昌宁--孟连构造带“前寒武纪”变沉积岩年代学及其地质意义

白雪瑞，董永胜，陈卓，贾人懿

吉林大学 地球科学学院，长春 130061

0 引言

有关原--古特提斯的演化问题，长期以来都受到了国内外学者的高度重视，而滇西三江地区位于特提斯构造域的东侧，拥有比较重要的原--古特提斯演化的相关地质证据[1--3]。昌宁--孟连构造带介于东侧亲扬子的昌都--思茅地块与西侧亲冈瓦纳的羌南--保山地块之间，带内平行于造山带断续分布崇山群、大勐龙群、澜沧群和勐统群等多个“前寒武纪”的变沉积岩系地质单元，近年来的研究表明这些所谓的前寒武纪岩系可能主要为早古生代沉积[2--6]。昌宁--孟连构造带被认为是古特提斯洋闭合的残迹，但近年来的研究发现在铜厂街--南汀河--牛井山蛇绿混杂岩带内存在454～439 Ma的洋壳信息，在勐库地区发现的堆晶辉长岩其锆石U--Pb年龄为471 Ma[7--8]，说明该构造带可能也记录了原特提斯洋的演化历史。对于原特提斯洋和古特提斯洋之间的关系，目前主要有两种认识：一种认为原特提斯洋和古特提斯洋为连续演化[8--10]，另一种观点认为在早古生代末期存在原特提斯洋闭合相关的造山作用[11--12]。对于滇西昌宁--孟连构造带而言，目前还未有定论。

碎屑锆石一直被当作判断沉积时代和物源区以及探讨沉积环境的有效手段，本文以昌宁--孟连构造带内澜沧群、勐统群、崇山群和大勐龙群等变沉积岩系为研究对象，在野外地质调查的基础上，对其空间展布、岩相学特征和碎屑锆石U--Pb年代学进行研究，结合区域研究资料，进而探讨上述变沉积岩系的沉积物质来源和沉积时代，并探讨其与特提斯洋演化的关系，以期为滇西地区特提斯洋的演化及早古生代造山作用等的研究提供有价值的资料。

1 区域地质背景

研究区位于云南省西南部，地属喜马拉雅构造域东段，为冈瓦纳大陆和古欧亚大陆的结合部位，包括腾冲地块、保山地块、昌宁--孟连构造带等多个造山带及相间的陆块(图1a)[1，13]。昌宁--孟连构造带分隔了西侧与冈瓦纳具有亲缘关系的羌南--保山地块和东侧亲扬子地块属性的昌都--思茅地块，是一条重要的特提斯构造带。带内发育有两套南北向断续出露的蛇绿混杂岩，一套分布于铜厂街--南汀河--牛井山一带，另一套在其东侧沿银厂--湾河一线出露。构造带内的晚古生代地层分布于铜厂街--南汀河--牛井山蛇绿混杂岩带的两侧，东侧为泥盆系南段组—二叠纪拉巴组，西侧为泥盆系温泉组—二叠纪大名山组，它们都被中生代以来的沉积地层角度不整合覆盖。在构造带东侧大面积出露海西—印支期的花岗质岩石 (临沧花岗岩) (图1b)。本文研究的“前寒武纪”变沉积岩系包括崇山群、勐统群、大勐龙群、澜沧群和西盟群则是呈岩片(块)状分布于构造带内的“前寒武纪”地质单元，与晚古生代以来的层序地层构造接触或被其角度不整合覆盖[1，3，7--8，14--17]。

大勐龙群主要出露于澜沧江断裂以西，北达云县，南至景洪，呈NNE向条带状分布，大部分出露于临沧花岗岩中，西侧与澜沧群断层接触(图1b)。大勐龙群主要岩性为混合岩化的片岩、黑云斜长变粒岩和片麻岩，个别地区发育大理岩和角闪岩，整体变质程度为绿片岩相--低角闪岩相。原岩大多为砂泥质岩石，且夹少量中--基性火山岩和碳酸盐岩[4]。由于原岩与澜沧群存在很大相似，个别学者认为它是澜沧群的东延[18]。

澜沧群位于昌宁--孟连构造带中南部，主要出露于凤庆、双江一带，东侧被临沧花岗岩侵入，通过澜沧江断裂与思茅地块相隔，西侧靠近昌宁--孟连古特提斯缝合线，被泥盆系南段组(Dn)不整合覆盖(图1b)。澜沧群岩性主要有微晶片岩、片岩和千枚岩等，为一套夹中基性变质火山岩的浅变质岩，整体的变质程度为绿片岩相--低角闪岩相，原岩主要为长英质砂岩、粉砂质泥岩及少量基性火山岩[1，5，16--17]。

崇山群位于昌宁--孟连构造带北段，北起碧江，南至云县，东侧被印支—燕山期的花岗岩侵入，同思茅地块隔澜沧江相接，西侧与泥盆系温泉组(Dw)之后的晚古生代地层断层接触，并被中侏罗统不整合覆盖，整体呈NNW向(图1b)。主要岩性为云母片岩、变粒岩和黑云斜长片麻岩等，并含少量大理岩及石英岩。原岩为具有复理石沉积特征的砂泥岩、钙质岩[17]。个别地区存在矽线石、钾长石，被认为是澜沧群的北延，变质程度达到角闪岩相，个别可到高角闪岩相，岩石变质变形强烈，局部地区存在强糜棱岩化[19]。

Ⅰ1.中咱--中缅地块；Ⅰ2.哀牢山构造带；Ⅰ3.昌都--思茅地块；Ⅰ4.临沧花岗岩；Ⅰ5.昌宁--孟连构造带；Ⅰ6.羌南--保山地块；Ⅰ7.璐西--三台山构造带；Ⅰ8.腾冲地块。图1 研究区及临区构造单元示意图(a)和昌宁--孟连构造带地质图(b)(据参考文献[4，7]修改) Fig.1 Schematic diagram of tectonic units in study area and adjacent area (a) and geological map of Changning--Menglian tectonic belt(b)

勐统群位于昌宁--孟连构造带西侧，主要出露于昌宁、勐统等地区，整体呈NS向带状展布，东侧与泥盆系温泉组(Dw)不整合接触。在1∶25万凤庆县幅中由下至上被划分为王雅组和允沟组，允沟组主要为含泥质条带状灰岩及硅质岩，王雅组为二云母片岩，两者通过剪切带相接，整体变质程度为绿片岩相。

西盟群在昌宁--孟连构造带西南，位于中缅交接地区，与晚古生界不整合接触。主要岩性为混合岩化大理岩、斜长角闪岩和片麻岩等，原岩为一套碎屑岩到变基性岩、碳酸盐建造。整体的变质程度达高绿片岩相，部分属于低角闪岩相。

2 岩相学特征

本研究所采样品为上述变沉积岩系中具有代表性的样品，具体为大勐龙群BD19--1和ND19--3、澜沧群S19--2、崇山群TM19--1和WY19--4和勐统群L19--2和TY19--3。

变质砂岩(BD19--1)出露于勐库镇冰岛村(99°53′30.33″E，23°42′40.09″N)(图1b)，黑灰色，变余砂状结构，块状构造，具有较弱的层理。主要矿物为石英(80%～90%)，呈次棱角状--次圆状，基质主要为白云母(5%～10%)，部分已变质结晶为绢云母(5%±)，含有极少量的磁铁矿和电气石(<3%)(图2a)。

变质砂岩(ND19--3)出露于勐库镇南美村(99°53′20.1″E，23°42′27.27″N)(图1b)，青黑--青灰色，变余砂状结构，块状构造，个别石英被拉长。主要矿物有石英(85%～90%)，次要矿物为黑云母(5%±)、白云母(<5%)和铁质矿物(约3%)(图2b)。

二云母片岩(S19--2)出露于双江县以南20 km处的粟义(99°47′49.29″E，23°11′43.54″N)(图1b)，灰白色，中细粒粒状变晶结构，云母呈定向排列，具有S--C组构。主要矿物为石英(25%～30%)、长石(20%～25%)、白云母(20%～25%)、黑云母(10～15%)和褐铁矿(约2%)(图2c)。

二云母片岩(TM19--1)出露于瓦窑镇北部土麦地(99°18′38.97″E，25°27′19.82″N)(图1b)，银灰色，中细粒鳞片变晶结构，片状构造，云母呈定向排列。主要矿物为石英(约30%～35%)、长石(20%～25%)和白云母(25%～30%)，次要矿物为黑云母(约10%)和铁质矿物(约5%)(图2d)。

黑云绿帘阳起石英片岩(WY19--4)出露于瓦窑镇土麦地以北(99°20′27.4″E，25°27′33.98″N)(图1b)，青灰色，中细粒粒状变晶结构，片状构造。主要矿物为石英(50%～55%)、阳起石(15%～20%)、绿帘石(10%～15%)、斜长石(10%～15%)和黑云母(5%～10%)(图2e、f)。

白云母片岩(L19--2)出露于在勐统镇北东7 km处(99°40′61″E，24°54′14″N)(图1b)，银灰色，细粒粒状变晶结构，片状构造。主要矿物为石英(40%～45%)、长石(15%～20%)、白云母(25%～30%)，次要矿物为黑云母(5%)和褐铁矿(<5%)(图2g)。

长英质糜棱岩(TY19--3)出露于勐统镇以南的太阳箐村(99°40′40.61″E，24°34′54.14″N)(图1b)，暗褐色，糜棱结构，带状构造。其主要矿物为石英，由于外界强烈的变形作用使石英被定向拉伸，基质中的细碎矿物颗粒粒度较为均匀，白云母呈细小脉体切割矿物，应为后期侵入(图2h)。

3 锆石U--Pb年代学

3.1 测试分析方法

样品的锆石挑选在河北省廊坊市的区域地质调查院进行，通过磁选和重液分离将不同粒径的锆石分选，将相对完整的锆石颗粒挑选出来，整理后将锆石制靶并且对其进行透射光和阴极发光(CL)照相。

LA--ICP--MS锆石U--Pb原位定年测试工作在南京聚谱检测科技有限公司进行。1193nmArF准分子激光剥蚀系统由Australian Sci NntificInstrum Nnts制造，型号为RNSOlution LR。四级杆型电感耦合等离子体质谱仪(ICP--MS)由安捷伦科技(AgilNntTNchnologiNs)制造，型号为Agilent7700x。准分子激光发生器产生的深紫外光束经匀化光路聚焦于锆石表面，能量密度为8.0 J/cm2，束斑直径为33 μm，频率为6 Hz，共剥蚀40 s，剥蚀气溶胶由氦气送入ICP--MS完成测试。测试过程中以标准锆石91500为外标校正仪器质量歧视与元素分馏；检验U--Pb定年数据质量时以标准锆石GJ--1为盲样；以NIST SRM 610为外标，以Si为内标标定锆石中的Pb元素含量，以Zr为内标标定锆石中其余微量元素含量[20]。

a.变质砂岩；b.变质砂岩；c.二云母片岩；d.二云母片岩；e、f.绿帘阳起黑云母石英片岩；g.褐铁矿化白云母片岩；h.长英质糜棱岩。Qz.石英；Bt.黑云母；Ms.白云母；Pl.斜长石；Act.阳起石；Np.绿帘石；Tur.电气石。图2 变沉积岩样品显微图像Fig.2 Microscopic images of meta-sedimentary rock samples

所有的原始年龄数据均采用ICP MSDataCal软件进行处理，碎屑锆石年龄直方图等相关图件的绘制由Isoplotv.3.23程序进处理，年龄的误差为1σ[20--21]。

3.2 测试结果

本次研究对上述7件样品进行的LA--ICP--MS 锆石U--Pb年代学测试分析。CL(阴极发光)图像显示锆石均为无色透明，以次圆状、椭球状为主，个别为次棱角状，锆石多数不完整，呈碎屑锆石特征。碎屑锆石长轴介于60～150 μm，短轴主要介于30～60 μm，长宽比为1.5～2.5，据CL图像显示，均具有较为明显或弱明显的震荡环带，个别锆石具有较窄的变质边，结合>0.1的Th/U值(表1)，暗示了其岩浆来源(图3)。

图3 昌宁--孟连构造带变沉积岩系中碎屑锆石阴极发光图像Fig.3 Cathodoluminescence images of detrital zircons in Changning--Menglian tectonic belt meta-sedimentary rock

3.2.1 大勐龙群测年结果

对变质砂岩(BD19--1)和变质砂岩(ND19--3)的100颗锆石进行测年分析，6颗协和度<90%的锆石被舍弃，年龄结果<1 Ga时，使用206Pb/238U年龄，其余采用207Pb/206Pb年龄。结果显示，年龄范围为3 534.9～426.7 Ma，主要峰值2 488 Ma、1 700 Ma、1 095 Ma和444 Ma，较弱的年龄峰值为927 Ma，Th/U比值为0.12～2.16。两件样品的年龄分布差异较大，BD19--1的碎屑锆石主要分布在2 509.3～604.5 Ma(图4a)，而ND19--3的样品年龄范围为3 534.9～426.7 Ma(图4b)，表明大勐龙群存在解体的可能，具体原因有待进一步研究。

3.2.2 崇山群测年结果

对崇山群的样品二云母片岩(TM19--1)和黑云绿帘阳起石英片岩(WY19--4)共计100颗碎屑锆石进行分析，其中的39颗锆石的谐和度<90%，因此未参与成图，其余锆石的同位素比值及年龄数据见表1。崇山群碎屑锆石的年龄范围为2 605.4～402.1 Ma，主要的年龄峰值为1 837 Ma和440 Ma(图4c)，锆石的Th/U比值为0.11～1.05。

3.2.3 澜沧群测年结果

对澜沧群的样品二云母片岩(S19--2)的50颗碎屑锆石进行U--Pb年代学测试，其中48颗锆石和谐度均>90%。测试结果表明，该样品的锆石年龄范围为2 424.7～508.6 Ma之间，两个主要的年龄的峰值为516 Ma和1 199 Ma(图4d)。锆石的Th/U比值除了S19--2--08的Th/U比为0.02外，其余颗粒变化较大为0.16～2.28，S19--2--08的Th含量为0，可能是锆石的封闭体系被破坏致使Th丢失(表1)。

3.2.4 勐统群测年结果

对勐统群的样品二云母片岩(TM19--1)和黑云绿帘阳起石英片岩(WY19--4)的100颗碎屑锆石进行U--Pb测年分析，仅一颗锆石的协和度为52%，其余99颗均>90%。碎屑锆石的年龄分布为3 610.2～521.7 Ma，主要的年龄峰值为2 487 Ma、974 Ma和594 Ma(图4e)，Th/U比为0.12～2.35。

图4 昌宁--孟连构造带变沉积岩LA--ICP--MS锆石U--Pb年龄分布图Fig.4 LA--ICP--MS zircon U--Pb age distribution of meta-sedimentary rock in Changning--Menglian tectonic belt

4 讨论

4.1 沉积时代

出露在昌宁--孟连构造带内的大勐龙群、崇山群、澜沧群和勐统群等通常被认为是前寒武纪变质基底，近年来前人和本文的研究工作表明，其可能主要形成于早古生代。

前人在澜沧群相继报道了惠民组变质火山岩(456 Ma)、曼来地区变质火山岩(462～454 Ma)以及李灿峰在惠民组获得了482～471.5 Ma的钠长阳起绿泥片岩原岩年龄[6，22--23]，结合本文澜沧群的碎屑锆石最小的年龄峰值为516 Ma，表明澜沧群可能形成于中晚奥陶世。

近期来有学者在勐统群的允沟组和王雅组中得到了最年轻为551 Ma以及487 Ma的碎屑锆石年龄，同时在王雅组中存在变质火山岩夹层(460 Ma)[24--25]，结合本研究中勐统群最小峰值年龄为594 Ma，认为勐统群可能形成于487～460 Ma。

笔者通过对侵入到西盟群的花岗岩及围岩进行U--Pb定年，得到了465 Ma的糜棱岩化花岗岩年龄以及碎屑锆石最小年龄峰值为504 Ma的二云母片岩(数据另文发表)，结合Wang et al.报道的侵入到西盟群中花岗岩的年龄为460 Ma[26]，认为西盟群的形成时代为在中寒武世—中奥陶世之间。

大勐龙群得到碎屑锆石最小年龄峰值为444 Ma，证明其形成不早于444 Ma，这与前人在临沧花岗岩基内出露的大勐龙群片岩中得到的数据～451 Ma相吻合[27]。与大勐龙岩群同处于湾河蛇绿岩带东侧的崇山群，获得其变沉积岩碎屑锆石的最年轻峰值年龄为440 Ma。在其分布区内的临沧花岗岩中存在年龄为(435.4±2.1)Ma和(454.4±2.3)Ma的具火山弧花岗岩和碰撞型花岗岩双重特征的早古生代花岗岩，结合区域上427～422 Ma高压麻粒岩的存在[28--29]，确定大勐龙群和崇山群的沉积时代应早于晚志留世。

4.2 物源分析

研究区变沉积岩系碎屑锆石的年龄跨度大且分散，为了便于对比，本文综合了区内前人的碎屑锆石数据以及保山地块和思茅地块上有代表性的碎屑锆石数据进而绘制碎屑锆石年龄谱图(图5)，由图可知，澜沧群、勐统群和西盟群的碎屑锆石年龄主要分布在600～510 Ma和1 200～900 Ma两个区间，这一特征与保山地块相似。其中1 200～900 Ma与格林威尔造山时期的Rodinia大陆闭合事件有关，该时期印度冈瓦纳大陆上岩浆活动频繁[30]，在600～510 Ma扬子大陆的晋宁运动已结束，而冈瓦纳大陆发生了泛非造山事件，该事件也促使冈瓦纳大陆基底的形成。此外，学者们在保山地块、拉萨地块、羌南地块和印度克拉通等地区的碎屑锆石均发现了该时期的地质记录，说明它们都是冈瓦纳大陆的组成部分[30--31]。崇山群、大勐龙群与思茅地块(扬子地块)均存在大量450～420 Ma的碎屑锆石年龄，这一时期思茅地块岩浆活动频繁，可能为加里东期泛华夏造山作用或是印度和缅泰马微大陆与扬子陆块之间存在洋盆消减和陆块碰撞事件的结果[32]。此外，崇山群与思茅地块均存在900～800 Ma的年龄，记录了扬子大陆上的晋宁运动构造事件[30]。综上所述，澜沧群、勐统群和西盟群的沉积物源应来自于保山地块，而大勐龙群和崇山群的沉积物源应来自思茅地块。

图5 昌宁--孟连构造带与保山地块和思茅地块的碎屑锆石年龄对比图(澜沧群[6，33--34]，勐统群[34--35]，西盟群[10]，大勐龙群[27，36]，保山地块[30，34，37--38]，思茅地块[39--40])Fig.5 Comparison of detrital zircon ages among Changning--Menglian tectonic belt and Baoshan block and Simao block

4.3 早古生代造山作用的讨论

目前已经有大量研究表明在秦祁昆、柴达木和阿尔金等原特提斯洋发育的地区，广泛存在460～420 Ma的高压--超高压变质作用以及泥盆纪的区域性不整合特征，同时存在420～380 Ma的后造山演化及泥盆纪的磨拉石建造，且这些特征均与西欧加里东造山带相一致，证实了与原特提斯洋闭合相关的早古生代造山作用是一个全球性的构造事件[11--12，41]，但是对于特提斯洋闭合形成的昌宁--孟连构造带还缺乏相关研究。上文研究表明，昌宁--孟连构造带内的“前寒武纪”变沉积岩系主要形成于早古生代，且具有保山地块亲缘性的勐统群、澜沧群、西盟群和具有思茅地块亲缘性的崇山群、大勐龙群之间断续分布一条蛇绿混杂岩带(湾河蛇绿混杂岩带)。刘桂春等在该带的湾河地区报道了类洋中脊性质的堆晶辉长岩(470.8 Ma)，以及在混杂岩带内发育的退变榴辉岩(峰期变质年龄为447 Ma)，说明其为早古生代原特提斯洋洋壳的残余[7，42]，与早古生代变沉积岩系共同反映了原特提斯洋的演化。区域地质资料显示，晚古生代泥盆纪以来的层序地层将这些强烈变质变形的早古生代变沉积岩系角度不整合覆盖，或在其上表现为陆壳上海相沉积环境[24--25，43]，结合昌宁--孟连构造带北沿的龙木措--双湖带内高压麻粒岩(峰期变质年龄427～422 Ma)等，共同为研究区早古生代末造山作用的存在提供了佐证。

综合本文和区域已有研究资料，初步建立了昌宁--孟连构造带原特提斯洋早古生代的演化过程：在早古生代时期，研究区保山地块和思茅地块被原特提斯洋分隔，保山地块一侧的云龙县--槽涧火山弧花岗岩(457～441 Ma)、西盟地区的S型花岗岩(454 Ma)和高钾钙碱性过铝质S型花岗片麻岩(461～424 Ma)，思茅地块一侧具有活动大陆边缘性质的大中河火山岩(421～417 Ma)[33--44]，表明昌宁--孟连原特提斯洋具有双向俯冲的特征。此间，澜沧群、勐统群和西盟群等为保山地块一侧的活动大陆边缘沉积，大勐龙群和崇山群为思茅地块一侧的沉积建造。在原特提斯洋洋壳俯冲消减的过程中，其西侧南汀河一带具有弧后性质的堆晶辉长岩(454～439 Ma)[45]可能代表了弧后盆地的存在(图6a)。早古生代末期，随着原特提斯洋的俯冲消亡，使早古生代沉积岩系发生了变质变形，形成了现今所谓的“前寒武纪”变沉积岩系(图6b)。晚古生代早期，沿铜厂街--南汀河--牛井山一线发展成为古特提斯洋，泥盆纪以来的层序地层(西侧温泉组、东侧南段组)在早古生代变沉积岩系之上开始沉积，开启了古特提斯洋的演化历程。

图6 早古生代造山演化示意图Fig.6 Schematic diagrams of Early Paleozoic orogenic evolution

5 结论

(1)研究区前人所厘定的“前寒武纪”变沉积岩系其原岩主要形成于早古生代。

(2)澜沧群、勐统群和西盟群的沉积物源来自于构造带西侧的保山地块，大勐龙群和崇山群沉积物源则来自于构造带东侧的思茅地块，其间的湾河蛇绿混杂岩代表了原特提斯洋洋壳的残余。

(3)滇西地区存在与原特提斯洋闭合相关的早古生代末造山作用。