地质科学杂志投稿格式参考范文：北澜沧江花岗岩地球化学特征及其构造意义

　　引言

　　青藏高原以其独有的地形和气候、丰富的矿产资源及作为亚洲水塔对人类文明发展的影响著称于世，被称为 “地球第三极”。科学研究揭示青藏高原的形成演化，是自古特提斯时期众多板块逐渐由南向北不断拼贴到欧亚板块南缘的产物。然而对于具体的拼贴过程存在复杂多样的争论，如根据基底不同，有些块体属于冈瓦纳超大陆，有些属于劳亚陆块;根据不同板块碰撞时间，分为古特提斯、中特提斯和新特提斯带(域);根据俯冲极性，分为向南俯冲、向北俯冲和双向俯冲等;根据造山带结构构造，分为西太平洋型、安第斯型和阿尔比斯型等。这些争论的基础是建立在块体与块体的汇聚会残留一条具有稳定空间分布的造山带体系，这个造山带体系包括蛇绿混杂岩带、变质岩带、火山岩带和沉积(弧后)盆地等构造单元。正是对这些构造单元构造属性认识的不同，造成对板块之间汇聚的构造演化的争论。因此，作为造山体系的重要组成部分，花岗岩带构造属性在大陆构造演化模型中具有举足轻重的作用。

　　藏东地区存在大面积的古特提斯花岗岩(岩浆岩)带，如义敦花岗岩带、江达 — 维西花岗岩带以及临沧花岗岩带，都是在地表延伸上百公里的古特提斯花岗岩(岩浆岩)带。这些花岗岩分别与甘孜 — 理塘缝合带、金沙江缝合带和昌宁 — 孟连缝合带紧密联系在一起，并得到众多研究者的认可。除上述花岗岩带外，从类乌齐经昌都吉塘、左贡东大山、芒康盐井到德钦梅里雪山一线，同样存在一条古特提斯花岗岩带，被称为北澜沧江花岗岩(岩浆岩)带。这条花岗岩带被认为是与碧土缝合带一起构成古特提斯主缝合带的构造单元。这条主缝合带向北西与羌中地区的龙木错 — 双湖缝合带相连，向南与昌宁 — 孟连缝合带相连。针对高原主体与藏东块体对比中存在的一系列争论，包括羌塘块体如何与藏东块体对接，龙木错 — 双湖缝合带在藏东的空间分布及其与北澜沧江花岗岩带的成因联系等构造问题，本文在前人研究的基础上对北澜沧江花岗岩(岩浆岩)带南端的碧罗雪山花岗岩带展开岩石学、年代学及地球化学的研究，并对其构造意义进行阐述。

　　1 地质背景

　　研究区碧罗雪山花岗岩带位于近南北走向的怒江河谷和澜沧江河谷之间，在地貌上为两条江河的分水岭。碧罗雪山在行政划分上位于福贡县和维西县之间，是二者的县界所在。以碧罗雪山为中心，南北方向上，该山脉向北近 200 km 为德钦地区的梅里雪山花岗岩体，梅里雪山花岗岩被认为是北澜沧江花岗岩带的南缘;由碧罗雪山向南约 200 km 为临沧花岗岩带。北澜沧江花岗岩带与临沧花岗岩带被现在仍然活动的北东走向的南汀河断裂和瑞丽断裂等断裂系右旋错开。东西方向上，碧罗雪山地区受东构造结的持续向东挤入，本区地层变形变质强烈，地层之间均为断裂接触，尤其是碧罗雪山以西地层均表现出向东倾斜的高角度单斜状，褶皱不发育，所见褶皱均为紧闭单斜褶皱。

　　怒江上游近 100 km 宽的左贡中生代盆地地层到研究区碧罗雪山西侧完全尖灭，只留下盆地基底的石炭系变质砂岩、板岩和大理岩，元古宇花岗片麻岩和混合岩化片麻岩以及新特提斯花岗岩等;碧罗雪山东侧，兰坪中生代盆地由北部的尖灭状态向南部逐渐变宽，三叠系火山岩及火山沉积岩、侏罗 — 白垩系砂岩泥岩组合呈近南北走向的复向斜，褶皱被一系列近南北走向的断裂错开，露出二叠系变质碎屑岩和灰岩等盆地基底地层，并有一些小型中酸性侵入岩体侵位其间，它们和碧罗雪山主体的花岗岩体一起，构成一个宽约 50 km、长约 100 km 的岩浆岩带。二叠系地层东侧见断层接触的基性混杂岩展布其间，在地表呈近南北向出露超过 50 km，魏君奇等认为此基性岩条带为澜沧江蛇绿混杂岩的一部分。

　　维西县城东侧，同样发育一条花岗岩质侵入岩及中酸性喷出岩，这条岩浆岩带是江达 — 维西花岗岩带的组成部分，被认为是金沙江缝合带的组成部分。因此，以兰坪 — 思茅盆地为界，盆地东侧出露的岩石地层为与金沙江缝合带相关的构造单元，盆地西侧出露的构造体系为碧土缝合带有关的各构造单元。这两套构造单元向北延伸到德钦县城附近，随着南部的兰坪盆地和北部的芒康盆地尖灭而拼贴在一起，表现为梅里雪山花岗岩与白马雪山拼贴在一起，德钦弧后混杂岩带将两者区分开来。

　　2 样品特征

　　样品(WX-3)采自中酸性侵入岩体中，该岩体呈长条状出露于三叠系变质碎屑岩内，地表面积大于 10 km²。类似的侵入岩体在三叠系及更古老地层中有零星出露，大多数岩体面积在 1～10 km² 之间，岩体主体以黑云石英花岗岩等酸性岩为主，局部见有辉绿岩脉、石英闪长岩及少量闪长岩等。岩石样品(WX-3)整体呈浅灰色 — 灰白色，自形粒状结构，晶粒粗大，块状构造，野外定名花岗岩。岩矿鉴定表明该样品主要矿物有斜长石、钾长石、石英、角闪石和黑云母，副矿物由磷灰石和榍石等组成。斜长石晶体形态多呈半自形板状，含量约占 20%，矿物粒径介于 2～6 mm 之间，矿物晶体常出现程度不同的绢云母化、高岭石化。钾长石晶体呈板柱状，含量约为 30%，粒径大小在 0.8～3.6 mm 之间;石英呈不规则他形粒状，含量约 40%，粒径一般 < 4 mm;暗色矿物角闪石与黑云母常聚集成小团块状，含量约为 5%，呈不均匀分布;榍石呈粒状，与角闪石、磷灰石共生。磷灰石、锆石及磁铁矿等副矿物总含量在 5% 左右。

　　3 实验流程

　　锆石的分选采用重液和磁选方法在河北省地质队实验室完成。运用阴极发光图像来观测锆石颗粒的内部结构并选取合适的点位用以分析研究。U、Th、Pb 的测定在中国科学院青藏高原研究所 LA-ICP-MS 进行，详细分析方法见 Li et al.(2009)。数据结果处理采用 ISOPLOT 软件(Ludwig，2003)。在锆石 U-Pb 定年的基础上，选择谐和度较好的年龄点，在与年龄点环带趋势一致的微区圈定 Hf 同位素点位。锆石 Hf 同位素分析利用 Neptune Plusma II 多接收等离子质谱仪和 NWRl93UC 193 nm 激光取样系统进行，详细步骤参见 Liu et al.(2015)。在室内将野外采集的新鲜样品全岩粉碎并研磨至 200 目得到粉末样。随后，利用中国科学院青藏高原研究所环境变化与地表过程重点实验室 X - 射线荧光光谱仪(XFR-2400)分析主量元素含量，数据误差不超过 ±3%;再用 Agilent 5110 型电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)分析得到微量元素含量，具体流程参考 Liu et al.(2008)。

　　4 实验数据及分析结果

　　4.1 锆石 U-Pb 年龄

　　WX-3 样品中锆石多为短柱状，半自形 — 自形，大小在 150～380 µm 左右，锆石发育有岩浆成因的韵律环带结构，少数含继承性锆石核。U 的含量变化范围为 247×10⁻⁶～513×10⁻⁶，Th 的含量变化范围为 59.2×10⁻⁶～265×10⁻⁶，Th/U 比值大多在 0.17～0.66 之间，均值为 0.31，分布集中且均大于 0.1，这表明锆石为典型的岩浆成因。实验共获得 25 颗锆石 U-Pb 数据，去除年龄谐和度小于 90% 的 9 组数据，剩余数据均集中在一个年龄段，16 个数据给出的 ²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄范围为～214 Ma，经计算谐和年龄为 217±1 Ma。

　　4.2 锆石 Lu-Hf 同位素

　　样品 WX-3 年龄值为～217 Ma 的 15 颗锆石的(¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf)ᵢ的变化范围在 0.281922～0.282340 之间，Hf 同位素成分比较均一，加权平均值 0.282256，对应的 εHf (t) 变化范围在 - 25.2～-10.5 之间，平均值为 - 13.5;地壳二阶段模式年龄(TDM2)变化范围在～[具体范围未明确] 之间，加权平均值 2.1 Ga。

　　4.3 全岩 Sr-Nd 同位素特征

　　花岗岩的 Rb 含量为 274.06×10⁻⁶，Sr 含量为 54.22×10⁻⁶，Rb/Sr 值为 5.05，⁸⁷Rb/⁸⁶Sr 值为 6.9438，初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 值为 [具体数值未明确]，εNd (t) 值为 - 12.0，二阶段模式年龄(TDM2)为 2.0 Ga。

　　4.4 全岩地球化学特征

　　样品 WX-3 在 TAS 侵入岩地球化学分类图中属于花岗岩类，结合显微镜下观察，我们将 WX-3 样品定名为花岗岩。6 个样品 SiO₂含量为 64.65%～73.47%，平均 69.92%，全碱含量较低(K₂O+Na₂O=5.21%～7.73%)，里特曼指数 σ=(K₂O+Na₂O)²/(SiO₂-43) 为 0.98～2.02，属于钙碱性。CIPW 标准矿物计算出现以刚玉为主的富铝矿物，以及少量的角闪石、磁铁矿等矿物。Al₂O₃含量约为 [具体范围未明确];铝饱和指数 A/CNK=1.09～1.49，多数大于 1.1，平均值为 1.27;A/NK=1.34～1.91，平均值为 [具体数值未明确]，表现为碱质、过铝质特征，同时在 A/NK-A/CNK 投点图上属于 S 型花岗岩类。微量元素组成上，轻度富集 Rb、Pb、K 等大离子亲石元素，强烈亏损 Nb、Ta、P、Ce、[具体元素未明确] 等高场强元素，(La/Yb)ₙ=4.40～8.82。稀土配分曲线中，略右倾呈 “海鸥型”，形态与地壳熔融花岗岩类似，稀土元素总量(ΣREE)为 88.08×10⁻⁶～146.09×10⁻⁶，其中 ΣLREE=73.85×10⁻⁶～128.00×10⁻⁶，ΣHREE=14.23×10⁻⁶～22.40×10⁻⁶，轻稀土元素富集，轻重稀土分馏较明显。其中(La/Sm)ₙ=3.29～4.58，(Gd/Yb)ₙ=0.83～1.81，轻稀土内部分馏较重稀土内部分馏更明显。δEu 值为 0.44～0.94(壳幔型)，显示较强的负异常，表明在岩浆分离结晶作用过程中有一定程度的斜长石的分离。

　　5 讨论

　　5.1 岩浆演化及源区特征

　　WX-3 花岗岩 SiO₂平均含量 [具体数值未明确]，Al₂O₃平均含量 [具体数值未明确]，K₂O/Na₂O 平均值为 [具体数值未明确]，铝饱和指数 A/CNK 平均值为 1.27，为高钾、过铝质钙碱性岩石。相对于下地壳，该岩体明显具有 K、Rb 等大离子亲石元素，轻稀土元素和 Zr、Hf、HREE 等高场强元素相对富集。整体亏损 Nb、Ta、P、Ti 的特征，反映出具有地壳重熔花岗岩的特征，Eu 负异常代表熔体经历了分离结晶作用或熔体物质来源于上地壳。类似上 - 中地壳的微量元素蛛网图，暗示成岩过程存在上 - 中地壳熔体参与，说明母岩浆可能主要来自上 - 中地壳的重融。另外，样品中具有 Pb 元素富集，Nb、Ta 元素亏损，为典型大陆玄武岩特征，暗示着岩浆的来源受俯冲岩石圈的影响，同时低 Ti 特征暗示其形成与大陆内岩石圈伸展有关，且受到消减带物质的影响，可能为陆内弧后伸展构造环境。

　　花岗岩 Mg值平均为 [具体数值未明确]，高于玄武质下地壳部分熔融产生的熔体 Mg值 40(Rapp et al.,1999);Zr/Hf 比值平均 35.57，高于壳源岩石(33.00±0.61)(Green,1995);Nb/Ta 比值平均为 12.02，低于地幔平均值 17.50，这些都表明岩浆可能主要来源于地壳，并存有玄武质地壳的参与。在 εHf (t)-t 图解上，来自花岗岩中的锆石 εHf (t) 值全部落于地壳演化线附近，平均值为 [具体数值未明确]，略高于地壳平均值，TDM2 模式年龄在 2.1 Ga 左右，同样说明其形成过程中有古老陆壳物质的加入;维西花岗岩全岩 εNd (t) 值与 εHf (t) 值相似，为 - 12.0，二阶段模式年龄为 2.0 Ga，同样表明其形成过程中有古老陆壳物质参与。酸性岩形成过程中，幔源物质的加入有两种主要的方式，一是壳幔作用引起的岩浆混合，二是幔源岩石的部分熔融。野外未发现该岩体中存在镁铁质包体等指示岩浆混合作用的特征，区域上也没有见到有同期幔源岩石的报道，说明幔源岩浆直接参与其成岩的可能性较小。从 CaO/Na₂O-Al₂O₃/TiO₂投点图看，玄武质岩浆混入约占比小于 20%，因此，该区花岗岩岩浆为明确的地壳重熔成因酸性岩。

　　5.2 构造环境探讨

　　花岗岩浅色矿物主要为石英，其次为钾长石及斜长石;暗色矿物为少量黑云母、普通角闪石及辉石，铝指数较高，为过铝质，K 含量极高，A/NK-A/CNK 投点图显示样品具有 S 型花岗岩特征。花岗岩铝质含量高、富钾、富集 LILE 和 HREE，贫化 HFSE，并具有高 Th、U、Zr、Hf、Nb/Ta 和 Zr/Hf 值，(La/Yb)ₙ、(La/Sm)ₙ与地壳重熔产生的 S 型花岗岩地球化学特征类似。在 Rb-(Y+Nb) 构造环境判别图解中，6 个花岗岩样品均落入后碰撞花岗岩区域，也大致说明维西岩体可能形成于陆 — 陆碰撞之后。作为本区众多的同时期岩浆岩体之一，S 型花岗岩侵位年龄为 217Ma，处于本区北澜沧江(碧土)古特提斯洋闭合后陆陆碰撞晚期阶段(Tao et al.,2014;Peng et al.,2015;Wang et al., 2018a,2023)。

　　该酸性岩岩体年龄与北澜沧江花岗岩体内已知 S 型花岗岩年龄一致，且岩体的构造位置与梅里雪山花岗岩体的构造位置一致，均处于碧土混杂岩带和德钦弧后混杂岩带之间，因此，我们认为该岩体代表了北澜沧江花岗岩体向南延伸到此处，由此北澜沧江花岗岩带的空间分布向南扩展了近 200 km。根据碧土古特提斯洋壳是由西向东俯冲，俯冲角度平缓，由俯冲到碰撞，俯冲板片角度由缓变陡，甚至发生高角度拆离(Wang et al.,2021)，在地表则表现为，出露面积大的岩体往往是代表离缝合带较近的碰撞及碰撞后伸展状态的 S 型花岗岩体，而小的岩株往往远离缝合带代表早期俯冲阶段的 I 型花岗岩(Tao et al.,2014;Peng et al.,2015;Wang et al.,2018a, 2023)。本文的维西 S 型花岗岩紧邻本区最大的花岗岩体，其东侧的二叠系地层分布一系列小的中酸性岩体，本文的数据分析也支持前人北澜沧江缝合带由西向东俯冲碰撞的结论(Wang et al., 2018a,2023)。

　　5.3 岩浆活动与高原古特提斯构造框架

　　在传统的认识中羌塘块体北界以金沙江古特提斯缝合带与松潘 — 甘孜复理石带相隔，南部以班公湖 — 怒江中古特提斯缝合带与拉萨块体相隔，但是这种构造框架在与藏东块体对比中存在很多问题，如：很早之前藏东南昌宁 — 孟连缝合带被认为是隔绝冈瓦纳块体与华夏块体的分界，而金沙江缝合带则被认为是一条弧后缝合带，这与羌中地区将金沙江缝合带作为古特提斯主缝合带的认识很冲突(Wu et al.,1995;Yin and Harrison, 2000;Kapp et al.,2007)。最新研究进展认为羌中地区的龙木措 — 双湖缝合带和藏东南的昌宁 — 孟连缝合带为同一条缝合带，但它们之间近 700 km 的藏东地区缺乏蛇绿缝合带存在的证据(李才等，2009)，而碧土缝合带的认定和巴青高压榴辉岩的发现(Zhang et al.,2018;Wang et al.,2021)使龙木措 — 双湖缝合带和昌宁 — 孟连缝合带的连接更加合理。

　　本文北澜沧江花岗岩带古特提斯属性的建立使藏东地区古特提斯主缝合带构造框架单元结构更加完善，并且北澜沧江花岗岩带的空间展布由类乌齐、昌都吉塘、左贡东大山、芒康盐井、德钦梅里雪山向南延展到维西碧罗雪山一线，与南部的临沧花岗岩之间仅 200 km 的距离，相似的构造位置和相似的地化特征使北澜沧江花岗岩带与临沧花岗岩的连接毫无问题(Wang et al., 2018b)，而羌中双湖地区同样发育与古特提斯洋闭合相关的花岗岩带(Zhai et al.,2016)。这样，从羌中、藏东到藏东南，存在一条上千公里的花岗岩带，该花岗岩带与江达 — 维西花岗岩带及义敦花岗岩带共同构成藏东地区 3 条近乎平行的古特提斯岩浆岩带;同时德钦弧后混杂岩带可向南延伸到维西地区，并可以与云南地区的景洪弧后混杂岩带对接，从而确立了藏东地区多岛弧的古特提斯沟湖盆构造体系。

　　6 结论

　　碧罗雪山附近的花岗岩位于近南北走向的碧土缝合带和德钦弧后混杂岩带之间，其锆石年龄在 217±1 Ma 左右，εHf (t) 均值为 - 13.5 左右，其模式年龄(TDM2)在 2.1 Ga 左右;花岗岩全岩 εNd (t) 均值为 - 12.0 左右，其模式年龄(TDM2)在 2.0 Ga 左右;地球化学特征显示其为花岗岩，结合显微镜下观察，可定名为花岗闪长岩或花岗岩。花岗岩具有古老地壳参与的地壳重熔成因的酸性岩特征，构造判别图显示岩石为陆陆碰撞相关的 S 型花岗岩，这与主特提斯洋向东俯冲于兰坪 — 思茅地块之下的古特提斯构造演化模型相契合。空间分布上，碧罗雪山花岗岩将北澜沧江花岗岩带向南扩展了 200 km，并将主特提斯各构造单元向南同样扩展了 200 km。藏东主古特提斯构造带的细化，为龙木措 — 双湖缝合带与昌宁 — 孟连缝合带的对接提供了更细致的证据。

张圣听;王世锋;王 淇;宋立才,中国地质科学院地质力学研究所;北京大学地球与空间科学学院;防灾科技学院,202405