2017, Vol. 33
三江特提斯构造带经历了晚古生代-中生代冈瓦纳大陆的裂解、微陆块的拼贴，发育了多条代表古特提斯洋盆消逝的缝合带(Metcalfe, 2002, 2013；邓军等，2013；李龚健等，2013)。其中昌宁-孟连蛇绿岩带被认为是古特提斯主洋盆(多岛洋)的残迹(莫宣学等，1998；钟大赉，1998；Metcalfe, 2002, 2006, 2013；Jian et al., 2009a, b；Thassanapak et al., 2011)，保山和腾冲地块普遍被认为属于滇缅马泰微大陆，其地层、古生物等方面与冈瓦纳大陆具有亲缘性(Fan and Zhang, 1994；Metcalfe, 1996, 2002；钟大赉，1998；Feng，2002；Fontaine，2002)。东部的思茅地块被认为与扬子板块具有亲缘性(刘本培等，1993；钟大赉，1998)，也有部分研究者认为哀牢山与景洪缝合带之间的思茅地块属印支板块北侧的一部分(Metcalfe，2013)。分布于昌宁-孟连缝合带和思茅地块之间的澜沧杂岩带，是古特提斯构造域的重要组成部分。有研究者认为澜沧杂岩带是由东部的低压高温带和西部的高压低温带组成，低压高温带主要由临沧花岗岩、大勐龙群、崇山群和二叠-三叠纪火山岩、火山碎屑岩组成；高压低温带主要为澜沧群，从西向东变质程度，由蓝片岩相、蓝片岩/绿片岩相过度到绿帘角闪岩相(Zhang et al., 1993)。
澜沧群是分布于澜沧江杂岩带中南部、澜沧江大断裂和临沧-勐海花岗岩带以西的一套夹有变质基性火山岩的浅变质岩系，其原岩为伴有火山活动产物的浅海环境陆缘沉积的长石石英砂岩、粉砂质泥岩等，区域变质作用程度可达绿片岩相-高绿片岩相。澜沧群传统上自下而上被分为南木岭组、勐井山组、曼来组、惠民组和南坑河组，原岩建造下部为碳质陆屑建造，中部为火山沉积建造，上部为复理石建造(张儒瑗等，1989；翟明国等，1990)。钟大赉(1998)基于构造方面研究成果，将澜沧群从西向东解体，分为惠民组和澜沧群，惠民组以断层接触上覆于澜沧群之上。目前有关澜沧群的研究还存在着诸多方面的争议，比如澜沧群的地层时代、物质来源以及变质时代等。澜沧群地层时代从早-中元古代(钟大赉，1998)至泥盆纪(赵靖，1991)均有报道。本研究选取澜沧群浅变质岩系为重点研究对象，通过对其碎屑锆石进行U-Pb年代学研究，限定澜沧群浅变质岩系的沉积时代以及主要物质来源，为进一步探讨三江地区古特提斯构造演化过程提供科学依据。
2 区域地质背景三江地区位于东特提斯构造域的东南缘，由多个地块以及其间的缝合带构成，主要包括以哀牢山-红河断裂为东界、实皆断裂为西界的广大区域，该区西部为西缅地块，东部为扬子板块。区内块体主要包括中生代地体和冈瓦纳裂解的部分微陆块(Mo et al., 1994；Metcalfe, 2002, 2013；Wang et al., 2013；Deng et al., 2014)，地块之间存在不同时代的断裂和断裂带，地质结构复杂(刘俊来等，2006)。三江地区南部的主要地块包括华南、思茅-印支和滇缅泰马地块，其间被哀牢山、昌宁-孟连缝合带所分隔(Deng et al., 2014)。
澜沧江杂岩带位于怒江-澜沧江-金沙江构造杂岩带的中部，主要由昌宁-孟连缝合带和澜沧江变质-火山杂岩组成，是古特提斯缝合带的东部边界(Wang et al., 2010)。杂岩带内发育一条南北向延伸的规模巨大的临沧花岗岩，变质岩系主要包括崇山群、大勐龙群、澜沧群和西盟群。崇山群北起碧江，经崇山向南至凤庆、云县一带，主要由混合岩、片麻岩、片岩、变粒岩和少量大理岩、斜长角闪岩组成。大勐龙群主要出露于景洪以南的大勐龙和小街一带，向南延伸进入缅甸境内，主要岩性包括片岩、变粒岩、片麻岩以及大理岩、角闪岩等。西盟群主要出露于中缅交界的南卡江地区，主要岩性为片麻岩夹片岩，局部出现混合岩(王丹丹等，2014)。澜沧群分布于澜沧江断裂以西，北起昌宁县向南逐渐延伸至缅甸掸邦，我国境内主要出露于云县、双江、澜沧、勐海一带(图 1)。澜沧群地层主要包括中生代之前的高级变质岩系和中生代-新生代变质的火山-沉积岩系(云南省地质矿产局，1990；钟大赉，1998；Wang et al., 2013；Xing et al., 2015)。有关澜沧群地层的划分目前主要有两种方案：1979年云南区调队五分队和二分队的8组方案，即自下而上为阿克组、南勒组、巴夜组、楠木岭组、勐井山组、曼来组、惠民组和南坑河组；1984年云南省地科所的5组方案，即自下而上分别为楠木岭组、勐井山组、曼来组、惠民组和南坑河组(杨建华等，2013)。澜沧群除局部变质程度较深之外，绝大部分为绿片岩相-低角闪岩相浅变质的千枚岩、绿泥石千枚岩、石英片岩、绢云母石英片岩、云母片岩、绿泥片岩、长石石英砂岩、绢云母石英砂岩、石英砂岩以及大理岩等(王丹丹等，2014；Nie et al., 2015；Xing et al., 2015)。
本文选取了4件澜沧群代表性浅变质岩样品进行研究，即临沧市西北云县S313公路旁的石英岩(15F16)，澜沧市以东的绢云母变质石英砂岩(YJ09) 以及勐海市南部的绢云母石英岩(YJ06) 和石英岩(YJ08)，具体采样位置如图 1所示。
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图 1 滇西临沧-澜沧杂岩带区域地质简图(据Dong et al., 2013) Fig. 1 Geologic sketch map of the Lincang-Lancang Complex in Sangjiang area, western Yunnan (after Dong et al., 2013) |
石英岩(15F16)，青灰色，中细粒粒状结构，块状构造，层理不发育，层面上发育节理(图 2a)。主要矿物为石英，含量95%以上，副矿物主要有锆石等。石英，他形，颗粒大小0.05~0.2mm不等(图 2b)，部分石英被拉长呈弱定向分布。本文所有矿物代号根据Whitney and Evans (2010)资料。
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图 2 澜沧江杂岩带浅变质岩系野外及显微结构照片 Fig. 2 Representative field and microtexture photographs of metamorphic phyllite in Lancangjiang Complex |
绢云母变质石英砂岩(YJ09)，青灰色，变余砂状结构，块状构造，具弱层理(图 2c)。主要矿物为石英和绢云母，副矿物有锆石等。石英碎屑粒度大小不等，总含量80%~90%(图 2d)。绢云母呈显微鳞片状，定向分布，含量5%~10%。其他矿物，含量5%左右。
绢云母石英岩(YJ06)，青灰色，细粒不等粒粒状结构，块状构造，具两组菱形节理(图 2e)。主要矿物有石英和绢云母，副矿物包括电气石、锆石等。石英，他形，粒状变晶结构，颗粒大小0.05~0.2mm不等，含量80%~90%，部分石英被拉长，沿片理方向定向分布(图 2f)。绢云母，含量10%~15%，显微鳞片状结构，定向分布。其他副矿物，例如电气石等含量5%。
石英岩(YJ08)，青灰色，中细粒粒状结构，块状构造(图 2g)。主要矿物为石英，副矿物主要为绿帘石、锆石等。石英，他形，颗粒大小0.05~0.4mm不等，含量90%~95%(图 2h)。其他矿物包括绿帘石、锆石等含量5%。
4 实验分析方法锆石分选工作由河北省廊坊区域地质调查院矿物分选实验室完成。首先将每件样品破碎至粒级，清洗、烘干和筛选，采用磁选和重液分离技术分选出不同粒级的锆石晶体，然后在双目镜下挑选出颗粒相对完整的锆石晶体约400粒。锆石制靶后，进行锆石阴极发光照相(CL)，以观察其内部结构。
样品YJ09、YJ06和YJ08的LA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年和稀土元素、微量元素分析在中国地质大学(北京)地学实验中心元素地球化学实验室进行。分析仪器采用由美国New Wave Research公司生产的Agilent (UP193SS)和AGLENT科技有限公司生产的Agilent7500a型四级杆等离子体质谱仪联合构成的激光等离子质谱仪。分析时采用10Hz的激光频率，193nm的激光波长，36μm的激光束斑直径预剥蚀时间和剥蚀时间分别为5s和45s，U、Th、Pb元素积分时间为20ms，其它元素积分时间为15ms。年龄计算时以标准锆石91500为外标进行同位素比值校正，以TEM为监控盲样；元素含量以国际标样NIST612为外标，Si为内标计算；普通铅校正方法见Andersen (2002)，数据采用Glitter 4程序进行处理。
样品15F16的LA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年和稀土元素、微量元素分析在中国冶金地质总局山东局测试中心完成。LA-ICP-MS激光剥蚀系统为美国Conherent公司生产的GeoLasPro 193nm ArF准分子系统，ICP-MS为Thermo X2。详细的分析流程参考Liu et al.(2010a, b)。U、Th、Pb同位素分析激光剥蚀的束斑直径为30μm、频率为10Hz、能量密度约为10/cm2。分析每个样品点的气体空白时间为20s，样品剥蚀时间为50s，冲洗时间为20s。标样91500用做内标，每10个样品点中插入2个标样91500；同时GJ-1作为外标。含量计算采用ICPMSDataCal数据处理程序(Liu et al., 2010a)。
所有样品年龄数据的U-Pb谐和图、年龄分布频率图绘制和年龄权重平均计算采用Isoplot v. 3.23程序完成(Ludwig，2003)。
5 锆石U-Pb年代学结果 5.1 石英岩(15F16)该样品中锆石无色透明，以椭球状、浑圆状为主，磨圆度较好，部分锆石破碎晶形不完整。锆石颗粒大小较均一，长轴以100~200μm为主，短轴50~100μm，长/宽一般为~2:1。阴极发光图像显示，部分锆石具有清晰的岩浆环带，部分锆石呈均匀的灰色或者亮灰色无分带的内部结构，也有少量锆石具有核-边结构(图 3)。
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图 3 澜沧江杂岩带浅变质岩系中碎屑锆石阴极发光图像 圆大小为33μm代表年龄分析点位，U-Pb年龄结果亦在图中标出 Fig. 3 Cathodoluminescence images of detrial zircons from metamorphic phyllite in Lancangjiang Complex Circles (33μm) show positions of U-Pb analytical sites. U-Pb ages are also plotted |
本研究对该样品中的110颗碎屑锆石进行U-Pb年代学分析(见电子版附表 1)，其中5颗偏离谐和线(不谐和度大于10%)、2颗碎屑锆石年龄偏年轻(15F16-1-43和15F16-1-44)，其余103颗锆石落在谐和线附近(图 4a，b)，年龄范围为3231~496Ma。锆石U-Pb年龄频率直方图显示，该样品中碎屑锆石年龄主峰值大致有两组，峰值分别为530Ma和930Ma，另外3200~1080Ma之间具有若干个次峰值，锆石的Th/U比值变化较大为0.01~1.86(图 5、图 6)。
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图 4 澜沧江杂岩带浅变质岩系谐和锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 4 U-Pb concordia plots of concordant detrital zircons in metamorphic phyllite of the Lancang Group in Lancangjiang Complex |
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图 5 澜沧江杂岩带浅变质岩系碎屑锆石U-Pb年龄-Th/U比值图 Fig. 5 Diagram showing Th/U ratios versus U-Pb ages of concordant detrital zircons from metamorphic phyllite of the Lincangjiang Complex |
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图 6 澜沧江杂岩带浅变质岩系谐和碎屑锆石U-Pb年龄分布频率直方图 Fig. 6 U-Pb ages histograms for concordant detrital zircon analyses from metamorphic phyllite in Lancangjiang Complex |
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附表 1 石英岩(15F16) 碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年 Appendix1 LA-ICP-MS U-Pb data for detrital zircon from quartzite (Sample 15F16) |
该样品中锆石无色透明，以短柱状、不规则粒状为主，破碎程度较高。锆石颗粒大小不一，长轴以100~200μm为主，短轴50~100μm，长/宽一般为3:1~2:1。阴极发光图像显示，部分锆石具有清晰的岩浆环带，部分锆石具有清晰的核-边结构，也有部分锆石呈均匀的灰色无分带的内部结构(图 3)。
本研究对140颗碎屑锆石的不同性质微区进行U-Pb年代学分析(见电子版附表 2)，其中5颗偏离谐和线(不谐和度大于10%)，其余135颗锆石落在谐和线附近(图 4c，d)，年龄范围为3401~508Ma。锆石U-Pb年龄频率直方图显示，该样品中碎屑锆石年龄主峰值主要有两组，峰值分别为570Ma和915Ma (图 6)，所有锆石的Th/U比值范围变化较大为0.02~2.86(图 5)。
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附表 2 绢云母变质石英砂岩(YJ09) 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年 Appendix2 LA-ICP-MS U-Pb data for zircon from sericite-bearing metamorphosed quartz sandstone (Sample YJ09) |
该样品中锆石无色透明，以浑圆状、椭球状为主，具明显的磨圆现象。锆石颗粒大小不一，长轴100~200μm，短轴50~100μm，长/宽一般为2:1。阴极发光图像显示，部分锆石具有清晰的岩浆环带，少数锆石显示核-边结构，核部呈暗色浑圆状，边部颜色较浅，阴极发光图像边部显示环带或环带不明显(图 3)。
本研究对150颗碎屑锆石的不同性质微区进行U-Pb年代学分析(见电子版附表 3)，其中7颗偏离谐和线(不谐和度大于10%)，其余143颗锆石落在谐和线附近(图 4e，f)，年龄范围为3446~418Ma。在锆石U-Pb年龄频率直方图中该样品碎屑锆石年龄峰值主要有3组，分别为540Ma、960Ma和1717Ma，另外还存在太古宙次峰值。大部分锆石的Th/U比值较高(图 5)，这与具有振荡环带的特征共同表明该类岩石具有岩浆锆石的特征。
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附表 3 绢云母石英岩(YJ06) 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年 Appendix3 LA-ICP-MS U-Pb data for zircon from sericite quartzite (Sample YJ06) |
该样品中锆石无色透明，以浑圆状、椭球状为主，磨圆现象明显。锆石颗粒大小相对较均一，长轴以200~300μm为主，短轴100~150μm，长/宽一般为2:1。阴极发光图像显示，部分锆石具有清晰的岩浆环带(图 3)，部分锆石具有清晰的核-边结构(图 3)，也有部分锆石呈均匀的灰色无分带的内部结构(图 3)。
本研究对194颗碎屑锆石的不同性质微区进行U-Pb年代学分析(见电子版附表 4)，其中8颗偏离谐和线(不谐和度大于10%)，其余186颗锆石落在谐和线附近(图 4g，h)，年龄范围为3433~502Ma。锆石U-Pb年龄频率直方图中碎屑锆石年龄主峰值有2组，主峰值分别为570Ma和910Ma，另外还有几个大于1000Ma的次峰值。锆石的Th/U比值变化较大为0.03~3.23(图 5)。
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附表 4 石英岩(YJ08) 锆石LA-ICP-MS U-Pb定年 Appendix4 LA-ICP-MS U-Pb data for zircon from quartzite (Sample YJ08) |
相对于临沧花岗岩年代学研究而言，澜沧群沉积时代的研究相对比较薄弱。澜沧群是1965年由云南省地质局区测队命名，时代划归为寒武纪或早寒武世(董志中、王自廉根据牙形刺、微古植物)，之后又有研究者将其划为古元古代(1977年云南省地质局805队、1978年昆明地校雷作淇、云南省地质研究所宋学良和曹仁关等根据古藻类和微古植物化石)或中元古代(云南省地质矿产局，1990)，卫管一等(1984)同样根据古藻类和微古植物化石认为澜沧群原岩时代属古元古代，可能部分属于寒武纪。有关该群的形成时代长期存在着争论，虽然偶有发表资料进行探讨，但是始终没有得到理想结果。前人有关澜沧群时代的限定资料基本来源于微古植物化石等古生物定年的方法，本研究采用LA-ICP MS锆石U-Pb定年的方法对澜沧群中4个浅变质岩石的碎屑锆石进行年代学测试，进而对澜沧群沉积时代的上限进行限定。通常情况下沉积地层的最年轻的碎屑锆石年龄可以代表沉积地层的最老年龄(Andersen，2005)。本研究中4个浅变质岩石中最年轻的谐和碎屑锆石年龄峰值为~ 530Ma，即澜沧群浅变质岩系的形成时代应该不早于~ 530Ma。这与近期的研究结果相吻合，例如，Nie et al.(2015)对澜沧群惠民组3件变质火山岩中具有岩浆环带的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年代学研究，分别得到456±3Ma、456±7Ma和459±14Ma的侵入年龄；邢晓婉(2016)同样对澜沧群中两件变质火山岩进行年代学研究，得到的U-Pb年龄分别为462±6Ma和454±27Ma。综合前人研究成果，表明澜沧群的形成时代可能为中奥陶纪(462~454Ma)。
6.2 浅变质岩系源区及构造意义碎屑锆石的U-Pb年龄分布模式是讨论沉积物源和盆地分析的有效方法。本研究将以4件浅变质岩石样品的碎屑锆石为重点研究对象，对澜沧群浅变质岩系的物源进行详细讨论。4件样品碎屑锆石Th/U比值普遍较高(图 5)，且大部分锆石阴极发光显示明显或弱的振荡环带，表明其岩浆来源。碎屑锆石年龄变化范围较大，从图 6中可以明显看出，碎屑锆石年龄主要集中分布于570~530Ma和960~910Ma的峰值，表明本研究中的浅变质岩系的物质来源主要为泛非期和罗迪尼亚超大陆聚合-裂解过程中的岩浆岩。
前人研究结果表明，澜沧群东部思茅盆地被认为是印支陆块向北延伸的部分，具有亲冈瓦纳的特征(Metcalfe，2006)，思茅盆地碎屑锆石不存在与澜沧群相似的年龄峰值，例如，思茅盆地勐野井组碎屑锆石的年龄峰值为2.57~2.45Ga、1.9~1.8Ga、880~740Ma和470~410Ma (Wang et al., 2014)；腾冲地块、保山地块以及喜马拉雅等地区泛非期岩浆活动主要集中于早古生代(Cawood et al., 2007；Chen et al., 2007；Song et al., 2007；Liu et al., 2009；Zhu et al., 2012；李再会等，2012；刘琦胜等，2012；Wang et al., 2013；Nie et al., 2015；Xing et al., 2015)，相对澜沧群浅变质岩系碎屑锆石年龄峰值较晚，表明这些岩浆岩也不是澜沧群浅变质岩系570~530Ma碎屑锆石的源区。另外，本研究中碎屑锆石的磨圆度普遍较高，也表明其可能来源于较远的源区。Zhu et al.(2013)在总结前人有关拉萨地体北部的安多地区和西羌塘地区变沉积岩中碎屑锆石U-Pb年龄数据时(Kapp et al., 2003；Guynn et al., 2012)，发现其碎屑锆石都存在~550Ma和~950Ma的年龄峰值，并且认为这些碎屑锆石与特提斯喜马拉雅新元古代-晚中生代地层中碎屑锆石极具相似性。其中600~500Ma (峰值~ 550Ma)的碎屑锆石前人认为很可能来源于喜马拉雅、西澳和南极东部的花岗质侵入岩(Fitzsimons, 2000, 2003；Cawood et al., 2007)；而990~900Ma (峰值~ 950Ma)的碎屑锆石，前人研究结果认为安多、南羌塘和特提斯喜马拉雅带奥陶纪-二叠纪变沉积岩的碎屑锆石年龄峰值约为950Ma (Zhu et al., 2011；朱弟成等，2012)，可能来源于高喜马拉雅以及印度Eastern Ghats和南极洲Rayner地区(Yoshida and Upreti, 2006；Myrow et al., 2010；Zhu et al., 2011；朱弟成等，2012)，或者来源于印度地盾和南极东部地区(Fitzsimons, 2000, 2003；Dobmeier and Raith, 2003；Veevers，2007)。总之，澜沧群浅变质岩系中碎屑锆石为异地来源并且物源比较复杂，与羌塘、特提斯喜马拉雅和拉萨地体变沉积岩或地层中碎屑锆石相似，可能具有相同的源区。
6.3 结论本文对澜沧群四件浅变质岩中碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年代学研究，并讨论了澜沧群的沉积时代和物质来源，得到如下结论：
(1) 澜沧群浅变质岩系碎屑锆石具有明显或弱的振荡环带和较高的Th/U比值，表明岩浆成因。主要年龄分布在570~530Ma和960~910Ma。
(2) 澜沧群中最年轻的碎屑锆石年龄峰值~ 530Ma，限定了其沉积时代应该不早于早寒武世，这与前人通过对澜沧群中变质火山岩进行定年确定沉积时代为中奥陶纪(462~454Ma)的观点相符。
(3) 澜沧群浅变质岩系的源区可能主要为泛非期和罗迪尼亚超大陆聚合-裂解过程中形成的岩浆岩。通过与羌塘、特提斯喜马拉雅和拉萨地体变沉积岩或地层中碎屑锆石年龄分布特征进行对比，表明它们可能具有相似的源区。
致谢 本文部分锆石LA-ICP-MS U-Pb定年测试在中国地质大学(北京)地学实验中心元素地球化学研究室激光等离子质谱实验室完成，实验中得到苏犁老师的帮助；部分锆石LA-ICP-MS U-Pb定年测试在中国冶金地质总局山东局测试中心完成，实验得到李凤春、李增胜、徐爽和顾新宇的帮助。审稿人对本文提出了许多宝贵的修改意见。在此一并致谢。| [] | Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology, 192(1-2): 59–79. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00195-X |
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