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云南兰坪盆地古近系碎屑岩重矿物分布规律及其指示意义

朱志军, 郭福生

朱志军, 郭福生. 2017: 云南兰坪盆地古近系碎屑岩重矿物分布规律及其指示意义. 地质通报, 36(2-3): 199-208.
引用本文: 朱志军, 郭福生. 2017: 云南兰坪盆地古近系碎屑岩重矿物分布规律及其指示意义. 地质通报, 36(2-3): 199-208.
ZHU Zhijun, GUO Fusheng. 2017: Heavy mineral distribution regularity of Paleogene detrital rocks in Lanping basin, Yunnan Province. Geological Bulletin of China, 36(2-3): 199-208.
Citation: ZHU Zhijun, GUO Fusheng. 2017: Heavy mineral distribution regularity of Paleogene detrital rocks in Lanping basin, Yunnan Province. Geological Bulletin of China, 36(2-3): 199-208.

云南兰坪盆地古近系碎屑岩重矿物分布规律及其指示意义

基金项目: 

国家自然科学基金项目《滇西兰坪盆地蒸发岩系发育规律及盐构造解析》 41362008

核资源与环境重点实验室开放基金项目《江西信江盆地白垩纪盐韵律及盐间粘土矿物的古环境恢复》 NRE1506

详细信息
    作者简介:

    朱志军 (1976-), 男, 博士, 副教授, 从事沉积学教学和研究工作。E-mail:zhuzj013@163.com

  • 中图分类号: P534.61+1; P588.21

Heavy mineral distribution regularity of Paleogene detrital rocks in Lanping basin, Yunnan Province

  • 摘要:

    对兰坪盆地古近系59件砂岩样品进行分析,结果表明,稳定重矿物的含量平均为38.4%,较稳定矿物及不稳定矿物含量低,平均分别为2.3%和1.1%;指相矿物(赤)褐铁矿含量较高,平均为50.5%。根据稳定系数、ZTR指数、ATi指数、GZi指数及其在剖面中的变化规律,将兰坪盆地构造演化划分为构造平缓期和构造活动期。古近纪构造活动在盆地不同部位、不同时期存在一定的差异,总体上显示中南部构造活动较北部有一定的延迟。重矿物组合显示,盆地古近系的源岩存在多种岩石类型,其中以沉积岩为主,而基性岩、中酸性侵入岩和变质岩都较少。重矿物组合及特征指数揭示了云龙组物源主要来自盆地东缘;果郎组物源以东缘为主,西缘为辅。指相重矿物组合显示,兰坪盆地古近系的沉积环境为水体较浅的强氧化环境。

    Abstract:

    The analytical results of 59 Paleogene sandstone samples from Lanping basin indicate that the average content of stable heavy minerals is 38.4%, the relatively stable and unstable minerals are very rare, respectively possessing 2.3% and 1.1%. The average content of the facies minerals hematite and limonite is high, possessing about 50.5%. According to stability coefficient, ZTR index, ATi index and the variation characteristics of heavy mineral index along the profile, the tectonic evolution is divided into two periods: flat period and active period. The tectonic activities of different parts and periods of the basin show some differences; on the whole, the activity of south central basin was later than that of the north basin in time. The heavy mineral assemblage suggests that the Paleogene provenance had several kinds of rock styles, dominated by sedimentary rock, with minor basic rock, intermediate-acidic intrusive rock and metamorphic rock. From east to west, the ZTR index decreases gradually. In combination with tectonic setting of the study area and previous research findings on the basement of the basin, the authors infer that, in Yunlong period, the provenance mainly came from the eastern margin of the basin, and the provenance of Guolang Group mainly came from the eastern margin of the basin, followed by the western margin. The facies of heavy mineral assemblage shows that the ancient sedimentary environment of Lanpin basin was a strong oxidation environment of swallow water.

  • 兰坪盆地因金顶超大型铅锌矿床而闻名于世,吸引了众多地质学家在此开展研究工作。20世纪70—80年代以来,在该盆地开展了大规模区域地质调查工作,获得了大量的基础地质资料。代表性成果有《西南地区区域地层表云南省分册》《云南省区域地质志》及1:20万区域地质调查成果[1-2]。在此基础上,朱创业等[3]、牟传龙等[4]、陶晓风等[5]、帅开业[6]、陈跃昆等[7]、付修根等[8]对盆地的形成、发展及演化进行了系统的研究。随后,薛春纪等[9]、何龙清等[10]、张峰等[11]研究了盆地构造演化与成矿的关系。李志明等[12]、李佑国等[13]利用地球化学手段揭示了兰坪盆地新生代物源为长英质岩石和基性-超基性岩石,但是没有进一步研究盆地物源的演变及物源方向。朱志军等[14]通过对古近纪兰坪盆地充填序列研究及沉积相划分,认为盆地为炎热干燥气候下浅水湖泊环境,未见通过有用重矿物相关分析研究物源及沉积环境。

    ①云南省地质局区域地质调查大队. 1:20万兰坪幅地区区域地质调查报告.云南省地质局, 1974.

    重砂矿物一般抗磨蚀、稳定性强,能较多地保留母岩特征,因此在盆地分析中可用于物源分析、构造活动性分析、地层对比、岩相古地理恢复等研究[15-20]。本文利用重砂矿物相关分析对兰坪盆地古近系的构造演化、物源属性、古沉积环境等进行了研究,以期查明兰坪盆地古近系物质分布规律,为兰坪盆地演化研究提供依据。

    兰坪盆地位于云南西北部,是一个中新生代陆相沉积盆地。盆地地处扬子板块与滇藏板块的拼合地带,东西两侧分别以金沙江断裂、澜沧江断裂为界,夹持于金沙江-哀牢山造山带和碧罗雪山-临沧造山带之间,北接昌都盆地,南连思茅盆地 (图 1)[21]。由于兰坪盆地为三江构造带的重要组成部分,发育于两大板块拼合地带,加上两大板块的多次开合拼贴及造山运动,使得区内地壳结构复杂,具有良好的成矿条件[22]。兰坪盆地东缘的金沙江-哀牢山边界断裂带是一条复杂的巨型造山带,在该造山带北段的东西两侧存在明显的沉积差异:东侧为震旦系—寒武系陆源碎屑岩夹火山岩建造、奥陶系—下二叠统碳酸盐岩建造;西侧则为早古生代以后沉积的一套海相复理石夹基性火山岩建造及早二叠世细碧角斑岩、基性火山岩、放射状硅质岩夹碳酸盐岩[23]。盆地西缘的碧罗雪山-临沧造山带由元古宇崇山群及中三叠世之前的地层组成,并伴有大量的花岗岩体出露[8, 21]。兰坪盆地的形成和发展经历了漫长的历史过程,其演化经历了中三叠世—早侏罗世陆内裂谷盆地、中—晚侏罗世坳陷盆地、白垩纪前陆盆地及新生代以来的走滑盆地4个演化阶段,发育了巨厚的中、新生界沉积岩系[4, 11, 14]。盆地古近系充填了一套陆相红色碎屑岩,从下至上分为:云龙组、果郎组、宝相寺组、金丝厂组,广泛出露于兰坪县、云龙县、啦井镇、师井、河西乡等地。

    图  1  兰坪中新生代盆地地质与构造略图[9]
    1—古近系;2—侏罗系-白垩系;3—三叠系;4—古生界;5—喜马拉雅期碱性岩;6—采样位置。JAF—金沙江-哀牢山断裂带;LF—澜沧江断裂带;LSF—兰坪-思茅断裂
    Figure  1.  Sketch geological and tectonic map of Lanping Mesozoic-Cenozoic basin

    本次研究实测了啦井、河西、云龙县城西古近系地质剖面,并系统采集了岩石样品,挑选出具有代表性的59件新鲜岩石样品进行了重砂矿物分析。样品分布为:啦井剖面29件、河西剖面19件、云龙县城县西剖面11件,主要包括云龙组 (E1y)、果郎组 (E2g)、宝相寺组 (E2b),岩性有砂岩、细砂岩、粉砂岩。为确保分离出足够的重矿物,每件样品不少于1.5kg。所有样品在河北省廊坊市地质服务有限公司地质矿产实验室内处理和鉴定完成,实验误差为3%~5%。其重矿物分选过程如下。

    (1) 筛样。取适量的原样用去离子水和双氧水浸泡2天,再放入0.125~0.063mm的筛子过筛后,用去离子水清洗2~3遍,然后在恒温箱中低温 (小于60℃) 烘干,称重。

    (2) 重液分离。将烘干样品放入装有重液 (三溴甲烷 (CHBr3),密度为2.88g/cm3) 的定制分离仪器中,充分搅拌、静置,直至没有重矿物下沉。分别取出上面的轻矿物和下面的重矿物,用酒精冲洗干净后烘干、称重,放入样品袋中备用。

    (3) 磁选。将重矿物薄薄地铺在玻璃板上,用薄纸包住强磁铁,在矿物薄层上缓慢移动,反复多次将磁性矿物完全吸出后,将分离出的磁性矿物和无磁性矿物分别称重,放入样品袋中备用。

    (4) 镜下鉴定。经上述过程,样品被分成轻矿物和重矿物 (磁性组和无磁性组),分别进行镜下鉴定。每个样品在镜下鉴定大于500粒矿物,计算各样品中每种矿物的颗粒百分含量和重量百分含量。

    上述59件样品中鉴定出的重矿物有20多种,包括锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、白钛石、独居石、电气石、尖晶石、辉石、石榴子石、绿帘石、褐帘石、褐铁矿、钛铁矿、重晶石、黄铁矿、方铅矿、榍石、磁铁矿、辰砂、角闪石、铬铁矿。其中主要的重矿物有锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、白钛石、独居石、电气石、尖晶石、辉石、石榴子石、绿帘石、褐铁矿、钛铁矿、重晶石等,其含量约占重矿物总量的90%以上 (表 1)。

    表  1  兰坪盆地古近系砂岩重砂矿物组成及相对含量
    Table  1.  Heavy mineral compositions and content of Paleogene sandstone in Lanping basin
    %
    采样点地层样品号锆石磷灰石金红石锐钛矿白钛石独居石电气石尖晶石辉石石榴子石绿帘石褐铁矿钛铁矿重晶石黄铁矿方铅矿






    L-8246.25.19.58.719.20.25.50.23.60.00.81.00.00.00.00.0
    L-8322.910.03.73.24.50.24.50.61.50.00.048.50.20.00.00.0
    L-8415.80.03.93.05.70.22.11.11.60.91.163.80.00.00.00.0
    L-8517.43.73.93.73.90.23.91.42.30.60.058.90.00.00.00.0
    L-8628.01.13.71.76.36.35.20.02.41.31.341.40.20.00.00.0
    L-87-241.80.012.110.216.76.52.75.62.70.00.80.80.00.00.00.0
    L-8815.14.72.72.74.37.62.71.22.51.21.054.10.00.00.00.0
    L-8948.60.312.06.414.63.23.78.31.50.60.00.90.00.00.00.0
    L-9031.23.95.62.93.70.02.70.03.14.20.042.60.20.00.00.0
    L-9139.30.614.413.415.32.17.30.21.90.05.40.20.00.00.00.0
    L-9240.30.511.510.616.41.514.40.91.70.50.90.20.00.00.00.0
    L-93-217.06.14.51.85.35.73.21.51.60.00.253.00.20.00.00.0
    L-94-130.20.24.53.15.90.23.11.21.91.20.048.30.20.00.00.0
    L-95-226.96.72.91.82.90.06.50.01.80.21.044.02.90.01.40.6


    L-108-24.80.20.40.413.50.611.40.00.00.20.067.20.00.00.00.0
    L-107-524.01.02.95.74.81.61.92.00.03.40.052.70.00.00.00.0
    L-107-316.50.42.71.83.60.02.70.50.00.90.056.90.014.00.00.0
    L-106-115.90.63.73.75.92.42.80.01.00.80.458.10.04.70.00.0
    L-105-317.60.93.82.05.03.62.91.11.10.90.060.40.00.00.00.0
    L-104-125.07.70.93.74.71.20.70.90.00.20.054.50.00.00.00.0


    L-103-19.72.21.13.21.10.03.10.00.00.00.079.60.00.00.00.0
    L-102-311.11.91.03.11.90.04.71.30.00.00.074.50.00.00.40.0
    L-101-114.70.11.71.96.26.42.31.70.00.40.064.00.10.00.00.0
    L-100-214.14.02.61.79.90.91.20.70.00.00.761.00.00.00.00.0
    L-100-110.90.03.02.35.05.211.90.01.81.50.057.60.00.20.50.0
    L-9918.11.93.92.83.70.00.21.14.32.40.657.81.90.01.30.0
    L-9732.33.65.77.44.82.61.00.00.90.20.538.00.00.00.00.0
    L-96-334.18.911.99.313.75.69.34.20.40.01.21.40.00.00.00.0
    L-96-2(1)16.91.30.40.82.10.00.40.00.00.00.876.40.00.00.80.0




    西



    L-151-124.30.71.53.24.41.20.51.20.20.00.061.21.20.00.50.0
    L-153-19.02.63.80.81.30.00.30.80.30.80.072.30.05.42.10.8
    L-148-119.51.13.30.63.30.03.30.00.00.00.068.40.00.00.60.0


    L-145-122.21.14.03.14.00.00.80.00.00.00.064.70.00.00.20.0
    L-144-119.01.02.23.25.20.51.00.00.00.00.067.40.00.00.50.0
    L-143-127.71.14.23.14.20.01.10.00.00.00.043.210.25.10.00.0
    L-142-126.40.54.26.32.20.51.00.00.00.00.052.65.30.01.00.0
    L-140-126.30.55.42.23.30.70.90.00.00.00.059.30.01.10.20.0
    L-138-110.91.12.21.110.90.05.40.00.00.00.067.10.00.01.10.0
    L-137-124.80.93.22.19.40.02.10.00.00.00.053.81.10.02.70.0
    L-136-121.40.93.12.16.20.02.10.00.00.00.062.20.00.02.20.0

    西



    P2-35-115.60.31.32.410.80.00.70.00.00.00.068.90.00.00.00.0
    P2-27-113.10.63.42.416.00.01.20.30.00.00.06.90.056.10.00.0
    P2-7-118.70.51.63.111.10.00.50.00.00.00.064.30.00.00.20.0
    P2-4-137.30.64.33.95.50.01.80.00.20.60.245.00.00.00.20.4
    P2-26-117.00.83.75.843.10.07.33.40.20.00.04.60.013.90.20.0
    P2-24-114.70.51.94.79.70.00.60.00.00.00.067.20.00.50.30.0
    P2-14-110.02.51.30.72.30.01.30.00.20.20.281.30.00.00.20.0
    P2-1-119.20.20.72.23.70.00.70.00.00.00.073.10.00.00.20.0


    P1-48-111.20.61.22.512.83.21.70.00.20.00.862.20.00.03.50.0
    P1-45-114.11.12.44.07.36.61.60.00.00.40.760.10.00.00.01.6
    P1-43-221.00.41.13.73.50.00.70.00.00.20.267.20.02.00.00.0
    P1-40-116.40.23.23.05.10.20.60.00.00.40.071.00.00.00.00.0
    P1-31-12.31.00.40.80.40.00.20.00.00.00.04.20.090.60.00.0
    P1-12-113.10.51.86.12.90.02.20.00.00.00.072.70.00.70.00.0
    P1-9-117.30.52.95.25.20.01.00.00.30.30.265.80.00.00.30.8
    P1-4-221.50.53.83.05.30.02.60.00.21.30.061.90.00.00.00.0
    P3-11-119.60.32.83.33.60.01.80.01.30.50.323.20.033.52.30.0
    P3-8-224.11.12.26.38.50.02.90.00.00.70.249.13.10.02.00.0
    P3-1-28.34.55.51.90.90.02.50.40.20.70.015.50.059.60.00.0
     注:重砂矿物分析在河北省廊坊市地质服务有限公司地质矿产实验室内处理和鉴定完成
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    上述重矿物分析 (表 1) 表明,主要重矿物锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、电气石、白钛石、褐铁矿几乎出现在所有样品中,平均占重矿物总量的90.3%,其中锆石在大多数样品中占绝对优势。主要重矿物含量分别为:锆石 (2.3%~48.6%),平均值为20.9%、磷灰石 (0~10%),平均值为1.8%、金红石 (0.4%~14.4%),平均值为3.8%、锐钛矿 (0.4%~13.4%),平均值为3.7%、白钛石 (0.4%~43.1%),平均值为7.2%、电气石 (0.2%~14.4%),平均值为3.0%、褐铁矿 (0.2%~81.3%),平均值为50.1%。闪锌矿、白铁矿及黄铁矿含量也相对较高,而方铅矿、辉石、钛铁矿、榍石、绿帘石、石榴子石、铬铁矿、软硬锰矿、尖晶石含量普遍小于5%。

    锆石多呈深、浅玫瑰色,次滚圆粒状、次滚圆柱状,磨圆度高,分选性好,透明-半透明状,金刚光泽。电气石主要为茶褐色、褐色,次滚圆粒状、次滚圆柱状。绿帘石主要为黄绿色,不规则粒状、次滚圆粒状、不规则块状、柱状。磷灰石主要为白色,次滚圆粒状、次滚圆柱状、柱状,个别见次棱角状,半透明、玻璃光泽。金红石主要为深红色、红色、黑红色,次棱角柱状、粒状,半透明、油脂光泽。辉石为绿色、浅绿色、褐色,柱状、次棱角柱状、次棱角粒状,少见块状,半透明。石榴子石为红色、浅粉色,次滚圆粒状、不规则状粒状。褐铁矿多呈褐黑色、红褐色、樱红色等,不规则状或次滚圆粒状。

    分析结果显示,重矿物组合主要为:锆石、锐钛矿、磷灰石、金红石、电气石、白钛石、褐铁矿、辉石、绿帘石、石榴子石 (表 1),反映了相对较稳定的物源条件。根据对砂岩的沉积环境及源区的初步分析,将其重矿物组合分为5类:①稳定矿物组合,包括二氧化钛矿物 (金红石、锐钛矿和白钛矿)、锆石、电气石;②较稳定矿物组合,主要为石榴子石和磷灰石;③不稳定矿物组合,主要是绿帘石、辉石和角闪石;④沉积指相矿物,如指示水体富氧环境的赤 (褐) 铁矿、还原环境的黄铁矿;⑤金属热液矿物,如铬铁矿、方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等,反映了超基性岩和高温岩浆期后热液作用源区的矿物组合。

    从稳定矿物含量及组合看,稳定重矿物的平均含量占重矿物总量的38.4%,但在盆地不同部位,不同层位有所差异。云龙期,在盆地中南部啦井和云龙县城西分别为34.3%和36.3%,而在盆地北部河西乡为28.1%。果郎期,在盆地中北部啦井和河西分别为32.3%和38.1%,而在盆地南部云龙县城西为26.3%。宝相寺期则达到55.8%。

    较稳定矿物含量很低,平均含量为2.3%,主要以磷灰石、石榴子石为主,在盆地不同部位,不同层位也有差别。云龙期,在盆地南、北部的云龙县城西和河西较稳定矿物分别为0.89%和1.39%,而在盆地中部的啦井为3.15%。果郎期,在盆地南、北部的云龙县城西和河西较稳定矿物分别为1.72%和0.86%,而在盆地中部的啦井为2.87%。宝相寺期则达到3.83%。

    不稳定矿物含量很低,平均含量为1.1%,主要为绿帘石、辉石。云龙期,在盆地南、北部的云龙县城西和河西含量分别为0和0.42%,而在盆地中部的啦井为1.25%。果郎期,在盆地南、中及北部的云龙县城西、啦井和河西分别为0.17%、0.43%和0.11%。宝相寺期则达到3.13%。

    指相矿物含量较高,平均含量为50.5%,主要为褐铁矿。云龙期,在盆地南、中及北部的云龙县城西、啦井和河西该类矿物含量分别为59.79%、57.04%和51.02%。果郎期,在盆地南、中及北部的云龙县城西、啦井和河西的含量分别为68.31%、58.3%和51.56%。宝相寺期达到32.8%。

    金属热液重矿物含量甚微,平均含量为0.1%,主要为方铅矿。云龙期,仅在盆地北部河西剖面金属热液重矿物含量为0.223%,盆地南、北部未见有热液重矿物。果郎期,在盆地南、北部的云龙县城西和河西剖面的含量分别为0.256%和0.051%,而啦井剖面未见。宝相寺期为0.044%。

    重矿物特征不仅反映母岩的成分,同时还能反映沉积物在沉积-搬运和沉积过程中的物理分选、机械磨蚀、化学溶解等作用,如海绿石虽然在河流沉积中也有发现,但主要为浅海沉积的标型矿物,而绿泥石为滨浅海沉积;一定的赤铁矿和褐铁矿含量表明其为气候干旱、水体较浅的氧化环境;若极易风化的辉石和角闪石能够大量保存,说明沉积区与物源区很近。

    研究区几乎所有样品都含有很高的褐铁矿 (表 1),平均达50.1%。这些褐铁矿多呈不规则状或次滚圆粒状,颜色多为褐黑色、红褐色、樱红色等。从褐铁矿形态特征推断,应为当时沉积环境所致,其富集代表了水浅、富氧的环境。在兰坪盆地不同部位、不同时期,褐铁矿含量也不同:云龙期在云龙县城西和啦井剖面分别为58.8%和56.7%,但在河西剖面为50.3%。总体上,兰坪盆地云龙期处于强氧化环境,盆地中南部较北部褐铁矿含量高,反映该时期在河西可能存在一个相对凹陷区。但是在同一剖面也存在差异,一般在早期褐铁矿含量较低,中晚期明显增大,说明盆地在云龙早期水体较中晚期深。这一点从沉积物特征也可得到佐证,云龙组按岩性可以分为上、下2段,下段为棕红色、灰绿色等杂色泥砾岩、含石膏泥砾岩;上段为紫红色、砖红色粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩夹薄-中层石英细砂岩,普遍含钙质,夹数层杂色层或含石膏泥砾岩。

    果郎期在云龙县城西和啦井剖面分别为67.3%和58.3%,但在河西剖面为51.4%,总体上果郎期盆地中、南部褐铁矿含量较北部高。较云龙期明显增高,说明较云龙期水体浅,处于强氧化环境。

    宝相寺期平均值为32.7%,其中有5件样品的褐铁矿含量特别低,都小于1%,推测可能为源岩类型改变所致。该5件样品多呈黄色、土黄色砂岩或含细砾砂岩。除5件样品外,其余样品的褐铁矿含量均大于40%,说明该时期总体处于氧化环境。

    利用重矿物特征指数对古沉积环境和古构造活动的信息反演,可以显示出构造活动阶段、沉积物剥蚀和沉积速率等特征。ZTR指数是指锆石、电气石和金红石3种稳定重矿物在全部重矿物中的百分含量,其高低能够反映出风化程度、搬运距离、构造活动强度等信息[24]。ATi指数 (100×磷灰石/(磷灰石+电气石)),用于判断物源为火山岩的样品数量和风化程度。GZi指数 (100×石榴子石/(石榴子石+锆石)),用来分析是否存在角闪岩或麻粒岩物源[25]

    研究区稳定系数为6%~100% (平均为53%),ZTR指数为14%~66%(平均为33%),ATi指数为0~92%(平均为37%),GZi指数为0~12%(平均为3%)。根据剖面中的重矿物指数变化特征,将盆地演化划分为2个时期,即构造平缓期和构造活动期 (图 2图 3图 4)。

    图  2  兰坪盆地河西古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变
    Figure  2.  Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Hexi of the Lanping basin
    图  3  兰坪盆地啦井古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变
    Figure  3.  Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Lajing of the Lanping basin
    图  4  兰坪盆地云龙县城西古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变
    Figure  4.  Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Yunlong of the Lanping basin

    (1) 构造平缓期

    构造相对平缓期在河西剖面主要为云龙中期和果郎早期;啦井剖面主要为云龙早期、云龙晚期和果郎晚期;云龙县西剖面主要为云龙早期和晚期。稳定系数为16%~100%(平均为78%)。此期稳定重矿物组合 (TiO2矿物和锆石) 稳定系数均较高,而几乎没有不稳定重矿物组合,说明构造活动相对平缓,水动力条件弱,大部分不稳定重矿物被破坏,碎屑物质搬运距离大,稳定重矿物的比例相对增高。ATi指数最高达92%,而GZi指数较低,仅为0~12%(平均为3.1%),反映出物源区与火山岩较密切。盆地受区域性湖退作用及相对干热气候影响,蒸发作用强烈,湖泊萎缩,可容纳空间降低,表现在盆地北部河西地区及盆地东南部漾濞一带冲积平原面积扩大。在盆地北部高山井、小盐井、温井、盆地中部诺邓、云龙、盆地东部弥沙、乔后及盆地西部师井一带出现滨湖砂坝、盐沼沉积。早期滨浅湖地区演化为湖泊三角洲或闭塞形成盐沼、盐湖,湖泊逐渐咸化进而向咸化湖泊过渡,仅在啦井以东、上兰、果郎、诺邓以南发育辫状河三角洲或湖泊三角洲相沉积,而在盆地中部汤邓一带及格者以西湖泊水体较深地区,以浅湖黄绿色砂泥沉积为主。整体看,主要发育冲积平原-滨湖及湖泊三角洲砂泥沉积,并伴有大量滨湖盐沼沉积。沉积物粒度向上逐渐变粗,反映了水体向上变浅,湖盆逐渐萎缩。

    (2) 构造活动期

    构造活动期在河西剖面主要为云龙早期、云龙晚期和果郎晚期;啦井剖面主要为云龙中期和果郎早期;云龙县城西剖面主要为云龙中期和果郎早期;宝相寺组沉积也显示了构造活动期。构造活动期稳定系数降至13%~90%(平均为35.3%),不及构造平缓期的二分之一;此时稳定重矿物组合、稳定系数均呈逐渐降低的趋势,较稳定重矿物 (石榴子石) 含量增高,不稳定重矿物辉石、绿帘石含量均大幅增高,说明此时处于构造活动期,碎屑物质搬运距离近,大量不稳定重矿物保留下来,稳定重矿物的相对比例降低。ATi指数降低为0~90%(平均为34%),GZi指数大幅升高为0~12%(平均为4%)。该时期岩浆的物源供给明显降低,而变质岩的物源供给大幅提高。盆地受喜马拉雅活动第一幕碰撞造山运动影响,东、西两侧的造山带不断向盆地中心挤压推覆。受此构造活动影响,原盆地沉积区范围进一步缩小,大部分地区发生挤压褶皱,并伴随一定程度的差异隆升,导致盆地原有沉降中心发生变迁,仅在盆地北部保留冲积相沉积记录。盆地中部及南部大多已隆升为剥蚀区,仅在盆缘断裂推覆带前缘形成小型前陆盆地,并充填了始新统宝相寺组及渐新统 (E3) 磨拉石建造,不整合于果郎组或较老地层之上,主要为红色砂砾岩、岩屑砂岩、长石石英砂岩、泥岩沉积。

    将上述重矿物分析对比发现,兰坪盆地南北构造活动的时期存在差异性 (表 1)。盆地中、南部较北部构造活动有一定的延迟,盆地北部构造相对较活动,推测与盆地东缘的金沙江-哀牢山造山带北段和南段存在明显活动差异有关。

    重矿物组合及特征指数分析表明,兰坪盆地古近纪的物源区存在多种岩石类型,但含量有差别。以沉积岩为主,基性岩、中酸性侵入岩和变质岩较少 (表 2)。盆地不同部位、不同时期的母岩也存在差异。

    表  2  兰坪盆地南北构造活动的差异性
    Table  2.  The differences tectonic activity between south and north of Lanping basin
    时期河西剖面拉井剖面云龙剖面
    果郎晚期构造活动期构造平缓期
    果郎早期构造平缓期构造活动期构造活动期
    云龙晚期构造活动期构造平缓期构造平缓期
    云龙中期构造平缓期构造活动期构造活动期
    云龙早期构造活动期构造平缓期构造平缓期
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    表  3  兰坪古近系盆地南北物源的差异性
    Table  3.  Paleogene provenance difference between south and north of Lanping basin
    时期河西剖面啦井剖面云龙剖面
    果郎晚期基性、超基性岩+
    沉积岩
    酸性岩+沉积岩加入基性、
    超基性物源供给
    果郎早期变质岩+沉积岩酸性岩+沉积岩
    云龙晚期酸性岩+沉积岩沉积岩酸性岩+沉积岩
    云龙中期沉积岩酸性岩+基性岩+沉积岩
    云龙早期基性岩+变质岩+
    沉积岩
    酸性岩+变质岩+基性岩沉积岩
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    河西剖面云龙期重矿物组合除显示沉积岩母岩性质外,还显示其早、晚期也有差别。早期绿帘石+石榴子石+角闪石+电气石+白钛石和金红石+辉石重矿物组合,具有变质岩+基性岩的母岩性质。晚期独居石+磷灰岩+金红石+锐钛矿+白钛石组合,显示为具有酸性岩母岩区特征。果郎期重矿物组合除显示沉积岩母岩性质外,其早期绿帘石+石榴子石重矿物组合显示具有高级变质岩的母岩性质;晚期尖晶石+辉石重矿物组合显示出基性、超基性岩的母岩性质。

    盆地中部的啦井剖面,云龙期重矿物组合显示除沉积岩母岩区外,其早期的绿帘石+石榴子石+电气石+白钛石、石榴子石+辉石+尖晶石、独居石+磷灰岩+金红石重矿物组合,还具有变质岩、酸性岩和基性岩的母岩性质。到了晚期仅显示出沉积岩的母岩性质。果郎期重矿物组合除显示沉积岩母岩性质外,还有独居石+榍石+磷灰岩+金红石+锐钛矿+白钛石的重矿物组合,反映出酸性岩的母岩性质。宝相寺期重矿物组合除显示沉积岩母岩性质外,其早期的独居石+磷灰岩+金红石+电气石、石榴子石+辉石+尖晶石及少量绿帘石+石榴子石重矿物组合,显示酸性岩、基性岩及少量变质岩的母岩性质。晚期酸性岩物源供给明显减少,基性岩物源供给增加。

    盆地南部的云龙县城西剖面,云龙期除显示沉积岩母岩区的重矿物组合外,云龙晚期还有独居石+磷灰岩+金红石+钛铁矿的重矿物组合,显示酸性岩的母岩性质。至果郎期又加入了基性、超基性物源的供给。

    结合研究区构造背景和前人对盆地基底研究成果,推测兰坪盆地古近纪早期物源来自盆地东缘扬子地块边缘的活动岛弧沉积,具有岛弧型拉斑玄武岩特征。晚期加入基性、超基性岩物源区。较高的ATi指数,说明其物源中有酸性火成岩加入。部分样品见金红石、辉石、尖晶石、铬铁矿、钛铁矿、锐钛矿,表明物源区可能有基性、超基性侵入岩,推测可能与盆地西缘的澜沧江深大断裂侵入岩有关。所以,晚期物源除以盆地东缘供给为主外,还有西缘物源的混入。

    重矿物组合特征与沉积时期相关,可以利用重矿物组合的种类及含量变化图指示物源方向。ZTR越大,矿物的成熟度越高,离物源越远,以此为标准可以判断物源的方向。河西地区云龙组ZTR值为19.4%,金顶矿物云龙组ZTR值为19.78%,兰坪县北和啦井云龙组ZTR值分别为25.1%和25.3%,云龙县城西云龙组ZTR值为27.7%。自盆地河西、金顶一线到兰坪县城北、啦井和云龙县城西,云龙期ZTR指数逐渐增大,推测云龙组物源来自盆地东缘 (图 5-A)。果郎期物源基本延续前期的物源供给,但在盆地北部的河西混入了变质岩和基性岩的物源,盆地南部云龙县西也混入了基性、超基性物源,而在盆地中部啦井则混入酸性岩的物源。这些基性、超基性及酸性岩的加入,证明物源由来自于盆地西缘的澜沧江深大断裂区深成侵入岩提供,即果郎期物源是以东边为主、西边为辅的形式向盆地提供物源 (图 5-B)。

    图  5  兰坪盆地古近系物源方向示意图
    Figure  5.  The Paleogene source direction diagram of Lanping basin

    (1) 指相重矿物显示,兰坪盆地云龙期为氧化环境,但氧化强度在盆地不同部位、不同时期存在差异,中南部较北部氧化强,中晚期较早期氧化强。果郎期和宝相寺期较云龙期水体更浅,氧化强度更强。

    (2) 重矿物特征指数揭示,古近纪兰坪盆地不同时期、不同部位的构造活动存在差异。盆地北部云龙早、晚期和果郎晚期是构造活动期,云龙中期和果郎早期是构造平缓期;盆地中部云龙中期、果郎早期是构造活动期,云龙早期、晚期和果郎晚期是构造平缓期;盆地南部云龙中期和果郎早期是构造活动期,云龙早期、晚期是构造平缓期。

    (3) 重矿物组合及特征指数显示,兰坪盆地古近纪的物源为多种岩石类型,以沉积岩为主,基性岩、中酸性侵入岩和变质岩较少;云龙组物源主要来自盆地东缘,果郎组物源以东缘为主、西缘为辅。

    致谢: 野外工作中得到昆明理工大学薛传东教授的帮助,在此表示衷心的感谢。
  • 图  1   兰坪中新生代盆地地质与构造略图[9]

    1—古近系;2—侏罗系-白垩系;3—三叠系;4—古生界;5—喜马拉雅期碱性岩;6—采样位置。JAF—金沙江-哀牢山断裂带;LF—澜沧江断裂带;LSF—兰坪-思茅断裂

    Figure  1.   Sketch geological and tectonic map of Lanping Mesozoic-Cenozoic basin

    图  2   兰坪盆地河西古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变

    Figure  2.   Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Hexi of the Lanping basin

    图  3   兰坪盆地啦井古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变

    Figure  3.   Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Lajing of the Lanping basin

    图  4   兰坪盆地云龙县城西古近纪重矿物稳定指数分布及构造演变

    Figure  4.   Distribution of heavy minerals and structural evolution of the Palaeogene in Yunlong of the Lanping basin

    图  5   兰坪盆地古近系物源方向示意图

    Figure  5.   The Paleogene source direction diagram of Lanping basin

    表  1   兰坪盆地古近系砂岩重砂矿物组成及相对含量

    Table  1   Heavy mineral compositions and content of Paleogene sandstone in Lanping basin

    %
    采样点地层样品号锆石磷灰石金红石锐钛矿白钛石独居石电气石尖晶石辉石石榴子石绿帘石褐铁矿钛铁矿重晶石黄铁矿方铅矿






    L-8246.25.19.58.719.20.25.50.23.60.00.81.00.00.00.00.0
    L-8322.910.03.73.24.50.24.50.61.50.00.048.50.20.00.00.0
    L-8415.80.03.93.05.70.22.11.11.60.91.163.80.00.00.00.0
    L-8517.43.73.93.73.90.23.91.42.30.60.058.90.00.00.00.0
    L-8628.01.13.71.76.36.35.20.02.41.31.341.40.20.00.00.0
    L-87-241.80.012.110.216.76.52.75.62.70.00.80.80.00.00.00.0
    L-8815.14.72.72.74.37.62.71.22.51.21.054.10.00.00.00.0
    L-8948.60.312.06.414.63.23.78.31.50.60.00.90.00.00.00.0
    L-9031.23.95.62.93.70.02.70.03.14.20.042.60.20.00.00.0
    L-9139.30.614.413.415.32.17.30.21.90.05.40.20.00.00.00.0
    L-9240.30.511.510.616.41.514.40.91.70.50.90.20.00.00.00.0
    L-93-217.06.14.51.85.35.73.21.51.60.00.253.00.20.00.00.0
    L-94-130.20.24.53.15.90.23.11.21.91.20.048.30.20.00.00.0
    L-95-226.96.72.91.82.90.06.50.01.80.21.044.02.90.01.40.6


    L-108-24.80.20.40.413.50.611.40.00.00.20.067.20.00.00.00.0
    L-107-524.01.02.95.74.81.61.92.00.03.40.052.70.00.00.00.0
    L-107-316.50.42.71.83.60.02.70.50.00.90.056.90.014.00.00.0
    L-106-115.90.63.73.75.92.42.80.01.00.80.458.10.04.70.00.0
    L-105-317.60.93.82.05.03.62.91.11.10.90.060.40.00.00.00.0
    L-104-125.07.70.93.74.71.20.70.90.00.20.054.50.00.00.00.0


    L-103-19.72.21.13.21.10.03.10.00.00.00.079.60.00.00.00.0
    L-102-311.11.91.03.11.90.04.71.30.00.00.074.50.00.00.40.0
    L-101-114.70.11.71.96.26.42.31.70.00.40.064.00.10.00.00.0
    L-100-214.14.02.61.79.90.91.20.70.00.00.761.00.00.00.00.0
    L-100-110.90.03.02.35.05.211.90.01.81.50.057.60.00.20.50.0
    L-9918.11.93.92.83.70.00.21.14.32.40.657.81.90.01.30.0
    L-9732.33.65.77.44.82.61.00.00.90.20.538.00.00.00.00.0
    L-96-334.18.911.99.313.75.69.34.20.40.01.21.40.00.00.00.0
    L-96-2(1)16.91.30.40.82.10.00.40.00.00.00.876.40.00.00.80.0




    西



    L-151-124.30.71.53.24.41.20.51.20.20.00.061.21.20.00.50.0
    L-153-19.02.63.80.81.30.00.30.80.30.80.072.30.05.42.10.8
    L-148-119.51.13.30.63.30.03.30.00.00.00.068.40.00.00.60.0


    L-145-122.21.14.03.14.00.00.80.00.00.00.064.70.00.00.20.0
    L-144-119.01.02.23.25.20.51.00.00.00.00.067.40.00.00.50.0
    L-143-127.71.14.23.14.20.01.10.00.00.00.043.210.25.10.00.0
    L-142-126.40.54.26.32.20.51.00.00.00.00.052.65.30.01.00.0
    L-140-126.30.55.42.23.30.70.90.00.00.00.059.30.01.10.20.0
    L-138-110.91.12.21.110.90.05.40.00.00.00.067.10.00.01.10.0
    L-137-124.80.93.22.19.40.02.10.00.00.00.053.81.10.02.70.0
    L-136-121.40.93.12.16.20.02.10.00.00.00.062.20.00.02.20.0

    西



    P2-35-115.60.31.32.410.80.00.70.00.00.00.068.90.00.00.00.0
    P2-27-113.10.63.42.416.00.01.20.30.00.00.06.90.056.10.00.0
    P2-7-118.70.51.63.111.10.00.50.00.00.00.064.30.00.00.20.0
    P2-4-137.30.64.33.95.50.01.80.00.20.60.245.00.00.00.20.4
    P2-26-117.00.83.75.843.10.07.33.40.20.00.04.60.013.90.20.0
    P2-24-114.70.51.94.79.70.00.60.00.00.00.067.20.00.50.30.0
    P2-14-110.02.51.30.72.30.01.30.00.20.20.281.30.00.00.20.0
    P2-1-119.20.20.72.23.70.00.70.00.00.00.073.10.00.00.20.0


    P1-48-111.20.61.22.512.83.21.70.00.20.00.862.20.00.03.50.0
    P1-45-114.11.12.44.07.36.61.60.00.00.40.760.10.00.00.01.6
    P1-43-221.00.41.13.73.50.00.70.00.00.20.267.20.02.00.00.0
    P1-40-116.40.23.23.05.10.20.60.00.00.40.071.00.00.00.00.0
    P1-31-12.31.00.40.80.40.00.20.00.00.00.04.20.090.60.00.0
    P1-12-113.10.51.86.12.90.02.20.00.00.00.072.70.00.70.00.0
    P1-9-117.30.52.95.25.20.01.00.00.30.30.265.80.00.00.30.8
    P1-4-221.50.53.83.05.30.02.60.00.21.30.061.90.00.00.00.0
    P3-11-119.60.32.83.33.60.01.80.01.30.50.323.20.033.52.30.0
    P3-8-224.11.12.26.38.50.02.90.00.00.70.249.13.10.02.00.0
    P3-1-28.34.55.51.90.90.02.50.40.20.70.015.50.059.60.00.0
     注:重砂矿物分析在河北省廊坊市地质服务有限公司地质矿产实验室内处理和鉴定完成
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    表  2   兰坪盆地南北构造活动的差异性

    Table  2   The differences tectonic activity between south and north of Lanping basin

    时期河西剖面拉井剖面云龙剖面
    果郎晚期构造活动期构造平缓期
    果郎早期构造平缓期构造活动期构造活动期
    云龙晚期构造活动期构造平缓期构造平缓期
    云龙中期构造平缓期构造活动期构造活动期
    云龙早期构造活动期构造平缓期构造平缓期
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    表  3   兰坪古近系盆地南北物源的差异性

    Table  3   Paleogene provenance difference between south and north of Lanping basin

    时期河西剖面啦井剖面云龙剖面
    果郎晚期基性、超基性岩+
    沉积岩
    酸性岩+沉积岩加入基性、
    超基性物源供给
    果郎早期变质岩+沉积岩酸性岩+沉积岩
    云龙晚期酸性岩+沉积岩沉积岩酸性岩+沉积岩
    云龙中期沉积岩酸性岩+基性岩+沉积岩
    云龙早期基性岩+变质岩+
    沉积岩
    酸性岩+变质岩+基性岩沉积岩
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-08
  • 修回日期:  2016-01-17
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2017-02-28

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