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扬子西缘新元古代裂谷盆地演化的年代学新证据及其意义_彭杰.pdf
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1、彭杰,谢渊,庞维华,等,2023.扬子西缘新元古代裂谷盆地演化的年代学新证据及其意义J.沉积与特提斯地质,43(2):452463.doi:10.19826/ki.1009-3850.2022.06013PENG J,XIE Y,PANG W H,et al.,2023.New zircon U-Pb chronology of the Neoproterozoic rift basin evolutionin the western Yangtze Block and its geological significanceJ.Sedimentary Geology and Tethyan G
2、eology,43(2):452463.doi:10.19826/ki.1009-3850.2022.06013扬子西缘新元古代裂谷盆地演化的年代学新证据及其意义彭杰1,谢渊2,庞维华2*,任光明2,崔晓庄2,任飞2,陈风霖1,刘星宇3(1.成都理工大学地球科学学院,四川成都610059;2.中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都610081;3.长庆油田分公司第一采气厂,陕西榆林718500)摘要:扬子西缘康滇裂谷是华南新元古代裂谷系的主要组成部分,对理解华南新元古代裂谷盆地演化与 Rodinia 超大陆裂解的响应关系具有重要意义。澄江组是康滇裂谷最为典型的沉积充填序列,其时代的准确限定是
3、解析 Rodinia 超大陆裂解背景下盆地演化的重要前提。本文对滇东北巧家谓姑地区澄江组火山岩开展了 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 同位素年代学分析,获得澄江组底部玄武岩年龄 806.46.7 Ma 和下部凝灰岩年龄 788.45.9 Ma。结合已有年龄数据,将澄江组沉积时代准确限定为 800720 Ma,与开建桥组及陆良组上部为同期异相产物。康滇裂谷的三个次级盆地演化基本同步,均于 800 Ma 左右开始全面接受沉积,是 Rodinia 超大陆的裂解的响应。关键词:扬子西缘;新元古代;澄江组;锆石 U-Pb 年龄;Rodinia 超大陆中图分类号:P588.14+5;P588.2 文献
4、标识码:ANew zircon U-Pb chronology of the Neoproterozoic rift basin evolution in thewestern Yangtze Block and its geological significancePENG Jie1,XIE Yuan2,PANG Weihua2*,REN Guangming2,CUI Xiaozhuang2,REN Fei2,CHEN Fenglin1,LIU Xingyu3(1.College of Earth Sciences,Chengdu University of Technology,Cheng
5、du 610059,China;2.Chengdu Center,ChinaGeological Survey,Chengdu 610081,China;3.Gas Mining Plant of Changqing Oilf ield Branch,Yulin 718500,China)Abstract:The Kangdian rift on the western margin of the Yangtze Plateau is one of the main components of the Neoproterozoic riftsystem in South China,which
6、 is of great significance for understanding the response between the evolution of the Neoproterozoic riftbasin in South China and the breakup of the Rodinia supercontinent.The Chengjiang Formation is the most typical filling sequence inthe Kangdian rift,and the accurate definition of its sedimentary
7、 age is an important prerequisite for the interpretation of the basinevolution in the context of the breakup of the Rodinia supercontinent.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the volcanic rocks of theChengjiang Formation in the Qiaojiaweigu area,northeastern Yunnan,yielded an age of 806.46.7 Ma for the
8、basalt at the bottom ofthe Chengjiang Formation and an age of 788.45.9 Ma for the tuff at the bottom.Combined with the available age data,thesedimentary age of the Chengjiang Formation is accurately defined as 800720 Ma,which is a contemporaneous heterogeneousproduct with the Kaijianqiao Formation a
9、nd the upper part of the Luliang Formation.The evolution of the three secondary basins inthe Kangdian rift is basically synchronous,and they all began to receive full sedimentation at 800 Ma,in response to the breakup of 收稿日期:2021-10-08;改回日期:2022-04-15;责任编辑:曹华文;科学编辑:邓奇作者简介:彭杰(1997),男,硕士研究生,地质学专业,研究方
10、向:构造地质学。E-mail:通讯作者:庞维华(1984),女,高级工程师,主要从事前寒武纪地质学研究。E-mail:资助项目:国家自然科学基金项目(41872120、92055314)和中国地质调查局项目(DD20221635)联合资助 第 43 卷 第 2 期 Vol.43 No.22023 年 6 月沉 积 与 特 提 斯 地 质 Sedimentary Geology and Tethyan GeologyJun.2023the Rodinia supercontinent.Key words:The western Yangtze block;Neoproterozoic;Cheng
11、jiang Formation;Zircon U-Pb age;Rodinia supercontinent 0引言新元古代中期(800720 Ma),伴随着 Rodinia超大陆裂解,华南广泛发生裂谷活动,形成了华南裂谷系,包括南华裂谷、康滇裂谷和碧口汉南裂谷(Li et al.,1999,2002;王剑,2000;Wang and Li,2003;Li et al.,2003a)。其中,康滇裂谷发育于扬子陆块的西缘(图 1a),其演化历史对理解 Rodinia 超大陆的裂解过程具有重要意义(Li et al.,2003b;Zhou et al.,2002a,b,2006a,b;Wang e
12、t al.,2004;Zhao and Cawood,2012)。依据新元古代裂谷充填发育特征及古地理格局,康滇裂谷盆地被进一步划分为汉源石棉德昌盆地和巧家石屏盆地(李世麟等,1984;朱创业,1989)。由于西昌喜德地区缺失裂谷充填地层,汉源石棉德昌盆地被进一步划分为苏雄次级盆地和德昌次级盆地。最近,康滇裂谷自北向南依次被划分为苏雄次级盆地、德昌次级盆地和滇中次级盆地(付坤荣,2020;图1b)。三个次级裂谷盆地发育不同的新元古代火山沉积记录。例如,苏雄次级盆地主要由苏雄组、开建桥组和列古六组组成;德昌次级盆地主要由开建桥组和列古六组组成;滇中次级盆地主要为陆良组、澄江组、牛头山组和南沱组(
13、王剑等,2019)。前人在古地理格局、盆地演化等方面对上述三个次级盆地开展了较为详细的研究工作(李世麟等,1984;朱创业,1989;马搏杰,2019;付坤荣,2020)。例如,马搏杰(2019)综合沉积地质学、年代地层学研究提出将康滇裂谷盆地由北至南划分为苏雄盆地、德昌盆地和滇中盆地,并进一步讨论了苏雄盆地和德昌盆地的古地理格局;付坤荣(2020)基于年代地层学、沉积地质学、盆地构造等多方面研究分析了三个次级盆地的时空发育特征和构造古地理演化。然而,在康滇裂谷构造演化研究方面还存在诸多问题,特别是三个次级裂谷盆地是否具有相同的演化历史。因此,本文以滇东北澄江组为研究对象,开展了系统的同位素年
14、代学和沉积学研究。目的是准确约束澄江组沉积时限,完善区域地层对比关系,并在此基础上讨论康滇裂谷三个次级盆地的演化历史。1区域地质概况及采样层位扬子西缘康滇裂谷盆地呈南北向展布,西以安宁河易门断裂为界,东以甘洛小江断裂为界(王 剑,2000;Li et al.,2002,2008;Wang and Li,2003;Wang et al.,2009,2011)。盆地基底主要由古元古代河口群和东川群、中元古代会理群和昆阳群及其相当地层组成;裂谷充填体主要由澄江组、陆良组、牛头山组、开建桥组、黄水河群、盐井群、南沱组及列古六组组成(王剑等,2019);裂谷盖层则主要为陡山沱组和灯影组(崔晓庄等,201
15、4)。澄江组主要分布于康滇裂谷盆地南段元谋绿汁江元江以东的滇中地区(图 1b),与下伏地层呈角度不整合接触,与上覆南沱组冰碛岩或更年轻地层呈不整合接触,局部与牛头山组呈整合接触(云南省地质矿产局,1990;孙家聪,1985;中国地层典编委会,1996)。澄江组以紫红色、灰紫色中厚层块状中、细粒长石石英砂岩、岩屑砂岩为主,普遍发育交错层理、波痕等沉积构造。局部地区夹火山岩,在武定罗茨地区,其下部发育灰绿色玄武岩、粗安岩及少量凝灰岩;在巧家渭姑地区,下部为灰绿色块状杏仁状橄榄玄武岩、紫红色石英砂岩及夹凝灰岩夹层,上部为紫红色中粗砂岩、泥质粉砂岩。本文研究区位于滇东北巧家地区,澄江组主要出露于东坪背
16、斜、谓姑复式背斜的核部,出露面积约 13 km2(图 2)。研究剖面位于谓姑背斜核部殷家梁子一带,澄江组与下伏地层昆阳群板岩主要呈断层接触,局部显示为角度不整合接触,与上覆地层震旦系灯影组呈不整合接触(云南省地质矿产局,1989)。自下而上,岩石组合依次为紫红色石英砂岩、浅灰色玄武岩、灰绿色凝灰岩、紫红色中粗粒石英砂岩夹泥质粉砂岩(图 2)。两件样品均采自云南巧家谓姑地区澄江组剖面(图 2)。其中,11CJB-N1 为玄武岩,采样层位距澄江组与昆阳群角度不整合面仅十余米,GPS 坐标为 2704.02N;10316.50E。玄武岩(11CJB-N1)新鲜面为浅灰色,岩石具斑状结构,发育杏仁构造
17、(图 3a)。斑晶由辉石及少量斜长石组成。辉石呈半自形它形粒状,粒径为 0.241.50 mm,最大者 2023 年(2)扬子西缘新元古代裂谷盆地演化的年代学新证据及其意义453 海口360km审图号:GS(2020)4036号南京上海武汉宜昌贵阳成都桂林广州福州昆明台北南华裂谷1201151101053025碧口-汉南裂谷康滇裂谷(a)(b)N图2裂谷地层断裂次级盆地界线裂谷边界古流向数据40km24002500104002600270028002900104001020028002900270026002500240010200N=29N=30N=23N=14N=24N=31N=29N=2
18、9N=27N=38N=2N=19N=11N=50N=34N=18N=7N=9N=50N=16N=4石棉冕宁喜德西昌东川米易巧家德昌金阳昆明澄江陆良易门玉溪石屏红河走滑断裂康定苏雄次级盆地德昌次级盆地滇中次级盆地(b)(古流向数据来源:王剑等,2019;马搏杰,2019;付坤荣,2020)图 1扬子西缘新元古代康滇裂谷盆地区划示意图(据付坤荣,2020 修改)Fig.1Diagramof the Kangdian riftbasin system in the westernYangtze block(modified from Fu Kunrong,2020)454沉积与特提斯地质(2)4.0
19、0 mm2.00 mm,部分发育强烈绿泥石化,同时斑晶辉石暗化边现象明显,含量约 12%。斜长石呈薄板状,粒径约 0.200.30 mm,可见聚片双晶,含量约 4%。基质具间粒结构(图 3b)。13CJB-N2 为凝灰岩,采样层位距澄江组与昆阳群角度不整合面300 余米,GPS 坐标为 2704.02N,10316.45E。新鲜面呈灰绿色(图 3c),具凝灰结构(图 3d)。火山碎屑物以玻屑为主,含少量晶屑,玻屑具半定向排列,碎屑总量约 70%以上。胶结物由黏土矿物组成,含量为约 30%。2分析方法样品前期处理在廊坊岩拓地质服务有限公司完成,制靶、阴极发光(CL)图像分析在武汉上谱分析科技有限
20、责任公司完成。详细的操作步骤如下:将新鲜玄武岩样品(11CJB-N1)与凝灰岩样品(13CJB-N2)粉碎至 200 目以下,反复淘洗;采用重液分离与电磁分离的方法筛选锆石,利用人工重砂方法收集锆石;在双目镜下挑选出晶型较好、无裂 昆阳群澄江组灯影组0100m78 5 12 Ma13CJB-N211CJB-N1泥质粉砂岩石英砂岩粉砂岩砂砾岩玄武岩白云岩粗砂岩角度不整合凝灰岩地层界线河流不整合界线千枚板岩 昆阳群灯影组寒武系盖层村庄 采样位置田家湾断层平地营何家田坝开基村N1 km牛栏江270327061031510318澄江组13CJB-N2(788)6 Ma5 12 Ma 7811CJB-N
21、1()806 7 Ma陆俊泽等,2013陆俊泽等,(2013)图 2巧家地区澄江组地质简图及剖面柱状图(据云南省地质矿产局,1989 修改)Fig.2Simplified geological map and section histogram of the Chengjiang Formation in Qiaojia area(modified from 云南省地质矿产局,1989)2023 年(2)扬子西缘新元古代裂谷盆地演化的年代学新证据及其意义455 缝和明显包裹体的锆石颗粒,用环氧树脂将其固定,打磨抛光、制成样靶;利用反射光、透射光显微照相和阴极发光(CL)对锆石进行图像分析。锆石
22、 U-Pb 定年在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)完成。本次实验采用 GeolasPro 激光剥蚀系统、Agilent7700e 型 ICP-MS 等仪器。激光束斑为 32 m。具体的操作流程见 Liu 等(2010)。选取锆石标准91500 和玻璃标准物质 NIST610 作外标分别进行同位素和微量元素分馏校正。采用 ICPMSDataCal完成数据离线处理工作(Liu et al.,2010)。采用Isoplot/Ex_ver3 完成锆石样品的 U-Pb 年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算工作(Ludwig et al.,2003)。3分析结果玄武岩样品 11
23、CJB-N1 中的锆石颗粒大小不等,多呈半自形至自形柱状,少数为板片状,长 100150 m,长宽比为 1121。锆石 CL 图像显示其多呈较均匀的内部结构,部分可见弱的振荡环带,具 基 性 岩 浆 锆 石 特 征(图 4)。锆 石 U 含 量 为(237252)106,Th 含量为(100323)106,Th/U比值介于 0.390.76,指示其为岩浆成因(吴元保等,2004)。对样品 11CJB-N1 中 10 颗锆石进行了 LA-ICP-MS U-Pb 同位素分析,共获得 9 组谐和度大于90%的年龄数据(附表 1*)。测点 01 的谐和度较低,未参与年龄计算;测点 05 的206Pb/
24、238U 年龄值为 5526.1Ma,明显偏离了其余数据点,故该点未参与年龄计算;测点 04、abcdPlPlPlPyClClCl矿物名称缩写:Pl斜长石;Py辉石;Cl黏土矿物图 3巧家地区澄江组玄武岩、凝灰岩野外露头及显微照片Fig.3Outcrop photographs and microphotographs of basalt and tuff of Chengjiang Formation in Qiaojia area*数据资料联系编辑部或者登录本刊网站获取。456沉积与特提斯地质(2)09 的年龄值明显偏离谐和线,可能是 Pb 丢失导致,因此该 2 点也未参与计算。其余 6
25、个测点具有谐和且一致的206Pb/238U 年龄,其加权平均值 806.4 6.7 Ma(MSWD=0.12)(图 5a),可基本代表巧家地区澄江组底部玄武岩的形成年龄。凝灰岩样品 13CJB-N2 中的锆石晶形完好,多数呈自形长柱状(图 4),长 150250 m,晶体长宽比为 2131。测点处无裂隙和包裹体。多数锆石发育振荡环带和韵律结构,少数呈均一结构(图 4)。U 含量为(163494)106,Th 含量为(85351)106,Th/U 比值介于 0.370.81,表明其为岩浆成因(吴元保等,2004)。对样品 13CJB-N2 的 18颗代表性锆石进行了 LA-ICP-MS U-Pb
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