2016, Vol. 32
2. 中国地质调查局青藏高原地质研究中心, 成都 610081
2. Research Center for Tibetan Plateau Geology, China Geological Survey, Chengdu 610081, China
埃达克岩(adakite)最初由Defant and Drummond(1990)正式命名，是指具有特定地球化学性质的中酸性岩浆岩，其地球化学标志是:SiO2≥56%、高铝(A12O3≥15%)、MgO<3%(极少>6%)，贫Y和Yb(Y≤18×10-6，Yb≤1.9×10-6)，高Sr(Sr>400×10-6)，LREE富集，Eu正异常或无明显负异常。Defant and Drummond(1990)明确提出埃达克岩是岛弧地区年轻(<25Ma)、热的俯冲洋壳熔融产生的。这种成因模式得到了实验岩石学和天然样品研究的支持(Sen and Dunn，1994; Yogodzinski and Kelemen，1998; Rapp et al.，1999)。埃达克岩的识别是岛弧岩浆作用研究的一个巨大进步，它大大增强了人们对于大洋板块俯冲进入地幔之后的变化和洋壳物质循环过程的理解。然而，经过20多年的研究，人们发现埃达克岩可以来自不同的原岩，产于不同的构造环境(俯冲带、大陆板块内部、碰撞造山带等)，显示出多样性(Defant et al.，2002; Castillo，2006)。尽管如此，不同成因的埃达克岩除具有共同的地球化学性质外，各自还具有独特的地球化学和同位素特征，可以通过地质-地球化学综合研究识别(赵振华等，2006; 张旗等，2009)，具有重要的地球动力学意义。
昌宁-孟连结合带是西南三江地区一条重要的结合带，沉积地层和岩浆记录表明其代表的是泥盆纪-三叠纪的古特提斯洋消亡的残迹(刘本培等，1993; 钟大赉等，1998; 段向东等，2003; 张凡等，2006; 赖少聪等，2010)。越来越多的地质研究者认为它代表古特提斯主洋，分隔着亲冈瓦纳的保山地块与亲劳亚的思茅地块(Fang et al.，1994; Wu et al.，1995; 钟大赉等，1998; Metcalfe，2013)。当前，昌宁-孟连结合带保存最早的与古特提斯洋演化有关的沉积记录为晚古生代泥盆系(如温泉组、曼信组、南段组)，早古生代的岩浆记录仅有个别报道(王保弟等，2013)。缺少早古生代的沉积、岩浆记录限制了对早古生代特提斯洋演化的研究，导致当前人们对昌宁-孟连结合带早古生代特提斯洋演化的历史还不清楚。本研究在昌宁-孟连结合带牛井山地区识别出一套早古生代埃达克岩，通过系统的锆石U-Pb定年、Hf同位素及全岩地球化学研究，探讨了其地球化学特征、岩石成因及蕴含的构造意义，为昌宁-孟连结合带早古生代特提斯演化过程和古地理格局提供了重要信息。
2 地质背景与岩石特征昌宁-孟连结合带位于云南西南部，北起永平县阿锁寨，经昌宁县大石头街、云县铜厂街、耿马县干龙塘、双江县牛井山，南抵孟连曼信，是我国西南地区最重要的古特提斯结合带之一。该带保存有较好的洋盆相沉积地层和超基性岩、基性岩石，其西侧为保山地块古生代稳定台型浅海陆棚碳酸盐岩沉积和滨海-浅海相砂泥质沉积，东侧为临沧-勐海岩浆弧带(图 1a)。牛井山蛇绿混杂岩位于昌宁-孟连结合带中部(图 1a)，主要出露于云南省双江县与耿马县交界的牛井山一带。该蛇绿混杂岩东侧与泥盆系-石炭系南段组(DCn)、二叠系拉巴组(Pl)的石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂质、泥质粉砂岩等碎屑岩呈断层接触，西侧与以砂岩、石英杂砂岩为主的泥盆系温泉组(Dw)和以硅质岩、泥质硅质岩为主的石炭系-二叠系光色组(CPg)呈断层接触，被上三叠统三岔河组(T3s)(类)磨拉石建造、中侏罗统花开左组(J2h)砂岩角度不整合覆盖(图 1b)。浅灰色云母片岩、云母石英片岩类岩石构成混杂岩带的基质，蛇纹岩、变质辉石橄榄岩等超基性岩，斜长角闪岩、纹层状斜长角闪岩、斜长角闪片岩、绿片岩等变质基性岩，以及大理岩、英云闪长岩等以岩块的形式混杂其中(图 1b)。区内构造活动强烈，总体而言，牛井山地区以脆韧性-韧性剪切构造最为特征，弥散发育于整个牛井山地区，几乎所有岩石都受到不同程度的改造，基质岩石表现为强烈片理化、糜棱岩化、易碎，各类岩片均以构造岩片、透镜体的形式出现。
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图 1 西南三江南段构造简图(a)和昌宁-孟连结合带牛井山蛇绿混杂岩带地质图(b)(据Deng et al.，2014; 王冬兵等，2015修改) Fig. 1 Tectonic sketch map of the southern segment of Sanjiang tectonic belt(a)and geological map of the Niujingshan ophiolitic mélange zone in the Changning-Menglian suture zone(modified after Deng et al.，2014; Wang et al.，2015) |
英云闪长岩岩块出露宽约20m，与浅灰色云母石英片岩组成的基质岩石呈构造断层接触，被上三叠统三岔河组(T3s)砾岩、含砾砂岩覆盖。研究的英云闪长岩呈灰-灰白色，中粒花岗结构，块状构造，蚀变强烈(图 2b-d)。显微镜下主要矿物有斜长石(70%)、石英(20%)、黑云母(10%)。斜长石总体呈近半自形板状、他形粒状，大小多在2~5mm，已强绢云母化、帘石化。石英呈他形粒状、不规则状集合体，大小1~5mm，颗粒边缘不规则，杂乱分布。黑云母呈叶片状，已全蚀变，主要为绿泥石化，次之为水云母化，析出铁质假象，假象形态为叶片状、长条状(图 2c，d)。
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图 2 昌宁-孟连结合带牛井山地区英云闪长岩 (a)野外露头;(b)手标本;(c)单偏光显微照;(d)正交偏光显微照 Fig. 2 hotographs of tonalites in the Niujingshan area of the Changning-Menglian suture zone |
锆石分选在河北区域地质矿产调查研究所实验室完成。选择晶型较好，无裂隙的锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面制成锆石样品靶，打磨样品靶，使锆石的中心部位暴露出来，然后进行抛光。对锆石进行反射光、透射光显微照相和阴极发光(CL)图像分析，最后根据反射光、透射光及锆石CL图像选择代表性的锆石颗粒和区域进行U-Pb测年。
锆石微量元素和U-Pb同位素定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用LA-ICP-MS同时分析完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，ICP-MS为Agilent 7500a。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal(Liu et al.，2010a,b)完成。详细的仪器操作条件和数据处理方法同Liu et al.，2010a,b)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3(Ludwig，2003)完成。
锆石原位Lu-Hf同位素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)利用利用激光剥蚀-多接收杯等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)完成。激光剥蚀系统为GeoLas 2005，MC-ICP-MS为Neptune Plus(Thermo Fisher Scientific，德国)。在已测定过年龄的锆石颗粒上选择相同(似)区域进行Hf同位素测试，激光束斑直径为44μm。详细仪器操作条件和分析方法同Hu et al.(2012)。在本次试验中，利用实时获取锆石样品自身的βYb用于干扰校正。179Hf/177Hf=0.7325和173Yb/171Yb=1.132685(Fisher et al.，2014)被用于计算Hf和Yb的质量分馏系数βHf和βYb。179Hf/177Hf和173Yb/171Yb的比值被用于计算Hf(βHf)and Y(βYb)的质量偏差(Fisher et al.，2014)。使用176Yb/173Yb=0.79639来扣除176Yb对176Hf的同量异位干扰。使用176Lu/175Lu=0.02656来扣除干扰程度相对较小的176Lu对176Hf的同量异位干扰(Blichert-Toft and Albarède，1997)。由于Yb和Lu具有相似的物理化学属性，因此在本实验中采用Yb的质量分馏系数βYb来校正Lu的质量分馏行为。分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、同位素质量分馏校正)采用软件ICPMSDataCal(Liu et al.，2010a,b)完成。εHf计算采用176Lu衰变常数为1.867×10-11a-1(S derlund et al.，2004)，球粒陨石现今值176Hf/177Hf=0.282772和176Lu/177Hf=0.0332(Blichert-Toft and Albarède，1997);单阶段亏损地幔Hf模式年龄(tDM1)计算采用现今亏损地幔值176Hf/177Hf=0.28325和176Lu/177Hf=0.0384(Griffin et al.，2000)。
主量元素分析在国土资源部西南矿产资源监督检测中心采用XRF玻璃熔饼法完成，分析的仪器为AXIOS-X-荧光光谱仪。岩石粉末样品的主量元素分析前首先进行烧失量分析。然后将岩石粉末样品熔融制饼，并标记样品名称以备测试。对中国标准参考物质GSR-3的分析结果表明，主量元素分析精度和准确度均优于4%。微量元素分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室利用Agilent 7500a型ICP-MS完成。样品溶解采用1.5mL HNO3+1.5mL HF混合酸在Teflon高压密闭容样弹中进行，以确保所有难容矿物均被溶解。实验过程中，对美国地质调查局(USGS)标准参考物质BCR-2、BHVO-2和AGV-1的分析结果表明，微量元素分析精度和准确度一般优于5%。
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb年龄英云闪长岩样品D0017-1中的锆石较多，多为浅黄色、晶型完整的颗粒，晶型以短柱状为主。锆石阴极发光(CL)图像显示锆石具有明显的岩浆结晶振荡环带、无残留核，边部有非常窄(1~5μm)的发强光的边，可能是受后期构造事件影响导致，锆石总体显示出典型的岩浆锆石特征(图 3)。
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图 3 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩锆石阴极发光(CL)图像和U-Pb-Hf同位素分析点位 实线圆圈代表U-Pb分析点，虚线圆圈代表Hf分析点 Solid circle represent the U-Pb spots and dotted circle represent the Hf spots Fig. 3 Cathodoluminescence(CL)images of zircons with U-Pb-Hf analyzed spots from the tonalite in the Niujingshan ophiolitic mélange zone |
对样品中的22颗锆石进行了22个点的U-Pb同位素测定，获得的同位素比值及年龄结果见表 1和图 4。锆石分析点的Th/U比值为0.4~0.7，符合岩浆型锆石的特征。所有分析点均落在207Pb/235U-206Pb/238U谐和线上，22个分析点的206Pb/238U年龄加权平均值为468±2Ma(MSWD=1.4，n=22)，代表岩浆结晶年龄。
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表 1 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩D0017-1锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of the tonalite D0017-1 in the Niujingshan ophiolitic mélange zone |
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图 4 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩锆石U-Pb年龄协和图 Fig. 4 U-Pb concordia diagram of zircons from the tonalite in the Niujingshan ophiolitic mélange zone |
在锆石U-Pb定年基础上，利用LA-MC-ICP-MS对其中12颗锆石进行了12个点的Lu-Hf同位素分析，分析点如图 3所示，结果列于表 2和图 5。12个分析点的176Hf/177Hf比值为0.282533~0.282566，以锆石结晶年龄468Ma计算出锆石176Hf/177Hf初始值为0.282524~0.282561，对应的εHf(t)=1.6~2.8，平均值为1.9。
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图 5 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩锆石εHf(t)直方图 Fig. 5 Histogram of εHf(t)for zircons from tonalite in the Niujingshan ophiolitic mélange zone |
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表 2 牛井山蛇绿混杂岩带埃英云闪长岩锆石Hf同位素组成 Table 2 Zircon Hf isotopic compositions of the tonalite |
研究样品的主量、微量元素原始分析数据列于表 3。文中涉及的主量元素含量、比值及特征参数均使用扣烧失量后100%归一化的值。英云闪长岩具有高的SiO2(61.60%~67.16%)、Al2O3(15.40%~17.64%)，富Na2O(2.93%~3.25%)、贫K2O(0.60%~0.77%)，高Na2O/K2O比值(3.9~5.4)和Mg#值(50~51)。
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表 3 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩主量(wt%)和微量元素(×10-6)组成 Table 3 Major(wt%)and trace element(×10-6)compositions of tonalites in the Niujingshan ophiolitic mélange |
微量元素方面，Sr=469×10-6~533×10-6、Yb=0.66×10-6~1.22×10-6、Y=8.5×10-6~16.3×10-6、Sr/Y=31~55，δEu=1.01~1.37。它们的轻、重稀土元素分异明显，具有明显的正Eu异常(图 6a)。这些元素特征与埃达克岩地球化学特征一致。在原始地幔标准化图解上(图 6b)，表现出富集大离子亲石元素(LILE)，具有明显的Nb、Ta及Ti负异常，Pb正异常，显示出岛弧岩浆特征。在Sr/Y-Y图解上(图 7a)，所有样品均落在埃达克岩范围;在同等SiO2含量下，英云闪长岩具有较高的MgO含量和Mg#值，其MgO含量明显高于岛弧安山岩、太古代TTG和实验获得的基性岩石部分熔融产生的熔体，而与俯冲带板片部分熔融形成的埃达克岩相似甚至较高(图 7b)。
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图 6 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式图(a)和原始地幔标准化微量元素蛛网图(b)(标准化值据McDonough and Sun，1995) Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized spider diagram(b)of tonalites in the Niujingshan ophiolitic mélange zone(normalization values after McDonough and Sun，1995) |
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图 7 牛井山蛇绿混杂岩带英云闪长岩Sr/Y-Y(a)与MgO-SiO2(b)关系图解(底图据Xu et al.，2002) Fig. 7 Sr/Y vs. Y(a)and MgO vs. SiO2(b)diagrams for tonalites in the Niujingshan ophiolitic mélange zone(base map after Xu et al.，2002) |
总的来说，研究的英云闪长岩具有明显的岛弧岩浆岩特征，也具有埃达克岩的地球化学特征(SiO2≥61.6%，Al2O3≥15.4%，Na2O/K2O=3.9~5.4，高Sr，低Yb和Y，Eu正异常)，还有相对高的Mg(Mg#=50~51，MgO=2.84%~3.58%)。因此，结合SiO2含量，本次研究的英云闪长岩可称为高镁埃达克岩。
5 讨论 5.1 岩石成因昌宁-孟连结合带牛井山蛇绿混杂岩内的英云闪长岩富集大离子亲石元素(LILE)，具有明显的Nb、Ta及Ti负异常，Pb正异常，显示出岛弧岩浆特征(图 6b)，在Pearce et al.(1984)花岗岩类岩石构造环境判别图解中均落在火山弧花岗岩区域(图 8)。
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图 8 Nb-Y(a)和Rb-Y+Nb(b)判别图解(据Pearce et al.，1984) Fig. 8 Nb vs. Y(a)and Rb vs. Y+Nb(b)diagrams for tonalites in the Niujingshan ophiolitic mélange zone(after Pearce et al.，1984) |
英云闪长岩还具有高镁埃达克岩的地球化学特征。前人研究表明高镁埃达克岩主要有以下几种成因:(1) 俯冲洋壳部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应(Kelemen，1995; Kepezhinskas et al.，1995; Yogodzinski et al.，2001);(2) 拆沉下地壳部分熔融并在上升过程中与地幔橄榄岩反应(Gao et al.，2004; Xu et al.，2008);(3) 洋壳熔体交代地幔在含水条件下部分熔融形成(Shirey and Hanson，1984; Stern and Hanson，1991; Hirose，1997)。这几种成因机制均可形成具有高Sr、低Y和Yb、高Sr/Y比值、无负Eu异常、高Mg#特征的高镁埃达克岩，但在大地构造环境和一些元素、 同位素方面又各具特点，可以通过地质-地球化学综合研究来识别。
拆沉下地壳岩石(榴辉岩或者石榴辉石岩)在相同压力下具有比地幔橄榄岩低的熔点(Yasuda et al.，1994; Yaxley，2000)，使得其会优先部分熔融，产生具有埃达克质特征的原始熔体，原始的埃达克质熔体在上升过程中不可避免的会与地幔橄榄岩反应，从而获得高的Mg(MgO和Mg#)，最终形成高镁埃达克岩(Gao et al.，2004; Xu et al.，2008)。由于拆沉的下地壳具有相对演化的特征，由其形成的高镁埃达克岩一般富钾，具有演化的同位素特征。昌宁-孟连结合带牛井山高镁达克岩非常富Na、贫K(Na2O/K2O=3.9~5.4)，且εHf(t)为正(1.6~2.8)。另一方面，拆沉下地壳来源的高镁埃达克岩通常含有壳源继承锆石(Gao et al.，2004)，而本研究的高镁埃达克岩中锆石结构均一，没有继承性锆石。此外，拆沉作用一般发生在造山带去根或者古老克拉通减薄过程中，牛井山高镁埃达克岩形成时代为468±2Ma，此时昌宁-孟连地区处于冈瓦纳大陆与欧亚大陆之间的特提斯演化域，而非造山带去根或者古老克拉通减薄环境。上述几方面证据不支持昌宁-孟连结合带牛井山高镁达克岩是拆沉下地壳部分熔融并与地幔橄榄岩反应形成的。
洋壳熔体交代地幔在含水条件下部分熔融可产生高镁埃达克岩(Stern and Hanson，1991; Hirose，1997)，亦称为赞岐岩(Sanukite)(Stern et al.，1989; 张旗等，2005)或"Setouchi"高镁安山岩(Tatsumi and Ishizaka，1982; Shimoda et al.，1998)。与以基性岩为母岩的高镁埃达克岩相比，交代地幔部分熔融形成的高镁埃达克岩相对贫Si(通常在52%~60%，很少>60%)，更加富Mg(一般MgO>5%，可高达10%以上;Mg#>60)、Cr(Cr>100×10-6)和Ni(Nitalic>100×10-6)(张旗，2008)。Hirose等通过对代表富集地幔的橄榄岩KLB-1在不同的P-T和H2O(有水和无水)条件下进行了一系列的实验，结果表明只有在含水和相对低温条件下才可产生安山质成分的熔体，但熔体的SiO2含量通常<56%，最多不超过60.3%(Hirose and Kawamoto，1995; Hirose，1997)。Martin et al.(2005)通过对300多个产于俯冲带环境的埃达克岩进行统计研究，认为高Si埃达克岩为大洋板片熔融形成的，低Si埃达克岩为交代地幔熔融形成的，两者在元素地球化学特征上面存在一系列的差别，并开发了一套判别高Si和低Si埃达克岩的图解。本研究中的高镁埃达克岩的SiO2含量为61.6%~67.16%，与实验熔体和自然界由交代地幔部分熔融形成的高镁埃达克岩相比，其具有相对较高的SiO2含量。在MgO-SiO2、K-Rb、Sr-(CaO+Na2O)、Cr/Ni-TiO2、Sr/Y-Y和Nb-SiO2图解中(图 9)，它们均落在高Si埃达克岩的范围。这些元素地球化学特征表明，昌宁-孟连结合带牛井山高镁达克岩不是洋壳熔体交代地幔在含水条件下部分熔融形成。
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图 9 牛井山蛇绿混杂岩带埃达克岩地球化学特征图解(底图据Martin et al.，2005) Fig. 9 Geochemical characteristics diagrams for tonalites(adakites)in the Niujingshan ophiolitic mélange zone(base map after Martin et al.，2005) |
昌宁-孟连结合带牛井山高镁达克岩SiO2≥61.6%，Al2O3≥15.4%，Na2O/K2O=3.9~5.4，高Sr，低Yb和Y，Eu正异常。其富Si和Al，说明是基性壳源物质熔融;贫Y和Yb，暗示部分熔融时有石榴石稳定存在;富Sr，Eu和Sr在微量元素蛛网图上具正异常，说明熔融时斜长石在源区不稳定进入到熔体相。这些地球化学特征与Defant and Drummond(1990)最初定义的在岛弧地区由年轻洋壳部分熔融产生的岩石特征完全一致。Mg(MgO或Mg#)值是判断富Si熔体是否与橄榄岩相互作用的重要指示计(Rapp et al.，1999; Gao et al.，2004)。单纯的基性岩石部分熔融形成的熔体Mg#值不会大于45(Atherton and Petford，1993; Rapp and Watson，1995; Rapp，1997)。富Si熔体在上升过程中与地幔橄榄岩相互作用可以明显提高Mg(MgO和Mg#)。昌宁-孟连结合带牛井山高镁达克岩Mg#=50~51;在同等SiO2含量下，MgO含量明显高于岛弧安山岩、基性岩石部分熔融熔体和太古代TTG，也高于俯冲带洋壳部分熔融形成的埃达克岩(图 7b)。这些特征很可能指示英云闪长岩的原岩有洋壳物质参入，并且熔体在上升过程中与地幔橄榄岩相互作用获得了高的Mg(MgO和Mg#)。然而，如果埃达克岩由纯的洋壳物质熔融，其产物将具有非常亏损的εHf(t)值，在微量元素蛛网图上也没有明显的Pb正异常。本研究的英云闪长岩εHf(t)为正(1.6~2.8)，但明显低于N-MORB的Hf值，还具有明显的Pb正异常，这些特征指示埃达克岩源区不是纯的洋壳，很可能有大洋沉积物的参入。
综上所述，我们认为牛井山蛇绿混杂岩带内的高镁达克岩很可能是由俯冲洋壳加上部分沉积物作为源岩，在榴辉岩相或含榴角闪岩相部分熔融产生埃达克质熔体，随后熔体在上升过程与地幔橄榄岩相互作用获得高的Mg(MgO和Mg#)，最终形成了高镁埃达克岩。
5.2 早古生代(原)特提斯洋俯冲的岩浆记录昌宁-孟连结合带古特提斯最早的沉积记录为泥盆纪温泉组、南段组和曼信组，前两者以碎屑岩为主，分别代表西部和东部大陆斜坡相沉积，后者硅质岩-泥质岩-玄武岩组合代表次深海-深海盆地相沉积;石炭纪平掌组洋岛玄武岩广泛出露，其与上覆的石炭-二叠纪鱼塘寨组灰岩共同组成洋岛、海山建造;石炭-二叠纪光色组玄武岩-硅质岩代表洋盆相沉积;二叠纪大名山组、石佛洞组灰岩是洋盆萎缩台地相碳酸盐岩沉积;昌宁-孟连结合带蛇绿混杂岩被上三叠统三岔河组(类)磨拉石建造、中侏罗统花开左组砂岩角度不整合覆盖。传统上，根据上述沉积-岩浆记录认为昌宁-孟连结合带是晚古生代(泥盆纪-三叠纪)特提斯洋盆消亡的残余记录。最近王保弟等(2013)报道了昌宁-孟连结合带南汀河地区存在473Ma和444Ma的堆晶辉长岩，认为存在444~439Ma的弧后盆地。本研究中昌宁-孟连结合带牛井山468±2Ma英云闪长岩是岛弧岩浆作用的产物(图 8)。岩石成因研究表明其是由俯冲洋壳和大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应形成的。这些岩浆岩的发现证明昌宁-孟连结合带存在早古生代岩浆事件，并且地球化学、岩石成因研究表明它们是与早古生代(原)特提斯洋演化有关的岩浆产物。特别地，本研究中昌宁-孟连结合带牛井山468±2Ma的英云闪长岩代表了早古生代(原)特提斯洋壳俯冲消减的岩浆记录，这意味着此时存在特提斯俯冲事件和岛弧岩浆作用，昌宁-孟连结合带特提斯演化历史最早可以追溯至早古生代468±2Ma或更早。
5.3 对昌宁-孟连结合带与龙木错-双湖结合带关系的约束昌宁-孟连结合带的延伸与对接是一个重要地质问题。前人通过古动植物区系、古地磁、地层对比及蛇绿混杂岩研究认为昌宁-孟连结合带是亲冈瓦纳的南方古大陆群与亲劳亚的北方古大陆群的分界线(Fang et al.，1994; Wu et al.，1995; Metcalfe，2013)。在青藏高原腹地，前人从南北羌塘的沉积建造、古生物组合特点、羌塘中部蛇绿混杂岩及高压-超高压变质等多方面研究，认为龙木错-双湖结合带是冈瓦纳古大陆的北界(李才，2008; 潘桂棠等，2013)。总的来说，三江地区的昌宁-孟连结合带与青藏高原木龙错-双湖结合带相接已得到大多数研究者的认可。近年来，在青藏高原羌塘中部的龙木错-双湖结合带获得了较多早古生代洋盆扩张的证据，如果干加年山地区438Ma(李才等，2008)、461Ma和432Ma(王立全等，2008)堆晶辉长岩，桃形湖地区467Ma堆晶辉长岩(翟庆国等，2010)，日湾茶卡地区443Ma堆晶辉长岩(张天羽等，2014)，驼背岭地区505Ma/492Ma斜长花岗岩(胡培远等，2014)。这表明龙木错-双湖结合带不仅存在晚古生代-三叠纪的特提斯演化记录，还存在早古生代特提斯演化记录与洋壳残片。与其相比，昌宁-孟连结合带缺乏早古生代特提斯演化记录，导致两者对比研究中缺乏相关证据。昌宁-孟连结合带洋壳俯冲成因的英云闪长岩/高镁埃达克岩(468±2Ma)与龙木错-双湖结合带最早的洋壳残片(505Ma/492Ma斜长花岗岩、467Ma堆晶辉长岩)时代近似一致、构造属性相关，表明它们可能同属早古生代(原)特提斯洋或演化产物的残余。因而，从早古生代岩浆岩角度，我们认为昌宁-孟连结合带与木错-双湖结合带可对比，它们代表了一个统一的古生代特提斯大洋残余。
6 结论(1) 昌宁-孟连结合带牛井山英云闪长岩锆石U-Pb年龄为468±2Ma，具有高镁埃达克岩的地球化学特征，其是由俯冲洋壳加上部分大洋沉积物部分熔融并与上覆地幔橄榄岩反应形成。
(2) 昌宁-孟连结合带存在早古生代洋壳俯冲事件和岛弧岩浆作用，该带特提斯演化历史可追溯至约468Ma。
(3) 昌宁-孟连结合带早古生代洋壳俯冲成因的埃达克岩与龙木错-双湖结合带保存的早古生代洋壳残片的时代一致、构造属性相似，为昌宁-孟连结合带向北与木错-双湖结合带相接这一认识提供了重要的岩浆岩约束。
致谢 野外工作及论文写作得到了成都地质调查中心潘桂棠研究员的悉心指导与帮助，在此致以衷心感谢。| [1] | Atherton MP, Petford N. 1993. Generation of sodium-rich magmas from newly underplated basaltic crust. Nature , 362 (6416) :144–146. DOI:10.1038/362144a0 |
| [2] | Blichert-Toft J, Albarède F. 1997. The Lu-Hf isotope geochemistry of chondrites and the evolution of the mantle-crust system. Earth and Planetary Science Letters , 148 (1-2) :243–258. DOI:10.1016/S0012-821X(97)00040-X |
| [3] | Castillo PR. 2006. An overview of adakite petrogenesis. Chinese Science Bulletin , 51 (3) :257–268. DOI:10.1007/s11434-006-0257-7 |
| [4] | Defant MJ, Drummond MS. 1990. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere. Nature , 347 (6294) :662–665. DOI:10.1038/347662a0 |
| [5] | Defant MJ, Xu JF, Kepezhinskas P, Wang Q, Zhang Q, Xiao L. 2002. Adakites:Some variations on a theme. Acta Petrologica Sinica , 18 (2) :129–142. |
| [6] | Deng J, Wang QF, Li GJ, Santosh M. 2014. Cenozoic tectono-magmatic and metallogenic processes in the Sanjiang region, southwestern China. Earth-Science Reviews , 138 :268–299. DOI:10.1016/j.earscirev.2014.05.015 |
| [7] | Duan XD, Zhang ZB, Feng QL, Wang W, Li ZL, Yang SP, Zhang F. 2003. New knowledge about stratigraphic sequence and age of the stratotype section of the Nanpihe Formation in the Longba area, Gengma, Southwest Yunnan. Journal of Stratigraphy , 27 (1) :59–65. |
| [8] | Fang NQ, Liu BQ, Feng QL, Jia JH. 1994. Late Palaeozoic and Triassic deep-water deposits and tectonic evolution of the Palaeotethys in the Changning-Menglian and Lancangjiang belts, southwestern Yunnan. Journal of Southeast Asian Earth Sciences , 9 (4) :363–374. DOI:10.1016/0743-9547(94)90048-5 |
| [9] | Fisher CM, Vervoort JD, Hanchar JM. 2014. Guidelines for reporting zircon Hf isotopic data by LA-MC-ICPMS and potential pitfalls in the interpretation of these data. Chemical Geology , 363 (1) :125–133. |
| [10] | Gao S, Rudnick RL, Yuan HL, Liu XM, Liu YS, Xu WL, Ling WL, Ayers J, Wang XC, Wang QH. 2004. Recycling lower continental crust in the North China craton. Nature , 432 (7019) :892–897. DOI:10.1038/nature03162 |
| [11] | Griffin WL, Pearson NJ, Belousova E, Jackson SE, van Achterbergh E, O'Reilly SY, Shee SR. 2000. The Hf isotope composition of cratonic mantle:LAM-MC-ICPMS analysis of zircon megacrysts in kimberlites. Geochimica et Cosmochimica Acta , 64 (1) :133–147. DOI:10.1016/S0016-7037(99)00343-9 |
| [12] | Hirose K, Kawamoto T. 1995. Hydrous partial melting of lherzolite at 1GPa:The effect of H2O on the genesis of basaltic magmas. Earth and Planetary Science Letters , 133 (3-4) :463–473. DOI:10.1016/0012-821X(95)00096-U |
| [13] | Hirose K. 1997. Melting experiments on lherzolite KLB-1 under hydrous conditions and generation of high-magnesian andesitic melts. Geology , 25 (1) :42–44. DOI:10.1130/0091-7613(1997)025<0042:MEOLKU>2.3.CO;2 |
| [14] | Hu PY, Li C, Wu YW, Xie CM, Wang M, Li J. 2014. Opening of the Longmu Co-Shuanghu-Lancangjiang Ocean:Constraints from plagiogranites. Chinese Science Bulletin , 59 (25) :3188–3199. DOI:10.1007/s11434-014-0434-z |
| [15] | Hu ZC, Liu YS, Gao S, Liu WG, Zhang W, Tong XR, Lin L, Zong KQ, Li M, Chen HH, Zhou L, Yang L. 2012. Improved in situ Hf isotope ratio analysis of zircon using newly designed X skimmer cone and jet sample cone in combination with the addition of nitrogen by laser ablation multiple collector ICP-MS. Journal of Analytical Atomic Spectrometry , 27 (9) :1391–1399. DOI:10.1039/c2ja30078h |
| [16] | Kelemen PB. 1995. Genesis of high Mg# andesites and the continental crust. Contributions to Mineralogy and Petrology , 120 (1) :1–19. DOI:10.1007/BF00311004 |
| [17] | Kepezhinskas PK, Defant MJ, Drummond MS. 1995. Na metasomatism in the island-arc mantle by slab melt-peridotite interaction:Evidence from mantle xenoliths in the north Kamchatka arc. Journal of Petrology , 36 (6) :1505–1527. |
| [18] | Lai SC, Qin JF, Li XJ, Zang WJ. 2010. Geochemistry and Sr-Nd-Pb istopic features of the Ganlongtang-Nongba ophiolite from the Changning-Menglian suture zone. Acta Petrologica Sinica , 26 (11) :3195–3205. |
| [19] | Li C. 2008. A review on 20 years' study of the Longmu Co-Shuanghu-Lancang River suture zone in Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau. Geological Review , 54 (1) :105–119. |
| [20] | Li C, Dong YS, Zhai QG, Wang LQ, Yan QR, Wu YW, He TT. 2008. Discovery of Eopaleozoic ophiolite in the Qiangtang of Tibet Plateau:Evidence from SHRIMP U-Pb dating and its tectonic implications. Acta Petrologica Sinica , 24 (1) :31–36. |
| [21] | Liu BP, Feng QL, Fang NQ, Jia JH, He FX. 1993. Tectonic evolution of Palaeo-Tethys poly-island-ocean in Changning-Menglian and Lancangjiang belts, southwestern Yunnan, China. Earth Science , 18 (5) :529–539. |
| [22] | Liu YS, Gao S, Hu ZC, Gao CG, Zong KQ, Wang DB. 2010a. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen:U-Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths. Journal of Petrology , 51 (1-2) :537–571. DOI:10.1093/petrology/egp082 |
| [23] | Liu YS, Hu ZC, Zong KQ, Gao CG, Gao S, Xu J, Chen HH. 2010b. Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS. Chinese Science Bulletin , 55 (15) :1535–1546. DOI:10.1007/s11434-010-3052-4 |
| [24] | Ludwig KR. 2003. ISOPLOT 3.00:A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley, California:Berkeley Geochronology Center http://www.oalib.com/references/19008747 |
| [25] | Martin H, Smithies RH, Rapp R, Moyen JF, Champion D. 2005. An overview of adakite, tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG), and sanukitoid:Relationships and some implications for crustal evolution. Lithos , 79 (1-2) :1–24. DOI:10.1016/j.lithos.2004.04.048 |
| [26] | McDonough WF, Sun SS. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology , 120 (3-4) :223–253. DOI:10.1016/0009-2541(94)00140-4 |
| [27] | Metcalfe I. 2013. Gondwana dispersion and Asian accretion:Tectonic and palaeogeographic evolution of eastern Tethys. Journal of Asian Earth Sciences , 66 :1–33. DOI:10.1016/j.jseaes.2012.12.020 |
| [28] | Pan GT, Wang LQ, Zhang WP, et al.2013. The Tectonic Map of the Qinghai-Tibet Plateau and Adjacent Areas (1︰15ysxb-32-8-2317). Beijing: Geological Publishing House . |
| [29] | Pearce JA, Harris NBW, Tindle AG. 1984. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. Journal of Petrology , 25 (4) :956–983. DOI:10.1093/petrology/25.4.956 |
| [30] | Rapp RP, Watson EB. 1995. Dehydration melting of metabasalt at 8~32kbar:Implications for continental growth and crust-mantle recycling. Journal of Petrology , 36 (4) :891–931. DOI:10.1093/petrology/36.4.891 |
| [31] | Rapp PR. 1997. Heterogeneous source regions for Archean granitoids. In:de Wit MJ and Ashwal LD (eds.). Greenstone Belts. Oxford:Oxford University Press , 35-37 . |
| [32] | Rapp RP, Shimizu N, Norman MD, Applegate GS. 1999. Reaction between slab-derived melts and peridotite in the mantle wedge:Experimental constraints at 3. 8GPa. Chemical Geology , 160 (4) :335–356. DOI:10.1016/S0009-2541(99)00106-0 |
| [33] | Sen C, Dunn T. 1994. Dehydration melting of a basaltic composition amphibolite at 1. 5 and 2.0GPa:Implications for the origin of adakites. Contributions to Mineralogy and Petrology , 117 (4) :394–409. DOI:10.1007/BF00307273 |
| [34] | Shimoda G, Tatsumi Y, Nohda S, Ishizaka K, Jahn BM. 1998. Setouchi high-Mg andesites revisited:Geochemical evidence for melting of subducting sediments. Earth and Planetary Science Letters , 160 (3-4) :479–492. DOI:10.1016/S0012-821X(98)00105-8 |
| [35] | Shirey SB, Hanson GN. 1984. Mantle-derived Archaean monozodiorites and trachyandesites. Nature , 310 (5974) :222–224. DOI:10.1038/310222a0 |
| [36] | S derlund U, Patchett PJ, Vervoort JD, Isachsen CE. 2004. The 176Lu decay constant determined by Lu-Hf and U-Pb isotope systematics of Precambrian mafic intrusions. Earth and Planetary Science Letters , 219 (3-4) :311–324. DOI:10.1016/S0012-821X(04)00012-3 |
| [37] | Stern RA, Hanson GN, Shirey SB. 1989. Petrogenesis of mantle-derived, LILE-enriched Archean monzodiorites and trachyandesites (sanukitoids) in southwestern Superior Province. Canadian Journal of Earth Sciences , 26 (9) :1688–1712. DOI:10.1139/e89-145 |
| [38] | Stern RA, Hanson GN. 1991. Archean high-Mg granodiorite:A derivative of light rare earth element-enriched monzodiorite of mantle origin. Journal of Petrology , 32 (1) :201–238. DOI:10.1093/petrology/32.1.201 |
| [39] | Tatsumi Y, Ishizaka K. 1982. Origin of high-magnesian andesites in the Setouchi volcanic belt, Southwest Japan, I. Petrographical and chemical characteristics. Earth and Planetary Science Letters , 60 (2) :293–304. DOI:10.1016/0012-821X(82)90008-5 |
| [40] | Wang BD, Wang LQ, Pan GT, Yin FG, Wang DB, Tang Y. 2013. U-Pb zircon dating of Early Paleozoic gabbro from the Nantinghe ophiolite in the Changning-Menglian suture zone and its geological implication. Chinese Science Bulletin , 58 (8) :920–930. DOI:10.1007/s11434-012-5481-8 |
| [41] | Wang DB, Yin FG, Luo L, Tang Y, Liao SY, Sun J, Ren F. 2015. U-Pb dating of detrital zircons from the Damenglong Group in the Niujingshan area of Changning-Menglian tectonic belt and its geological significance. Journal of Mineralogy and Petrology , 35 (3) :72–80. |
| [42] | Wang LQ, Pan GT, Li C, Dong YS, Zhu DC, Yuan SH, Zhu TX. 2008. SHRIMP U-Pb zircon dating of Early Paleozoic cumulate in Guoganjianian Mt. from central Qiangtang area of northern Tibet:Considering the evolvement of Proto- and Paleo-Tethys. Geological Bulletin of China , 27 (12) :2045–2056. |
| [43] | Wu HR, Boulter CA, Ke BJ, Stow DAV, Wang ZC. 1995. The Changning-Menglian suture zone:A segment of the major Cathaysian-Gondwana divide in Southeast Asia. Tectonophysics , 242 (3-4) :267–280. DOI:10.1016/0040-1951(94)00210-Z |
| [44] | Xu JF, Shinjo R, Defant MJ, Wang Q, Rapp RP. 2002. Origin of Mesozoic adakitic intrusive rocks in the Ningzhen area of East China:Partial melting of delaminated lower continental crust?. Geology , 30 (12) :1111–1114. DOI:10.1130/0091-7613(2002)030<1111:OOMAIR>2.0.CO;2 |
| [45] | Xu WL, Hergt JM, Gao S, Pei FP, Wang W, Yang DB. 2008. Interaction of adakitic melt-peridotite:Implications for the high-Mg# signature of Mesozoic adakitic rocks in the eastern North China Craton. Earth and Planetary Science Letters , 265 (1-2) :123–137. DOI:10.1016/j.epsl.2007.09.041 |
| [46] | Yasuda A, Fujii T, Kurita K. 1994. Melting phase relations of an anhydrous mid-ocean ridge basalt from 3 to 20GPa:Implications for the behavior of subducted oceanic crust in the mantle. Journal of Geophysical Research , 99 (B5) :9401–9414. DOI:10.1029/93JB03205 |
| [47] | Yaxley GM. 2000. Experimental study of the phase and melting relations of homogeneous basalt+peridotite mixtures and implications for the petrogenesis of flood basalts. Contributions to Mineralogy and Petrology , 139 (3) :326–338. DOI:10.1007/s004100000134 |
| [48] | Yogodzinski GM, Kelemen PB. 1998. Slab melting in the Aleutians:Implications of an ion probe study of clinopyroxene in primitive adakite and basalt. Earth and Planetary Science Letters , 158 (1-2) :53–65. DOI:10.1016/S0012-821X(98)00041-7 |
| [49] | Yogodzinski GM, Lees JM, Churikova TG, Dorendorf F, W erner G, Volynets ON. 2001. Geochemical evidence for the melting of subducting oceanic lithosphere at plate edges. Nature , 409 (6819) :500–504. DOI:10.1038/35054039 |
| [50] | Zhai QG, Wang J, Li C, Su L. 2010. SHRIMP U-Pb dating and Hf isotopic analyses of Middle Ordovician meta-cumulate gabbro in central Qiangtang, northern Tibetan Plateau. Science China (Earth Sciences) , 53 (5) :657–664. DOI:10.1007/s11430-010-0063-6 |
| [51] | Zhang F, Feng QL, Duan XD, Zhang ZB. 2006. Research on the western belt of Changning-Menglian tectonic belt:Exampled by the Nongba section in Gengma, Southwest of Yunnan, China. Geological Science and Technology Information , 25 (3) :13–20. |
| [52] | Zhang Q, Qian Q, Zhai MG, Jin WJ, Wang Y, Jian P, Wang YL. 2005. Geochemistry, petrogenesis and geodynamic implications of sanukite. Acta Petrologica et Mineralogica , 24 (2) :117–125. |
| [53] | Zhang Q. 2008. Adakite research:Retrospect and prospect. Geology in China , 35 (1) :32–39. |
| [54] | Zhang Q, Jin WJ, Xiong XL, Li CD, Wang YL. 2009. Characteristics and implication of O-type adakite in china during different geological periods. Geotectonica et Metallogenia , 33 (3) :432–447. |
| [55] | Zhang TY, Li C, Su L, Xie CM, Wu YW, Wang M. 2014. LA-ICP-MS zircon U-Pb ages and geochemical characteristics of cumulates in the Riwanchaka area, Middle Qiangtang, the Tibetan Plateau. Geological Bulletin of China , 33 (11) :1662–1672. |
| [56] | Zhao ZH, Wang Q, Xiong XL, Zhang HY, Niu HC, Xu JF, Bai ZH, Qiao YL. 2006. Two types of adakites in North Xinjiang, China. Acta Petrologica Sinica , 22 (5) :1249–1265. |
| [57] | Zhong DL.1998. The Paleo-Tethyan Orogenic Belts, Western Yunnan and Sichun Provinces. Beijing: Science Press . |
| [58] | 段向东, 张志斌, 冯庆来, 王伟, 李宗亮, 杨仕潘, 张凡.2003. 滇西南耿马弄巴地区南皮河组层型剖面地层层序、时代的重新认识. 地层学杂志 , 27 (1) :59–65. |
| [59] | 胡培远, 李才, 吴彦旺, 解超明, 王明, 李娇.2014. 龙木错-双湖-澜沧江洋的打开时限:来自斜长花岗岩的制约. 科学通报 , 59 (20) :1992–2003. |
| [60] | 赖少聪, 秦江锋, 李学军, 臧文娟.2010. 昌宁-孟连缝合带干龙塘-弄巴蛇绿岩地球化学及Sr-Nd-Pb同位素组成研究. 岩石学报 , 26 (11) :3195–3205. |
| [61] | 李才.2008. 青藏高原龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带研究二十年. 地质论评 , 54 (1) :105–119. |
| [62] | 李才, 董永胜, 翟庆国, 王立全, 闫全人, 吴彦旺, 何彤彤.2008. 青藏高原羌塘早古生代蛇绿岩——堆晶辉长岩的锆石SHRIMP定年及其意义. 岩石学报 , 24 (1) :31–36. |
| [63] | 刘本培, 冯庆来, 方念乔, 贾进华, 何馥香.1993. 滇西南昌宁-孟连带和澜沧江带古特提斯多岛洋构造演化. 地球科学 , 18 (5) :529–539. |
| [64] | 潘桂棠, 王立全, 张万平, 等. 2013. 青藏高原及邻区大地构造图及说明书(1︰15ysxb-32-8-2317). 北京: 地质出版社 . |
| [65] | 王保弟, 王立全, 潘桂棠, 尹福光, 王冬兵, 唐渊.2013. 昌宁-孟连结合带南汀河早古生代辉长岩锆石年代学及地质意义. 科学通报 , 58 (4) :344–354. |
| [66] | 王冬兵, 尹福光, 罗亮, 唐渊, 廖世勇, 孙洁, 任飞.2015. 昌宁-孟连构造带牛井山地区大勐龙岩群碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义. 矿物岩石 , 35 (3) :72–80. |
| [67] | 王立全, 潘桂棠, 李才, 董永胜, 朱弟成, 袁四化, 朱同兴.2008. 藏北羌塘中部果干加年山早古生代堆晶辉长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄——兼论原-古特提斯洋的演化. 地质通报 , 27 (12) :2045–2056. |
| [68] | 翟庆国, 王军, 李才, 苏犁.2010. 青藏高原羌塘中部中奥陶世变质堆晶辉长岩锆石SHRIMP年代学及Hf同位素特征. 中国科学(地球科学) , 40 (5) :565–573. |
| [69] | 张凡, 冯庆来, 段向东, 张志斌.2006. 滇西南昌宁-孟连构造带西带研究初探——以耿马弄巴剖面为例. 地质科技情报 , 25 (3) :13–20. |
| [70] | 张旗, 钱青, 翟明国, 金惟浚, 王焰, 简平, 王元龙.2005. Sanukite(赞岐岩)的地球化学特征、成因及其地球动力学意义. 岩石矿物学杂志 , 24 (2) :117–125. |
| [71] | 张旗.2008. 埃达克岩研究的回顾和前瞻. 中国地质 , 35 (1) :32–39. |
| [72] | 张旗, 金惟俊, 熊小林, 李承东, 王元龙.2009. 中国不同时代O型埃达克岩的特征及其意义. 大地构造与成矿学 , 33 (3) :432–447. |
| [73] | 张天羽, 李才, 苏犁, 解超明, 吴彦旺, 王明.2014. 藏北羌塘中部日湾茶卡地区堆晶岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义. 地质通报 , 33 (11) :1662–1672. |
| [74] | 赵振华, 王强, 熊小林, 张海洋, 牛贺才, 许继峰, 白正华, 乔玉楼.2006. 新疆北部的两类埃达克岩. 岩石学报 , 22 (5) :1249–1265. |
| [75] | 钟大赉. 1998. 滇川西部古特提斯造山带. 北京: 科学出版社 . |