青藏高原哀牢山-云南剪切带多阶段花岗岩脉锆石u-pb年代学研究

青藏高原哀牢山-云南剪切带多阶段花岗岩脉锆石u-pb年代学研究

哀牢山-红河切割带（图1）是青藏高原东南边缘的一个重要线性构造带，其发育调节了印支地块由印度板块和欧亚板块的碰撞引起的大规模南东移动。沿着哀牢山-红河剪切带存在大量不同时期的岩浆活动,包括新元古代岩浆活动(通过研究不同变形阶段侵位与剪切变形相关联花岗岩脉的侵位时代、变形特点的综合分析是解决上述问题的有效途径之一。本文选取哀牢山-红河剪切带中段元江-墨江剖面中具有不同变形特点的新生代花岗质岩脉为研究对象,基于宏观构造、显微构造与石英c轴组构分析,结合应用岩脉锆石U-Pb定年以期对哀牢山-红河剪切带剪切应变型式的转变提供约束,进而阐明不同阶段剪切变形的区域构造意义。1山-河口剪切带哀牢山-红河剪切带位于青藏高原东南缘,长度大于1000km,宽度达20~30km,向南延伸进入南中国海。沿哀牢山-红河剪切带出露四个变质杂岩体,自北向南依次是雪龙山杂岩、点苍山杂岩、哀牢山杂岩和大象山杂岩(中国境内称瑶山杂岩),它们记载了哀牢山剪切带变形演化的历史。位于哀牢山-红河剪切带中段的哀牢山杂岩北起云南南涧,其北段走向约290°,在元江咪哩附近发生转向为310°,之后在大平再次转向约290°,并向南经金平延伸进入越南境内范式坂地区。杂岩体平面上呈北西段狭窄,南东段开阔的楔形形态(刘俊来等,2006),由深变质岩带和浅变质岩带两部分组成。深变质岩带位于东侧,与扬子地块沉积岩系之间以红河断裂分隔;浅变质岩带位于西侧,与毗邻的印支地块间发育九甲-安定断裂(位于哀牢山杂岩带中段的元江-墨江剖面(图2b)中,深变质岩带东起元江县红光农场,西止于咪哩-热海附近。深变质带岩石统称哀牢山岩群,自西向东依次划分为小羊街岩组、清水河岩组和阿龙岩组三部分,各岩组之间接触关系为断层接触。总体上看,变质岩系自西向东变质程度逐渐加强,由低角闪岩相逐渐过渡到高角闪岩相(ZhangandSchue562糜棱岩化作用在哀牢山杂岩带内发育广泛,在杂岩体内有多条糜棱岩带,糜棱岩化发生时间在古-中新世(2剪切变形岩石学特征在元江-墨江剖面中,脉状印支期花岗岩与新生代花岗岩广泛发育,前者表现为糜棱岩化作用强烈,形成发育的糜棱叶理和拉伸线理。新生代花岗岩脉常常穿切前者,并表现出不一致的变形特点(图4a,b)。岩脉ALYJ1615-4-1具有同剪切早期花岗岩脉的宏观和微观特点(图4b-d)。岩脉沿着围岩的叶理方向延伸,且具有显著的矿物定向排列特征形成叶理,叶理与拉伸线理产状与哀牢山-红河剪切带区域糜棱叶理、拉伸线理一致。显微观察可见黑云母具有一定定向性排列特征。钾长石可见卡式双晶,周边发育有蠕英构造。斜长石呈半自形-他形,可见机械双晶与变形纹现象,双晶纹宽度不一,且在一些颗粒内发生尖灭。石英颗粒呈他形粒状,偶尔可见波状消光现象,属于同剪切花岗岩脉特征。岩脉ALYJ1615-3为同剪切晚期就位花岗岩脉。宏观露头体现出遭受剪切作用形成褶皱,脉壁宽度较为稳定,形态略有弯曲,并且在侧向上分散为两枝(图4a)。围岩为强烈糜棱岩化并具有透入性叶理和线理的花岗质糜棱岩,岩脉切穿其糜棱叶理。同时,花岗岩脉末端呈现出肿缩状,表现出微弱变形改造特点。显微观察发现,岩石以保留较明显的花岗结构和构造特点为主。组成矿物多保持原始结晶状态,比如长石呈自形-半自形板柱状,边界较为平直,钾长石可见蠕英构造。石英呈他形粒状,可见波状消光与膨凸重结晶现象,边界呈现出锯齿状、港湾状特点,属于结晶后变形改造的证据(图4e)。3技术方法3.1锆石靶的制备将岩石样品(>5kg)粉碎后,采用重液分选和磁分选技术获得单矿物锆石颗粒样品。锆石分选后,使用双目镜挑选锆石颗粒(约200粒),粘贴在双面胶上,加注环氧树脂固化制作成靶。固化后的锆石靶打磨抛光,磨去约一半厚度,使锆石中心暴露。打磨后的靶在光学显微镜下拍摄透、反射图像,再通过阴极发光技术观察锆石振荡环带,确定适合分析的锆石颗粒。3.2电子材料的辐射加工过程石英c轴结晶学组构研究在中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。当扫描电子显微镜入射电子束撞击分析样品满足布拉格衍射条件时,会产生菊池花样。通过分析菊池花样即可对待分析晶体进行研究(4分析的结果4.1谐和线上、周边锆石样品ALYJ1615-4-1的锆石自形程度较好,长宽比3∶1~4∶1,锆石振荡环带清晰,CL图像较亮。选取测试部分为锆石边部。每颗锆石测试1个数据点,测试点共计28个。去除偏离协和线较远、协和度低、或者有混合年龄可能的数据,共有12个数据点在谐和线上或附近(图5a),这12颗锆石Th含量在568×10样品ALYJ1615-3中的锆石呈自形-半自形,长宽比4∶1~2∶1,CL图像下环带较暗。选取测试部分为锆石边部,每颗锆石测试1个点,测试点共计28个。去除偏离协和线较远、协和度低、或者有混合年龄可能的数据,共有9个数据点落在谐和线上或附近(图5b)。这9颗锆石Th含量在536×10样品ALYJ1615-5的锆石自形程度较好,长宽比3∶1~5∶1,锆石振荡环带清晰,CL图像较亮。选取测试部分为锆石边部。每颗锆石测试1个点,测试点共计28个。去除偏离协和线较远、协和度低、或者有混合年龄可能的数据,共有15个数据点在谐和线上或附近(图5c)。15个数据点中,4个数据反映的年龄为二叠纪-三叠纪,推测为继承锆石,剩下11个数据点反映新生代年龄。这11颗锆石Th含量在353×104.2石英c-轴组构的极密样品ALYJ1615-4-1的石英c-轴EBSD极图比较复杂(图6a),其中以Y轴附近的一组较弱的不对称极密和一组Z轴附近较强的极密为主,并发育介于基圆和Y轴之间的极密组合以及一些有其他方向的复杂微弱极密组合。Y轴极密反映了中温变形的柱面<a>滑移,Z轴极密为低温底面<a>滑移的结果,介于基圆和Y轴之间的极密组合则反映了中-低温条件下菱面<a>滑移的重要性。分散的微弱极密可能是递进剪切变形过程的复杂性所致。样品ALYJ1615-3石英c轴组构极密图以Z轴与X轴间的四个极密最为显著,其中II-IV象限极密较强(图6b),其Mad值可以达到大于11,而I-III象限极密微弱,Mad值仅仅介于3和4之间。四组极密的发育,反映了低温底面<a>滑移的重要性,而组构的对称性与不对称性,反映了纯剪应变与单剪应变的递进叠加关系。样品ALYJ1615-5中石英c-轴组构型式简单,为一组Z轴极密为主,且极密有向着X轴方向延伸的趋势(图6c)。上述组构特点反映了哀牢山-红河剪切带经历了低温递进单剪变形作用过程。5讨论5.1单剪剪切变形是岩脉就位岩脉的主要原因之一前述宏观构造描述中可以显见,哀牢山剪切带中的花岗岩脉具有显著不同的变形特点,同时组构分析也揭示出不同花岗岩脉石英c-轴组构的不一致性。这些差异为阐明变形的阶段性及应变类型提供依据。岩脉ALYJ1615-4-1宏观以发育的糜棱叶理为特点,同时有拉伸线理存在。岩脉褶皱紧闭、同斜倒转,并以其轴面平行于糜棱叶理为特征。显微观察可见黑云母定向排列形成叶理,而石英常呈他形。石英c-轴组构分析显示出多种组构的叠加特点:其中的Y极密显示出柱面-a滑移系的启动,系中温变形作用的结果,纯剪剪切变形在这组极密发育过程中具有重要的意义。Z轴附近不对称极密的出现是由底面-a滑移所产生的组构型式,单剪剪切变形是其主要诱因。单剪剪切变形同样改造了早期的Y轴极密,使之变得具有不对称性。介于基圆和Y轴之间的极密组合的出现,充分说明随着变形温度环境的改变递进变形的持续性过程。同时,一些其他方向次极密的发育,与递进剪切变形的叠加和其他滑移系的部分作用有着密切的联系。结合宏观和显微构造分析可以认为,岩脉ALYJ1615-4-1经历了从中高温到低温递进剪切变形作用的改造,早期阶段较高温条件下的纯剪剪切变形构造(组构)叠加了晚期阶段的低温单剪剪切变形构造(组构)。岩脉ALYJ1615-3宏观上切穿围岩糜棱叶理,同时遭受微弱的糜棱岩化作用改造并发生弯曲形成不对称褶皱构造,是剪切作用晚期阶段就位岩脉的典型特点。显微观察发现石英波状消光与膨凸重结晶现象发育,长石偶尔可观察到变形纹现象说明其经历了低温变形作用。石英c-轴组构X-Z轴间四个象限同时存在的极密表明底面-<a>滑移占主导,低温变形特点与膨凸重结晶作用的发育一致。石英c-轴组构型式中四组极密的共存表明纯剪变形仍然起着一定的作用,但极密显著的不对称性表明单剪变形是其主导的应变型式。显见,岩脉ALYJ1615-3代表了剪切作用晚期阶段花岗岩浆活动性,而且在较低温条件下经历了以简单剪切变形为主的一般剪切变形作用的改造。岩脉ALYJ1615-5宏观上切穿了围岩糜棱叶理,其就位晚于糜棱叶理形成,并可以用以限定局部地区糜棱演化作用(韧性剪切变形作用)的结束时间。显微观察揭示出岩石中的长石和石英颗粒同样具有一定的单向定向性,可能是应力控制下的生长作用的结果。组构分析显示,石英c-轴组构主要为一组不对称的Z轴极密,并有从Z轴向X轴方向变化的趋势。这种组构型式显然是岩脉就位后经历低温递进剪切变形改造的结果。从简单的石英c-轴组构特点可以判断,单剪剪切变形是其主要的动力学机制。上述研究成果与早期对于哀牢山剪切带关于变形条件及变形阶段性的研究成果一致。早期研究认为,哀牢山-红河剪切带糜棱岩化现象形成于杂岩体变质峰期高角闪岩相条件下(5.2微观变形时间的确定从上述宏观、微观与组构分析结果可以看出,花岗岩浆活动伴随着哀牢山-红河剪切带剪切变形作用过程发生。一方面,在三阶段花岗岩脉就位过程中剪切带经历了从较高温到较低温的变形环境的变迁,伴随着剪切变形岩石的剥露(对于花岗岩脉中岩浆结晶锆石的U-Pb定年分别给出了27Ma(样品ALYJ1615-4-1)和25Ma(样品ALYJ1615-3和ALYJ1615-5)的结果,可以认为上述应变型式的转变发生在约27~25Ma之间。同时,上述测年结果对于哀牢山中段韧性剪切变形结束的时间(即大约25Ma)给出了一定的约束。研究表明,在不同大地构造环境(伸展或收缩)下,纯剪作用往往发育于早期阶段,而随着造山带演化,变形作用逐渐为单剪为主的剪切变形所替代。例如,6岩脉的显微观察与岩脉分析(1)对于哀牢山-红河剪切带中段花岗岩脉的宏观、微观和组构分析识别出三阶段具有不同变形特点的花岗岩脉。包括具有中温到低温递进叠加变形特点的同剪切早期岩脉;低温变形为主的同剪切晚期岩脉和剪切期后岩脉。三组岩脉分别遭受了以纯剪剪切变形为主的一般剪切应变、单剪剪切变形为主的一般剪切应变和单剪剪切应变。(2)LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得了三种花岗岩脉结晶年龄分别为25.17±0.23Ma、27.09±0.48Ma和25.16±0.50Ma。结合岩石宏观露头与显微镜下观察、EBSD组构分析,推测哀牢山-红河剪切带发育过程中在大约27~25Ma之间发生了剪切应变型式的转变,伴随着印支地块的南东向逃逸。同时,哀牢山-红河剪切带中段韧性变形停止时间在约25Ma。岩脉ALYJ1615-5为同剪切晚期淡色石榴石白云母花岗岩。露头观察可以发现,岩脉与围岩界线平直,该岩脉切穿前期所有岩脉(图4a)及这些岩脉中的糜棱叶理构造。矿物颗粒较细,具有花岗结构和块状构造特征。显微观察揭示出,长石粒径较大者呈半自形板柱状,较小者呈他形粒状,钾长石可见蠕英构造。