王維 薛傳東 楊天南 謝志鵬 董猛猛 向坤 劉靖坤

作為古特提斯洋的主縫合帶，滇西南昌寧-孟連縫合帶位于青藏高原東南緣的印支地塊西緣(圖1a)?，F(xiàn)有資料顯示，昌寧-孟連縫合帶保存有古特提斯洋消減閉合階段(D-P/T)的蛇綠混雜巖、弧火山巖和高壓/低溫變質(zhì)巖巖石組合(Jianetal., 2009a, b; Lietal., 2012, 2015; Pengetal., 2013; Fanetal., 2015; 孫載波等, 2017; Zhaietal., 2019; Congetal., 2020; Wangetal., 2020)，還保留了大量的早古生代巖漿活動(dòng)記錄(王保弟等, 2018; 萬(wàn)博等, 2019; 吳福元等, 2020; Liuetal., 2021)，這些為揭示原特提斯洋的構(gòu)造演化提供了重要線索。近年來(lái)，許多學(xué)者(Wangetal., 2013;Nieetal., 2015, 2016; 孫載波等, 2017, 2019, 2021; Xingetal., 2017; 彭智敏等, 2018; Zhengetal., 2019, 2020)對(duì)昌寧-孟連縫合帶的物質(zhì)組成、地質(zhì)時(shí)代、構(gòu)造背景等開(kāi)展了多學(xué)科的綜合研究，展示出一些與原特提斯洋演化相關(guān)的信息。但由于本區(qū)原特提斯洋演化階段的巖石地層出露不完整，加之強(qiáng)烈的后期構(gòu)造改造作用的疊加，致使對(duì)該階段構(gòu)造演化的認(rèn)識(shí)尚未達(dá)成共識(shí)。

圖1 青藏高原東南緣地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖(a)和滇西南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖，示昌寧-孟連構(gòu)造帶早古生代蛇綠巖、島弧和弧后巖漿巖分布圖(b)

目前對(duì)昌寧-孟連縫合帶原特提斯洋演化階段的認(rèn)識(shí)主要存在以下分歧：(1)原-古特提斯洋演化的階段劃分。一種觀點(diǎn)認(rèn)為原、古特提斯洋是兩個(gè)不同演化階段的大洋(Wangetal.,2012; Lietal., 2016)，提出“單程列車(chē)模式”(萬(wàn)博等, 2019)；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為原-古特提斯洋是連續(xù)演化的(Huetal., 2014; Zhaietal., 2016; 王保弟等, 2018; 王慧寧等, 2019)。(2)俯沖極性，分別存在原特提斯洋東向俯沖(Heppe, 2006; Lehmannetal., 2013; Nieetal., 2015; 王保弟等, 2018; 萬(wàn)博等, 2019)和西向俯沖至岡瓦納大陸之下(Wangetal., 2013; 聶小妹, 2016; Xingetal., 2017; Zhaoetal., 2017; Liuetal., 2021)兩種迥異的觀點(diǎn)。這些認(rèn)識(shí)上的不統(tǒng)一，嚴(yán)重制約了對(duì)昌寧-孟連縫合帶原特提斯洋構(gòu)造格局與演化的深入理解。

滇西南瀾滄巖群呈近南北向長(zhǎng)條狀展布，近平行產(chǎn)于昌寧-孟連縫合帶的東側(cè)(圖1b)，其南部的惠民地區(qū)出露大量變質(zhì)的早古生代火山巖、火山碎屑巖以及碎屑巖(鐘大賚, 1998; Wangetal., 2013; Nieetal., 2015)，對(duì)這套巖石的系統(tǒng)解析可為解決上述問(wèn)題提供制約依據(jù)。為此，本文對(duì)惠民地區(qū)瀾滄巖群惠民巖組詳細(xì)開(kāi)展了野外地質(zhì)調(diào)查、巖石學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)和全巖地球化學(xué)研究，以確定其物質(zhì)組成、形成時(shí)代和構(gòu)造屬性，并結(jié)合區(qū)域研究資料，探討昌寧-孟連縫合帶原特提斯洋的構(gòu)造演化。

1 地質(zhì)背景

昌寧-孟連縫合帶處在青藏高原東南緣的三江構(gòu)造帶中南段(圖1a)，其西側(cè)為保山-騰沖地塊，東側(cè)為揚(yáng)子地塊西緣的晚古生代-早中生代(P2-T3)碧羅雪山-臨滄弧巖漿巖帶。昌寧-孟連縫合帶向北與龍木措-雙湖縫合帶相連，記錄了昌寧-孟連洋(原特提斯洋南部邊界)的閉合過(guò)程(王保弟等, 2018; 吳福元等, 2020)。親岡瓦納大陸的騰沖-保山地塊與親勞亞大陸的蘭坪-思茅地塊的拼貼，導(dǎo)致這兩個(gè)地塊之間昌寧-孟連縫合帶的發(fā)育(圖1b)。該帶內(nèi)發(fā)育多條蛇綠混雜巖(Wangetal., 2013; 劉桂春等, 2017; Gouetal., 2021; Liuetal., 2021; Tangetal., 2021)、高壓-超高壓變質(zhì)帶(王舫等, 2016; 陳光艷等, 2017; 李靜等, 2017; 孫載波等, 2017, 2019, 2021; Wangetal., 2020; Fuetal., 2021)、俯沖相關(guān)弧火山巖(Pengetal., 2013; Yangetal., 2014; Xinetal.,2018)。近十余年來(lái)，在該帶內(nèi)識(shí)別出較多早古生代火山-沉積記錄，包括與洋脊擴(kuò)張有關(guān)的蛇綠混雜巖(Wangetal., 2013; 劉桂春等, 2017; Liuetal., 2021)、與洋殼俯沖消減有關(guān)的增生雜巖(Zhangetal., 2004; 彭智敏等, 2020a)及弧巖漿巖(沈上越等, 2008; Nieetal., 2015, 2016; Xingetal., 2017; 彭智敏等, 2018; 王維, 2018; 韓文文等, 2020)等(表1)。

表1 昌寧-孟連縫合帶早古生代巖漿巖對(duì)比表

昌寧-孟連縫合帶南部自西向東由三個(gè)地層單元組成(圖2a)，依次為曼信蛇綠混雜巖、南段組和瀾滄巖群。曼信蛇綠混雜巖由橄欖巖、輝石巖、輝長(zhǎng)巖、粒玄巖、玄武巖和放射蟲(chóng)硅質(zhì)組成(Feng, 2002; Jianetal., 2009a; Lietal., 2012)，其年齡集中在泥盆-二疊紀(jì)(Feng, 2002)，而堆晶輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為420Ma(王保弟等, 2018)，共同代表了古特提斯洋殼的殘余。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)圖

南段組為一套形成于深海環(huán)境的碎屑沉積巖，由厚層石英砂巖、粉砂巖和泥巖組成，發(fā)育粒序?qū)永?，在垂向上砂質(zhì)層、粉砂質(zhì)層和泥質(zhì)層交替，具有典型的濁流沉積特征(Liuetal., 1991)。上部多層均可發(fā)現(xiàn)海百合類(lèi)、雙殼類(lèi)、菊石等海相化石(馮慶來(lái)等, 1996; Zhengetal., 2020)，其形成時(shí)代為晚泥盆-早石炭世。巖石地球化學(xué)分析顯示，南段組沉積于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，且碎屑沉積物主要來(lái)自于再循環(huán)的陸殼(Zhengetal., 2019; Xieetal., 2022)。

瀾滄巖群位于昌寧-孟連縫合帶的東側(cè)，東以臨滄花崗巖基為界，西與南段組呈斷層接觸，自東向西主要由曼來(lái)巖組和惠民巖組組成(圖2a)。其中，曼來(lái)巖組為一套低角閃巖相-綠片巖相變質(zhì)碎屑巖，碎屑鋯石年齡峰值有546Ma、977Ma、1013Ma、1750Ma、2540Ma，顯示其主體可能形成于寒武紀(jì)?；菝駧r組以低級(jí)變質(zhì)沉積巖、火山巖、火山碎屑巖為主(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1990)，是本次研究的重點(diǎn)。

2 惠民巖組的巖石組合及巖石學(xué)特征

詳細(xì)的剖面觀測(cè)和路線地質(zhì)填圖(圖2b)顯示，瀾滄巖群惠民巖組出露于昌寧-孟連縫合帶東側(cè)的瀾滄惠民鎮(zhèn)-南坑河村一帶，西側(cè)逆沖于南段組之上，東側(cè)與曼來(lái)巖組呈斷層接觸。主要由中-基性火山巖、凝灰?guī)r、砂巖、泥巖及灰?guī)r等共同構(gòu)成?；菝駧r組巖石普遍經(jīng)歷了綠片巖相變質(zhì)作用，基性火山巖變質(zhì)為鈉長(zhǎng)綠泥千枚巖，玄武安山巖變質(zhì)為絹云鈉長(zhǎng)綠泥千枚巖，灰?guī)r變質(zhì)為大理巖，泥質(zhì)粉砂巖變質(zhì)為石英絹云千枚巖，受后期構(gòu)造影響，各巖石單元之間多呈斷層接觸(圖3)。

圖3 惠民巖組構(gòu)造變形特征

鈉長(zhǎng)綠泥千枚巖(原巖為基性火山巖)，多呈巖塊狀或透鏡狀產(chǎn)于石英綠泥絹云千枚巖基質(zhì)中(圖4a)。巖石呈顯微粒狀、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，主要由綠泥石(43%)、鈉長(zhǎng)石(50%)、石英(6%)及其他變晶礦物(1%)構(gòu)成。綠泥石局部集中呈條帶狀-團(tuán)塊狀產(chǎn)出，長(zhǎng)軸定向排列，長(zhǎng)石亞晶粒發(fā)生旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶現(xiàn)象及核幔構(gòu)造，δ型殘斑顯示左行剪切特點(diǎn)，石英以亞顆粒的形式分布于長(zhǎng)石邊部(圖4b)。

圖4 惠民巖組露頭照片及顯微結(jié)構(gòu)照片

絹云鈉長(zhǎng)綠泥千枚巖(原巖為玄武安山巖)，呈巖塊狀產(chǎn)于絹云石英千枚巖基質(zhì)中，出露寬度可達(dá)20m(圖4c)。巖石具顯微粒狀、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，由絹云母(20%)、綠泥石(32%)、長(zhǎng)石(23%)、石英(23%)及其他變晶礦物(2%)構(gòu)成。礦物分布不均勻，綠泥石與絹云母共同集中呈條帶狀-團(tuán)塊狀產(chǎn)出，長(zhǎng)石與石英變晶共同集中產(chǎn)出，多具定向排列(圖4d)。

大理巖(原巖為灰?guī)r)，多呈巖塊狀或透鏡狀產(chǎn)于絹云石英千枚巖基質(zhì)中(圖4e)。巖石具(顯微)粒狀鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，由白云母(9%)、石英(15%)、方解石(75%)和其他變晶礦物(1%)構(gòu)成。方解石多為半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)，弱定向排列，分布較均勻，石英和白云母充填于方解石晶粒間(圖4f)。

石英(綠泥)絹云千枚巖(原巖為泥質(zhì)粉砂巖)，多以基質(zhì)形式充填于“巖塊”之間，片理發(fā)育，具絲絹光澤，強(qiáng)變形(圖4g)。巖石具(顯微)粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，不同礦物多呈長(zhǎng)軸定向排列，顯示千枚狀構(gòu)造，由絹云母(50%)、石英(45%)、綠泥石(2%)、長(zhǎng)石(2%)和其他變晶礦物(1%)構(gòu)成。礦物分布不甚均勻，綠泥石和絹云母局部集中呈條帶狀，石英和長(zhǎng)石共同集中分布(圖4h)?；菝駧r組變質(zhì)碎屑巖中除了石英(綠泥)絹云千枚巖(17HM062-1-1)外，還包含長(zhǎng)石石英綠泥白云母片巖(17HM070-1-2，原巖為砂巖)和石英絹云千枚巖(17HM059-1-8，原巖為粉砂巖)，這三種巖石共同構(gòu)成惠民巖組的變質(zhì)碎屑巖組合。

3 分析方法

為了進(jìn)一步確定惠民巖組原巖的沉積時(shí)代，本文對(duì)其中的玄武安山巖(DX243-1，22°17′23″N、100°3′12″E)、石英絹云千枚巖(17HM059-1-8，22°17′27″N、100°3′3″E)、長(zhǎng)石石英綠泥白云母片巖(17HM070-1-2，22°17′5″N、100°3′46″E)及石英(綠泥)絹云千枚巖(17HM062-1-1，22°17′46″N、100°3′27″E)中的鋯石進(jìn)行了LA-ICP-MS U-Pb 測(cè)年。鋯石分離在河北省廊坊地質(zhì)調(diào)查研究院選礦實(shí)驗(yàn)室完成，具體步驟如下：將樣品破碎至毫米粒級(jí)，洗、烘干和篩選，用磁選和重液分離技術(shù)分選出不同粒級(jí)的鋯石晶體，然后在雙目鏡下挑選出晶形和透明度較好的鋯石顆粒作為測(cè)定對(duì)象。鋯石制靶、透射光、反射光及陰極發(fā)光(CL)顯微結(jié)構(gòu)照相均在北京奧金頓鋯年領(lǐng)航科技有限公司完成。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(合肥)LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室完成：使用四極桿等離子質(zhì)譜儀(型號(hào)：Perkin Elmer Elan DECⅡ)進(jìn)行測(cè)量，配套以193nm波長(zhǎng)的ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)(型號(hào)：Geo-Las-Pro)作為樣品的剝蝕進(jìn)樣，采用高純He(99.999%)作為剝蝕物質(zhì)的載氣；根據(jù)待測(cè)樣品鋯石顆粒的粒度不同，激光束斑直徑分別為32μm和44μm；激發(fā)頻率為10Hz，激光束能量為10J/cm2，剝蝕時(shí)間為40s；測(cè)試數(shù)據(jù)采用Glitter(Ver4.4.1)程序進(jìn)行了處理，并使用Isoplote(ver3.0)程序進(jìn)行加權(quán)平均年齡計(jì)算和諧和圖繪制。

本文中所有參與投圖的數(shù)據(jù)諧和度≥90%，鋯石Th/U比值>0.1，屬于巖漿成因鋯石(Hoskin and Schaltegger, 2003)。單顆粒鋯石測(cè)點(diǎn)表面年齡值小于1000Ma時(shí)，采用206Pb/238U年齡值；表面年齡值大于1000Ma時(shí)，采用207Pb/206Pb年齡值(Gehrelsetal., 2008)。

為了確定惠民巖組的原巖性質(zhì)，在兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)分別采集了兩件玄武安山巖樣品(HM711-5、HM715-1)，進(jìn)行巖石地球化學(xué)分析。先將巖石切片觀察，選擇蝕變較弱的樣品進(jìn)行地球化學(xué)分析，除去風(fēng)化表面及脈體，再將巖石破碎至2mm，在雙目鏡下觀察，去除蝕變的部分，然后用瑪瑙研磨機(jī)將新鮮潔凈的樣品磨成200目。主量元素和微量元素分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，主量元素分析使用的是Rigaku 3080E波長(zhǎng)色散x射線熒光光譜儀，分析誤差為2%；微量元素分析使用Thermo Scientific x系列ICP-MS進(jìn)行，元素濃度在>10×10-6時(shí)ICP-MS分析的誤差<5%，元素濃度<10×10-6時(shí)誤差<8%，過(guò)渡金屬的誤差約為10%。

4 分析結(jié)果

4.1 火山巖鋯石U-Pb年齡

一件玄武安山巖樣品中的鋯石LA-ICP-MS測(cè)點(diǎn)分析數(shù)據(jù)結(jié)果列于表2，具有代表性的鋯石顆粒陰極發(fā)光(CL)圖像和鋯石U-Pb諧和圖如圖5、圖6a所示。

圖5 惠民巖組玄武安山巖鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像

表2 惠民巖組火山巖及變質(zhì)碎屑巖中的鋯石 LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)

續(xù)表2Continued Table 2測(cè)點(diǎn)號(hào)ThUPb含量(×10-6)Th/U同位素比值年齡(Ma)諧和度207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ207Pb206Pb1σ207Pb235U1σ206Pb238U1σ(%)12210693480.300.056730.000850.591000.009700.075550.00092479334726469610013111319172250.580.063500.001100.622000.011000.072400.001107223749174517921470916401430.430.058400.001100.567200.009900.072200.001105414145774497981552114681130.360.058340.000690.600300.008000.075160.000755412547754674981655214441270.380.059440.000940.631000.010000.076600.00100581344966476696173571145850.310.059760.000730.709000.010000.085980.000895982654465325981862516631360.380.057590.000740.599400.007900.075770.0008650728477547159919*3661209950.300.073100.001101.105000.032000.108600.002001015317521566412882071416541420.430.058700.001300.590000.015000.074700.001405455047094648992162716881360.370.057940.000690.595100.007800.074650.000855252747454645982258515361250.380.057740.000760.596400.008300.075160.00076521294765467598235756901270.830.056560.000830.595500.009200.077040.00072463324756479499243521171810.300.056890.000680.615800.008300.079040.000834812648754905992549513441010.370.058800.000930.610600.009400.076540.00074557354846475498266309501470.660.057130.000920.615800.009700.078630.0007949035486648851002745613821040.330.058270.000810.597800.007800.076100.0009452930476547369928*156413212781.180.073600.001600.641000.012000.063460.0009710294650273976792952615171210.350.057750.000710.601000.008000.075200.0008151627478546759830*96322470.300.089900.001602.160000.120000.169000.006701416341131371000378831276987670.280.069410.000921.209000.019000.124700.001509082780597589943250311021150.460.058010.000990.615000.010000.078800.0011052837487748971003355810501310.530.058160.000780.645900.009800.080390.000875302950864985983470213141580.530.056830.000700.604700.007800.077550.0007247827481548141003564911231470.580.056590.000720.606000.007500.077750.000724742848154834100367932102363.770.060100.001400.892000.019000.106900.00110605526461165569937112718702370.600.057100.000740.595100.008300.076910.0008749529474547859938101815132200.670.057100.000680.609100.008200.077250.000744882648354804993916938973561.890.057340.000960.610000.011000.078580.0008349639483748859940*14627273142.010.058300.001200.614000.013000.042830.0005654046485827045641115415982410.720.057670.000700.602700.007500.076450.00067505274795475499423374201850.800.084920.000992.386000.033000.204600.00190130623123710120110974353010091340.530.058400.001300.704000.012000.085000.0011053448540752679744138813242141.050.059400.001100.595000.011000.074050.000865864047474605974589415471920.580.057690.000680.608400.007600.076150.00068518274835473498462947411120.400.071630.000841.385000.023000.139500.00160975248831084199547107018352230.580.059650.000710.605200.007400.074020.000685832648054614964853613631260.390.066900.000910.871000.021000.093300.00130829286321157589149*2494951020.500.069200.001101.318000.035000.064900.001908933284815405114850238691540.340.057100.001500.596000.015000.078600.00120475584759488797513171092740.290.056720.000820.598100.008900.077260.000844653247564805995289621191960.420.058770.000700.591700.007400.073220.000825582647254565975312587122841.770.058510.000970.627000.011000.078240.00093537364947486698548189292010.880.057200.000990.628000.011000.079320.00096487394947492610055*236024383820.970.074500.001500.572000.012000.028970.00058105842459718444056133261330.510.055000.001500.602000.015000.079090.0009139858477104915103

樣品DX243-1為玄武安山巖，采自惠民巖組的中部層位(圖2b)，鋯石呈無(wú)色、透明，自形-半自形棱柱體，長(zhǎng)度在50～200μm，長(zhǎng)寬比為1～3，CL圖像顯示鋯石發(fā)育清晰的震蕩環(huán)帶 (圖5)， 具巖漿成因鋯石特點(diǎn)。該樣品的鋯石U-Pb年齡測(cè)試點(diǎn)共30個(gè)，測(cè)試點(diǎn)25、27、28、29、30測(cè)試時(shí)鋯石被擊穿，予以剔除。剩余25個(gè)測(cè)點(diǎn)Th和U元素含量的變化范圍在67×10-6～964×10-6和92×10-6～1260×10-6之間，并且具有高的Th/U比值0.34～0.9。它們的206Pb/238U年齡為446～490Ma，加權(quán)平均年齡為461.8±5.5Ma (MSWD=1.19, n=25)(圖6a)，該年齡代表了惠民巖組火山巖的結(jié)晶年齡。鋯石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素分布型式(圖6b)表現(xiàn)為重稀土(HREE)富集、輕稀土(LREE)虧損，具有Ce正異常，Eu負(fù)異常的左傾斜型(鋯石稀土元素?cái)?shù)據(jù)略)。

圖6 惠民巖組玄武安山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡諧和圖(a)及鋯石的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(b，標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)

4.2 碎屑鋯石U-Pb年齡

對(duì)惠民巖組3件變質(zhì)碎屑巖樣品進(jìn)行碎屑鋯石U-Pb定年，分析結(jié)果見(jiàn)表2。每件樣品都分離出>200顆鋯石，碎屑鋯石U-Pb諧和圖、概率密度圖及典型鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像如圖7所示。

圖7 惠民巖組的碎屑鋯石U-Pb定年相對(duì)諧和圖、概率密度圖及典型鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像

樣品17HM062-1-1為石英(綠泥)絹云千枚巖，取自惠民巖組下部層位(圖2b)。該樣品的鋯石顆粒呈無(wú)色透明，自形-半自形棱柱狀，部分鋯石有一定磨圓，顆粒大小變化較大，長(zhǎng)度50～200μm不等，多數(shù)集中在100μm，長(zhǎng)寬比在1～3之間(圖7b)。選取其中振蕩環(huán)帶發(fā)育的70顆鋯石進(jìn)行分析，獲得68個(gè)諧和度大于90%的分析結(jié)果(圖7a)，其表面年齡在424.6～1201Ma之間。其中，36個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡介于424.6～490.5Ma之間，其加權(quán)平均年齡為475.4±2.4Ma(MSWD=1.4, n=36)，占分析鋯石顆粒的62%(圖7a)。最年輕年齡群的加權(quán)平均年齡為475Ma，代表了該套地層的最大沉積年齡。該樣品中還存在極少量的古老鋯石年齡。

樣品17HM070-1-2為長(zhǎng)石石英綠泥白云母片巖，取自惠民巖組中部層位(圖2b)。鋯石顆粒大多為無(wú)色透明，呈自形-半自形棱柱狀，部分鋯石有一定磨圓，顆粒大小變化較大，長(zhǎng)度50～200μm不等，多數(shù)集中在100μm，長(zhǎng)寬比在1～3之間，CL圖像多顯示明顯的振蕩環(huán)帶(圖7d)。選取其中振蕩環(huán)帶發(fā)育的70顆鋯石進(jìn)行分析，獲得61個(gè)諧和度大于90%的分析結(jié)果(圖7c)，其表面年齡在444.2～2748Ma之間。其中，44個(gè)測(cè)點(diǎn)206Pb/238U年齡制介于444.2～488.6Ma之間，形成密集的年齡群，其加權(quán)平均年齡為468.9±2.4Ma(MSWD=1.08, n=44)，占分析鋯石顆粒的66%(圖7c)，代表了該套地層的最大沉積年齡。該樣品中也存在較少的古老鋯石年齡。

樣品17HM059-1-8為石英絹云千枚巖，取自惠民巖組中上部層位(圖2b)。其鋯石顆粒大多呈自形、無(wú)色透明，部分鋯石具有一定磨圓，顆粒大小變化較大，長(zhǎng)度50～200μm之間，長(zhǎng)寬比在1～3之間，CL圖像多顯示明顯的振蕩環(huán)帶(圖7f)。選取其中振蕩環(huán)帶發(fā)育的70顆鋯石進(jìn)行分析，獲得67個(gè)諧和度大于90%的分析結(jié)果(圖7e)，其表面年齡在455.3～ 2471Ma之間。其中，33個(gè)最年輕鋯石的206Pb/238U年齡在455.3～495.2Ma之間，其加權(quán)平均年齡為470.1Ma(MSWD=0.45, n=33)，占分析鋯石總顆粒的46%(圖7e)，代表了該套地層的最大沉積年齡。該樣品中古老鋯石年齡占比有所增多。

4.3 全巖主、微量元素

由于研究區(qū)內(nèi)風(fēng)化作用強(qiáng)烈，為確定惠民巖組中火山巖夾層形成的構(gòu)造環(huán)境，本次采集了2件新鮮的玄武安山巖(HM715-1、HM711-5)進(jìn)行主量和微量元素分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3。樣品的燒失量(LOI)較高，分別為3.01%和4.30%，說(shuō)明這些巖石可能經(jīng)歷了一定程度的熱液蝕變(Rollandetal., 2002)，這與惠民巖組火山巖普遍發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用有關(guān)。因此，本文主要利用相對(duì)穩(wěn)定元素(高場(chǎng)強(qiáng)元素和稀土元素)對(duì)其構(gòu)造背景和成因進(jìn)行討論。此外，我們還收集了前人的測(cè)試數(shù)據(jù)(沈上越等, 2008; Nieetal., 2015; Xingetal., 2017)進(jìn)行對(duì)比分析。

表3 惠民巖組中變質(zhì)火山巖主量(wt%)、微量(×10-6)元素分析結(jié)果

惠民地區(qū)2件玄武安山巖樣品在Nb/Y-Zr/Ti圖解中投在玄武安山巖范圍內(nèi)(圖8a)；在SiO2-FeOT/MgO圖解中(圖8b)，落入鈣堿性系列范圍。俯沖帶產(chǎn)生高含量的Th與Sr(或Ba)富集的過(guò)程是不一致的(Woodheadetal., 1998)。在弧火山巖形成區(qū)域，這兩種過(guò)程的一種或另一種占主導(dǎo)地位，惠民巖組玄武安山巖的形成主要是產(chǎn)生高含量Th的過(guò)程，反映俯沖過(guò)程以沉積物熔融占主導(dǎo)(圖9a)。Ta/Nb比值較低，集中在IAB附近區(qū)域，呈現(xiàn)出洋中脊巖漿(MORB)和島弧拉斑玄武巖(IAT)混合趨勢(shì)(圖9b)。在Th/Yb-Nb/Yb和Th-Ta-Hf/3 構(gòu)造判別圖(圖9c, d)中，樣品分別落在火山弧集中帶和島弧鈣堿性玄武巖區(qū)域。其Th/Nb 比值在0.65～1.80之間，也與馬里亞納島弧(0.53～1.87)相一致(Pearceetal., 2005; Ishizukaetal., 2010)。

圖8 惠民巖組玄武安山巖 Zr/TiO2×0.0001-Nb/Y (a, 據(jù) Bailey, 1981)及 SiO2-FeOT/MgO(b, 據(jù)Miyashiro, 1974)圖解

圖9 惠民巖組玄武安山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解

惠民巖組玄武安山巖的稀土元素含量較高(表2)，∑REE 為83.9×10-6～84.1×10-6，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素模式圖(圖10a)呈右傾斜型，富集LREE，(La/Yb)N=5.29～6.79，具明顯的負(fù)Eu異常(δEu=0.76～0.78)，表明其巖漿源區(qū)發(fā)生了明顯的斜長(zhǎng)石分離結(jié)晶作用。這與典型島弧型中基性火山巖稀土元素配分模式相似。

圖10 惠民巖組玄武安山巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(a)和N-MORB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)

N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示，惠民火山巖強(qiáng)烈富集Rb、Ba、Th、U，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)(圖10b)，顯示典型俯沖相關(guān)火成巖(如馬里亞納島弧火山巖)的微量元素配分樣式(Pearceetal., 2005)。

5 討論

5.1 惠民巖組的沉積時(shí)代

瀾滄群最早由云南省區(qū)測(cè)隊(duì)(1965(1)云南省區(qū)測(cè)隊(duì).1965.1:100萬(wàn)瀾滄縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)創(chuàng)名于瀾滄縣，認(rèn)為是一套具復(fù)理石特征的淺變質(zhì)巖系，由板巖、變質(zhì)砂巖、微晶片巖、基性火山巖夾沉積變質(zhì)鐵礦及少量變粒巖組成的，未見(jiàn)底。將其自下而上分為勐井山組、曼來(lái)組、惠民組及南坑河組。云南省地質(zhì)調(diào)查院(2013(2)云南省地質(zhì)調(diào)查院. 2013. 1:25 萬(wàn)瀾滄縣、勐?？h幅地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)進(jìn)行地層整理時(shí)發(fā)現(xiàn)，其地層層序大多已被破壞，將其改稱(chēng)瀾滄巖群，并把地層時(shí)代置于中元古代。我們的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該套巖石組合具有一定的“構(gòu)造混雜”特點(diǎn)。

對(duì)于這套巖石的沉積時(shí)代，一直存在分歧。除上述云南省地質(zhì)調(diào)查院(2013)外，雷作淇(1982)根據(jù)微古植物群將地層時(shí)代限定為晚元古代；翟明國(guó)等(1990)測(cè)獲其變質(zhì)基性火山巖的Rb-Sr全巖等時(shí)年齡為519Ma。最近，隨著原位鋯石測(cè)年技術(shù)的推廣，不同學(xué)者對(duì)惠民巖組的變質(zhì)火山巖進(jìn)行了很多年代學(xué)研究。如，在曼來(lái)地區(qū)，惠民巖組中高鎂安山巖鋯石U-Pb年齡為462±6Ma～454±27Ma (Xingetal., 2017)；在惠民地區(qū)，惠民巖組中3件變質(zhì)火山巖(原巖恢復(fù)為亞堿性玄武巖至英安巖)的鋯石U-Pb年齡分別為456±3Ma、456±7Ma和459±14Ma (Nieetal., 2015)，從而對(duì)瀾滄巖群的沉積時(shí)代有了新的認(rèn)識(shí)。

本文在惠民鐵礦區(qū)北側(cè)惠民巖組中獲得1件玄武安山巖，其鋯石發(fā)育明顯的振蕩環(huán)帶，且具有較高的Th/U比值(>0.3)，顯示巖漿鋯石的特點(diǎn)(Hoskin and Schaltegger, 2003)，其加權(quán)平均年齡(461.8±5.5Ma)可以代表火山活動(dòng)時(shí)間，與前人(Nieetal., 2015; Xingetal., 2017)所報(bào)道的火山巖年齡在誤差范圍內(nèi)一致。由此可以確定，惠民巖組中變質(zhì)火山巖結(jié)晶于中-晚奧陶世。這些較為一致的火山巖夾層年代學(xué)新數(shù)據(jù)清晰地表明，瀾滄巖群惠民巖組的沉積時(shí)代為中-晚奧陶世。

5.2 惠民巖組變沉積巖碎屑鋯石測(cè)年結(jié)果的意義：早古生代惠民弧

沉積巖碎屑鋯石測(cè)年數(shù)據(jù)除了可以限定最大沉積年齡外(Rainbirdetal., 2001; Stewartetal., 2001; Dickinson and Gehrels, 2009)，其年齡分布還有其它意義。本次新獲取的3件變沉積巖碎屑鋯石測(cè)年結(jié)果顯示，最年輕鋯石的加權(quán)平均年齡(分別為469Ma、470Ma、475Ma)與火山巖夾層的鋯石年齡在誤差范圍內(nèi)較為一致。測(cè)年數(shù)據(jù)的累積比例 (圖11; Cawoodetal., 2012)表明，變沉積巖中與火山巖同時(shí)代的碎屑鋯石占據(jù)主導(dǎo)地位(大于50%)。顯然，這些變沉積巖的原巖是形成于匯聚板塊邊緣的火山-沉積巖組合。

圖11 依據(jù)碎屑鋯石年齡結(jié)構(gòu)判別沉積巖構(gòu)造背景(據(jù)Cawood et al., 2012)

我們將前人數(shù)據(jù)(Zhaoetal., 2017; 徐云飛等, 2018; Weietal., 2022)與本次新獲取的數(shù)據(jù)綜合對(duì)比(圖12a, c)發(fā)現(xiàn)，除了與火山巖夾層時(shí)代近于一致的最年輕鋯石外，還存在較多更古老的碎屑鋯石。這些碎屑鋯石測(cè)年結(jié)果形成6個(gè)年齡峰，峰值年齡分別為556Ma、798Ma、974Ma、1182Ma、1618Ma、2464Ma。其中，最明顯的早古生代主年齡峰由4個(gè)次級(jí)峰組成(圖12c)，指示了多期次的巖漿活動(dòng)，其時(shí)間可從480Ma持續(xù)到445Ma，其峰值年齡為472Ma；更古老的6個(gè)年齡峰值基本可以與揚(yáng)子地塊內(nèi)的地質(zhì)事件相對(duì)應(yīng)(圖12b)，只是峰值的相對(duì)概率存在一些差異。這可能是由于瀾滄巖群沉積時(shí)所處的板塊邊緣環(huán)境，具有復(fù)雜的物源供給有關(guān)。以上這些特征表明，早古生代巖漿作用發(fā)生于古揚(yáng)子大陸背景。

圖12 瀾滄巖群和揚(yáng)子地塊早古生代碎屑鋯石U-Pb年齡頻率分布圖

5.3 原特提斯洋的構(gòu)造演化

羅迪尼亞(Rodinia)超大陸裂解導(dǎo)致岡瓦納大陸與揚(yáng)子大陸分隔于原特提斯洋兩側(cè)，由于后期構(gòu)造作用的破壞以及晚中生代-新生代沉積盆地的覆蓋，造成原特提斯演化的相關(guān)記錄在滇西南地區(qū)出露較為局限(圖1b)。因此，對(duì)滇西南地區(qū)中新元古代-早古生代洋陸格架和原特提斯構(gòu)造演化的認(rèn)識(shí)明顯不足。然而，近年來(lái)在昌寧-孟連縫合帶識(shí)別出較多早古生代洋殼相關(guān)巖石記錄(王保弟等, 2018; 彭智敏等, 2020b; Liuetal., 2021)，這些數(shù)據(jù)暗示，早古生代昌寧-孟連地區(qū)存在原特提斯洋。

根據(jù)鋯石年代學(xué)、全巖地球化學(xué)(沈上越等, 2008; Nieetal., 2015; Xingetal., 2017; 本文數(shù)據(jù))，以及瀾滄江構(gòu)造帶西側(cè)早古生代巖漿巖資料(王冬兵等, 2016; 彭智敏等, 2018, 2020a, 2021; 韓文文等, 2020; 吳喆等, 2020)，可以得出以下認(rèn)識(shí)：(1)以惠民巖組巖漿巖為代表的弧巖漿巖位于瀾滄江以西地區(qū)，其弧巖漿活動(dòng)時(shí)間480～445Ma；(2)雙峰式巖漿巖位于瀾滄江以東地區(qū)(如大平掌、大中河地區(qū)；毛曉長(zhǎng)等, 2012; Lehmannetal., 2013; Zhuetal., 2016)，巖漿活動(dòng)時(shí)間為442～417Ma；(3)兩套巖漿巖均發(fā)育于古揚(yáng)子大陸之上；(4)惠民巖組出露區(qū)還零星發(fā)育SSZ型蛇綠巖(Wangetal., 2013; Liuetal., 2021)。這一大地構(gòu)造相的空間配置關(guān)系指示，原特提斯洋從480Ma開(kāi)始向東(現(xiàn)今地理方位)俯沖于揚(yáng)子大陸之下，形成了弧巖漿巖帶(即惠民巖組變質(zhì)火山-沉積巖組合)；從442Ma開(kāi)始，發(fā)生弧后拉張，在惠民弧以東一帶(現(xiàn)今地理方位)形成弧后盆地(圖13)。

圖13 青藏高原東南緣滇西南地區(qū)早古生代原特提斯洋俯沖消減作用示意圖

5.4 原特提斯洋與古特提斯洋的關(guān)系

古特提斯洋的俯沖形成了巨型江達(dá)-維西-云縣弧巖漿巖帶，其發(fā)育于揚(yáng)子陸塊西緣(Yangetal., 2014; Xinetal., 2018)。在瀾滄江以東地區(qū)，二疊-三疊紀(jì)火山巖(如芒懷組、小定西組等)局部直接覆蓋在早古生代雙峰式火山巖之上(Wangetal., 2010; 朱維光等, 2011; Pengetal., 2013)；而在瀾滄江以西地區(qū)，以往認(rèn)為古特提斯階段的弧巖漿巖與惠民巖組并沒(méi)有直接接觸(臨滄巖體的大地構(gòu)造屬性仍有爭(zhēng)議)。最近我們?cè)谘芯繀^(qū)還新發(fā)現(xiàn)了一套晚三疊世火山巖組合，其不整合覆蓋在惠民巖組之上。這些數(shù)據(jù)表明，原、古特提斯階段的弧巖漿活動(dòng)記錄在空間上高度重合，而且這兩者的大地構(gòu)造相空間配置關(guān)系均指示大洋板塊向東俯沖(圖13)。鑒于此，我們推測(cè)，在青藏高原東南緣的廣大區(qū)域，原特提斯洋與古特提斯洋可能屬于一個(gè)長(zhǎng)期演化的單一大洋，在早古生代、晚古生代-早中生代分別發(fā)生了兩個(gè)階段的俯沖拼貼作用，形成了兩階段的弧巖漿巖。在西南三江地區(qū)，古生代中期的巖漿巖也時(shí)有發(fā)現(xiàn)(Nieetal., 2016; Zhaietal., 2019)，但限于現(xiàn)有數(shù)據(jù)太少，尚不能確定該時(shí)期是否存在大洋板塊的俯沖作用。

6 結(jié)論

基于對(duì)惠民地區(qū)瀾滄巖群惠民巖組的變質(zhì)火山巖、變質(zhì)沉積巖的巖石學(xué)、年代學(xué)及地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析，可得出如下結(jié)論：

(1)惠民巖組由玄武巖、玄武安山巖、凝灰?guī)r、砂巖 、泥巖及灰?guī)r組成，代表了早古生代俯沖相關(guān)的火山-沉積巖組合，形成于中-晚奧陶世；

(2)惠民弧火山巖發(fā)育于揚(yáng)子陸塊西部邊緣，與其東側(cè)的同時(shí)代雙峰式火山巖組成弧-弧后盆地的空間配置關(guān)系，指示原特提斯洋向東俯沖；

(3)原特提斯洋的俯沖始于480Ma，可持續(xù)到445Ma。原特提斯階段弧巖漿巖與古特提斯階段弧巖漿巖的空間上相互重合，可能指示兩階段大洋為長(zhǎng)期演化的單一大洋。

致謝野外工作得到原中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金十支隊(duì)技術(shù)人員的大力支持和幫助；信迪、陳慶松、李鎖明等參與了野外調(diào)查；鋯石U-Pb定年測(cè)試得到中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院LA-ICP-MS實(shí)驗(yàn)室侯振輝教授的指導(dǎo)；審稿專(zhuān)家和本刊編輯對(duì)本文進(jìn)行了認(rèn)真審閱并提出了寶貴的修改意見(jiàn)；在此一并表示衷心感謝。