滇西三江地区发育的诸多走滑剪切带在印度-欧亚板块碰撞过程及其后的持续汇聚过程中起着重要的调节作用(Molnar and Tapponnier, 1975; Tapponnier et al., 1986, 1990; Zhong et al., 1990; Wang and Burchfiel, 1997; Maluski et al., 2001; 刘俊来等, 2006, 2007; Searle, 2006, 2010),沿着这些走滑剪切带发育了多个孤立出现的狭长变质杂岩体,例如:沿哀牢山-红河剪切带由北向南依次发育了雪龙山、点苍山、哀牢山和瑶山-大象山变质杂岩体,沿高黎贡山剪切带发育了高黎贡群变质杂岩体,沿崇山剪切带发育崇山群变质杂岩体等。变质杂岩体主体由高级变质岩构成(可以达到麻粒岩相变质作用的花岗质片麻岩、斜长角闪岩、大理岩等),它们常常遭受多期、多阶段不同性质的变形作用、变质作用甚至混合岩化作用的改造,尤其在始新世以来遭受了强烈的韧性剪切作用从而形成不同变形程度的糜棱岩(云南省地质矿产局, 1990)。关于哀牢山-红河剪切带和高黎贡剪切带在新生代(始新世)以来的构造特征及其在三江-印支地区构造演化过程中的作用是近来年的研究热点,许多学者对其进行了较为系统的研究(如:Harrison et al., 1992, 1996; Schärer et al., 1990, 1994; Leloup et al., 1995, 2001a, b, 2007; Chung et al., 1997, 2008; Wang et al., 1998, 2000, 2001; Zhang and Schärer, 1999; 季建清等, 2000a, b; 孙珍等, 2003; Gilley et al., 2003; Wang et al., 2006; Yeh et al., 2008; Searle et al., 2010; Liu et al., 2010c, 2012; Tang et al., 2013);而对于区内另一条剪切带--崇山剪切带的构造变形及其年代学特征的研究相对较少(Wang and Burchfiel, 1997; Wang et al., 2006; Zhang et al., 2010, 2011)。
崇山剪切带主要沿碧罗雪山和崇山山脉分布,总体上呈狭长弯曲线形。北段(贡山-泸水一线)沿怒江东岸以近南北走向展布,与怒江西岸的同样为近南北走向的高黎贡山剪切带“隔江相望”。在泸水县附近,崇山剪切带逐渐转为北北西-南南东走向,后过渡为北西-南东向向东南延伸至澜沧江断裂带及临沧花岗岩体(图 1a)。本文通过对呈北西-南东走向的崇山剪切带南段详细地野外露头构造解析、室内显微构造及岩石组构分析,揭示崇山剪切带南段的构造特征;通过对剪切带中发育的同剪切花岗质脉体进行锆石U-Pb测年,从而讨论崇山剪切带南段的左行韧性走滑剪切作用的起始时代。
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图 1 东南亚地区构造格架图(据Tapponnier et al., 1986; Leloup et al., 1995; Morley, 2007修改) (a)-东南亚地区主要构造带、剪切带或断层:GLGSZ-高黎贡剪切带; SGSZ-实皆断裂带; TPSZ-三塔剪切带; WCSZ-王朝剪切带; LMSF-龙门山断裂; XSH-XJF-鲜水河-小江断裂; DBPF-奠边府断裂; ASRRSZ-哀牢山-红河剪切带; XLS-雪龙山变质杂岩体; DCS-点苍山变质杂岩体; ALS-哀牢山变质杂岩体; DNCV-大象山变质杂岩体; (b)-印度-欧亚碰撞带构造格架 Fig. 1 Tectonic sketch of Southeast Asia (modified after Tapponnier et al., 1986; Leloup et al., 1995; Morley, 2007) (a)-major sutures and shear zones/faults in Southeast Asia: GLGSZ-Gaoligong shear zone; SGSZ-Sagaing shear zone; TPSZ-Three Pagoda shear zone; WCSZ-Wang Chao shear zone; LMSF-Longmen Shan Fault; XSH-XJF-Xianshuihe-Xiaojiang Faults; DBPF-Dien Bien Phu Fault; ASRRSZ-Ailao Shan-Red River shear zone; XLS-Xuelong Shan metamorphic massif; DCS-Diancang Shan metamorphic massif; ALS-Ailao Shan metamorphic massif; DNCV-Day Nui Con Voi metamorphic massif; (b)-tectonic framework of the Indian-Eurasian collision belt |
崇山剪切带位于滇西三江地区,在大地构造上属于以红河断裂带为东界、以实皆断裂(Sagaing fault)为西界的三江-东南亚特提斯构造域北部(如图 1a,b)。三江-东南亚特提斯构造域的西侧为西缅(Burma)地块,东侧为扬子地块。该构造域内部以昌宁-孟连-清迈缝合带为界可以划分为两个大的一级构造单元(如图 1a),即西部为具有亲冈瓦纳属性的保山-掸泰地块,东部为具有亲扬子属性的思茅-印支地块(Feng et al., 2005;刘本培等,2002)。位于中国境内的保山地块主要发育了古生代浅海相碳酸盐岩与陆源碎屑岩为主的沉积组合和早二叠世亲冈瓦纳型生物地层组合(钟大赉,1998)。思茅-印支地块主体位于中南半岛,北延兰坪地块,自西向东可划分为三个次级构造单元:临沧花岗岩体、澜沧江断裂带和兰坪-思茅盆地。临沧花岗岩带规模宏大,长约数百千米,宽约数十千米,呈南北向展布,其主体是黑云母二长花岗岩,多属于S型花岗岩。澜沧江西侧0.5~5km内为韧性剪切带,糜棱面理走向近南北向(钟大赉,1998)。兰坪-思茅盆地发育了中、新生代为主的地层,其中中上三叠统以碳酸盐岩、碎屑岩和浊积岩为主,中侏罗世以后转为陆相,以红层、石膏岩、盐岩和煤系为主。在三江-东南亚特提斯构造域北部“三江并流”地区,兰坪-思茅盆地与保山地块以崇山剪切带为界紧邻(图 1a)。
崇山剪切带南段呈北西-南东向,向东南延伸止于近东西向的澜沧江附近(图 2a)。以断层为界,其北东侧及南侧出露的地层均为无量山群(Pzw),主要岩性为浅变质的板岩类、砂质板岩夹大量的酸性凝灰质板岩、变质石英砂岩及绢云石英千枚岩,内部板理、千枚理极为发育,前人将这一套古生界浅变质的地层划分为兰坪-思茅盆地的基底(云南省地质矿产局, 1990);南西侧为一套归属于保山地块的古生代地层(图 2a),包括:上寒武统-奥陶系绢云母板岩、大理岩、砂岩、泥岩等,泥盆系温泉组(Dw)薄层状绢云板岩、板状砂岩等以及石炭系-二叠系鱼塘寨组(CPy)灰白色大理岩。
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图 2 崇山剪切带南段永保桥-瓦窑镇地区地质简图(a,图幅位置见图 1a所示)及面理、线理产状投影图(b) Fig. 2 Geological map of the Yongbao Bridge-Wayao area in southern part of Chongshan shear zone (a, location of the area are shown in Fig. 1a) and stereograms of the foliation (large circle) and mineral stretching lineation (red dot) for observing sites along the Chongshan shear zones (b) |
作为保山地块与兰坪-思茅盆地的重要边界,崇山剪切带新生代以来经历了多阶段的构造变形,其中以大规模走滑韧性剪切作用最为明显,表现为北段以右行走滑剪切为主、南段以左行走滑剪切为主(Zhang et al., 2010, 2011)。呈北西-南东走向延伸、宽约3~4km的崇山剪切带南段,主要由元古代崇山群变质杂岩(Pt1c)、三叠纪花岗质片麻岩以及新生代花岗质岩石(岩脉)组成,岩石均遭受不同程度的剪切变形,其北东侧无量山群、南西侧温泉组紧邻剪切带的部分也遭受了强烈的剪切变形(图 2a)。
本文重点以崇山剪切带南段为研究对象,野外观测选择了位于永平县西澜沧江附近的沿老G320国道的永保桥-瓦窑镇剖面。可见出露的崇山岩群岩石类型下部主要为黑云斜长片麻岩、条带状混合岩化眼球状片麻岩、含石榴子石长英质片麻岩、黑云斜长变粒岩夹二云片岩、黑云夕线片岩;上部为二云石英片岩、斜长角闪岩、变粒岩夹条带状大理岩;部分岩石遭受后期剪切变形形成糜棱岩。经原岩恢复认为,片麻岩为碎屑岩变质而成,变粒岩类多为中基-中酸性火山岩变质而成,斜长角闪岩原岩为中基性火山岩,石英岩-片岩的原岩为碎屑岩-粘土岩,总体反映出活动性沉积建造特点(云南省地调院, 2010①)。各类岩石构造面理发育,倾角较大(约40°~60°,图 2b、图 3a, b),总体上倾向南西,但在剪切带中发育一系列轴面近直立的褶皱构造,从而导致构造面理局部倾向北东(图 2b中);局部可见灰黑色致密的斜长角闪岩顺面理发育,并发生对称性的石香肠构造(图 3a);靠近崇山剪切带东部边界断裂的岩石遭受的剪切作用更强,除发育强烈的面理外,可见各类岩石中云母、长石、石英等矿物的拉长定向排列形成拉伸线理(图 3c-e),线理的倾伏向近N-S向,倾伏角近水平(图 2b下)。露头尺度上的紧闭小褶皱发育,其轴面的产状与岩石面理产状一直(图 3f);长石的“σ”组构及“S-C”组构发育,指示左行剪切变形(图 3g,h)。
①云南省地调院.2010. 1:5万瓦窑幅区域地质调查报告
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图 3 崇山剪切带露头尺度构造特征 Fig. 3 Outcrop structural characteristics of Chongshan shear zone |
显微镜下,黑云夕线片岩中,夕线石为针柱状,定向排列,并可见垂直于针柱方向的裂开,石英呈条带状并表现为不均匀消光(图 4a);含石榴子石长英质片麻岩中,可见石榴石及长石均呈残斑状(图 4b);斜长角闪岩中的角闪石及长石均强烈拉长定向形成线理(图 4c);大理岩透镜体也遭受了变形变质,可见方解石由静态恢复重结晶形成的近等轴状新晶粒及粗厚式机械双晶(图 4d);花岗质糜棱岩中,可见长石呈“σ”残斑状并伴有边缘膨凸重结晶现象,指示遭受左行剪切作用(图 4e,f);石英丝带状或条带状,并表现出了亚颗粒旋转重结晶(图 4e,f);部分样品的石英呈矩形多晶条带,并伴有颗粒边界迁移重结晶作用(图 4g),表明相对高温条件下的变形(500~700℃)。
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图 4 崇山剪切带内岩石变形显微构造特征 Fs-长石; Qz-石英; Amp-角闪石; Sil-夕线石; Cal-方解石; Ga-石榴子石 Fig. 4 Microstructural characteristics of deformed rocks in Chongshan shear zone Fs-feldspar; Qz-quartz; Amp-amphibole; Sil-sillimanite; Cal-calcite; Ga-garnet |
本文EBSD组构分析主要对崇山剪切带变形岩石中的石英晶格优选方位进行了测量和分析。利用中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室S-3400N扫描电子显微镜的EBSD组件完成,加速电压为15kV,工作距离为23mm,晶格优选方位极密图统计由Channel 5软件完成,数据的表达利用下半球投影的结构平面图,面理平行于XY面,线理平行于X轴。三个测试样品的石英C轴组构图特征如图 5所示。
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图 5 石英的c轴组构图 Fig. 5 Quartz c-axis fabrics |
样品10GLG01-2和10GLG01-6分别含电气石花岗质糜棱岩和无量山群的云母石英片岩,二者的石英C轴组构均表现为平行于Y0的一个极密,极密沿着Y0方向略有延长。较高温度(550~650℃,角闪岩相)条件下的柱面< a >滑移可以合理地解释这种组构型式的产生(Stipp et al., 2002; Passchier and Trouw, 2005)。样品10GLG05-1也为电气石花岗质糜棱岩,显微镜下,长石呈残斑状,石英波状消光(图 4h);其石英C轴组构表现为绕Z0轴小圆环带,并且此小圆环带的开角甚小;这种小开角的小圆环带的形成,是较低温度(400~550℃)条件下底面< a >滑移与菱面< a >滑移共同作用的结果(Passchier and Trouw, 2005)。
3 同剪切花岗岩(脉)的构造特征在崇山剪切带南段保山市瓦窑镇一带,剪切带的东北部出露一套宽约0.04~0.98km的含电气石白云钾长花岗岩,岩体呈北西-南东向展布,与崇山剪切带的走向一致(图 2)。岩体呈岩墙或岩枝状产出于崇山岩群(Pt1c)和古生代无量山岩群(Pzw)中。在剪切带的中部崇山群及三叠纪花岗质糜棱岩中,含电气石白云钾长花岗岩还以岩脉的形式普遍发育。
野外露头上,含电气石白云钾长花岗岩呈灰白色,糜棱结构,变余中粒花岗结构。可见矿物强烈定向形成线理,石英、长石等矿物拔丝拉长,暗色矿物多为电气石,长轴定向,横轴被拉断,遭受剪切变形而形成花岗质糜棱岩(图 6a)。面理发育,产状与崇山群的面理产状基本一致,属于S-L型构造岩。局部面理不太发育,但仍可见矿物的强烈拉长定向,形成L-型构造岩(图 6b)。显微镜下,显示流动纹理构造,由碎斑(51%~60%)和碎基(40%~49%)构成(图 7a-d)。碎斑主要有微斜长石(39%~42%)、斜长石(12%~15%)、白云母(1%~3%)、及电气石。碎基主要包括长英质(7%~18%)、石英(21%~28%)及绢云母(2%~3%或微量)。长英质d≤0.06mm,为隐微晶集合体,呈条痕条纹状分布。石英d≤1mm,完全塑性流变细粒化,呈丝带状集合体,表现为亚颗粒旋转重结晶,表明为中温条件(400~500℃)下的塑性变形。电气石(2%~5%),d=1.2~4mm,半自形柱状,正中突起,多色性显著,可见电气石呈多米若骨牌状,显示逆时针旋转剪切。
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图 6 同剪切花岗岩或岩脉(含电气石花岗质糜棱岩)露头构造特征 Pt1c-崇山群 Fig. 6 Outcrop structural characteristics of syn-shearing granitic dykes (tourmaline-bearing granitic mylonite) 1c-Chongshan metamorphic massif |
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图 7 同剪切花岗质岩石(含电气石花岗质糜棱岩)显微构造特征 Fs-长石;Qz-石英;Tur-电气石 Fig. 7 Microstructural characteristics of syn-shearing granitic dykes (tourmaline-bearing granitic mylonite) Fs-feldspar; Qz-quartz; Tur-tourmaline |
通过对含电气石白云钾长花岗质糜棱岩进行详细地露头及显微构造解析,此类岩石具有如下特征:1)仅在崇山剪切带内部发育,在剪切带外部未见此类花岗质岩石发育。2)主要沿崇山剪切带内的构造面理发育,出露宽度不一(图 6c,d);有的随构造面理一起呈规则的脉体延深较远,有的呈不规则的脉体产出在崇山群岩石内部,且延伸不远即尖灭(图 6e);其与周围的岩石无侵入关系,未见烘烤边或冷凝边(图 6f)。3)经历了较强的糜棱岩化作用改造,显微构造及石英的EBSD组构分析揭示出其变形温度接近周围岩石的高温塑性流动变形温度条件(图 5及图 7)。据此,本文认为上述含电气石白云钾长花岗质糜棱岩不是由早期花岗质侵入岩经后期剪切作用形成,而很可能是在崇山剪切带左行韧性剪切作用过程中,在流体的参与下由原岩熔融形成的熔体在原地就位形成,即为同剪切性质的花岗岩(脉),并遭受剪切作用形成糜棱岩。
4 同剪切花岗岩的年代学特征 4.1 锆石U-Pb测年方法本文从崇山剪切带内同剪切过程中产生的含电气石花岗岩或岩脉(已遭受剪切作用形成糜棱岩)中,选取两个样品(10GLG01-2和10GLG05-1)进行锆石LA-ICPMS方法U-Pb测年。每个样品分选出的锆石在双目显微镜下挑选出晶形较完好、纯净透明的颗粒用于测试。将待测的锆石用环氧树脂包埋制成圆形的靶,然后把锆石抛光至一半。样品靶制好后先进行透射与反射光下的显微照相,然后在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行阴极发光(CL)照相,以确定锆石颗粒的内部结构及适合分析的颗粒与位置供LA-ICPMS测定。
锆石LA-ICPMS定年分析也在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成,所采用的ICP-MS为Elan 6100DRC,激光剥蚀系统为德国Lamda Physik公司生产的Geolas 200M深紫外(DUV)193nmArF准分子(excimer)激光剥蚀系统,该系统相对常规的266nm或213nm ND:YAG剥蚀系统具有较小的元素分馏效应。分析所采用的激光束直径为30μm,剥蚀深度为20~40μm。实验中采用He作为剥蚀物质的载气,用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610进行仪器最佳化调试,采样方式为单点剥蚀,数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式,每完成4~5个待测样品测定,插入测标样一次。在所测锆石样品15~20个点前后各测2次NIST610。锆石年龄采用标准锆石91500作为外部标准物质,元素含量采用NIST610作为外标。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal (Liu et al., 2008, 2010a)完成。详细的仪器操作条件和数据处理方法同Liu et al.(2010b)。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3(Ludwig, 2003)完成。
4.2 测试结果样品10GLG01-2采自老G320国道永保桥以南的澜沧江南岸公路边(采样位置见图 2)的含电气石花岗质糜棱岩中,其东侧为无量山群。该样品的锆石颗粒以无色为主,油脂-玻璃光泽,透明度好,大多数为他形、短粗状或等轴状,少数为长柱状,长短轴比为2:1。阴极发光(CL)图像中,多数晶体内部云雾状特征,晶体外边不平直,呈不规则港湾状、熔蚀状;少数长柱状锆石具有规则的外形,内部具有分带现象。样品打点位置选择在无裂缝、无明显包体处(图 8a)。17个锆石分析点的Th和U含量分别为36×10-6~364×10-6和1843×10-6~10189×10-6,Th/U比值为0.01~0.06(表 1),表明其具有变质锆石的特征(Wu and Zheng, 2004)。样品的17个分析点多位于U-Pb谐和线上及其附近(图 9),样品的206Pb/238U年龄分布于20.5~22.8Ma之间,获得17个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为21.7±0.3Ma (95%置信度,MSWD=3.6)。
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图 8 同剪切花岗质岩脉(含电气石花岗质糜棱岩)锆石阴极发光图像 Fig. 8 CL images of zircons from syn-shearing granitic dykes (tourmaline-bearing granitic mylonite) |
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表 1 同剪切花岗质岩脉(含电气石花岗质糜棱岩)锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of syn-shearing granitic dykes (tourmaline-bearing granitic mylonite) |
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图 9 同剪切花岗质岩脉(含电气石花岗质糜棱岩)锆石U-Pb年龄协和图 Fig. 9 U-Pb concordant diagram of zircons from syn-shearing granitic dykes (tourmaline-bearing granitic mylonite) |
样品10GLG05-1采自老G320国道永保桥至瓦窑镇公路华伟食宿店旁,其以脉体的形式产出于崇山群中。该样品的锆石颗粒以无色为主,油脂-玻璃光泽,透明度好,部分呈长柱状,长短轴比为2:1,部分呈短粗状或等轴状。阴极发光(CL)图像中,部分晶体呈面状分带,具有原岩岩浆残留核及发光性明显不同的暗色边部,核内发育岩浆韵律环带;部分样品内部呈云雾状或海绵状特征。样品打点位置多选择在锆石的边缘环带且无裂缝处(图 8b)。16个锆石分析点的Th和U含量分别为23×10-6~597×10-6和2335×10-6~11072×10-6,Th/U比值为0.01~0.07(表 1),表明其具有变质锆石的特征(Wu and Zheng, 2004)。样品的16个分析点多位于U-Pb谐和线上及其附近(图 9),样品的206Pb/238U年龄分布于19~23.6Ma之间,获得16个分析点的206Pb/238U加权平均年龄值为22.7±0.3Ma (95%置信度,MSWD=2.4)。
5 讨论 5.1 崇山剪切带的韧性变形特征前人(Zhang et al., 2010, 2011)通过对于崇山剪切带北段的构造解析识别出崇山剪切带具有多期韧性、韧-脆性和脆性构造变形的特征。本文重点讨论韧性变形特征,通过对崇山剪切带南段的宏观构造、显微构造分析与变形石英的组构分析,也可以概括出其韧性构造变形至少可以划分为两期。
第一期变形(D1)在露头尺度上表现为一些褶皱构造、石香肠构造或透镜体构造的发育。褶皱构造主要表现为紧闭褶皱,形态上常常为顶厚式,它们两翼紧闭或近于平行,而且两翼相对于轴面具有宏观对称性(图 3f);轴面叶理往往发育,并与外围岩石叶理近乎一致,为后期强烈叠加变形所致。石香肠或透镜体构造往往以肿缩式为主,呈斜方对称式,拉断构成石香肠或者构造透镜体,显示出强烈的压扁作用(图 3a)。显微镜下,黑云夕线片岩中也可见针柱状的夕线石垂直于长轴方向的裂开(图 4a)。这些变形样式均反映了崇山剪切带内的岩石遭受了区域上的纯剪剪切条件下的收缩变形。此外,剪切带内岩石的EBSD组构分析也提供了第一期变形(D1)纯剪收缩变形的有力证据,样品10GLG01-2和10GLG01-6的石英C轴组构图具有斜方对称式(图 5),表现在石英C轴组构由一组平行于Y0方向的极密构成,这类斜方对称式组构图的形成,常常是由共轴递进应变形成,代表其经历了区域上的纯剪收缩变形。
第二期变形(D2)构造特征表现为大规模左行韧性走滑剪切带的发育,是一次单剪剪切递进变形。具体表现形式为走滑剪切面理的发育及各类岩石遭受韧性剪切变形从而改造成糜棱岩。一组特征的高温糜棱岩--花岗质L型构造岩的发育代表了早期相对较高温度条件下的韧性变形,其矿物单向延长定向,线理极其发育(图 6b);部分崇山群深变质岩也有遭受高温剪切变形的证据,显微镜下发现斜长角闪岩中的角闪石及长石均强烈拉长定向形成线理(图 4c),长英质片麻岩中的长石出现膨凸重结晶甚至亚颗粒旋转重结晶现象,而石英可以表现为矩形多晶条带和重结晶长大。随着递进变形的进行,在早期较高温度条件下的韧性变形基础上叠加了晚期相对低温条件下的韧-脆性变形,表现为露头上可见石英遭受强烈的塑性变形改造并明显细粒化,而长石类矿物却表现为脆性特点,且“S-C”组构发育(图 3g,h);显微镜下,花岗质或者含石榴子石长英质糜棱岩中,石英遭受强烈的塑性变形而细粒化形成岩石的基质,长石则呈残斑状并发育碎斑结构及σ和δ组构等,石榴石呈浑圆状,颗粒与周围基质之间具有清晰的界限(图 4b,e,f)。
Zhang et al.(2010, 2011)认为崇山剪切带经历了四期韧性、韧-脆性和脆性条件下的变形构造,本文针对崇山剪切带南段的韧性变形开展研究并将其划分为两期,其中D1期纯剪条件下的收缩变形与Zhang et al.(2010, 2011)所划分的第一期变形大致相当,可能代表了藏东南-三江-印支地区在印度-欧亚大陆碰撞初始阶段发生了强烈的地壳增厚和物质的垂向挤出。D2期变形可能对应Zhang et al.(2010, 2011)所提到的第二期和第三期韧性、韧-脆性变形,只是本文认为其乃单剪剪切递进变形过程中的不同阶段的不同表现,可以认定为一次变形事件。至于更晚期的脆性变形,在崇山剪切带南段露头尺度上广泛存在,本文未做详细研究讨论。
5.2 左行走滑剪切作用的时代关于崇山剪切带左行韧性走滑剪切作用的时代问题对于研究整个藏东南-三江-印支地区新生代的构造演化十分重要,但有关该带的形成时代仍然存在许多争议。Akciz et al. (2008)通过对崇山剪切带内的糜棱岩、变形和未变形的淡色花岗岩脉进行了独居石的U-Pb同位素测年得到的年龄范围41~17Ma,此外还对糜棱岩及淡色花岗岩脉挑选了白云母或黑云母进行Ar-Ar同位素测年得到的冷却年龄范围为23~13.5Ma,并以此推测崇山剪切带的走滑剪切作用可能起始于41Ma、终止于17Ma左右。Wang and Burchfiel (1997)认为沿崇山左行韧性走滑剪切作用发生在35~20Ma之间;Wang et al. (2006)也针对崇山剪切带的变形岩石进行了Ar-Ar热年代学的测试,解释该带左行走滑作用发生在32Ma和29~27Ma。Zhang et al.(2010, 2011)通过对崇山剪切带的构造解析和年代学工作认为走滑剪切启动于32Ma,持续活动至19Ma和14Ma。
本文选取了剪切带内发育的含电气石花岗质脉体进行锆石的U-Pb同位素测年从而探讨剪切作用的时代问题。采用此种方法限定剪切作用的时代,最关键的是对花岗质脉体与剪切作用之间的关系的确定(Searle, 2006),即判定花岗质脉体究竟是剪切前(pre-shearing)、同剪切(syn-shearing)还是剪切后(post-shearing)形成的。由于剪切前和同剪切花岗质脉体均遭受强烈剪切作用而变形为看起来十分相似的糜棱岩,因此对于二者的判别往往十分困难。前人曾做过许多的工作来试图建立一系列判别剪切前或同剪切花岗质脉体的准则(如Vernon et al., 1989; Paterson et al., 1989; Searle, 2006; Cao et al., 2011; Tang et al., 2013),概而论之,剪切前就位的花岗质岩石具有以下特征:1)其分布范围并不局限于剪切带内部,在剪切带外部往往能见到同期次、同岩性的花岗质岩石发育;2)位于剪切带内部的花岗岩遭受强烈的剪切变形,而相应地出露在剪切带之外的同类花岗岩却并未遭受剪切变形;3)其与围岩一起经历了同等强度的剪切变形,二者所形成的面理或线理的产状一致;4)显微镜下可以看出,在原本的岩浆流动构造的基础上,还叠加了后期韧性走滑剪切作用所导致的固体状态下的塑性变形(solid-state plastic deformation);5)由于其在剪切作用开始前就已经就位,经历了整个单剪递进变形的过程,因而岩石内部保留了走滑剪切作用不同阶段、不同温度条件的构造特征。相对而言,同剪切过程中形成的花岗质岩石具有如下特征:1)仅局限于剪切带内部发育,在剪切带外部几乎不发育与之相似的花岗质岩石;2)主要沿剪切带内的构造面理发育,出露宽度不一,往往靠近剪切带边界断裂或剪切变形越强烈的地方出露宽度越大;3)其与围岩无侵入关系,见不到明显的烘烤边或冷凝边;4)其遭受的剪切变形程度与其形成在递进变形过程中的相对阶段有关,如果其在剪切作用初期就形成,则其可能遭受与围岩一致的、极其强烈的变形改造;如果其在剪切作用的晚期阶段形成,则其岩石内部遭受的变形改造很弱或者几乎没有。此外,对不同类型的花岗质岩石中的锆石颗粒的成因研究也可以提供一方面判别其属于剪切前或同剪切的依据。剪切前就位的花岗质岩石的锆石颗粒往往具有岩浆成因的锆石特征;而同剪切过程形成的花岗质岩石中的锆石颗粒则表现为变质成因,其最典型的特征是Th/U比值往往 < 0.1,表明是与剪切作用有关的深熔作用而形成的花岗质脉体(Wu and Zheng, 2004; Wu et al., 2007; Zeh et al., 2010; Tang et al., 2013)。综上所述,本文所选取的两个含电气石花岗质糜棱岩的样品均具有同剪切花岗质岩石的特点,并且显微构造及石英的EBSD组构分析揭示其变形温度接近围岩的高温塑性流动变形温度条件(图 5、图 7),进而可以表明其是在剪切作用初期阶段的深熔作用的产物,因此,其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄(21.7±0.3Ma,22.7±0.3Ma)代表了剪切作用初期阶段的时代,进一步表明崇山剪切带的左行韧性剪切作用起始时代在22Ma左右或略早于22Ma。该数据与Akciz et al. (2008)所得到的糜棱岩中的白云母或黑云母的冷却年龄(~23Ma)大致相当,其采用独居石的U-Pb同位素测年得到的年龄(~40Ma)很有可能是左行剪切作用之前就位的花岗质岩石或淡色花岗岩脉的侵位年龄。
6 结论(1)通过对崇山剪切带南段的宏观构造、显微构造分析与变形石英的组构分析,认为崇山剪切带南段的岩石新生代以来至少经历了两期不同环境下的韧性变形:第一期(D1)为纯剪条件下的收缩变形,发生的温度条件大约在550~650℃(角闪岩相),表现为一些褶皱构造、石香肠或透镜体构造的发育及石英的C轴组构图呈斜方对称式;第二期(D2)为单剪递进条件下的左行走滑剪切变形,表现形式为走滑剪切面理的发育及各类岩石遭受韧性剪切变形从而改造成糜棱岩。
(2)根据详细考察而认为是同剪切过程中形成的电气石花岗质糜棱岩,其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为21.7±0.3Ma和22.7±0.3Ma,代表了剪切过程中伴随的深熔作用形成的熔体的就位年龄在22Ma左右,进一步表明了崇山剪切带南段的左行韧性剪切作用起始时代在22Ma左右或略早于22Ma。
[] | Akciz S, Burchfiel BC, Crowley JL, Yin JY, Chen LZ. 2008. Geometry, kinematics, and regional significance of the Chong Shan shear zone, Eastern Himalayan Syntaxis, Yunnan, China. Geosphere, 4(1): 292–314. DOI:10.1130/GES00111.1 |
[] | Bureau of Geology and Mineral Resources of Yunnan Province. 1990. Regional Geology of Yunnan Province. Beijing: Geological Publishing House. |
[] | Cao SY, Liu JL, Leiss B, Neubauer F, Genser J, Zhao CQ. 2011. Oligo-Miocene shearing along the Ailao Shan-Red River shear zone: Constraints from structural analysis and zircon U/Pb geochronology of magmatic rocks in the Diancang Shan massif, SE Tibet, China. Gondwana Research, 19(4): 975–993. DOI:10.1016/j.gr.2010.10.006 |
[] | Chung SL, Lee TY, Lo CH, Wang PL, Chen CY, Yem NT, Hoa TT, Wu GY. 1997. Intraplate extension prior to continental extrusion along the Ailao Shan-Red River shear zone. Geology, 25(4): 311–314. DOI:10.1130/0091-7613(1997)025<0311:IEPTCE>2.3.CO;2 |
[] | Chung SL, Searle MP, Yeh MW. 2008. The age of the potassic alkaline igneous rocks along the Ailao Shan-Red River shear zone: Implications for the onset age of left-lateral shearing: A discussion. The Journal of Geology, 116(2): 201–204. DOI:10.1086/527458 |
[] | Feng QL, Chonglakmani C, Helmcke D, Ingavat-Helmcke R, Liu BP. 2005. Correlation of Triassic stratigraphy between the Simao and Lampang-Phrae Basins: Implications for the tectonopaleogeography of Southeast Asia. Journal of Asian Earth Sciences, 24(6): 777–785. DOI:10.1016/j.jseaes.2004.11.008 |
[] | Gilley LD, Harrison TM, Leloup PH, Ryerson FJ, Lovera OM, Wang JH. 2003. Direct dating of left-lateral deformation along the Red River shear zone, China and Vietnam. Journal of Geophysical Research, 108(B2): 14–21. |
[] | Harrison TM, Chen WJ, Leloup PH, Ryerson FJ, Tapponnier P. 1992. An Early Miocene transition in deformation regime within the Red River fault zone, Yunnan, and its significance for Indo-Asian tectonics. Journal of Geophysical Research, 97(B5): 7159–7182. DOI:10.1029/92JB00109 |
[] | Harrison TM, Leloup PH, Ryerson FJ, Tapponnier P, Lacassin R and Chen WJ. 1996. Diachronous initiation of transtension along the Ailao Shan-Red River Shear zone, Yunnan and Vietnam. In: Harrison TM and Yin A (eds.). The Tectonics of Asian. New York: Cambridge University Press, 208-226 |
[] | Ji JQ, Zhong DL, Sang HQ, Zhang LS. 2000a. The western boundary of extrusion blocks in the southeastern Tibetan Plateau. Chinese Science Bulletin, 45(10): 876–881. DOI:10.1007/BF02886191 |
[] | Ji JQ, Zhong DL, Zhang LS. 2000b. Kinematics and dating of Cenozoic strike-slip faults in the Tengchong area, West Yunnan: Implications for the block movement in the southeastern Tibet Plateau. Scientia Geologica Sinica, 35(3): 336–349. |
[] | Leloup PH, Lacassin R, Tapponnier P, Schrer U, Zhong DL, Liu XH, Zhang LS, Ji SC, Phan TT. 1995. The Ailao Shan-Red River shear zone (Yunnan, China), Tertiary transform boundary of Indochina. Tectonophysics, 251(1-4): 3–10. DOI:10.1016/0040-1951(95)00070-4 |
[] | Leloup PH, Arnaud N, Lacassin R, Kienast JR, Harisson TM, Phan TT, Replumaz A, Tapponnier P. 2001a. New constraints on the structure, thermochronology, and timing of the Ailao Shan-Red River shear zone, SE Asia. Journal of Geophysical Research, 106(B4): 6683–6732. DOI:10.1029/2000JB900322 |
[] | Leloup PH, Lacassin R, Tapponnier P and Harrison TM. 2001b. Comment on 'Onset timing of left-lateral movement along the Ailao Shan-Red River shear zone: 40Ar/39Ar dating constraint from the Nam Dinh area, northeastern Vietnam' by Wang PL et al., 2000. Journal of Asian Earth Sciences, 18, 281-292. Journal of Asian Earth Sciences, 20(1): 95-99 |
[] | Leloup PH, Tapponnier P, Lacassin R, Searle M. 2007. Discussion on the role of the Red River shear zone, Yunnan and Vietnam, in the continental extrusion of SE Asia. Journal of the Geological Society, 164(6): 1253–1260. DOI:10.1144/0016-76492007-065 |
[] | Liu BP, Feng QL, Chonglakmani C, Helmcke D. 2002. Framework of Paleotethyan archipelago ocean of western Yunnan and its elongation towards north and south. Earth Science Frontiers, 9(3): 161–171. |
[] | Liu JL, Song ZJ, Cao SY, Zhai YF, Wang AJ, Gao L, Xiu QY, Cao DH. 2006. The dynamic setting and processes of tectonic and magmatic evolution of the oblique collision zone between Indian and Eurasian plates: Exemplified by the tectonic evolution of the Three River region, eastern Tibet. Acta Petrologica Sinica, 22(4): 775–786. |
[] | Liu JL, Cao SY, Zhai YF, Song ZJ, Wang AJ, Xiu QY, Gao L, Guan Y. 2007. Rotation of crustal blocks as an explanation of Oligo-Miocene extension in southeastern Tibet: Evidenced by the Diancangshan and nearby metamorphic core complexes. Earth Science Frontiers, 14(4): 40–48. DOI:10.1016/S1872-5791(07)60028-1 |
[] | Liu JL, Tang Y, Xia HR, Guo Q, Tran MD, Cao SY, Wu HJ, Wu WB, Zhang ZC, Zhao ZD. 2010c. High temperature strain structures and quartz C-axis fabrics from mylonitic rocks in the Ailao Shan-Red River Shear Zone, Yunnan, and their tectonic implication. Acta Geologica Sinica, 84(6): 1377–1390. DOI:10.1111/acgs.2010.84.issue-6 |
[] | Liu JL, Tang Y, Tran MD, Cao SY, Zhao L, Zhang ZC, Zhao ZD, Chen W. 2012. The nature of the Ailao Shan-Red River (ASRR) shear zone: Constraints from structural, microstructural and fabric analyses of metamorphic rocks from the Diancang Shan, Ailao Shan and Day Nui Con Voi massifs. Journal of Asian Earth Science, 47: 231–251. DOI:10.1016/j.jseaes.2011.10.020 |
[] | Liu YS, Hu ZC, Gao S, Günther D, Xu J, Gao CG, Chen HH. 2008. In situ analysis of major and trace elements of anhydrous minerals by LA-ICP-MS without applying an internal standard. Chemical Geology, 257(1-2): 34–43. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.08.004 |
[] | Liu YS, Gao S, Hu ZC, Gao CG, Zong KQ, Wang DB. 2010a. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen: U-Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths. Journal of Petrology, 51(1-2): 537–571. DOI:10.1093/petrology/egp082 |
[] | Liu YS, Hu ZC, Zo ng, K Q, Gao CG, Gao S, Xu J, Chen HH. 2010b. Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS. Chinese Science Bulletin, 55(15): 1535–1546. DOI:10.1007/s11434-010-3052-4 |
[] | Ludwig KR. 2003. ISOPLOT 3.00: A Geochronnlogical Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center, Berkeley, California |
[] | Maluski H, Lepvrier C, Jolivet L, Carter A, Roques D, Beyssac O, Tang TT, Thang ND, Avigad D. 2001. Ar-Ar and fission-track ages in the Song Chay massif: Early Triassic and Cenozoic tectonics in northern Vietnam. Journal of Asian Earth Sciences, 19(1-2): 233–248. DOI:10.1016/S1367-9120(00)00038-9 |
[] | Molnar P, Tapponnier P. 1975. Cenozoic tectonics of Asia: Effects of a continental collision. Science, 189(4201): 419–426. DOI:10.1126/science.189.4201.419 |
[] | Morley CK. 2007. Variations in Late Cenozoic-Recent strike-slip and oblique-extensional geometries, within Indochina: The influence of pre-existing fabrics. Journal of Structural Geology, 29(1): 36–58. DOI:10.1016/j.jsg.2006.07.003 |
[] | Passchier CW, Trouw RAJ. 2005. Microtectonics. Berlin: Springer. |
[] | Paterson SR, Vernon RH, Tobisch OT. 1989. A review of criteria for the identification of magmatic and tectonic foliations in granitoids. Journal of Structural Geology, 11(3): 349–363. DOI:10.1016/0191-8141(89)90074-6 |
[] | Schärer U, Tapponnier P, Lacassin R, Leloup PH, Zhong DL, Ji SC. 1990. Intraplate tectonics in Asia: A precise age for large-scale Miocene movement along the Ailao Shan-Red River shear zone, China. Earth and Planetary Science Letters, 97(1-2): 65–77. DOI:10.1016/0012-821X(90)90099-J |
[] | Schärer U, Zhang LS, Tapponnier P. 1994. Duration of strike-slip movements in large shear zones: The Red River belt, China. Earth and Planetary Science Letters, 126(4): 379–397. DOI:10.1016/0012-821X(94)90119-8 |
[] | Searle MP. 2006. Role of the Red River shear zone, Yunnan and Vietnam, in the continental extrusion of SE Asia. Journal of the Geological Society, London, 163(6): 1025–1036. DOI:10.1144/0016-76492005-144 |
[] | Searle MP, Yeh MW, Lin TH, Chung SL. 2010. Structural constraints on the timing of left-lateral shear along the Red River shear zone in the Ailao Shan and Diancang Shan Ranges, Yunnan, SW China. Geosphere, 6(4): 316–338. DOI:10.1130/GES00580.1 |
[] | Stipp M, Stünitz H, Heilbronner R, Schmid SM. 2002. The eastern Tonale fault zone: A 'natural laboratory' for crystal plastic deformation of quartz over a temperature range from 250 to 700℃. Journal of Structural Geology, 24(12): 1861–1884. DOI:10.1016/S0191-8141(02)00035-4 |
[] | Sun Z, Zhong ZH, Zhou D, Qiu XL, Wu SM. 2003. Deformation mechanism of Red River fault zone during Cenozoic and experimental evidences related to Yinggehai basin formation. Journal of Tropical Oceanography, 22(2): 1–9. |
[] | Tang Y, Liu JL, Tran MD, Song ZJ, Wu WB, Zhang ZC, Zhao ZD, Chen W. 2013. Timing of left-lateral shearing along the Ailao Shan-Red River shear zone: Constraints from zircon U-Pb ages from granitic rocks in the shear zone along the Ailao Shan Range, western Yunnan, China. International Journal of Earth Sciences, 102: 605–626. DOI:10.1007/s00531-012-0831-y |
[] | Tapponnier P, Peltzer G and Armijo R. 1986. On the mechanics of the collision between India and Asia. In: Coward MP and Ries AC (eds.). Collision Tectonics. Geological Society of London Special Publication, 19: 115-157 |
[] | Tapponnier P, Lacassin R, Leloup PH, Schrer U, Zhong DL, Liu XH, Ji SC, Zhang LS, Zhong JY. 1990. The Ailao Shan/Red River metamorphic belt: Tertiary left-lateral shear between Indochina and South China. Nature, 343(6257): 431–437. DOI:10.1038/343431a0 |
[] | Vernon RH, Paterson SR, Geary EE. 1989. Evidence for syntectonic intrusion of plutons in the Bear Mountains fault zone, California. Geology, 17(8): 723–726. DOI:10.1130/0091-7613(1989)017<0723:EFSIOP>2.3.CO;2 |
[] | Wang EQ, Burchfiel BC. 1997. Interpretation of Cenozoic tectonics in the right-lateral accommodation zone between the Ailao Shan Shear Zone and the Eastern Himalayan Syntaxis. International Geology Review, 39(3): 191–219. DOI:10.1080/00206819709465267 |
[] | Wang PL, Lan CY, Yem NT, Lo CH, Lee TY, Chung SL. 1998. Thermochronological evidence for the movement of the Ailao Shan-Red River shear zone: A perspective from Vietnam. Geology, 26(10): 887–890. DOI:10.1130/0091-7613(1998)026<0887:TEFTMO>2.3.CO;2 |
[] | Wang PL, Lo CH, Chung SL, Lee TY, Lan CY, Thang T. 2000. Onset timing of left-lateral movement along the Ailao Shan-Red River shear zone: 40Ar/39Ar dating constraint from the Nam Dinh area, northeastern Vietnam. Journal of Asian Earth Sciences, 18(3): 281–292. DOI:10.1016/S1367-9120(99)00064-4 |
[] | Wang PL, Lo CH, Chung SL, Lee TY, Lan CY and Thang TV. 2001. Reply to comment on 'Onset of the movement along the Ailao Shan-Red river shear zone: Constraint from 40Ar/39Ar dating results for Nam Dinh area, northern Vietnam (by Wang PL et al. 2000. Journal of Asian Earth Sciences, 18(3) 281-292)' by Leloup PH et al., 2001. Journal of Asian Earth Sciences, 20(1): 95-99. Journal of Asian Earth Sciences, 20(1): 101-103 |
[] | Wang YJ, Fan WM, Zhang YH, Peng TP, Chen XY, Xu YG. 2006. Kinematics and 40Ar/39Ar geochronology of the Gaoligong and Chongshan shear systems, western Yunnan, China: Implications for Early Oligocene tectonic extrusion of SE Asia. Tectonophysics, 418(3-4): 235–254. DOI:10.1016/j.tecto.2006.02.005 |
[] | Wu YB, Zheng YF. 2004. Genesis of zircon and its constraints on interpretation of U-Pb age. Chinese Science Bulletin, 49(15): 1554–1569. DOI:10.1007/BF03184122 |
[] | Wu YB, Zheng YF, Zhang SB, Zhao ZF, Wu FY, Liu XM. 2007. Zircon U-Pb ages and Hf isotope compositions of migmatite from the North Dabie terrane in China: Constraints on partial melting. Journal of Metamorphic Geology, 25(9): 991–1009. DOI:10.1111/j.1525-1314.2007.00738.x |
[] | Yeh MW, Lee TY, Lo CH, Chung SL, Lan CY, Anh TT. 2008. Structural evolution of the Day Nui Con Voi metamorphic complex: Implications on the development of the Red River Shear Zone, Northern Vietnam. Journal of Structural Geology, 30(12): 1540–1553. DOI:10.1016/j.jsg.2008.08.007 |
[] | Zeh A, Gerdes A, Barton Jr R, Klemd R. 2010. U-Th-Pb and Lu-Hf systematics of zircon from TTG's, leucosomes, meta-anorthosites and quartzites of the Limpopo Belt (South Africa): Constraints for the formation, recycling and metamorphism of Palaeoarchaean crust. Precambrian Research, 179(1-4): 50–68. DOI:10.1016/j.precamres.2010.02.012 |
[] | Zhang B, Zhang JJ, Zhong DL. 2010. Structure, kinematics and ages of transpression during strain-partitioning in the Chongshan shear zone, western Yunnan, China. Journal of Structural Geology, 32(4): 445–463. DOI:10.1016/j.jsg.2010.02.001 |
[] | Zhang B, Zhang JJ, Zhong DL, Wang XX, Qu JF, Guo L. 2011. Structural feature and its significance of the northernmost segment of the Tertiary Biluoxueshan-Chongshan shear zone, east of the Eastern Himalayan Syntaxis. Science China (Earth Sciences), 54(7): 959–974. DOI:10.1007/s11430-011-4197-y |
[] | Zhang LS, Schärer U. 1999. Age and origin of magmatism along the Cenozoic Red River shear belt, China. Contributions to Mineralogy and Petrology, 134(1): 67–85. DOI:10.1007/s004100050469 |
[] | Zhong DL, Tapponnier P, Wu HW, Zhang LS, Ji SC, Zhong JY, Liu XH, Schaerer U, Lacassiu R, Leloup P. 1990. Large-scale strike slip fault: The major structure of intracontinental deformation after collision. Chinese Science Bulletin, 35(4): 304–309. |
[] | Zhong DL. 1998. The Tethyan Orogenic Belt in Western Yunnan. Beijing: Science Press: 1-231. |
[] | 季建清, 钟大赉, 张连生. 2000a. 青藏高原东南部新生代挤出块体西边界. 科学通报, 45(2): 128–135. |
[] | 季建清, 钟大赉, 张连生. 2000b. 滇西南新生代走滑断裂运动学、年代学、及对青藏高原东南部块体运动的意义. 地质科学, 35(3): 336–349. |
[] | 刘本培, 冯庆来, ChonglakmaniC, HelmckeD. 2002. 滇西古特提斯多岛洋的结构及其南北延伸. 地学前缘, 9(3): 161–171. |
[] | 刘俊来, 宋志杰, 曹淑云, 翟云峰, 王安建, 高兰, 修群业, 曹殿华. 2006. 印度-欧亚侧向碰撞带构造-岩浆演化的动力学背景与过程--以藏东三江地区构造演化为例. 岩石学报, 22(4): 775–786. |
[] | 刘俊来, 曹淑云, 翟云峰, 宋志杰, 王安建, 修群业, 曹殿华, 高兰, 管烨. 2007. 用陆块旋转解释藏东南渐新世-中新世伸展作用--来自点苍山及邻区变质核杂岩的证据. 地学前缘, 14(4): 40–48. |
[] | 孙珍, 钟志洪, 周蒂, 丘学林, 吴世敏. 2003. 红河断裂带的新生代变形机制及莺歌海盆地的实验证据. 热带海洋学报, 22(2): 1–9. |
[] | 云南省地质矿产局. 1990. 云南省区域地质志. 北京: 地质出版社. |
[] | 钟大赉. 1998. 滇川西部古特提斯造山带. 北京: 科学出版社: 1-231. |