泰国西北部二叠纪碳酸盐岩的成因来自玄武岩类的证据

泰国西北部二叠纪碳酸盐岩的成因来自玄武岩类的证据

在云南西部，经过20世纪70年代和80年代的综合研究，地学界接受了来自古特提斯阶段的稳定土地和洋盆构造带的海拔高度意见。昌宁-孟连构造带一般认为代表了古提斯多岛洋的主洋盆地。云南西部大构造单元的南北扩张，尤其是与泰国北部相比有很大不同。根据辐射昆虫硅岩的分布，一些科学家认为，昌宁-孟连构造带是古特提斯-温带山脉，南经缅甸东部，北经泰国北部的芳县和青鹿地区[6.8]。然而，研究泰国古特提斯地质的科学家主要倾向于将钠安纳罗西亚-uttaradit构造带划分为古特提斯-东通道[9.11]。主要依据是，钠安纳罗西亚-东通道构造带是保存完好的蛇绿混合岩石，而清清湖地区的大量碳酸盐岩地层缺乏与洋盆山相关的火山岩证据。2003年至2005年，对清远、芳县碳酸盐岩层进行了调查，发现该地区大部分碳酸盐岩层下发育着洋岛玄武岩，形成了海洋地层序列。它的地层结构和玄武岩特征可以与昌宁-孟连构造带进行比较。1aeng、ban、dang剖面在1:100万泰国地质图上,清迈至芳县之间,分布几块红色标识区,代表二叠纪碳酸盐岩分布区,野外这些碳酸盐岩形成该地区最美丽的山峦,包括强岛西部的强岛山(DoiChiangDao)和泰缅交境地区的AngKhang山(DoiAngKhang).2003~2005年间,3次泰国北部地区野外考察中,我们在4条剖面研究了火山岩与上覆碳酸盐岩地层之间的关系,包括南奔的MaeTha剖面、强岛的DoiChiangDao剖面和KaeNo剖面、芳县的BanPhaDaeng剖面(图1).MaeTha剖面位于南邦至清迈高速公路(11号公路)58.4km处,为公路东侧的低矮山丘掌子面,地层近直立,出露厚度大约18m,其中火山岩位于最南端,厚度约为2m,中部为薄层燧石与灰岩互层,燧石为灰色,单层厚0.5~2cm,上部为灰岩.中上部的灰岩层底模发育,为浊积灰岩.根据底模位置,推断剖面南为底、北为顶(图1和2).燧石重结晶较强,没有发现可供鉴定的放射虫化石,灰岩中含有下二叠世蜓类化石.DoiChiangDao剖面位于强岛山两山峰之间新开的小路旁,最底部没有见到玄武岩,仅黑色凝灰岩和含凝灰质灰岩,往上变为深灰色薄层灰岩、中-厚层灰岩,再向上主要为浅灰色灰岩、白云质灰岩和白云岩(图1和2).沿山中深沟横向追索,很快发现灰岩滑塌沉积构造,以及钙质碎屑浊积岩.KaeNoi剖面位于1322号公路38.8~39km之间,底部为块状玄武岩和气孔状玄武岩,出露很少,下部为红色含凝灰质灰岩与凝灰岩互层,上部为白云岩、白云质灰岩(图1和2).除一些生物化石碎屑外,没有发现可供鉴定的化石,泰国地质图反映其地质时代为二叠纪.BanPhaDaeng剖面位于1340号公路经过的BanPhaDaeng村一带,该村庄坐落在火山岩风化后的低洼地区,村庄周围山丘均为碳酸盐岩组成.在1340号公路20.75km处,见火山岩过渡为灰岩,并很快变为白云岩、白云质灰岩、核形石灰岩等;火山岩包括块状玄武岩、气孔状玄武岩和凝灰岩(图1和2).灰岩中含有二叠纪有孔虫、腕足和珊瑚化石.这些地层的岩石组合和岩性演变序列能够很好地与滇西南昌宁-孟连构造带海山(洋岛)对比.2岩石蚀变及岩石类型的重新识别本文研究的玄武岩样品共6件,其中2件采自MaeTha剖面,包括04TB1和05TB4,分别为2004和2005年野外考察中采集;2件采自KaeNoi剖面,05TB6-1和05TB6-2,均为2005年野外考察中采集;另外2件采自BanPhaDaeng剖面,04TB8和04TB9于2004年野外考察中采集.这6件样品均采自上述3条剖面的底部,野外观察岩性较新鲜,呈块状构造没有变形和变质.室内显微镜下薄片观察发现,这6件样品均已发生不同程度的蚀变,岩石中出现含量不等的蚀变矿物,如绿泥石、碳酸盐矿物等.化学分析表明,其H2O含量不同程度增高(表1).根据中国“三江”地区火山岩研究经验,这些岩石样品仍可以利用Zr/TiO2-Nb/Y和TAS图解判定其岩石系列和岩石类型.首先对岩石化学结果进行校正,然后将校正后数据投入这两个图解.在Zr/TiO2-Nb/Y图中,1件样品(04TB1)落入亚碱性玄武岩区,1件样品(04TB8)落在Irvine线上,其余样品均落入碱性玄武岩区(图3(a)).但在TAS图解上,仅2件样品(04TB8和05TB4)落入碱性玄武岩区,另4件样品均落入亚碱性玄武岩区,靠近Irvine线(图3(b)).在中国“三江”地区火山岩岩石系列研究中也存在类似的矛盾现象,并被解释为这些岩石“在晚古生代以来的长期复杂的地质历史中发生了水-岩反应和物质-化学变化”,导致“SiO2相对增多或Na2O+K2O相对降低”.在岩石类型上,样品04TB8落入钾质粗面玄武岩区,其余样品均落入玄武岩区(图3(b)).3地球化学特征和成因的背景3.1tfeo/mgo-tio2与maetha剖面的区别从表1可以看出,研究区玄武岩具有高钛(04TB1除外)、高磷的特点,w(TiO2)为2.62%~3.55%,w(P2O5)为0.27%~0.59%,与中国“三江”地区洋岛玄武岩的特征一致[14~18].在TFeO/MgO-TiO2图解中,除MaeTha剖面的样品外,其余样品均落入洋岛玄武岩区(图4(a));在P2O5-TiO2图解中,KaeNoi剖面的2件样品和BanPhaDaeng剖面的1件样品落入洋岛玄武岩区,BanPhaDaeng剖面的另1件样品和MaeTha剖面的1件样品落入碱性玄武岩区(图4(b)).其岩石组合特征与“三江”地区洋岛玄武岩组合相似,反映了洋岛玄武岩组合的演化特点[14~18].3.2洋脊玄武岩岩石地球化学特征将研究区6件样品及中国“三江”地区洋岛玄武岩稀土、微量元素和相关参数列于表2.从表2可以看出,研究区样品稀土元素总量为128.27~234.71mg/g,明显比洋脊玄武岩高;无δEu异常,为0.9~1.1;LaN/YbN为5.52~7.52,呈现明显的轻稀土富集,重稀土亏损;采用球粒陨石标准化后作图,其配分模式呈明显的右侧斜型(图5(a)).这些特点与滇西南德钦、耿马地区洋岛玄武岩相一致,亦与印度洋西部的Réunion岛玄武岩特点相类似.微量元素Pearce蛛网图呈K-Ti上隆的富集型(图5(b)),可与洋岛玄武岩相对比.4晚古生代构造格架与沉积特征的关系关于泰国西北部清迈-夜丰颂地区晚古生代碳酸盐岩地层的研究,有较长的历史.日本古生物学者Toriyama、Konishi就报道研究区石炭系-二叠系地层由块状灰岩、鲕粒灰岩、核形石灰岩等组成,含有丰富的蜓等微体古生物化石,为典型的暖水环境沉积.德国地质学者Baum等在详细地质调查基础上,对研究区地质进行了综合报道,发现二叠纪块状灰岩、鲕粒灰岩覆盖在晚石炭世蛇绿岩、红层之上,灰岩砾石、层状燧石、蛇绿岩常混杂在一起,其厚度变化较大,并把二叠纪灰岩与下伏蛇绿岩之间解释为平行不整合接触或不整合接触.Bunopas和Vella将难河-程逸构造带以西、掸断裂以东的地区称为掸泰克拉通,认为该地区晚古生代地层为地台型沉积该观点得到广泛接受,并使用至今.同时,掸泰地块(掸泰克拉通)晚古生代古地理位置重建、生物古地理区系归属成为分歧最大的地块之一:高纬度冷水生物区和低纬度暖水生物区.Caridroit等根据放射虫硅质岩的研究,认为清迈地区晚古生代为大洋盆地,可以与昌宁-孟连古特提斯洋盆对比.中国地质学者通过大量研究,也得出相同结论.Ueno和Igo认为泰国西北部强岛地区的碳酸盐岩为海山背景沉积,并提出夜丰颂-眉萨良一带为古特提斯缝合带(MaeYuam构造带).但是,许多学者以清迈地区缺乏晚古生代洋壳型火山岩沉积为依据,坚持清迈地区晚古生代没有洋盆环境、缅甸掸邦地区与泰国西北部地区构成统一的陆壳板块,即掸泰地块.由于Baum等没有具体的剖面描述,笔者无法对其报道的地质现象进行复查.从他们描述的地质特征来看,这些地层就是海山(洋岛)沉积,其依据是(1)砾岩成分单调,为灰岩砾石,可能为海山边部的垮塌岩块和砾石.在清迈地区晚古生代海山(洋岛)沉积地层中,常见灰岩砾石、岩块与基性火山岩、凝灰岩混杂在一起.(2)红层沉积,可能为海山(洋岛)序列中的紫红色沉凝灰岩,因为清迈地区晚古生代海山(洋岛)沉积层序中这类地层主要为红色地层.(3)灰岩地层厚度在空间变化很大,这显然不是稳定地块的沉积特征.泰国西北部地区晚古生代海山(洋岛)地层序列的发现和鉴定,从根本上否定了清迈地区晚古生代为稳定碳酸盐岩台地的认识,也证明了晚古生代根本就不存在掸泰地块(或掸泰克拉通),缅甸掸邦地块和泰国南邦地块(或素可泰地块)在晚古生代是各自独立的陆壳微板块,他们之间存在晚古生代大洋盆地即古特提斯洋盆(图6).到目前为止,泰国西北部地区,已经报道有志留纪至三叠纪的燧石沉积,其中泥盆纪到晚三叠世早期地层中发现有丰富的放射虫化石,动物群