云南富宁地区晚二叠世火山岩年代学特征及地质意义

2020-07-15李序贵刘陈明李小军李维科晏海宝马进华

矿产与地质 2020年2期

李序贵，刘陈明，李小军，李维科，晏海宝，马进华

(1. 云南省地质调查院，云南昆明 650216；2. 云南国土资源职业学院，云南昆明 690093 )

0 引言

富宁地区位于南盘江盆地(右江盆地)西南缘，笔者及其团队在该区开展1∶5万区域地质调查及研究工作，在野外及室内工作分析基础上，新厘定并填绘出一套稳定火山岩，其中局部夹有火山碎屑岩及深水硅质岩。前人研究显示区内尚无大规模火山岩出露，但是笔者据野外地质调查以及前人的研究成果，认为该套火山岩可能形成于晚二叠世时期岩浆活动[1]。吴浩若、邝国敦等人认为在广西西部存在晚古生代的海相玄武岩[2]。王忠诚、吴浩若等人认为南盘江盆地中泥盆系、石炭系及二叠系中与深水共生的玄武岩具有大洋板内构造背景环境的特征[3]；康云骥等在云南与广西交界处弄槐一带发现有基性—中性火山岩，提出具有岛弧玄武岩的特征，其时代形成于二叠纪—中三叠世[4]；范蔚茗等人在南盘江盆地南东侧百色阳萮等地区火山岩中获得了(259.1±4.9)Ma和(259.6±5.9)Ma两组锆石U-Pb年龄，认为时代与峨眉山火成岩省的主期喷发时间一致，将其归属为峨眉山大火成岩省的一部分[5]。为讨论研究区新发现火山岩喷发时代以及地质意义，同时也为解开南盘江盆地构造演化及其过程提供线索，本文对该套火山岩开展锆石U-Pb年代学、地质学等方面的研究工作。

1 地质背景

研究区位于扬子陆块西南缘，处于越北地块北部南盘江盆地(右江盆地)(图1)，属富宁构造岩浆岩带[6-7]。区内主要出露地层为寒武系、奥陶系、泥盆系、二叠系和三叠系，其中寒武系、奥陶系为一套台地相碳酸盐岩及滨浅海相碎屑岩，泥盆系、中二叠统主要为一套台地-台地边缘-台沟相碳酸盐岩和陆源碎屑岩夹硅质岩，上二叠统仅局部残余，为一套局限台地碳酸盐岩，三叠系为一套半深海斜坡-浅槽盆相含碳酸盐岩陆源碎屑岩[2，8]。区内火山岩主要赋存于二叠系乐平统龙康组(P3l)，该组地层主要分布于板蚌乡坡桑村—平密村—平邑村—花甲乡—新寨沟村—打卡村—索落村—坝恩村—龙桑村—老寨一带(图1)，出露面积为48.78 km2。龙康组不整合于岩头组(P2yt)之上，整合伏于石炮组(T1s)之下(图2a)，其火山岩主要以基性熔岩为主，夹部分火山碎屑岩。其岩性组合主要为灰色致密状玄武岩、灰色(球颗)玄武岩、灰色气孔状玄武岩及少量火山碎屑岩(图3、图4)。

图1 研究区晚二叠世火山岩分布地质简图Fig.1 Geological sketch map of volcanic rock distribution of Late Permian in the study area1—三叠系下统石泡组 2—二叠系乐平统龙康组 3—二叠系瓜德鲁普统岩头组 4—中三叠统 5—石炭系—二叠系 6—石炭系7—泥盆系 8—奥陶系 9—寒武系 10—三叠世基性侵入岩 11—玄武岩 12—辉长辉绿岩 13—地质界线 14—喷发不整合界线 15—断层解析 16—逆断层 17—走滑断层 18—锆石样位置 19—锆石年龄值 20—研究区

图2 T1s与P3l呈整合接触关系宏观特征及素描图Fig.2 The macroscopic feature (a) and sketch map (b) of the integrated contact relationship between T1s and P3l1—三叠系下统石炮组 2—二叠系乐平统龙康组 3—致密块状玄武岩 4—杏仁状玄武岩 5—沉凝灰岩 6—凝灰质泥岩

图3 球颗玄武岩中球颗结构特征(-)Fig.3 Structural characteristics of spherical texture in the variolitePl—斜长石 Cpx—单斜辉石

图4 灰色致密状玄武岩中柱状节理宏观特征Fig.4 Macroscopic feature of columnar joints in gray dense basalt

石炮组(T1s)与龙康组(P3l)呈整合接触关系(图2b)，另外位于花甲乡至阿用乡公路新寨沟附近灰色致密状玄武岩中见呈四边形状柱状节理(图4)。龙康组火山岩位于平麻一带见底部出露完整，与二叠系瓜德鲁普统岩头组(P2yt)呈喷发不整合接触，另外，位于打卡村一带见出露较完整龙康组火山岩，下部与二叠系瓜德鲁普统岩头组呈喷发不整合接触；上部与三叠系下统石炮组呈整合接触(图5)。依据该火山岩野外产出状态(枕状构造)、其围岩中硅质岩出现以及下伏岩头组中含蜓化石，该火山岩可能为海相喷发[1]。

图5 晚二叠世火山岩实测剖面图Fig.5 The field survey section of the Late Permian volcanic rocks1—石炮组 2—晚二叠世龙康组 3—岩头组 4—滑塌灰质砾岩 5—凝灰质泥岩 6—凝灰岩 7—硅质岩 8—玄武岩 9—杏仁状火山岩 10—火山角砾岩

2 样品及年代学特征

本次研究工作对该区龙康组火山岩进行了年代学研究，于富宁县板蚌乡、花甲乡一带该套火山岩中采集灰色致密块状玄武岩两件，样品编号分别为PM035-10-2和D8138-1-2，均采自基岩露头良好、岩石新鲜且杏仁体发育较少的基岩露头上(图1)。岩石类型为致密状玄武岩，新鲜面呈灰绿、灰色，呈细粒隐晶质，可见球颗结构及显微斑状结构，采集新鲜的岩石样品每件约3 kg，样品由南京宏创地质勘察技术服务有限公司应用常规方法和流程将锆石从样品中分离出来，将挑出的锆石送湖北省地质实验测试中心(国土资源部武汉矿产资源监督检测中心)完成锆石制靶、阴极发光及LA-ICP-MS锆石U-Pb的定年分析。实验室首先分别将锆石样品颗粒置于环氧树脂中制成样靶，在扫描电镜仪器上完成锆石透射光和反射光及阴极发光图像的摄制，采用Agilent 7500a的ICP-MS仪器与装配有193 nm气体激光的geoLas 2005联机进行，激光束斑直径32 μm，U-Pb同位素定年采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点分析两次91500，保证测试过程的精确可靠性；微量元素含量采用NIST610进行校正，每分析20个样品点测试1次NIST610标样，微量元素一般分析精度优于3%。原始数据采集和处理采用Glitter软件(Ver.4.0)，处理过程中尽量选择信号稳定的区间，微量元素取值区间与年龄取值区间一致，处理后的数据用Anderson的方法扣除普通Pb[9]。锆石年龄数据处理及谐和图绘制采用Isoplot 3.75程序处理[10]。

由致密状玄武岩中锆石CL图像(图6、图7)可以看出，锆石颗粒大小基本一致，锆石结构单一，大多数呈自形程度较好的柱状。短柱状锆石长短轴比值介于1.2～1.5之间。所测锆石无包裹体，成分单一，具有岩浆型锆石韵律环带，为单一岩浆成因锆石，其年龄可代表岩浆结晶年龄。

由表1可知，各锆石颗粒的Th/U比值较高，变化幅度较小，表明它们基本上均属岩浆成因的锆石。在锆石U-Pb年龄谐和图中23个数据点相对集中分布且均落在谐和曲线上及其附近，而另一部分数据点偏离和谐线，表明后期的构造-热事件中或锆石自身的去晶质化过程中有少量放射成因Pb的丢失。样品年龄基本上属于晚古生代地史时期。两件样品15个分析点的206Pb/238U年龄变化于225～280 Ma 之间，最终获得(256.2±1.0)Ma和(255.6±3.9)Ma两个206Pb/238U年龄的加权平均值(图8、图9)。另外研究区南侧1∶5万睦伦街区调项目在相同地层中已获得锆石U-Pb年龄为(252.7±3.1)Ma[11]，其时代认为晚二叠世。

3 火山岩与峨眉山大火成岩省关系讨论

前人对该地区火山岩研究多与产于二叠纪晚期的峨眉山玄武岩联系，范蔚茗等人在南盘江盆地南东侧百色阳萮及巴马地区发现晚二叠世玄武岩，获得锆石U-Pb年龄分别为(259.1±4.9)Ma和(259.6±5.9)Ma[5]，其时代与峨眉山大火成岩省的主要喷发时间一致[12]，认为属峨眉山大火成岩省的一部分。吴根耀、吴浩若等人于该区域基性火山岩中获得261 Ma40Ar/39Ar等时线年龄，属晚二叠世，但其认为其地球化学背景显示该地区二叠纪玄武岩具有洋岛或岛弧火山岩的特征，部分火山岩具板内玄武岩(洋岛玄武岩)的特征，不具有峨眉山大火成岩省地球化学特征[13]，以上这代表了大部分学者对该区二叠纪火山岩的观点。本次研究获得的年龄结果(256.2±1.0)Ma和(255.6±3.9)Ma与前人基本一致，若单独从时间来看，该地区火山岩可能也属于峨眉山大火成岩省。从峨眉山大火成岩省分布来看[14]，研究区所处的地理位置为其外围带。无论从地幔柱[15]或者天体撞击“对冲聚合效应”[16]、裂谷[17]等成因观点来看，大范围、巨量岩浆岩的分布不是一瞬间形成的，同时研究区多期次构造演化的火山岩叠加也会造成多种构造背景。因此单一从地球化学角度来谈岩浆起源，难免会有疑惑，特别是对于大火成岩省或者复杂的火山岩。综合前人成果以及此次研究，笔者认为该地区火山岩可能受到峨眉山大火成岩省的影响，有部分火山岩可能是隶属于峨眉山玄武岩。同时前人认为该火山岩具有板内裂谷或者洋岛等构造特征，这可能是研究区不同构造演化时期的火山岩在该区域叠加的结果。