攀枝花_西昌古裂谷晚古生代的演化

攀枝花_西昌古裂谷晚古生代的演化 第 24 卷 第 2 期 成 都 理 工 学 院 学 报 V o l. 24 N o. 2 1997 年 4 月. 1997JOU RN A L O F CH EN GDU U N IV ER S IT Y O F T ECHN OL O GY A p r 攀枝花2西昌古裂谷晚古生代的演化 吴根耀 () 中国科学院地质研究所, 北京 100029 【 摘要】文章分 6 个阶段重塑了晚古生代攀枝花2西昌古裂谷的演化, 认为它属地台区不成熟的小规模裂谷, 是大陆边缘地区发生张裂及深 部物质上涌的结果。 关键词 裂谷演化, 时空特征, 裂谷建造, 机制, 攀枝花2西昌地区 Ξ 分类号 542P 1 攀枝花2西昌古裂谷, 最早由从柏林等提出, 2 , 7 并经近年来的多学科综合研究证实。 本文旨 在综合地层、同位素地质年代、岩浆岩、沉积岩、矿 产和构造地质等方面的资料, 研究裂谷的空间分 布和演化过程, 进而认识其主要特征和形成机制。 该裂谷的演化可分为两大阶段, 晚古生代为第I 大阶段, 自下向上又可细分为 6 个阶段。 裂谷位于扬子断块区西缘的 a. 前裂谷阶段 康滇古生代块隆中部, 自晚震旦世开始稳定地台 阶段。在经历了寒武纪初的广泛海侵后发生海退, 西部先隆出水面, 仅有下寒武统筇竹寺组和沧浪 铺组沉积; 东部中奥陶世开始隆起剥蚀, 见有下奥 陶统红石崖组发育。泥盆纪开始发生沉陷, 其西的 盐源断坳和其东的凉山块陷内有下泥盆统海相沉 积。 ()在上述沉陷的 初始张裂阶段 早泥盆世 . b 背景下该区西部发生初始张裂, 以含硫化铜镍铂 图 1 攀枝花2西昌地区古构造图 . 1 F igP a laeo tec to n ic m ap o f th e ( 钯矿床的超基性岩为地质记录 岩体分异不好或 2P anzh ih uaX ich ang reg io n )偏基性时含矿性不好。滇北可细分出两条超基岩 . 初始张裂阶段; . 和张裂阶段 ab 1. 康滇古生代块隆; 2. 盐源断坳; 3. 凉山块陷;()带 图 1。 东带北起元谋黑泥坡, 大致沿成昆铁 a 4. 据基性2超基性岩体勾绘的攀枝花2西昌 路经朱布、罗叉、热水塘、白铜厂、河尾巴至羊九 ()古裂谷 虚线示推测 Ξ 1994212221 收稿, 1996203211 改回。 作者简介: 吴根耀, 男, 52 岁, 研究员, 博士, 构造地质学专业。 河; 西带自大姚秀水河经牟定碗厂、伏龙基、二台坡至凹溪河。 渡口市北的阿布郎当岩体、会理 () 的田房和力马河岩体也为该时期产物。已知的同位素年龄值有 据云南地质三队: 元谋朱布岩 体 406 , 元谋大民太岩体 392 。M aM a ()中泥盆世时康滇区西部和南部已见有海相沉积, 如云 张裂阶段 中泥盆世—石炭纪 . c 南晋宁见中泥盆统海口组假整合覆于筇竹寺组之上, 牛首山区见中泥盆统不整合覆于前峡东 (群上, 盐边—华坪地区见有中—上泥盆统的碳酸盐沉积。 石炭纪时海侵面积进一步扩大 可能 ) 已达东经 102线?, 如渡口市二滩见发育甚好的含虫筵礁灰岩。张裂作用加强, 以含钒钛磁铁矿的 () 层状基性2超基性侵入岩为地质记录。代性岩体有 图 1, 为叙述方便分为 6 段: 第 1 段仅在 b () 杨秀 锯齿状断裂的拐折处有小岩体, 向南、北两端为磁铁矿化; 第 2 段的拐折部位有太和岩 体, 向南、北两端含矿性变差; 第 3 段的拐折部位有巴峒岩体, 向北有文昌宫、新民、阿七等岩 体; 第 4 段自德昌茨达经白马、新街、丙谷、安宁村、中干沟、红格至普龙, 是产钒钛磁铁矿最好 的地段, 含矿岩体露头是如此密集, 有理由认为它们在深部会连成一片; 第 5 段的拐折部位为 攀枝花岩体, 向北、向南分别有麻垄岩体和萝卜地岩体; 第 6 段内发育有两条超基性岩带, 东带 北起元谋黑泥坡, 大致沿成昆铁路经朱布、罗叉、热水塘、白铜厂、河尾巴至羊九河, 西带自大姚 秀水河经牟定碗厂、伏龙基、二台坡至凹溪河。 层状基性2超基性岩原测有 382, 339 的 2M a K 3 法年龄值, 且显示出南早北晚的趋势。 中国科学院地质研究所对攀枝花岩体和红格岩体 A r 6 分别测有 380 和 310. 5 的 2全岩等时线 年 龄 值, 袁 海 华 等 对 红 格 岩 体 测 有M a M a R b S r 4 343. 48 的 2全岩等时线年龄值。 看来, 攀枝花—西昌地区西部的这两条岩浆岩带,M a R b S r 西带较东带形成早。 d. 相对挤压阶段 石炭纪末期全区隆起遭受剥蚀, 故上石炭统与下二叠统间普遍为假整 () () 合接触。张裂作用暂时停息而代之以短暂的挤压。岩浆活动记录有 图 2: 1不含霞石的正长 岩或英辉正长石, 其出露和成因均与含钒钛磁铁矿的层状基性2超基性岩体密切相关, 在太和、 4() 白马、红格、攀枝花等矿区均有分布。 袁海华等对红格正长岩测有 252 的年龄值。 2花 M a 4 4 岗岩, 代表岩体是太和碱性花岗岩, 283 ; 红格矮郎河花岗岩 291, 274 , 2法年 M a M a K A r 6 龄值 262 。 还要提到的是, 云南东川所见形成于地壳深部的准封闭环境下的强碱性玄武 M a 岩也在此时喷发, 它记录了沿小江断裂晚古生代时发生的最早的张裂作用, 可能是这一区域挤 压应力场中的局部拉张应力场所致。 ()早二叠世重又发生海侵, 除个别孤岛外康滇块隆区均有阳新统灰 裂谷阶段 二叠纪 . e 岩发育, 西部覆于上石炭统之上, 东部覆于下奥陶统之上。 该阶段的张裂作用以在地表形成断 陷盆地为特征, 以峨眉山玄武岩为主要地质记录, 伴有基性岩墙群和碱性岩脉群。 攀枝花—西 昌地区的张裂作用已发展到东部, 玄武岩以晚二叠世早期的陆相喷发为主, 集 (() ) 中分布在三条近南北向的带上 图 3。中带 龙帚山带主要为无斑玄武岩和斜斑玄武岩, 向北( ) 米易挂榜以北见夹有灰岩透镜体, 反映它可能连通外海; 向南至红格变为安山质玄武岩, 说 () 明裂开深度变浅。该带玄武岩可能是一个向北开口、向南尖灭的裂堑 内的产物, 称 au laco gen () 龙帚山裂堑。西带 攀枝花带的下部为辉斑玄武岩和无斑玄武岩, 上部在二滩见粗面岩。它可 () ( 能也形成在一个裂堑 攀枝花裂堑内, 在白林山一带连通外海 盐源2丽江大陆周缘裂谷, 见下 ) 述, 那里的玄武岩厚达 3230 , 向东南至红泥减薄为 1200 , 再向南至把关河为 627 , 南延m m m 图 2 攀枝花—西昌地区晚古生代—中生代岩浆岩 分布图 2 F ig. D ist r ibu t io n m ap o f igneo u s ro ck s o f th e 2P anzh ih uaX ich ang reg io n du r ing L a te P a2 leo zo ic and M e so zo ic 1. 含钒钛磁铁矿的层状基性2超基性岩; 2. 峨眉山 玄武岩; 3. 不含霞石的正长岩或英辉正长岩; 4. 含 霞 花石的碱性杂岩; 5. 海西2印支期花岗岩; 6. 燕山期 ( ) 岗岩; 7. 型花岗岩 时代见正文说明; 8. 主要 A 断 裂。 碱性或酸性岩体名称: ?冕西花岗岩; ?里庄岩体; ?太和英辉正长岩; ?太和花岗岩; ?德昌大向坪中 心式环状碱性2超基性复合杂岩体; ?宁南流沙乡环 状霓霞正长岩; ?财地梁子花岗岩; ?茨达花岗岩; ? 白马英辉正长岩; β 长坡花岗岩; β 会理猫猫 κλ 沟环状霓霞正长岩; µβ 红格正长岩; β 红格矮郎河 ν 花岗岩; β 务本碱性火山2深成岩体; β 攀枝花英辉 οπ 正长岩; β 攀枝花花岗岩。 θ 断裂名称: . 则木河断裂; . 宁会断裂; . 菜子园 F 1F 2F 3 断裂; . 安宁河断裂; . 龙帚山断裂; . 磨盘山断 F 4F 5F 6 裂; . 昔格达2元谋断裂; . 麻垅断裂; . 攀枝花 F 7F 8F 9 断裂; . 金河2箐河 断 裂; . 矿 山 梁 子 断 裂; . F 10F 11F 12 沪宁断裂 个北东向延伸的裂堑, 向西南尖灭, 称光头坡裂堑。 东带玄武岩被渡口2会理2东川东西向隆起 构造带分为南、北两个亚带。南亚带自滇池以西, 向北经昆明市北、蒿明马街、鸡街至马鹿塘, 称 马鹿塘2西山裂堑。北亚带的南段见于会东发箐以西及大桥一线, 北段见于普格西罗一线, 分别 称大桥裂堑和西罗裂堑。该带玄武岩喷发具南早北晚的趋势, 南部的马街等地可见早二叠世晚 () ( ) 期的海相玄武岩, 而北部的个别地区 普格西罗在宣威组沉积期间 晚二叠世晚期仍有陆相 喷发活动。与西带及中带相比, 东带的裂开宽度窄, 单个裂堑的规模更小, 大桥裂堑和西罗裂堑 未连通外海。 以峨眉山玄武岩为地质记录的裂谷作用广泛发育于攀枝花—西昌的邻近地区。 沿康滇块 隆的西界断裂金河2箐河断裂, 火山活动自早二叠世晚期延至晚二叠世, 以中下部为海底喷发 () 和出现苦橄 或橄斑玄武岩及流纹岩为特征。鉴于该裂谷两侧地区的地壳性质明显不同, 认为 8 它相当于米兰诺夫斯基所称的大陆周缘裂谷, 称盐源2丽江大陆周缘裂谷。 它向西南延至洱 海以北后为金沙江2哀牢山断裂所截。 在该断裂以西的金帄地区, 仍可见喷发旋回、共生岩石、 () 地球化学特性等与之十分相似的二叠纪玄武岩 吴根耀, 1991, 反映该大陆周缘裂谷西延可越 图 3 攀枝花—西昌及邻区峨眉山玄武岩喷发时期的古构造图 13 2F igP a laeo tec to n ic m ap o f e rup t io n o f Em e ish an ba sa lt in P anzh ih uaX ich ang and ad jacen t reg io n s () 1. 松潘2甘孜海槽 包括甘孜2理塘海底裂谷; 2. 盐源2丽江大陆周缘裂谷; 3. 沿昭觉2小江断裂分布的玄 武岩; 4. 裂堑; 5. 古陆壳。 裂堑名称: I . 光头坡裂堑; . 攀枝花裂堑; ? . 龙帚山裂堑; K . 西罗裂堑; ? V . 大桥裂堑; K . 马鹿塘2西山裂堑 过金沙江2哀牢山断裂, 只是已遭受后期构造的破坏。 大陆周缘裂谷以西是二叠纪—中三叠世 9 的甘孜2理塘海底裂谷, 在该裂谷基础上进一步拉张, 地台解体而发展为三叠纪松潘2甘孜地 槽, 玉树—义敦一带已具洋壳特点。 川西贡岭地区发现前震旦纪变质基底和震旦系盖层、金沙 4 ( ) 江东岸的巴塘—中咱发现大片分布的扬子地台型寒武—二叠系沉积 据骆耀南等事实使我 们认为扬子断块区原西延至少可达金沙江, 只是因晚古生代的裂谷作用而部分遭受解体。沿康 滇块隆的东界断裂昭觉2小江断裂, 二叠纪亦有大量玄武岩喷发, 南延可达红河。 , 直至晚三叠世才接受沉积。裂谷 峨眉山玄武岩喷发之后本区全面隆起f. 闭合回返阶段 10 闭合时充填物不发生褶皱, 应属张文佑称的断裂转化, 故峨眉山玄武岩与上覆地层间均为 ( ) ( ) 假整合接触。 伴随裂谷闭合的主要岩浆建造是 图 2: 1深构造位形成的含霞石的环状碱性 它们沿区内的主干深断裂产出, 时间上则晚于峨眉山玄武岩, 且表现出自南向北侵位时间变晚 4()() ( 的趋势 据施泽民等。 2碱性的超浅成2喷出岩, 如渡口二滩的粗面岩 214 , 211 , 均 M aM a 4) () ( 据袁海华等, 渡口菩萨崖的碱性超浅成2喷出岩等。 3花岗岩, 其中属 型花岗岩 据周伯 A 4 ) ( 苇等的有呈环状且与英辉正长岩共生的攀枝花岩体、德昌茨达岩体 229. 5 , 据袁海华 M a46 ) 等。 属该时期的花岗岩可能还有长坡岩体和磨盘山的财地梁子岩体。 综观该裂谷晚古生代的演化, 可以发现: ( ) 1裂谷内的建造: 以岩浆岩为主, 尤以大量玄武岩充填为特征, 由基性2超基性岩与酸性 11 或碱性岩构成典型的双峰态组合。 这与挪威的奥斯陆古裂谷相似, 岩浆活动事件也大致可以对比。 但攀西裂谷缺失奥斯陆裂谷大量发育的裂隙式喷发的安粗质菱形斑岩, 辉长岩质2闪 () 长岩质的火山颈奥斯陆厄塞岩 2和各种破火山口角砾岩。 奥斯陆裂谷闭合时碱 O slo e sse site12 性岩浆演化的序列大致是: 钙歪白榴正长岩2歪碱正长岩2英碱正长岩2英辉正长岩。 攀枝花 —西昌地区的碱性岩具相似的规律, 只是早于钙歪碱白榴正长岩还有霞石正长岩、霓霞正长 6 岩、霓霞岩等形成。 ( ) 2裂谷发育的时空特征: 裂谷呈近南北向锯齿状延伸, 反映了先存的锯齿状断裂对裂谷 () 发育的控制作用。就一条岩浆岩带 裂谷带言, 有南早北晚的趋势。北半球发育的近南北向裂 () 谷, 近代裂谷如中国山西地堑系、美国西部的格兰特河 裂谷, 古裂谷如奥斯陆裂 R io G ran de 谷等, 均具自南向北时间变晚、深度变浅、宽度变窄, 以楔形末端“尖灭”于大陆壳中的特点, 反 映其形成和演化受统一的全球构造应力场控制。 从区域上看, 张裂作用有西早东晚之势, 相应 地, 自西向东张裂强度和大陆地壳遭受改造的程度减弱。 反映在玄武岩的变化上, 则是自西向 13 东橄榄石的含量减少, 地球化学特征由洋底玄武岩、洋岛玄武岩变为板内玄武岩。 ( ) 3裂谷形成机制: 在如此广袤的峨眉山玄武岩分布区内未发现火山弧特有的玄武岩2安 山岩2流纹岩组合, 反映这些地区当时不位于太帄洋型大陆边缘上。 峨眉山玄武岩的喷发与洋 壳的俯冲消减无关。如前所述, 攀枝花—西昌为陆内裂谷发育区, 自东向西张裂作用加强; 其西 为盐源2丽江大陆周缘裂谷, 更西为松潘2甘孜海槽。 反映它们当时位于大西洋型大陆边缘上,因近东西向的拉张应力作用, 攀枝花—西昌地区的大陆地壳已变薄并碎裂, 其西地区的大陆壳 则已发生解体。 (简言之, 晚古生代时的攀西古裂谷属地台区不成熟的小规模陆内裂谷 长约 200 的奥 km ) 斯陆裂谷公认为是小规模的, 是地裂作用即大陆边缘地区发生张裂及地球内深部物质上涌的 结果。 作者感谢课组领导刘秉光教授、从柏林教授的关怀, 感谢在攀枝花—西昌地区工作的各 地质单位的帮助。 参 考 文 献 () 1 从柏林, 赵大升, 张雯华等. 西昌地区岩浆活动特征及其与构造地质关系. 地质科学, 1973, 3: 175, 195() 张文佑, 吴根耀. 裂谷构造与成矿作用. 大自然探索, 1982, 2: 13, 33 2 吴根耀. 攀西古裂谷与山西堑系的比较研究. 科学通报, 1985, 21: 1647, 1649 3 ()张云湘主编. 中国攀西裂谷文集 1. 北京: 地质出版社, 1985 4 ()张云湘, 刘秉光主编. 中国攀西裂谷文集 2. 北京: 科学出版社, 1987 5 从柏林主编. 攀西古裂谷的形成与发展. 北京: 科学出版社, 1988 6 7 22. C h ine se M em be r s o f Co op e ra t ive Geo lo g ica l G ro up o f C h ian and J ap an in th e P an X i R eg io nP e t ro tec2 2, , . : , 1988to n ic s o f P anzh ih uaX ich ang R eg io n S ich uan P ro v inceC h inaB e ijingC h ina O cean P re ss 8 . . , 1977. 385, 399M ilano v sk y E ET ec to n ic s and Geop h y sic s o f Co n t inen ta l R if t sD R e ide l ()9 侯立玮, 付德明, 戴丙春, 肖一. 青藏高原地质文集 13. 北京: 地质出版社, 1983. 69, 105 10 张文佑. 断块构造导论. 北京: 石油工业出版社, 1984 , . . ,11 1977. 167, 194 R am be rg I B Sp je ldn s NT ec to n ic s and Geop h y sic s o f Co n t inen ta l R if t sD R e ide l 12 N eum ann E R , B runfe lt A O , F in stad K G. R a re E a r th E lem en t s in Som e Igneo n s R o ck s in th e O slo , . , 1977, 10: 311, 319R if tN o rw ayL itho s ()13 刘秉光, 黄开年, 邵海辉. 地质科研成果选集 第一集. 北京: 文物出版社, 1982. 208, 214 - TECTO N IC EVOL UT IO N O F PA NZH IHUA X ICHA NG PAL EO R IFT D UR ING L A TE PAL A EO ZO IC W u Gen yao ( ), I ns t itu te of G eology A cad em ia S in ica 22A bstra c t P an zh ih u aX ich an g p a leo r if t w h ich is situ a ted o n th e K an gd ian P a leo zo ic B lo ck 2R ise in th e w e st p a r t o f Y an g tze fau ltb lo ck deve lop ed f rom deep to sh a llow du r in g L a te P a2 ( ) 2. . 1: leo zo icIt co u ld b e d iv ided in to six stage sP rer if t in gan up lif ted p la tfo rm a rea du r in g ( ) (, ; 2E a r ly P a leo zo icr if t in g o ccu r red aga in st a b ack g ro u n d o f sin k in gIn it ia l r if t in g E a r ly ) ( ) : 2 2; 3 D evo n ian m a rk ed b y p la t in um an d p a llad ium b ea r in g u lt ram af ic p lu to n sR if t in g () 22 22: M idd le D evo n ian C a rbo n ife ro u sw ith van ad ium an d t itan ium b ea r in g laye red m af icu lt ra2 ( ) ; 4 : ;m af ic in t ru sio n sR e la t ive com p re ssio naccom p an ied w ith a lk a lic an d ac id ic in t ru sio n s ( ) () ( ) 5: 6: R if t va lley P e rm ian e rup t io n o f Em e ish an b a sa lt an d C lo su re an d in ve r sio nw ith . , in t ru sio n an d e rup t io n o f ac id ic an d a lk a lic ro ck sSyn th e sizin g th e da ta o f st ra t ig rap h yiso 2 , , , , top e geo lo gyp e t ro lo gysed im en to lo gyo re depo sit s an d st ru c tu re geo lo gyth ree p a leo tec2 , to n ic m ap s h ave b een com p iledw h ich reco n st ru c t th e r if t deve lopm en t an d revea l it s sp ace .co n f igu ra t io n s . T h e p a leo r if t m igh t deve lop ed o n a p la tfo rmT h e f ills w e re m a in ly b im o da l m ag2 . . m a t ite sT h e m agm a t ic evo lu t io n seem s com p a rab le w ith O slo p a leo r if tIt m igh t show a ten2 , den cy o f th e so u th e rn p a r t ea r lie r in a sin g le b e ltan d th e w e ste rn p a r t ea r lie r a s th e reg io n . , co n ce rn edCo r re spo n d in g lyth e geo ch em ist ry fea tu re s o f Em e ish an b a sa lt m igh t ch an ge . f rom in t rap la te w e stw a rd s to co n t in en ta l m a rg inA lo n g th e w e st bo u n da ry f rac tu re o f th e 22, ; , K an gd ian B lo ck R iseth e re m igh t b e th e Y an yu an L ijian g p e r ico n t in en ta l r if tw e st fu r th e r22. th e Gan ziL itan g sea f loo r r if tT h e tec to n ic p a t te rn m igh t ref lec t an A t lan t ictyp e co n t in en2 . ta l m a rg inT h e r if t m ech an ism sho u ld b e ten sio n an d tap h ro gen e sis p lu s upw e llin g o f th e , .deep m a te r ia lsin stead o f p la te su b du c t io n Key word s r if t evo lu t io n; tem po ra l an d sp a t ia l ch a rac te r s; fo rm a t io n an d m ech an ism ; 2P an zh ih u aX ich an g reg io n