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三江昌宁- 孟连带原- 古特提斯构造演化研究取得新进展

发布于: 2018-11-18 21:02:36

 1.项目概况

西南“三江”地区大地构造位置处于特提斯构造域,经历了从特提斯大洋岩石圈向大陆岩石圈转换及其大陆边缘多岛弧盆系构造演化过程。原特提斯洋俯冲消减过程及原-古特提斯的构造关系一直是青藏高原及邻区基础地质研究中最热门的科学问题之一。本成果主要依托中国地质调查局实施的“西南三江有色金属资源基地调查”项目,归属于“东特提斯大型资源基地调查”工程,由自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心承担。项目周期为2016—2018年。项目重点工作之一是解决西南三江早古生代增生杂岩和高压—超高压变质岩重大地质问题,构建原-古特提斯构造演化模型。

2.成果简介

(1)在昌宁-孟连结合带识别出完整的早古生代蛇绿混杂岩。经地质调查发现,铜厂街、南汀河、牛井山及曼信等地发育有比较典型的古生代蛇绿混杂岩(图1),主要由变质橄榄岩、堆晶辉长岩、变质辉长岩、斜长角闪岩以及玄武岩等构造单元组成,多处发育具N-MORB特征的洋脊玄武岩或者OIB型玄武岩,在曼信、依柳、铜厂街等地见有准洋脊型玄武岩;与其伴生的硅质岩为远洋非补偿性盆地硅质岩,其中所含放射虫为远洋深海组合。获得一系列LA-ICPMS锆石U-Pb年龄,南汀河堆晶辉长岩以及辉长岩为454~439Ma,牛井山地区英云闪长岩为468Ma,双江县忙那河钠质堆晶斜长岩为471Ma,曼信变质辉长岩为420Ma(图1),结合前人获得的大量泥盆纪、石炭纪及早二叠世的洋壳年代学及放射虫信息,揭示昌宁—孟连特提斯洋是一个从早古生代发育一直延续到晚古生代的洋盆。

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图1 三江南段昌宁-孟连弧盆系构造单元及前侏罗纪岩浆作用时空分布

(2)在滇西地区新发现断续长约40km的榴辉岩带(高压—超高压变质带)。主要出露于云南省双江勐库镇以北的控角、那卡河、根恨河、双江大文、邦丙等地,总体上呈南北向的串珠状分布,呈规模不等的构造透镜体产于蛇绿混杂岩带或澜沧岩群中内(图2),断续延伸约40km。调查发现峰期变质矿物主要以包裹体的形式分布于中-粗粒的淡粉红色石榴石中,峰期变质矿物主要有绿辉石、硬玉、多硅白云母、柯石英假象、硬柱石、镁铝石榴石等,估算峰期变质温压条件为P=3.35~4.46GPa、T=530~610℃。经原岩恢复,原岩主要有两种:一种是具有E-MORB性质的拉斑玄武岩,一种是OIB性质的碱性玄武岩。原岩形成时代复杂,主要有801Ma、429~463Ma及254Ma,峰期变质时代为约230Ma。本研究认为滇西榴辉岩很可能是大洋岩石圈及俯冲增生杂岩深俯冲的产物,由于古特提斯洋闭合后弧-陆碰撞而迅速折返。

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图2 退变榴辉岩(左)及其中石榴子石“白眼圈”结构(右)

(3)重新厘定“ 澜沧岩群”的构造属性为早古生代增生杂岩系,并非以往认为的元古代基底岩系。“澜沧岩群”是云南省长期争议的一个地层单位,前人一直认为是中元古代—新元古代基底岩系。本次调查发现澜沧岩群主体为一套夹有变质基性火山岩的浅变质岩系,其原岩为浅海环境陆缘沉积的长石石英砂岩、粉砂质泥岩等,区域变质作用程度可达高绿片岩相,局部可以达到低角闪岩相。采用碎屑锆石U-Pb年代学的方法对澜沧岩群的沉积下限进行限定,8件碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在440~460Ma、590~550Ma,980~910Ma、1152~1490Ma,结合其他研究者在其中的中基性火山岩中获得的454~462Ma年龄,一致表明澜沧岩群形成时代可能为中奥陶世。调查发现澜沧岩群的岩石至少经历了三期以上变形变质作用,区域面理为Sn+2。从大地构造的角度看,“澜沧岩群”主体很可能是昌宁-孟连特提斯洋东向俯冲消减形成的早古生代构造增生杂岩,基底岩系物质也同时被卷入进去,在弧-陆碰撞及陆内挤压阶段遭受到强烈的构造变形改造,基底岩系具体的位置及与“围岩”界线已很难识别、恢复。

(4)临沧-勐海一带识别出昌宁-孟连特提斯洋早古生代岩浆弧。越来越多的调查发现与原特提斯俯冲消减有关的早古生代弧岩浆作用记录,主要分布在牛井山、惠民、大中河、大平掌等地,获得的一系列LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为418~468Ma,这些火成岩都具有弧火山岩的地球化学性质,是昌宁-孟连原特提斯洋壳俯冲消减形成的早古生代岩浆弧。

(5)构建了三江早古生代俯冲增生模式,揭示出原-古特提斯洋陆转换方式,认为原-古特提斯洋是连续演化的过程。调查认为昌宁-孟连原-古特提斯经历了四阶段的演化过程:①早古生代原特提斯大洋扩张,分隔着泛华夏大陆(扬子陆块)和冈瓦纳大陆(印度陆块区的保山地块)。②早古生代中晚期—晚古生代特提斯洋俯冲消减阶段,中奥陶世原特提斯洋初始俯冲形成以牛井山、惠民为代表的临沧-勐海早古生代岩浆弧;中—晚志留世原特提斯洋俯冲消减形成以大中河地区晚志留世大陆边缘岩浆弧(421~419Ma);泥盆纪古特提斯洋盆扩张与俯冲消减并存发展,形成三江多岛弧盆系构造格局;石炭纪—晚二叠世古特提斯洋盆扩张与俯冲消减持续进行,形成洋盆-洋岛-海山古地理格局,导致汇聚型大陆边缘岩浆弧的发育。③晚二叠世末—早三叠世主碰撞汇聚阶段,由于昌宁-孟连洋壳的大规模俯冲消减,洋盆消亡转化为残留海盆地,弧-陆碰撞、汇聚对接,形成俯冲-碰撞过渡型的岩浆作用。④晚三叠世晚碰撞造山阶段,由于强烈的弧-陆碰撞与对接,昌宁-孟连残留海盆地消亡转化为磨拉石盆地沉积,并在昌宁-孟连结合带两侧发育大规模的岩浆活动,滇西双江地区的榴辉岩可能是古特提斯洋闭合、大洋岩石圈及俯冲增生杂岩俯冲消减的产物,由于洋盆闭合后弧-陆碰撞而迅速折返。

3.成果意义

滇西榴辉岩的发现及昌宁-孟连原-古特提斯洋的确定,是全球特提斯构造域重大发现,为滇西地区特提斯构造演化过程提供了更多的约束条件,拓展了特提斯演化的研究空间,对探讨全球特提斯的形成演化及大陆边缘增生过程具重大科学意义,也为青藏高原及邻区蛇绿混杂岩的科研工作提供了重要的地质资料和新信息。同时深化了三江多金属成矿地质背景认识,重建的三江早古生代俯冲增生模式,揭示了云南省惠民超大型铁矿、银厂河中型铅锌矿的成矿模式和地质背景,进一步提出类乌齐-左贡增生楔基底之上斑岩铜金矿及钨钼锡矿具有巨大找矿潜力,可望成为平行于“玉龙斑岩成矿带”的另一条重要成矿带。

(自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心 王保弟 王立全 彭智敏 王冬兵 尹福光 贺娟供稿)