泰國西北部二疊紀碳酸鹽巖的成因來自玄武巖類的證據

在云南西部，經過20世紀70年代和80年代的綜合研究，地學界接受了來自古特提斯階段的穩定土地和洋盆構造帶的海拔高度意見。昌寧-孟連構造帶一般認為代表了古提斯多島洋的主洋盆地。云南西部大構造單元的南北擴張，尤其是與泰國北部相比有很大不同。根據輻射昆蟲硅巖的分布，一些科學家認為，昌寧-孟連構造帶是古特提斯-溫帶山脈，南經緬甸東部，北經泰國北部的芳縣和青鹿地區[6.8]。然而，研究泰國古特提斯地質的科學家主要傾向于將鈉安納羅西亞-uttaradit構造帶劃分為古特提斯-東通道[9.11]。主要依據是，鈉安納羅西亞-東通道構造帶是保存完好的蛇綠混合巖石，而清清湖地區的大量碳酸鹽巖地層缺乏與洋盆山相關的火山巖證據。2003年至2005年，對清遠、芳縣碳酸鹽巖層進行了調查，發現該地區大部分碳酸鹽巖層下發育著洋島玄武巖，形成了海洋地層序列。它的地層結構和玄武巖特征可以與昌寧-孟連構造帶進行比較。1aeng、ban、dang剖面在1:100萬泰國地質圖上,清邁至芳縣之間,分布幾塊紅色標識區,代表二疊紀碳酸鹽巖分布區,野外這些碳酸鹽巖形成該地區最美麗的山巒,包括強島西部的強島山(DoiChiangDao)和泰緬交境地區的AngKhang山(DoiAngKhang).2003~2005年間,3次泰國北部地區野外考察中,我們在4條剖面研究了火山巖與上覆碳酸鹽巖地層之間的關系,包括南奔的MaeTha剖面、強島的DoiChiangDao剖面和KaeNo剖面、芳縣的BanPhaDaeng剖面(圖1).MaeTha剖面位于南邦至清邁高速公路(11號公路)58.4km處,為公路東側的低矮山丘掌子面,地層近直立,出露厚度大約18m,其中火山巖位于最南端,厚度約為2m,中部為薄層燧石與灰巖互層,燧石為灰色,單層厚0.5~2cm,上部為灰巖.中上部的灰巖層底模發育,為濁積灰巖.根據底模位置,推斷剖面南為底、北為頂(圖1和2).燧石重結晶較強,沒有發現可供鑒定的放射蟲化石,灰巖中含有下二疊世蜓類化石.DoiChiangDao剖面位于強島山兩山峰之間新開的小路旁,最底部沒有見到玄武巖,僅黑色凝灰巖和含凝灰質灰巖,往上變為深灰色薄層灰巖、中-厚層灰巖,再向上主要為淺灰色灰巖、白云質灰巖和白云巖(圖1和2).沿山中深溝橫向追索,很快發現灰巖滑塌沉積構造,以及鈣質碎屑濁積巖.KaeNoi剖面位于1322號公路38.8~39km之間,底部為塊狀玄武巖和氣孔狀玄武巖,出露很少,下部為紅色含凝灰質灰巖與凝灰巖互層,上部為白云巖、白云質灰巖(圖1和2).除一些生物化石碎屑外,沒有發現可供鑒定的化石,泰國地質圖反映其地質時代為二疊紀.BanPhaDaeng剖面位于1340號公路經過的BanPhaDaeng村一帶,該村莊坐落在火山巖風化后的低洼地區,村莊周圍山丘均為碳酸鹽巖組成.在1340號公路20.75km處,見火山巖過渡為灰巖,并很快變為白云巖、白云質灰巖、核形石灰巖等;火山巖包括塊狀玄武巖、氣孔狀玄武巖和凝灰巖(圖1和2).灰巖中含有二疊紀有孔蟲、腕足和珊瑚化石.這些地層的巖石組合和巖性演變序列能夠很好地與滇西南昌寧-孟連構造帶海山(洋島)對比.2巖石蝕變及巖石類型的重新識別本文研究的玄武巖樣品共6件,其中2件采自MaeTha剖面,包括04TB1和05TB4,分別為2004和2005年野外考察中采集;2件采自KaeNoi剖面,05TB6-1和05TB6-2,均為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.這6件樣品均采自上述3條剖面的底部,野外觀察巖性較新鮮,呈塊狀構造沒有變形和變質.室內顯微鏡下薄片觀察發現,這6件樣品均已發生不同程度的蝕變,巖石中出現含量不等的蝕變礦物,如綠泥石、碳酸鹽礦物等.化學分析表明,其H2O含量不同程度增高(表1).根據中國“三江”地區火山巖研究經驗,這些巖石樣品仍可以利用Zr/TiO2-Nb/Y和TAS圖解判定其巖石系列和巖石類型.首先對巖石化學結果進行校正,然后將校正后數據投入這兩個圖解.在Zr/TiO2-Nb/Y圖中,1件樣品(04TB1)落入亞堿性玄武巖區,1件樣品(04TB8)落在Irvine線上,其余樣品均落入堿性玄武巖區(圖3(a)).但在TAS圖解上,僅2件樣品(04TB8和05TB4)落入堿性玄武巖區,另4件樣品均落入亞堿性玄武巖區,靠近Irvine線(圖3(b)).在中國“三江”地區火山巖巖石系列研究中也存在類似的矛盾現象,并被解釋為這些巖石“在晚古生代以來的長期復雜的地質歷史中發生了水-巖反應和物質-化學變化”,導致“SiO2相對增多或Na2O+K2O相對降低”.在巖石類型上,樣品04TB8落入鉀質粗面玄武巖區,其余樣品均落入玄武巖區(圖3(b)).3地球化學特征和成因的背景3.1tfeo/mgo-tio2與maetha剖面的區別從表1可以看出,研究區玄武巖具有高鈦(04TB1除外)、高磷的特點,w(TiO2)為2.62%~3.55%,w(P2O5)為0.27%~0.59%,與中國“三江”地區洋島玄武巖的特征一致[14~18].在TFeO/MgO-TiO2圖解中,除MaeTha剖面的樣品外,其余樣品均落入洋島玄武巖區(圖4(a));在P2O5-TiO2圖解中,KaeNoi剖面的2件樣品和BanPhaDaeng剖面的1件樣品落入洋島玄武巖區,BanPhaDaeng剖面的另1件樣品和MaeTha剖面的1件樣品落入堿性玄武巖區(圖4(b)).其巖石組合特征與“三江”地區洋島玄武巖組合相似,反映了洋島玄武巖組合的演化特點[14~18].3.2洋脊玄武巖巖石地球化學特征將研究區6件樣品及中國“三江”地區洋島玄武巖稀土、微量元素和相關參數列于表2.從表2可以看出,研究區樣品稀土元素總量為128.27~234.71mg/g,明顯比洋脊玄武巖高;無δEu異常,為0.9~1.1;LaN/YbN為5.52~7.52,呈現明顯的輕稀土富集,重稀土虧損;采用球粒隕石標準化后作圖,其配分模式呈明顯的右側斜型(圖5(a)).這些特點與滇西南德欽、耿馬地區洋島玄武巖相一致,亦與印度洋西部的Réunion島玄武巖特點相類似.微量元素Pearce蛛網圖呈K-Ti上隆的富集型(圖5(b)),可與洋島玄武巖相對比.4晚古生代構造格架與沉積特征的關系關于泰國西北部清邁-夜豐頌地區晚古生代碳酸鹽巖地層的研究,有較長的歷史.日本古生物學者Toriyama、Konishi就報道研究區石炭系-二疊系地層由塊狀灰巖、鮞?；規r、核形石灰巖等組成,含有豐富的蜓等微體古生物化石,為典型的暖水環境沉積.德國地質學者Baum等在詳細地質調查基礎上,對研究區地質進行了綜合報道,發現二疊紀塊狀灰巖、鮞粒灰巖覆蓋在晚石炭世蛇綠巖、紅層之上,灰巖礫石、層狀燧石、蛇綠巖?；祀s在一起,其厚度變化較大,并把二疊紀灰巖與下伏蛇綠巖之間解釋為平行不整合接觸或不整合接觸.Bunopas和Vella將難河-程逸構造帶以西、撣斷裂以東的地區稱為撣泰克拉通,認為該地區晚古生代地層為地臺型沉積該觀點得到廣泛接受,并使用至今.同時,撣泰地塊(撣泰克拉通)晚古生代古地理位置重建、生物古地理區系歸屬成為分歧最大的地塊之一:高緯度冷水生物區和低緯度暖水生物區.Caridroit等根據放射蟲硅質巖的研究,認為清邁地區晚古生代為大洋盆地,可以與昌寧-孟連古特提斯洋盆對比.中國地質學者通過大量研究,也得出相同結論.Ueno和Igo認為泰國西北部強島地區的碳酸鹽巖為海山背景沉積,并提出夜豐頌-眉薩良一帶為古特提斯縫合帶(MaeYuam構造帶).但是,許多學者以清邁地區缺乏晚古生代洋殼型火山巖沉積為依據,堅持清邁地區晚古生代沒有洋盆環境、緬甸撣邦地區與泰國西北部地區構成統一的陸殼板塊,即撣泰地塊.由于Baum等沒有具體的剖面描述,筆者無法對其報道的地質現象進行復查.從他們描述的地質特征來看,這些地層就是海山(洋島)沉積,其依據是(1)礫巖成分單調,為灰巖礫石,可能為海山邊部的垮塌巖塊和礫石.在清邁地區晚古生代海山(洋島)沉積地層中,常見灰巖礫石、巖塊與基性火山巖、凝灰巖混雜在一起.(2)紅層沉積,可能為海山(洋島)序列中的紫紅色沉凝灰巖,因為清邁地區晚古生代海山(洋島)沉積層序中這類地層主要為紅色地層.(3)灰巖地層厚度在空間變化很大,這顯然不是穩定地塊的沉積特征.泰國西北部地區晚古生代海山(洋島)地層序列的發現和鑒定,從根本上否定了清邁地區晚古生代為穩定碳酸鹽巖臺地的認識,也證明了晚古生代根本就不存在撣泰地塊(或撣泰克拉通),緬甸撣邦地塊和泰國南邦地塊(或素可泰地塊)在晚古生代是各自獨立的陸殼微板塊,他們之間存在晚古生代大洋盆地即古特提斯洋盆(圖6).到目前為止,泰國西北部地區,已經報道有志留紀至三疊紀的燧石沉積,其中泥盆紀到晚三疊世早期地層中發現有豐富的放射蟲化石,動物群