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  地质通报  2019, Vol. 38 Issue (1): 14-21  
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刘桂春, 孙载波, 冯庆来, 陈光艳, 刘军平, 俞赛赢, 田素梅. 滇西南团梁子岩组分异石英脉锆石U-Pb年龄——晚三叠世澜沧江构造带区域变质变形的时代制约[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 14-21.
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Liu G C, Sun Z B, Feng Q L, Chen G Y, Liu J P, Yu S Y, Tian S M. Zircon U-Pb ages of quartz vein rocks in Tuanliangzi Formation complex of southwestern Yunnan Province: Regional metamorphism deformation age restriction of Late Triassic Lancang River tectonic belt[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 14-21.
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基金项目

国家自然科学基金项目《安徽栏杆含金刚石母岩及金刚石矿床指示矿物特征研究》(批准号:41402075)、《滇西南原特提斯及其与古特提斯演化关系研究》(批准号:41672222)、中国地质调查局项目《云南区域地质调查片区总结与服务产品开发》(编号:DD20160345-02)和云南省科技领军人才培养计划项目《西南“三江”叠合成矿作用与成矿预测》(编号:2013HA001)

作者简介

刘桂春(1982-), 男, 硕士, 高级工程师, 从事区域地质调查工作和造山带地质学研究。E-mail:liuguichun15@sina.com

通讯作者

冯庆来(1961-), 男, 教授, 博士生导师, 从事地层古生物学和造山带地质学研究。E-mail:qinglaifeng@cug.edu.cn

文章历史

收稿日期: 2018-06-20
修订日期: 2018-08-20
滇西南团梁子岩组分异石英脉锆石U-Pb年龄——晚三叠世澜沧江构造带区域变质变形的时代制约
刘桂春1,2 , 孙载波1 , 冯庆来2 , 陈光艳1 , 刘军平1 , 俞赛赢1 , 田素梅1     
1. 云南省地质调查院, 云南 昆明 650216;
2. 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
摘要: 在滇西南澜沧江构造带东侧、扬子板块西缘中元古代团梁子岩组含有大量的平行于区域面理(S2)的构造热液石英脉,利用LA-ICP-MS对3件石英脉和1件绿片岩中的锆石进行206U/238Pb测年,获得3组明显的组合年龄:395~461Ma、240~260Ma和222~228Ma,大部分集中于222~228Ma。对比研究表明,区域上2期变质变形(M1D1、M2D2)与获得的锆石年龄有较好的对应性,早期的变质变形(M1D1)形成于早古生代(395~461Ma)原特提斯洋盆向东俯冲阶段;晚期的2期变质变形(M2aD2a,M2bD2b)发生于晚古生代—中生代早期(240~260Ma)古特提斯洋盆向东俯冲阶段和晚三叠世早期(222~228Ma)古特提斯洋盆闭合阶段。晚三叠世早期变质变形(M2bD2b)构造热液发生在临沧花岗岩侵位和弧陆碰撞型忙怀组火山岩(229~235Ma)之后,早于小定西组/芒汇河组拉伸期火山岩(210~222Ma),是古特提斯洋与扬子陆块碰撞后的应力松弛阶段俯冲岩片快速折返的证据,同时也反映了古特提斯洋盆在晚三叠世早期之前已经关闭。
关键词: 锆石U-Pb年龄    分异石英脉岩    团梁子岩组    变质变形    南澜沧江构造带    
Zircon U-Pb ages of quartz vein rocks in Tuanliangzi Formation complex of southwestern Yunnan Province: Regional metamorphism deformation age restriction of Late Triassic Lancang River tectonic belt
LIU Guichun1,2, SUN Zaibo1, FENG Qinglai2, CHEN Guangyan1, LIU Junping1, YU Saiying1, TIAN Sumei1     
1. Yunnan Institute of Geological Survey, Kunming 650216, Yunnan, China;
2. State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Wuhan 430074, Hubei, China
Abstract: Abundant tectonic hydrothermal quartz veins were found, which are parallel to the regional foliation (S2) in Mesoproterozoic Tuanliangzi Formation in southwest Yunnan, and those ancient mixtites of Tuanliangzi Formation are important tectonic rocks in southern Lancang River tectonic belt and along the west Yangtze block. Three zircon samples of quartz dykes and one zircon sample of green dyke were selected and analyzed using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LAICP-MS). The 206Pb/238U ages can be divided into three groups, i.e., 395~461Ma, 240~260Ma and 222~228Ma, with most of them concentrated on 222~228Ma. The quartz dykes ages indicate two stages of regional metamorphism deformation (M1D1, M2D2):the first stage of metamorphism deformation(M1D1) was the result of pro-Tethys eastward subduction in Early Paleozoic(395~461Ma); the second stage of metamorphism deformation(M2D2) occurred in late Paleozoic-Mesozoic which could be divided into two periods of metamorphism deformation(M2aD2a, M2bD2b):the early period was Late Paleozoic to Early Mesozoic (240~260Ma) when the Paleo-Tethys experienced eastward subduction, whereas the late period of metamorphism deformation was caused by the closure of Paleo-Tethys Ocean basin in early Late Triassic (222~228Ma). The quartz dykes in Tuanliangzi Formation were impacted by tectonic hydrothermal event in the early Late Triassic, and were formed later than Lincang granite and the volcanic rocks of Manghuan Formation(229~235Ma), but earlier than stretch volcanic rocks of Xiaodingxi Formation and Manghuihe Formation (210~222Ma), which indicates that these syn-emplacement quartz dykes were the results of rapid exhumation that happened later than the Paleotethys ocean eastward collision with Yangtze block; in addition, the ancient Tethys Ocean had been closed earlier than early Late Triassic, suggesting minimum age limitation of quartz dykes in Tuanliangzi Formation.
Key words: zircon U-Pb age    quartz dyke structure differentiation    Tuanliangzi Formation complex    regional metamorphism deformation    South Lancang River tectonic belt    

澜沧江构造带地处欧亚与印度板块结合部位,是古特提斯构造域研究的热点区域,也是滇西南古特提斯构造演化的重要载体[1-3]。受到古特提斯洋拉张、俯冲消减、造山运动、后造山等作用影响,形成了多期变质岩系。同时,研究区内临沧花岗岩基大面积出露,许多学者对其岩石学、年代学、地球化学、地球动力学、盆山耦合、区域构造对比等进行了研究[4-17],但对本区东侧浅变质岩系变质年代的研究较少。元古宙—古生代变质岩系在滇西地区分布广泛,基本呈NS向带状分布。最近研究表明,昌宁-孟连带两侧的澜沧群、孟定街群属于早古生代的沉积体系[18-19],其东部低压高温变质带团梁子岩组属于中元古代的大陆板块变质基底[20],但对这些大陆板块变质基底的变质时代、构造演化史等问题还需进一步研究。这些研究有助于找出滇西地区变质岩系的变质时代和剥露机制,也有助于对古特提斯构造演化的认识。

本文选取澜沧江构造带南段团梁子岩组分布较广泛的区域进行研究,通过详细的野外地质考察,以思澜公路思茅港一带和景洪南猴山一带的团梁子岩组分异石英脉和变质绿片岩为研究对象,进行锆石U-Pb年代学测试分析,探讨其地质意义。

1 区域地质背景

滇西景洪—思茅港一带发育大面积的临沧花岗岩体、中—晚三叠世火山岩、区域变质岩带。靠近澜沧江断裂带出露一套长条状团梁子岩组变质岩带(图 1),该套变质岩组合为团梁子岩组(Pt2t.),属中元古代地层,最近在其夹层绿片岩中测得锆石年龄为1542~1816Ma,属中元古代变质基底的产物[20]。该套岩层主要由灰绿色、灰色(石英)绢云千枚岩、绢云石英千枚岩夹绿泥绿帘千枚岩、绿泥石英钠长千枚岩、钠长绿泥千枚岩构成。根据该岩组变质岩石特征分析,其变质原岩应为灰色泥岩、粉砂岩夹中基性火山岩。团梁子岩组受后期改造作用较强,区域上发育3组面理(S3∧S2∧S1)。沿S1面理(透入性面理)及S2面理(透入性面理)分布有绿泥石、绢云母等新生的变质矿物,沿S3面理(非透入性面理)有绢云母、铁泥质分布。区域面理为S2面理,且沿S2面理含大量透镜状石英脉(图 2)。团梁子岩组岩层两侧发育大量三叠纪碰撞型或拉伸型火山岩,其年龄多为230~245Ma,且西侧发育大面积的临沧花岗岩体。由于澜沧江南段团梁子岩组变质程度较低,无法利用单矿物等方法进行变质年龄的测定,因此,本文直接利用变质岩中顺S2面理形成的热液增长型石英脉进行年龄测定,为滇西南澜沧江构造带在古特提斯洋闭合时期俯冲造山作用和古特提斯演化提供年代学资料。

图 1 研究区地质简图 Fig.1 Geological map of the study area
图 2 思澜公路86.3km处团梁子岩组石英脉(Q)特征(a)及S2∧S1面理关系(b) Fig.2 Characteristics of quartz veins (a) and relationship of S2∧S1 (b) in Tuanliangzi Formation complex at 86.3km of Simao-Lancang Highway
2 样品采集及测试

本次锆石样品分别采自思茅港北3km处思澜公路边团梁子岩组绢云石英千枚岩(编号:D4309- 210-1)、糯扎渡北4km处南爬河附近团梁子岩组绿片岩(编号:D6810-1-1)及景洪南4km处猴山澜沧江边团梁子岩组灰绿色绢云(石英)千枚岩(样品号:D1992-1-2、D1992-1-3),岩石变形强烈,石英脉沿S2面理分布,脉体多几毫米至几厘米宽(图 2),局部见褶皱变形,石英脉锆石样品多采自厚度大于2cm的新鲜石英脉体,并将边部围岩去除,绿片岩锆石样品选择新鲜且少见脉体的样品,每个样品重约3kg。样品送至河北省廊坊市诚信地质服务有限公司实验室利用人工重砂的方法进行分离、挑选,然后选择无包体、透明干净、自形程度好的颗粒制靶抛光。在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室进行阴极发光(CL)扫描电镜图像分析(图 3),并利用激光剥蚀法(LA-ICP-MS)进行锆石U-Pb同位素定年分析。详细的仪器操作条件和数据处理方法见参考文献[21-22]。数据校正采用锆石91500参数[23],年龄计算采用ICP-MS DataCa完成,谐和图绘制和加权平均年龄计算均采用Isoplot/ Ex_ver3[24]完成。

图 3 团梁子岩组石英脉和绿片岩锆石阴极发光(CL)图像 Fig.3 CL images for zircon from quartz veins and greenschist rock in Tuanliangzi Formation complex
3 结果分析

团梁子岩组石英脉中锆石(D1992- 1- 2, D1993-1-3, D4309-210-1)的分析结果见表 1。典型锆石CL图像(图 3)显示,锆石多呈近等轴状(D6810-1-1样品CL图像见参考文献[20])。根据核部与边部生长特征可分为3种类型,具环带核+后期变质或热液环带、变质锆石+后期变质或热液环带、具环带的热液锆石。石英脉锆石多选择外部具较好环带的部位打点,绿片岩选择具韵律环带结构的锆石进行打点。3件石英脉样品锆石Th含量多变化于106×10-6~1109×10-6之间,U含量变化较大,为79×10-6~5410×10-6,显示富U、贫Th的特征,Th/ U值变化于0.11~0.69之间,多介于岩浆锆石(Th/ U > 0.4)和变质锆石(Th/U < 0.1)的Th/U值之间,其稀土元素配分曲线(图 4,数据见表 2)显示左倾特征,与岩浆岩锆石的稀土元素特征非常类似。这些特征显示,该锆石是变质后期形成的热液作用增长的结果[25]。获得的锆石U-Pb年龄分别为222.2±2.6Ma、228.2±12Ma和226.9±4.3Ma(图 5)。团梁子岩组绿片岩(D6810-1-1)样品锆石Th含量为111×10-6~1384× 10-6,U含量变化较大,为1166×10-6~5293×10-6,显示富U、贫Th的特征,Th/U值多变化于0.15~0.49之间,介于岩浆锆石(Th/U > 0.4)和变质锆石(Th/U < 0.1)的Th/U值之间,显示该锆石受后期变质作用影响较强,兼有热液作用的特征,获得锆石U-Pb年龄为223.9±4.1Ma(图 5)。

表 1 梁子岩组样品LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb分析结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb analytical results of respective samples from the Tuanliangzi Formation
图 4 梁子岩组分异石英脉和绿片岩锆石稀土元素配分曲线 Fig.4 REE spider diagram of zircons from quartz veins and greenschist rock in Tuanliangzi Formation complex
表 2 团梁子组样品(D1992-1-2、D1993-1-3、D6810-1-1)稀土元素分析结果 Table 2 REE analytical results of respective samples (D1992-1-2, D1993-1-3, D6810-1-1) from Tuanliangzi Formation
图 5 团梁子岩组分异石英脉(a~c)和绿片岩(d)锆石U-Pb谐和图 Fig.5 Zircon U-Pb concordia diagrams of quartz veins (a, b, c) and greenschist rock (d) in Tuanliangzi Formation complex

通过对上述锆石年龄的分析可以确定石英脉形成于222~228Ma,团梁子岩组绿片岩中变质和热液作用形成的锆石年龄(223.9±4.1Ma)可以代表团梁子岩组区域变形(S2)时代。另外,4件样品都含有395~461Ma和240~260Ma两组年龄组合,可能代表早期的变质年龄;而更老的年龄(832~1598Ma)可能是捕获的古老锆石。

4 地质意义及讨论

近几十年来,对昌宁-孟连带和澜沧江带研究逐渐深入,先后发现了高压蓝闪片岩带、蛇绿岩、构造混杂岩、岛弧火山岩及大面积碰撞型花岗岩、浅变质岩带等,记录了晚古生代末滇西南古特提斯洋相继发生的消减、俯冲、陆陆(弧)碰撞作用。虽然对临沧花岗岩体的侵位时代还有不同认识,但临沧花岗岩主体年龄为216~237Ma多被认同[4-5, 15]。最近,在临沧花岗岩西侧发现了湾河蛇绿混杂岩带,代表了该区域原特提斯洋盆的存在,且在奥陶纪就已经发生了俯冲作用,澜沧群应该是早古生代深海沟弧火山喷发[18]及浊流复理式沉积的结果;而在思茅地块西侧也发现了古生代岛弧-弧后火山岩[26]和与俯冲有关的弧花岗岩[27],这些证据都指示早古生代特提斯洋已经发生了一次俯冲造山作用。早古生代和晚古生代—中生代2次俯冲、造山等作用,可能在澜沧江构造带内老基底留下变质变形证据。赵靖[28]认为,滇西澜沧变质带经历了519Ma和280~ 190Ma两期变质变形事件。许多学者对澜沧变质岩带内不同变质矿物组合测年得出的变质时代集中于260~193Ma[1-2, 29-31],显示古特提斯洋的演化作用在澜沧变质带内表现最强烈。作为特提斯洋东侧大陆板块古老基底的团梁子岩组经受了2次俯冲-造山作用,可能形成早古生代变质变形和晚古生代—中生代变质变形2个阶段构造变质变形痕迹。

澜沧江变质带白云母变质年龄约为238Ma、260Ma[29],说明西部古特提斯洋板块华力西晚期快速向东俯冲,形成高压变质带,而后由于西部海洋板块下插而达深部熔融,东部仰冲板块发生了晚古生代—三叠纪大量岛弧型玄武安山岩、流纹岩岩浆喷发;印支期发生了同造山或稍后的酸性重熔混染岩浆侵入(临沧花岗岩岩体),从而构成东部古扬子板块的西缘仰冲大陆板块低压高温变质带;晚三叠世早期(222~228Ma)澜沧江俯冲带几经折返,导致其边部团梁子岩组顺面理(S2)形成石英脉,暗示古特提斯洋完成了闭合。

澜沧变质岩带具有较长期的、复杂的变质变形历史,除早期的变质变形事件M1D1可能发生于早古生代外,澜沧变质岩带内的蓝片岩相变质作用及变形作用(M2D2)在晚古生代—中生代经历了M2aD2a (279Ma)、M2bD2b(214Ma)和M2cD2c三个变质变形演化阶段[1]。从本次研究的团梁子岩组石英脉中获得的锆石年龄可以发现,扬子大陆板块西缘在早古生代(395~461Ma)也发生了变质变形,晚古生代演化阶段具有不同的变质矿物组合、变形特征及不同程度发育的面理(S1、S2、S3),代表了澜沧变质带的上升和剥蚀历史。M2aD2a和M2bD2b变质变形期的年龄分别为240~260Ma和222~228Ma,它们表现出的低压变质作用和强烈的变形作用与本区的古特提斯构造演化密切相关。

5 结论

澜沧江变质带团梁子岩组作为扬子陆块西缘最老的变质岩系之一,区域上明显分为2期面理(S1、S2),在团梁子岩组区域性面理(S2)中的构造热液分异石英脉中获得了锆石U-Pb同位素集中年龄222~228Ma,另外见2组395~461Ma和240~260Ma变质组合年龄,说明澜沧江构造带东侧区域变形(M2bD2b)于晚三叠世早期形成。团梁子岩组(Pt2t.)构造热液作用发生在临沧花岗岩侵位之后,是澜沧江洋碰撞后的应力松弛阶段俯冲岩片快速折返的证据,同时也反映古特提斯洋盆向东俯冲在晚三叠世早期已经结束。而早期的变质变形(M1D1)形成于早古生代(395~461Ma)原特提斯洋盆向东俯冲阶段;晚期的2期变质变形(M2aD2a,M2bD2b)发生于晚古生代—中生代早期(240~260Ma)古特提斯洋盆向东俯冲阶段和晚三叠世早期(222~228Ma)古特提斯洋盆闭合阶段,与澜沧江构造带西侧变质时代相近。

致谢: 云南省地质调查院李静教授级高工、云南省地质矿产调查局张志斌教授级高工在野外工作中给予大力帮助,南京地质矿产研究所蔡逸涛博士和审稿专家对文稿提供宝贵意见,在此一并致以诚挚的谢意。

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