三江地区两类古陆成分的铅同位素组成——Ⅰ_碳酸盐岩类

三江地区两类古陆成分的铅同位素组成———Ⅰ.碳酸盐岩类31999年1月10日收稿.3国土资源部“九五”科技攻关项目(No.95-02-001-02)资助.徐启东　夏　林(中国地质大学资源学院,武汉430074)摘　要　根据铅同位素组成,西南三江地区前中生代的碳酸盐岩可分成具高放射性和低放射性成因铅同位素特征的两种类型,其数值范围和样品的空间分布都可分别与已知的冈瓦纳和劳亚古陆群的铅同位素组成对比.运用不同古陆群显示的块体铅同位素组成差异作为标志,判别兰坪盆地中以灰岩和细碎屑岩组成的上三叠统可能不是中生代兰坪盆地的沉积产物,而是新生代早期从盆地西部冈瓦纳古陆群中逆冲推覆过来的构造岩片.关键词　冈瓦纳古陆,劳亚古陆,铅同位素,兰坪盆地,特提斯.中图法分类号　P597第一作者简介　徐启东,男,副教授,1957年生,1982年毕业于长春地质学院地质系,1994年获中国地质大学博士学位,主要从事矿床学、地球化学和流体地质方面的科研和教学工作.0　引言西南三江地区位于特提斯构造域的东部,记录了劳亚和冈瓦纳两大古陆群裂解、古陆碎块间相互作用、拼合和隆升的地质历史.经过多年的研究,已经建立起了由4条板块结合带和其间的陆块所构成的基本构造格局[1].它们实际上是由不同时期的陆块碎片和洋壳、弧系物质拼合与叠置在一起的“岩片”组合,反映了劳亚和冈瓦纳古陆之间多弧-盆系的演化、消亡和拼合过程[2,3].两个古陆群的碎片在三江地区交错分布,极大地影响了对造山带地层系统的建立、特提斯演化的细化和这一重要成矿域成矿物质聚散规律等问题的进一步认识.不同陆块化学成分的不均一性,同一陆块地幔和地壳中某些元素及同位素组成的继承演化关系和块体效应,提供了分辨和区分不同古陆系统及其碎片的途径[4～7].其中铅同位素的块体效应明显,不同源区演化形成的地块岩石具有不同的铅同位素组成,只要识别和建立起了相应的铅同位素标志,就可以鉴别岩片的不同归属[8～11].笔者对本区及邻区主要岩石类型的铅同位素资料的整理表明,碳酸盐岩类岩石的铅同位素组成显示了明显的块体差异,可与已知的冈瓦纳和劳亚古陆的铅同位素组成对比,可作为建立本区两类古陆群岩片综合地球化学标志的基础.1　两类铅同位素组成粗线条地看,三江地区冈瓦纳古陆群与劳亚古陆群的界线大致以澜沧江板块结合带为界[2].为寻找两大古陆群的差异,选择了该结合带东西两侧,可能分属不同古陆群岩片的前中生界碳酸盐岩类样品数据:属于冈瓦纳古陆群的包括德钦南佐下二叠统灰岩[12],澜沧老厂中上石炭统大理岩和西盟新厂下古生界大理岩[13],共计7组数据;属于劳亚古陆群(扬子陆块西缘)的包括中咱地块中纳交系、三家村上寒武统灰岩和白云岩、杠日隆上二叠统灰岩[12,14](哀牢山1个样品归入其中)、川西会东、会理、甘洛上震旦统大理岩[15],共计13组数据.它们都是80年代中后期以来的测试数据,可靠性较高.将上述数据投入图1中,可以清楚地看到,澜沧江结合带两侧的前中生代碳酸盐岩类岩石分布于图中不同的区间.东侧的碳酸盐岩以相对低放射性成因铅同位素组成为特征,w (206Pb )/w (204Pb )=18.110～18.471,w (207Pb )/w (204Pb )=15.260～第24卷第3期地球科学———中国地质大学学报Vol.24　No.31999年5月Earth Science —Journal of China University of G eosciencesMay 1999图1　前中生代碳酸盐岩的w(208Pb)/w(204Pb)-w(206Pb)/w(204Pb)(a)和w(207Pb)/w(204Pb)-w(206Pb)/w(204Pb)(b)相关图Fig.1Diagrams of w(208Pb)/w(204Pb)-w(206Pb)/ w(204Pb)(a)and w(207Pb)/w(204Pb)-w(206Pb)/w(204Pb)(b)for Pre-Mesozoic carbon2ate rocks from Sanjiang area15.876,w(208Pb)/w(204Pb)=37.570～39.178(杠日隆1个异常低值除外),相应的平均值分别为18.297,15.678,38.575;西侧的碳酸盐岩以高放射性成因铅同位素组成为特征,w(206Pb)/w(204Pb)= 18.598～19.710,w(207Pb)/w(204Pb)=15.653～16.106,w(208Pb)/w(204Pb)=38.836～40.036,相应的平均值分别为19.134,15.813,39.333.其中最具有分辨特征的是w(206Pb)/w(204Pb)值,西侧的碳酸盐岩w(206Pb)/w(204Pb)>18.5,东侧的碳酸盐岩w(206Pb)/w(204Pb)<18.5.研究表明,分别属于冈瓦纳和劳亚古陆群岩石圈系统的地壳和来自地幔的岩石在铅同位素组成上具有良好的继承性,冈瓦纳系统中的新生代玄武岩和中新生代花岗岩的w(206Pb)/w(204Pb)>18.6,而属于劳亚系统的华北陆块的不同时代的玄武岩、变质岩和花岗岩类的w(206Pb)/w(204Pb)<18,扬子陆块中这些岩石的w(206Pb)/w(204Pb)< 18.5[16,17].澜沧江结合带两侧的前中生代碳酸盐岩类岩石的铅同位素组成特征与此可以很好地进行对比.在古特提斯阶段,东特提斯构造域的碳酸盐岩出现在基性熔岩之上的海山、地块上的碳酸盐台地和活动边缘盆地“建隆”产生的台地上[3],沉积物源主要来自所在陆块和相应的地幔系统,尤其在古特提斯的早期,特提斯洋和洋盆扩张过程中,碳酸盐岩的物源主要来自所在的古陆群,较好地反映了两大古陆群岩石圈组成的铅同位素特征.由此可见,两类前中生代碳酸盐岩的铅同位素组成特征可以标定两大古陆群的属性,可成为三江地区构造岩片属性的判别标志和其他岩类源区研究的参照系.图2　上三叠统三合洞组灰岩铅同位素组成与两类碳酸盐岩铅同位素组成的对比Fig.2Pb isotopic comparison of T3s limestone and two kinds of Pre-Mesozoic carbonate rocks from San jiangarea2　兰坪盆地上三叠统构造性质的判别兰坪盆地夹持于澜沧江和金沙江板块结合带之间,盆地内大面积被中新生代地层覆盖,其中发育一套晚三叠世的地层,包括三合洞组(T3s)灰岩和白云质灰岩、挖鲁八组(T3w l)砂泥岩和麦初箐组(T3m)细碎屑岩夹灰岩.它们与更晚的中新生代地层之间为断层接触,逆冲推覆构造性质明显,金顶铅锌矿床和正在勘查的白秧坪地区铜银铅锌矿床的产出都与它们密切相关.区调及其他研究一般将其作为中生代兰坪盆地发育的早期沉积产物来建立盆地的地层系统[3,14],但疑问不少.由于中生代兰坪盆地的沉积物源主要来自盆地两侧发育的晚古生代—早中生代洋脊型蛇绿岩和火山弧岩石组合,盆地中中新生代的细碎屑岩和碳酸盐岩的铅同位素组成应显示冈瓦纳古陆群和扬子陆块(劳亚古陆群性质)铅同位素组成混合后的特征.中侏罗统—第三系古新统砂岩的铅同位素组成[12]很好地显示了这种特点:572　第3期　徐启东等:三江地区两类古陆成分的铅同位素组成———Ⅰ.碳酸盐岩类图3　两类碳酸盐岩铅同位素组成在εγp -V 2(a )和V 1-V 2(b )图中的拓扑关系Fig.3Topological diagrams in three-dimension s pace for Pb isotopic components of carbonate rocksw (206Pb )/w (204Pb )=18.488～18.756,w (207Pb )/w (204Pb )=15.274～15.891,w (208Pb )/w (204Pb )=37.822～39.328.而三合洞组灰岩和白云质灰岩的w (206Pb )/w (204Pb )=18.544～20.289[12],w (207Pb )/w (204Pb )=15.669～15.988,w (208Pb )/w (204Pb )=38.547～40.890,显示高放射性成因铅同位素组成特征,在图2中,它们位于冈瓦纳古陆群碳酸盐岩的铅同位素组成区间.这样看来,三合洞组和与其具有同样变形样式的挖鲁八组、麦初箐组岩系的沉积就不会是中生代兰坪盆地两侧造山带物质的混合产物,而是源自盆地西部冈瓦纳古陆群,这与澜沧江和金沙江板块结合带相向俯冲、碰撞,中生代兰坪盆地为复合前陆盆地的性质[3]不符,可见三合洞组、挖鲁八组及麦初箐组岩系不应是该盆地的沉积产物.新生代早期印度板块与欧亚大陆的碰撞,三江地区进入陆内汇聚时期,大规模的推覆和走滑作用是主导机制.盆地内不仅有自东向西的逆冲推覆(或滑覆),也存在自西向东的大型逆冲推覆运动踪迹[18],上述铅同位素特征和有关地质特征指示,现今兰坪盆地中的上三叠统岩系可能就是因自西向东的逆冲推覆作用,将其从盆地西部的冈瓦纳古陆群岩片中“飞”到盆地中的,是盆地中的外来岩片.图3是反映上述碳酸盐岩数据铅同位素拓扑性质的V 1-V 2和εγp -V 2图解,根据文献[8]的方法进行的计算.碳酸盐岩样品在图中也具有各自的分布区间,说明两类铅同位素组成在多维拓扑空间也是存在的.两类样品在图中分布所显示的不同延伸方向,说明冈瓦纳与劳亚古陆群的铅同位素演化是两个相互独立的体系.这为我们下一步开展其他岩类的铅同位素示踪及多种同位素复合示踪研究提供了线索.参考文献1　刘增乾,李兴振,叶庆同等.三江地区构造岩浆带的划分与矿产分布规律.北京:地质出版社,1993.25～512　莫宣学,路凤香,沈上越等.三江特提斯火山作用与成矿.北京:地质出版社,1993.7～183　潘桂棠,陈智梁,李兴振等.东特提斯地质构造形成演化.北京:地质出版社,1997.172～1844Hart S R.Heterogeneous mantle domains :signatures ,gen 2esis and 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composed of limestone and fine detrital rocks in the Lanping basin did not result from the sediments in the Mesozoic Lanping basin ,but from structural slivers transported through the thrust and nappe from the G ondwana continent groups in the west of the Lanping basin in the early Cenozoic.K ey w ords G ondwana continent ,Laurasia continent ,Pb isotope ,Lanping basin ,Tethys.772　第3期　徐启东等:三江地区两类古陆成分的铅同位素组成———Ⅰ.碳酸盐岩类。