扬子地台西缘, 也称“ 康滇地轴” , 是我国著名的SN向构造带, 西以箐河断裂与松潘— 甘孜褶皱带相连, 东以小江断裂与四川盆地相隔, 北起四川康定, 南至云南元谋, 是扬子地台中— 新元古代地层和岩浆岩出露最广泛的地区之一, 也是研究的热点区域^{[1, 2, 3, 4]}。其中, 位于“ 康滇地轴” 中部的小相岭地区是该区新元古代构造-岩浆活动的缩影^{[5, 6, 7]}, 发育大量新元古代基性-酸性双峰式火山岩, 即苏雄组火山岩。前人对苏雄组火山岩做了大量年代学研究。张盛师^[8]以苏雄组的顶界年龄(0.8 Ga)和底界年龄(0.9 Ga)将其限定为青白口系; 后续报道关于苏雄组年龄数据主要有: 流纹斑岩锆石U-Pb年龄为(853± 15) Ma^[9], 流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为(803± 12) Ma^[10], 沉凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为(801.3± 7.2) Ma^[11]。此外, 有关苏雄组火山岩的地球化学特征和同位素年代学研究也较多^{[10, 12, 13, 14]}。然而, 已有研究均未对苏雄组火山岩的层序和韵律进行划分, 也未对苏雄组火山岩地层进行过精确厘定。可见, 对苏雄组古火山机构和火山喷发旋回的研究还不够深入, 该套巨厚的火山岩是多期次喷发还是一次喷发以及火山口的位置等都是亟待研究的重要问题。本文通过系统的岩石学研究, 根据地史时期遗留的古火山颈及火山管道中的充填物, 恢复了苏雄组古火山机构, 初步厘定了苏雄组火山韵律和旋回特征, 证实了小相岭地区苏雄组火山岩是由2次喷发亚旋回构成的, 对进一步研究川西地区新元古代火山活动的喷发机制、期次和构造背景具有重要意义。

研究区位于扬子西缘“ 康滇地轴” 中部, 安宁河断裂东侧小相岭一带, 受安宁河断裂带控制。区内苏雄组为呈NNE-SSW向展布的带状地质体, 出露面积约532 km², 超覆于登相营群之上, 在孟获城一带与石棉花岗岩呈侵入接触, 与上覆开建桥组火山碎屑岩呈整合接触。

苏雄组火山岩为一套由大量钙碱性、碱性流纹岩和少量碱性玄武岩构成的双峰式火山岩, 属大陆内部裂谷型火山作用的产物^[15], 命名于甘洛县苏雄乡。苏雄组的原始定义为: 下段为灰— 灰绿色酸性熔岩、火山碎屑岩; 中段为深灰— 灰绿色中性火山岩夹灰质砂岩、砾岩; 上段为玄武岩、安山玄武岩、酸性火山碎屑岩及熔岩^[16]。由下而上分别命名为“ 仁勇组” (下段)、“ 博洪组” (中段)和“ 阿子觉组” (上段), 后合并称为苏雄组。苏雄组现在的定义为: 下部以火山碎屑岩为主, 为灰绿色凝灰岩夹少量玄武岩及安山岩; 中部以中酸性熔岩为主; 上部主要为沉积凝灰岩和玄武岩^[17]。该组在甘洛县苏雄乡厚1 164 m, 向南至小相岭一带厚度增至6 800余m, 岩性以中酸性火山熔岩为主, 含大量凝灰岩、集块岩及火山角砾岩。该组与下伏地层呈区域性不整合接触, 在甘洛县以南不整合超覆于中元古界会理群或登相营群之上, 在甘洛、峨边一带超覆于峨边群之上。与上覆开建桥组火山碎屑岩呈整合接触, 在苏雄一带顶部以致密玄武岩与开建桥组分界。北部与观音崖组呈平行不整合接触, 局部与灯影组呈不整合超覆。

根据野外实测剖面, 阳糯雪山完整的古火山机构包括火山颈相、溢流相、爆发相和火山沉积相, 以酸性岩石为主, 夹极少量基性火山岩。

3.1 火山颈相

火山颈相岩石主要为火山集块岩和火山角砾岩(图3), 二者之间无明显界线, 但与溢流相英安岩和流纹岩界线明显。集块以流纹质岩石为主, 小者直径约20 cm(图3(a)), 大者直径可达2 m(图2(c))。角砾与集块岩性一致, 大小为2~64 mm(图3(d)), 棱角状的凝灰岩角砾杂乱分布, 被火山灰胶结。

图3

Fig.3

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	图3 阳糯雪山古火山机构火山颈相岩石的野外地质特征Fig.3 Field photographs of ancient volcanic apparatus rocks of volcanic neck facies in Yangnuo Snow Mountain

3.2 溢流相

溢流相岩石中英安岩和流纹岩占50%以上, 受黏度影响, 该类岩石多分布于火山口附近, 岩石致密坚硬, 经物理风化后多形成巨大碎块, 以紫红色-浅肉红色为主, 俗称“ 红崖子” 。

英安岩具有典型的斑状结构和流纹构造(图4(a)、(b)), 部分具有珍珠构造。石英斑晶具裂纹, 多熔蚀呈港湾状, 或具有反应边结构, 斜长石斑晶发生高岭土化, 正交镜下可见斜长石的聚片双晶和卡钠复合双晶。

图4

Fig.4

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	图4 阳糯雪山古火山机构溢流相和爆发相岩石的野外及镜下地质特征Fig.4 Field and microscopic photographs of ancient volcanic apparatus rocks of effusive facies and explosive facies in Yangnuo Snow Mountain

流纹岩具有典型的斑状结构和流纹构造(图4(c)、(d)), 基质为隐晶质, 遇斑晶绕过形成流纹构造, 说明岩浆在缓慢流动过程中快速降温。石英斑晶具裂纹, 钾长石斑晶以正长石和透长石为主, 发生高岭土化, 正交镜下可见正长石的简单双晶。

剖面未出露的杏仁玄武岩位于古火山机构北侧1 km处, 岩石具斑状结构和杏仁状构造, 基质具间粒-间隐结构, 主要矿物为斜长石和辉石, 含少量磁铁矿。自形斜长石斑晶多为拉长石— 倍长石, 粒状辉石为普通辉石, 斜长石粒间充填细粒普通辉石和少量磁铁矿, 以及少量玻璃质, 气孔相对较小, 充填绿泥石或方解石。

3.4 火山沉积相

主要分布于古火山机构东侧, 属火山岩夹层, 主要由火山碎屑物经沉积、压实和火山灰胶结而成, 发育层理构造(图5(a)、(b)、(c))。

图5

Fig.5

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	图5 阳糯雪山古火山机构火山沉积相岩石的野外及镜下地质特征Fig.5 Field and microscopic photographs of ancient volcanic apparatus rocks of volcanic sedimentary facies in Yangnuo Snow Mountain

火山沉积相岩石以沉凝灰岩和凝灰质含砾粗砂岩为主。沉凝灰岩发育水平层理构造, 棱角状的石英晶屑顺层理面分布(图5(b)、(c)、(d)), 凝灰质粗砂岩中碎屑以棱角状的单晶石英为主, 含火山岩岩屑和长石晶屑, 发育粒序层理和平行层理构造(图5(e))。该粗砂岩在剖面上出露厚度约11 m, 但区域内不能展开对比, 反映其为水体局限分布的陆相堆积, 可能形成于火山洼地。

朱玉书^[19]将扬子西缘小相岭一带苏雄组分为2个组(阳落沟组和小相岭组)、7个段及18个(韵律)带, 认为山顶出露的火山集块岩和火山角砾岩为凝灰质砾岩, 属火山碎屑沉积相。通过本次野外地质调查和实测剖面, 发现该区出露的火山集块岩和火山角砾岩为火山通道相岩石, 并恢复了小相岭地区阳糯雪山古火山机构(图6), 将阳糯雪山古火山机构划分为2次喷发亚旋回和15个火山韵律, 2次喷发亚旋回之间出现了1次明显的火山间歇期(图7)。其中, 酸性熔岩-火山碎屑岩形成6个韵律, 中酸性熔岩-火山碎屑岩形成9个韵律。

图6

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	图6 阳糯雪山古火山机构实测剖面(剖面位置见图1)Fig.6 Measured section of ancient volcanic apparatus in Yangnuo Snow Mountain

图7

Fig.7

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	图7 阳糯雪山古火山机构韵律划分图Fig.7 Rhythm division of ancient volcanic apparatus in Yangnuo Snow Mountain

一般来说, 在岩浆上升至喷出地表的过程中, 由于岩浆房挥发组分大量逸失, 岩浆黏度变大, 失去爆发力, 酸性岩浆多以侵出方式喷出, 慢慢被动挤出火山通道, 并侵位于火山通道上部。所以, 这些侵出相的岩石通常是确定酸性火山岩火山口位置的重要标志, 但迄今为止小相岭地区尚未发现侵出相岩石类型。

小相岭地区溢流相火山岩以巨厚的酸性熔岩为主, 这与国内外火山熔岩普遍以玄武岩或双峰式火山岩为主的现象十分不同^{[20, 21, 22]}, 表明其具有特殊的火山喷发机制。通过火山岩层序分析, 该套火山岩系具有以下喷发特点: 几乎所有火山活动均以喷发开始, 局部地段以强烈爆发开始, 形成英安质-流纹质熔结凝灰岩、英安质-流纹质多屑凝灰岩、火山集块岩及火山角砾岩等, 之后喷发强度逐渐减弱, 以溢流相流纹岩或英安岩类为主, 经历数个韵律之后, 形成渐缓的喷发和火山活动间歇, 造成火山碎屑物堆积, 河湖相火山沉积, 形成火山沉积碎屑岩类。经过多次火山活动的喷发— 溢流— 间歇沉积, 再到喷发— 溢流, 形成了该火山岩系韵律明显的火山-沉积建造。

前人认为的震旦系^{[9, 19, 23, 24, 25]}、现在认为的青白口系上统^{[10, 11, 13]}, 火山活动较活跃, 小相岭地区苏雄组酸性熔岩流和火山灰流沉积了6 000多m的火山岩系, 苏雄组火山岩厚1 286.6 m, 上部开建桥组局部变薄甚至消失。甘洛地区开建桥组比苏雄组厚度大得多, 其开建桥组火山碎屑岩厚2 637.2 m。南部西昌螺髻山地区, 两组总厚约3 300 m, 其开建桥组厚3 160 m, 苏雄组火山岩厚仅约200 m。火山岩与碎屑岩的分布关系说明当时盆地大致以小相岭为中心, 西高东低, 北高南低, 近源处(小相岭)大量堆积熔岩和火山碎屑流, 形成了苏雄组; 较轻的火山碎屑被风或水流携带至低洼地带, 形成开建桥组火山碎屑沉积岩, 两者应为同时异相的产物^[11]。

由底至顶, 本次获得4件火山岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄, 分别为(851± 4) Ma、(849± 4) Ma、(821± 4) Ma、(819± 4) Ma(另文发表), 由此可以确定苏雄组火山岩为新元古代早期青白口系火山活动的产物。第一亚旋回中上部英安岩锆石U-Pb加权平均年龄为(851± 4) Ma, 代表了英安岩的结晶年龄, 而顶部英安质凝灰岩锆石U-Pb加权平均年龄为(849± 4) Ma, 与英安岩年龄在误差范围内一致, 代表其沉积年龄, 说明第一火山喷发亚旋回在849 Ma左右已结束; 第二亚旋回中部流纹岩锆石U-Pb加权平均年龄为(821± 4) Ma, 代表了流纹岩的结晶年龄, 而顶部英安岩锆石U-Pb加权平均年龄为(819± 4) Ma, 与流纹岩年龄在误差范围内一致, 说明以酸性为主的火山喷发亚旋回在经历了一段时间的沉静期后, 又迎来了一次大规模的以中酸性岩浆为主的火山爆发活动。由古火山机构韵律划分图(图7)可知, 小相岭地区苏雄组火山活动至少持续了30 Ma。

年代学分析结果表明, 苏雄组火山岩具有多期次、多幕式喷发特征。早期中酸性岩浆与晚期酸性岩浆结晶年龄为851~819 Ma, 且阳糯雪山古火山机构在年代学上也呈现由中心向四周逐渐变新的规律, 更大范围内显示火山活动具有由南向北迁移的趋势。虽然前人关于苏雄组火山岩年代数据差异较大, 但毫无疑问, 阳糯雪山古火山机构附近岩石的结晶年龄要更老一些, 应为时代相对较早、规模较大的喷溢。野外地质证据也支持该观点, 喷发物不仅范围广, 且存在火山间歇期, 沉凝灰岩和凝灰质砂岩层即为证据之一。

(1)扬子西缘小相岭地区新元古界青白口系苏雄组火山岩以酸性-中酸性熔岩、火山碎屑岩为主, 夹少量基性熔岩。

(2)首次发现阳糯雪山完整的古火山机构由火山颈相、溢流相、爆发相和火山沉积相构成。其中, 火山颈相岩石主要为火山集块岩和火山角砾岩, 溢流相岩石以英安岩和流纹岩为主, 爆发相岩石以英安质熔结凝灰岩和流纹质晶屑凝灰岩为主, 火山沉积相岩石以沉凝灰岩和凝灰质含砾粗砂岩为主。

(3)小相岭地区阳糯雪山古火山机构可划分为2次喷发亚旋回和15个火山韵律, 2次喷发亚旋回之间出现了1次明显的火山间歇期。小相岭地区古火山机构的发现, 进一步厘定了苏雄组火山岩的喷发方式和构建特征, 对进一步研究苏雄组酸性火山碎屑岩的起源及新元古代陆内裂谷作用具有重要意义。