS5中的熔體包裹體均落入堿性玄武巖區(qū)域，而樣品HS2中的熔體包裹體則落入亞堿性玄武巖區(qū)域，顯示了不同的巖石類型和成因。

3.1.2 微量元素

樣品HS5中的熔體包裹體稀土元素總量較高(平均488.3×10-6)，輕稀土顯著富集，(La/Yb)N=12.24～34.07，呈現(xiàn)明顯的右傾型稀土配分模式(圖9a)，稀土配分曲線落在了夏威夷OIB玄武巖范圍內(nèi)(Spengler and Garica, 1988)，顯示了與夏威夷OIB型玄武巖相同的地球化學(xué)特征。樣品HS2中的熔體包裹體稀土元素總量低(平均190.8×10-6)，稀土配分模式也呈右傾型(圖9a)，但輕稀土富集程度相對(duì)較低，(La/Yb)N=4.79～9.83，稀土配分曲線落在了南大西洋近脊E-MORB海山玄武巖范圍內(nèi)(Hoernleetal., 2011)，顯示了與南大西洋近脊E-MORB海山玄武巖相同的地球化學(xué)特征。

表2木里混雜帶海山玄武巖單斜輝石斑晶主量元素組成(wt%)

Table 2 Contents of major elements (wt%) of MI-hosted clinopyroxene phenocrysts in seamount basalts in the Muli mélange

測(cè)點(diǎn)號(hào)D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15D16D17SiO243.4744.6043.4543.6643.5443.8743.7944.8943.9842.3943.9348.1443.7343.7346.6843.1447.60TiO25.584.936.196.146.185.624.955.695.386.684.973.105.816.133.756.182.09Al2O38.127.848.367.387.328.448.587.078.638.797.484.337.707.685.098.385.42FeOT7.977.848.048.728.277.167.957.697.218.637.878.038.628.388.287.966.63MnO0.050.020.030.050.040.020.040.050.030.030.040.030.030.030.030.030.02MgO11.5311.8211.3011.3611.4511.6211.0811.5211.4710.7911.6113.8911.1311.1413.2110.7914.04CaO22.9522.7122.2222.1222.5923.0923.0922.7422.8322.4723.6822.2122.6222.5622.3723.1722.43Na2O0.490.370.340.510.470.250.250.450.430.430.410.390.360.320.360.400.25K2O0.020.000.000.000.010.010.010.010.010.000.010.010.000.010.000.020.00NiO0.000.030.000.000.030.000.000.000.020.020.000.000.050.000.030.020.04ZnO0.000.000.100.110.140.000.060.000.000.000.000.000.000.020.050.000.00Cr2O30.020.010.010.000.000.020.000.000.020.030.010.170.020.030.170.010.45Total100.20100.16100.04100.07100.04100.10100.01100.09100.00100.26100.00100.35100.08100.03100.01100.0998.97Wo50.6350.0650.1449.3250.1051.3851.5250.6751.2950.7251.3846.3450.3450.4747.2652.0847.46En35.6136.4735.6935.4735.5536.2034.6135.9336.0634.0835.2640.5834.6834.8939.0833.9641.60Fs13.7613.4714.1715.2114.3412.4313.8713.4012.6515.2113.3513.0814.9814.6413.6613.9710.94F1-1.17-1.13-1.21-1.22-1.22-1.17-1.12-1.20-1.16-1.25-1.14-1.01-1.19-1.21-1.05-1.22-0.91F2-2.54-2.53-2.60-2.59-2.50-2.56-2.51-2.59-2.55-2.59-2.49-2.49-2.56-2.59-2.48-2.57-2.39測(cè)點(diǎn)號(hào)D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D28D29D30D31D32D33D34SiO247.7748.1447.4247.9547.4548.1547.6047.9548.6148.1247.4249.5947.5248.8548.6448.6548.00TiO21.841.882.073.332.552.102.802.041.362.072.321.692.341.752.181.932.36Al2O35.384.625.444.515.805.285.845.314.745.305.523.565.924.325.074.875.53FeOT6.736.336.617.187.056.617.126.695.436.727.456.597.176.486.846.296.51MnO0.040.030.030.040.020.030.040.030.030.020.040.050.030.040.030.030.02MgO13.9714.5114.0314.3213.8914.0713.6413.9314.5314.1714.1115.3013.7514.6614.6214.1314.01CaO22.9422.7522.6022.2222.6622.6322.6322.9222.7022.9521.9822.0922.4422.8121.8722.6222.47Na2O0.240.250.260.340.300.340.270.240.220.310.260.220.250.310.270.220.23K2O0.000.010.000.000.010.000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.000.01NiO0.070.010.000.010.010.010.000.050.110.030.010.030.030.040.060.010.06ZnO0.080.010.070.060.100.050.010.000.000.030.000.020.000.010.040.000.00Cr2O30.450.510.380.100.340.390.290.450.690.280.170.160.240.230.300.460.45Total99.5299.0598.91100.05100.1899.67100.2399.6198.42100.0099.2899.3199.7099.5299.9399.2299.65Wo48.0347.3947.6646.4147.6147.6647.8548.1148.0047.7946.2345.3847.4547.1245.8647.8047.63En40.9542.3141.4341.8740.8441.4740.3740.9243.0241.3041.5244.0140.7142.4042.9341.8141.59Fs11.0210.3010.9011.7211.5510.8711.7710.978.9810.9012.2510.6011.8410.4811.2110.3910.78F1-0.90-0.90-0.91-1.02-0.95-0.92-0.97-0.92-0.86-0.92-0.92-0.89-0.93-0.90-0.92-0.91-0.94F2-2.38-2.38-2.39-2.50-2.43-2.42-2.46-2.40-2.36-2.41-2.42-2.43-2.42-2.40-2.45-2.42-2.44

注：D1～14為樣品HS5中的輝石斑晶測(cè)點(diǎn)；D15～34為樣品HS2中的輝石斑晶測(cè)點(diǎn)

F1=-0.012(SiO2)-0.0807(TiO2)+0.0026(Al2O3)-0.0012(∑FeO)-0.0026(MnO)+0.0087(MgO)-0.0128(CaO)-0.0419(Na2O)；

F2=-0.0469(SiO2)-0.0818(TiO2)-0.0212(Al2O3)-0.0041(∑FeO)-0.1435(MnO)-0.0029(MgO)+0.0085(CaO)+0.016(Na2O)

總體上，樣品HS5和HS2中的熔體包裹體的稀土分餾特征明顯，尤其是重稀土分餾，暗示原始巖漿來(lái)源深度大，殘留相礦物主要是石榴子石。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中(圖9b)，富集其他不相容元素，無(wú)明顯Ta的負(fù)異常，顯示弱的Nb和Ti的負(fù)異常，類似于Kurai和Agardag增生楔中OIB玄武巖(Safonovaetal., 2009)。此外，熔體包裹體的相容元素Ni和Cr的含量(樣品HS2的平均Ni=120.1×10-6，Cr=770.7×10-6；樣品HS5的平均Ni=96.89×10-6，Cr=197.9×10-6；表1)明顯偏離了原生玄武巖巖漿范圍(Ni=300～400×10-6，Cr=300～500×10-6，F(xiàn)reyetal., 1978; Hess, 1992)，說(shuō)明經(jīng)歷了鎂鐵質(zhì)礦物的分離結(jié)晶，與MgO含量較低一致。但是，差異的稀土和微量元素地球化學(xué)特征揭示，樣品HS5和HS2具有不同的巖漿成因。

圖6 木里混雜帶野外露頭照片(Ⅲ)

點(diǎn)23處海山巖石組合：(a、b)海山枕狀熔巖之上的砂礫巖及上覆灰?guī)r接觸關(guān)系；(c)放大的海山枕狀熔巖與上覆砂礫巖關(guān)系；(d)砂礫巖之上的內(nèi)碎屑灰?guī)r.點(diǎn)25處海溝滑塌堆積：(e)含錳泥巖滑來(lái)塊體；(f)含錳泥礫巖；(g)角礫灰?guī)r滑來(lái)塊體；(h)角礫灰?guī)r滑來(lái)塊體組構(gòu). Lv-熔巖角礫；Lch-硅質(zhì)巖角礫；Lm-灰?guī)r角礫；Lsed-濁積巖角礫

Fig.6 Field photographs (Ⅲ) showing compositions of the Muli mélange

圖7 枕狀玄武巖、粗面玄武巖和熔體包裹體顯微組構(gòu)特征

圖8 熔體包裹體Zr/TiO2×0.0001-Nb/Y圖解(底圖據(jù)Winchester and Floyd, 1977)

圖9 熔體包裹體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

3.2 輝石斑晶

分析結(jié)果顯示(表2)，熔體包裹體寄主礦物——輝石斑晶具有高的CaO含量(21.87%～23.68%)，均為單斜輝石。Mg#值的變化范圍為69.22～82.81，端元組分Wo值在45.38～52.08范圍內(nèi)，En值在33.96～44.01范圍內(nèi)，F(xiàn)s值在8.98～15.21范圍內(nèi)。在Wo-En-Fs三角分類圖中(圖略)，屬于透輝石亞類(冒福根等, 2015)。

表3海山粗面玄武巖中的磷灰石U-Pb同位素測(cè)年結(jié)果

Table 3 U-Pb analyses for apatites from seamount trachybasalt in the Muli subduction mélange

測(cè)點(diǎn)號(hào)PbU(×10-6)同位素比值年齡(Ma)206Pb238U1σerr%207Pb235U1σerr%207Pb206Pb1σerr%208Pb232Th1σerr%232Th238U1σerr%206Pb238U1σ207Pb235U1σZB1.1Z6170.14320.0021.4010.90990.21441.960.55270.00871.580.13300.00181.321.18900.0070.5986312251549ZB1.2111170.05760.0031.412.49250.11203.410.31360.00182.670.57130.02273.980.05070.00030.693615127043ZB1.32120.07220.00333.022.83340.12318.170.28460.00186.610.05190.00265.011.09850.00350.32449141364112ZB1.58210.16010.00281.4413.05060.10882.410.59130.00151.900.16940.00271.571.07610.00540.5095714268365ZB1.62140.08940.00462.004.61020.13084.140.37390.00283.500.06670.00132.001.06640.00980.9255211175172ZB1.73150.09460.00342.075.28620.11004.870.40520.00104.780.06950.00192.691.20200.00350.2958312186791ZB1.81140.05460.00252.151.33490.13238.840.17720.002010.60.01720.00053.121.27120.00390.31343786176ZB1.92110.09600.00365.476.03940.131011.80.45640.00188.340.08790.00505.641.14030.00710.62591321982234ZB1.111110.06640.00262.951.90840.110910.60.20860.001811.50.03700.00071.941.24320.01190.96414121084115ZB1.122140.09000.00442.484.68650.25694.970.37770.00504.080.05450.00091.701.29620.00510.4055614176588ZB1.131160.05330.00282.590.91630.121313.00.12460.001514.50.01730.001910.91.28040.00330.26335966086ZB1.172160.07410.00262.203.42960.12775.950.33550.00175.830.05260.00061.061.11500.00580.5246110151190ZB1.192220.05830.00532.172.34530.20147.860.29150.00757.410.04700.00061.180.67470.00160.233668122696ZB1.202120.07570.00323.643.13500.10439.390.30020.00189.950.05210.00071.251.06540.00370.35471171441135ZB1.211110.06220.00293.221.67040.124715.00.19480.002115.80.02690.00145.081.14080.00700.6238913997150ZB1.221120.06580.00291.711.58630.12478.590.17500.00218.890.03200.00092.731.24560.00850.68410796583ZB1.231130.06130.00292.011.20880.12479.930.14310.002111.30.02480.00197.511.25380.01170.93383880580ZB1.251170.05850.00291.601.18300.12478.310.14670.00218.390.02520.002911.61.08770.00770.71366679366ZB1.267120.24200.00291.9822.46830.12471.970.67320.00212.260.25860.00120.481.21140.01150.95139728320463ZB1.274140.12000.00292.918.26100.12474.740.49950.00212.650.10400.00060.581.22230.00680.55730212260107ZB1.281130.05660.00292.442.04760.12477.690.26220.00218.570.02970.00082.821.12280.00730.653559113287ZB1.292390.04950.00291.800.64610.124710.10.09470.002110.30.02320.00062.440.48280.00070.15311650651ZB1.321150.05700.00292.131.01760.124714.90.12950.002115.80.02690.00051.871.20740.00490.413578713106ZB1.332120.07320.00291.983.83380.12474.150.37970.00214.520.04170.00214.981.34120.0060.454569160066ZB1.348140.21240.00294.7419.51980.12475.350.66670.00212.780.25660.00421.651.02540.00210.211241593068164ZB1.35190.07320.00293.112.33530.124710.40.23150.002111.50.05850.00081.331.09100.00530.48455141223127ZB1.364170.10850.00292.126.59320.12473.660.44080.00212.490.08460.00091.111.18430.03382.8566414205875ZB1.372260.05090.00291.510.57350.124712.40.08160.002112.90.01790.00084.491.04960.00670.64320546057ZB1.412140.08220.00292.163.65240.12475.440.32220.00215.200.05660.00061.121.12940.00340.3050911156185ZB1.424210.09010.00295.825.11380.12479.480.41180.00215.920.06260.00081.241.39340.00660.47556321838174ZB1.432290.05220.00291.411.00960.12476.640.14040.00216.610.01720.00095.361.16670.00790.67328570947ZB1.442170.05860.00292.011.74900.12477.710.21650.00218.070.03240.014845.61.09100.01201.103677102779ZB1.471140.05520.00292.241.39130.12479.350.18300.002110.10.02670.00145.060.88720.00350.39346888583ZB1.482110.10370.00292.446.11410.12474.570.42780.00213.510.06770.00192.881.30650.00930.7163615199291ZB1.491100.07840.00292.684.16650.12476.050.38550.00216.150.05250.00040.721.26270.00920.73487131667101ZB1.502180.06150.00291.601.64530.12476.260.19420.00216.290.02650.00051.951.29200.00840.65384698862ZB1.512290.05120.00291.600.92810.12478.920.13140.00218.920.02430.00062.560.51410.00050.09322566759ZB1.522150.06380.00291.842.20220.12475.940.25020.00216.080.03220.00061.941.29510.00480.373997118270ZB1.532170.06670.00291.982.36070.12475.860.25680.00215.700.03270.00185.501.21480.00840.694168123172ZB1.542170.06580.00291.572.46350.12474.170.27150.00214.300.03200.005216.11.18920.00570.484116126153ZB1.561140.06260.00293.111.87940.124713.30.21760.002113.50.02960.00031.031.07330.00300.28392121074143

注：表中所列誤差均為1σ誤差

3.3 磷灰石U-Pb測(cè)年

圖10 粗面玄武巖中磷灰石原位微區(qū)Tera-Wasserburg U-Pb圖解

4 討論

4.1 海山巖石成因

Morgan (1972)就提出，OIB型大洋玄武巖的形成與地幔柱巖漿活動(dòng)有關(guān)，即這些巖漿來(lái)自更熱、地球化學(xué)成分富集的深部地幔物質(zhì)。E-MORB玄武巖巖漿源區(qū)被認(rèn)為是地幔柱巖漿混合了N-MORB虧損地幔(Schillingetal., 1985)。來(lái)自軟流圈地幔巖漿TiO2含量平均為1.27%左右(Sun and McDonough, 1989)，與深部地幔物質(zhì)活動(dòng)有關(guān)的巖漿的TiO2含量一般大于2%(朱弟成等, 2008)。而地殼巖石和它們部分熔融體的TiO2含量較低，平均為0.72%(Rudnick and Gao, 2003)。本文分析的木里混雜帶海山玄武巖(樣品HS5和HS2)分別表現(xiàn)了OIB和E-MORB型微量元素地球化學(xué)特征，其TiO2含量(平均2.09%和2.17%)均大于2，暗示木里混雜帶海山玄武巖與地幔柱巖漿活動(dòng)有關(guān)。

圖11 熔體包裹體Nb/Y-Zr/Y圖解(據(jù)Fitton et al., 1997)

Fittonetal. (1997)在研究冰島地幔柱與大西洋洋中脊相互作用時(shí)提出，ΔNb值(ΔNb=1.74+log(Nb/Y)-1.92×log(Zr/Y))不受熔融程度、分離結(jié)晶、地殼混染和蝕變的影響，可作為一個(gè)判別源區(qū)特征的基本參數(shù)：N-MORB虧損地幔源區(qū)的ΔNb<0，地幔柱源區(qū)的ΔNb>0。即可以利用ΔNb來(lái)判斷玄武巖的巖漿成因。如表1所示，樣品HS5中的熔體包裹體的ΔNb值幾乎都大于0，而樣品HS2中的熔體包裹體的ΔNb值既有大于0的也有小于0的。在Zr/Y-Nb/Y玄武巖成因判別圖中(圖11)，除1個(gè)熔體包裹外，其他11個(gè)樣品HS5中的熔體包裹體都落入地幔柱巖漿源區(qū)。3個(gè)樣品HS2中的熔體包裹體落入地幔柱巖漿源區(qū)、5個(gè)落入N-MORB巖漿源區(qū)。這表明玄武巖樣品HS5形成與地幔柱軸部巖漿活動(dòng)密切有關(guān)，而玄武巖樣品HS2可能是地幔柱與洋中脊相互作用的產(chǎn)物。

Pearce (2008)研究指出，玄武巖Th/Nb比值可以判別玄武巖形成的構(gòu)造背景，而Ti/Yb比值可以判斷玄武質(zhì)巖漿的熔融壓力和溫度。木里混雜帶玄武巖熔體包裹體具有較高的Th/Yb和Ti/Yb比值，在Th/Yb-Nb/Yb圖解中(圖12a)，樣品HS2中的熔體包裹體落在了冰島熔巖區(qū)域附近(Koornneefetal., 2012)，表明地幔柱巖漿源區(qū)與虧損地幔發(fā)生過(guò)相互作用，如冰島(Schilling, 1985)、Cocos板塊海山群(Herbrichetal., 2015)、加拉帕戈斯群島(Herbrichetal., 2016)和南大西洋近脊海山(Hoernleetal., 2011)等。樣品HS5中的熔體包裹體落在了日喀則海山玄武巖和夏威夷OIB玄武巖區(qū)域內(nèi)，表明巖漿來(lái)自富集源區(qū)，是地幔柱軸部巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物(Xiaetal., 2008; Portnyagin, 2009; 賴紹聰?shù)? 2010)；另外，樣品HS2中的熔體包裹體的Nb/Yb比值較低，在Nb/Yb-TiO2/Yb圖解中(圖12b)，樣品HS2中的熔體包裹體落在了冰島熔巖區(qū)域內(nèi)，有從洋島拉斑玄武巖向洋中脊玄武巖的演化趨勢(shì)，顯示E-MORB玄武巖特征，也反映了熱點(diǎn)-洋中脊相互作用；樣品HS5中的熔體包裹體同樣落在了日喀則海山玄武巖和夏威夷堿性玄武巖區(qū)域，顯示出OIB玄武巖特征。

圖12 熔體包裹體Th/Yb-Nb/Yb圖解(a)和TiO2/Yb-Nb/Yb圖解(b)(據(jù)Pearce, 2008)

4.2 海山巖漿源區(qū)特征

地幔柱源區(qū)是核幔邊界或者660km不連續(xù)面的地幔柱物質(zhì)與古老大洋洋殼及深海沉積物、古老大陸地殼和大陸巖石圈等混合形成的(Hofmann and White, 1982; Hofmann, 1988; Sun and McDonough, 1989; 劉飛等, 2013)，因此地幔柱源區(qū)是不均一的。White (1985)和Zindler and Hart (1986)識(shí)別出地幔柱源區(qū)三個(gè)地幔端元，EM1(古老下地殼或巖石圈地幔再循環(huán)返回地幔)、EM2(大陸地殼沉積物俯沖再循環(huán)返回地幔)是兩種富集成分和HIMU(蝕變洋殼再循環(huán)/脫水俯沖洋殼再循環(huán))。Sr-Nd-Pb同位素?cái)?shù)據(jù)表明，在洋島玄武巖中普遍存在一種稱之為FOZO的組分，位于下地幔(Hartetal., 1992; Haurietal., 1994)。Weaver (1991)認(rèn)為以同位素特征定義的地幔端元具有某些共同的微量元素特征，因此可以通過(guò)微量元素將其區(qū)別。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中(圖9a)顯示，樣品HS2和HS5中的熔體包裹體有弱的Nb和Ti的負(fù)異常，同時(shí)在Th/Yb-Nb/Yb圖解中(圖12a)，樣品點(diǎn)整體上偏離了MORB-OIB范圍，表明玄武巖可能受到弱的地殼混染或者源區(qū)混合了循環(huán)地殼(Green, 1995; Safonovaetal., 2009; Saundersetal., 1988)。但是，樣品HS2和HS5中的熔體包裹體有高的La/Yb比值(分別平均27.96和11.49)，明顯高于典型N-MORB(0.8～2.0)，而與夏威夷玄武巖和南大西洋洋島玄武巖(5～20)相近(Condie, 1997)。在Th/Ta-La/Yb圖解中(圖13a)，樣品HS5中的熔體包裹體落在了富集端元附近，表明巖漿源區(qū)是多種富集組分(EMI、EM2和HIMU)按照不同比例混合。樣品HS2中的熔體包裹體落在了混合作用線和下地殼(LC)附近，表明源區(qū)是EMI或者HIMU捕獲了DM(N-MORB虧損地幔)，且源區(qū)有循環(huán)下地殼的成分，排除了地殼混染的影響。與典型受到地殼混染的島弧和弧后盆地玄武巖(Dampareetal., 2008; Manya andMaboko, 2008)相比，樣品HS5和HS2中的熔體包裹體未見(jiàn)明顯Nb的負(fù)異常(圖9a)，且(La/Nb)PM>(Th/Nb)PM，也排除了地殼混染(Safonova, 2008)。然而，形成在薄的巖石圈之上或者靠近洋中脊的年輕海山同樣也會(huì)顯示Nb的負(fù)異常(Regelousetal., 2003)，因此可以認(rèn)為樣品HS5和HS2未受到地殼混染的影響。另外，野外地質(zhì)調(diào)查揭示，樣品HS5和HS2所在的海山玄武巖塊與濁積巖混雜堆積、蛇綠巖混雜堆積、和硅質(zhì)巖混雜堆積(基質(zhì)為遠(yuǎn)洋硅質(zhì)巖和硅質(zhì)泥巖)等不同類型混雜巖呈構(gòu)造疊置關(guān)系，共同構(gòu)成了木里俯沖混雜帶，這表明樣品HS5和HS2玄武巖形成大洋板內(nèi)環(huán)境，而非地殼混染的島弧和弧后盆地構(gòu)造環(huán)境。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解中(圖9b)，OIB型玄武巖(樣品HS5)弱的Ti負(fù)異常可能反映了Ti相容的深部穩(wěn)定礦物分餾，如金紅石和鈣鈦礦(Polatetal., 1999; Safonovaetal., 2009)。

圖13 熔體包裹體源區(qū)特征(a, 據(jù)Condie, 1997)和源區(qū)礦物組成與熔融程度圖解(b, 據(jù)Deniel, 1998)

圖14 熔體包裹體(a, 據(jù)Pearce and Norry, 1979)和單斜輝石斑晶(b, 據(jù)Nisbet and Pearce, 1977)構(gòu)造背景判別圖解

源區(qū)礦物熔融控制稀土元素的分餾特征，如石榴子石二輝橄欖巖發(fā)生低程度熔融時(shí)，所生成的巖漿常具有稀土元素顯著分餾特征，尤其是重稀土分餾更加強(qiáng)烈(Bloomeretal., 1989)，因此Ce/Y比值較高。Deniel (1998)提出可以用不活動(dòng)高場(chǎng)強(qiáng)元素(Zr、Nb、Ce和Y)圖解有效地判別玄武巖源區(qū)礦物相的組合。樣品HS5和HS2中的熔體包裹體具有高的Ce/Y比值(平均4.63和2.02)，重稀土分餾特征顯著。在Zr/Nb-Ce/Y圖解中(圖13b)，大多數(shù)落入了虧損地幔石榴子石二輝橄欖巖和原始地幔石榴子石二輝橄欖巖熔融源區(qū)線之間，表明巖漿源區(qū)是石榴子石二輝橄欖巖低程度熔融。一般而言，巖石圈厚度控制了熔融時(shí)的壓力，熔融壓力進(jìn)而又控制了熔融程度，即熔融壓力或者熔體平衡的最終深度都隨著巖石圈厚度的增加而增加(牛耀齡, 2010)，巖石圈厚度的變化控制軟流圈熔體的分布和礦物組成進(jìn)而影響玄武巖的微量元素組成(Ellam, 1992)。樣品HS5和HS2玄武巖中的熔體包裹體巖漿源區(qū)都是石榴子石穩(wěn)定域低程度熔融，而樣品HS5玄武巖中的熔體包裹體具有異常高的Ce/Y比值(平均4.63)，表明其熔融程度更低，熔融壓力或者熔體平衡的最終深度更大，即樣品HS5玄武巖形成在相對(duì)厚的巖石圈之上，樣品HS2玄武巖形成在薄的巖石圈之上。

4.3 海山構(gòu)造環(huán)境與形成時(shí)代

木里混雜帶海山玄武巖富集輕稀土和不相容元素，無(wú)明顯的Nb、Ta和Ti的負(fù)異常，顯示出OIB和E-MORB玄武巖特征。在Zr-Zr/Y玄武巖形成環(huán)境判別圖解(圖14a)中，幾乎所有的樣品都落在了板內(nèi)玄武巖區(qū)域。此外，造巖礦物的化學(xué)組成取決于巖漿源區(qū)的化學(xué)組成和結(jié)晶環(huán)境，因此可以通過(guò)對(duì)礦物化學(xué)成分分析來(lái)識(shí)別母巖漿類型進(jìn)而判斷形成環(huán)境(Streck, 2008; 鄒金汐等, 2012; 楊照耀和蔣少涌, 2015)。Nisbet and Pearce (1977)提出可以根據(jù)單斜輝石的TiO2、MnO、Na2O含量或F1、F2參數(shù)判斷母巖生成的構(gòu)造環(huán)境。由圖14b可知，玄武巖HS5所有的樣品點(diǎn)都落入了板內(nèi)玄武巖區(qū)域，絕大多數(shù)玄武巖HS2落入在板內(nèi)玄武巖區(qū)域，極少數(shù)點(diǎn)落在了島弧玄武巖區(qū)域，可能是由于島弧物質(zhì)俯沖進(jìn)入下地幔到達(dá)地幔柱源區(qū)，隨地幔柱上升到大洋形成海山玄武巖。綜上所述，木里混雜帶海山玄武巖形成于大洋板內(nèi)環(huán)境，表現(xiàn)了熱點(diǎn)-洋中脊相互作用特征。即位于擴(kuò)張中軸部位的地幔柱首先與周圍虧損地幔發(fā)生物質(zhì)和能量交換，在地幔柱軸部形成OIB玄武巖，向洋中脊過(guò)渡為E-MORB玄武巖，在洋中脊處形成N-MORB玄武巖(郭安林等, 2006)。

5 結(jié)論

致謝合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院孫賀博士、汪方躍副研究員和王娟博士、天津地質(zhì)調(diào)查中心周紅英研究員等在實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中給與的指導(dǎo)和大力幫助。兩位審稿人和編輯部俞良軍博士對(duì)本文提出了許多建設(shè)性修改意見(jiàn)。在此一并表示衷心的感謝。