研究区地层区划属华南— 印支大区、思茅— 南邦地层区、老西北地层分区。通过实际调查, 结合前人资料^{[13, 14, 15]}的综合研究表明, 以国界划分的老西北地层分区地层的演化与东南亚及邻区的构造演化密切相关^[16], 与思茅地层分区极为相似^[15]。研究区出露晚石炭世— 二叠纪海相中基性火山-碎屑岩和碳酸盐岩系、三叠纪海相— 海陆交互相碎屑岩夹中酸性火山岩建造, 以及侏罗纪、白垩纪和新近纪陆相碎屑岩沉积地层。参考中国地层指南^[17], 以岩石地层划分为标准, 系统测制地层剖面, 如P01至P11(图2), 进行地层划分, 厘定了本区地层层序, 新建并命名岩石地层单位14个(表1), 各单位岩性组合、接触关系、厚度变化、化石、沉积环境、时代依据等已另文发表^[18], 此处仅简要介绍。

图2

Fig.2

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图2 研究区地质矿产简图 1.第四系; 2.洪沙县组; 3.帕克沟组; 4.孟恩县组; 5.南勇桥组; 6.梅特河组; 7.南莫村组; 8.南辽组; 9.南团组; 10.杭村组; 11.帕红组; 12.潘达组; 13.冬卡组; 14.孟南县组; 15.杭河组; 16.整合界线; 17.角度不整合; 18.平行不整合; 19.逆断层; 20.平移断层; 21.实测剖面及编号; 22.路线剖面及编号; 23.铜矿点及编号; 24.金矿点及编号; 25.铅矿点及编号; 26. 金砷锑多金属综合异常及编号; 27. 铜铅锌银多金属综合异常及编号; 28. 锡钼多金属综合异常及编号; 29. 铜镍钴多金属综合异常及编号; 30. 钇镧铌钍多金属综合异常及编号; 31.找矿远景区及编号; 32.国境线; 33.河流Fig.2 Geological and mineral products sketch of the study area

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 研究区地层划分与命名 Tab.1 Stratigraphic classification and nomenclature of the study area

表1 研究区地层划分与命名 Tab.1 Stratigraphic classification and nomenclature of the study area

石炭系主要分布于研究区东部孟南县湄公河沿岸及西北部乌多姆赛省孟昏县, 是研究区出露最老地层。根据实测剖面划分为下部火山岩及上部火山-沉积岩2部分, 新建2个组, 二者整合接触, 以富含火山组分为特色, 属浅海相火山-沉积建造, 可与M.Nale幅(F-47-XXXVI)南塔(Nam Tha)地层区下石炭统(C₁)对比^[19], 命名为杭河组(C₂h)、孟南县组(C₂m), 时代置于晚石炭世。

石炭— 二叠系划分为下部碳酸盐岩与上部碎屑岩夹碳酸盐岩2部分, 新建2个组, 二者为平行不整合接触, 为浅海台地相碳酸盐岩沉积, 以大套富含䗴化石的灰岩为特征, 与云南思茅分区的西门涯子组、中下二叠统的拉竹河组相似^{[20, 21]}, 与南塔地层区上石炭统— 下二叠统(C₂-P₁)及中下二叠统(P_1-2)可对比, 命名为冬卡组(C₂-P₁d)、潘达组(P₂p), 时代分别置于晚石炭世— 早二叠世及中二叠世, 与下伏上石炭统孟南县组(C₂m)呈整合接触关系。

三叠系较广泛出露于东部孟南县湄公河两岸及西北部乌多姆赛省孟昏县一带, 为一套海陆交互相的细碎屑岩夹灰岩沉积建造, 其地层层序与滇西地区中三叠统臭水组、上三叠统桃子树组及太平掌组可对比^{[20, 21]}, 与南塔地层区上三叠统(T₃)上、中、下3个岩段可对比, 根据实测剖面结合路线地质调查划分为4个部分, 命名为帕红组(T₂p)、杭村组(T₃h)、南团组(T₃n)、南辽组(T₃nl), 时代置于中— 晚三叠世, 各组间均为整合接触, 与下伏中二叠统潘达组(P₂p)呈角度不整合接触。

侏罗系广泛出露于研究区中部, 为一套河湖相碎屑岩沉积建造, 可与滇西地区的下侏罗统漾江组、中侏罗统花开左组上下段、上侏罗统坝注路组对比^{[20, 21]}, 与南塔地层区下中侏罗统(J_1-2)、上侏罗统(J₃)相似, 与万象盆地的南立组、南舍组、班辛黑组可对比^[22], 根据实测剖面划分为4个部分, 命名为下侏罗统南莫村组(J₁n)与梅特河组(J₁m)、中侏罗统南勇桥组(J₂n)及上侏罗统孟恩县组(J₃m), 时代置于侏罗纪, 各组间均为整合接触, 可角度不整合覆于不同时代地层之上。

白垩系分布于研究区中西部洪沙县— 孟南县一带, 为一套湖相砂泥质沉积建造, 其地层层序与我国滇西地区的景星组可以对比^{[20, 21]}, 与南塔地层区下白垩统(K₁)上部层位相当, 与万象盆地的普帕纳帕陶山组相似^[23], 根据实测剖面划分为1个地层单位, 新建并命名为帕克沟组(K₁p), 据植物化石时代置于早白垩世, 与下伏孟恩县组(J₃m)呈整合接触。

新近系局限于洪沙县附近, 为湖沼相含煤砂泥质沉积建造, 含大量褐煤, 部分地段(沉积盆地中心)可厚达数十米甚至上百米, 主要分布于洪沙盆地北西, 其地层层序与云南中新世沉积相似^{[20, 21]}, 与南塔地层区新近系(N)层位相当。根据实测剖面划分为1个地层单位, 命名为新近系洪沙县组(N₁h), 时代置于新近纪, 与下伏帕克沟组(K₁p)呈角度不整合关系。

研究区石炭系— 二叠系生物化石丰富, 以䗴、腕足为主, 头足、腹足、海百合、苔藓虫次之。根据䗴的分布与演化特征(图3), 新建以下4个组合带。

图3

Fig.3

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	图3 研究区石炭纪— 二叠纪主要䗴化石演化特征与生物带划分图Fig.3 Evolution characteristics and biozoning of the Carboniferous-Permian fossils in the study area 1.Cyclocyclicus; 2.Schwagerina; 3.Misellina; 4.Nankinella; 5.Chusenella; 6.Verbeekina; 7.Afghanella

(1)Quasifusulina-Sphaeroschwagerina组合带。对应上石炭统— 下二叠统冬卡组(C₂-P₁d)中下部, 产䗴Quasifusulina cayeuxi (Deprat)、Quasifusulina sp.、Sphaeroschwagerina borealis (Scherbovich)、Schwagerina sp., 以Quasifusulina cayeuxi (Deprat)大量出现为下限, Sphaeroschwagerina borealis (Scherbovich)绝灭为上限, 伴生大量海百合Cyclocyclicus sp. Pentagonocyclicus sp.等。该组合代表早二叠世南方的马平期, 分布较为广泛。

(2)Misellina-Schwagerina组合带。对应于上石炭统— 下二叠统冬卡组(C₂-P₁d)上部, 产䗴Misellina claudiae (Deprat)、Schwagerina tschernyschewi (Schellwien), 以Misellina claudiae (Deprat)的出现开始划分, 该组合带大体相当于国内的Misellina claudiae带^[24], 最早由李四光(1931)于南京栖霞山所定的栖霞组底部的第一个生物带, 后人均以此生物带作为广义的栖霞组的一个䗴带, 并以Misellina claudiae出现作为早二叠世地层的底部。

(3)Verbeekina-Afghanella组合带。对应于中二叠统潘达组(P₂p)中下部层位, 产䗴Afghanella schencki Thompson、Verbeekina verbeeki (Geinitz)、Verbeekina sp.、Chusenella conicocylindrica Chen、Chusenella sp.、Schwagerina longitermina Chen及Schwagerina brevipola Chen等; 以Verbeekina verbeeki (Geinitz)的首次出现划分, 以Afghanella schencki Thompson、Verbeekina verbeeki (Geinitz)的绝灭为上限, 结束本组合带演化。该带以Verbeekina verbeeki (Geinitz)为最典型(图4), 丰度高, 个体大, 旋壁厚, 拟旋脊较发育, 与国内南方中二叠世的Verbeekina带可以对比。

图4

Fig.4

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	图4 老挝宗丕县班弄村Verbeekina verbeeki(Geinitz)化石样品Fig.4 Verbeekina verbeeki (Geinitz) in B.nong village, M.Chomphet district of Laos

(4)Nankinella-Schwagerina组合带。对应于中二叠统潘达组(P₂p)中上部层位, 产䗴Schwagerina multialiveola Chen、Schwagerina hupehensis Chen、Nankinella sp.及Schwagerina sp.等, 与国内南方中二叠世的Nankinella带大体可以对比。

晚石炭世玄武岩位于墨江— 黎府— 罗文真火山弧带中段, 赋存于晚石炭世杭河组(C₂h)^[18], 岩性为火山熔岩类和火山碎屑岩类, 以玄武岩为主, 夹中基性火山角砾岩、凝灰岩、硅质岩组合, 喷发韵律特征明显, 具有多旋回喷发的特点。发育3个喷发旋回5个喷发韵律: 第一、三旋回以爆发相为主, 岩浆喷发指数Ep> 0.50; 第二旋回以溢流相为主, 其Ep< 0.50。以岩浆爆发为先导, 以溢流的方式涌出, 岩浆爆发方式减弱, 其后岩浆爆发又进一步加强, 最后以爆发的方式而结束。

玄武岩多呈灰— 灰绿色, 斑状结构, 气孔状构造、杏仁状构造及枕状构造; 斑晶为辉石(普通辉石, 少量斜方辉石), 呈半自形— 自形短柱状, 斜方辉石具环带结构。岩石平均碱度率(AR)1.32; 平均固结指数(SI)32.49, 里特曼指数(δ )平均值2.50(< 3.3), 属钙碱性岩石系列; Mg^#值(42.38)低于原始岩浆参考值(65), 表明岩浆经历了结晶分异作用, 属演化的岩浆^[25], 是原始岩浆经不同程度分异演化后的结晶产物^[26], 形成于陆缘岛弧及陆缘火山弧环境(图5)。孟南县桥头玄武岩锆石U-Pb年龄为296 Ma, P05剖面上玄武岩锆石U-Pb年龄为347 Ma, 表明其形成时代为晚石炭世。

图5

Fig.5

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	图5 玄武岩Ta/Hf-Th/Hf判别图 Ⅰ .板块发散边缘 N-MORB; Ⅱ 1.大洋岛弧玄武岩区; Ⅱ 2.陆缘岛弧及陆缘火山弧玄武岩区; Ⅲ .大洋板内洋岛、海山玄武岩及T-MORB、E-MORB区; Ⅳ 1.陆内裂谷及陆缘裂谷拉斑玄武岩区; Ⅳ 2.陆内裂谷碱性玄武岩区; Ⅳ 3.大陆拉张带(或初始裂谷)玄武岩区; Ⅴ .地幔热柱玄武岩区Fig.5 Ta/Hf-Th/Hf diagram for the basalts

孟南县玄武岩向南延伸至沙耶武里以南, 是哀牢山— 斯雷博河结合带向西俯冲形成的火山弧带, 为哀牢山— 斯雷博河结合带南延提供了火山岩证据, 是斯雷博河洋俯冲极性的重要制约。

超基性岩位于巴本县莫卡兰扣山顶, 以辉石岩、橄榄辉石岩、辉石橄榄岩、橄榄岩为主, 多见蛇纹石化、滑石化, 强蚀变为蛇纹岩(图6)。

图6

Fig.6

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	图6 超基性岩Al2O3-CaO-MgO三角图解及Nb/Yb-TiO2/Yb图解Fig.6 Al2O3-CaO-MgO triangular diagram (a) and Nb/Yb-TiO2/Yb diagram (b) for the ultrabasic rocks

SiO₂含量较低且变化范围较为稳定(38.38%~43.67%), MgO、FeO、Fe₂O₃含量普遍较高, 在M/F-(M+F)/S变异图上, 样品较为分散, 多落入超镁质区— 镁铁质区, 而SiO₂-Al₂O₃变异图投点集中落入贫铝质区, 综合来看属贫铝质的超镁质— 镁铁质超基性岩。硅-碱图上落入碱性与亚碱性系列的过渡地带, 结合里特曼指数来看, 为亚碱性拉斑玄武岩系列。样品固结指数SI高达72.69~84.23, 分异指数DI低至0.38~0.99, 反映岩浆分异程度很低, 基性程度很高; 长英指铁指数MF平均值分别达20.54、21.03, 说明岩浆分离结晶作用程度较高。稀土元素配分特点与原始地幔相似, 微量元素蛛网图表现出K、Nb、Sr、Ti元素的亏损和U、La、Nd、Sm元素的富集。K的亏损说明岩浆非壳源而是幔源特征; Nb的亏损与源区性质有关; Sr的亏损与幔源岩浆有斜长石的分异结晶有关; Ti的亏损与磷灰石和钛铁矿的结晶分异作用有关。因此, 该超基性岩的源区物质应为地幔物质, 是地幔物质部分熔融的岩浆产物。在Al₂O₃-CaO-MgO(图6(a))三角图上样品投点集中于变质橄榄岩区, 主要为地幔橄榄岩组分, 反映出与洋中脊相关的构造环境; 进一步用Nb/Yb-TiO₂/Yb图解(图6(b))作构造环境判别, 样品投点位于正常型洋中脊(N-MORB)到富集型洋中脊(E-MORB)的过渡区域内, 这与其地球化学性质表现出的E-MORB特征也较为一致。

区内超基性岩总体形成于正常型洋中脊(N-MORB)— 富集型洋中脊(E-MORB)过渡环境, 蛇纹石化辉石岩锆石U-Pb加权平均年龄为(233± 16)Ma, 可能代表其构造就位年龄, 这与难河— 程逸洋盆关闭时限一致。

该超基性岩整体夹持在NE— SW向莫卡兰扣(Ph.Mokkalangkou)断裂带中, 变形极强, 普遍片理化与透镜化, 可能为难河— 程逸缝合带的蛇绿岩残片, 后期断裂逆冲推覆出露于地表, 为难河— 程逸缝合带在老挝境内北延提供了岩石佐证。

研究区位于印支地块区, 以难河— 程逸缝合带为界划分为景洪— 素可泰火山弧和思茅— 彭世洛地块2个三级构造单元; 思茅— 彭世洛地块可细分为思茅— 彭世洛中— 新生代盆地带和墨江— 黎府火山弧带2个四级构造单元。根据沉积建造、岩浆活动、地层分布情况及不同时期构造运动形成的构造转换面, 可划分出4个构造层: 海西构造层、印支构造层、燕山构造层及喜马拉雅构造层。

该断裂带分布于研究区北西角巴本县(M.Pang Ben)莫卡兰扣(Ph.Mokkalangkou)山, 呈NE-SW向展布, 研究区内可见延长约11.4 km, 断裂带最宽处可达800 m(图7)。

图7

Fig.7

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	图7 莫卡兰扣断裂带平面分布图 1.南辽组; 2.南团组; 3.杭村组; 4.帕红组; 5.基性岩; 6.高程点/村庄; 7.角度不整合界线; 8.平移断层; 9.逆断层Fig.7 Ph.Mokkalangkou deep fracture plane distribution map

断裂带卷入地层北西侧为上三叠统南辽组灰黄色绢云千枚岩, 南东侧为上三叠统南团组紫红色— 灰黄色含粉砂板岩。

断裂带南东边界断层带为主断层, 宽约110 m, 断面波状弯曲, 产状323° ∠66° 。断裂两侧为下三叠统, 并切错地层, 形成牵引褶皱。根据变形程度及变形特征将该断裂带划分为7个变形带。

前述E-MORB型超基性岩整体夹持在该断裂带中, 为早期难河— 程逸缝合带产物, 后期推覆出露地表, 据此提出莫卡兰扣断裂带为难河— 程逸缝合带的北延部分, 对该区及邻区的地层、构造区划具有重要意义。

研究区自古生代以来经历黎府洋俯冲演化、难河— 程逸洋俯冲演化、碰撞造山、盆山转换、陆内造山与改造和隆升调整等多阶段、多背景的漫长复杂演化形成现今构造格局(图8)。

图8

Fig.8

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	图8 研究区构造演化模式Fig.8 Tectonic evolution pattern in the study area

(1)晚石炭世— 中二叠世黎府洋俯冲演化阶段。晚石炭世以来是古特提斯洋演化的重要阶段, 研究区主要转入活动大陆演化阶段^[2]。随着北边金沙江— 哀牢山洋与马江洋在晚古生代相连^{[27, 28]}, 并统一发展演化^[29], 作为其南支的奠边府— 黎府洋继续扩张, 当奠边府— 黎府洋盆扩张进入高潮的时候, 晚石炭世末, 奠边府— 黎府洋的西缘构造作用发生转换, 由拉张环境变为挤压环境, 促使洋陆交接部位发生俯冲作用, 开始转化为活动大陆边缘^[8]。而同时期研究区西部莫兰卡扣山发育一套蛇纹石化辉石岩、蛇纹岩的类蛇绿岩, 表明了难河— 程逸洋开始扩张, 也加剧了奠边府— 黎府洋的俯冲消亡。

(2)晚二叠世— 早三叠世难河— 程逸洋俯冲演化阶段。晚石炭世— 早二叠世, 因古特提斯洋向东俯冲, 诱发难河— 程逸带发生弧后张裂^{[30, 31]}, 素可泰弧地体裂离古印支地块, 难河— 程逸弧后盆地洋形成(早二叠世末)。晚二叠世洋盆开始消减, 向西俯冲到景洪— 素可泰弧地体之下。在中二叠世末经历过一次重要的弧陆拼贴碰撞作用, 地壳发生抬升暴露, 遭受剥蚀, 致使研究区缺失晚二叠世— 早三叠世沉积记录。

(3)中三叠世— 晚三叠世碰撞造山阶段。中、晚三叠世之交, 难河— 程逸洋消亡, 黎府洋开始关闭, 思茅— 彭世洛微地块与万象— 昆嵩地块碰撞拼合, 形成同碰撞前陆盆地, 沉积了中三叠世海陆交互相细碎屑岩及晚三叠世厚度巨大的复理石夹少量灰岩。晚三叠世末, 随着黎府洋的完全碰撞拼合, 素可泰弧地体与思茅— 彭世洛微陆块、思茅— 彭世洛微陆块与长山微陆发生全面汇聚, 盆内相继沉积了一套深色海相、相对深水的细碎屑岩夹少量硅质岩、灰岩及少量火山碎屑岩组合, 印支运动的全面爆发, 终结了研究区的海相沉积历史, 继而开启研究区造山阶段, 发生一系列挤压构造事件, 形成现今研究区中、晚三叠世地层的强烈构造变形的特征。

(4)早侏罗世— 早白垩世盆山转换阶段。早侏罗世造山过程中地壳缩短增厚, 深层次地壳发生均衡调整— — 去“ 山根” 作用和底侵-拆沉作用, 造成加厚地壳减薄, 浅层次地壳伸展, 发育一系列山间、山前断陷-坳陷盆地。与之耦合, 思茅— 彭世洛由挤压前陆盆地转换为伸展裂陷盆地^[8], 在班海德(B.Hatteu)— 洪沙县(M.Hongsa)形成了NE— SW向展布的裂陷盆地, 大量粗碎屑岩沿低洼地带堆积, 与下伏地层的不整合具明显的填平补齐效果, 粗碎屑物也明显来自下伏地层, 表现为下侏罗统底部中厚层状砾岩夹泥岩的岩石组合, 间杂有山间磨拉石沉积, 下白垩统产丰富的Pagiophyllum sp.、Coniopteris cf. simplex (L.et H.) Harris、Coniopteris cf. onychioides Vassil. et Kara-Mur等, 显示湖相— 河流相沉积环境。

(5)晚白垩世— 中新世陆内造山与改造阶段。白垩纪晚期为陆内汇聚挤压作用时期, 盆地掀斜, 再次褶皱造山, 形成研究区规模最大的洪沙县复式向斜, 缺失晚白垩世— 渐新世沉积记录。随着陆内造山及改造, 裂陷盆地逐渐消亡, 造山活动进入松弛阶段, 洪沙县一带小型凹陷重新接受沉积, 表现为新近系洪沙县组紫红色粉砂质泥岩角度不整合于下白垩统帕克沟组之上, 同时发育近百米厚的煤层, 反映了湖沼古环境的变迁。

(6)上新世— 第四纪隆升调整阶段。上新世以来, 由于印度板块、欧亚板块、太平洋板块的持续汇聚, 研究区进入隆升调整阶段。区内地壳发生差异升降, 风化剥蚀、河流下切作用强烈, 形成一系列不同规模的河流阶地, 堆积了不同时期的砂砾石松散堆积物。同时受老挝湿热环境影响及急剧的风化作用, 形成了现今的地貌格局。

研究区新发现矿化点及矿化线索13处(图2), 其中铜矿化点11处, 铅锌矿化点1处, 金矿点1处, 铜品位0.5%~1.63%, 金最高品位达20 g/t。新发现铜矿化点分为2种类型: 一是与中生代砂岩、粉砂岩相关的铜矿化; 二是与石炭纪基性火山岩有关的铜矿化。

根据元素地球化学特征、元素组合与异常的空间套合关系以及地质、构造、矿产背景等, 确定元素组合, 圈定7类组合异常。在组合异常的基础上, 根据各类元素异常分布特点、强度及套合关系, 并按照地质构造背景进行适当取舍形成综合异常。研究区共圈定24个综合异常, 其中甲类异常4个, 乙类异常17个, 丙类异常3个, 有找矿意义的金、铜、铅、锌、钨、锡、钼等异常多处于找矿远景区内(图2), 位于断裂构造带附近, 受成矿条件控制, 异常在空间上的集中分布特征十分明显。

按照《找矿远景区划分的原则和级别》的规定, 结合区内成矿地质条件、综合异常特征、异常空间分布规律划分4个找矿远景区(图2), 即Ⅰ 巴本— 孟昏金铜多金属找矿远景区、Ⅱ 孟恩— 孟安铅锌铜多金属找矿远景区、Ⅲ 琅勃拉邦金多金属找矿远景区和Ⅳ 孟南县金钨多金属找矿远景区。对优势矿产资源潜力进行了初步分析。