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滇桂个旧-那坡三叠纪弧后裂谷盆地动力学与成矿序列

2011-12-18方维萱张海贾润幸

大地构造与成矿学 2011年4期
关键词:裂谷火山岩火山

方维萱,张海,贾润幸

(1.北京矿产地质研究院,北京100012;2.中色地科矿产勘查股份有限公司,北京100012;3.中色金地资源科技有限公司,北京100012)

滇桂个旧-那坡三叠纪弧后裂谷盆地动力学与成矿序列

方维萱1,2,张海1,2,贾润幸1,3

(1.北京矿产地质研究院,北京100012;2.中色地科矿产勘查股份有限公司,北京100012;3.中色金地资源科技有限公司,北京100012)

滇桂个旧-那坡三叠纪沉积盆地原型盆地与构造-古地理属于发育在大陆地壳之上的弧后裂谷盆地。该弧后裂谷盆地具有明显三向物源特征,一是靠近康滇和屏马古陆块附近,发育浅水碎屑岩相序,属于大陆蚀源岩区形成的沉积组合。二是云南个旧地区以中三叠统个旧组碳酸盐岩为代表的沉积组序,主体以陆缘海盆内源沉积为主,属于大陆边缘裂谷盆地热沉降形成的沉积组合。三是三叠纪来自沉积盆地底源,地幔热物质源区的海相火山岩;海底热水同生沉积-交代作用形成的热水沉积岩等沉积组合。来自深部地幔热物质源区的海相火山岩,包括碱性苦橄岩类、碱性玄武岩类和酸性凝灰岩,并伴随凝缩段中凝灰质硅质岩、硅质岩、深水硅质岩和锰碳酸盐岩等火山-热水沉积岩组合。因受地幔热点控制,形成了个旧-那坡三叠纪弧后裂谷盆地,这种三向物源特征与弧后盆地双向物源明显不同。在盆地演化历史上,该沉积盆地经历了扬子地块陆缘石炭纪伸展盆地、二叠纪陆缘裂谷盆地与三叠纪弧后裂谷盆地三个主要演化阶段。三叠纪弧后裂谷盆地动力学特征为张剪性伸展作用,受大陆侧向挤压收缩体制控制而发生萎缩封闭。在垂向沉积相序列上三层结构为“下细夹火山岩、中变粗后变细且发育碱性苦橄岩和碱性玄武岩、上粗含煤”。垂向成矿序列结构为“下部为银锑铅锌矿、中部为锡铜多金属矿、上部为锰-银铅锌矿,顶部为煤矿”。

弧后裂谷盆地;三向物源;相序结构;成矿序列;超大型锡铜多金属矿床;个旧

0 引 言

弧后盆地形成于活动大陆边缘,位于大陆边缘弧附近或岛弧带后侧,系与板块俯冲作用下的弧后伸展作用有关,或由于海底扩张作用在新生洋壳基础上发育的张裂性盆地(Karig,1971;Sleep and Toköz,1973;Tamaki and Honza,1991;Marsaglia,1995)。长期以来,弧后盆地是地学界研究热点之一。在弧后盆地动力学研究上取得了明显进展,Tamaki和Honza(1991)将现代西太平洋活动大陆边缘上,弧后盆地形成的动力学机制归纳为5种模式,其中:(1)主动张裂模式为地幔物质上涌和贯入造成板块开裂。(2)被动张裂模式为软流圈下沉(软流圈流动模式Ⅱ),引起海沟向后移动和弧后板块后退。(3)地球自转效应机制,造成软流圈向海沟方向流动(软流圈流动模式Ⅰ)。然而,对于地质历史时期,活动大陆边缘弧后盆地动力学机制处于探索中,尤其是先期发生过板块(板片)拼接后,后期在被动大陆边缘上大陆发生伸展变形过程中,形成了陆表海盆与古陆块(断块构造)并存的盆地-岛屿构造区(方维萱等,2001)。在岩石圈俯冲消减与大陆挤压收缩体制下,被动大陆边缘逐渐转换为活动大陆边缘。被动大陆边缘之上陆表海域中,盆-岛构造区成为地球动力学体制转换区,火山岛弧-造山带-沉积盆地耦合与转换及岩石组合是这种大陆动力学背景下,区域构造学与岩石学-地球化学的物质记录(方维萱等,2002)。早期板块之间的碰撞带(拼接带),在后期构造-沉积学演替过程中为重要的构造转换区域,沿这种岩石圈脆弱带,常形成来自地幔源区岩浆岩,包括基性-超基性岩、碱性岩、钾镁煌斑岩和金伯利岩等,这些物质记录有助于恢复重建大陆动力学背景与演替进程。

沉积盆地的构造-古地理位置重建,是恢复火山岛弧-造山带-沉积盆地耦合与转换大陆动力学演替过程的主要方法之一(方维萱等,2002)。弧后盆地发育的地壳类型、岩相学分带和物源区分析等,有助于恢复重建弧后盆地的构造-古地理位置。在地壳类型上,(1)以大洋地壳为基底的弧后盆地和残留弧后盆地,构造-岩相学特征主要为发育岛弧火山岩和深水碳酸盐岩,包括拉斑玄武岩、海相火山碎屑岩、火山浊积岩和蚀变火山凝灰岩、深水碳酸盐岩等,不发育陆源碎屑岩。沉积盆地具有典型双向物源结构,沉积作用和物源区具有不对称性。在水平方向上岩相学分带性明显,在偏火山岛弧带一侧以火山物质供给为主,发育富钠火山岩,次为火山碎屑岩和火山浊积岩组成的水下扇群。在水下扇群末端,相变为深海相蒙脱石和硅质沉积相;最终,相变为内源深水碳酸盐岩沉积。(2)发育在陆壳为基底上的弧后盆地,可因造山带形成、演化为弧背前陆盆地,如北美科迪勒拉和南美安第斯中新生代大规模的弧背前陆盆地。在沉积序列上,具有下粗上细、中间夹火山岩的层序特征。(3)发育在大陆地壳之上的弧后盆地,在物源上具三源性,沉积作用和物源具有极不对称性。水平方向上岩相学分带性明显,一是大陆物源区,靠近大陆一侧多发育浅水碎屑岩。二是岛弧或扩张中心火山活动处,以火山物质供给为主,发育火山碎屑岩与火山熔岩,并与碎屑流、浊流沉积和深水相共生。深水相岩石组合为水下扇浊积岩、(碎屑流成因的)粉砂质浊积岩、(生物成因的半远洋)碳酸盐岩、异地碳酸盐岩、(生物成因的远洋)硅质岩。三是以盆地内源沉积碳酸盐岩为主,靠近大陆一侧陆架上,多发育浅海碳酸盐岩夹多层风暴沉积岩;在盆地沉降中心处,发育深水相碳酸盐岩。然而,因陆壳为基底形成的弧后盆地,在沉积物源、岩相学和盆地动力学上具有复杂性,这对恢复重建弧后盆地构造-古地理位置和盆地动力学造成了很大难度。

曾允孚等(1995)认为华南右江盆地是在古生代裂谷基础上形成的复合盆地。庄永秋等(1996)认为本区在晚华力西-印支期地壳发生张裂沉陷,晚燕山期岩浆高侵位,属于构造-岩浆盆地。方维萱等(2002)提出本区在深部地幔热点作用下,形成了弧后裂谷盆地;晚燕山期在地幔热点作用下,形成了大陆垂向动力成矿系统(方维萱等,2001);方维萱和贾润幸(2011)进一步研究证明本区碱性苦橄岩类是地幔热物质上涌的物质记录,为该弧后裂谷盆地形成与演化提供了大陆动力学背景。总之,对于滇桂个旧-那坡三叠纪沉积盆地及邻区的动力学认识分歧很大(苟汉成,1985;刘仁福等,1988;陈海泓和肖文交,1998;李志伟等,2000;陈翠华等,2003;谭富文等,2004;高阳和张寿庭,2007;张建东等,2007;徐伟等,2008;徐政语等,2010;吴孔友等和刘磊,2010)。在构造-古地理单元与成矿特征上,弧后裂谷盆地和弧后盆地是超大型块状硫化物矿床产出的重要地质背景和条件(Huston and Large,1989;李永植,1996;Lentz,1998;Galley et al.,2007),个旧地区三叠纪沉积盆地具有弧后裂谷盆地特征(方维萱等,2001,2002;方维萱和贾润幸,2011),因此,采用构造-岩相学方法恢复重建三叠纪沉积盆地原型盆地、构造-古地理位置及盆地动力学,对确定新的找矿方向具有较大的理论指导意义和价值。本文从弧后裂谷盆地三向物源性、三层岩相学垂向相序结构、区域构造-岩相学相带对比等角度,对该三叠纪弧后裂谷盆地动力学进行恢复重建。在矿田构造尺度上,探索该弧后裂谷盆地与成矿序列之间的关系。

1 古陆岛屿构造区与同生断裂带

本区沉积盆地基底主要有三个构造层:(1)结晶基底构造层,由经历了中深变质作用的下元古界组成,具有中-高级变质地体特征。大致来看,哀牢山岩群属下部,厚9000 m,瑶山群属中下部,厚3600 m,大红山岩群为上部,厚度大于3800 m。哀牢山岩群和大红山岩群现今出露在沉积盆地西南侧,在东侧屏边出露瑶山群。(2)浅变质褶皱基底构造层,由浅变质的中元古界昆阳群组成,出露于盆地北侧石屏-建水-牛首山。昆阳群下部为碱性基性火山岩夹凝灰岩,上部为碳酸盐岩与碎屑岩,总厚度逾万米;赋存有著名的稀矿山型铁铜矿床、东川型铜矿和易门铜矿。格林威尔造山运动(晋宁期)形成了康滇-越北造山带。由于结晶基底构造层至今尚未获得较公认的年龄数据,厘定与浅变质褶皱基底构造层的上下关系,但考虑到变质变形程度差异甚大,本文暂作两类不同的基底构造层。我国四川-云南和越南北部,元古代铁铜-REE矿床赋存于浅变质褶皱基底构造层。(3)褶皱基底构造层,可以划分为上下两个亚构造层。下构造层褶皱较强,但基本未发生区域性强烈变质作用,为震旦纪造山带垮塌与高原化构造层,是云南主要含磷层位和含铜砂岩层位之一。澄江组底部后造山期磨拉石相序发育,厚度百余米到2000 m,在盆地西侧建水和石屏一带发育,局部形成了沉积岩型铜矿。在东川地区陡山沱组中形成了滥泥坪沉积型铜矿。屏边-文山一带发育的屏边群中,碎屑岩厚度达5000 m以上。上构造层寒武-志留纪(陈懋弘等,2006)为被动陆缘裂谷盆地构造层,在滇东寒武系中,发育的黑色炭质岩系是磷矿和黑色岩系中多元素成矿层位,也是区域重要的矿源层。

这些基底构造层由区域上古陆岛屿和水下隆起主要物质组成;同时,将滇桂个旧-那坡三叠纪弧后裂谷盆地在周缘围限(图1),它们在沉积盆地-造山带-岛弧转换过程中具重要的构造动力学作用,证明该弧后裂谷盆地是发育在大陆地壳基础上。

1.1 古陆岛屿构造区

(1)康滇古陆块-岛屿构造区。康滇古陆块呈南北向分布于川西-滇中地区,由中元古界浅变质岩系组成。自震旦纪以来,在古地理面貌上呈窄长的高原陆地构造区,属格林威尔造山期形成的断褶山系,其后经不断去顶剥蚀,演化成为高原陆地。在其东侧、南侧和西侧,下三叠统超覆于前三叠纪不同层位之上,暗示曾发生了较大规模的构造反转。

图1 扬子地块西南缘及邻区三叠纪造山带-沉积盆地-岛弧带构造转换格局重建图Fig.1 Reconstruction of framework transformation for Triassic orogenic belts-sedimentary basin-arc belts in the southwestern margin and adjacent area of the Yangtze Block

(2)越北-屏马古陆-岛屿构造区。越北地块元古界变质杂岩与云南屏马陆块,属于同一元古界变质杂岩组成的岛屿群。早泥盆世前,该陆块长期隆起遭受剥蚀。康滇与越北古陆属于扬子地块的组成部分,对于古生代陆表海域演化具有明显控制作用,对二叠-三叠纪沉积盆地-造山带-岛弧带转换与演替过程具有较强的制约作用。

(3)哀牢山古陆。哀牢山造山带在中-晚三叠世开始隆起成山,控制和影响其西侧思茅-墨江弧后前陆盆地和东侧楚雄后陆盆地形成与演化(方维萱等,2002;张志斌和曹德斌,2002;谭富文等,2004;戚学祥等,2010)。哀牢山造山带位于个旧三叠纪盆地西南侧,因三叠纪隆升造山作用,阻断了个旧-建水与越北黑水河三叠纪海域连通,在沉积盆地-造山带-岛弧转换过程中起到了十分重要的作用。

三叠纪期间,除上述三个较大古陆块外,在区域上尚有一系列较小古陆块,经剥蚀后形成的水下隆起(海山)和水上岛屿构造区,它们不但控制了古生代陆表海盆演化,也是沉积盆地的蚀源岩区,如云开和大明山陆地(水下隆起)、楚雄中央隆起带和水下隆起。

1.2 同生断裂带与盆地动力学分析

确定同生断裂带位置的构造-岩相学标志十分清晰,一是二叠-三叠纪发育震积岩相带、滑塌角砾岩相带和重力流沉积相带组合,它们之间迅速相变,揭示同生断裂带强烈活动造成的海底沉积物发生再沉积。二是三叠纪裂隙式火山喷发形成了带状火山岩相带和火山链,同生断裂带为深部地幔热物质提供了上涌的构造通道。三是相变强烈且相邻的相体结构不对称,地层厚度能够揭示断层生长指数。这些构造-岩相学结构属于对同生断裂生长过程的沉积相记录和沉积学响应。据以上标志恢复了控制盆地形成演化的主要有五条同生断裂带,它们均属于一级控盆同生构造,发育的次级同生断裂则控制了沉积盆地内部同生角砾岩相带和沉降中心。

(1)建水-弥勒-师宗-晴隆北东向同生断裂带。以现今方位看,走向北东,倾向北西,倾角40°~60°,现今构造特征为压剪性断裂-褶皱带。根据同生角砾岩相带等构造-岩相学恢复,在二叠-三叠纪,该同生断裂带倾向南东,三叠纪末期发生构造反转。二叠纪玄武岩沿该同生断裂发育,其北侧路南-罗平钻孔在442 m和1290 m揭露到昆阳群,南侧罗平钻孔深达3656 m,仍为下二叠统(庄永秋等,1996),说明该同生断裂带属于盆地基底断裂,且切割深达地壳硅镁层,具有控制区域构造动力学的作用。它控制了个旧西区石炭-二叠纪火山岩分布范围,对银铅锌矿-锑矿-锰矿-铝土矿矿床具有明显控制作用。

在三叠纪,建水-弥勒-师宗-晴隆以北西地区,主体发育陆源浅水碎屑岩相和浅海碳酸盐台地相,揭示可能发育北东向同生断裂带。该盆地的北西边界被康滇古地块分隔。在沉积盆地内,发育次级北东向同生断裂。该同生断裂带在建水-弥勒南控制了二叠纪火山岩分布范围。因哀牢山造山带限制,该同生断裂带最终消失在哀牢山造山带东北侧(建水县城)。

(2)南盘江北东向同生断裂带。位于建水-弥勒-师宗-晴隆北东向同生断裂带东南方向,二者走向大致平行。南盘江同生断裂带控制了三叠纪沉降中心和沉积中心。在个旧地区,石炭-二叠纪火山岩系总厚达3600 m,其火山喷溢相熔岩类和火山喷发沉积相火山碎屑岩类总厚达3200 m,揭示沿该同生断裂带发生了较大规模的裂隙式火山喷发。

(3)小江近南北向同生断裂带。沿川南-滇东-弥勒-个旧一线,二叠纪具有明显张裂断陷特征,沿该同生断裂带形成了近南北向二叠纪玄武岩强烈的裂隙式喷发,在该同生断裂南端,对个旧锡铜多金属矿集中区具有重要控制作用。该同生断裂带西分枝个旧断裂是个旧东区和西区的分界断裂,东分枝甲界山断裂是个旧东区边界断裂,该断裂在深部控制个旧弧后裂谷盆地与越北古陆分离演化。其次级的北东向同生断裂控制了个旧东区沉积相带形成与分异,碱性苦橄岩和基性岩沿次级北东向同生断裂发生火山喷溢。

(4)红河北西向同生断裂带。该同生断裂带分隔了哀牢山造山带与个旧弧后裂谷盆地南西侧。在印支期,该断裂带具有大规模左行走滑特征(庄永秋等,1996),在沉积盆地-造山带-岛弧耦合与转换过程中,该断裂带发生的斜冲走滑转换作用,具有协调扬子地块西南侧与哀牢山造山带-印支岛弧带之间的区域构造应力场转换的作用。

同时,该同生断裂带在个旧弧后裂谷盆地南部,控制了三叠纪北西向沉积中心,弧后裂谷盆地呈南东-北西向发育,向南东方向延伸到越南北部。在中三叠世,元江-石屏一带可能为古陆隆起。至晚三叠世,由于哀牢山造山带发生逆冲推覆,导致该同生断裂沿北西向活动强烈,形成了平面上楔状向楚雄方向延伸的三角洲相粗碎屑岩,元江-石屏古陆发生断陷沉降为水下隆起。晚三叠世诺利期至瑞替期,楚雄后陆盆地逐渐发育,但康滇古陆西侧和南侧依然围限了晚三叠世沉积范围。

(5)开远-麻栗坡-那坡-靖西弧形同生断裂带。在开远-麻栗坡-那坡-靖西发育向北凸出,北东向-近东西向-北西向弧形同生断裂带,根据构造-岩相学相带恢复在二叠-三叠纪该同生断裂带倾向北西、北和北东,三叠纪末期发生构造反转,形成自南向北的逆冲推覆构造。二叠纪玄武岩、三叠纪玄武岩和蛇绿岩发育,同生断裂带北侧海底峡谷相、深水重力流沉积相、深水浊积岩相发育。在同生断裂带以滑塌角砾岩相带、同生角砾岩相带和震积岩相带为标志。南侧发育浅海碳酸盐岩台地相、陆源浅水碎屑岩相和残积铁铝质岩和含铝土矿层位,这是近越北古陆的沉积相带标志。

该同生断带在开远东林地区与南盘江北东向同生断裂带交汇,该区中三叠世火山岩相、火山沉积岩相和浅海相灰岩总厚度达1500 m,火山岩主要有玄武岩和凝灰岩等。

从以上古陆与岛屿构造区格局、同生断裂带并结合沉积相带特征分析(图1),滇桂个旧-那坡弧后裂谷盆地动力学特征为(方维萱等,2002;方维萱和贾润幸,2011):印支期,岩石圈在深部向北东方向俯冲消减,形成大陆挤压收缩体制,在抬升隆起的哀牢山造山带西侧形成了墨江前陆盆地,东侧形成了楚雄后陆盆地。邻区大陆挤压收缩体制与本区地幔上涌导致的伸展动力学体制,处于构造动力学体制耦合与转换过程。本区陆表海盆和古陆块受到深部地幔物质上涌侵位,形成张裂性伸展动力学背景控制,同生断裂构造-岩相带具有网状发育特征,主体为北东向、北西向和近南北向,其次为近东西向。由于沿这些同生断裂带发生断陷沉降和玄武岩喷发,形成了沉降中心、沉积中心和火山喷发中心。碱性苦橄岩类及碱性玄武岩类代表了深部地幔热物质上涌形成的火山岩相。沿同生断裂带发生断陷-张裂性成盆作用,为本区盆地演化、构造断陷沉积和弧后裂谷盆地形成提供了构造动力学背景。深部岩石圈俯冲消减挤压体制,形成维西-绿春同碰撞火山岛弧带,导致陆壳浅部发生沉积盆地-造山带-岛弧带耦合与转换。由于地幔热物质沿深部网状张裂性同生断裂带上涌,致使地壳浅部发生张剪性伸展作用,最终,弧后裂谷盆地形成并不断发育,中三叠世主成盆期,与哀牢山造山带主造山期相一致。三叠纪末期,大陆挤压收缩体制主导本区构造演化与沉积范围缩小;同时,原同生断裂带发生构造反转,它们演化为压剪性断裂-褶皱构造带。

2 沉积相序、沉积盆地形成演化史与成矿序列

在一级构造尺度上,本区属于扬子地块大陆边缘西南缘,前三叠纪主要为被动大陆边缘;从三叠纪开始发生构造体制转换,逐渐演化为活动大陆边缘;同期,西侧哀牢山造山带逐渐隆升造山(方维萱等,2002)。在三叠纪,本区属于构造体制转换过程,滇桂个旧-那坡弧后裂谷构造域(二级构造尺度)主要构造-古地理单元由岛屿构造、沉积盆地和同生断裂带三类区域构造组成。在弧后裂谷盆地属于弧后裂谷构造域的主要构造-古地理单元类型,在三级构造尺度上,按照平面几何学与盆地动力学的不同,可以划分为桂西那坡-滇东富宁-丘北和滇东南个旧-建水两个一级弧后裂谷盆地(图1)。

采用构造-岩相学水平相序分异结构和垂直加积相序结构综合分析,这是恢复重建沉积盆地形成与演化历史的有效方法之一。从弧后裂谷构造域角度,考虑到扬子地块西南部陆缘构造演化历史,滇桂个旧-那坡三叠纪弧后裂谷盆地是在石炭-二叠纪玄武岩裂隙式上涌喷发,形成区域裂陷沉降带基础上发育起来的,三叠纪末该盆地萎缩封闭。该盆地属大陆地壳上发育的弧后盆地沉积相序结构,在大陆边缘上浅水碎屑岩相和碳酸盐岩台地相发育,在岛弧带内火山岩相和火山-沉积岩相发育,属于海底张剪性伸展作用中心;在近建水岛弧带一侧,沉积盆地内发育大量岛弧型火山碎屑岩相与火山(熔)岩相,这些火山岩相与碎屑流、火山浊积相和盆地深水相紧密共存,因沉积作用方式多变且沉积速率较高,在垂向和水平方向上交替出现而发生强烈相变。该弧后裂谷盆地的沉积相序列上,具有“下细夹火山岩、中变粗后变细且发育火山岩,上粗含煤”三层结构特征。

个旧-建水一级弧后裂谷盆地经历了印支期、燕山期和喜马拉雅期多期构造叠加变形,燕山期岩浆侵位叠加与盆地流体改造。在沉积盆地空间规模上,现今残留面积4000 km2。总体上充填的地层厚度在万余米,该盆地周缘出露石炭-二叠纪火山岩和沉积岩系厚达2000~5000 m,火山岩层厚达3600 m;三叠系厚度达5700 m以上。在三叠纪,南北向小江同生断裂带将其分隔为个旧东区和建水西区两个二级盆地,两个二级盆地内成矿序列具有一定差异。该弧后裂谷盆地中物源具三向性,一是大陆物源区提供的陆源碎屑物;二是海底张剪性扩张中心火山喷发和岛弧带提供的火山物质;三是盆地内源碳酸盐岩,与盆地热沉降作用有关。

2.1 石炭纪陆缘伸展盆地构造-岩相学相序结构

在石炭纪,个旧西区建水构造体制与桂西类似,均属于扬子地块被动陆缘体制。建水地区以浅海碳酸盐台地相和滩礁相生物灰岩为主,局部有深水硅质岩相和海相火山岩,基性火山岩厚达989 m。桂西地区发育深水相钙屑浊积岩、硅质岩和海相基性火山岩。云南金平-越南黑水河为浅海碳酸盐岩台地相和生物碎屑滩相,其后演变为半闭塞台地相。建水地区发育岛弧型海相枕状基性熔岩(董云鹏和朱炳泉,1999;董云鹏等,2002),揭示水下岛弧开始逐渐形成。沉积相序在水平方向分异强烈,证明沉降和沉积范围不断增加,向上沉积水体不断增深,局部夹海相火山岩,建水地区水下火山岛弧代表了强烈扩张中心之一。这种构造-岩相学相序结构属同生断裂带强烈拉张期,导致了盆地基底构造层发生断陷沉降。构造-岩相学相序结构为“下细夹火山岩”,揭示了“陆壳断陷、垂向增深、水平范围扩大、水下岛弧发育”的动力学过程,形成了沉积水体增深的垂向相序列。

石炭纪末期,桂东南-滇东南古陆块曾发生短暂抬升,发育古风化壳和平行不整合面,形成了残积相铝土矿矿层和铁铝质岩,这是古陆平原化过程的构造-岩相学特征。

2.2 二叠纪陆缘裂谷成盆期构造-岩相学相序结构

在金平-越南黑水河,从早二叠世早期开阔台地相→晚期半闭塞台地相→晚二叠世滨海沼泽相,相序结构具有向上沉积水体逐渐变浅序列,沉积盆地逐渐萎缩,属大陆边缘挤压收缩体制下构造-岩相学特征。晚二叠世开始,沿同生断裂发生了大规模裂隙式基性岩浆喷发,形成了厚达4500 m玄武岩堆积,镁铁质-超镁铁质侵入岩、科马提岩与玄武岩(王峰等,2009),与地幔柱上涌侵位的构造事件有密切关系。

在区域上建水-桂西-黔西地区,栖霞期半局限泥质碎屑岩台地相超覆在石炭纪残积相之上,向上沉积水体逐渐加深,沉积范围不断扩大。茅口期为浅海碳酸盐台地相,局部台盆深水相发育。岩石组合为含放射虫硅质岩、硅质岩、钙质硅质岩、硅质泥岩和硅质灰岩。硅质沉积为凝缩段,代表盆地饥饿期产物。在越北古陆边缘上,具有向上沉积水体增深的相序结构,残积相(铝土矿岩和铁铝质岩)→浅海相生物碎屑灰岩相序结构,揭示区域沉降不断加深,沉降和沉积范围加大。

沿小江南北向同生断裂带和建水-丘北-富宁-那坡弧形同生断裂带,碱性玄武岩喷发强烈。在建水一带,碱性玄武岩溢流相超覆在石炭系上。岩石组合为含橄玄武岩、致密块状玄武岩、杏仁状玄武岩和基性凝灰岩;局部发育英安岩、英安质流纹岩和流纹岩,属浅海环境中“双峰式”火山岩。上二叠统玄武岩组底部沉积角砾岩相(玄武质角砾岩和凝灰质灰质角砾岩)、同生角砾岩相和滑塌角砾岩相发育。在茅口组顶部灰岩接触界面附近,这是火山气液型银锑铅锌矿主要容矿岩相,常在二叠纪玄武岩中形成铜矿化。与三叠系过渡层位,也是银锑铅锌成矿层位。晚燕山期发生岩浆侵位,在该成矿层位形成了层间叠加改造型脉状矿体。该成矿层位具有寻找隐伏银多金属矿较大潜力。

建水二叠纪碱性玄武岩属于岛弧玄武岩,继承了石炭纪岛弧特征,二叠纪火山岩中有生物灰岩、硅质页岩和硅质岩夹层,含海相化石。在个旧市西北核桃园-他腊一带,茅口期海相基性火山岩夹中酸性火山岩厚达2400 m;英安岩和流纹岩厚约240 m。火山喷溢相由杏仁状、枕状和致密块状玄武质熔岩组成;火山喷发沉积相由玄武质角砾岩、沉凝灰岩和凝灰岩组成,厚达2000 m;构成典型的双峰式火山岩,主体属于浅海相。局部出现“红顶层”延伸到弥勒一带,属水上喷发或陆相特点。二叠系超覆在石炭系之上,说明沉积盆地增深且范围扩大,属陆缘裂谷盆地主成盆过程,揭示扬子地块被动大陆边缘,发生深度裂陷后导致地幔热物质上涌侵位。

东吴运动区域抬升形成了沉积间断、古风化壳和不整合面等构造-岩相学记录。

二叠纪末,本区发生沉积盆地-造山带-岛弧构造转换过程。沿同生断裂带,地幔深部热物质上涌导致沉积盆地不断发育成熟。但大陆浅部处于挤压收缩体制下,本区三叠系洗马塘组平行不整合在二叠系灰岩和玄武岩之上。在本区西侧,哀牢山造山带已隆升成陆,在墨江形成深层次韧性剪切带(方维萱等,2002)。

本区银锑铅锌矿成矿系列,赋存在上二叠统峨眉山玄武岩组与下二叠统茅口组之间。在该弧后裂谷盆地西南侧石屏大冷山-建水虾洞一带,北西向银锑铅锌矿成矿带发生弧形转向;至该盆地北东侧大庄-中和营-罗平一带,为北东向银锑铅锌矿成矿带。这些成矿带赋存在峨眉山玄武岩组与茅口组之间,银锑铅锌矿体赋存于层间角砾岩带和断层破碎带中。大冷山铅锌银多金属矿赋存在二叠纪火山岩与三叠纪地层底部,探明了荒田和虾硐两处中型银铅锌矿床,多处银锑铅锌和金矿点具较好找矿潜力。

2.3 早-中三叠世弧后裂谷盆地的主成盆期相序分异

印度-奥伦阶沉积相序主体为裂陷沉积特征。从屏马(越北)古陆和康滇古陆边缘(图1)到弧后裂谷盆地边缘和盆地中心,下三叠统底部紫红色-灰绿色杂砂岩和砾岩是与上二叠统顶部之间的II型层序界面,向上沉积水体逐渐变深,属陆缘碎屑沉积体系。陆棚边缘体系域(SMT)中,局部为泥质潮坪相,暗示弧后裂谷盆地再度裂陷与热沉降过程。

(1)古陆块边缘,早三叠世浅水碎屑岩相范围扩大。

该弧后裂谷盆地北部(康滇地块东侧),河流-滨海相为紫红色-灰绿色杂砂岩及砾岩,向上逐渐递变为粉砂岩夹泥岩、泥灰岩及白云岩,厚度为250~530 m,属盆地边缘相带,代表再度裂陷形成的沉积相带。早三叠世晚期海侵继续扩大,滨-浅海相黄色页岩夹白云岩厚200~300 m,揭示沉积盆地不断沉降。

盆地中心与盆地边缘区具有类似沉积组合和沉积环境,没有发生同生构造作用造成沉积相分异。在建水县普雄乡一带,下三叠统洗马塘组(T1x)底部与二叠系玄武岩组呈假整合关系,以紫红色粉砂质泥岩为主;沿走向在底部见砂质砾岩,向上逐渐变为粉晶白云岩夹粉晶灰岩。在建水县磨黑地区,洗马塘组以紫红色含玄武岩屑粉砂质泥岩为主,向上永宁镇组(T1y)以紫红色、黄褐色薄层粉砂质泥岩为主。中三叠世在建水-弥勒近南北向,继承了石炭-二叠纪陆缘裂谷盆地的古地貌,洗马塘组与二叠系呈平行不整合接触。

(2)越北(屏马)古陆北缘那坡-富宁-丘北一带,早三叠世在南北方向上沉积相分异强烈,沿丘北-富宁-那坡同生断裂带,基性-酸性火山岩强烈喷发,属弧后裂谷盆地沉降中心。

浅海碳酸盐台地相区位于屏马古陆北缘,主要分布在广南-罗平-开远一带,岩石组合为灰岩、泥灰岩、白云质灰岩及泥岩,在罗平局部发育礁灰岩,沉积厚度在2000~2600 m。盆地斜坡相发育,岩石组合为粉砂岩、泥质岩夹泥灰岩、白云质灰岩和凝灰岩等,具有复理石韵律,含有浮游菊石等。早三叠世,沿丘北-富宁-那坡同生断裂带发生基性和酸性火山强烈喷发,一直延续到晚三叠世。麻栗坡八步蛇绿岩侵位,该地带属弧后裂谷构造域的张裂中心。沉凝灰岩层是寻找金矿的有利层位。

(3)个旧地区,早三叠世晚期同生断裂发生强烈断陷,沉积相体分异明显。

东区下三叠统飞仙关组(Tlf)为紫红色-灰绿色含沉凝灰质砂页岩,泥岩零星出露于南部龙头寨和夹马坎、北部畔山和榄盘寨等地。在卡房矿田南,与下伏龙潭组为假整合接触,厚173~389 m。永宁镇组为灰绿色-黄绿色泥灰岩,夹泥岩和粉砂岩,下部泥岩中含瓣鳃类化石,厚408~457 m;与下伏飞仙关组及上覆个旧组(T2g)均为整合接触。中三叠统个旧组以块状-厚层状细晶白云岩为主,具有向上沉积水体逐渐变深的沉积层序,属大陆边缘开阔台地相。早三叠世以后发生垂向沉积相分异,早三叠世早期沉积盆地动力学为断陷-坳陷沉降过程;晚期在区域上普遍发育滨海相泥质灰岩、灰岩、泥岩和页岩。从石屏(300 m)→个旧西区渣腊(800 m)→揽盘寨(1200 m)(庄永秋等,1996)沉积厚度不断增加,揭示古地貌具有东高西低特征,沉积相分异逐渐增强,断陷成盆作用开始发育。

(4)中三叠世安尼阶,热沉降碳酸盐岩与火山喷发相序结构。

潮坪相、澙湖相分布在个旧-文山一带,岩石组合为白云岩、白云质灰岩、灰岩和泥灰岩。在局部咸化澙湖相发育,白云岩和白云质灰岩中发育同生角砾岩、岩溶角砾岩,干裂、鸟眼、层纹等构造发育,生物稀少,石膏假象发育。

个旧组(图2、图3)潮坪相-咸化澙湖相属高水位体系域(TST)的沉积组合,但扁豆状泥质灰岩可能与风暴沉积有关,总沉积厚度在1400~4000 m。个旧组下段卡房段(T2g1)下部发育火山岩、凝灰质灰岩和泥灰岩,向上火山岩层减少变薄。主体为潮坪-澙湖湘,岩石组合为灰色中厚层状灰岩、深灰色中厚层状灰岩与灰质白云岩互层。

个旧组潮坪相-咸化澙湖相是个旧锡多金属矿床成矿控制岩相(图2),属二叠纪大规模火山喷发之后,区域热沉降形成的沉积相体。海侵体系域沉积组合(TST)发育,以盆地底源为主的海底火山喷发及火山热水沉积相体发育。在海相火山岩上部,凝灰质硅质岩-硅质岩属凝缩段(CS)沉积组合,这是寻找与火山热水沉积成因有关的锡铜多金属矿层的标志相体。碳酸盐岩由于局部含膏盐流失、自身孔隙度大、化学性质活泼等物理-化学特性,在燕山晚期岩浆侵位过程中,为岩浆期后热液成矿作用的发生提供了良好围岩条件。

图2 中三叠统个旧组岩性与综合相序柱状图(据庄永秋等,1996资料修编)Fig.2 Comprehensive column map of lithofacies sequence for the Middle Triassic Gejiu Formation(modified after Zhuang et al.,1996)

图3 个旧东区中三叠统个旧组岩相柱状对比图(南北向为岩相对比方位,据云南有色308队资料和本文坑道实测资料综合)Fig.3 Lithofacies columns for sequences of the Middle Triassic Gejiu Formation(mapping and modified after 308 Team of Yunnan Nonferrous Metals Bureau)

安尼期(210 Ma)火山岩分布在个旧组下段卡房段,受盆内北东向同生断裂带控制,沿北东向同生断裂发生裂隙式火山喷发,火山岩呈北东向出露或隐伏于麒麟山-老厂-卡房矿田-田心坝子一带(图2、图3)。安尼期火山岩具有一定规模,火山岩厚20~50 m,薄层厚0.2~1.0 m,单层最厚达30 m以上,累计厚度在180 m以上。火山岩层分布标高范围在2300~1500 m,南北向断续总长度在25 km,卡房矿田南部隐伏于地下,宽度在6 km,目前工程揭露和地表出露面积合计在150 km2。

火山岩呈多层状产于卡房段内,火山岩产状平缓,倾角在10°~30°,与地层同步褶皱。被燕山期花岗岩侵位影响或破坏,火山岩与个旧组其他岩石共同组成褶皱。火山岩多已发生变质,变质较浅者有橄榄玄武岩,具残余斑状和杏仁构造;残余斑晶主要为橄榄石和金云母,次为辉石和斜长石。基质具变余间粒或变余间隐-交织结构,主要为条状微晶斜长石呈不规则排列,其间为他形粒状辉石。变质较深者为阳起石变玄武岩和金云母变玄武岩;原岩恢复为碱性苦橄岩和碱性苦橄质玄武岩类(方维萱和贾润幸,2011),与凝灰质白云岩和凝灰质角砾状白云岩共生。

盆地斜坡相发育在屏马古陆北缘平远街-南盘江,岩石组合为黏土岩、粉砂岩、细砂岩和薄层泥灰岩,复理石韵律和平行条带状层理发育,具有断陷和快速补偿沉积特征。发育基性和中酸性火山熔岩、火山角砾岩和凝灰岩,夹层有粉砂岩和页岩,沉积厚度大于5000 m,属断陷沉降和沉积中心部位。

(5)安尼阶火山喷发沉积相序结构与岩石类型。

安尼阶火山岩相序结构为火山爆发相→火山喷溢相→火山沉积相,火山喷发具有三个小旋回(图2、图3),每个小旋回从早到晚,岩石类型为碱性苦橄岩类→碱玄岩类、碱性苦橄岩类→碱玄岩类。第一旋回分布在卡房矿田新建矿坑内、大白岩、新山和竹林矿段地表和坑内、东瓜林矿段坑内和老厂矿田期北山矿段。第二旋回在老厂矿田竹叶山矿段和期北山矿段坑内、麒麟山寨地表,它们均产于卡房段(T2g12-3)。第三旋回产于老厂矿田5号矿体和塘子凹矿段坑内,在塘子凹地区卡房段(T2g15)中也见有基性-超基性火山岩层。

从早到晚火山岩演化序列明显(图2),呈现基性火山岩(碱性玄武岩)→超基性火山岩(玻基辉橄岩类和黄长玄武岩)→基性火山岩(白榴碱玄岩)韵律性变化。个旧卡房矿田内,基性-超基性火山岩十分发育,在大白岩矿段1820 m中段19穿脉,从早到晚为碱性苦橄岩类→碱玄岩类、碱性苦橄岩类→碱玄岩类。从碱性苦橄岩→基性火山岩三个火山喷发旋回,垂向剖面相序结构为:第一相序旋回为海底次火山岩(侵入)溢流相→海底火山爆发沉积相→火山喷发沉积相+碳酸盐岩沉积(β→Ma过渡相)。第二相序旋回为海底火山爆发沉积相→海底火山喷发沉积相→β→Ma过渡相→火山喷发沉积相→β→Ma过渡相。第三相序旋回为火山爆发沉积相→次火山岩(侵入)溢流-爆发相→浅海相碳酸盐岩台地潮下相→局限碳酸盐岩台地潮坪蒸发相。沉积水体从下向上逐渐变浅。

构造-岩相学的亚相填图发现在火山岩层及上下层位中,同生角砾岩相带为同生断裂位置,推测为海底火山热液喷流通道和后期盆地流体运移通道。在卡房矿田,前进矿段1820 m中段16穿SE端与19穿脉NW端相接,(1)视厚度约100 m角砾状碱玄岩类+海底火山喷气通道同生断裂角砾岩相暗示火山喷发中心存在。主体以浅变质岩为主,主要为角岩类和大理岩类,从残余结构和构造、矿物特征、岩石化学等综合恢复原岩后,从下到上火山岩变化规律为:碱玄岩类→碱性苦橄岩类→角砾状碱玄岩类+碱玄岩类→碱玄岩类,岩石组合为碱玄岩类→碱性苦橄岩类→角砾状碱玄岩类。(2)沉积岩-火山岩相剖面结构从下到上为:潮坪相(β-Ma过渡相)→Ma→β过渡亚相→海相浅成次火山岩溢流相(碱玄岩类斑状碱性辉石玄武岩亚相)→同生断裂角砾岩相(海底火山喷气通道位置,斑状碱性辉石玄武岩亚相+角砾状钛辉石玄武玢岩亚相)→同生断裂角砾岩相(海底火山喷气通道位置,角砾状钛辉石玄武玢岩亚相)→海相浅成次火山岩溢流相(斑状碱性辉石玄武岩亚相)。从下向上沉积水体变浅,可能是岩浆侵位造成地壳区域性抬升。

构造-岩相学的亚相填图(图4)发现,这些同生角砾岩相带在空间上有一定规模,且与锡铜成矿有十分密切关系。一是这些火山岩为锡铜的矿源层,Cu、Sn和 F形成明显异常和富集(图4中Kg064-Kg072、Kg084、Kg093-Kg098)。二是同生角砾岩相带发育海底热水同生蚀变相,可作为海底热水同生蚀变成岩成矿作用的直接标志。同生角砾岩相带由于孔隙度和渗透率较高,也是后期改造过程中盆地流体运移的通道和岩浆期后热液叠加成矿的构造通道。三是同生角砾岩相带中多发育锡铜矿化,钛明显发生富集成矿。个旧铜锡金属成矿集中区形成,与热沉降潮坪-澙湖湘碳酸盐岩夹碱性苦橄岩-基性火山岩层关系密切(图2、图3)。其中,占全区总储量93%的铜和72%的锡,赋存于卡房段下部碱性苦橄岩-基性火山岩及共生相体中;在老厂和卡房矿田内,铜锡矿体集中分布在卡房段(T2g11-3)火山岩相及共生相体中,层状和似层状铜锡矿体与地层同步褶曲。

(6)拉丁尼克-诺利克期相序特征为在局限碳酸盐岩台地相边缘,沿同生断裂带形成火山熔岩相和火山喷发沉积相,盆地深水相硅质岩和台凹盆地相。

中三叠统法郎组(T2f)广泛分布于个旧西区及东区北部水塘寨。该组可分为三段,下段(T2f1)以黄色页岩、泥岩和板岩为主,夹硅质页岩、碳质页岩和泥质灰岩,局部有含锰泥岩,厚400~700 m。中段(T2f2)为泥质灰岩夹灰岩,厚400~800 m。上段(T2f3)以杂色页岩、凝灰质千枚岩和板岩为主,夹透镜状泥质灰岩,厚约1000 m。

拉丁早期(205 Ma)火山岩位于法郎组下部泥质岩层中,分布于个旧西区水塘寨-保和-木花果及木卜岭一带。在保和地区可见两层,单层厚10~20 m。岩石类型为块状变玄武岩和角闪石化变余玄武质凝灰岩。

图4 卡房大白岩锡铜矿段1800 m中段西六穿脉实测构造岩相学的亚相柱状剖面图Fig.4 Sublithofacies column of tectonic lithofacies mapping in 1800 m level of the Dabaiyan ore district in the Kafang tin-copper ore fields

拉丁晚期-诺利克期(200 Ma)火山岩形成规模最大,分布在个旧西区贾沙向斜轴部林河村-尼得和德胜冲一带。他白-孟宗火山活动中心在他白以南,火山熔岩及凝灰岩、碳酸盐岩和泥质碎屑岩等组成的火山-沉积岩系总厚可达1800 m。火山熔岩有7层,单层厚数十米到300 m不等。他白地区东西两侧,火山岩系变薄,熔岩逐渐尖灭,相变为分布甚广的凝灰岩相。岩石组合以玄武质熔岩为主,包括杏仁状玄武岩、块状玄武岩和橄榄玄武岩;其次为中酸性和酸性凝灰岩,具典型的双峰式火山岩特点。

安尼期期末,第一幕印支运动形成了区域假整合和海平面下降,但由于同生断裂导致断陷作用强烈,盆地沉降速度大于海平面下降速度,使盆地深水相发展到最大规模。从建水到开远,北东向盆地深水相是拉丁期I型层序界面(SB1)。碳酸盐岩台地相边缘亚相灰质砾岩、台地前上斜坡相带白云岩和角砾状灰岩等暗示同生断裂导致断陷沉降作用较明显,拉丁期中期海侵扩大,海平面快速上升并达到最高期,海侵体系域细碎屑岩与灰岩互层,夹多层锰矿。锰矿层中普遍发育重力流沉积。拉丁期晚期,随着海平面回落,在盆地边缘形成高水位体系域(HST),具复理石韵律的细碎屑岩类,与上覆卡尼早期碎屑岩间为II型层序界面(SB2)。拉丁-诺利克期,个旧西区火山岩发育,盆地底源物质来源比例明显增加。

在建水县芦寨,中三叠统法郎组含硅质条带粉晶灰岩、黑灰色硅质岩夹锰碳酸盐岩(锰矿层)发育,属典型盆地深水相沉积组合。三级深水台盆中,硅质岩和含锰岩相体属于凝缩段(CS),这是该弧后裂谷盆地饥饿期,对于热水沉积型锰矿形成十分有利。在弧后裂谷盆地中,碱性苦橄岩类-玄武岩类经海底热水淋滤,形成富锰热水体系并沿同生断裂带附近,形成了热水沉积型锰矿层,如建水白显等地锰矿层,主要产于局限碳酸盐岩台地边缘或台凹相区。沉凝灰岩层是形成金矿有利岩相层。

2.4 晚三叠世弧后裂谷盆地萎缩封闭期相序

在那坡-个旧三叠纪弧后裂谷盆地个旧-文山一带,上三叠统仅零星出露或缺失。在北东方向开远-建水一带,上三叠统八盘寨组假整合于中三叠统个旧组之上。在麻栗坡县白石岩,八盘寨组含锰粉砂岩-泥岩直接不整合于上二叠统或泥盆系之上,岩石组合含砾粗砂岩、含锰细砂岩及硅质岩,具有沉积水体向上变浅趋势,推测是印支造山运动早期的沉积相记录,由于哀牢山造山带明显隆升,造成该沉积盆地南部已开始关闭。

在个旧-文山一带,上三叠统垂向沉积相序为滞流还原泥质潮坪相炭质页岩→煤层→河流相粗碎屑岩,揭示沉积水体变浅;顶部粗砂岩-砂砾岩夹多层砾岩等组成的磨拉石相具有山前冲积扇体特征。这种垂向相序结构是向上沉积水体变浅、沉积物粒度变粗、砾石成分由单一变为复杂,最终以粗砾沉积物为相序顶面而结束。海-陆交互环境的磨拉石相标志该弧后裂谷盆地萎缩封闭。

卡尼阶初期以含砾粗砂岩为代表陆棚边缘体系域(SMT),其上海侵体系域(TST)可能与相邻的哀牢山造山带快速抬升有关。在凝缩段(CS)细碎屑岩中,形成了含锰层。最终,高水位体系域(HST)粗碎屑岩成为该沉积盆地封闭层序。

锰-银铅锌和金矿成矿序列赋存于三叠系。早三叠世,桂西南断陷盆地深水相中形成了东平锰矿。含矿岩相为盆地中心部位的深水相,属于滞流、低能环境。岩石组合为钙质泥页岩、泥质泥晶灰岩、硅质泥晶灰岩、含锰硅质泥晶灰岩和碳酸锰矿层,含锰岩相下部有三层薄层沉凝灰岩。中三叠世,云南斗南锰矿和建水白显锰矿赋存在中三叠统法郎组。斗南锰矿含锰泥质岩系的岩石组合为粉砂岩、泥岩夹灰岩和锰矿层,形成于盆地斜坡相带。白显锰矿含锰碳酸盐岩系的岩石组合为泥质灰岩、白云岩夹条带状含锰硅质灰岩、页岩、含锰白云岩-含锰灰岩(锰矿层),与热水沉积成矿作用密切有关。晚三叠世,含煤碎屑岩系赋存在上三叠统火把冲组中,形成于弧后裂谷盆地萎缩封闭期。

综上所述,滇桂那坡-个旧三叠纪弧后盆地具有明显三向物源特征,一是靠近康滇和屏马古陆附近,发育浅水碎屑岩相序,属于大陆蚀源岩区。二是云南个旧地区以中三叠统个旧组碳酸盐岩为代表,属于热沉降体制下的陆缘海盆内源沉积。三是三叠纪海相碱性苦橄岩-碱性玄武岩类和酸性凝灰岩、热水沉积岩相(凝缩段CS中凝灰质硅质岩、硅质岩、深水硅质岩、锰碳酸盐岩),它们是沉积盆地底源物质。在垂向沉积相序上,三层结构为“下细夹火山岩、中变粗后变细且发育火山岩、上粗含煤”。

3 讨 论

晚二叠世开始,本区受三种不同的大陆动力学背景控制(图1),一是因华夏地块自由南东向北西的俯冲碰撞(梁新权等,2005),导致云开-玉林一带褶皱成陆,钦防沉积盆地演化为前陆盆地。二是晚二叠世末,印度板块向北东俯冲碰撞,导致哀牢山洋盆封闭成陆而影响本区。三是由于二叠纪峨眉山地幔柱垂向上侵,大陆玄武岩大规模喷溢波及本区西部,并导致大陆发生伸展变形,局部断块沉降与隆升。这三种构造动力学的耦合使本区更加复杂化。在二叠纪末期-三叠纪初,大陆动力学特征为造山带-岛弧-沉积盆地耦合与转换过程,个旧地区发育碱性苦橄岩类和碱性玄武岩、英安岩和流纹岩等构成的双峰式火山岩。碱性苦橄岩类来源于地幔源区(方维萱和贾润幸,2011),这些火山岩标志着本区处于强裂陷时期。因此,需要对本区以西的扬子地块西南活动大陆边缘到本区,再到本区以东的扬子地块东南活动大陆边缘进行综合对比与分析。将红河断裂两侧地质体位置复原,桂西南-滇东南三叠系与越南黑水河、松潘-甘孜三叠系可以对比,共同构成扬子陆块西缘(任纪舜和金小赤,1996),本区三叠纪弧后裂谷盆地向西南连通。

3.1 墨江三叠纪前陆盆地-哀牢山造山带-岩浆岛弧带转换演替

(1)哀牢山造山带西侧发育韧性剪切带,揭示大陆挤压收缩变形事件开始。哀牢山中段墨江金镍矿床上泥盆统金厂岩组粉砂岩类中发育韧性剪切带,方维萱等(2004)对其研究和构造筛分后认为该韧性剪切带属于多期构造变形产物,早期含镍金绿色蚀变带产于韧性剪切带中,形成于(251.90±4.32)Ma。哀牢山造山带西侧发育前陆冲断褶皱带,墨江晚三叠世前陆盆地规模不大(图1),但沉降深度较大。

(2)哀牢山造山带中发育三叠纪岩浆侵入活动。在哀牢山-金沙江造山带,深变质带中部发育糜棱状花岗岩,戚学祥等(2010)研究得到糜棱状花岗岩中锆石新生边年龄分别为(250.2±2.1)~(247.2 ±2.3)Ma,石英轴组构测定(EBSD)结果表明韧性变形变质作用形成于角闪岩相条件(500~630℃),该花岗岩体形成于俯冲碰撞型构造环境。哀牢山-金沙江深变质带是早三叠世及以前岩石被俯冲到中下地壳,发生韧性变形变质(10~15 km)后被挤出或隆升到上地壳,揭示了哀牢山深变质岩系中存在三叠纪岩浆活动。

(3)晚二叠世-早三叠世,扬子地块西缘从斜向洋-陆俯冲碰撞演化为陆-陆碰撞,形成大陆走滑-挤压收缩体制。哀牢山洋壳向西俯冲碰撞,形成思茅微地块东侧的太忠-李仙江晚二叠世火山岩弧。晚二叠世主弧期火山岩以太忠、南温桥和李仙江火山岩为代表,沉凝灰岩相是寻找金矿有利岩相。在平行哀牢山造山带,发育北西-南东方向的拉伸线理,一系列楔形体自北西向南东方向侧向挤出,表现为挤压-剪切走滑造山作用特点。同碰撞型花岗岩在哀牢山造山带西侧,元江县南溪-鲁布及墨江金矿区内发育;晚三叠世南溪序列花岗岩和侏罗纪羊岔街序列二长花岗岩,均属同碰撞型花岗岩。陆缘岩浆弧形成于大陆走滑-挤压收缩体制中。

(4)受来自三种不同大陆动力学背景共同影响,本区弧后裂谷盆地的形成与演化,为个旧超大型锡铜多金属矿床集中区的形成提供了独特的大陆动力学条件。

3.2 弧后裂谷盆地改造与岩浆叠加期

印支期-喜马拉雅期,本区主要为构造变形与岩浆侵位叠加。印支期,哀牢山造山带从西南侧向该弧后裂谷盆地发生逆冲推覆,最终导致盆地萎缩封闭。燕山晚期,岩浆侵位与岩浆期后热液交代和叠加改造、岩浆期后热液与盆地流体混合成岩成矿。侏罗-白垩纪岩浆活动强烈,碱性辉长岩-闪长岩-花岗岩-碱性正长岩杂岩体侵位,不但形成了岩浆期后热液交代-充填成矿系统,而且形成了盆地热流体系统。个旧东区花岗岩体主要隐伏于地表以下200~1500 m,面积在150 km2以上。个旧东区和西区花岗岩体,在较深部位连结成轴向为北西向的椭圆状大岩基,为个旧超大型锡铜多金属矿床集中区形成提供了条件。燕山晚期大陆热点构造形成的垂向大陆动力成矿系统,与先存弧后裂谷盆地成矿序列发生叠加成矿(方维萱等,2001),形成了超大型锡铜多金属成矿集中区。

喜马拉雅期,本区西侧红河断裂带发生斜冲走滑作用,并在建水形成碱性斑岩侵位,为金铜矿形成提供了良好条件。任纪舜和金小赤(1996)确定了越南境内马江古生代地层特征和构造位置,与中国滇东南马关相一致,红河断裂左行滑动最少达400 km。红河断裂和哀牢山西侧糜棱岩化带北西向断续长达1000 km。在本区南侧,沿红河北西向断裂发育第三纪走滑拉分盆地,并形成石膏矿床和山间断陷盆地。断隆造山与断陷沉降使个旧锡铜多金属矿床发生表生成矿作用,形成了残坡积成矿系列。

4 结 论

滇桂个旧-那坡三叠纪沉积盆地,原型盆地属弧后裂谷盆地。它是在扬子地块石炭-二叠纪被动大陆边缘和陆缘伸展盆地基础上进一步演化形成,属于大陆地壳背景上形成的弧后裂谷盆地。这种弧后裂谷盆地是控制超大型锡铜多金属矿床集中区的构造类型之一,成矿序列垂向结构为“下部为银锑铅锌和金矿、中部为锡铜(金)多金属矿、上部为锰-银铅锌和金矿,顶部为煤矿”。本区具有巨大的寻找隐伏锡铜金多金属矿和新矿种的找矿潜力,值得进行隐伏多金属矿和新矿种勘查技术研发和试验。

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Dynamics of Triassic Back-Arc Rift Basin and its Metallogenic Sequence in Gejiu of Yunnan Province to Napo of Guangxi Zhuang Autonomous Region,China

FANG Weixuan1,2,ZHANG Hai1,2and JIA Runxing1,3
(1.Beijing Institute of Geology for Mineral Resources,Beijing100012,China;2.Sinotech Mineral Exploration Co.,Ltd,Beijing100012,China;3.Beijing Donia Resources Co.,Ltd,Beijing100012,China)

The Gejiu superlarge tin-copper polymetallic deposit,located in southeastern Yunnan Province in China,consists of few separate ore fields,for instance,the Malage,Songshujiao,Gaosong,Laochang and Kafang ore fields.This article focused on the study of lithofacies sequence of sedimentary rocks,volcanic rocks,and volcanic sedimentary rocks in the Gejiu superlarge tin-copper polymetallic deposit,as well as the western Guangxi Zhuang Autonomous Region.The tectonic lithofacies analysis and reconstruction of tectonic and palo-geographical location for the prototype basin were used to better understand dynamics of Triassic back-arc rift basin and its metallogenic sequence in Gejiu of Yunnan Province to Napo of Guangxi Zhuang Autonomous Region.

This study revealed that the prototype basin for the Triassic sedimentary basin from the Gejiu of Yunnan Province to the western part of Guangxi Zhuang Autonomous Region might be the back-arc rift basin,and its tectonic palo-geographic location could be developed on the basement of continental crust on the southern-western margin of the Yangtze Block.This basin were filled up by sediments from three-direction source areas,i.e.,First,lithofacies sequence of shallow clastic rocks developed on the margin of the Kangdian-Pingma(Northern Viet Nam)palomassif,which the sequence can be classified into clastic sedimentary associations from the source area of the palomassif.Secondly,carbonate lithofacies of the Middle Triassic Gejiu Group in Gejiu area of Yunnan Province could belong to sedimentation of in-basin source area on sea-basin on the continental margin,which the sedimentary sequence and association could be related to the rifted-basin thermosaging on the continental margin.Thirdly,the Triassic hot-material of mantle derived from the deep part of the basin basement erupted into the basin and volcanic rocks were formed in the basin.At the same time,hot water syn-sedimentation and syn-metasomatism in sea-bed might produce marine altered rocks and hydrothermal sedimentary rocks.Furthermore,marine volcanic rocks derived from the hot-material of mantle origin include alkaline picrite,alkaline basalt,and acid tuffs,accompied by tuffous chert,chert,abyssal chert,and Mn-bearing carbonated rocks.

Tectonic dynamics of this basin could be the Carboniferous extensional basin on the continental margin of the Yangtze Block.Then,the basin was changed into a rifted basin on the continental margin.The Triassic back-arc rift basin on the continental margin might be formed by extrusive rocks of upwelling hot mantle plume,and its dynamics could be shear-extensional tectonic dynamics.The vertical lithofacies sequences are filled by the lower parts which are fine-grained sedimentary rocks interbedding with marine volcanic rocks,the middle parts which are from coarsening-upward sequence to fining-upward sequence with alkaline picrite and alkaline basalt,and the upper parts which are coarsening-upward sequence bearing coal seams.

Metallogenic sequence in the Triassic back-arc rift basin is typified by Ag-Sb-Pb-Zn ores hosed in the lower parts,Sn-Cu-polymetallic ores hosted in the middle part,Mn-Ag-Pb-Zn ores hosted in the upper part,and coal seam at the top layer.

Gejiu of Yunnan;arc-back rifted basin;sediments from three-direction source areas;texture of lithofacies sequence;metallogenic sequence;superlarge tin-copper polymetallic deposits

P542;P611

A

1001-1552(2011)04-0552-015

2010-10-22;改回日期:2011-06-16

项目资助:科技部“危机矿山元素综合查定和可行性评价技术(编号:2008EG115074)”、昆明中色地科研发项目。

方维萱(1961-),男,研究员,博士生导师,从事矿产普查与勘探研究。Email:fangwuxuan@tom.com

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