岩石学报  2012, Vol. 28 Issue (5): 1517-1528   PDF    
引用本文
毛晓长, 王立全, 李冰, 王保弟, 王冬兵, 尹福光, 孙志明. 2012. 云县-景谷火山弧带大中河晚志留世火山岩的发现及其地质意义. 岩石学报, 28(5): 1517-1528  
MAO XC, WANG LQ, LI B, WANG BD, WANG DB, YIN FG and SUN ZM. 2012. Discovery of the Late Silurian volcanic rocks in the Dazhonghe area, Yunxian-Jinggu volcanic arc belt, western Yunnan, China and its geological significance. Acta Petrologica Sinica, 28(5): 1517-1528(in Chinese with English abstract)   
云县-景谷火山弧带大中河晚志留世火山岩的发现及其地质意义
毛晓长1,2, 王立全3, 李冰4, 王保弟3, 王冬兵3, 尹福光3, 孙志明3     
1. 中国地质调查局, 北京 100037;
2. 中国地质大学, 北京 100083;
3. 成都地质矿产研究所, 成都 610081;
4. 云南省地质调查院, 昆明 650011
2012-01-08 收稿; 2012-04-09 改回.
基金项目: 本文受国家973项目(2009CB421003)、国家自然科学基金项目(41073033) 和中国地质调查局工作项目(1212011121259、1212011085119) 联合资助
第一作者简介: 毛晓长, 男, 1979年生，博士生, 构造地质学专业, E-mail: xmaoteng@163.com
摘要: 云县-景谷火山弧带大中河地区新识别出一套晚志留世中基性-中酸性火山岩组合，其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为421.2±1.2Ma和417.6±5.1Ma。该套火山岩具有富铝(12.73%~16.63%)、富钠(K2O/Na2O=0.56~0.99) 和高Mg#(46.0~50.0) 的特征，属于钙碱性系列岩石；同时富集轻稀土，Eu具有不同程度的弱亏损，亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)，具有正εNd(t) 值(3.86~4.39) 和较高的Th/Ta比值(15~17)，显示与活动大陆边缘岛弧型火山岩相似的地球化学性质。大中河晚志留世火山岩很可能是俯冲沉积物流体交代地幔楔物质部分熔融的产物，并在岩浆上升过程中经历了一定的分离结晶作用和浅部地壳物质的同化混染；结合区域同期(410~420Ma) 岩浆活动及相关的高压变质事件分析，应为原-古特提斯洋在早古生代末期向东俯冲消减作用的产物，从而为扬子陆块西部边缘晚古生代“三江”多岛弧盆系的形成演化提供了前锋弧发育的岩石学证据及其动力学机制。
关键词: 云县-景谷火山弧     晚志留世火山岩     原-古特提斯洋     大中河    
Discovery of the Late Silurian volcanic rocks in the Dazhonghe area, Yunxian-Jinggu volcanic arc belt, western Yunnan, China and its geological significance
MAO XiaoChang1,2, WANG LiQuan3, LI Bing4, WANG BaoDi3, WANG DongBing3, YIN FuGuang3, SUN ZhiMing3     
1. China Geological Survey, Beijing 100037, China;
2. China University Geosciences, Beijing 100083, China;
3. Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources, Chengdu 610081, China;
4. Yunnan Institute of Geological Survey, Kunming 650011, China
Abstract: A suit of Early Paleozoic volcanic rocks was recognized from Dazhonghe area in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt. LA-ICPMS U-Pb zircon analyses suggest that the volcanic rocks was dated at 421.3±2.3Ma and 418.8±3.5Ma. The volcanic rocks belong to calc-alkaline serie rocks, with characterized by high Al2O3(12.73%~16.63%), Na2O (K2O/Na2O=0.56~0.99) and high Mg#(46.0~50.0). Furthermore, they are similar to island arc volcanic rocks of active continental margin, with characterized by enrichment of LREE, weak negative anomaly of Eu, strong negative anomalies of HFSE (Nb, Ta, Ti), positive εNd(t) (3.86~4.39) and high Th/Ta (15~17). The Late Silurian volcanic rocks in Dazhonghe area were probably generated by fractional crystallization of parent magma or assimilation of shallow crustal materials in the process of magma ascent, which partial melting of the depleted mantle wedge by metasomatism with subduction deposit. Being study in combination with the regional magmatic activities and high-metamorphic events during the same period (410~420Ma), we suggest that the island arc volcanic rocks were resulted from the eastward subduction of Paleo-Tethys ocean, which provide direct petrology evidences of forward arc and its dynamic mechanism for the formation and evolution of the Late Paleozoic Sanjiang multi-island-arc basin system in the western edge of the Yangtze block.
Key words: Yunxian-Jinggu volcanic arc     Late Silurian volcanic rocks     Paleo-Tethys ocean     Dazhonghe area    
1 引言

从东向西以哀牢山、南澜沧江和昌宁-孟连等结合带为主导性构造格架，配套发育墨江-绿春、云县-景谷和临沧-勐海等火山岩浆弧与夹持其间的兰坪-普洱和保山地块，共同构成了“三江”造山带南段条块相嵌的构造格局。从古特提斯演化角度认识“三江”造山带南段构造格局形成过程，刘本培等(1991，1993，2002)、从柏林等(1993)研究认为是晚古生代“多岛洋”构造格局演化的产物，钟大赉(1998)研究认为是“多岛海”构造格局造山的结果，并认为昌宁-孟连结合带是主支洋盆的位置所在；潘桂棠等(1996，1997，2001，2004a, b; Pan et al., 2012) 研究认为是受原-古特提斯大洋向东俯冲制约、发育于泛华夏大陆西南边缘“多岛弧盆系构造”碰撞造山的结果，类似于现今受太平洋向东俯冲制约、发育于亚洲大陆东南边缘的东南亚多岛弧盆系构造格局，其中昌宁-孟连结合带是原-古特提斯大洋消亡后的残迹，南澜沧江、哀牢山结合带分别为弧间、弧后扩张小洋盆(莫宣学等，1993，1998) 消亡、弧-弧或弧-陆碰撞造山的产物。

上述不同构造演化模式均揭示出“三江”造山带古特提斯演化阶段存在多个地块、岛弧与洋盆相间排列的构造格局，发育以昌宁-孟连结合带为代表的主大洋或主支洋盆，但对原-古特提斯洋在早古生代是否存在俯冲作用，与其相关的岛弧型火山岩是否发育等问题一直存疑至今。在“三江”造山带北段昌都盆地西缘，雍永源等(1990)从前寒武系吉塘群中解体出下古生界酉西群绿片岩相变质的中基性-中酸性火山岩及其碎屑岩组合，岩石地球化学性质被认为是活动大陆边缘岛弧环境，获得英安岩Rb-Sr等时线年龄为371.0±50.0Ma；中段兰坪盆地西缘，戴橦谟等(1986)获得碧罗雪山花岗闪长岩单矿物40Ar/39Ar坪年龄为418.0±10.0Ma；南段普洱盆地西侧临沧-勐海岩浆弧带，澜沧岩群上部识别出的一套绿片岩相变质中基性火山岩(冯本智和卢民杰，1982)，被认为具有活动大陆边缘岛弧型特征(周维全和林文信，1982；沈上越等，2008)，原岩时代推论为早古生代(翟明国和从柏林，1990) 或前泥盆纪原特提斯时期(沈上越等，2008)。已知这些与活动大陆边缘有关的构造-岩浆-变质事件，结合王保弟等(2012)在昌宁-孟连结合带南汀河地区蛇绿混杂岩中获得堆晶辉长岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄439~473Ma，显示早古生代存在的原特提斯大洋发生了向东的俯冲作用，造就了相关的火山岩浆弧(称之为前锋弧) 及其弧后扩张盆地，开启了“三江”多岛弧盆系的形成演化历史(潘桂棠等，2003，2004a，b; Pan et al., 2012；李文昌等，2010)。

前人已有工作为本文研究奠定了基础，但提出的早古生代弧型岩浆活动并未得到高质量年代学和地球化学数据的支持，其岩浆性质和岩石成因未能得到很好约束。本文报道了首次在“三江”造山带南段云县-景谷火山弧带大中河地区识别出的一套中基性-中酸性火山岩组合的锆石U-Pb年代学和地球化学数据，探讨了其岩浆源区和岩石成因。结合其它相关研究结果，探讨了早古生代晚期“三江”特提斯的构造古地理格局。本文的研究提供了早古生代原特提斯大洋向东俯冲形成大陆边缘前锋弧的岩石学证据。

2 地质背景与岩石学特征

在“三江”造山带南段条块相嵌的构造格局中(图 1a)，兰坪-普洱地块东缘的哀牢山结合带及其西侧的墨江-绿春火山弧，记录了晚古生代哀牢山弧后洋盆扩张→俯冲消亡→弧-陆碰撞过程的演化历史；兰坪-普洱地块西缘的南澜沧江结合带及其东侧的云县-景谷火山弧，记录了晚古生代南澜沧江弧间洋盆扩张→俯冲消亡→弧-弧碰撞过程的演化历史；位于南澜沧江结合带与西侧昌宁-孟连结合带之间的临沧-勐海岩浆弧，反映了古生代前锋弧发育及其弧前增生作用的地质过程记录；而临沧-勐海前锋弧西侧的昌宁-孟连结合带，则是原-古特提斯大洋消亡后残留的地质体遗迹(潘桂棠等，1997，2003，2004a，b; Pan et al., 2012；王立全等，2008)。

图 1 西南“三江”造山带南段构造略图(a) 和大中河地区地质简图(b)(据云南省地质矿产局，1983①修改) J2h-花开左组；T3xd-小定西组；T3c-臭水组；T3wy-威远江组；T3tz-桃子树组；T2x-下坡头组；T2m-忙怀组；T2d-大水井组；P3y-羊八寨组；P2l-拉竹河组；C2l-龙洞河组 Fig. 1 Tectonic sketch map of southern potion in Sanjiang orogenic zone (a) and simplified geological map in Dazhonghe area (b)

①云南省地质矿产局.1983. 1:20万思茅幅区域地质图

大中河火山岩位于云县-景谷岩火山带中部(图 1b)，区内大面积分布中-上三叠统和中侏罗统，少量出露上石炭统、中-上二叠统和白垩纪花岗岩体。上石炭统龙洞河组(C2l) 主要为一套碳酸盐岩系，上部夹基性火山岩与硅质岩，属于弧后盆地中的陆棚-次深海相沉积；中-上二叠统拉竹河组(P2l) 和羊八寨组(P3y) 主要为一套碳酸盐岩-碎屑岩夹中酸性火山岩系，上部碎屑岩夹煤线，表现为俯冲作用形成岛弧(朱勤文等，1999) 边缘海盆地中的浅海-海陆交互相沉积。中-上三叠统芒怀组(T2m) 和小定西组(T3xd) 主要为一大套中酸性→中基性火山岩及碎屑岩组合，代表了碰撞作用形成岛弧(莫宣学等，1993，1998；杨岳清等，2006，2008) 边缘海盆地中的滨浅海相沉积；同期异相的下坡头组(T2x)、大水井组(T2d)、臭水组(T3c)、威远江组(T3wy) 和桃子树组(T3tz) 主要为一套碳酸盐岩-碎屑岩组合，属于岛弧边缘海盆地中的浅海相沉积。中侏罗统花开左组(J2h) 主要为一套以紫红色碎屑岩为主的河湖相沉积，上部可见海相灰岩、泥灰岩夹层，代表前陆盆地中的磨拉石堆积。

大中河地区火山岩沿思茅-澜沧公路南北两侧的大中河水电站一带分布，空间上为一东西宽3~5km的断块，夹持于中侏罗统花开左组(J2h) 和中三叠统下坡头组(T2x)、大水井组(T2d) 之间，本文之前的区域地质填图和综合研究将其对比为芒怀组(T2m)。本次工作在四级电站至三级电站之间观测一地质剖面(图 2)，西端以逆冲断层与中侏罗统花开左组(J2h) 接触，东端被第四系覆盖。剖面上主要出露一套中基性-中酸性火山岩及火山碎屑岩组合，由于后期断裂构造作用，使得岩石均有不同程度的破碎、劈理化与变形，以及绿泥石化(图 3a)、绢云母化、碳酸盐化和硅化。岩石类型主要有块状玄武安山岩、安山岩、安山质晶屑凝灰熔岩、英安质-流纹质凝灰岩、英安质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑岩屑凝灰岩及凝灰质砂岩等。本文分析样品采自剖面中部的安山质凝灰熔岩-英安质晶屑凝灰岩，采样位置坐标为北纬22°35.280′，东经100°36.141′。凝灰熔岩-凝灰岩镜下呈晶屑凝灰结构(图 3b)、微晶-隐晶质结构，块状构造；矿物成分为晶屑含量约35%~40%，其中斜长石占绝大多数，石英少量；安山质-英安质岩屑含量约55%~60%，灰岩屑含量约5%~10%；胶结物主要为绿泥石、碳酸盐矿物，次为玻璃质。斜长石晶屑为棱角状-次棱角状，局部可见细小的长条形自形-半自形晶；石英晶屑多呈棱角状，灰岩屑由微晶方解石组成；个别较大岩屑中可见圆形的石英斑晶，粒径为0.25~0.1mm；常有碳酸盐化、绿泥石化和绢云母化现象。

图 2 云县-景谷火山弧带大中河火山岩地质剖面图 Fig. 2 Geological section map of volcanic rocks in Dazhonghe area in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt

图 3 大中河绿泥石化玄武安山岩露头(a) 和安山质凝灰熔岩单偏光镜下照片(b) Fig. 3 Field photograph showing the chloritization of the basaltic andesite (a) and photomicrograph (-) showing the tuffaceous texture of the andesitic-tuff lava (b) in Dazhonghe area
3 分析方法

锆石单矿物分选工作由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司完成，在严格避免污染条件下，采用常规重力及电磁分选，然后在双目镜下手工挑纯。将具有代表性的锆石颗粒粘贴在环氧树脂表面，抛光后将待测锆石进行反射光、透射光显微照相和阴极发光(CL) 图像分析，依据反射光、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。CL图像在西北大学大陆动力学国家重点实验室FEI Quanta 400 FEG扫描电子显微镜上完成。

锆石微区U-Pb同位素定年和微量元素在中国地质大学(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完成，详细的仪器操作条件和数据处理方法同Liu et al.(2008，2010)。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。锆石微量元素含量利用USGS参考玻璃Nist610作为外标、Si作内标的方法进行定量计算，U-Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的变化采用线性内插的方式进行了校正(Liu et al., 2010)。为保证和确认实验数据的可靠性，在西北大学大陆动力学国家重点实验室，利用LA-ICP-MS对同一样品进行了复查，并与中国地质大学(武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR) 所测数据进行对比，采用的实验方法相同，所测点位部分相同，部分为新测。分析结果见表 1。

表 1 云县-景谷火山弧带大中河火山岩锆石U-Pb年龄分析数据 Table 1 U-Pb zircon dating results for volcanic rocks in Dazhonghe area in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt

主量元素分析在成都地质矿产研究所采用XRF (Rigaku RIX 2100型) 玻璃熔饼法完成，分析精度优于4%。微量元素和Nd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完成，微量元素分析采用酸溶法利用Agilent 7500a型ICP-MS完成，分析精度和准确度一般优于5%。分析结果见表 2。

表 2 云县-景谷火山弧带大中河火山岩主量元素(wt%)、微量元素(×10-6) 分析结果 Table 2 major (wt%) and trace element (×10-6) analyzing results for volcanic in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt
4 分析结果 4.1 锆石U-Pb年龄

本次测年样品(DZH01-1) 锆石粒度普遍较小(60~100μm)，锆石均呈短柱状自型晶，长宽比大多1:1~1:2，锆石阴极发光(CL) 图像(图 4) 显示大部分锆石具有明显的振荡环带且环带较宽，少量锆石为弱振荡环带，无继承性核、无变质增生边，属典型的岩浆结晶锆石。19个锆石颗粒进行了U-Pb同位素分析，这些锆石的U和Th含量变化范围较大(U=83.9×10-6~676×10-6，Th=33.4×10-6~395×10-6)，但Th/U主体比较一致(0.40~0.76)，且Th与U存在正相关关系(图略)，显示本文测定的锆石为岩浆成因(Hoskin and Black, 2000)。其锆石19个分析点的206Pb/238U年龄为416~428Ma (表 1)，在一致曲线图中，数据点成群分布(图 5a)，其206Pb/238U加权平均年龄为421.3±2.3Ma (MSWD=0.46，n=19，99%置信度)。

图 4 云县-景谷岩火山弧带大中河火山岩锆石CL图像 Fig. 4 CL images of zircons from Dazhonghe volcanic rocks in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt

图 5 云县-景谷火山弧带大中河火山岩锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 5 U-Pb concordia diagram of zircons from Dazhonghe volcanic rocks in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt

对复查样品共选择了16颗锆石进行U-Pb同位素分析，除10号点为明显的继承锆石以及3、11、12、13号点明显与总体年龄不谐合外，其余11颗锆石的U和Th含量变化范围仍较大(U=87.8×10-6~709×10-6，Th=252×10-6~1092×10-6)，Th/U比值为0.35~0.65。其锆石11个分析点的206Pb/238U年龄为414~427Ma (表 1)，206Pb/238U加权平均年龄为418.8±3.5Ma (MSWD=0.55，n=11)(图 5b)。分析结果与中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR) 测试的数据在误差范围内完全一致，证实实验数据准确可靠，代表了该样品的岩浆结晶年龄。

4.2 地球化学性质

从大中河地区用于主微量元素分析的七件火山岩样品来看，烧失量为3.12%~4.69%，平均值为3.94%，表明岩石皆具有不同程度的蚀变。因此，本文采用不活泼元素(如HFSE和REE等) 用于岩石分类判别、构造环境和岩石成因讨论。主量元素SiO2含量为57.07%~64.48%，平均为59.45%，具有玄武安山岩-安山岩特征；Al2O3为12.73%~16.63%，MgO为2.86%~4.32%，平均为3.63%；K2O/Na2O为0.56~0.99，皆小于1，具有富钠的特点；TiO2为0.81%~1.07%，平均为0.94%；P2O5为0.22%~0.35%，平均为0.25%。从以上岩石化学特征来看，大中河火山岩系具有富铝、富钠，中等钛、磷的特征。在Zr/TiO2-Nb/Y (图 6a) 和Th-Co (图 6b) 图解中，显示其钙碱性系列玄武安山岩-安山岩组合，具有与岛弧火山岩相似的岩石系列。

图 6 云县-景谷火山弧带大中河火山岩Zr/TiO2-Nb/Y和Th-Co图解 Fig. 6 Zr/TiO2vs. Nb/Y and Th vs. Co diagram from Dazhonghe volcanic rocks in Yunxian-Jinggu volcanic arc belt

大中河地区安山岩类火山岩的(La/Yb)N为3.7~7.4，轻稀土元素分馏较明显，并显示不同程度负Eu异常(δEu=0.66~0.90)(图 7a)，表明岩浆源区有不同数量的斜长石残留。在原始地幔标准化微量元素蛛网图中(图 7b)，明显亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)，表明它们可能与俯冲环境岩浆演化过程中富Nb矿物和钛铁矿的分离结晶作用有关。

图 7 大中河火山岩REE配分模式和微量元素蛛网图解(标准化值据Sun and McDonough, 1989) Fig. 7 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle normalized trace element spider diagram for volcanic rocks in Dazhonghe area (normalization values after Sun and McDonough, 1989)
5 讨论 5.1 大中河火山岩形成时代

本文对大中河地区凝灰岩中锆石矿物颗粒的内部结构研究表明，分析样品的锆石均具有较宽的震荡韵律环带(图 4)，无继承性核、无变质增生边，Th/U比值在0.40~0.76之间，属典型的岩浆结晶锆石，表明凝灰岩中的锆石是在岩浆系统中结晶形成。同一样品在不同实验室测试的数据完全一致，获得的加权平均年龄分别为421.3±2.3Ma、418.8±3.5Ma (图 5)，代表了该火山岩的岩浆结晶时代。由此，可以认为大中河地区分布的一套中基性-中酸性火山岩系的喷发时代为~420Ma。

5.2 大中河火山岩构造环境与岩浆源区

大中河地区晚志留世安山岩类火山岩，在Th/Ta-Yb判别图解中(图 8a)，所有样品全部落入活动大陆边缘区域(Gorton and Schandl, 2000)，并且在Hf-Th-Ta图上(图 8b)，所有样品也都落入钙碱性弧火山岩区域(Wood, 1980)，表明大中河地区火山岩系形成于活动大陆边缘的岛弧环境。在大中河地质剖面中(图 2)，除玄武安山岩-安山岩外，还发育了大量爆发相的英安质-流纹质晶屑或岩屑凝灰岩，结合安山岩类火山岩地球化学判别图解得到的信息，有理由认为大中河地区出露的一套晚志留世中基性-中酸性火山岩及火山碎屑岩组合，应形成于与俯冲作用有关的岛弧环境。

图 8 大中河火山岩Th/Ta-Yb和Hf-Th-Ta构造环境图解 Fig. 8 Rb-Hf-Ta and Hf-Th-Ta tectonic environments diagram for volcanic rocks in Dazhonghe area

相对于下地壳部分熔融的岩浆产物(Mg#一般小于40) 而言(Atherton and Petford, 1993)，大中河火山岩具有较高的Mg#(变化于46.0~50.0，平均48.1)，表明其不可能为下地壳镁铁质岩石直接部分熔融形成。从有限两个样品的Nd同位素特征看(表 2)，具有正的εNd(t) 值(3.9~4.4)，与昌宁-孟连结合带基性熔岩的同位素特征较为一致，表明其可能来源于一个相对亏损的源区。但大中河火山岩亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等特征，说明岩浆源区有壳源物质的加入或者受到俯冲沉积物的影响。岩石样品具有较低的MgO含量、Mg#及Cr、Ni含量，并且SiO2含量与MgO具有负相关关系(图略)，指示这套火山岩发生了橄榄石和单斜辉石等镁铁质矿物的分离结晶。由于仍然缺乏很多数据(尤其是玄武岩的地球化学数据)，其成因目前还很难定论，但从已有安山岩类分析数据的La-La/Yb图解看(图 9)，大中河火山岩显示部分熔融的趋势，其变化的εNd(t) 值和(La/Yb)N比值并非因岩浆分离结晶所造成，而可能是反映岩浆源区的不均一性(如俯冲沉积物组分的加入或地壳混染等)。

图 9 大中河火山岩La-La/Yb图解 Fig. 9 La vs. La/Yb diagrams for volcanic rocks in Dazhonghe area
5.3 原特提斯大洋俯冲对志留纪“三江”弧盆系的制约

早古生代晚期是青藏高原特提斯演化过程中的重要转换时期，高原北部早古生代秦-祁-昆多岛弧盆系于晚志留世末期转化为造山系(潘桂棠等，1997，2001，2003，2004c; Pan et al., 2012)，以泥盆系区域性广泛不整合为标志，使得一度分离的泛华夏大陆群各陆块拼合形成统一的泛华夏大陆，陆松年(2004)将此拼合过程称之为“泛华夏造山运动”。高原东部“三江”造山带地区，由于原特提斯大洋的向东俯冲消减作用，在扬子陆块西部边缘形成了火山岩浆弧及其弧后盆地(包括弧后边缘裂陷-裂谷盆地、盆内隆起台地) 的弧盆系构造古地理格局(图 10)，发育了相应的一系列构造-岩浆-变质事件及其盆地中的火山-沉积组合序列。

图 10 原特提斯大洋俯冲与志留纪“三江”弧盆系构造古地理格局模式图 Fig. 10 Sketch map of Paleo-Tethys ocean subducting and tectonic-paleogeographic framework of Sanjiang arc-basin system in Silurian

近年来地质调查与研究进展揭示，龙木错-双湖、班公湖-怒江和昌宁-孟连结合带共同构成了原-古特提斯大洋最终消亡后的残迹，获得龙木错-双湖结合带堆晶辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为431.7±6.9Ma~467.0±4.0Ma (王立全等，2008；李才等，2008；翟庆国等，2010)、昌宁-孟连结合带堆晶辉长岩LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为439.0±2.4Ma~473.0±1.5Ma (王保弟等，2012)，其蛇绿岩组合的堆晶岩端元同位素年代学数据可以明确地追溯到早古生代。以大中河地区晚志留世(421.3±2.3Ma、418.8±3.5Ma) 岛弧型中基性-中酸性火山岩系为标志，代表了早古生代晚期原特提斯大洋向东俯冲消减作用形成的大陆边缘火山岩浆弧；“三江”北段下古生界酉西群具岛弧性质中基性-中酸性火山岩(雍永源等，1990)、中段碧罗雪山花岗闪长岩(418.0±10.0Ma)(戴橦谟等，1986) 和南段临沧-勐海岩浆弧带前泥盆系澜沧岩群上部岛弧型中基性火山岩(周维全和林文信，1982；翟明国和从柏林，1990；沈上越等，2008) 等，都可能是俯冲过程中岛弧岩浆活动的产物；而产于澜沧岩群上部含有蓝闪石、冻蓝闪石、青铝闪石、3T型多硅白云母和黑硬绿泥石，以及硬玉、硬玉质辉石等标型矿物的高压绿片岩(彭兴阶和罗万林，1982；罗万林和洪雨，1986；张儒援等，1990)，获得绿泥石40Ar/39Ar坪年龄为410.0±15.0Ma、青铝闪石40Ar/39Ar坪年龄为409.8±23.6Ma (从柏林等，1993)，则更可能是火山岩浆弧近海沟一侧俯冲增生过程的高压变质作用产物及其标志。

在火山岩浆弧后面(即东侧) 发育以(昌都-) 兰坪-普洱地块为主体的志留纪弧后盆地，盆地东界以(金沙江-) 哀牢山断裂(晚古生代弧后扩张洋盆) 与杨子陆块的陆表海盆地相连，盆地内部由于俯冲作用导致弧后盆地扩张，形成了东西两侧边缘裂陷-裂谷盆地、中部隆起台地的“堑、垒”构造古地理格局。位于云县-景谷火山弧带大中河北部的大平掌铜矿区，发育一套细碧岩、角斑岩-石英角斑岩和流纹岩组成的“双峰式”火山岩组合，不同的地质学者提出了石炭纪岛弧裂陷环境(李峰等，2003)、岛弧环境(杨岳清等，2008) 和寒武纪初始弧后盆地(钟宏等，1999，2004) 等认识；最近李文昌等(2010)获得大平掌铜矿两件辉钼矿的Re-Os等时线年龄分别为428.8±6.1Ma、442.4±5.6Ma，结合矿体之上残存的放射虫硅质岩、区域云县-景谷火山弧带北端北缘的下古生界无量山群一套巨厚浅变质碎屑岩夹灰岩组合(一部分) 综合分析，本文认为代表了弧后盆地西部边缘裂谷盆地中的深水陆棚-次深海相细碧岩-角斑岩和(类) 复理石火山-沉积组合。弧后盆地中部亦即(昌都-) 兰坪-普洱中新代盆地区，依据昌都盆地零星资料推测可能为水下隆起区，沉积滨浅海相生物碎屑灰岩、内碎屑泥晶灰岩与笔石页岩、石英砂岩组合的台地建造(杜德勋等，1997)。以哀牢山结合带及其西侧墨江-绿春-金平一带出露的一套深水陆棚-次深海相(类) 复理石和笔石页岩建造(潘桂棠等，2003)，向南延伸可与老挝西北部一套碎屑岩夹流纹岩、灰岩透镜体的志留系相接(张元动和Lenz, 2001；李兴振等，2004)，代表了弧后盆地东部边缘裂陷盆地中的深水陆棚-次深海相碎屑岩(局部夹火山岩) 沉积组合。

哀牢山断裂以东的扬子陆块区，则明显不同于火山岩浆弧及其弧后盆地的活动型火山-沉积建造，表现为稳定陆表海盆地中普遍发育的一套滨浅海相碎屑岩夹灰岩组合(文玲等，2002)。承接于罗迪尼亚超大陆(Rodinia) 解体形成的原-古特提斯大洋(潘桂棠等，1997，2001，2003，2004a，b，c; Pan et al., 2012)，早古生代晚期向东俯冲制约了志留纪“三江”弧盆系构造格局，开启了晚古生代“三江”多岛弧盆系形成演化的序幕，而且控制了弧前增生楔盆地(如惠民大型铁矿)、弧后边缘裂谷盆(如大平掌大型铜矿) 中火山喷流-沉积型矿床形成的成矿地质背景。

6 结论

(1) 首次在云县-景谷火山弧带中部大中河地区发现一套早古生代火山岩，其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为~420Ma，确认了“三江”造山带南段存在晚志留世火山岩浆事件。

(2) 大中河晚志留世火山岩富集轻稀土、不同程度负Eu异常和亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)，结合其较高的Th/Ta比值(15~17)，指示这套火山岩可能形成于活动大陆边缘背景；火山岩具有正的εNd(t) 值，可能是俯冲带沉积物流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物，并在岩浆上升过程中经历了一定程度的分离结晶作用和地壳物质的同化混染作用。

(3) 大中河大陆弧型火山岩和区域同期(410~420 Ma) 岩浆活动及相关的高压变质事件，可能是原-古特提斯洋早古生代晚期向东俯冲消减与增生作用的产物。

致谢 本文撰写和修改过程中，潘桂棠研究员、王根厚教授、朱弟成教授、李文昌教授级高工等提出了宝贵意见，并进行了多次有益的讨论；野外工作中，得到了云南地质调查局、云南地质调查院、云南思茅山水铜业有限公司等相关领导的关照与支持；实验测试分析过程中，得到中国地质大学(武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)、西北大学大陆动力学国家重点实验室、成都地质矿产研究所实验与分析测试室、河北省廊坊市诚信地质服务有限公司等相关科技人员的大力支持和帮助；在此表示衷心的感谢！
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