三江南段勐海布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖系碎屑鋯石U-Pb 定年及其構(gòu)造意義

孫載波, 段向東, 朱 才, 周 坤, 劉和松,趙江泰, 浦 濤, 趙 毅, 趙 楓

(1. 云南省地質(zhì)調(diào)查院, 云南 昆明 650216; 2. 自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650051; 3. 云南省地質(zhì)調(diào)查局, 云南 昆明 650061; 4. 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì), 云南 曲靖 655000; 5. 云南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院, 云南 昆明 650106; 6. 云南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院, 云南 昆明 650500; 7. 內(nèi)江師范學(xué)院地理與資源科學(xué)學(xué)院, 四川 內(nèi)江 641100)

0 引言

三江南段位于青藏高原的東南緣,為東特提斯構(gòu)造域重要組成部分。 出露于該區(qū)的昌寧- 孟連縫合帶呈南北向條帶狀分布,代表了東特提斯主洋盆殘余,完整地記錄了特提斯洋威爾遜旋回的全過(guò)程,為特提斯構(gòu)造演化方面研究提供了重要的窗口(劉本培等, 1993, 2002; 鐘大賚等, 1998; Fang et al.,1994; Wu et al., 1993; 潘桂棠等, 2003、2020;李文昌等, 2010; Metcalfe, 2013; 王保弟等,2018)。 在縫合帶的東側(cè)分布著大面積的變質(zhì)雜巖系和臨滄花崗巖基,變質(zhì)雜巖自北向南依次包括崇山巖群、瀾滄巖群和大勐龍巖群(周維全和林文信,1982; 衛(wèi)管一等, 1984; 羅君烈, 1990; 翟明國(guó)等,1990; 鐘大賚,1998),其中以瀾滄巖群分布面積較大;臨滄花崗巖基作為東南亞最大的一個(gè)復(fù)式巖基,與淺變質(zhì)巖系之間為侵入接觸關(guān)系,大量同位素年代學(xué)資料顯示,該巖基主要侵入時(shí)代為中—晚三疊世(李興林, 1996; 劉德利等, 2008; Wang et al.,2010; 孔會(huì)磊等,2012; Dong et al.,2013; 趙楓等,2018)。 近年來(lái),在臨滄花崗巖基西側(cè)新發(fā)現(xiàn)(超)高壓變質(zhì)巖殘塊(李靜等, 2015; 孫載波等,2019,2021; 彭智敏等, 2019)。 對(duì)該構(gòu)造帶的研究,無(wú)疑對(duì)解決昌寧-孟連縫合帶原-古特提斯洋復(fù)雜的構(gòu)造演化,具有重要的地質(zhì)意義。

目前有關(guān)瀾滄巖群的研究主要集中在雙江、瀾滄一帶,雖取得了一定進(jìn)展(Fan et al., 2015; 王舫等,2016;Xing et al.,2017;畢麗莎等,2018;Wang et al.,2019; 王慧寧等,2019; 陳政宇,2019),但也還存在諸多問(wèn)題,例如瀾滄巖群的進(jìn)一步分解、各巖石組形成時(shí)代、物質(zhì)來(lái)源以及所代表的大地構(gòu)造意義等,還不是特別清楚。 鋯石具有很強(qiáng)的抗風(fēng)化和很高的封閉溫度,其內(nèi)部的U-Pb 同位素體系在較高的封閉溫度下得以保存,尤其是碎屑鋯石內(nèi)部的年齡記錄,限定沉積地層的時(shí)代,同時(shí)追蹤地層的物源源區(qū),是良好的指示礦物(Gehrels et al.,2003,2011; Liu et al.,2015)。 因此,本研究選取勐海布朗山地區(qū)瀾滄巖群淺變質(zhì)巖系為研究對(duì)象,對(duì)其代表性樣品進(jìn)行巖石地球化學(xué)、鋯石U-Pb 年代學(xué)和Lu-Hf 同位素測(cè)試,旨在約束該套淺變質(zhì)地層頂?shù)讜r(shí)代和物源特征,探討滇西地區(qū)原特提斯沉積-建造演化。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

昌寧-孟連縫合帶北起昌寧,經(jīng)雙江、銅廠街、老廠南至孟連,分隔著親岡瓦納的滇緬?cǎi)R地塊(保山地塊)和親華夏大陸的印支地塊(思茅地塊),是三江特提斯構(gòu)造域代表性的古特提斯閉合后主洋盆殘余(鐘大賚, 1998; Feng, 2002; Feng et al.,2004, 2008; Metcalfe, 2006, 2013a, 2013b, 2021;Sone et al., 2008; Wang et al., 2013; Fan et al.,2015; Wang et al.,2017;耿全如等,2021)(圖1a)。滇西三江構(gòu)造域包括保山地塊、瀾滄群沉積巖、臨滄復(fù)合巖基/云縣- 景洪火山巖帶、思茅地塊和華南地塊。 瀾滄巖群位于瀾滄江斷裂以西,北起鳳慶縣,經(jīng)云縣、臨滄、雙江和瀾滄縣,向南至西雙版納州勐?？h,呈長(zhǎng)條狀分布,并南延出國(guó)境(圖1b)。云南區(qū)測(cè)隊(duì)(1965)創(chuàng)名于瀾滄縣,將其時(shí)代劃為寒武紀(jì)。 主要巖石為絹云石英片巖、絹云微晶片巖、千枚巖和板巖等,局部含有硅質(zhì)巖夾層。 原巖為含長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖等,具復(fù)理石特征。 總體上僅相當(dāng)于淺—中等變質(zhì)程度。 前人將瀾滄群進(jìn)一步劃分并保留了5 個(gè)巖石地層單位,時(shí)代為晚元古代,自下而上為:南木嶺組、勐井山組、曼來(lái)組、惠民組、南坑組。

圖1 東南亞大地構(gòu)造分布圖(a;據(jù)Sone and Metcalfe, 2008);三江保山和昌寧-孟連縫合帶地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b;據(jù)Burchfiel and Chen,2013; Li et al.,2015 修改)Fig.1 Tectonic framework of the southeastern Asia (a; modified from Sone and Metcalfe,2008) and simplified geological map of the Baoshan and Changning-Menglian suture zone (b; modified from Burchfiel and Chen,2013; Li et al.,2015)

勐海布朗山地區(qū)位于滇西昌寧- 孟連縫合帶東南端,往南延伸進(jìn)入緬甸境內(nèi)。 1∶20 萬(wàn)勐海幅、勐馬幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1979),共劃分了4 個(gè)組、6 個(gè)巖性段:阿克組下段(Pta1)、上段(Pta2),南勒組(Ptnl),巴夜組下段(Ptb1)、上段(Ptb2)和南木嶺組下段(Ptnm1)、上段(Ptnm2),根據(jù)昆明地校雷作淇(1982)在瀾滄惠民一帶惠民組上部層位采獲的微古植物化石,將其時(shí)代置于元古代;1∶25 萬(wàn)勐海幅(2012),根據(jù)相關(guān)研究資料,將該地區(qū)瀾滄巖群劃分了4 個(gè)巖組:南木嶺巖組(Pt2n)、勐井山巖組(Pt2m)、曼來(lái)巖組(Pt2m)和惠民巖組(Pt2h),根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,將其時(shí)代置于中元古代。 近年來(lái),云南省地質(zhì)調(diào)查院(2020)①在該地區(qū)開(kāi)展了1∶5 萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查,通過(guò)詳細(xì)野外地質(zhì)填圖和室內(nèi)研究,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)主要由大面積瀾滄巖群、布朗山花崗巖和灣河蛇綠混雜巖組成,地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。 按巖石組合特征并結(jié)合同位素年代學(xué)資料,將該地區(qū)瀾滄巖群分解為五個(gè)巖組:青白口紀(jì)南木嶺巖組(Qbn)、南華紀(jì)勐井山巖組(Nhmj)、震旦—下奧陶統(tǒng)曼來(lái)巖組(Z—O1ml)、中—上奧陶統(tǒng)惠民巖組(O2-3h)和志留系南坑河巖組(Snk.)。 由于該地區(qū)變火山巖夾層較少,對(duì)各套地層時(shí)代的約束帶來(lái)了一定困難,目前僅在曼來(lái)巖組內(nèi)獲得2 件變火山巖同位素年齡,分別為:472.5 Ma 和465.5 Ma(孫載波等,2021),其他巖組均缺少相關(guān)年代學(xué)資料,本次所采集的4 件淺變質(zhì)巖樣品均位于靠上部層位的南坑河巖組內(nèi),具體采樣位置如圖2 所示。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)云南省地質(zhì)調(diào)查院,2020①修改)Fig.2 Geological sketch map of the study area (modified from Yunnan Institute of Geological Survey,2020)

2 巖石(相)學(xué)特征

樣品BLS-85-2 為片理化變質(zhì)石英砂巖,灰白色,具變余中粗粒砂狀碎屑結(jié)構(gòu),條痕條紋狀定向構(gòu)造(圖3a),主要由石英(55%)、絹云母(15%)和長(zhǎng)英質(zhì)(25%)組成,含少量黑云母(5%)。 石英呈微透鏡狀—渾圓狀(圖3b),趨于定向,微碎裂化;絹云母呈隱晶片狀,微網(wǎng)紋狀聚集;長(zhǎng)英質(zhì)礦物呈隱微粒狀,微網(wǎng)紋狀聚集。

圖3 布朗山淺變質(zhì)巖野外及顯微結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig.3 Field and microstructure photos of low-grade metamorphic rocks in the Bulangshan area

樣品D0263-1-1 為片理化石英巖,灰白色,巖石具粒狀變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造,主要由石英(97%)組成,含少量絹云母(1%)和鐵氧化物(2%),偶見(jiàn)鋯石,石英顆粒粒度大小不等,具微弱的定向性,絹云母呈顯微鱗片狀,定向分布。

樣品D5330-2-1 為劈理化凝灰質(zhì)球粒狀石英砂巖,淺灰色,球粒狀砂屑結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖3c),主要由石英砂屑(68%)組成,含一定量的鉀長(zhǎng)石晶屑(20%)和少量蝕變斜長(zhǎng)石晶屑(5%),由黏土礦物膠結(jié),呈孔隙式膠結(jié)-顆粒支撐組構(gòu)。 其中部分粒度較粗(中粗粒)石英砂屑圓度較好,呈圓狀,粒度較細(xì)(粗粉砂級(jí))石英砂屑多呈不規(guī)則狀。 鉀長(zhǎng)石晶屑新鮮、干凈,形狀不規(guī)則,部分不同程度地保留原半自形板狀外形特征(圖3d),粒徑多在中粗砂范圍內(nèi)。 斜長(zhǎng)石晶屑已不同程度地綠簾石化,形狀不規(guī)則,部分不同程度地保留原半自形板狀外形特征,為凝灰碎屑。

樣品D5957-1-1 為褶劈理化球粒狀石英砂巖,淺灰白色,球粒狀砂屑結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造(圖3e),主要由石英砂屑(87%)組成,含少量的鉀長(zhǎng)石晶屑(3%)和斜長(zhǎng)石晶屑(5%),由黏土礦物膠結(jié),呈孔隙式膠結(jié)-顆粒支撐組構(gòu)。 其中部分粒度較粗(中粗粒)石英砂屑圓度較好,呈圓狀,粒度較細(xì)(粗粉砂級(jí))石英砂屑形狀極不規(guī)則、新鮮、干凈,局部構(gòu)成三聯(lián)點(diǎn)平衡結(jié)構(gòu)(圖3f),可能為盆內(nèi)沉積石英巖層破碎形成的碎屑巖。

3 分析測(cè)試方法

鋯石由河北省廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司代為挑選制靶。 首先將每件樣品進(jìn)行破碎、清洗、烘干和篩選,采用磁選和重液分離及雙目鏡下人工挑選,獲得相對(duì)完整的鋯石顆粒約400 粒。 鋯石制靶后,進(jìn)行鋯石陰極發(fā)光照相(CL),以觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。鋯石陰極發(fā)光(CL)照相在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成,詳細(xì)儀器參數(shù)見(jiàn)王偉等,2021。

樣品 BLS-85-2、D0263-1-1、D5330-2-1 和 D5957-1-1 的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 原位定年和微量元素含量在武漢上譜分析測(cè)試有限公司進(jìn)行。 詳細(xì)的儀器參數(shù)和分析流程見(jiàn)Zong et al. (2017)。 實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程中選取的激光束斑和頻率分別為30 μm和5 Hz。 實(shí)驗(yàn)處理采用鋯石標(biāo)準(zhǔn)91500 和玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST610 作外標(biāo)分別進(jìn)行同位素和微量元素分餾校正。 鋯石年齡和微量元素分析采用軟件ICPMSDataCal 完成(Liu et al.,2010a,2010b),U-Pb年齡計(jì)算使用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig, 2003)。 所有分析結(jié)果見(jiàn)附表1*數(shù)據(jù)資料請(qǐng)聯(lián)系編輯部獲取或登錄網(wǎng)址https:/ /cjyttsdz.ijournals.cn/ch/reader/issue_browser.aspx。

主量元素、微量元素在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。 主量元素采用日本理學(xué)PrimusllX射線熒光光譜儀(XRF)分析完成;微量元素利用Agilent 7700e ICP-MS 等離子質(zhì)譜儀分析完成。 詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟和流程參照王冬兵等(2021)。

鋯石原位Lu-Hf 同位素組成分析是在陰極發(fā)光(CL)圖像和鋯石U-Pb 定年基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 鋯石Lu-Hf 同位素原位分析所用的測(cè)試儀器為Neptune Plus 多接受器電感耦合等離子質(zhì)譜儀(MC-ICPMS),利用193nm FX 激光器對(duì)鋯石進(jìn)行剝蝕, 激光剝蝕的束斑直徑為32 μm,能量密度為10 ~11 J/cm2,頻率為8 ~10 Hz。 詳細(xì)儀器操作條件和分析方法同文獻(xiàn)(Hu et al., 2012)。 分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、同位素質(zhì)量分餾校正)采用軟件ICPMSDataCal 完成(Griffin et al.,2000; S?derlund et al., 2004; Liu et al., 2010a,2010b)。

4 鋯石 U-Pb 年齡及 Lu-Hf 同位素分析

4.1 鋯石結(jié)構(gòu)

CL 陰極發(fā)光圖下顯示4 件樣品鋯石大部分呈它形渾圓狀和橢圓形,磨圓度相對(duì)較好,表明其經(jīng)歷了一定距離的搬運(yùn)磨蝕作用或經(jīng)歷了再旋回沉積作用,部分鋯石具有中等磨圓且較自形,表明沉積物源較近。 鋯石顆粒長(zhǎng)軸100 ~150 μm,短軸在50 ~100 μm 之間,長(zhǎng)寬比在 1∶1 ~1∶3 之間。 鋯石陰極發(fā)光圖像顯示,鋯石具有不同類(lèi)型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征,部分具有清晰的巖漿振蕩環(huán)帶,少部分鋯石環(huán)帶較弱或無(wú)環(huán)帶,表明物源的復(fù)雜性和多樣性(圖 4)。 鋯石的 U 含量變化于 14 × 10-6~1586 ×10-6之間,Th 的含量變化于 5 × 10-6~1651 × 10-6之間,Th/U 比值均大于0.1(附表2*)。 結(jié)合鋯石結(jié)構(gòu)具有明顯的振蕩環(huán)帶和>0.1 的Th/U 比值,表明瀾滄群碎屑鋯石具有典型的巖漿鋯石特點(diǎn)。 有7 顆具有明亮的無(wú)震蕩環(huán)帶鋯石具有明顯低的Th/U 比值( <0.1),暗示他們可能是變質(zhì)鋯石(Hoskin and Ireland 2000)。

圖4 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖部分碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像(實(shí)線圓圈和數(shù)字代表鋯石U-Pb 分析點(diǎn)和鋯石編號(hào),虛線圓圈代表Hf 分析點(diǎn),括號(hào)內(nèi)數(shù)字為εHf(t)值)Fig.4 Cathodoluminescence images of detrital zircons from low-grade metamorphic rocks in the Bulangshan area

4.2 鋯石LA-ICP-MS U-Pb 定年

樣品BLS85-2-1 的50 個(gè)分析點(diǎn)除17 號(hào)點(diǎn)諧和度較低(81%)偏離諧和線外,其余都在92%以上,落在諧和線附近(圖5),年齡范圍為328 ~ 3203 Ma,最年輕1 顆鋯石年齡為328 ±4 Ma,其他鋯石年齡均大于430 Ma。 綜合的年齡頻譜圖顯示(圖5a),該樣品存在522 ~499 Ma、603 ~583 Ma 和1190 ~1101 Ma 三個(gè)集中區(qū),所有鋯石的Th/U 比值范圍變化較大,為0.10 ~7.23。

圖5 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖碎屑鋯石 U-Pb 年齡諧和圖(a、c、e、g)和年齡頻譜圖(b、d、f、h)Fig.5 U-Pb age concordia (a、c、e、g) and frequency plots (b、d、f、h) of detrital zircon grains from the low-grade metamorphic rocks in the Bulangshan area

樣品 D0263-1-1 的85 個(gè)分析點(diǎn)諧和度都在93%以上,均落在諧和線附近,年齡范圍為3133 ~336 Ma,除兩顆最年輕的鋯石(336 Ma、339 Ma)外,其他鋯石年齡均大于484 Ma。 總體上,該樣品所有年齡展示出兩個(gè)主要年齡群,564 ~551Ma 和1185~1043 Ma(圖5a),所有鋯石的Th/U 比值范圍變化較大,為 0.01 ~2.97。 樣品 D5330-2-1 的 80 個(gè)分析結(jié)果諧和度都在91%以上,均落在諧和線附近,年齡范圍為341 ~2966 Ma,除4 顆年輕鋯石(341 Ma、348 Ma、359 Ma、371 Ma)外,其他鋯石年齡均大于448 Ma。 所有年齡呈現(xiàn)出三個(gè)主要年齡群,520 ~496 Ma、582 ~562 Ma 和 1196 ~1059 Ma(圖 5a),他們的Th/U 比值范圍變化較大,為0.01 ~2.01。

樣品D5957-1-1 的80 個(gè)分析點(diǎn)結(jié)果諧和度都在93%以上,均落在諧和線附近,年齡范圍為349 ~2599 Ma,除4 顆年輕鋯石(349 Ma、369 Ma、373 Ma、378 Ma)外,其他鋯石年齡均大于490 Ma。 所有年齡結(jié)果顯示出兩個(gè)主要的年齡群,579 ~561 Ma 和1225 ~1047 Ma(圖5h),其Th/U 比值變化范圍變化較大,為0.10 ~3.37。

4.3 鋯石Lu-Hf 同位素

對(duì) 3 件樣品(D0263-1-1、D5330-2-1 和 D5957-1-1)中與U-Pb 定年測(cè)點(diǎn)相同點(diǎn)或結(jié)構(gòu)相似的部位,且諧和度大于90%的鋯石開(kāi)展Hf 同位素測(cè)試,分析結(jié)果如附表2 所示。 所有鋯石的176Lu/177Hf 均小于0.002,顯示出177Hf 的低放射成因。 根據(jù)各自鋯石 U-Pb 年齡值計(jì)算 εHf(t)、tDM和t2DM值。

樣品D0263 的20 個(gè)Hf 同位素分析顯示,176Hf/177Hf 比值變化范圍為0.281136 ~0.282834。 其中碎屑鋯石年齡 2503 ~ 336 Ma 的 εHf(t) 值介于-15.3和9.6,一階段模式年齡tDM值為2988 ~570 Ma,二階段模式年齡t2DM值為3286 ~731 Ma。

樣品D5330 的20 個(gè)Hf 同位素分析給出176Hf/177Hf 比值為0.281810 ~0.282353。 碎屑鋯石年齡1579 ~359 Ma 的 εHf(t)值介于 -21.9 和 8.1,一階段模式年齡tDM值為1983 ~868 Ma,二階段模式年齡t2DM值為2864 ~1152 Ma。

對(duì)樣品D5957 進(jìn)行了20 個(gè)鋯石點(diǎn)的Hf 同位素分析,其176Hf /177 Hf 比值變化范圍為0.280918 ~0.282469。 其中年齡為 2560 ~346 Ma 的鋯石 εHf(t)值介于-21.4 和7.3,一階段模式年齡tDM值為3169 ~1100 Ma,二階段模式年齡t2DM值為3538 ~1486 Ma。

5 巖石地球化學(xué)特征

全巖主量元素和微量元素分析結(jié)果見(jiàn)附表3*。4 件樣品w(SiO2)較高,變化于92.30% ~94.49%,w(TiO2)變化于0.18% ~0.24%,w(Al2O3)變化于2.71% ~ 4.15%,w(Fe2O3) 變化于 0.33% ~0.86%,w(FeO)變化于0.18% ~0.50%,w(MgO)變化于0.21% ~0.33%,w(K2O)變化于0.68% ~1.19%,w(MnO)(0 ~0.02%)、w(CaO)(0.04% ~0.05%)、w(Na2O)(0.01% ~0.06%)和w(P2O5)(0.01% ~0.03%)含量較低,與巖石主要礦物為石英、鉀長(zhǎng)石和少量絹云母一致。 4 件樣品LREE 富集(La/Yb)N=6.64 ~13.30,HREE 相對(duì)虧損,分餾程度低(Gd/Yb)N= 1.11 ~ 2.24,Eu 負(fù)異常明顯δEu=0.62 ~0.73,稀土配分曲線展示出輕稀土富集,重稀土相對(duì)平緩,與澳大利亞晚太古代沉積巖(PAAS, Mclennan,1989)及活動(dòng)大陸邊緣和大陸島弧雜砂巖稀土配分曲線一致(圖6a)。 在微量元素蛛網(wǎng)圖上,與 PAAS 相比,Th、U、K、Zr、Hf 等元素明顯富集,而Sr 元素虧損程度較高,其他元素則基本一致(圖6b)。

圖6 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖稀土配分模式圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Sun and McDonough,1989)Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider gram of thelow-grade metamorphic rocks in the Bulangshan area (after Sun and McDonough,1989)

鋯石具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化能力,可以保存原巖的基本信息,長(zhǎng)英質(zhì)巖漿區(qū)形成的鋯石具有明顯的振蕩環(huán)帶,而基性巖漿源區(qū)的鋯石成分環(huán)帶明顯。 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖大部分碎屑鋯石具有明顯的成分震蕩環(huán)帶,表明其物源巖漿源區(qū)以長(zhǎng)英質(zhì)巖漿為主。 全巖的V/(V +Ni)比值是判別氧化還原環(huán)境的重要標(biāo)志(Lewan, 1984),正常海相沉積物平均V/(V+Ni)≤0.5,當(dāng)V/(V +Ni)比值大于0.8 時(shí),表明沉積巖固結(jié)時(shí)海水中含有一定量的H2S,沉積物位于還原環(huán)境下沉淀(Hatch and Leventhal,1992)。 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖的全巖成分中V/(V+Ni)在0.81 ~0.87 之間,指示該套淺變質(zhì)巖系是在較深且還原的海水條件下形成。 綜上所述,布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖原巖均屬海相沉積巖類(lèi)。

6 討論

6.1 沉積時(shí)限

有關(guān)瀾滄巖群的沉積時(shí)代長(zhǎng)期存在著爭(zhēng)論,1965 年命名時(shí),云南地質(zhì)局區(qū)測(cè)隊(duì)董致中、王自廉根據(jù)牙形刺、微古植物,將其時(shí)代歸為寒武紀(jì)或早寒武世;部分學(xué)者根據(jù)古藻類(lèi)和微古植物化石,將其劃為古元古代(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1990);衛(wèi)管一等(1984)將采集的古藻類(lèi)和微古植物化石認(rèn)定為古元古代,可能部分屬于寒武紀(jì)。 近年來(lái),有學(xué)者對(duì)瀾滄巖群內(nèi)變火山巖和淺變質(zhì)碎屑巖樣品進(jìn)行鋯石同位素年代學(xué)研究,分別獲得火山巖482 ~454 Ma 的形成年齡和碎屑巖465 ~452 Ma 的最小年齡峰值(Nie et al.2015; Xing et al., 2017; 王舫等,2017; 李燦峰, 2018; 徐云飛等, 2018; 陳政宇,2019),其時(shí)代應(yīng)為早古生代。 關(guān)于該帶內(nèi)變火山巖的巖石地球化學(xué)特征也比較復(fù)雜,耿馬大興一帶的變火山巖為一套大洋低鉀拉斑玄武巖,具典型洋中脊玄武巖的特征(云南省地質(zhì)調(diào)查院,2017②);粟義小黑江一帶的藍(lán)片巖,巖石地球化學(xué)顯示典型洋島玄武巖(Wang et al.,2019; Fan et al.,2015)特征;瀾滄上允—惠民一帶的變火山巖,顯示的是與原特提斯洋俯沖相關(guān)的島弧或活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造背景(Nie et al.,2015; Xing et al.,2017)。由于布朗山地區(qū)瀾滄巖群變火山巖較少,僅在曼來(lái)巖組中獲得2 件變火山巖的鋯石 U-Pb 年齡為472.5 Ma 和465.5 Ma(孫載波等,2021),其他幾套地層均缺乏可靠的古生物化石與同位素年代學(xué)證據(jù)。 最年輕的碎屑鋯石年齡在沉積巖中可以代表地層的最老年齡(Andersen,2005)。 本次碎屑鋯石的U-Pb 測(cè)年研究樣品全部采于靠上部層位的南坑河巖組內(nèi),4 件淺變質(zhì)巖中最年輕的碎屑鋯石年齡峰值為ca.328 Ma,說(shuō)明該套地層的形成時(shí)代應(yīng)該不早于ca. 328 Ma,可能屬于晚古生代南段組(DCn),并非志留系南坑河巖組(Snk.)。

6.2 盆地物源區(qū)

鋯石Lu-Hf 同位素研究結(jié)果表明,年齡在2.4~2.6 Ga 的4 顆鋯石εHf(t)和二階段模式年齡分別為-1.7 ~ -8.1 和3.1 ~3.5Ga,表明沉積物源的巖漿源區(qū)有古老地殼成分的加入。 年齡集中在1.2 ~1.9 Ga 的鋯石(9 顆),εHf(t)值為 -5.4 ~8.7,指示物源的巖漿源區(qū)是新生地殼和古老地殼的混合源區(qū)。 2 個(gè)主要年齡峰值570 Ma 和1140 Ma 碎屑鋯石年齡變化于580 ~489 Ma 和1178 ~944 Ma,εHf(t)值變化于-0.3 ~ -21.9 和-5.4 ~6.9,其中超過(guò)80%的顆粒為負(fù)值,表明在新元古代時(shí)期源區(qū)為古老地殼的組分(圖7)。

圖7 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖碎屑鋯石年齡-εHf(t)圖解Fig.7 U-Pb age (Ma) vs. εHf(t) diagram of the low-grade metamorphic rocks in the Bulangshan area

碎屑鋯石的U-Pb 年齡頻譜是討論沉積物源和盆地分析的必要手段。 本次研究選取布朗山地區(qū)4件淺變質(zhì)巖石進(jìn)行鋯石U-Pb 年齡和Hf 同位素測(cè)試。 碎屑鋯石年齡變化明顯,圖4 顯示碎屑鋯石年齡主要集中分布于590 ~ 560 Ma 和1225 ~ 1043 Ma,590 ~560 Ma 巖漿作用對(duì)應(yīng)于東、西岡瓦納等地塊碰撞拼合的泛非事件,1225 ~1043 Ma 的成巖活動(dòng)與全球格林威爾造山期相當(dāng),暗示了瀾滄群的物質(zhì)來(lái)源主要為泛非期和羅迪尼亞超大陸聚合-裂解過(guò)程中的巖漿活動(dòng)。 結(jié)合前人的研究,值得注意的是590 ~560 Ma 和1225 ~1043 Ma 的年齡峰值與羌塘地塊的年齡模式一致,表明具有共同的源區(qū)。 590~560 Ma 年齡峰值來(lái)自岡瓦納的昆加造山帶和印度北部造山帶,1225 ~1043 Ma 的年齡峰值與南段組和保山地塊的年齡模式一致,表明其物質(zhì)源區(qū)為東岡瓦納北緣(Liu et al.,2020)。

6.3 古地理位置

碎屑鋯石樣品采自臨滄地體中瀾滄群的變質(zhì)地層,前人對(duì)臨滄地體的歸屬存在一定的爭(zhēng)議,究竟是來(lái)源于思茅地塊的大陸弧還是一個(gè)獨(dú)立的大陸地塊,至今尚未有定論(Liu et al., 2020)。 沉積體系中的碎屑鋯石年齡頻譜是重建大地構(gòu)造背景、建立古大陸構(gòu)造演化和判別不同大陸間親緣關(guān)系的最有效方法之一(Li et al., 2018)。 將布朗山地區(qū)碎屑鋯石年齡頻譜與思茅地塊泥盆—石炭紀(jì)碎屑鋯石年齡頻譜對(duì)比(圖8),發(fā)現(xiàn)兩者存在較大的差異,布朗山地區(qū)碎屑鋯石年齡峰值為590 ~560 Ma 和1225 ~1043 Ma,而思茅地塊碎屑鋯石年齡主要集中在447 Ma 和964 Ma(Wang et al., 2014),表明兩者具有不同的物源供給,但思茅地塊碎屑巖與滇西孟連芒信南段組建組剖面碎屑巖鋯石年齡峰值(曾文濤等,2017)較相似。

圖8 布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖(a)與臨滄地塊南段組(b)(劉桂春等,2017)、思茅地塊(c)(Wang et al.,2014)、拉薩地塊(d) (Zhu et al., 2012)、西澳大利亞(e) (Cawood and Nemchin,2000)、羌塘(f)(Zhu et al.,2012)碎屑鋯石年齡譜系圖Fig.8 Relative U-Pb age probability for detrital zircons of different area including the Bulangshan(a), Nanduan(b),Simao Block(c), Lhasa Block(d), West Australia(e) and Qiangtang(f)

結(jié)合前人發(fā)表的碎屑鋯石年齡和巖漿巖證據(jù),拉薩、羌塘、保山和騰沖地塊均具有東岡瓦納北緣的親和性,同時(shí),伴隨著原特提斯洋向南的俯沖作用,拉薩、羌塘、保山和騰沖地塊發(fā)育了早古生代的巖漿活動(dòng)(510 ~460 Ma)和寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)存在的角度不整合(Ding et al., 2015; Dong et al., 2013;Hu et al., 2015; Wang et al., 2012; Zhao et al.,2014; Zhu et al., 2012; Li et al., 2014, 2015)。 島弧火山巖同時(shí)期在瀾滄巖群中廣泛發(fā)育(Nie et al.,2015; Xing et al.,2017)。 綜上所述,布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖中碎屑鋯石為異地來(lái)源并且物源比較復(fù)雜,可能來(lái)自東印度板塊東岡瓦納北緣特提斯喜馬拉雅造山帶,與原特提斯和古特提斯大洋演化相關(guān)。

7 結(jié)論

(1)布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖最年輕的碎屑鋯石年齡為328 Ma 左右,該年齡限定了其沉積時(shí)代應(yīng)該不早于早石炭世,說(shuō)明該套淺變質(zhì)地層并非志留系南坑河巖組,可能為泥盆—石炭系南段組。

(2)布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖碎屑鋯石主要是巖漿成因的,2 個(gè)主要年齡區(qū)間分別為576 ~489 Ma 和1178 ~1052 Ma,對(duì)應(yīng)的εHf(t)值分別為-21.9 ~-0.3和-5.4 ~6.9。 表明這兩個(gè)階段物質(zhì)源區(qū)分別來(lái)自古老地殼物質(zhì)的重熔和新生地殼組分的參與。

(3)布朗山地區(qū)淺變質(zhì)巖的物源可能來(lái)自東岡瓦納北緣的特提斯喜馬拉雅構(gòu)造帶。

致謝:河北廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司幫助完成鋯石樣品的挑選工作;武漢上譜分析測(cè)試有限公司完成年代學(xué)數(shù)據(jù)和主量、微量和稀土元素的分析測(cè)試工作;論文撰寫(xiě)過(guò)程中得到中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所彭頭平研究員的悉心指導(dǎo);兩名審稿專(zhuān)家和期刊編委對(duì)稿件的建設(shè)性意見(jiàn)和建議提升了論文質(zhì)量,在此一并表示誠(chéng)摯的感謝。

注釋:

①云南省地質(zhì)調(diào)查院,2020. 1∶50000 曼各、小街、大勐龍、萬(wàn)納蘭、勐宋壩幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R]

②云南省地質(zhì)調(diào)查院,2017. 1∶50000 香竹林、勐勇、勐撒、懂過(guò)等七幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報(bào)告[R]