引用本文
胡文奎, 杨登菊, 孙贵荣, 杨学雄, 赵庆红, 洪钟明, 赵超. 云南兰坪盆地中部白垩系沉积环境及区域构造意义[J].中国地质调查, 2023,10(1): 62-75.
HU Wenkui, YANG Dengju, SUN Guirong, YANG Xuexiong, ZHAO Qinghong, HONG Zhongming, ZHAO Chao. Sedimentary facies and regional tectonic significance of Cretaceous in the middle of Lanping Basin, Yunnan Province[J].Geological Survey of China, 2023,10(1): 62-75.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2023.01.07
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云南兰坪盆地中部白垩系沉积环境及区域构造意义
胡文奎, 杨登菊, 孙贵荣, 杨学雄, 赵庆红, 洪钟明, 赵超
云南省地质矿产勘查院,云南 昆明 650051
通信作者简介: 杨登菊(1985—), 女, 工程师,主要从事滇西北基础地质研究工作。 Email: 121658119@qq.com。

第一作者简介: 胡文奎(1969—), 男, 高级工程师,主要从事滇西北基础地质研究工作。 Email: 1048051611@qq.com。

收稿日期: 2022-03-24
基金资助: 云南省地质矿产勘查开发局科技创新项目“云南巍山紫金山矿化集中区深部金多金属找矿预测研究”和中国地质调查局“云南省1∶5万长川坡、羊巴场、云龙县、杉树村4幅区域地质调查(编号: DD20160016)”联合资助
摘要

云南兰坪盆地在白垩纪的演化为其喜马拉雅期的大规模成矿起到了铺垫作用。前人对该时期的沉积相分析较为笼统,一定程度上影响了对盆地演化、盆地性质及成矿方面的深入理解。在兰坪盆地中部开展了实测剖面和路线调查等工作,认为兰坪盆地的白垩系分为扇三角洲-湖泊和辫状河三角洲-残余河湖2个沉积体系,盆地性质应属断陷盆地。结合对特提斯洋演化过程的认识,认为早白垩世兰坪盆地继承了中侏罗世—晚侏罗世沉降的构造背景,早白垩世末中特提斯洋的闭合中断了盆地的沉降作用,晚白垩世新特提斯洋的北向俯冲导致了中生代兰坪盆地演化的终止。结合区域矿产资料,认为早白垩世成矿元素已有初步富集,并为喜马拉雅期成矿提供了必要的矿源层、建造水、运移通道及成矿定位空间。研究可为兰坪盆地的演化过程提供新的实证资料。

关键词: 兰坪盆地; 白垩系; 扇三角洲; 辫状河三角洲; 区域构造演化
中图分类号:P56 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2023)01-0062-14
Sedimentary facies and regional tectonic significance of Cretaceous in the middle of Lanping Basin, Yunnan Province
HU Wenkui, YANG Dengju, SUN Guirong, YANG Xuexiong, ZHAO Qinghong, HONG Zhongming, ZHAO Chao
Yunnan Institute of Geology & Mineral Resources Exploration, Yunnan Kunming 650051, China
Abstract

The evolution of Lanping Basin in Yunnan during the Cretaceous period paved the way for the large-scale mineralization of Himalayan period. The analysis of the sedimentary facies of this period by the predecessors was relatively general, which affected the comprehensive understanding of basin evolution, nature and mineralization, to some extent. The authors in this paper carried out the survey of geological section and route in the middle of the basin, and concluded that Cretaceous in Lanping Basin is a combination of fan delta-lake and braided river delta-remaining river-lake system, which makes the basin a fault basin. Combined with the evolution of Tethys, it is believed that the basin continued to inherit a Middle-Late Jurassic subsidence tectonic setting in Early Cretaceous. The closure of Meso-Tethys Ocean at the end of Early Cretaceous interrupted the settlement of the basin. The northward subduction of Neo-Tethys Ocean terminated the sedimentary evolution of Mesozoic Lanping Basin. Based on regional mineral data, it is believed that the early Cretaceous mineralization elements have been initially enriched, and provided necessary mineral source layers, formation water, migration channels, and mineralization positioning space for Himalayan mineralization. This research can provide new empirical data for the evolution process of Lanping Basin.

Keyword: Lanping Basin; Cretaceous strata; fan delta; braided river delta; regional tectonic evolution
0 引言

滇西中生代— 新生代兰坪盆地是西南三江构造带的重要组成部分, 也是全国著名的有色金属成矿区, 其演化时间长, 历经印支期、燕山期、喜马拉雅期等多期次构造运动。前人对云南兰坪盆地白垩纪时期的沉积环境和盆地性质已进行了大量的调查研究, 但由于盆地遭受了强烈的断层、褶皱等地质活动的改造, 在恢复盆地演化历史方面存在诸多困难。目前对盆地的演化历史存在几种不同观点: ①受早二叠世至早三叠世弧-陆碰撞和盆山转换作用的持续影响, 白垩纪盆地由河湖环境转变为河流环境, 为弧后前陆盆地晚期阶段的产物[1]; ②随着逆冲造山带向克拉通方向的进一步迁移, 盆地边缘为三角洲环境, 汇水盆地为河湖环境, 后期沉积盆地萎缩呈串珠状, 为弧后前陆盆地陆相磨拉石沉积阶段的产物[2, 3]; ③造山带向盆地挤压推覆, 早白垩世盆地沉积由盛转衰, 之后盆地萎缩变小并发育河流相及风成碎屑岩沉积, 为周缘前陆盆地[4, 5]; ④盆地东西两侧断隆成山, 早白垩世早期为扇三角洲环境, 晚期变为湖泊、扇三角洲、河流环境, 并有风成环境产物, 为双断式断陷盆地[6]; ⑤盆地东西两侧隆起成山, 下部为冲积扇、河湖沉积, 向上演变为浅湖沉积, 最后为河流-河湖沉积, 为坳陷盆地[7]; ⑥受雅鲁藏布江洋快速扩张的影响, 怒江洋闭合, 本区在燕山期整体隆升的背景下相对坳陷, 充填物质以陆相碎屑岩为主, 为陆内坳陷盆地[8, 9, 10, 11]。由此可见, 一般认为在白垩纪时期兰坪盆地处于陆内演化阶段, 但对盆地性质及其演化过程的认识仍存在一定争议, 对于其沉积相的分析也较为笼统。对盆地的沉积岩组合与沉积环境开展研究, 不仅能确定盆地的沉积背景并反演构造演化, 还能为了解当时的环境和气候提供一定依据[12]。

兰坪盆地内的白垩系是大量铜铅锌多金属矿床(点)的赋矿层位, 如金顶铅锌矿床、白秧坪铜银矿床、富隆厂铅锌矿床及白洋厂银铜矿床等大型、超大型矿床[4, 8, 13, 14, 15]。目前, 对这些矿床的成因与发育机制的认识存在较大分歧, 而对赋矿岩系开展沉积学研究, 可为理解区内沉积岩容矿金属的成矿作用提供约束信息。本研究在兰坪盆地中部的云龙县地区开展地质填图工作的过程中, 实测了白谷地、空地登、白松堵村等白垩系剖面, 结合路线地质调查, 通过对岩性和岩相组合、沉积构造、粒度分析、古水流方向等方面开展沉积学研究, 分析其沉积体系, 进一步探讨兰坪盆地白垩纪时期的沉积环境及其区域构造意义。

1 地质概况

兰坪盆地位于青藏高原东南缘的扬子板块西缘、三江造山带中南段, 东界为金沙江— 哀牢山结合带, 西界是北澜沧江缝合带, 北起维西并与昌都地块相连, 南至云县与思茅盆地相接(图1(a), (b))。是在晚二叠世— 中三叠世古特提斯洋闭合发生弧-陆和陆-陆碰撞背景下, 形成的一个SN向窄条状展布的中新生代沉积盆地, 其出露地层主要有中三叠统、上三叠统、侏罗系、白垩系和古近系[2, 7, 8]。

图1 东特提斯构造域区域构造略图(a)[16]、研究区大地构造位置(b)[17]及研究区地质简图(c)
bq.北祁连缝合带; cb.柴达木缝合带; kl.南昆仑— 玛多— 略阳缝合带; kx.康西瓦— 苏巴什缝合带; js.金沙江缝合带; al.哀牢山缝合带; gz.甘孜— 理塘缝合带; bl.北澜沧江缝合带; ls.龙木错— 双湖缝合带; bn.班公湖— 怒江— 昌宁缝合带; nl.南澜沧江缝合带; o.Inthanon缝合带; q.Nan— Uttaradit缝合带; r.Srakaeo缝合带; Sn.狮泉河— 纳木错— 嘉黎缝合带; L.Ladakh缝合带; Kx.科西斯坦缝合带; Yl.雅鲁藏布江缝合带; N.缅甸缝合带; M.Shan Boundary缝合带; Ⅰ .印度陆块区; Ⅱ 3.冈底斯— 腾冲岩浆弧; Ⅱ 5.保山— 镇康地块; Ⅲ 2.昌宁— 孟连结合带; Ⅳ 1-2.临沧— 勐海岩浆弧; Ⅳ 2-1.北澜沧江结合带; Ⅳ 3-1.开心岭— 竹卡— 景谷岩浆弧; Ⅳ 3-2.兰坪盆地; Ⅳ 3-3.江达— 维西— 绿春陆缘弧; Ⅳ 4-1.金沙江结合带; Ⅳ 4-2.哀牢山结合带; Ⅳ 5-1.中甸— 中咱地块; Ⅴ 2.上扬子地块Fig.1 Regional tectonic map of East Tethys structural area(a)[16], geotectonic location (b)[17] and geological sketch (c) of the study area

白垩纪时期, 兰坪盆地地层的沉积空间严格局限在晚古生代至早中生代江达— 维西陆缘火山弧和开心岭— 竹卡— 景谷火山弧之间[17], 西以澜沧江断裂为界, 东至维西— 乔后断裂、哀牢山断裂, 依次沉积了景星组、南新组和虎头寺组, 缺失上白垩统, 为一套陆相红层沉积[1, 3, 9, 10]。

研究区位于兰坪盆地中部, 早白垩世地层出露较完整(图1(b))。实测的白谷地、空地登、白松堵3条剖面(图1(c))可分别控制景星组、南新组、虎头寺组的岩性组合。目前, 虎头寺组为哑地层, 在时代上尚有争议[1, 13, 18], 本文按照《云南省岩石地层》[19]的意见将其置于早白垩世晚期。

2 白垩系剖面岩石组合及沉积特征
2.1 景星组(K1j)

根据白谷地剖面的实测剖面图(图2), 景星组一段底部16~17层为灰色中— 厚层状(含砂质)灰质砾岩夹灰紫色薄— 中层状含粉砂质细粒石英砂岩, 砾石成分主要为灰岩, 次圆— 次棱角状, 呈颗粒支撑, 属于碳酸盐质筛积物沉积与砂屑形成的砾砂互层的片汜沉积(图3(a))。

图2 白谷地下白垩统景星组实测剖面图
1.砾岩; 2.岩屑石英砂岩; 3.岩屑砂岩; 4.石英砂岩; 5.含粉砂质石英砂岩; 6.含细砂质粉砂岩; 7.粉砂岩; 8.泥质粉砂岩; 9.含钙质粉砂岩; 10.粉砂质泥岩; 11.钙质泥岩; 12.泥岩; 13.上侏罗统坝注路组; 14.下白垩统景星组; 15.下白垩统南新组; 16.动物化石; 17.植物化石; 18.产状; 19.分层线及层号; 20.平行不整合接触Fig.2 Measured section of Jingxing Formation in Lower Cretaceous of Baigudi

图3 白谷地剖面景星组沉积特征照片Fig.3 Sedimentary characteristics photos of Jingxing Formation in Baigudi section

18~19层为灰白色中— 厚层状中细粒石英砂岩夹灰紫色中层状中细粒石英砂岩, 见有平行层理、板状交错层理、波痕等牵引流沉积构造; 砂岩底面见有负荷模, 内部见有滑塌构造(图3(b))、液化卷曲构造(图3(c)); 岩石含较多炭质植物碎片, 局部产有少量硅化木(图3(d))。

20~23层底部为紫红色薄层状泥岩夹同色含粉砂质泥岩, 下部为灰紫色中— 厚层状细砂质粉砂岩、灰紫色泥质粉砂岩夹含砂角砾岩, 中部为灰紫色中— 厚层状含粉砂质细粒石英砂岩, 上部为灰紫色薄层状粉砂岩。岩层中见水平层理、砂纹层理、浪成波痕层理, 局部层面上见波痕, 并产有双壳类化石(图3(e))。

24~32层主要由灰紫色薄层状(泥质)粉砂岩、泥岩、中— 厚层状细粒石英砂岩和灰白色、浅灰色中细粒石英砂岩组成2个向上变粗的旋回性层序, 局部夹有灰质砾岩。砂岩底面具冲刷面, 层面局部见沟铸型(图3(f)), 发育平行层理、板状交错层理、楔状交错层理、爬升波痕层理, 含较多炭质植物碎屑; 粉砂岩发育砂纹层理、浪成波痕层理、水平层理及生物潜穴, 部分泥岩中含钙质结核。

33~35层由紫红色薄— 中层状细粒石英砂岩、粉砂岩、泥岩等比例组成。砂岩发育平行层理、板状交错层理、爬升波痕层理等水流构造; 薄层状粉砂岩、粉砂质泥岩频繁互层, 单个层对厚5~10 cm。

36~49层以灰白色中— 厚层状中粗粒、中细粒(岩屑)石英砂岩为主, 夹紫红色薄— 中层状细粒石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩。砂岩发育平行层理、波痕、板状交错层理、楔状交错层理、浪成波痕层理等沉积构造, 粉砂岩中见小型浪成波痕层理和生物潜穴。

景星组二段50~52层主要由紫红色薄— 中层状粉砂岩、薄层状泥岩组成。岩石中发育水平纹层和浪成波痕层理, 局部层面上见浪成波痕。

2.2 南新组(K1n)

根据空地登剖面的实测剖面图(图4), 南新组2~22层由紫红色、灰紫色中层状含砾细粒石英砂岩和中— 厚层状细粒(岩屑)石英砂岩、薄层状粉砂岩及粉砂质泥岩组成。砂岩中发育平行层理、楔状交错层理、板状交错层理以及生物潜穴(图5(a))、水流波痕(图5(b)), 部分砂岩底部见少量滞留砾石、底冲刷(图5(c))、槽模; 泥岩中见钙质结核及少量古土壤。

图4 空地登下白垩统南新组实测剖面图
1.砾岩; 2.砂砾岩; 3.岩屑石英砂岩; 4.白云质岩屑石英砂岩; 5.长石石英砂岩; 6.石英砂岩; 7.细砂岩; 8.含砾粉砂岩; 9.含钙质粉砂岩; 10.粉砂岩; 11.泥质粉砂岩; 12.粉砂质泥岩; 13.钙质泥岩; 14.泥岩; 15.下白垩统景星组; 16.下白垩统南新组; 17.下白垩统虎头寺组; 18.地层产状; 19.分层界线及编号Fig.4 Measured section of Nanxin Formation of Lower Cretaceous in Kongdideng

图5 空地登剖面南新组沉积特征照片Fig.5 Sedimentary characteristics photos of Nanxin Formation in Kongdideng section

23~30层由紫红色中— 厚层状细粒(长石)岩屑石英砂岩和薄层状粉砂岩、粉砂质泥岩组成, 发育交错层理, 具有泥裂、虫迹、浪成对称波痕、冲刷构造等沉积构造。

31~43层由2个粒度总体自下而上从细变粗的反向半旋回组成, 发育砂纹层理、水平层理及浪成对称波痕。

44~55层主要为紫红色厚层状含脉石英砂砾岩(图5(d))、厚层状含砾砂岩及薄— 中层状细砂岩夹少量薄— 中层状粉砂岩、粉砂质泥岩, 缺乏细粒单元, 可见楔状交错层理(图5(e))、板状交错层理、平行层理、叠瓦状构造、水流波痕等水流构造以及生物潜穴、冲刷构造。

56~60层为紫红色、灰紫色中— 巨厚层状细粒岩屑石英砂岩、中— 厚层状(含)钙质粉砂岩、厚层状含粉砂质泥岩, 粉砂岩中发育砂纹层理、波痕, 并见有干涉波痕(图5(f))。

2.3 虎头寺组(K1h)

根据白松堵剖面的实测剖面图(图6)及路线调查, 该组岩性较为单一, 主要为石英砂岩, 常见有暗紫色条带(图7(a))。

图6 白松堵下白垩统虎头寺组实测剖面图(地层倒转)
1.含白云质结核石英砂岩; 2.含砾石英砂岩; 3.石英砂岩; 4.粉砂岩; 5.含泥质粉砂岩; 6.泥岩; 7.整合接触; 8.平行不整合接触; 9.下白垩统南新组; 10.下白垩统虎头组; 11.古新统勐野井组; 12.产状; 13.分层线及层号Fig.6 Measured section (stratigraphic inversion) of Hutousi Formation in Lower Cretaceous of Baisongdu

图7 白松堵剖面虎头寺组沉积特征照片Fig.7 Sedimentary characteristics photos of Hutousi Formation in Baisongdu section

4~5层为紫灰色、淡紫红色中— 厚层状白云质胶结含中砂质细粒石英砂岩、中层状细粒石英砂岩。多见有白云质结核或夹层(图7(b)), 砂岩发育冲洗交错层理(图7(c))、波痕(图7(d))。

6层为紫红色中层状粉砂岩、含钙质泥岩。

7~9层为淡紫红色、灰白、浅灰色厚— 巨厚层状(白云质)中细粒石英砂岩, 发育冲刷面、旋卷层理(图7(e))、平行层理、交错层理(图7(f))等沉积构造。

10层为紫红色块状含泥质粉砂岩。

11~12层为灰色、灰白色中— 厚层状中砂质细粒石英砂岩, 发育平行层理、大型交错层理、干裂。

3 沉积体系及其沉积相

本区白垩系属于陆相红层, 具有沉积类型多、相变快的特点[20, 21]。结合野外观察和碎屑岩样品的粒度分析结果, 可将本区白垩系分为扇三角洲-湖泊与辫状河三角洲-残余河湖2个沉积体系。

3.1扇三角洲-湖泊沉积体系

扇三角洲是冲积扇进入稳定水体后形成的三角洲沉积[22, 23, 24, 25, 26, 27]。景星组发育水流波痕和浪成波痕, 常见以中碎屑岩为代表的牵引流沉积, 发育中型和大型交错层理, 以及灰质砾岩等碎屑流沉积物, 普遍含炭质植物碎屑, 可见硅化木和滑塌构造、重负荷构造, 指示湖盆附近高差大、坡度陡, 碎屑物质供应充足、堆积速度快, 且气候湿润、植物繁茂。总体表现为大型陆相湖泊环境下的湿地扇三角洲沉积体系。

3.1.1 扇三角洲平原

白谷地剖面16~17层位于近湖地带, 发育砾砂互层的片汜沉积以及数层厚0.5~2 m的砾岩层, 内见大型板状交错层理, 可能为砾质辫状河道沉积。因其是在潮湿气候下形成的湿地扇, 片汜沉积在盆地中部分布较少[27]。

3.1.2 扇三角洲前缘(过渡带)

在白谷地剖面18~19、24~32、33~49层的砂岩中发育大量平行层理、板状交错层理及楔状交错层理、浪成波痕等, 反映水流流速较强; 滑塌构造、液化卷曲构造指示坡度大且有地震活动; 含较多炭质植物碎片, 偶见硅化木, 反映植物繁茂且堆积速率高。此外, 剖面第24、40、49层砂岩粒度分析结果(表1, 图8(b), (c), (d))反映跳跃总体具有明显的双跳跃次总体, 为沉积速率较高的河口环境。细碎屑岩、泥岩主要发育砂纹层理、浪成波痕层理、水平层理及生物潜穴, 反映为水动力弱的环境。总体显示为扇三角洲前缘末端粉砂、细砂岩-扇三角洲前缘水下河道、河口砂坝沉积。

表1 研究区碎屑岩样品粒度参数统计 Tab.1 Statistical results of grain size parameters of clastic rock samples in the study area

图8 研究区下白垩统碎屑岩粒度概率分布曲线Fig.8 Grain size probability distribution curve of clastic rocks in Lower Cretaceous of the study area

3.1.3 前扇三角洲

白谷地剖面20~23层粉砂岩、泥岩发育水平层理、砂纹层理、浪成波痕层理; 白谷地剖面22层碎屑岩粒度分析结果(表1, 图8(a))显示其基本由单一的悬移总体组成, 表明水动力弱、流速缓慢, 属前三角洲沉积。

3.1.4 浅湖-半深湖

白谷地剖面50~52层粉砂岩、泥岩发育水平层理、小型浪成交错层理, 属水动力较弱的浅湖、半深湖相沉积。

3.2 辫状河三角洲-残余河湖沉积体系

辫状河三角洲是辫状水流进入稳定水体形成的三角洲[25, 27, 28]。南新组主要发育辫状河三角洲沉积, 虎头寺组则为残余河湖砂体沉积。

3.2.1 辫状河-曲流河沉积

空地登剖面2~22层砂-泥二元结构显著, 砂岩发育平行层理、楔状交错层理及板状交错层理、流水波痕、底冲刷、槽模, 是由单向水流作用产生的沉积构造。空地登剖面第8层砂岩粒度概率分布曲线为典型的二段型曲线(表1, 图8(e)), 属河流相沉积[29]。研究区东部(图1(c))相应层位岩石组合为脉石英(砂)砾岩-砂岩组成的韵律, 发育叠瓦状构造、粒序层理, 具有辫状河沉积特征。因此, 研究区由东向西由辫状河演化为曲流河, 但总体以辫状河沉积为主。

3.2.2 滨浅湖沉积

空地登剖面23~30层为砂质与细碎屑沉积, 发育交错层理、浪成对称波痕、冲刷构造, 表明其沉积环境处于浪基面以上, 为湖泊环境的滨浅湖沉积。

3.2.3 前三角洲-三角洲前缘沉积

空地登剖面31~43层由2个粒度总体向上变粗的半旋回组成。旋回底部为细碎屑加积型层序的前三角洲沉积; 上部则为砂岩夹少量粉砂岩, 以及泥岩组成的三角洲前缘沉积。

3.2.4 辫状河三角洲平原沉积

空地登剖面44~55层沉积了大量的滞留砾石, 砂砾岩、砂岩具有平行层理、大型板状交错层理、冲刷面, 反映为辫状河沉积。剖面第52层砂岩样品的粒度概率分布曲线与典型的河流沉积砂岩类似(表1, 图8(f))。

空地登剖面56~60层为砂-泥沉积, 细碎屑发育砂纹层理、浪成波痕, 干涉波痕显示浪成波痕叠加在流水波痕之上, 指示水深极浅, 为洪泛湖泊冲积平原沉积。

3.2.5 残余河湖沉积

白松堵剖面虎头寺组4~5层砂岩发育冲洗交错层理、波痕, 且多见有白云质结核, 表明沉积环境为蒸发量大的砂质湖滩。

白松堵剖面6~10层以砂岩为主, 发育平行层理、楔状交错层理及切割交错层理, 反映水动力大且沉积速度较快; 局部的旋卷层理可能是干涸的沉积物突然被水湿润后内粘力瞬间下降, 进而由流水作用牵引引起的变形, 为季节性河流沉积。第8层砂岩样品的粒度概率分布曲线反映其为湍急河流的沉积环境(表1, 图8(g))。

白松堵剖面11~12层以中碎屑岩为主, 第11层中砂岩的粒度概率分布曲线为三段式(表1, 图8(h)), 反映沉积时受到了强烈的水流和波浪作用。局部发育大型交错层理, 指示了风成作用的参与。总体为湖泊砂体沉积, 并发育风成相砂体沉积。

此外, 本文于云龙县诺邓地区的虎头寺组顶部砂岩中采集了1件人工重砂样, 样品由廊坊市诚信地质服务有限公司分析, 结果如表2所示。重晶石、赤(褐)铁矿等自生矿物含量为55.2%, 未见硫化矿物, 它们的大量出现反映了干旱、氧化的沉积环境[30]。总体上, 虎头寺组为干旱气候下的内陆残余河湖相砂体沉积, 并发育风成沉积。

表2 人工重砂鉴定 Tab.2 Identification results of artificial placers
3.3 古流向分析及沉积相展布

利用野外工作获得的交错层理前积纹层、波痕、槽模、砾石叠瓦状构造等产状数据, 结合相应岩层产状, 本文对古水流方向进行了恢复(图9), 并提出了研究区下白垩统各组沉积相的展布形式(图10)。

图9 研究区下白垩统古流水方向Fig.9 Paleocurrent direction in Lower Cretaceous of the study area

图10 研究区下白垩统沉积相平面展布Fig.10 Plane distribution of sedimentary facies of Lower Cretaceous in the study area

结合古流向, 在景星组沉积时期研究区东西两侧对物源均有贡献, 并以西部为主; 经历最大湖侵过程之后, 南新组沉积时期盆地沉降速度变缓, 物源方向以东侧为主; 随着后期沉降作用基本停止, 盆地基本被填满, 虎头寺组沉积范围较为局限, 在研究区中部发育残余河湖相沉积, 古水流自南向北季节性流动。

4 讨论
4.1 盆地沉积演化

综合分析实测剖面和路线调查资料, 本文认为景星组为扇三角洲-湖泊沉积, 南新组为辫状河三角洲沉积, 虎头寺组为残余河湖沉积(图11), 经历了一个完整的沉积演化历史, 即一个大型湖泊的发生、发展到消亡的过程。

图11 兰坪盆地中部白垩系沉积相序Fig.11 Sedimentary facies sequence of Cretaceous in the middle of Lanping Basin

景星组一段沉积时期底部发育冲积扇砾岩-砂岩沉积, 相当于低水位体系域(LST); 主体由扇三角洲前缘末端粉砂、细砂岩-扇三角洲前缘水下河道、河口坝砂岩沉积组成, 为复合三角洲叶状体堆积, 反映了盆地水域迅速扩张的趋势, 相当于扩张体系域(EST)。

景星组二段沉积时期发育浅湖— 半深湖相泥质沉积, 为高水位体系域(HST)。

南新组沉积早期为辫状河-曲流河、滨浅湖泊相沉积, 属于低水位体系域(LST); 中期为三角洲前缘-前三角洲相沉积, 属于扩张体系域(EST); 晚期为辫状河三角洲平原相沉积, 属于高水位体系域(HST)。

在虎头寺组沉积时期, 早白垩世晚期盆地急剧萎缩而成为残余河湖沉积, 最后可能转变为沙漠环境, 为萎缩体系域(RST)。之后早白垩世末期长期的沉积间断导致兰坪盆地缺失上白垩统沉积。

4.2 盆地属性探讨

早白垩世兰坪盆地沉积了景星组、南新组和虎头寺组陆相沉积岩建造组合, 1∶ 20万兰坪幅区调资料[31]显示化石均为陆相生物。下白垩统的沉积空间分布严格受到了东侧维西— 乔后— 哀牢山断裂和西侧澜沧江断裂的控制, 由于这2条断裂为多期活动断裂, 前人对白垩纪边界断裂的性质认识存在分歧, 导致对该时期盆地性质得出了挤压和伸展2种不同的结论[4, 5, 6]。

早白垩世兰坪盆地沉积特征表现为: ①盆地东西两侧的早期造山带控制着盆地的沉积范围; ②物源来自两侧早期造山带[32]; ③景星组沉积时期湖盆附近高差大、坡度陡, 碎屑物质供应充足、粒度粗、沉降快, 顶部为稳定的粉砂质泥岩和泥岩, 反映控盆断裂活动强度由强变弱; ④南新组辫状河三角洲反映出两侧地形和坡度变缓, 盆地逐渐被充填; ⑤虎头寺组仅在盆地中部零星分布, 为干旱环境残余河湖及风成砂体沉积, 反映构造活动不再活跃; ⑥早白垩世末长期的沉积间断使兰坪盆地缺失上白垩统沉积; ⑦整个沉积时期, 盆地内无同期火山建造。

根据以上特征, 兰坪盆地与前陆盆地、陆内坳陷盆地有明显不同。与前陆盆地的差别是: ①由于距三叠纪碰撞造山时期间隔时间长, 盆地周缘已经形成了古褶皱造山带, 不属于典型的弧后前陆盆地或周缘前陆盆地[33]; ②冲积扇三角洲-辫状河三角洲的演化模式反映大地构造背景为伸展状态, 与压性的前陆盆地有本质区别[34]。

与陆内坳陷盆地的差别是: ①陆内坳陷盆地位于克拉通内部, 但本区不处于克拉通; ②该时期盆地沉积速率较快, 而非缓慢的坳陷型沉降; ③该时期沉积物普遍较粗, 且相变较快, 与坳陷盆地细粒沉积发育、岩性平面上变化慢的特征有所区别; ④盆地边界受到边缘断裂控制, 不同于坳陷盆地不发育较大构造的特点[35, 36]。

兰坪盆地侏罗纪时期的沉积建造为陆相沉积夹少量海陆交互相沉积, 南澜沧江地区的早侏罗世流纹英安岩是后碰撞-后造山阶段岩浆活动的产物, 指示构造背景为碰撞后的伸展阶段[37], 此时盆地性质为(近陆缘)坳陷盆地[1], 兰坪盆地白垩纪边界断裂应当继承了侏罗纪时期的伸展性质。

早白垩世兰坪盆地东西两侧为古老的造山带隆起, 发育过程中受到伸展性的边缘断裂控制; 沉积体系转换过程为扇三角洲— 辫状河三角洲— 残余河湖, 其中扇三角洲代表了早期盆地断陷发育, 其后随着时间推移, 两侧造山带物源区被不断剥蚀, 高度削低, 扇三角洲逐渐演化为辫状河三角洲, 最后盆地被填满, 在炎热干旱气候下形成残余河湖和风成沉积; 主要演化时期缺少岩浆活动, 地热场相对较弱, 与裂谷盆地区别明显。综上所述, 该时期兰坪盆地性质为陆内断陷盆地。

4.3 区域构造意义

在白垩纪沉积期, 兰坪盆地处于班公湖— 怒江洋中特提斯演化阶段, 班公湖— 怒江洋盆在约140 Ma 处于俯冲阶段[38, 39, 40], 在早白垩世持续俯冲[41], 早白垩世末期洋盆最终关闭[38, 42, 43]。由于中特提斯洋盆的俯冲不会对北东侧地块, 尤其是羌塘地块东部的昌都— 兰坪地块造成明显的挤压作用, 因此兰坪地块继承了中侏罗世— 晚侏罗世的沉降背景[7, 9, 10], 并发生了大规模的断陷式沉降, 可能与深部热地幔物质冷凝收缩有关[44]; 早白垩世末期, 拉萨地块与羌塘地块的碰撞事件终止了昌都— 兰坪地块的沉降, 随后受新特提斯雅鲁藏布洋壳向北俯冲作用的影响[45, 46, 47], 北羌塘地块、兰坪地块普遍缺失晚白垩世沉积记录[19, 48]。因此, 兰坪盆地早白垩世地层的沉积演化和气候变化是对中特提斯洋向南俯冲的远程响应, 晚白垩世地层的缺失则与中特提斯洋闭合和新特提斯洋的继续北向俯冲有关(图12)。

图12 白垩纪兰坪盆地与中特提斯洋、新特提斯洋演化的关系[46]Fig.12 The relationship between Cretaceous Lanping Basin and the evolution of Meso-Tethys and Neo-Tethys Oceans [46]

该时期盆地沉降的动力学机制目前仍存在争议, 尚需进一步的工作与讨论[8, 10, 49]。早白垩世兰坪盆地发生了一次大规模的伸展运动, 在断陷盆地演化早期, 扇三角洲发育与盆地边缘断裂活动的关系密切, 源区高地不断剥蚀、盆地部分填充, 扇三角洲演化为辫状河三角洲, 断陷停止后, 残余河湖和风成砂体的沉积代表了伸展运动的结束。

4.4 成矿学意义

白垩纪并非兰坪盆地的主要成矿期, 但该时期地层却是重要的矿源层和赋矿层。本文在剖面测制过程中按层号和岩性采集了基岩样, 结果显示铜、铅、锌、银在景星组、南新组、虎头寺组的平均质量分数为世界砂岩相应元素丰度[50]的1.3~3.8倍(表3), 为矿床的同生沉积提供了一定的物质来源, 形成了初步富集的原生沉积矿床, 如白洋厂银铜矿[14], 并成为了喜马拉雅期成矿重要的矿源层[4]; 景星组一段富含有机质, 可使盆地卤水在温度较低(< 200 ℃)的情况下演化为成矿流体[7]; 景星组三角洲前缘砂岩和虎头寺组残余河湖相砂岩不仅可为成矿作用提供建造水, 也是有利的运移和成矿空间; 兰坪盆地赋矿层位以景星组一段为主, 如金顶铅锌矿北厂矿段、白秧坪铜矿床、富隆厂铅锌矿床[8, 15], 其次为虎头寺组, 如白洋厂银铜矿[4, 13], 该时期未能成矿的原因可能与成矿能量不足有关。因为成矿能量的大小决定成矿作用能否进行, 它主要来自一定规模的构造活动、岩浆活动和地热能[51], 早白垩世断陷盆地演化阶段构造活动的规模远低于喜马拉雅期, 且无岩浆活动, 因此仅能形成一些局部的成矿元素富集与矿化体[7]。

表3 兰坪盆地中部各地层元素平均含量 Tab.3 Average content of elements in different strata in central Lanping Basin
5 结论

(1)景星组属气候湿润条件下的大型陆相湖泊扇三角洲-湖泊沉积, 南新组为辫状河三角洲沉积, 虎头寺组为干旱环境的残余河湖及风成沉积, 早白垩世兰坪盆地性质为陆内断陷盆地。

(2)白垩纪兰坪盆地的发展变化是中特提斯洋和新特斯洋演化过程的远程响应, 这也导致了盆地气候由适宜植被生长且温暖湿润的环境逐渐转为干旱炎热环境。

(3)该时期未能形成规模型矿床, 但为兰坪盆地喜马拉雅期大规模成矿事件提供了必要的物质基础。

致谢: 对共同参与野外工作的云南省地质矿产勘查院胡成军、王明明等同事一并感谢。

(责任编辑: 魏昊明)

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