研究区位于滇西三江地区怒江断裂与柯街断裂之间的保山地块中部(图1)^[1], 大地构造位置隶属于缅泰马、扬子及印支克拉通3个微大陆的交接部位^[2], 主体位于缅泰马微大陆北部^[3], 地质构造十分复杂, 岩浆活动强烈, 其岩浆活动背景历来受到地学界的重视。前人对该区卧牛寺组玄武岩的研究始于20世纪80年代初, 云南地质矿产局区调队在1980年提交的1:20万保山幅区域地质调查报告中创建了卧牛寺组^[4], 并根据枕状玄武岩及卧牛寺组灰岩夹层中的蜓化石将其定性为晚石炭世海相喷发产物。随后, 众多研究者在文献中沿用了这一结论^{[5, 6]}。

图 1

Fig.1

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	图 1 研究区位置图[1] 1.扬子板块西缘火山岩区; 2.哀牢山洋脊/准洋脊火山岩-蛇绿岩带; 3.太忠-李仙江弧火山岩带(P1-T); 4.思茅微陆块火山岩区; 5.南澜沧江弧火山岩带(P-T); 6.昌宁-孟连洋脊/准洋脊洋岛火山岩-蛇绿岩带(C-P); 7.保山微陆块火山岩区Fig.1 Locality of the study area[1]

1990年, 巩满福以亚碧罗— 保山— 施甸一线为界将卧牛寺组玄武岩划分为东、西2个岩带加以研究, 指出西岩带为海相喷发, 东岩带以陆相喷发为主, 也有海相喷发^[7]。本次在施甸地区实测的3条卧牛寺组剖面及路线地质调查中均未发现沉积夹层, 更无海相碳酸盐岩夹层的出现, 且卧牛寺组玄武岩无枕状构造等海相特征, 这些充分表明施甸地区卧牛寺组火山岩是陆相喷发的, 与北部保山地区海相喷发的卧牛寺组玄武岩存在明显差异, 这一客观事实支持了上述“ 一分为二” 的观点。施甸地区与北部保山地区卧牛寺组火山岩喷发环境的不同指示了两者二叠纪时期岩相古地理环境的差异, 这对于认识保山地块沉积古地理演化特征有重要意义。同时, 本次调查所采年龄样的测试结果为264 Ma(K-Ar法, 中国地质调查局宜昌地质矿产所测试), 结合火山岩与上、下地层的接触关系, 笔者认为, 卧牛寺组火山岩喷发时期应为二叠纪早期, 这为重新厘定该区卧牛寺组火山岩的地质时代提供了较为可靠的依据。

前人曾因在保山地区的卧牛寺组中部的沉积夹层中采获Triticites cf.liuchowensis Chen, T.parvulus(Schellwien), Schwagerina cf.minima Shinner et Wilde.等 化石而将卧牛寺组划为晚石炭世(C₂w)^[4]。近年, 有人在金鸡剖面(卧牛寺建组剖面)的第二层生物碎屑灰岩夹层中采获两枚Rabeignathus ritterianus sp.nov., 其形态特征与美国犹他州早二叠世晚Aktastinian至早Baigendzhinian的Sweet-oghathus white带上部的Rabeignathus bucaramangus动物群中的某些类型相似, 认为卧牛寺组的地质时代应为早二叠世Artinskian晚期, 或许还包括Kungurian早期^[8]。本次工作查明, 卧牛寺组火山岩平行不整合于下伏下二叠统丁家寨组(P₁d²)地层之上, 又被上覆地层中二叠统丙麻组(P₂bm)不整合覆盖, 该套岩石的喷发时期应为早、中二叠世之间。同时, 火山岩的测龄结果为264 Ma(表1), 显示其喷发时期为中二叠世(相当于瓜德鲁普世卡匹敦期), 年龄测定结果偏新, 可能与岩石的次生蚀变有关。据此, 作者认为卧牛寺组火山岩属海西期火山活动的产物, 火山活动时期为早二叠世中-晚期。

表 1

Tab. 1

表 1(Tab. 1)

表 1 卧牛寺组玄武岩钾-氩法年龄分析结果 Tab. 1 Results of K-Ar dating for basalt of Woniusi Formation 序号 实验室编号 原送样号 样品名称 w(K)/10-2 w(40Ar)/10-6 40Ar/40K 年龄/Ma Φ (空氩)/10-2 1 1209007 PM005-13 玄武岩 0.423 0.008 326 0.016 5 264 59.2 注: 测试单位为中国地质调查局宜昌地质矿产研究所; 样品批号209011; 报告编号1209006。

表 1 卧牛寺组玄武岩钾-氩法年龄分析结果 Tab. 1 Results of K-Ar dating for basalt of Woniusi Formation

本文对卧牛寺组玄武岩的构造环境判别图是基于云南省地质调查院信息中心开发的“ 岩石化学计算与图解系统” 完成的。样品分析结果见表2、表3。

表 2

Tab.2

表 2(Tab.2)

表 2 卧牛寺组火山岩主量元素分析结果 Tab.2 Bulk-rock major element data for volcanic rock of Woniusi Formation (wB%) 样号 产地 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 H2O+ 总量 PM005-8YQ 小茨菇塘 48.16 1.44 16.5 9.64 2.07 0.14 6.00 9.39 3.18 1.22 0.29 1.60 99.63 PM005-13YQ1 小茨菇塘 46.63 1.86 20.39 11.16 1.89 0.22 4.29 2.80 0.56 0.76 0.15 8.77 99.48 PM005-13 Q2 小茨菇塘 46.38 3.50 14.02 14.02 0.99 0.12 2.01 8.75 4.14 1.86 0.72 3.86 100.37 PM030-20 YQ 金厂 58.98 1.20 11.23 10.81 0.62 0.08 5.26 3.10 1.17 2.38 0.29 4.12 99.24 D3806 YQ 五磨 50.93 1.76 15.40 8.07 2.90 0.13 7.37 7.34 2.28 0.17 0.21 3.10 99.66 PM019-18 YQ 松林 48.13 1.84 16.58 10.78 1.72 0.17 5.34 6.65 2.60 1.54 0.38 3.49 99.22 PM019-19 YQ 松林 51.76 1.64 15.83 10.21 1.22 0.13 4.12 5.62 2.55 2.04 0.32 3.64 99.08 PM019-21 YQ 松林 47.55 2.13 17.38 11.13 0.90 0.14 2.17 4.59 2.18 1.03 0.37 6.76 96.33

表 2 卧牛寺组火山岩主量元素分析结果 Tab.2 Bulk-rock major element data for volcanic rock of Woniusi Formation (wB%)

表 3

Tab.3

表 3(Tab.3)

表 3 卧牛寺组火山岩微量及稀土元素分析结果 Tab.3 Trace element and rare earth element data for volcanic rock of Woniusi Formation (10-6) 样号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y PM005-8 18.40 37.30 4.78 20.1 4.51 1.87 4.82 0.79 4.72 0.99 2.56 0.35 2.21 0.34 24.00 PM005-13 28.80 44.20 7.93 33.9 8.33 2.72 9.53 1.55 9.22 1.93 5.04 0.68 4.22 0.60 47.00 D3806 10.80 21.60 3.35 15.60 3.84 1.49 4.51 0.81 4.70 0.92 2.61 0.40 2.25 0.35 24.90 PM019-18 19.50 40.30 5.18 21.80 4.83 1.59 5.26 0.93 5.52 1.14 3.55 0.55 3.21 0.54 32.50 PM019-19 21.80 44.50 5.70 24.30 5.42 1.66 5.77 1.06 6.36 1.32 4.11 0.63 3.59 0.60 34.80 PM019-21 17.00 34.60 4.79 21.10 4.72 1.80 5.04 0.92 5.41 1.10 3.42 0.53 2.95 0.48 30.30 样号 Rb Sr Ba Ga Nb Ta Zr Hf Th V Cr Co Ni B Sc PM005-8 2.40 291.00 299 18.70 19 1.15 119 2.68 1.77 210 271 40.60 138.00 - 33.0 PM005-13 11.30 34.90 281 22.50 18 1.14 155 3.78 4.58 219 233 47.40 59.10 - 44.8 D3806 2.40 218.00 154 21.4 12.1 0.97 103 2.22 2.36 220 331 44.4 125.00 2.1 29.6 PM019-18 33.90 223.00 331 21.8 19.8 1.20 169 3.96 4.61 258 297 42.3 110.00 18.5 35.5 PM019-19 32.20 209.00 331 21.6 19.8 1.20 159 3.18 4.17 265 309 45.3 131.00 20.8 36.4 PM019-21 9.70 240.00 289 23.3 18.6 1.17 136 3.93 2.64 312 96.1 54.6 91.10 11.5 37.8

表 3 卧牛寺组火山岩微量及稀土元素分析结果 Tab.3 Trace element and rare earth element data for volcanic rock of Woniusi Formation (10-6)

在K₂O-TiO₂-MgO关系图(图5(a))上, 大部分投影点落入“ 大陆玄武岩+大洋碱性玄武岩+大陆裂谷玄武岩” 的共同区域, 而在里特曼岩系指数图解(图5(b))上, 大部分样品投影点落入σ < 3.3的钙碱性岩系, 否定了岩石为大洋碱性玄武岩的结论, 表明其为大陆玄武岩; 在Ti/100-Zr-3Y图解(图5(c))上, 大部分投影点落入板内玄武岩区域(D区); 在Zr/Y-Zr关系图(图5(d))上, 除一个投影点落入“ 洋中脊玄武岩” 外, 其余样品投影点均落入板内玄武岩区域(WPB); 通过La/Yb-∑ REE定量分析、投图(图5(e)), 所有样品投影点落入玄武岩大区(A区)中的大陆拉斑玄武岩小区(“ 2” 区)。

图 5

Fig.5

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	图 5 卧牛寺组结构环境判别图[9]Fig.5 Discrimination diagrams for tectonic settings of volcanic rock from Woniusi Formation[9]

根据以上岩石化学分析结果判别图解, 可以得出: 研究区内卧牛寺组玄武岩为一套大陆拉斑玄武岩系, 为板内陆相喷发的产物。

滇西施甸地区卧牛寺组火山岩的喷发时期为早二叠世中-晚期, 喷发环境为板内陆相喷发。这不仅可以从地质学、岩石化学及同位素年龄方面得到证实, 而且可以从该地区的地质演化历史中找到答案, 即早二叠世早期, 本区发生沉降, 海水由北而南侵入, 发育了含钙质砂泥质建造和少量碳酸盐建造; 早二叠世晚期, 地壳再度抬升, 海水由南向北退出, 遭受短暂剥蚀后, 地壳拉张, 形成了裂隙式喷发的基性火山岩建造(P₁w)。此时, 北部保山一带尚处于浅海环境, 而南部施甸地区已抬升为陆, 因此, 北部保山一带的卧牛寺组具浅海相喷发特征, 而施甸地区的卧牛寺组为陆相喷发环境。