滇中地區(qū)因民角礫巖類型、特征及找礦意義

劉軍平，宛勝，戴啟，田素梅，趙江泰，吳嘉林

1)云南省地質調查院，昆明，650216；2)中國地質大學地球科學與資源學院，北京，100083；3)自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點實驗室，昆明，650051；4)江西省地質調查院，南昌，330000；5)云南省地質工程勘察總公司，昆明，650216

內(nèi)容提要:滇中地區(qū)“因民角礫巖”的成因及歸屬問題目前暫無定論。筆者通過對東川—易門地區(qū)前人所劃的因民組“因民角礫巖”進行1∶50000野外地質調查工作，對其進行了初步的分類。根據(jù)其成因及時代劃分為復成分礫巖、冰磧礫巖、滑塌角礫巖、隱爆角礫巖和構造角礫巖。對“因民角礫巖”成因及時代的研究，特別是“冰磧礫巖、復成分礫巖”的提出，對于解決滇中早前寒武紀地層層序、時代歸屬、構造格架、大地構造位置及大區(qū)域地層對比，探討滇中元古宙地史演化、古環(huán)境研究以及指導找礦都具有重要的指示意義。

滇中地區(qū)“因民角礫巖”最早由李希勣提出，特指東川地區(qū)因民組底部的一套角礫巖，其常與因民組地層共生，包括斷層角礫巖和由火成巖粘起來的角礫巖(李希勣等，1953)。后來“因民角礫巖”被大量學者引用到整個滇中地區(qū)，泛指“昆陽群”內(nèi)發(fā)育的角礫巖，在層位上并不僅限于因民組的底部(吳懋德等，1990)?！耙蛎窠堑[巖”是目前滇中地區(qū)昆陽裂谷成因爭論最大的基礎地質問題，也是迫切需解決的問題，其認識程度極大地限制了早前寒武紀地層層序劃分、區(qū)域構造格架和演化以及銅、鐵礦床成因和找礦等問題；以往對其成因認識主要有沉積角礫巖、底礫巖、同生角礫巖、底辟角礫巖、構造角礫巖、爆發(fā)角礫巖及侵入角礫巖等(李希勣等，1953；吳懋德等，1990；薛步高,2000；姚飛等，2010)。大量學者認為因民角礫巖僅發(fā)育在因民組中，而熊興武等(1995)對滇中地區(qū)“因民角礫巖”進行了詳細野外研究，認為任何一種“單一成因”論都不能概括因民角礫巖的全部，僅用“因民角礫巖”一詞已不能概括各種不同成因、不同層位的角礫巖或礫巖地質體(熊興武等，1995)。大量資料表明，“因民角礫巖”中隱爆角礫巖含有大量巖漿，而巖漿里是否富含水、礦物質或揮發(fā)分等，具有較大的找礦潛力(胡承綺等，1997；汪勁草等，1999；史明魁等，2000；呂世琨等,2001；姚飛等，2010)；由此，正確理清“因民角礫巖”成因類型、時代歸屬及賦存層位，對元古宙盆地演化、早前寒武紀地層格架及找礦都有重要指示意義。

近期筆者等在東川—易門地區(qū)開展云南1∶50000區(qū)調項目對“因民角礫巖”進行了詳細的野外地質調查及同位素研究??，筆者等研究表明“因民角礫巖”不僅產(chǎn)于傳統(tǒng)認為的中元古界因民組中，其它不同時代的地層也存在；對“因民角礫巖”按成因、時代、成分及野外產(chǎn)狀進行了重新歸屬，由此還認為中元古界東川群因民組之下存在約2000 m厚地層，結合最新同位素數(shù)據(jù)，新厘定出一套古元古界易門群，進一步細分為6個組級單元，自下而上包括阿不都組(Pt1a)、羅洼垤組(Pt1l)、亮山組(Pt1ls)、永靖哨組(Pt1y)、西山村組(Pt1x)和杉木箐組(Pt1s)(李靜等，2018a；劉軍平等，2018b，2019，2020a，b；2021a；Cui Xiaozhuang et al.,2019，2020)；在東川因民、易門銅廠一帶可見中元古界東川群角度不整合蓋于古元古界易門群之上。

本文報道了滇中東川—易門地區(qū)“因民角礫巖”最新研究成果，有助于理解：① 元古宙盆地時空演化及早期古環(huán)境變化；② 厘清及重塑揚子克拉通西南緣早前寒武紀地層時代、層序、構造格架；③ 滇中地區(qū)銅、鐵礦床成因及指導找礦。

1 區(qū)域背景

揚子陸塊是中國東部大陸重要的組成部分之一，主要由太古宙—古元古代結晶基底巖系、中元古代褶皺基底巖系、古生代—新生代蓋層以及古元古代、中元古代花崗巖類及基性巖類等組成(圖1a)。研究區(qū)位于滇中東川—易門地區(qū)，地處揚子陸塊區(qū)之上揚子古陸塊的康滇基底斷隆帶，地層區(qū)劃隸屬華南地層大區(qū)揚子地層區(qū)康滇地層分區(qū)之昆明地層小區(qū)。研究區(qū)出露地層以太古宇、元古宇為主(圖1b)，少量新元古代、早古生代地層。

圖1 華南板塊前寒武紀巖體空間分布圖(a，據(jù)Cawood,2017修改)及滇中地區(qū)地質簡圖(b，據(jù)Zhao Xinfu et al.,2010;尹福光等,2012修改)Fig.1 Simplified geologic map showing the distribution of Precambrian rocks in the South China Block (a,modified from Cawood,2017)and simplified geological map of central Yunnan (b,modified from Zhao Xinfu et al.,2010;Yin Fuguang et al.,2012&)

本次以古元古界阿不都組、羅洼垤組、亮山組、杉木箐組火山巖、火山碎屑巖為研究對象，利用LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，配合Lu-Hf同位素分析技術，對地層進行年代學約束。U-Pb同位素測定在湖北省地質實驗室、武漢上譜分析科技有限責任公司測定中心使用LA-ICP-MS完成。鋯石Lu-Hf同位素分析在武漢上譜分析科技有限責任公司完成。阿不都組巖性以一套分選性很差的雜礫巖為主，向上夾紫紅色、灰色泥質板巖、硅質白云巖、英安巖等；李靜等(2018a)在撮科一帶對英安巖(編號：YJck-07-5)進行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，獲得2407±17 Ma；認為阿不都組沉積時代為古元古代早期(李靜等，2018a)。羅洼垤組巖性以一套中酸性凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r為主，夾少量英安巖。與阿不都組整合接觸；云南1∶50000二街等四幅區(qū)調在易門銅廠一帶凝灰?guī)r(頂部)(PM022-26-2)、英安質凝灰?guī)r(下部)(D002)進行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，分別獲得2186±20 Ma及2252±14 Ma(劉軍平等，2021b，c)。亮山組巖性以灰色、深灰色的泥質板巖、含化石粉砂質泥質板巖為主，夾少量薄-中層狀的細砂巖、粉砂巖、凝灰質粉砂巖、鈣質粉砂質凝灰?guī)r；在銅廠一帶鈣質粉砂質凝灰?guī)r(D2501-1-2)利用LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，獲得2175±31 Ma，可代表亮山組沉積時代(李靜等，2018b)。區(qū)域上與羅洼垤組整合接觸。永靖哨組巖性以薄—中層狀結晶灰?guī)r、條紋狀泥質泥晶灰?guī)r為主，局部發(fā)育中厚層狀灰?guī)r、滑塌灰質角礫巖等；其δ13CV-PDB=0.05‰～4.95‰，是全球Lomagundi事件的響應；永靖哨組中也發(fā)現(xiàn)了一些高度炭化的古生物化石，在掃描電鏡背散射圖片上，生物細胞結構清晰可辨(劉軍平等，2018b，2019)，區(qū)域上與亮山組整合接觸。西山村組巖性以深灰色—黑色板巖、炭泥質板巖為主，夾少量薄—中層狀的砂巖、粉砂巖，部分地段形成毫米—厘米級的韻律構造。巖石普遍富硒；西山村組后期分異熱液石英脈(PM018-23-1)獲得2041±16 Ma 的鋯石U-Pb年齡(劉軍平等，2020c，d)，區(qū)域上與永靖哨組整合接觸。杉木箐組巖性為灰白色中酸性凝灰?guī)r、石英晶屑凝灰?guī)r、凝灰質板巖、沉凝灰?guī)r夾硅泥質板巖、泥質板巖及薄層狀的細—粉砂巖。對銅廠大箐一帶石英晶屑凝灰?guī)r(D001)進行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，獲得1860±25 Ma(劉軍平等，2018a)，區(qū)域上與西山村組整合接觸。由此表明滇中地區(qū)易門群為形成于1.85～2.35Ga的連續(xù)沉積充填序列。

通過1∶50000區(qū)調野外地質調查，本次研究的“因民角礫巖”不僅產(chǎn)于傳統(tǒng)認為的中元古界因民組(Pt2y)中，還產(chǎn)于新厘定的古元古界易門群阿不都組(Pt1a)中，古元古界易門群阿不都組(Pt1a)為一套分選性很差的雜礫巖為主，向上夾紫紅色、灰色泥質板巖、石英砂巖、硅質白云巖等，大部分礫石分選性、磨圓度較差，部分礫石具有“羊背石”、“熨斗石”、“馬鞍石”及“扭裂”等特點，為典型的冰磧雜礫巖；少部分礫石具有流水搬運、磨圓的特點，表現(xiàn)出復成份礫巖特征，沉積時代為2.50～2.30 Ga(李靜等，2018a；劉軍平等，2018a，2019，2020b，c，d)。中元古界因民組(Pt2y)巖性以紫紅色、灰紫色(風化帶銀灰色)板巖為主，夾泥質白云巖和白云質粉砂巖，具色調及粒級韻律層，中部夾鐵質板巖和赤鐵礦層，底部見復成分礫巖。

2 因民角礫巖類型、特征分析

2.1 冰磧礫巖

滇中地區(qū)冰磧礫巖是本次區(qū)域地質調查最新認識，主要分布在東川、易門一帶，產(chǎn)于古元古界阿不都組中部或下部，礫石成分較復雜，分選極差，礫徑：3～300 cm，磨圓度較差，部分礫石具有“羊背石”、“熨斗石”、“馬鞍石”及“扭裂”等特點(圖2a、b；圖3e—g)??，部分礫巖可見擦痕等現(xiàn)象，冰磧礫巖之上見白云巖，紫紅色、灰色泥質板巖，表現(xiàn)出蓋帽碳酸鹽巖及冰水頁巖等特點，為典型的冰磧雜礫巖。

2.2 復成分礫巖

復成分礫巖按時代歸類有兩個層位，其一為傳統(tǒng)認為的產(chǎn)于中元古界因民組底部(圖3c)，主要分布在因民鎮(zhèn)及落雪一帶，礫石成分較復雜，礫巖成分有鈣質板巖、粉砂質板巖、石英巖、白云巖等，礫徑2～10 cm，分選較差，磨圓較好，呈次棱角狀一次圓狀，雜基支撐結構(圖3d)。根據(jù)其基本層序和巖相分析，應是陸上或近岸水下沖積扇沉積的產(chǎn)物，代表海侵之初低水位期沉積，是因民組與其下伏地層之間存在陸上剝蝕或不整合的標志(熊興武等，1995)。

其二為本次新發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)于古元古界阿不都組底部或下部(圖2c)，礫石成分較復雜，以變質石英砂巖、白云巖、粉砂質板巖為主，少量石英質礫石；分選一般，礫石呈次棱角狀—次圓狀，礫徑1～6 cm，雜基支撐結構；本次厘定的復成分礫巖是古元古界阿不都組與其下伏地層之間存在角度不整合標志。

2.3 滑塌角礫巖

主要分布在東川模子山、易門綠汁一帶，產(chǎn)與于古元古界阿不都組中下部(圖2d、e、f)，主要由受重力或外力(地震)等影響，巖石發(fā)生滑塌作用形成，巖石成分單一，主要由條帶狀粉砂質板巖組成，大小不一，大者可達數(shù)米，小者僅數(shù)厘米，磨圓度較差，多為棱角狀；部分角礫巖層間還保存著正常層序特征。

2.4 隱爆角礫巖

主要見于東川因民、落雪及易門一帶，在滇中其他地區(qū)也有出露。其顯著特征是與潛火山巖共生，分布在潛火山巖體的邊緣(圖2e，圖3a)。角礫成分以火山巖(安山巖)為主，少量圍巖的巖屑或巖塊(如紫紅色粉砂巖、砂巖、白云巖)(圖3b)。礫徑大小不一，礫石磨圓極差，多呈尖棱角狀。基質為火山巖，在因民一帶基質中可見銅、鐵礦化現(xiàn)象。與圍巖呈侵入接觸關系，塊狀構造，雜亂分布。

圖2 滇中東川—易門地區(qū)因民角礫巖野外特征：(a)東川因民地區(qū)易門群阿不都組冰磧雜礫巖；(b)東川落雪地區(qū)易門群阿不都組冰磧雜礫巖；(c)東川因民地區(qū)易門群阿不都組復成份礫巖；(d)東川因民地區(qū)易門群阿不都組滑塌角礫巖；(e)、(f)易門綠汁地區(qū)滑塌角礫巖及隱爆角礫巖，(f)為(e)圖的局部放大Fig.2 Field characteristics of the Yinmin Breccia in Dongchuan—Yimen area,Central Yunnan：(a)moraine conglomerate of the Abudu Formation,Yimen Groupin Dongchuan Yinmin area;(b)moraine conglomerate of the Abudu Formation,Yimen Group,in Luoxue area;(c)compound conglomerate of the Abudu Formation,Yimen Group,in Yinmin Area,Dongchuan;(d)-slumped breccia of the Abudu Formation,Yimen Group,in Yinmin area of Dongchuan;(e),(f)-slumped breccia and cryptoexplosive breccia in Luzhi area,(f)is enlargement of (e)picture

圖3 滇中東川地區(qū)因民角礫巖野外及鏡下特征：(a)隱爆角礫巖；(b)隱爆角礫巖鏡下特征；(c)因民組復成分礫巖；(d)因民組復成分礫巖鏡下特征；(e)、(f)易門群阿不都組冰磧雜礫巖；(g)易門群阿不都組冰磧雜礫巖鏡下特征Fig.3 The Yinmin Breccia field and microscopic characteristics of Dongchuan area in the Central Yunnan:(a)cryptoexplosive breccia;(b)cryptoexplosive breccia under microscope;(c)the Yinmin Formation compound conglomerate;(d)the Yinmin Formation compound conglomerate under microscope;(e),(f)the Yimen Group glacial conglomerate of the Abudu Formation;(g)microscopic features of the glacial conglomerate of the Abudu Formation,Yimen Group

2.5 構造角礫巖

構造角礫巖主要指由構造作用形成的角礫巖。特指因民組下部發(fā)育斷裂構造，致使巖石分生破裂，形成的斷裂角礫巖，前人認為還包括水力張裂作用形成的水力張裂角礫巖(熊興武等，1995)。兩者均表現(xiàn)為：均產(chǎn)于因民組一段下部或底部；角礫巖帶一般受構造控制，延伸不穩(wěn)定；礫石多呈次棱角狀；成分主要為條帶狀韻律較發(fā)育的砂巖、灰紫色板巖等；均為因民組的巖石碎屑或碎塊；在東川地區(qū)沿著因民斷裂帶或茂麓斷裂帶較為發(fā)育。

3 討論

3.1 因民角礫巖新認識對滇中元古宙盆地演化及古環(huán)境研究的意義

古元古界易門群在整個滇中地區(qū)分布較廣，是《云南省區(qū)域地質志》(第二版、修編)近期厘定的早前寒武紀地層(時代2.35～1.85 Ga)(李靜等，2018a；劉軍平等，2018a，2019，2020a，b，c)，是綜合了元江撮科、易門銅廠、東川牛場坪、東川小江西岸的地質資料新建立的巖石地層單位。易門群自下而上劃分為阿不都組、羅洼垤組、亮山組、永靖哨組、西山村組、杉木箐組等6個組級巖石地層單元，各組之間均為整合接觸??(圖4b)。易門群記錄了地球發(fā)展演化早期的一系列重大地質事件，如古元古代早期的休倫冰期事件、古元古代簡單多細胞真核生物的出現(xiàn)、狹義的Lomagundi碳同位素正漂移事件、富氧大氣崩潰后的缺氧富硒沉積(孔凡凡等，2011)。

通過對滇中地區(qū)傳統(tǒng)“因民角礫巖”進行了詳細的野外地質工作，本次對“因民角礫巖”中的復成份礫巖其進行了重新認識，新厘定出古元古界阿不都組底部復成份礫巖；阿不都組巖性以一套分選性很差的雜礫巖為主，下部見底礫巖，向上夾紫紅色、灰色泥質板巖、硅質白云巖、英安巖等；《云南省區(qū)域地質志》(第二版、修編)在滇中撮科一帶對英安巖(編號：YJck-07-5)進行LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 定年方法，獲得2407±17 Ma；認為阿不都組沉積時代為古元古代早期?(李靜等，2018a)。在東川模子山一帶可見阿不都組不整合蓋于太古宙地層之上?。同時古元古界阿不都組冰磧礫巖的發(fā)現(xiàn)，屬地球早期“休倫冰期”事件的沉積記錄(包括冰磧雜礫巖、冰河砂巖、冰湖頁巖等)，是繼Siderian時期的BIF后的一次全球事件，又稱雪球事件；隨后“大氧化事件”約在2.4 Ga左右發(fā)生，大氣氧含量大幅度升高，進而導致大陸地殼的有氧分化，快速的風化作用把大量的營養(yǎng)物質帶入海洋，導致滇中地區(qū)古元古界易門群亮山組2.1 Ga宏體多細胞真核生物的大量繁盛(Bekker et al.,2008；李靜等，2018b；劉軍平等，2018a，2019)，生物大量的死亡導致有機物的大量產(chǎn)生和埋藏，大量有機碳的凈埋藏是導致之后永靖哨組碳酸鹽巖碳同位素出現(xiàn)正異常的直接原因(楊凡燕和李黎明，2015)。隨后富氧大氣崩潰后的古元古界易門群西山村組黑色巖系缺氧富硒沉積，是全球性的缺氧—富硒沉積事件，也宣告Lomagundi事件的結束(孔凡凡等，2011；劉軍平等，2020c)(圖4)。

近期大量高精度同位素年齡值及地層學研究表明，將下亞群稱昆陽群，上亞群稱東川群，仍劃歸中元古界，且昆陽群時代1.0～1.4 Ga，東川群1.75～1.45 Ga(高林志等，2018；陳建書等，2020)。熊興武等(1995)對因民角礫巖研究認為東川群因民組底部存在復成分礫巖，且與其下伏地層之間存在陸上剝蝕或不整合的標志；本次在滇中東川地區(qū)也厘定出因民組底部復成分礫巖，且在東川因民、易門銅廠一帶發(fā)現(xiàn)中元古界東川群因民組不整合蓋于古元古代地層之上，為正確理清“正八組”、“倒八組”具有重要指導及參考意義。

古元古界易門群與華北克拉通五臺山地區(qū)滹沱群地層層序、沉積環(huán)境、構造演化及全球重大事件記錄(Lomagundi事件碳同位素正漂移)均可以進行對比(圖4)(湯好書等，2008；楊凡燕和李黎明，2015)。本次的發(fā)現(xiàn)，為古元古代地層大區(qū)域對比提供可靠的依據(jù)，也對研究地球早期生物與環(huán)境協(xié)同演化、有機碳埋藏速率和海洋古環(huán)境變化，為滇中元古宙盆地演化提供重要參考資料。

圖4 滇中地區(qū)與華北五臺山地區(qū)元古宙地層層序對比圖[圖 (a)據(jù)楊凡燕和李黎明，2015 修改]Fig.4 Comparison of Proterozoic stratigraphic sequence in Central Yunnan andWutaishan in North China [Fig.(a)modified from Yang Fanyan and Li Liming,2015]

3.2 因民角礫巖新認識對滇中銅、鐵找礦的指示意義

滇中地區(qū)是銅、鐵礦最為發(fā)育的場所；前人認識的銅礦主要賦存在中元古界落雪組白云巖中，鐵礦主要賦存在中元古界鵝頭廠組(黑山組)碎屑巖中；均以沉積改造型為主。銅、鐵礦主成礦期均發(fā)生在中元古代(史明魁等，2000；潘澤偉等，2017)。隨著近期大量同位素研究表明，滇中部分中元古代地層證實為太古宙—古元古代地層(李靜等，2018a，b；劉軍平等，2019，2020d，e，2021a，b；Liu Junping et al.,2021)，部分銅、鐵礦不僅賦存在中元古代地層，還賦存在古元古代—太古宙地層中；筆者等在滇中獅子山礦區(qū)侵入于前人劃分的中元古界黑山組、落雪組的基性巖獲得鋯石U-Pb 年齡加權平均值為1858±18 Ma，說明獅子山礦區(qū)銅礦主巖落雪組時代不小于1858 Ma，應重新歸屬，其主期成礦時間可能與這期古元古代基性巖漿有關(劉軍平等，2020a，b，c)。根據(jù)最新資料部分學者在武定羅茨鐵礦區(qū)變質基性火山巖獲得1854 Ma(內(nèi)部資料)，也說明武定羅茨地區(qū)前人認為的鐵礦主巖黑山組時代也應重新歸屬；特別是在云南撮科一帶獲得3.0～1.9 Ga的年齡數(shù)據(jù)(李靜等，2018b；Cui Xiaozhuang et al.,2019，2020)，說明滇中地區(qū)前人劃分的昆陽群均應重新厘定；由此可知，滇中地區(qū)銅、鐵礦賦存層位應重新厘定。

本次對因民角礫巖進行重新歸屬，特別的古元古界阿不都組及中元古界因民組底礫巖的厘定，對重塑滇中地區(qū)早前寒武紀地層層序、構造格架及銅鐵找礦有著重要的意義；根據(jù)本次研究成果，結合區(qū)域資料，筆者等認為滇中地區(qū)銅賦存層位有傳統(tǒng)認為的中元古界落雪組，中太古界獅子山組、綠汁江組均是重要含銅層位；在東川因民地區(qū)古元古界阿不都組部分白云巖中也含銅；滇中地區(qū)含鐵層位有傳統(tǒng)認為的中元古界黑山組、因民組；還有本次新厘定的新太古界龍頭山組、茂麓組，古元古界阿不都組、亮山組。傳統(tǒng)意義上的康滇古陸及滇中裂谷“昆陽群及東川群”控礦作用實質上大部分為太古宙—古元古代地層，少部分為中元古界東川群及昆陽群。本次的發(fā)現(xiàn)，為滇中尋找銅、鐵礦產(chǎn)提供的重要資料，極大的豐富了尋找銅、鐵賦存層位。

4 結論

(1)本次對“因民角礫巖”進行詳細野外地質工作，根據(jù)其成因及時代劃分為復成分礫巖、冰磧礫巖、滑塌角礫巖、隱爆角礫巖與構造角礫巖；由此“因民角礫巖”一詞已不能概括各種不同成因、不同時代、不同層位的角礫巖或礫巖地質體。

(2)滇中“因民角礫巖”重新認識，為古元古代地層大區(qū)域對比、研究地球早期生物與環(huán)境協(xié)同演化、有機碳埋藏速率和海洋古環(huán)境變化提供可靠的依據(jù)，也為滇中元古宙盆地演化提供重要參考資料。

(3)本次對“因民角礫巖”進行重新歸屬，特別的古元古界阿不都組及中元古界因民組底礫巖的厘定，對重塑滇中地區(qū)早前寒武紀地層層序、構造格架及大地構造位置提供依據(jù)；也為滇中尋找銅、鐵礦產(chǎn)提供重要參考資料，極大地豐富了尋找銅、鐵賦存層位。

致謝：論文成文及野外過程中得到云南省地質調查院李靜、張虎教授級高工的指導；兩位審稿人提出了寶貴的修改意見。在此一并表示衷心感謝。

注 釋/Notes

? 云南省地質調查院.2018.云南省1∶50000二街幅、易門縣幅、鳴矣河幅、上浦貝幅區(qū)域地質調查報告.

? 云南省地質調查院.2021.云南省1∶50000撒馬基幅、因民幅、貴城幅、舒姑幅成果報告.

? 云南省地質調查院.2021.《云南省區(qū)域地質志》(第二版，修編)成果報告.