南澜沧江构造带的火山岩与基性－超基性岩

一、昌宁－孟连带

昌宁－孟连火山岩带主要展布在铜厂街曼信及其西侧营盘鱼塘寨耿马一带。通过全面系统的研究，进一步确证该带既有洋脊/准洋脊型火山岩，又有洋岛型和大陆边缘裂谷型基性火山岩（图4-29）。并初步理清了它们之间的时空分布关系。洋脊/准洋脊型火山岩主要见于铜厂街及曼信地区，大陆边缘裂谷型玄武岩主要产于营盘、鱼塘寨及耿马地区，洋岛型玄武岩见于铜厂街及依柳地区。

图4-29　昌宁－孟连带中基性火山岩的ATK图解

（据赵崇贺，1989）

Ⅰ—洋脊玄武岩区；Ⅱ—大陆裂谷型玄武岩区；Ⅲ—造山带玄武岩及安山岩区。虚线为赵崇贺划分该三区的界线，实线为本区划分界线。a—三江各带洋脊玄武岩平均值；b—三江准洋脊玄武岩；c—三江弧玄武岩；d—三江滞后型弧玄武岩（据莫宣学等，1993）。1～3—昌宁孟连带，其中1、2为REE平坦、弱富集的洋脊/准洋脊玄武岩，3为REE强富集型洋岛型玄武岩；4～8为南澜沧江带弧火山岩，依次为北段 和 ，南段T3、T2、P火山岩；9为世界洋脊玄武岩平均值

洋脊/准洋脊型火山岩以拉斑玄武岩系列为主，有石英拉斑玄武岩、橄榄拉斑玄武岩和含紫苏辉石的碱性玄武岩，它们与变质橄榄岩（蛇纹岩）、变质堆晶岩（变质辉橄岩、橄辉岩）、变质辉绿岩墙及放射虫硅质岩相伴生。岩石化学和地球化学特征表明这些玄武岩属洋脊/准洋脊型玄武岩（表4-18、19、20、21，图4-30、31）。曼信的橄榄拉斑玄武岩、石英拉斑玄武岩和铜厂街的变质橄榄玄武岩和石英拉斑玄武岩REE配分型式为近平坦型；（La/Yb）N为0.84～1.87之间变化，无δEu异常，相当于T-MORB型（P.Handerson,1984）；曼信的亚碱性苦橄玄武岩、橄榄拉斑玄武岩（层位可能较前稍高）和含Hy的碱性玄武岩等为LREE中等富集型，（La/Yb）N为5.18～9.32，无δEu异常，相当于E-MORB（P.Handerson,1984）。

洋岛型火山岩为碱性玄武岩系列，有碱性橄榄玄武岩、苦橄玄武岩、碧玄岩、钾质粗面玄武岩、钠质粗面玄武岩，具洋岛型玄武岩之地球化学特征（表4-21，图4-32）。由于洋岛型玄武岩在岩石化学和地球化学特征上与大陆溢流玄武岩相似，这里仅将依柳于玄武岩之上发育有洋岛型碳酸盐岩（无陆源碎屑物加入）（图4-33）和曼信地区与洋脊/准洋脊型玄武岩相伴生的玄武岩确定为洋岛型玄武岩。

图4-30　曼信（MX）、铜厂街（TK）MORB稀土元素配分模式

（序号同表4-20）

图4-31　曼信准洋脊型玄武岩、准堆晶岩稀土元素配分模式

（序号同表4-20）

表4-18　昌宁－孟连带晚古生代火山岩、蛇绿岩化学成分表（wB/%）

OL-TH—橄榄拉斑玄武岩；Q-TH—石英拉斑玄武岩；PcB—苦橄玄武岩；Hy-AB—含紫苏辉石的碱性玄武岩；AOB—碱性橄榄玄武岩；Na-TB—钠质粗面玄武岩；K-TB—钾质粗面玄武岩；Bas－碧玄岩；Pc—苦橄岩；CLP—单辉橄榄岩；Per—橄榄岩；Dia—辉绿岩；M—变质。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

表4-19　昌宁孟连带晚古生代火山岩、蛇绿岩痕量元素丰度表（wB/10-6）

岩石名称同表4-18。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

表4-20　昌宁－孟连带晚古生代火山岩、蛇绿岩稀土元素丰度（wB/10-6）及参数

岩石名称同表4-18。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

表4-21　本区火山岩构造－岩浆类型地球化学特征综述

图4-32　昌宁－孟连带OIB稀土元素配分模式

M—曼信；SJ—双江；MH—蚂蝗箐；YL—依柳；LC—老厂

展布于西部营盘、鱼塘寨、勐省—小黑江一带的碱性玄武岩，其岩石化学和地球化学特征与洋岛型玄武岩相似，有的上覆也为碳酸盐岩，但是否为洋岛型还有待进一步研究。它们主要分布于保山地块东缘被动边缘带上，与被动边缘带的碎屑复理石、硅质岩和碳酸盐岩相伴生，暂将其归入大陆边缘裂谷型。

至于老厂及铜厂街地区乌－蚂公路上已由放射虫确定其时代为晚二叠世的碱性玄武岩，从整个地区地质发育史看，它们形成的构造背景与洋岛和被动大陆边缘裂谷有所不同，可能是在洋壳俯冲，洋壳行将消亡期，在原被动边缘出现前陆断块隆起阶段形成（见后述）。

该带火山岩形成时代，以前颇有争议。通过剖面的观察和生物化石研究，可以确定洋脊/准洋脊型玄武岩形成于早石炭世。在曼信地区与其伴生的硅质岩中有早石炭世放射虫化石，有时见玄武岩伏于中晚石炭世灰岩之下。铜厂街地区变基性火山岩原也定为早石炭世，辉长岩中角闪石K-Ar年龄值为383Ma（张旗等，1990），看来有可能下延到晚泥盆世；老厂地区钻孔中的变质玄武岩可能与铜厂街的相似，其上灰岩中发现中石炭世牙形刺化石Neognathodus symmetricus（Lane）、Hindeodella sp．。还可确定洋岛型玄武岩在依柳地区上覆有中石炭世碳酸盐岩，无疑形成于早中石炭世。西侧大陆边缘裂谷火山岩则主要形成于早石炭世，在勐省沧源公路14～15km处，见玄武岩伏于下中石炭统灰岩之下。老厂、乌－蚂公路碱性玄武岩正如前述系形成于晚二叠世，在曼信地区也发现有的碱性玄武岩粘合或包裹早二叠世末重力流滑塌角砾状灰岩，该玄武岩也可能形成于晚二叠世。

图4-33　澜沧依柳寨石炭纪火山岩实测剖面

1—钾质粗面玄武岩；2—苦橄玄武岩；3—玄武岩；4—玄武质（基性）凝灰岩；5—玄武质角砾凝灰岩；6—基性沉角砾凝灰岩；7—凝灰质泥岩；8—凝灰质粉砂岩；9—灰岩；10—化石；11—全套化学分析样；12—硅质岩（剖面碎屑岩中的石英阴极发光特征显示为火山源）

表4-22　昌宁－孟连带玄武岩浆演化系列特征

注：Mg′＝Mg/（Mg+Fe2+）。岩石名称代号同表4-18。

图4-23　南澜沧江带P1—T3火山岩主要元素丰度表（wB/%）

LK—低钾；QTB—石英拉斑玄武岩；BA—玄武安山岩；A—安山岩；La—安粗岩；Tr—粗面岩；Sho—钾玄岩；D—英安岩；Gab—辉长岩；R—流纹岩；HK—高钾。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

Skaw（1970）导出的平衡分批熔融原理，存在CH/CM=A·CH+B的关系式，在CH/CM-CM图解中（C为元素浓度，H为高度不相容元素，如La、Ce、Th等，M为中等程度不相容元素，如Nd、Sm、Eu等），部分熔融作用形成的岩浆成分应沿斜率为A、截距为B的直线分布；受分离结晶作用控制的岩浆成分应沿平行于CH坐标轴的直线分布，根据稀土元素在部分熔融和分离结晶作用过程中的地球化学行为，一个同源岩浆演化系列，经分离结晶演化所形成的岩浆，具有斜率相同而丰度不同的REE配分模式；受部分熔融机制控制的一般岩浆，其REE曲线的斜率不同，部分熔融程度越低，斜率越大。而一些强不相容元素的比值（Zr/Nb,Zr/Y,Pb/Sr等）不受部分熔融和分离结晶程度的影响，从而可以提供同源性的信息。

在CH/CM-CM图解中（图4-34），昌宁－孟连带火山岩大部分呈斜线分布，距离该斜线较远的少量样品，与之构成3条平行CH轴的直线分布趋势。说明本区玄武质岩浆大部分是受部分熔融机制控制的原生岩浆或演化程度很低的近原生岩浆，这与在Pearce（1982）Zr-Ti图中的分布结果是一致的（图4-35），即昌宁－孟连带火山岩大部分分布在演化程度低的基性岩浆岩区。图4-34中沿平行CH轴直线分布的岩浆，则构成3个岩浆演化系列（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。这3个演化系列的划分与REE配分模式具良好的对应关系（图4-30、31、32），演化系列主要受分离结晶作用控制，其主要特征综合于表4-22。

图4-34　昌宁－孟连带玄武岩CH/CM-CM图

Ⅰ—平坦型－弱亏损型拉斑玄武岩浆演化系列；Ⅱ—中等富集型拉斑玄武岩浆演化系列；Ⅲ—强富集型碱性玄武岩浆演化系列（斜线示部分熔融）

图4-35　昌宁－孟连带－南澜沧江带火山岩Zr-Ti图解

（据Pearce,1982）

MORB—洋脊玄武岩；WPB—板内玄武岩；VAB—火山弧玄武岩

1～3为昌宁孟连带；4～7为南澜沧江带；4—北段T3；5—中南段T3；6—中三叠世；7—二叠纪

第Ⅰ演化系列为平坦型－弱亏损型拉斑玄武岩浆演化系列，见于曼信和铜厂街洋脊型玄武岩。原生橄榄拉斑玄武岩浆，经分离结晶演化作用形成了苦橄质夭折堆晶岩和石英拉斑玄武质演化岩浆。从堆晶岩→原生岩浆→演化岩浆，∑REE不断增加，Mg′不断降低。

第Ⅱ演化系列为中等富集型拉斑玄武岩浆演化系列，见于曼信火山岩序列的中部层位，属准洋脊型玄武岩。原生苦橄玄武岩浆经分异演化形成橄榄拉斑玄武岩浆和含Hy的碱性玄武岩浆，岩浆演化程度不高，因∑REE增高不明显，橄榄拉斑玄武岩的Mg′降低不明显，分离结晶演化的另一端员也是夭折堆晶岩——苦橄岩。

第Ⅲ演化系列为强富集型碱性玄武岩浆演化系列，该带洋岛型玄武岩属于这一类演化系列。依柳和老厂的原生岩浆为苦橄玄武岩浆，经分离结晶演化形成了钾质粗面玄武岩浆，从原生岩浆→演化岩浆，∑REE的增高和Mg′的降低也较明显。

上述3个不同演化系列的岩浆来自3个不同的源区。REE平坦型的洋脊型拉斑玄武岩浆起源于亏损型地幔；REE中等富集型的准洋脊型拉斑玄武岩浆起源于过渡型地幔；REE强富集型的洋岛型碱性玄武岩起源于富集型地幔。

二、南澜沧江弧火山岩带

该火山弧带北起云县，南至景洪，主要沿澜沧江东侧分布，时代为二叠纪—三叠纪。南澜沧江二叠纪火山岩为低钾拉斑系列－中钾钙碱系列，属于俯冲同步型弧火山岩；中三叠世酸性火山岩属于碰撞型火山岩；晚三叠世火山岩为滞后型弧火山岩，但南北段有所不同，北段为高钾钙碱系列－钾玄岩系列，南段则为低钾拉斑系列中钾钙碱系列。总体上以中性火山岩为主，次为酸性、基性较少，火山碎屑比例较大。其岩石化学和地球化学特征见表4-23、4-24、4-25。

二叠纪与晚三叠世的低钾拉斑－中钾钙碱系列火山岩特征比较接近，具有石英拉斑玄武岩－玄武安山岩－安山岩－英安岩流纹岩的岩石组合。稀土元素配分模式呈LREE弱富集－中等富集（图4-36、4-37），Nb/Y＜0.67。北部高钾钙碱系列－钾玄岩系列火山岩岩石组合为钾质粗面玄武岩－高钾玄武岩－钾玄岩－安粗岩－高钾流纹岩，LREE富集程度相对较高（图4-38）。

图4-36　南澜沧江带二叠纪弧火山岩稀土元素配分模式

JH—景哈，SL—思－澜公路，BS—邦沙（代号同表4-23）

图4-37　南澜沧江带南段晚三叠世弧火山岩稀土元素配分模式

（代号同表4-23）

因此，南澜沧江带是一个在不同时代，不同地段，具有不同类型的火山岩的复合弧火山岩带。其岩浆成因主要受分离结晶作用控制，可分为3个不同源的岩浆演化系列（图4-39），第Ⅰ演化系列是二叠纪低钾拉斑－中钾钙碱性岩浆系列，从玄武安山岩－安山岩－流纹岩，Ba/Ca不断增加，而Sr/Ca变化很小，呈较平坦的趋势线分布，说明分离结晶矿物相以斜长石为主；第Ⅱ演化系列是晚三叠世早期低钾拉斑－中钾钙碱性岩浆系列，从拉斑玄武岩－玄武安山岩－安山岩－英安岩的分布趋势线斜率较前者为大，暗示分离结晶矿物相以斜长石为主，也有辉石和角闪石；第Ⅲ演化系列是北段的钾玄岩系列－高钾钙碱系列岩浆，包括高钾玄武岩－钾质粗面玄武岩－钾玄岩－安粗岩－高钾流纹岩，趋势的斜率也较大，也说明分离结晶矿物除斜长石外，还有辉石或角闪石。中三叠世酸性火山岩呈独立的分布趋势，不能与上述岩浆构成演化系列，它们不是分离结晶的产物，应为地壳较浅部岩浆作用的产物。从Ti-Zr图解也可以看出南澜沧江带火山岩基本上都是演化岩浆，没有真正的原生岩浆。岩浆源区具有多元性，从火山岩石类型看，以中性火山岩为主，酸性火山岩比例也较大，而基性火山岩比例较小，表明来源应以壳源为主或为壳幔混合源，而壳幔混合源的机理之一可能是底侵作用（underplating）或中侵作用（middleplating）。中南段富钠质火山岩与北段富钾火山岩的源区成分应有所不同，火山岩中角闪石和云母矿物的出现，以及火山碎屑岩占有一定的比例，都说明岩浆含水较高，这些水主要来自俯冲洋壳的脱水作用。

表4-24　南澜沧江带P1—T3火山岩痕量元素丰度表（wB/10-6）

岩石名称同表4-23。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

表4-25　南澜沧江带P1—T3火山岩稀土元素丰度（wB/10-6）及参数表

岩石名称同表4-23。样品由湖北省地质实验研究所测试（1992、1993）。

图4-38　南澜沧江带北段晚三叠世中基性火山岩稀土元素配分模式

MC—忙怀－小定西；WY—文玉

图4-39　南澜沧江带火山岩S-B图解

（据Ouma,1981；转引自李昌年，1992）

LK-TB—低钾拉斑玄武岩；LB-BA—低钾玄武安山岩；LK-D低钾英安岩；HK-B高钾玄武岩；K-TB—钾质粗面玄武岩；Sho钾玄岩；La—安粗岩；HK－λ高钾流纹岩。Ⅰ—二叠纪低钾拉斑－中钾钙碱性岩浆演化系列；Ⅱ—晚三叠世低钾拉斑－中钾钙碱性岩浆演化系列；Ⅲ—晚三叠世钾玄岩系列－高钾钙碱性岩浆演化系列；Ⅳ—中三叠世酸性火山岩分布趋势。1—北部晚三叠世；2—中、南部晚三叠世；3—中三叠世；4—二叠纪

一、基性-中基性火山岩的大地构造环境地球化学判别方法

1.玄武岩微量元素判别图解

Ti/Y-Nb/Y图解(Pearce,1982)可有效将板内玄武岩与MORB、火山弧玄武岩区分开来,但不能准确区分MORB和火山弧玄武岩;而Zr/Y-Zr图解(Pearceand Norry,1979;Pearce,1983)可有效区分大洋岛弧、MORB和板内玄武岩,其中岛弧可进一步区分出大洋弧和大陆弧。

Ti-V图解(Shervais,1982)可区别火山弧拉斑玄武岩、MORB和碱性玄武岩,但不能区分大陆泛流玄武岩和弧后盆地玄武岩,也不能区分大洋岛屿玄武岩和碱性玄武岩;该图解不受热液蚀变作用和中等到高级变质作用影响,因为在上述过程中Ti和V为不活泼元素。

利用MORB标准化蛛网图(Pearce,1982,1983)、Cr-Y图解和Cr-Ce/Sr图解(Pearce,1982)可有效识别火山弧玄武岩。Hf/3-Th-Ta图上(Wood,1980)不仅可判别不同类型MORB,而且对识别火山弧岩石特别有效,且适用范围较广(包括玄武岩、中性和酸性熔岩),但不能完全区别E型MORB和板内拉斑玄武岩,但需注意:该图解要求样品不能含大量蚀变玻璃,晶体分离作用、磁铁矿堆积作用也会对判别结果产生一定影响。有关判别图解可引用“第四章侵入岩区研究工作要求”中的地球化学构造环境判别部分提供的图解。

区分不同类型火山弧玄武岩的图解有:K2O/Yb×10-4-Ta/Yb图解(Pearce,1982)可有效将高K2O/Yb的火山弧玄武岩(VAB)与低比值的MORB及板内玄武岩(WPB)区别开;对于火山弧玄武岩,可进一步区分出拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和橄榄玄粗岩;对于MORB和板内玄武岩,可进一步区分出拉斑玄武岩、过渡性玄武岩和碱性玄武岩;需注意的是蚀变会对K产生较明显影响。区分不同类型火山弧安山岩的图解有:La/Yb-Sc/Ti图解(Bailey,1981)可区别低钾大洋岛弧安山岩、其他大洋岛弧安山岩、大陆岛弧安山岩和安第斯型(活动大陆边缘)安山岩。

2.玄武岩常量元素判别图解

MgO-FeO-Al2O3图解(据T.H.Pearce et al.,1977)可十分有效地区别大洋脊和洋底玄武岩(MORB)、大洋岛屿玄武岩(OIB)、大陆玄武岩、火山弧和活动大陆边缘玄武岩(或称造山玄武岩),其中FeO为全铁换算成的;其适用范围是:SiO2含量为51%~56%(分析数据需剔除挥发分后再换算成100%)的亚碱性玄武岩和玄武质安山岩,岩石需新鲜无风化蚀变,如海底风化条件下或在绿片岩相变质作用下,玄武岩的MgO、FeO是较活跃的,此外要求分离结晶程度不能太高;还有,该图解不适用于碱性玄武岩类。

TiO2-K2O-P2O5(T.H.Pearce et al.,1977)图解的主要优点是可区分大洋和大陆玄武岩,其中大洋玄武岩分布区包括MORB和大洋岛屿的地盾形成阶段(shield-building stage of ocean islands);但这个图解同样不适用于碱性玄武岩,故应先将样品投影于AFM图解上,剔除“A”值大于20%的样品;对于蚀变岩类,因K2O较活跃,对投入大陆玄武岩区的样品需慎重,而对投在大洋玄武岩区的样品则可肯定属大洋环境。

MnO-TiO2-P2O5(Mullen,1983)可将玄武岩和玄武安山岩划分为MORB、大洋岛屿拉斑玄武岩、大洋岛屿碱性玄武岩、岛弧玄武岩和钙碱性玄武岩,其适用范围是:SiO2含量为45%~54%,MnO=0.16%~0.24%,P2O5=0.14%~0.74%,TiO2=0.81%~3.07%;但因Mn、Ti、P相对不活泼,对绿片岩相变质温度范围内的热液蚀变不敏感,故可适用于变质或蚀变不十分强烈的玄武岩。

K2O-H2O图解(Muenow et al.,1990)只适用于火山玻璃的分析数据,可识别弧后盆地和火山弧玄武岩。弧后盆地玄武岩和MORB的K2O/H2O0.70;该图解上MORB和弧后盆地玄武岩之间重叠程度不大,但弧后和弧前玄武岩之间有广泛的重叠。

3.玄武岩的单斜辉石成分判别图

Leterrier et al.(1982)提出:单斜辉石的Ti-(Ca+Na)图解可区分碱性玄武岩(大洋岛屿和大陆碱性玄武岩)与拉斑玄武岩及钙碱性玄武岩,(Ti+Cr)-Ca图解可将非碱性玄武岩+非造山玄武岩(包括MORB、OIB和弧后拉斑玄武岩)与火山弧玄武岩区分开来;Ti-lA(总)图解可将火山弧玄武岩+钙碱性玄武岩与岛弧拉斑玄武岩区分开。上述图解适用范围可包括绿片岩相变基性岩,但要求不能只用一个单斜辉石的分析数据进行判别,用于判别的数据至少需10个。

4.钾质火成岩构造环境判别组图(Muller et al.,1995)

钾质火成岩的常量元素与微量元素构造环境判别图解的适应成分范围是:SiO241.4%~62.1%,TiO20.26%~5.5%,Al2O37.3%~20.1%,FeO(T)4.3%~12.2%,MnO0.05%~0.2%,MgO2.8%~18.7%,CaO3.3%~16.5%,Na2O0.7%~4.9%,K2O0.4%~8.4%,P2O50.03%~3.1%,LOI0.01%~4.9%,Mg#0.5~0.8,0.1460%,石英实际含量>2%,岩石时代必须是显生宙的。与Pearce et al.(1984)的花岗质岩类构造环境分类比较,其中IAG、CAG相当于火山弧类(VAG)、CCG和POG相当于碰撞类(COLG)、OP相当于洋脊类(ORG)花岗质岩类,但RRG、CEUG并不能与板内花岗质岩类(WPG)完全对应。

R1—R2因素判别图解(Batchelor et al.,1985)可将岩石分为7种形成环境:地幔分异产物、板块碰撞前、同碰撞、碰撞后隆起、造山晚期、造山后、非造山。

需注意的是:慎用地球化学判别图解,一是这种图解只是提供了一种信息,板块构造环境必须综合判别;二是对于投影的元素分析精度要求相当高,如通常的测试方法并不能精确测定Nb-Ta、Z-rHf、Th等元素丰度,需采用INAN分析法或ICP-MS分析法,对于精度不够高的测试数据不建议采用上述判别图解;三是岩浆起源受到温度、压力、挥发分、源区性质、岩浆作用过程等多种因素影响,需注意岩浆形成的某些因素可能与板块构造运动无关;四是在运用地球化学特征进行构造环境判别时,应全面考虑常量元素、稀土元素、微量元素及同位素等的地球化学特征,同时需注意探索和总结最适合特定研究区构造环境判别的指示意义元素或元素组合;五是需注意引用Pearce于1980年以后发表的有关判别图解,之前发表的判别图解因问题较多而尽量不用。

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