楚雄盆地的性質(zhì)綜述

郭 佩，李長(zhǎng)志

(西北大學(xué)地質(zhì)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069)

云南省的楚雄盆地位于揚(yáng)子板塊西南緣，是云南有名的中生代紅色沉積大盆地，地層厚度巨大。本文所探討的盆地是指中新生代以來(lái)的陸相盆地，對(duì)于中生代以前的盆地性質(zhì)認(rèn)識(shí)較統(tǒng)一。由于盆地后期改造強(qiáng)烈，很難追溯相鄰造山帶的演化及其控盆過(guò)程，因而，有關(guān)中生代以來(lái)盆地的性質(zhì)一直說(shuō)法不一，甚至有截然相反的觀點(diǎn)。較老的觀點(diǎn)有黃第潘提出的塊斷盆地、杜全義的斷凹盆地、王尚義的克拉通多旋回盆地、李德生的克拉通內(nèi)擠壓盆地、任治機(jī)提的山間盆地、肖榮吾的康滇古裂谷帶、地礦部高原所的張裂凹陷盆地、黎功舉的弧后盆地、成都地礦所的邊緣前陸盆地、王維賢、吳延之等提的斷塊裂陷盆地等［1］

為對(duì)楚雄盆地性質(zhì)有整體認(rèn)識(shí)，本文綜合了近十幾年來(lái)前人對(duì)楚雄盆地形成與演化的觀點(diǎn)(表1)，概況起來(lái)對(duì)于盆地的類型歸屬有以下幾種:(1)裂谷盆地(包括斷陷盆地和坳陷盆地)(2)弧后前陸盆地(3)周緣前陸盆地(4)后陸盆地(5)復(fù)式盆地。

表1 前人對(duì)楚雄盆地形成與演化階段劃分對(duì)比表

1 盆地性質(zhì)及證據(jù)

1.1 后陸盆地

張志斌(2002)［2］、方維萱(2002)［3］、鄒?？?2008)［4］等人認(rèn)為，楚雄盆地不是前陸盆地，而是匯聚型的后陸盆地。主要有以下證據(jù):

1)深部構(gòu)造證據(jù)

深部物質(zhì)研究結(jié)果表明，楚雄盆地的形成模式是，在楚雄盆地所在的揚(yáng)子板塊向西俯沖的過(guò)程中，基底俯沖在特提斯洋殼之下，但是表層蓋層則由于滑脫層的影響而沿該層橫向張裂，造成西側(cè)地體向東側(cè)擠入(楔入)增生，而東側(cè)則沿紅河斷裂向上滑動(dòng)的造山作用，即哀牢山造山作用，使楚雄盆地西側(cè)向東掀斜。因此，楚雄盆地處于紅河斷裂的上盤陸內(nèi)位置，由于哀牢山的造山作用，使得楚雄盆地成為擾曲盆地。

2)邊界構(gòu)造演化證據(jù)

晚三疊世，哀牢山洋全面閉合，揚(yáng)子板塊與蘭坪一思茅地塊發(fā)生碰撞，形成點(diǎn)蒼山－哀牢山造山帶及哀牢山－紅河斷裂帶(晚印支期)，導(dǎo)致?lián)P子地臺(tái)蓋層向西逆沖推覆于思茅地體之上。由于揚(yáng)子地臺(tái)基底向哀牢山造山帶俯沖，造成表層垂向抬升及向西逆沖推覆作用，形成哀牢山造山帶西側(cè)的墨江晚三疊世前陸盆地，屬于思茅盆地;紅河斷裂北東側(cè)的楚雄盆地則處于造山帶的后緣的仰沖盤位置，具有后陸盆地的性質(zhì)"前陸盆地不在楚雄地區(qū)，而是在鹽源地區(qū)和墨江地區(qū)(圖1)。

圖1 楚雄盆地及鄰區(qū)沉積盆地－造山帶耦合與轉(zhuǎn)換格局［4］

3)古地磁證據(jù)

前人大量文獻(xiàn)研究了中國(guó)華南、四川盆地西南部及云南中部、西(南)部的古地磁演化。古地磁研究表明，晚古生代時(shí)，揚(yáng)子地塊與蘭坪－思茅地體(古特提斯板塊)相互分離、獨(dú)立存在，屬于兩個(gè)不同演化歷史的大地構(gòu)造分區(qū)。從三疊紀(jì)(尤其是晚三疊世)起，二者基本處于相近的緯度線上，反映出它們是從晚三疊世起就碰撞并拼合在一起，構(gòu)成了亞歐大陸的組成部分，楚雄地區(qū)開(kāi)始了盆地階段的演化。

4)沉積學(xué)證據(jù)

麗江臺(tái)褶束為古生代地層，向東逆沖推覆至晚三疊世地層之上，表明逆沖推覆是在晚三疊世之后發(fā)生的。在現(xiàn)今盆地西部，并不存在為盆地提供主要物源的較高隆起剝蝕區(qū)。但深部向哀牢山造山帶俯沖消減?？赡芤虬Ю紊皆焐綆У拇瓜蛱蛽P(yáng)子地塊西側(cè)俯沖消減引起巖石圈彎曲沉降，在二者之間，從中晚三疊世起楚雄后陸盆地開(kāi)始發(fā)育。石油鉆探結(jié)果顯示，三疊統(tǒng)－侏羅系碎屑物質(zhì)主要來(lái)自盆地東部的滇中古隆起。

通過(guò)以上討論，作者認(rèn)為楚雄中生代盆地是揚(yáng)子地臺(tái)西南緣與古特提斯構(gòu)造域在早二疊世末－晚三疊世發(fā)生陸內(nèi)俯沖作用，導(dǎo)致哀牢山垂向抬升及以后的沉積蓋層向西逆沖推覆，而形成的造山帶后緣擾曲(坳陷)盆地，盆地類型屬于會(huì)聚型的后陸盆地。

1.2 裂谷盆地

潘杏南(1987)［6］、肖榮吾(1988)［7］、冉崇英(1998)［8］、房建軍(2004)［9］(表1)等認(rèn)為中生代以來(lái)楚雄盆地主要經(jīng)歷了裂谷盆地演化階段，其中晚三疊世主要經(jīng)歷了斷陷期、侏羅紀(jì)－白堊紀(jì)經(jīng)歷了坳陷階段，新生代盆地主要經(jīng)歷了改造。

肖榮吾認(rèn)為，楚雄盆地處于康滇大陸古裂谷帶中，演化同古裂谷帶一致，經(jīng)歷了晚古生代早期穹起階段，中生代中期成谷階段和中生代晚期－第三紀(jì)初期、晚期回返階段。證據(jù)主要有:早期穹起階段的峨眉山溢流玄武巖經(jīng)地球化學(xué)分析，峨嵋山玄武巖主體部分為弱堿性玄武巖，次要部分為拉斑玄武巖，可泛稱為拉斑玄武巖－弱堿性玄武巖系列，屬于大陸裂谷裂隙－中心式溢流玄武巖類型;中期成谷階段，斷裂作用加強(qiáng)，地殼陷落，沿裂谷帶產(chǎn)生內(nèi)陸斷陷盆地。沉積作用明顯，主要發(fā)育斷陷型紅色磨拉石建造、斷陷型含煤磨拉石建造、紅色含銅砂巖建造、紅色膏鹽建造。伴隨斷裂作用尚有堿性雜巖體侵入和噴出。晚三疊世斷陷型含煤磨拉石建造具有厚度大、由下而上為細(xì)－粗粒磨拉石建造、相變迅速、急速堆積等特點(diǎn)，非一般斷陷盆地產(chǎn)物，而是古裂谷在演化過(guò)程中裂陷沉積階段的重要表現(xiàn)，故屬于裂谷型含煤盆地;晚白堊世末－早第三紀(jì)古新世的四川運(yùn)動(dòng)，使康滇古陸完全回返，從而結(jié)束了該裂谷的發(fā)展史。

房建軍(2004)［9］根據(jù)不整合面及相關(guān)的構(gòu)造變動(dòng)證據(jù)，認(rèn)為楚雄盆地經(jīng)歷了三疊世基底沉降－裂陷階段、侏羅紀(jì)－白堊紀(jì)基底差異升降－坳陷階段和后期的強(qiáng)烈改造階段。

1.3 周緣前陸盆地

蒲 心 純 (1996)［10］、劉 怡 君 (1998)［13］、許 效 松(1999)［15］、朱同興(2000)［14］、譚富文(2000［11］、2004［12］)等認(rèn)為楚雄盆地是在揚(yáng)子西緣被動(dòng)大陸盆地基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的一個(gè)周緣前陸盆地。證據(jù)有:

1)沉積建造、充填層序

蒲心純、劉怡君等通過(guò)研究盆地的充填層序，沉積建造，得出楚雄前陸盆地在晚三疊世經(jīng)歷了3個(gè)明顯的發(fā)育階段:第一階段為早期聚斂碰撞階段，發(fā)育了黑色頁(yè)巖建造和碳酸鹽復(fù)理石建造;第二階段為構(gòu)造相對(duì)靜止期，發(fā)育了火山復(fù)理石建造和陸源復(fù)理石建造，由于俯沖持續(xù)進(jìn)行，先前位于沖斷帶附近的前陸盆地沉積被卷入造山帶并加載于經(jīng)拉伸變薄的克拉通陸殼上，撓曲作用受阻時(shí)，則使盆地變得淺而寬，并接受來(lái)自再旋回造山帶陸屑的磨拉石沉積，完成了由早期復(fù)理石向晚期磨拉石的轉(zhuǎn)化，并形成向上變淺的沉積序列。第三階段為盆地充填階段，發(fā)育了早期的海相磨拉石建造和晚期的陸相磨拉石建造。在第二階段明顯地表現(xiàn)出了多期次逆沖推覆造山活動(dòng)的特點(diǎn)。此盆地的發(fā)育演化歷程與典型的周緣前陸盆地演化歷史很相似，并具有粘彈性變形的特征。

2)沉降史

朱同興通過(guò)恢復(fù)盆地的沉降史，楚雄盆地具有較高的沉積物堆積速率，晚三疊世一般為207～446 m/Ma，侏羅紀(jì)一般為40～731 m/Ma，其中晚三疊世瑞替期的白土田組和晚侏羅世牛津期的蛇店組的沉積速率高達(dá)374～612 m/Ma，表明這兩個(gè)時(shí)期為盆地構(gòu)造強(qiáng)烈活動(dòng)期，分別屬于印支造山晚幕和燕山造山早幕的沉積。造山運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈時(shí)期，造山帶風(fēng)化剝蝕的碎屑物質(zhì)傾于前陸地區(qū)，形成山前磨拉石的超補(bǔ)償沉積。沉積速率如此高的超補(bǔ)償沉積作用通常僅發(fā)育于世界上一些經(jīng)典的前陸盆地或斷陷盆地中，而在穩(wěn)定的克拉通盆地和被動(dòng)大陸邊緣盆地中是不可能存在的。

1.4 弧后前陸盆地

劉和甫等(2000)［17］認(rèn)為在印支期晚三疊世，墨江洋盆向東消減，在哀牢山斷裂西側(cè)分布有晚三疊世沉積巖夾中酸性火山巖，代表晚三疊世火山弧及弧前盆地沉積。再向西分布有由變質(zhì)橄欖巖、基性熔巖及含放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖構(gòu)成的混雜巖，兩者形成由西向東俯沖的弧溝系。在哀牢山東側(cè)則發(fā)育有前陸褶皺沖斷帶及楚雄前陸盆地。他將楚雄盆地及鄰區(qū)構(gòu)造格局可以分為3部分:

1)西部褶皺沖斷帶

位于紅河斷裂帶與魚泡江－三街?jǐn)嗔阎g，變形帶卷入古生界、上三疊統(tǒng)及部分侏羅－白堊系。魚泡江－三街?jǐn)嗔褞?，斷面西傾，地表附近傾角較陡，達(dá)50°～60°，向下角度變緩，呈鏟式逆沖斷層，上三疊統(tǒng)向東逆沖在侏羅－白堊系之上，為薄皮構(gòu)造，由蓋層滑脫所產(chǎn)生的褶皺構(gòu)造。

2)中部前陸盆地

平緩褶皺帶展布在楚雄盆地主體部分，西界為魚泡江斷裂，東部為元謀隆起帶，變形主要卷入上三疊統(tǒng)至第三系，向斜開(kāi)闊，主要為白堊系及下第三系地層組成，背斜陡窄，為侏羅系地層組成，形成侏羅山式滑脫褶皺。平面上系列褶皺常呈雁行排列，反映走滑構(gòu)造作用;剖面上呈現(xiàn)出斷展褶皺、斷彎褶皺及沖隆構(gòu)造等特點(diǎn)。大姚－會(huì)基關(guān)斷彎褶皺帶，主體由侏羅系構(gòu)成，地震剖面顯示背斜核部下侏羅統(tǒng)明顯構(gòu)造增厚。

3)東部沖斷隆起帶

東以元謀－綠汁江斷裂為界，為東傾沖斷層，元古宇地層逆沖于中、新生界之上，地球物理資料顯示“元謀隆起”為無(wú)根變質(zhì)基底，剖面上呈現(xiàn)為一沖斷推覆基底巖片。

王國(guó)力等(2005)［19］通過(guò)研究楚雄盆地構(gòu)造－熱演化與古地溫場(chǎng)，得出晚三疊世盆地?zé)崃髦荡篌w與弧后前陸盆地的熱流一致，古地溫及地溫梯度相對(duì)較低。侏羅紀(jì)至早白堊世的地溫及地溫梯度相對(duì)于晚三疊世表現(xiàn)出平緩的降低，接近正常的克拉通盆地的熱流值分布范圍。晚第三紀(jì)以來(lái)盆地受陸內(nèi)走滑活動(dòng)及深部斷裂導(dǎo)致巖漿的侵入與熱液活動(dòng)的影響，地溫急劇上升，熱流增大。

1.5 復(fù)式盆地

尹福光等(1997)［18］認(rèn)為，盆地形成與演化分為六個(gè)階段:(1)被動(dòng)大陸邊緣沉降階段，(2)拉張熱隆起邊緣－裂谷盆地階段，(3)溝－?。柘惦A段，(4)殘洋－周緣前陸盆地階段，(5)走滑－拉張盆地階段;(6)走滑－擠壓－改造階段。即中新生代楚雄盆地經(jīng)歷了弧后前陸盆地—周緣前陸盆地—走滑－拉張盆地—走滑－擠壓盆地。楚雄盆地的形成與演化體現(xiàn)了盆地動(dòng)力學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)化和復(fù)合，在多種動(dòng)力系統(tǒng)作用下或經(jīng)過(guò)多旋回構(gòu)造階段產(chǎn)生了復(fù)式盆地。

2 展望

楚雄盆地建立在揚(yáng)子地塊西緣古生代被動(dòng)大陸邊緣過(guò)渡殼基底之上，呈狹長(zhǎng)狀?yuàn)A持于哀牢山造山帶和麗江臺(tái)緣褶皺帶與揚(yáng)子克拉通之間，盆地西邊界為紅河斷裂，北臨龍門山構(gòu)造帶，西臨印度板塊嵌入歐亞板塊的特提斯－青藏構(gòu)造域。要弄清楚盆地性質(zhì)，首先要解決的問(wèn)題是:①古特提斯洋關(guān)閉的時(shí)間及俯沖方向和位置;②哀牢山造山帶和紅河斷裂與原形盆地的關(guān)系;③西部推覆斷隆是外來(lái)體還是盆地的共生體。在這三個(gè)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合盆地內(nèi)的沉積特征及盆地形成的地球動(dòng)力模型，對(duì)盆地類型做出清楚認(rèn)識(shí)。

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