Plate Tectonic Evolution and Mineral Resource Potential of the ...

Klaus Heppe:
Plate Tectonic Evolution and Mineral Resource Potential of the
Lancang River Zone, Southwestern Yunnan, People's Republic
of China
2006. 159 pages, 55 figures, 12 tables, 30x21cm, 560 g
Language: English
(Sonderhefte Reihe D - Geol. Jahrb., Heft 7)
ISBN 978-3-510-95950-1, paperback
Beschreibung/Abstract
A re-evaluation of the existing data and an integrated tectono-sedimentological
geochronological and geochemical approach has led to a new perception of the Late
Paleozoic and early Mesozoic geodynamic evolution of the Lancang River Zone
(Yangtze Platform, SW Yunnan):
[1] A near-shore continental rift or back-arc basin with strong bathymetric variation
must have existed from the Upper Devonian to the middle Lower Permian along the
present Lancang River Zone. The extension phase, which led to the creation of the
basin, is in time and facies related to the expanding continental margin of the
Yangtze Platform in the Devonian and Lower Carboniferous. During the rifting phase,
basic to acid volcanic rocks were extruded in a submarine environment to form smallscale
Kuroko-type volcanic-hosted massive sulfide (VHMS) deposits.
[2] Characterized by an eastward progressing deformation front, closure of the basin
began in the Upper Carboniferous and progressed from present west to east. This
closure was associated with the formation of an accretionary wedge on the west side,
in which the volcanogenic-hosted massive sulfide deposits were sheared. From this
belt to the present west, the deformation increases parallel to the gradual change
from greenschist- (Phyllite Belt) to lower blueschist facies (Lancang Group)
documenting a large-scale thrust belt or accretionary wedge. The closure of the basin
led to the exhumation of the blueschist- and greenschist- metamorphosed rocks and
the formation of a land area on the western edge of the Yangtze Platform up to the
Middle Permian.
[3] Late Paleozoic orogenesis was followed by marine ingressions, post-orogenic
bimodal rift volcanism and continental sedimentation. The continental volcanism is an
expression of a regional thermal event causing crustal anatexis and the formation of
the Lincang Granite. The petrology and geochemistry of the Permo-Triassic basalts
along the Lancang River correspond to the continental flood basalts of the Emeishan
Large Igneous Province (LIP), which are probably mantle-plume related. Hence, the
new plate tectonic model excludes a Mesozoic island-arc setting and expectations of
finding large-scale Au-bearing porphyry copper deposits cannot be met.
Nevertheless, a close correlation between the volcanic rocks along the Lancang
River and the Emeishan flood basalts (and rhyolites) opens up a new perspective:
Ore deposits in relation to large scale continental rifting, such as i] Native Cudeposits
of Keweenaw-type (Keweenaw rift, Precambrian, Superior Province,

Canada), ii] Ni-Cu-PGE deposits of Norilsk-Talnakh-type, Siberian Traps, or iii]
Volcanic red-bed Cu-deposits.
[4] In the Upper Triassic, weak compression and basin inversion took place along the
Lancang River Zone. The cause of this compression is unclear but could be
associated with the collision of the Tengchong micro-continent further to the west.
[5] A regional extensional phase took place from the Upper Jurassic to the
Paleogene, and the exhumation of the Lincang Metamorphic Core Complex
controlled the deposition of massive sequences of continental red-beds in the Simao
Basin.
[6] If the mechanics forming the Simao Basin are fundamentally correct, the local
consequence for western Yunnan is that a middle Cenozoic inversion of the +Simao
Basin must have been largely accommodated by the readjustment of formerly
extensional allochthons, which progressively led to a complex interplay of thrusting,
folding, faulting and rotation. During this period a whole spectrum of mineralization
developed as a result of the high fluid flow in the transtensional settings of the India-
Asia collision in West Yunnan. Copper porphyries occur in addition to polymetallic
vein mineralization and Au-quartz veins.
Plattentektonische und metallogenetische Entwicklung der Lancang River-Zone,
Südwest-Yunnan, Volksrepublik China Die zentralen Bereiche SW-Yunnans bilden
spätestens seit dem Oberkarbon den aktiven Kontinentalrand der Yangtze-Plattform.
Dieser Kontinentalrand zeigt die typische Entwicklung einer Kordillere, die durch das
Andocken von Mikrokontinenten (heutiger westlichster Teil Yunnans, Myanmar)
modifiziert wurde. Die geologische Entwicklung der Lancang River-Zone kann wie
folgt zusammengefasst werden: [1] Der Zeitraum vom Oberdevon bis zum Unterperm
ist durch ein bathymetrisch stark strukturiertes, landnahes Backarc-Becken innerhalb
der Yangtze-Plattform gekennzeichnet. Unterkarbonische Massivsulfiderz-
Lagerstätten des Kuroko-Typs sind mit dazitischem Vulkanismus (inkl. spilitisierter
Basalt, Rhyolit, Granitporphyr-Intrusionen) assoziiert. [2] Durch eine ostwärtsfortschreitende
Deformationsfront gekennzeichnet, erfolgt vom Oberkarbon bis zum
Unterperm der Zuschub des Beckens, eine intensive Zerscherung der Lagerstätten
und die Hebung des Gebietes über den Meeresspiegel. [3] An die spätpaläozische
Orogenese schliesst zwischen Oberperm und mittlerer Trias eine Phase der
Extension an, die durch die kursorische Ingression von Randmeeren, bimodalen
Riftvulkanismus und kontinentale Rotsedimente gekennzeichnet ist. Der Vulkanismus
steht im Zusammenhang mit der Genese der Emeishan Large Igneous Province und
einem regionalen, thermischen Ereignis, welches zur Aufschmelzung der Kruste und
zur Entstehung der Lincang-Granite führte. Der Riftvulkanismus und dessen mafischultramafische
führte. Der Riftvulkanismus und dessen mafisch-ultramafische
Intrusionen/Feeders bietet bisher nicht untersuchtes Potential für Cu-Lagerstätten
des Keweenaw-Typs, Ni-Cu-PGE-Lagerstätten des Norilsk-Talnakh-Typs und Red
bed-Kupferlagerstätten. Die Lincang-Granite sind den S-Typ-Graniten der Main
Range in Nord-Thailand ähnlich und zeigen ökonomisch wenig bedeutsame
Wolfram-Vererzungen. [4] Die extensionale Entwicklung der Yangtze-Plattform wird
zwischen Obertrias und Unterjura durch eine Phase der Inversion unterbrochen. Die
Ursache dieser Kompression ist noch unklar, könnte aber im Zusammenhang mit
dem Andocken eines Mikrokontinents (Tengchong Block, Myanmar) im Westen der

Kordillere gesehen werden. [5] Ab dem mittleren Jura setzt sich die Extension fort,
und die Exhumation des Lincang Metamorphic Core Complex entlang einer nach
Westen einfallenden Basisabscherung kontrolliert die Entwicklung des Simao-
Beckens (Wernicke-Modell). Die Sedimentation ist durch eine mächtige Sequenz aus
roten, kontinentalen Klastika geprägt, die die Erosion eines im Westen gelegenen
Abtragungsgebietes (Doi-Inthanon Unit) der Kordillere anzeigt. Typische Lagerstätten
sind sedimentäre Kupfer- und Salzlagerstätten. [6] Durch die Kollision Indiens kommt
es ab dem Eozän/Oligozän zu einer Reaktivierung der regionalen Schwächezonen
und zu einer Inversion des Beckens. Diese Inversion erfolgt in einem
transpressionalen tektonischen Regime, welches die einzelnen geologischen
Einheiten entlang von Seitenverschiebungen versetzt und teilweise überschiebt.
Kleine tertiäre Intrusionskörper (Granite bis Syenite) an transkrustalen strike slip-
Störungen mit wechselndem Bewegungssinn sind mit Copper porphyry-Lagerstätten,
polymetallischen Gangvererzungen und Goldvorkommen assoziiert.
Contents
1 Introduction 9
1.1 Study Objectives 9
1.2 Preliminary Work by the Research Group in Yunnan 9
1.3 Location of the Study Area, Morphology, Vegetation and
Climate 10
2 Geodynamic Evolution of Southwestern Yunnan 12
2.1 Introduction 12
2.1.1 Model A: Large-scale Nappe Tectonics 12
2.1.2 Model B: "Two-Tethys Ocean System" and "Archipelagic-
Ocean Model" 14
2.1.3 Model C: Permo-Triassic (Late Variscan) Cordillera with
Exotic
Terranes 15
2.2 Major Tectonic Elements in Southwestern Yunnan 16
2.2.1 Tengchong Block 20
2.2.2 Nujiang Fault Zone 20
2.2.3 Baoshan Block 21
2.2.4 Changning-Menglian Zone 21
2.2.5 Lincang Region 22
2.2.6 Lancangjiang Fault Zone 22
2.2.7 Lanping-Simao Block 23
2.2.8 Ailaoshan-Red River Zone 23
2.2.9 Yangtze Paraplatform 23
2.3 Integration within the Geodynamic Evolution of Southeast
Asia 24
3 The Lancang River Zone (LRZ) 27
3.1 Introduction 27
3.2 Metamorphic Evolution 29
3.2.1 Damenglong and Chongshan Group 29
3.2.2 Lancang Group 37
3.2.3 Lancang River Phyllite Belt 47
3.3 Magmatic Evolution 49
3.3.1 Lincang Granite 49
3.3.2 Lancang River Volcanic Rocks 56

3.4 Sedimentary Evolution 65
3.4.1 Profiles along the Lancang River (North to South) 65
3.4.1.1 Wennai, East of Lancang River and Nanguan Profiles 65
3.4.2 Profiles parallel to the Lancang River (West to East) 69
3.4.2.1 Dapingzhang Profile 69
3.4.2.2 Yunxian Profile 69
3.4.2.3 Manbie Profile 71
3.4.2.4 East of Jinghong Profile 72
3.4.2.5 Outcrop East of Xiaodingxi 73
3.4.2.6 Outcrop at Reshuitang Village 73
3.4.3 Jurassic to Paleogene Evolution of the Simao Basin 75
3.5 Discussion 89
3.5.1 K-Ar Geochronology along the Lancang River Zone 89
3.5.2 The Lancang Paired-metamorphic Belts 96
3.5.3 A Note on Terrane Analysis 101
3.5.4 Mountain Building Processes 102
3.6 Summary of the New Geodynamic Model and Mineral Deposit
Potential 105
3.6.1 Devonian-Lower Carboniferous Marginal Basin Evolution
105
3.6.2 Late Paleozoic Accretionary Wedge Tectonics 105
3.6.3 Upper Permian-Triassic post-collisional Rifting 106
3.6.4 Late Triassic-Early Jurassic Basin Inversion 109
3.6.5 Late Jurassic to Paleogene MCC Evolution and Basin
Formation 109
3.6.6 Himalayan Adjustment 111
4 Acknowledgements 112
5 References 114
6 Appendix 129
A Analytical Techniques 129
A-1 Major- and Trace Elements by XRF and ICPMS 129
A-2 Sm-Nd / Rb-Sr Isotope Geochemistry 129
A-3 K-Ar Geochronology and Illite Crystallinity (IC)
Measurements 130
A-4 Ar-Ar Geochronology 131
A-5 Electron Microprobe Analysis 131
B Tables 133
C Stereonets 147
D Stratigraphic Table 157
E List of Abbreviations 159