滇西昌宁-孟连带南段组碎屑锆石U-Pb年龄及其对沉积时代和构造环境的制约.pdf

第 卷 第 期 年 月地 质 通 报 .收稿日期:修订日期:资助项目:中国地质调查局项目云南省 万岩帅、大芒岭、上允 幅区域地质调查(编号:)、四川盆地地质结构与深层油气综合调查(编号:)作者简介:黄晓明()男硕士地质学专业:.通信作者:牟传龙()男博士生导师从事沉积地质与油气地质研究:.:./.滇西昌宁孟连带南段组碎屑锆石 年龄及其对沉积时代和构造环境的制约黄晓明牟传龙罗亮丛峰董会 .成都理工大学地球科学学院四川 成都.中国地质调查局成都地质调查中心四川 成都.自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室四川 成都.摘要:为制约滇西昌宁孟连带南段组的沉积时代和构造环境阐明临沧地块演化特征对南段组碎屑锆石进行 年代学研究 研究显示南段组具统计意义的最年轻组碎屑锆石年龄为 、.物源具泛非期()、晚格林威尔期()、早格林威尔期()期年龄组段特点 结果表明南段组中下部最大沉积下限为寒武纪中上部上限为石炭纪 物源来自东冈瓦纳超大陆内部至少 条造山带主要为南极 造山带、西澳 造山带、东澳 造山带具亲冈瓦纳大陆性质 在古生代冈瓦纳大陆重建中南段组古地理位置位于澳大利亚地块北缘是一个从西澳大利亚地块往东澳大利亚地块往北往东迁移从被动大陆边缘到活动大陆边缘转换的演化过程 早期沉积环境为滨浅海或三角洲后期为弧前增生楔沉积环境关键词:碎屑锆石临沧地块南段组滇西冈瓦纳大陆重建中图分类号:.文献标志码:文章编号:().图 研究区区域构造略图(、据张开均等潘桂棠等 .)及南段组地质简图().()()昌宁孟连结合带一直以来是国际研究的热点该带北起昌宁县南至孟连县北与龙木错双湖构造带连接南与泰国清迈构造带连接是多个微陆块拼贴的重要界线是特提斯构造域主缝合带(图)(方宗杰等刘本培等钟大赉金小赤等 .王保弟等)是西南三江重要的成矿带(李永森等王义昭等 王新利等 邓军等)是研究特提斯构造演化的重要场所研究区位于昌宁孟连结合带东侧(图)以西为保山地块、腾冲地块、喜马拉雅地块、印度陆块以东为临沧地块、思茅地块以南为印支地块以北为北羌塘地块、南羌塘地块、拉萨地块 地块的大陆亲缘性及古地理位置是重塑特提斯洋演化的重要依据而临沧地块构造属性存在原位古陆、外来地块等认识差异主要还是因为缺乏准确的年龄依据且相关的研究工作集中于地块东侧被厘定为早古生代增生杂岩的澜沧岩群(彭智敏等)对于地块西侧南段组沉积时代、大陆亲缘性、物源、古地理位置等仍存在认识差异因此本文以南段组为研究对象进行碎屑锆石 定年详细分析碎屑锆石年龄谱并与区域上南段组碎屑锆石年龄谱对比与周边地块单元碎屑锆石年龄谱对比限定其沉积时代、物质来源、地块亲缘性探地 质 通 报 年讨古地理位置及演化过程为临沧地块构造属性提供约束为特提斯演化提供重要信息 地质概况南段组是 年云南区调队五分队在澜沧县南段村一带建立的区域上呈南北向展布向北出露逐渐变窄直至昌宁县北尖灭向南在孟连出露面积最大并延入缅甸 研究区南段组与拉巴组两者为断层接触关系(图)区域上南段组西侧与上覆二叠系拉巴组整合接触或断层接触东侧与澜沧岩群断层接触 本文将从岩性组合、变形特征、时代归属和沉积环境 个方面对南段组进行描述南段组是一套岩性单一的浅变质岩以变质砂岩和板岩为主变质程度为低绿片岩相从下往上划分 段 段:浅灰白色块状变质长石石英砂岩、变质含长石石英砂岩、变质不等粒石英砂岩夹少量绢云板岩、砂质板岩、变质不等粒岩屑石英砂岩 段:深灰色风化后多呈灰黄、黄褐色之绢云板岩、粉砂质板岩夹变质细粒石英砂岩及变质粉砂岩或两者互层 段:灰色浅灰色风化后呈灰黄、黄褐色变质不等粒石英砂岩为主夹变质粉砂岩及少量绢云板岩呈薄板状片理化显著(图、图)图 临沧地块岩性柱状图.其中砂岩发育粒序层理、平行层理含少量泥砾泥岩发育水平纹层含少量石英颗粒 砂岩成分以单晶石英为主少量斜长石、岩屑、重矿物岩屑为粉砂岩、泥岩、变质岩、燧石等重矿物为锆石、独居石等 泥岩、粉砂岩成分以石英和粘土矿物为主粘土矿物为伊利石少量高岭石等 层序从下往上砂岩中单晶石英含量变少斜长石和岩屑变多 到 泥岩、粉砂岩由不含高岭石到含少量高岭石 砂岩主量元素、含量低是因其基本不含暗色矿物和长石局部 值高则是岩石中含大量岩屑泥岩、粉砂岩中、亏损、富集、负异常轻稀土元素富集重稀土元素平坦(贾进华郑建彬)南段组区域上主要有 期中浅层次变形第一期受东西向挤压总体 以 为变形面形成轴面近直立或向东陡倾的近南北向纵弯褶皱第二期对 褶曲进行纵向置换形成密集型轴面劈理第三期对 进行横向置换形成近水平顺层剪切的逆掩褶皱和不连续的剪切面理 第四期总体与 方向一致形成宽缓波状褶皱和切层断裂(云南省地质局于远山等成都地质调查中心)南段组沉积时代存在晚古生代和早古生代 种观点早期报道以寒武纪志留纪为主(云南省地质矿产局)之后以早石炭世(云南省地质矿产局刘本培等冯庆来等.郑建彬)、晚石炭世(方宗杰)、泥盆纪石炭纪(云南省地质局云南省地质矿产局)为主南段组沉积环境也存在深水和浅水 种观点一种认为为海相沉积(云南省地质矿产局)另一种认为为深海浊流沉积(云南省地质矿产局)还有学者提出弧前盆地陆源复理石建造(方宗杰等刘本培等)、被动陆缘沉积(段向东)、浅海陆棚沉积(云南省地质矿产局)、滨浅海相沉积(郑建彬)、浪控三角洲前缘斜坡深水陆棚环境(崔春龙等)上覆地层:二叠系拉巴组断 层.灰色变质石英砂岩与灰色板岩不等厚互层.灰色变质不等粒石英砂岩为主夹变质粉砂岩及少量绢云第 卷 第 期黄晓明等:滇西昌宁孟连带南段组碎屑锆石 年龄及其对沉积时代和构造环境的制约图 岩帅镇南段组实测剖面.拉巴组 南段组、段.澜沧岩群板岩.灰色变质石英砂岩与灰色板岩不等厚互层.灰色变质不等粒石英砂岩为主夹变质粉砂岩及少量绢云板岩.浅灰白色块状变质长石石英砂岩、变质含长石石英砂岩、变质不等粒石英砂岩夹少量板岩.灰色变质石英砂岩与灰色板岩不等厚互层断 层下伏地层:澜沧岩群 样品采集与实验方法本次采集的 件变质岩屑石英砂岩(、)位于岩帅镇南西 处公路附近(图)镜下鉴定结果为浅黄白色变质岩屑石英砂岩具变余砂状结构(图)由变余陆源砂、新生变质矿物组成 变余陆源砂主要由石英、岩屑组成呈次棱角状、次圆状磨圆度一般分选性较差粒度以.的中砂为主部分为.的粗砂少部分为.的细砂杂乱分布 石英端元主要为单晶石英少量多晶石英及硅质岩岩屑单晶石英粒内可见波状消光现象 岩屑端元受变质作用影响发生强绢云母化、硅化成分无法准确判定 岩内见少量云母呈星散状分布新生变质矿物主要由微鳞片状绢云母、隐微晶状长英质等组成粒径一般小于.集合体呈线纹状填隙在陆源砂粒间构成杂基支撑基底式胶结类型挑选锆石制成靶对样品进行破碎用重选和磁选分离、分选后挑出锆石颗粒在双目镜下随机选择并将锆石粘贴在环氧树脂制成靶固化后抛光/使锆石内部结构暴露照相对样靶进行透射光、反射光、阴极发光照相以检查锆石外部和内部结构圈定测试点位结合影像特征圈定出自形、裂纹少、包裹体少、较均匀、干净的锆石颗粒测试点位保证年龄的准确性进行 同位素年龄测定 测试工作在中国地质调查局成都地质调查中心完成采用激光剥蚀等离子体质谱法()进行锆石 年龄测定激光束斑直径为 频率为 样品经剥蚀后以氦气为载气氩气为补偿气体调节灵敏度混合后送入 进行分析每个锆石测试点包括 的气体空白信号和 剥蚀、数据采集信号每 个锆石测试点收尾分别插入 个 标样和 个 标样以确保样品分析结果的精度和准确度 数据处理、年龄计算、图谱制 作 等 采 用、.软件进行处理 分析结果本次研究的 件砂岩样品(、)锆石粒径为 呈次圆状圆状阴极发光()图像(图)显示内部多具有明显的振荡环带结构/值大于.锆石稀土元素特征显示轻稀土元素亏损、重稀土元素富集的左倾分布模式(标准化值据 )正 异常负 异常(图、)揭示主体为岩浆锆石(吴元保等)进一步通过锆石微量元素/图解、/图解(图、)判别锆石类型为大陆锆石和洋壳锆石通过/图解、/图解(图、)判别锆石构造环境为岩浆弧和造山环境本次同位素测年共测试 个锆石点(见电子版附表)测定结果显示锆石总体具有较好的谐和地 质 通 报 年图 南段组野外(、)及镜下(、)照片.()()变石英砂岩与板岩不等厚互层两期面理、变余砂状结构 石英绢云母图 南段组碎屑锆石阴极发光图像.第 卷 第 期黄晓明等:滇西昌宁孟连带南段组碎屑锆石 年龄及其对沉积时代和构造环境的制约 图 南段组锆石类型判别图解(、)、构造背景图解(、)和稀土元素配分曲线图(、)(据 .).()()()度其中谐和度大于 的有 点其余 个点的谐和度低不参与年龄计算 年龄变化区间较大介于 之间 对于年龄大于 的锆石采用/年龄小于 的采用/年龄 频谱图显示多个群组/峰(图)分别为 、分别为 、最年轻组锆石年龄分别为、.讨 论.地层时代南段组时代沿革的划分思路是通过上覆整合或不整合接触(云南省地质矿产局)的二叠系拉巴组南段组中上段采获的早石炭世菊石以及南段组中下段采获的三缝孢子这三要素确定 南段组中上部采获的早石炭世菊石主要集中于孟连南段村、阿里村、板角村 处(相当于建组位置)而碎屑锆石具有统计意义的最年轻组年龄多数为 南段组中下段延到泥盆纪的依据是“万沧源幅、上班老幅区域地质调查报告”(云南省地质局)澜沧东主村和“万凤庆幅区域地质调查报告”(云南省地质矿产局)温泉大九甲采获的三缝孢子认为其出现于奥陶纪繁盛于泥盆纪 但又存在 种认识一是认为南段组时代部分归属于奥陶纪二是认为南段组时代下延到泥盆纪 况且南段组中下部厚千余米仅获植物碎片、三缝孢子等零星化石仅通过生物层序未能完整准确限定其最大沉积时代下限 因此南段组时代归属地 质 通 报 年图 南段组碎屑锆石 年龄谐和图(、)和相对频率分布图(、).()()最大的问题是其沉积下限不清本次通过南段组(、)碎屑锆石 年龄研究认为具有统计意义的最年轻组年龄为 、.表明南段组最大沉积年龄为寒武纪 因此本次对南段组时代归属认识是最大沉积下限为寒武纪中上部上限为石炭纪.地体亲缘性及物源通过与区域上其他南段组碎屑锆石年龄谱值对比获得南段组碎屑锆石 年龄主要集中在 个阶段(图、):泛非期()、晚格林威尔期()、早格林威尔期()次级年龄组()通过与各陆块碎屑锆石年龄谱值对比(图)认为南段组具有亲冈瓦纳大陆性质通过与临沧地块内澜沧岩群、拉巴组碎屑锆石年龄谱值对比(图、)探讨其古地理位置及演化过程古洋盆在发生、发展和消亡过程中会形成不同的沉积盆地造山过程中高强度的挤压、位移、走滑、剪切等构造运动使相距甚远的古地理单元毗邻、共生、混杂(龚一鸣等)而碎屑锆石年龄谱是判断不同地块亲缘关系、重建古大陆演化及古地理位置最有效的方法之一(.)特提斯演化主流观点认为冈瓦纳大陆自早古生代开始不断裂离地块群向北漂移、增生裂开形成原、古、新特提斯 裂离出的地块群主要包括早古生代早期裂离出去的胡安地块群和中晚第 卷 第 期黄晓明等:滇西昌宁孟连带南段组碎屑锆石 年龄及其对沉积时代和构造环境的制约二叠世裂离出去的基梅里地块群(.)通过与不同地块碎屑锆石年龄谱值比较以判断南段组与各地块的亲缘关系(图)图 南段组与其他相关碎屑锆石 年龄频谱对比图(据赵林涛等周美玲等).北羌塘地块(图)碎屑锆石年龄谱峰值有、(.彭虎等)有晚格林威尔期的年龄显示但不明显部分观点认为北羌塘地块来自于印度冈瓦纳大陆并在二叠纪之前从其裂离出来(宋培平等)南羌塘地块(图)碎屑锆石年龄谱峰值有 、(.)具有泛非期和晚格林威尔期的年龄表明其物源来自特提斯喜马拉雅地块、南极 造山带、南极 造山带、印度 造山带高喜马拉雅地块(图)具有明显的晚格林威尔期的年龄(.)为印度 造山带的物源特征西澳大利亚板块(图)碎屑锆石年龄谱峰值有 、地 质 通 报 年、(.)具泛非期、早格林威尔期的年龄扬子地块(图)碎屑锆石年龄谱峰值有 、(.)思茅地块中二叠系地质体的温水动物群表明其具有扬子地块的亲缘性(李兴振等云南省地质矿产局刘本培等钟大赉.邢晓婉等)部分认为属于印支地块北侧的一部分()以上 个地块的碎屑锆石年龄峰值没有完整的泛非期、早格林威尔期、晚格林威尔期 期同时存在的特征与南段组 期年龄谱