广西那坡盆地早-中三叠世沉积特征及其大地构造环境研究

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广西那坡早-中三叠世沉积盆地位于华南地块与北越地块碰撞拼合带——滇-琼缝合带内。通过对该盆地沉积特征的分析和构造原型的恢复,有助于进一步认识华南地块南缘古特提斯分支洋盆俯冲与增生造山过程。本文研究通过大比例尺路线剖面测量,详细分析了那坡盆地沉积相序及其时空变化特征,结合砾岩和砂岩岩相学统计、碎屑重矿物组合与化学组分、细碎屑岩的地球化学组成以及碎屑锆石年代学方面的综合分析,对盆地物源类型和构造属性进行了系统研究,取得以下认识。  (1)沉积学研究显示,那坡盆地中充填有岛弧边缘陆架三角洲相、斜坡相和浊积扇相3种不同沉积环境的沉积物。1/20万地质调查工作确定的下三叠统罗楼组实际上是一套斜坡相沉积,由火山岩-碳酸盐岩混杂型滑塌堆积及伴生的块体流、碎屑流和远端浊流沉积构成,代表着一种堆积于火山弧与盆地过渡带的特殊事件沉积。中三叠统百逢组和河口组则由盆地北部的三角洲相和中南部的浊积扇相碎屑岩组成。三角洲相中识别出三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相三类,以发育槽状交错层理的砾岩、具板状交错层理和单向波纹斜层理的砂岩和以水平层理为主的粉砂岩和泥岩为特征,偶见正粒序小型决口扇沉积。浊积扇相包括内扇亚相、中扇亚相、外扇亚相和盆地平原亚相四类,以发育具起伏底面的中扇水道砂体和发育鲍马序列的道间或外扇水道末梢相细碎屑岩为特征,盆地平原相则以具小型波纹斜层理和水平层理的粉砂岩、泥岩和(凝灰质)硅质岩为主,偶见碎屑流泥砾岩夹层。内扇亚相水道相砾岩出露极少,零星残存。整体上那坡盆地沉积相组合表现为一套由北向南不断进积的沉积序列。  (2)滑塌堆积的组构特征表明,火山弧斜坡倾向为南西232°~240°,那坡盆地呈现北高南低的古构造地貌特征。23处350组古水流统计测量结果显示,盆地充填物搬运方向为由北向南,与沉积相组合及时空分布呈良好的对应关系。  (3)砾岩和砂岩碎屑组分统计结果表明,那坡盆地砾岩的砾石成分以再旋回沉积岩为主,多为基质支撑,分选差。砂岩多为长石岩屑(杂)砂岩或岩屑长石(杂)砂岩。具体地,早三叠世罗楼组砂岩石英含量极低,火山岩和沉积岩岩屑以及长石含量较高;中三叠世百逢组和河口组砂岩的石英含量较高,其次为长石和岩屑,岩屑以火山岩、沉积岩和少量变质岩为主。所有砂岩样品均表现出分选差,成分成熟度和结构成熟度较低的特征。在砂岩碎屑组分源区和构造背景判别图中,砂岩样品主要落在弧造山带和再旋回造山带区域内,表现出混合型源区特征,与走滑型大陆岛弧背景下的砂岩碎屑组分极其相似。  (4)碎屑重矿物组合分析显示,那坡盆地砂岩重矿物组合以超稳定和稳定矿物为主,如锆石、金红石、电气石、黄铁矿、铬尖晶石、石榴石等,不稳定矿物(如辉石和角闪石)含量较低,表现出混合型物源特征。对5种标型重矿物的电子探针化学组分分析和构造源区判别图解揭示,碎屑辉石和绝大部分碎屑铬尖晶石来源于岛弧火山岩源区,极少数高TiO2铬尖晶石可能来源于盆地东缘的晚泥盆-早石炭世洋岛玄武岩。碎屑角闪石可能来源于富宁县附近的闪长岩。碎屑石榴石和电气石来源于花岗岩和变沉积岩两种源区,可能为加里东造山作用的产物,两者以再旋回的方式进入到沉积盆地中。  (5)地球化学特征显示,那坡盆地泥岩样品具有中等的SiO2(54.01~69.33%,平均61.70%)和Al2O3含量(15.3~23.5%,平均18.1%),较高的Fe2O3T+MgO含量(5.68~10.02%,平均8.70%),多变的K2O/Na2O比值(2.28~57.00%)。稀土元素标准化配分曲线和微量元素蛛网图显示出轻稀土富集、重稀土平坦和明显Eu负异常特征,大离子亲石元素Ba、Sr和高场强元素Nb、Ta、Ti明显亏损,Rb、K相对富集,与盆地北侧弧火山岩和平均大陆上地壳相似。泥岩风化蚀变指数较高(CIA=70.17~80.66,平均75.19),Th/U比值高(3.81~6.28,平均5.02),表明物源区岩石经历了较强的风化作用。物源区判别图投图结果显示那坡盆地碎屑岩源区为长英质火山岩。考虑到那坡盆地周缘并无大规模长英质火成岩出露,本文分析认为其源区岩石为盆地北侧的中-基性弧火山岩和再旋回沉积岩共同组成。泥岩的源区构造环境判别图解及特征指数分析表明,那坡盆地碎屑岩形成于大陆岛弧环境。  (6)碎屑锆石年代学研究表明,那坡盆地浊积扇相砂岩中的碎屑锆石具有两个年龄峰:249~240Ma和465~438Ma。前者与盆地北侧的中-基性弧火山岩时代(255~241Ma)一致,进一步说明盆地沉积物主要来自盆地北侧的火山弧。后者与华南加里东造山作用同期,表明存在加里东造山带物质的加入。  总之,本文研究认为那坡盆地是由华南地块与北越地块之间的古特提斯分支洋盆向北俯冲消减形成的弧前盆地,时空上与之配套的是盆地北侧的晚二叠世至中三叠世中-基性岛弧火山岩,两者共同构成了华南地块南缘的弧盆系统,俯冲增生混杂岩带位于盆地西南侧的八布和越南高平地区。该弧盆系统于晚二叠世开始发育,中三叠世末结束沉积后发生区域性变形变质,暗示华南地块与北越地块可能于晚三叠世最终碰撞。
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