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滇西南地区早古生代原特提斯洋构造演化:碎屑锆石U-Pb年代学与花岗岩组合记录

赵天宇  
【摘要】:研究区位于中国云南省(滇)西南部的三江特提斯缝合带。三江特提斯缝合带发育多条蛇绿岩带、众多微陆块和一些岩浆岛弧,因此,滇西南部地区的三江特提斯构造带记录了从古生代到新生代不同时期特提斯洋的形成和闭合过程,这其中包括原特提斯洋、古特提斯洋和新特提斯洋三个演化阶段。近些年来,在喜马拉雅、拉萨、南羌塘地体、保山、Sibumasu、印支板块和华南板块发现了早古生代地层不整合现象、变质事件以及大量早古生代岩浆岩。对于这次早古生代构造事件,有以下两种观点:(1)认为在早古生代时期冈瓦纳大陆北缘为被动大陆边缘,早古生代构造事件是泛非造山运动或晚泛非运动的产物,是与冈瓦纳大陆的聚合相关的造山运动;(2)认为在早古生代时期冈瓦纳大陆北缘为活动大陆边缘,早古生代构造事件是在泛非造山运动结束后,冈瓦纳大陆周缘的早古生代造山事件,是由原特提斯俯冲形成安第斯型造山运动。研究表明,滇西南地区以昌宁-孟连结合带为主要的界线,具有亲扬子地体属性的思茅板块位于昌宁-孟连结合带的东侧,而具有冈瓦纳大陆的亲缘性的保山板块位于位于昌宁-孟连结合带的西侧。在早古生代期间,这些微陆块位于东冈瓦纳大陆北缘,因此保存了冈瓦纳超大陆形成时期的相关信息,是恢复东冈瓦纳大陆北缘早古生代构造演化的重要研究地区。本次研究选取滇西南地区昌宁-孟连构造带两侧的沉积碎屑岩和花岗岩为研究对象,对其开展了系统的岩石学、岩相学、锆石U-Pb年代学、主量及微量元素地球化学和锆石Lu-Hf同位素组成研究,以探讨滇西南地区早古生代沉积岩物质来源、地球化学特征以及形成构造背景,探讨思茅板块早古生代岩浆岩年龄、岩石成因以及形成构造背景,探讨滇西南地区早古生代构造背景及其演化模式,并结合以上数据重建了早古生代冈瓦纳大陆边缘各个微陆块的古地理位置及构造演化模式。本研究取得了以下进展:1、对滇西南勐统群、孟定街群和澜沧群碎屑岩样品中碎屑锆石进行了激光U-Pb测年和原位Lu-Hf同位素分析,结果表明:勐统群碎屑锆石主要年龄峰值为562 Ma、970 Ma、1122 Ma和2382 Ma,样品εHf(t)值在-25.8到+28.3之间,勐统群最年轻的锆石加权平均年龄为558±15 Ma(n=5),最年轻的单颗粒锆石年龄为487 Ma;孟定街群碎屑锆石的主要年龄峰值分别为552 Ma、962 Ma、1170 Ma和1606 Ma,孟定街群最年轻的锆石加权平均年龄为552±5 Ma(n=12),最年轻的单颗粒锆石年龄为482 Ma;澜沧群碎屑锆石的主要年龄峰值分别为565 Ma、968 Ma和1173 Ma,样品εHf(t)值在-22.9到+16.1之间,澜沧群样品中锆石最年轻的加权平均年龄为521±4 Ma(n=6),样品中最年轻的单颗粒锆石年龄为455Ma。因此滇西南勐统群、孟定街群和澜沧群最早沉积时代应为晚寒武世-中奥陶世,而不是以往所认为的元古宙地层。2、碎屑锆石U-Pb定年结果及Hf同位素组成分析结果显示,滇西南勐统群、孟定街群和澜沧群具有相似的物源区,具有东冈瓦纳大陆亲缘性。澜沧群(澜沧地体)具有与保山板块相似的物源供给,在早古生代时靠近保山板块或为保山板块的一部分,而不属于思茅板块的西部边缘;保山板块和澜沧群(澜沧地体)位于印度东北部与澳大利亚西北部之间的过渡地带,并同时接收两个板块的碎屑物源供给。3、勐统群、孟定街群和澜沧群碎屑岩具有高Si O2和Al2O3含量,低K和Na含量,样品成熟度较高,主要来自石英岩和长英质火成岩物源区,轻微富集轻稀土元素,具有平坦的重稀土元素配分图,它们形成于活动大陆边缘。4、本研究在滇西南临沧花岗岩体内部及周围地区识别出三个早古生代岩体,分别为寒武纪谦迈奥长花岗岩(496-484 Ma)、布朗山奥陶纪A型花岗岩(481-478 Ma)以及蚂蚁堆S型花岗岩及其基性包体(463-459 Ma)。谦迈奥长花岗岩具有低K和高Na的特征,轻重稀土分馏不明显,中等的负Eu异常和无Eu异常,形成于高温低压的俯冲环境,与形成于岛弧环境的富Na花岗岩相似;蚂蚁堆S型花岗岩类似于环太平洋构造环境下形成的S型花岗岩,由地幔提供的热导致弧后盆地沉积物熔融形成,这可能与原特提斯洋向东俯冲及板片断离引起的软流圈上涌有关;布朗山A型花岗岩具有高K和铁质,平坦的稀土元素分配模式和强烈的负Eu异常特征,布朗山A型花岗岩母岩浆应源于地壳物质,地幔物质贡献较少,布朗山A型花岗岩形成与俯冲洋壳撤回,导致从俯冲洋壳上方的地幔楔产生的岩浆上涌的弧后盆地构造环境有关。5、重新厘定了滇西南地区早古生代岩浆事件的时空格架,重塑了滇西南地区早古生代的构造-岩浆演化历史。本研究认为在滇西南地区寒武纪到志留纪原特提斯洋存在双向俯冲作用,在早泥盆世,昌宁-孟连古特提斯洋在原特提斯弧后盆地基础上发展起来。6、总结了冈瓦纳大陆北缘各个微陆块的构造、岩浆和变质记录,重塑了冈瓦纳大陆北缘早古生代构造演化历史:(1)在土耳其、伊朗和阿富汗等地区,原特提斯洋在570 Ma左右或更早向冈瓦纳俯冲,这一俯冲时间一直持续到530Ma左右;(2)在西藏喜马拉雅地区原特提斯洋向南俯冲在510 Ma左右或更早,俯冲时间一直持续到470 Ma左右,晚志留世,南北羌塘碰撞,原特提斯洋闭合;(3)在滇西南地区,寒武纪到志留纪时期,原特提斯洋存在双向俯冲。


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