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岡底斯中北部及鄰區(qū)中侏羅世—早白堊世地球動力背景轉(zhuǎn)換的證據(jù)

2014-04-28 11:39李奮其張士貞李勇
地質(zhì)論評 2014年6期
關(guān)鍵詞:班公湖侏羅世鄰區(qū)

李奮其, 劉 偉, 張士貞, 李勇

成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,成都,610081

內(nèi)容提要: 本文在分析岡底斯中北部及鄰區(qū)侏羅系—下白堊統(tǒng)內(nèi)部的角度不整合,以及該時期沉積環(huán)境、變形變質(zhì)和巖漿活動特點的基礎(chǔ)上,首次提出岡底斯中北部弧盆系發(fā)育時限為早—中侏羅世;中侏羅世中晚期—早白堊世早期, 羌南地塊與岡底斯地塊碰撞,班公湖—怒江帶、獅泉河—嘉黎帶強(qiáng)烈沖斷,并形成前陸盆地;早白堊世中晚期,研究區(qū)進(jìn)入后造山演化階段,地幔物質(zhì)上涌,形成疊加在中北岡底斯—南羌塘南緣碰撞造山帶之上的伸展盆地,并發(fā)生強(qiáng)烈的深成巖漿活動;此種盆地經(jīng)歷的早期火山斷陷和晚期拗陷等2個演化階段,分別與地幔物質(zhì)的早期上涌、晚期冷卻回沉等深部地質(zhì)過程對應(yīng)。這些成果對研究青藏高原南部中生代地質(zhì)構(gòu)造演化具有重要意義。

岡底斯構(gòu)造帶因位于印度—亞洲大陸的主碰撞部位早就引起國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注(潘桂棠等,2006;成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,2004;莫宣學(xué)等,2009)。該帶夾于雅魯藏布江結(jié)合帶和班公湖—怒江結(jié)合帶之間,目前普遍認(rèn)為南部地區(qū)受雅魯藏布江洋殼向北消減和接踵而來的印度—亞洲大陸碰撞的影響,于晚白堊世—古新世之交由火山巖漿弧轉(zhuǎn)換為碰撞造山環(huán)境,新近紀(jì)又進(jìn)入陸內(nèi)伸展階段,并發(fā)生了廣泛而強(qiáng)烈的斑巖銅礦成礦作用,形成了著名的南岡底斯斑巖銅礦帶(侯增謙等,2006a,2006b;莫宣學(xué)等,2009)。相比之下,中—北部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造屬性迄今仍存在著不同的認(rèn)識。一些學(xué)者主張岡底斯中—北部地區(qū)在侏羅紀(jì)受班公湖—怒江洋殼的向南消減而處于溝弧盆演化階段,早白堊世進(jìn)入碰撞或后碰撞階段(Pearce et al.,1988;Harris et al.,1990;Coulon et al.,1986),但缺乏確切的地質(zhì)證據(jù);另外一些學(xué)者主要基于巖漿巖地球化學(xué)特征的研究,認(rèn)為該區(qū)在整個侏羅紀(jì)—早白堊世處于弧盆系演化階段,晚白堊世則表現(xiàn)為岡底斯地塊與羌南地塊之間的碰撞(潘桂棠等,2006;康志強(qiáng)等,2008,2009)。此種情況制約著岡底斯帶乃至青藏高原南部地質(zhì)構(gòu)造演化的研究。

本次研究基于對近年來青藏高原南部區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果的分析,以岡底斯中—北部及鄰區(qū)上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)或下白堊統(tǒng)與下伏侏羅系的角度不整合為切入點,主要通過此種界面上、下侏羅紀(jì)—早白堊世地層沉積環(huán)境、變形變質(zhì)特征和區(qū)域侏羅紀(jì)—早白堊世巖漿作用特點的分析,重點探討了該區(qū)侏羅紀(jì)—早白堊世地質(zhì)構(gòu)造屬性。

1 侏羅—白堊紀(jì)構(gòu)造—地層格架

本文所指的岡底斯中—北部及鄰區(qū)是指獅泉河—措勤—納木錯—嘉黎一線以北,直至南羌塘地塊南緣的區(qū)域,屬于羌南地塊與岡底斯地塊的交接部位(圖1)。班公湖—怒江帶之南地區(qū)在侏羅紀(jì)—早白堊世通常被劃分為隆格爾—工布江達(dá)弧背斷隆帶、措勤—申扎火山巖漿巖帶、獅泉河—嘉黎蛇綠混雜巖帶、昂龍崗日—班戈火山巖漿巖帶和那曲弧前盆地等五個次一級構(gòu)造單元(潘桂棠等,2006;成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,2004),其中的獅泉河—嘉黎蛇綠混雜巖帶目前普遍被認(rèn)為是班公湖—怒江洋向南消減形成的侏羅紀(jì)弧后盆地(和鐘鏵等,2006;葉培盛等,2005;楊日紅等,2003;王保弟等,2007;鄭有業(yè)等,2006)。

該區(qū)侏羅系—下白堊統(tǒng)極其發(fā)育,上白堊統(tǒng)出露零星。班公湖—怒江帶以早—中侏羅世木嘎崗日巖群為主體,它總體為一套整體無序、局部有序的淺變質(zhì)復(fù)理石建造,構(gòu)造面理置換非常強(qiáng)烈,局部地帶與蛇綠巖、前侏羅紀(jì)地層堆疊在一起,產(chǎn)珊瑚、雙殼類、棘皮類和水螅等化石;此種巖系在獅泉河—嘉黎帶也可見到,同樣與蛇綠巖、相對較老的地層以構(gòu)造—巖片狀堆疊在一起,反映二者可能經(jīng)歷了相同或相近的成生演化。其它構(gòu)造單元的侏羅系均為有序地層體,變形相對較弱。發(fā)育于南羌塘地塊南部邊緣的侏羅系迄今被認(rèn)為形成于被動陸緣環(huán)境,下部的曲色組、色哇組以深?!紊詈<?xì)碎屑巖+泥(頁)組合為特征,局部夾玄武巖,上部的莎巧木組、捷布曲組都具有碳酸鹽巖占主導(dǎo)地位的特征(潘桂棠等,2006)?。

表1侏羅—白堊紀(jì)構(gòu)造—地層格架
Table1StratigraphicframeworkfortheJurassic—Cretaceous

出露于那曲弧前盆地的侏羅系自下而上主體由早—中侏羅世希湖群、中侏羅世??ɡ瓊蚪M和中—晚侏羅世拉貢塘組構(gòu)成??,前者也為一套次深水—深水細(xì)碎屑巖+泥(頁)組合,粒序?qū)永怼崃鞒练e非常發(fā)育;后二者分別為碳酸鹽巖建造和濱淺?!紊詈I鞍鍘r系。昂龍崗日—班戈—伯舒拉嶺巖漿巖帶的侏羅系沿東、西走向其特征有一定差異,東部地區(qū)的該層位自下而上由馬里組、??ɡ瓊蚪M和拉貢塘組構(gòu)成,前兩者分別為濱淺海陸源碎屑巖建造和碳酸鹽巖沉積,后者屬于濱淺海砂板巖類;西部地區(qū)僅出露拉貢塘組,特征與那曲弧前盆地一致,為次深海—淺海陸源碎屑巖建造??。在措勤—申扎帶,僅在措勤北部的卡馬地區(qū)見中—上侏羅統(tǒng),屬于濱淺海陸源碎屑巖系?。上侏羅—下白堊統(tǒng)主要出露于班公湖—怒江帶、昂龍崗日—班戈帶西部,在獅泉河—嘉黎帶的果芒錯地區(qū)也可見到,其特征將在下文分析。下白堊統(tǒng)在整個中北岡底斯地區(qū)廣泛出露,下部為濱淺海相(局部為陸相)火山—沉積巖系,上部以碳酸鹽巖為主;在班公湖—怒江帶和羌南地塊,該層位出露相對零星,均以火山巖為主。上白堊統(tǒng)出露零星,總體為角度不整合于下白堊統(tǒng)之上的河湖相磨拉石建造,西部地區(qū)為海相碳酸鹽巖沉積,與下伏地層整合接觸。

2 構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)

所謂板塊匯聚帶的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換是指洋殼消減、陸陸碰撞(或者弧陸碰撞、弧弧碰撞)和后造山伸展等地球動力背景的相互轉(zhuǎn)換(楊文采等,2014a,2014b,2014c,2014d, 2014e)。研究表明,此種構(gòu)造轉(zhuǎn)換的地質(zhì)記錄不僅反映在區(qū)域性角度不整合面上,而且體現(xiàn)在界面上、下沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變,以及變形變質(zhì)和巖漿活動等諸多方面(Graery et al.,1995;曲永貴等,2003;李才等,2003)。

2.1 角度不整合及其空間展布

一般而言,造山帶內(nèi)與造山運動有關(guān)的角度不整合主要有兩類:一類是前陸盆地內(nèi)與逆沖斷裂帶向外擴(kuò)展密切共生的不整合;另一類是上疊盆地沉積充填體與造山帶(盆地基底)之間的區(qū)域性角度不整合,它反映造山帶經(jīng)歷了抬升剝蝕后,發(fā)生沉降,接受沉積(張傳恒等,1997)。青藏高原南部1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作成果表明,在岡底斯中—北部直至羌南緣的廣大地區(qū)內(nèi),侏羅系—下白堊統(tǒng)不僅與古生界為角度不整合接觸,其內(nèi)部還發(fā)育上侏羅—下白堊統(tǒng)、下白堊統(tǒng)與下伏侏羅系等兩種角度不整合,總體具有如下特點:

圖1 岡底斯構(gòu)造帶及鄰區(qū)構(gòu)造單元劃分圖Fig. 1 Sketch map showing the tectonic units of the Gangdese and its adjacent regionsSQB—羌南地塊;BNSZ—班公湖—怒江縫合帶;北岡底斯:NQAB—那曲弧前盆地, ABMB—昂龍崗日—班戈—伯舒拉嶺巖漿巖帶;SJM—獅泉河—嘉黎蛇綠混雜巖帶;中岡底斯: CS—措勤—申扎巖漿巖帶;LGU—隆格爾—工布江達(dá)弧背斷隆帶;SGM—南岡底斯巖漿巖帶;XFB—日喀則弧前盆地;IYSZ—雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶;ZB—仲巴地塊QB—southern Qiangtang block;BNSZ—Bangonghu—Nujiang suture zone;Northern Gangdese belt:NQAB—Naqu fore-arc basin,ABMB—Anglonggangri—Bango—Boshulaling magmatic belt;SJM—Shiquanhe—Jia—Namucuo ophiolite méla nge zone;Middle Gangdese:CS—Coqên—Xainza magmatic belt, LGU—Longgaer—Gongbujiangda uplift belt;SGM—Southern Gangdese magmatic belt;XFB—Xigaze forearc basin;IYSZ—Yalungzangbo sutere zone;ZB—Zhongba block

(1)上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)與下伏侏羅系的角度不整合在班公湖—怒江帶、獅泉河—嘉黎帶均可見到,密切地受沖斷帶控制。在班公湖—怒江帶,此種不整合主要見于安多、改則、物瑪和日土等地????,界面之上為產(chǎn)狀相對平緩的晚侏羅世—早白堊世沙莫羅組濱淺海相陸源碎屑巖系,之下為陡傾的、片理化較強(qiáng)的早—中侏羅世木嘎崗日巖群和蛇綠巖;在日土縣宋巴一帶,木嘎崗日巖群向南傾斜,沙莫羅組向北傾斜,底部為一套紫紅色厚層—塊狀復(fù)成分火山質(zhì)粗礫巖(圖2a),具有礫石礫徑大、成分復(fù)雜和結(jié)構(gòu)成熟度低等特點;往東至安多一帶,也可見到一套厚達(dá)2700m的砂礫巖夾火山巖建造,角度不整合于晚三疊世確哈拉組之上,產(chǎn)Epistreptophyllumgiganeum—Cladophylliadichotoma化石組合,為上侏羅統(tǒng)牛津階—提塘階?,相當(dāng)于沙莫羅組的中—下部層位。在獅泉河—嘉黎帶的果芒錯地區(qū),在蛇綠巖之上沉積了一套河湖相橄欖質(zhì)砂礫巖(圖2d),向上逐漸變化為橄欖質(zhì)巖屑砂巖、泥晶灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r,并夾硅質(zhì)巖,被定為晚侏羅世—早白堊世日拉組,該組中—下部的粗碎屑巖被定為索爾礫巖⑧(曲永貴等,2003)。

由上看來,上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)與早—中侏羅世木嘎崗日巖群和蛇綠巖之間的角度不整合反映了班公湖—怒江洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地很可能在中侏羅世消亡,屬于沖斷帶內(nèi)與前陸盆地擴(kuò)展相關(guān)的角度不整合;下白堊統(tǒng)與侏羅系的角度不整合在整個岡底斯中北部及鄰區(qū)的各構(gòu)造單元均存在,屬于區(qū)域性角度不整合,此種不整合被認(rèn)為是先期碰撞造山事件的結(jié)束,新的構(gòu)造事件的開始(徐開禮等,1998;張傳恒等,1997;李才,2003),暗示著該區(qū)在晚侏羅世/早白堊世之交發(fā)生了一次地球動力背景大轉(zhuǎn)換。

圖2 上侏羅—下白堊統(tǒng)與下伏地層的角度不整合Fig. 2 The Cross sections of unconformity between Upper Jurassic—Lower Cretaceous and its underlying strata圖a、b、c、d分別為班公湖—怒江帶沙莫羅組(J3K1s)與木嘎崗日巖群(J1-2M)、北岡底斯納木錯地區(qū)多尼組(K1d)與拉貢塘組(J1-2l)、南羌塘多不雜地區(qū)美日切錯組(K1m)與曲色組和獅泉河—嘉黎帶日拉組(J3K1r)與蛇綠巖的角度不整合;∑—蛇綠巖(a)The unconformity between Shamoluo Fm.(J3K1s)and Mugagangri Group in Bangong Lake—Nujiang River suture zone;(b) the unconformity between Duoni Fm.(K1d)and Lagongtang Fm.(J1-2l)in Nam Lake region, North Gangdese;(c) the unconformity between Meiriqiecuo Fm and Quse Fm. in Duobuza region,South Qiangtang block;(d) the unconformity between Rila. Fm and the ophiolite in Shiquanhe—Jiali zone. ∑—ophiolite

2.2 沉積記錄

沉積環(huán)境的突變往往與構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換密切聯(lián)系(Krapez et al.,1996)。大洋盆地(包括大陸斜坡)基本上為深?!紊詈3练e;陸—陸碰撞作用導(dǎo)致巖石圈抬升剝蝕、海水退出,結(jié)束了大洋深水盆地的演化歷史;在造山期后,常處于陸內(nèi)伸展動力狀態(tài),形成一些相對淺水的沉積盆地(馬昌前等,2006;馬文璞等,2002;汪勁草等,2005;楊文采等,2014d)。

與獅泉河—嘉黎帶、班公湖—怒江帶蛇綠巖相伴產(chǎn)出的中—下侏羅統(tǒng)無疑是在大洋或弧后盆地背景下形成的,內(nèi)部發(fā)育鮑馬層序、粒序?qū)永?、水平層理、印模和地震造成的液化流動現(xiàn)象,可見震積砂巖呈巖墻狀穿切板巖,為形成于次深?!詈-h(huán)境的復(fù)理石建造?;相比之下,角度不整合于其上的上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)主體上為濱淺海沉積,底部發(fā)育沖積扇或扇三角洲(圖4b、e),與早—中侏羅世深?!紊詈-h(huán)境形成的木嘎崗日巖群構(gòu)成明顯的區(qū)別;另從安多、果芒錯等地的該層位普遍含棱角—次棱角狀超基性巖、硅質(zhì)巖礫石來看(陳國榮等,2004;曲永貴等,2003),班公湖—怒江洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地很可能在侏羅紀(jì)中期閉合,蛇綠巖抬升遭受剝蝕。在羌南地塊南緣,早—中侏羅世以深?!紊詈崃鞒练e為主,中—晚侏羅世則轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的碳酸鹽巖沉積(圖4a);那曲弧前盆地也存在類似的現(xiàn)象,亦即早—中侏羅世希湖群深?!紊詈3练e建造被中侏羅世桑卡拉傭組碳酸鹽巖建造整合覆蓋(圖4c)。以上羌南地塊、那曲弧前盆地侏羅紀(jì)中期的區(qū)域沉積轉(zhuǎn)換界面很可能表明,班公湖—怒江洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地在中侏羅世期間閉合,導(dǎo)致水體明顯變淺。

岡底斯中—北部及鄰區(qū)的下白堊統(tǒng)廣泛出露于南到隆格爾—工布江達(dá)弧背斷隆帶南界,北到羌南地塊南緣,南北寬達(dá)300km的范圍內(nèi)。雖然該早白堊世盆地受新生代印度—亞洲大陸碰撞的影響而強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)、盆地充填體遭受剝蝕,但措勤—申扎帶的措勤地區(qū)下白堊統(tǒng)殘留厚度逾6200m,獅泉河—嘉黎帶的果芒錯一帶逾5400m,昂龍崗日—班戈帶的納木錯地區(qū)達(dá)8000m,班公湖—怒江帶的改則、南羌塘南緣的多不雜等地厚度均逾1600m(圖4a,b),反映該區(qū)在早白堊世沉降幅度明顯較大。盆地充填體下部以巨厚的濱淺?;鹕健练e建造為主(圖4),沖積扇、扇三角洲沉積次之,主要由巖屑石英砂巖、含礫砂巖等低成熟度的巖石組成,表明物源區(qū)較近,地殼活動性較強(qiáng);上部基本上為厚度巨大的碳酸鹽巖建造(圖4c、d、e、f),反映晚期地殼沉降相對穩(wěn)定。由上可見,岡底斯中北部及鄰區(qū)早白堊世盆地在沉積范圍、沉積特征等方面與早—中侏羅世、晚侏羅世—早白堊世盆地有明顯的區(qū)別,沉降范圍、沉降幅度明顯較大,暗示著早白堊世地球動力背景發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

圖3 那曲地區(qū)下白堊統(tǒng)火山巖和拉貢塘組角度不整合地貌景觀Fig. 3 The Landscape of the unconformity between early Cretaceous volcanics and Jurassic Lagongtang Fm in Nagqu area

2.3 巖漿活動

被動陸緣常處于伸展地球動力背景,巖漿活動以基性巖墻群的貫入和發(fā)育富堿的拉斑玄武巖、堿性玄武巖為特點(Halls,1987;Muller,1992),活動大陸邊緣火山巖為以安山巖、英安巖和流紋巖為主的組合,侵入巖以TTG和γ為主;陸—陸碰撞造山時期的火成巖組合分為缺乏火成巖和出現(xiàn)火成巖等2種情況,火成巖為SiO2—K2O圖上的"Sh系列為主+HKCA"組合(常以安粗巖和二長巖為主)、"強(qiáng)過鋁花崗巖組合"(鄧晉福等,2007)。后碰撞階段的巖漿巖具有巖石類型多樣性和構(gòu)造環(huán)境判別復(fù)雜性的特點,總體為中—高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列(以鈣堿性系列為主);按照MISA分類,可以有I型、S 型和A 型等3 種類型(韓寶福,2007)。下邊對研究區(qū)不同時期巖漿巖特征予以簡述。

(1)早—中侏羅世巖漿巖目前僅見于南羌塘南部邊緣的早侏羅世曲色組、中侏羅世色哇組中,表現(xiàn)為玄武巖夾層,很可能與被動大陸邊緣伸展作用有關(guān)。中侏羅世巖漿巖局限于革吉、比如—丁青地區(qū)和聶榮等地,前者主要為花崗閃長巖(170±3Ma),其εHf(t)值為-16.8~-13.4,Hf同位素地殼模式年齡為2.1~2.3Ga(姜昕等,2010);比如—丁青地區(qū)的巖體呈巖滴狀產(chǎn)出,為英云閃長巖+花崗閃長巖+花崗巖組合,CA系列;聶榮巖體表現(xiàn)為英云閃長巖、含斑花崗閃長巖(185 4.1Ma)、巨斑狀角閃二長花崗巖(170.9 6.3Ma)、二長花崗巖和正長花崗巖的依次侵位,也為CA系列,具有島弧型花崗巖的地球化學(xué)特征??。

(5)晚侏羅世巖漿巖目前僅在革吉、當(dāng)惹雍錯北部和昂孜錯地區(qū)得到證實。革吉地區(qū)主要為堿長花崗巖(149±3Ma)、正長花崗巖(144 ±3Ma)等巖石類型,它們的εHf(t)值分別為-11.3~-6.2和-4~-0.8,Hf同位素地殼模式年齡分別為1.2~1.5Ga、1.2~1.4Ga(姜昕等,2010)。當(dāng)惹雍錯北部、昂孜錯地區(qū)的深成巖為強(qiáng)過鋁花崗巖,具有碰撞型花崗巖的地球化學(xué)特征(盧書煒等,2006)。

圖4 岡底斯中北部及鄰區(qū)侏羅紀(jì)—早白堊世地層對比圖Fig. 4 The Strata correlation of Jurassic—Early Cretanceous in central—north Gangdese and its adjacent areaK2a—阿布山組;K2j—竟柱山組;K1m—美日切錯組;K1q—去申拉組;K1l—朗山組;K1d—多尼組;K1Z—則弄群;J3K1s—沙莫羅組;J3K1r—日拉組;J2-3l—拉貢塘組;J2-3J—接奴群;J2jb—捷布曲組;J2sq—莎巧木組;J2s—色哇組;J1-2M—木嘎崗日巖群;J1q—曲色組K2a—Abushan Fm.;K2j—Jinzhushan Fm.;K1m—Meiriqiecuo Fm.;K1q—Qushela Fm.;K1l—Langshan Fm.; K1d—Duoni Fm.;K1Z—Zelong Gr.;J3K1s—Shamoluo Fm.;J3K1r—Rila Fm.;J2-3l—Lagongtang Fm.;J2-3J—Jienu Gr.;J2jb—Jiebuqu Fm.;J2sq—Shaqiaomu Fm.;J2s—Sewa Fm.;J1-2M—Mugagangri Fm.;J1q—Quse Fm.

(3) 早白堊世火山作用、深成巖漿活動發(fā)生于整個中北岡底斯和鄰區(qū),噴發(fā)范圍、噴發(fā)強(qiáng)度遠(yuǎn)較任何地質(zhì)歷史時期猛烈,被稱為早白堊世巖漿大爆發(fā)(潘桂棠等,2006;朱弟成等,2008,2009)。該時期火山巖角度不整合于古老地層和早—中侏羅世俯沖增生雜巖之上,中基性巖富集強(qiáng)不相容元素Rb、Th、U,虧損Nb、Ta、Ti;酸性巖以中鉀—高鉀鈣堿性系列為主,富集大離子親石元素Rb、Ba 以及Th、U和LREE 等;二者分別來源于虧損地幔和上地殼局部熔融(劉偉等,2010,2012;康志強(qiáng)等,2008,2009,2010;陳越等,2010;吳浩等,2010)。該時期侵入巖類從基性到酸性均有發(fā)育,花崗巖類普遍富含時代相近的閃長質(zhì)、輝長質(zhì)暗色包體,多為漸變接觸關(guān)系;嘉黎桑巴巖體(117.2Ma)、措勤尼雄巖體(110Ma)、班戈巴爾達(dá)巖體(114Ma)、措勤麥嘎巖體(122Ma)和申扎巖體(113Ma)均顯示出I型和S型花崗巖并存的特征,被認(rèn)為是源于軟流圈的基性巖漿與地殼熔融體混合的結(jié)果(和鐘鏵等,2006;張曉倩等,2010,2012;張亮亮等,2010,2011)。除此之外,最新的研究表明,岡底斯中北部的申扎—班戈一帶還發(fā)育A型花崗巖(113Ma),具有富硅、偏高的全堿和全鐵含量、弱過鋁—亞鋁質(zhì)的特點,LILE明顯富集,Ba、Sr、Nb、Ta、Ti虧損明顯(曲曉明等,2013),此種巖石類型反映該區(qū)處于伸展地球動力背景,是低壓、高溫環(huán)境下地殼局部熔融的產(chǎn)物(張旗等,2012;賈小輝,2009;吳鎖平等,2007;王廷印等,1998)。

由上看來,中北岡底斯及鄰區(qū)早—中侏羅世、中—晚侏羅世和早白堊世各階段在巖漿活動強(qiáng)度、巖石組合、地球化學(xué)特征等方面存在顯著差異,反映該區(qū)在中侏羅世—早白堊世發(fā)生了地球動力背景的大轉(zhuǎn)換。

2.4 變形變質(zhì)作用

板塊消減作用的重要標(biāo)志之一是變形強(qiáng)烈的俯沖增生雜巖和高壓變質(zhì)巖的形成,它往往被碰撞階段前陸盆地沉積建造角度不整合覆蓋。此種現(xiàn)象在北祁連、天山、雅魯藏布江等國內(nèi)外造山帶較為常見(杜遠(yuǎn)生等,2004;朱寶清等,2002)。在班公湖—怒江帶、獅泉河—嘉黎帶,俯沖增生雜巖(木嘎崗日巖群)與蛇綠巖呈巖片狀堆疊,局部作為構(gòu)造混雜巖的基質(zhì),蛇綠巖、放射蟲硅質(zhì)巖呈構(gòu)造巖塊包裹于其中。此種增生雜巖變質(zhì)程度總體極低或基本未變質(zhì),定向排列特征明顯(圖5a)。值得指出的是,增生雜巖內(nèi)的蛇綠巖在局部地帶變質(zhì)程度差異較大,例如改則地區(qū)除了見淺表層次、基本未變質(zhì)的蛇綠巖外,還有中淺層次的綠片巖、藍(lán)片巖以及深層次的角閃巖類。以上不同構(gòu)造層次巖石并存的局面很可能與俯沖到深部的增生雜巖后期折返有關(guān)。在此類巖系中,普遍可見褶皺疊加、構(gòu)造面理置換等現(xiàn)象,韌性剪切作用非常強(qiáng)烈;早期形成順層掩臥褶皺、同斜褶皺,出現(xiàn)S1滲透性流劈理;中期以S1為變形面,形成新的同斜褶皺、歪斜褶皺,并出現(xiàn)S2折劈理;此種現(xiàn)象在北祁連俯沖增生雜巖中也可見到,被認(rèn)為與洋殼的持續(xù)俯沖有關(guān)(張建新等,1998;許志琴等,1994)。相比之下,角度不整合于木嘎崗日巖群或蛇綠巖之上的沙莫羅組、日拉組基本未變質(zhì),未見礦物定向排列等后期改造現(xiàn)象(圖5b、c),它們常構(gòu)成轉(zhuǎn)折端圓滑的直立對稱褶皺,不發(fā)育劈理等構(gòu)造面理,與俯沖增生雜巖帶的構(gòu)造樣式明顯不同。在南羌塘、岡底斯陸塊區(qū),侏羅系、下白堊統(tǒng)等層位的巖石均廣泛出現(xiàn)綠泥石、絹云母等新生礦物,變質(zhì)程度相近;但是,不同層位的變形強(qiáng)度存在一定差異,侏羅系褶皺的翼間角一般變化于50°~70°范圍內(nèi),而下白堊統(tǒng)背向斜相對寬緩,多在100°~120°之間,結(jié)合二者為角度不整合接觸,推測它們經(jīng)歷了不同的構(gòu)造變形歷史?????。由上看來,中北岡底斯及鄰區(qū)在中侏羅世中晚期、晚侏羅世/早白堊世之交分別經(jīng)歷了一次構(gòu)造轉(zhuǎn)換事件。

3 討論

圖5 典型顯微照片F(xiàn)ig. 5 The Petrographic photographs(a)木嘎崗日巖群片理化復(fù)成分礫巖;(b)日拉組滑石菱鎂質(zhì)巖屑細(xì)砂巖;(c)多尼組巖屑石英砂巖;Q—石英,R—砂巖巖屑,Tc+Mag—滑石菱鎂巖質(zhì)巖屑;Ca—碳酸鹽(a)schistositized polymict-conglomerate of Mugag angri Group;(b)talc—magnesite lithic quartz sandstone of Rila Fm.;(c)lithic quartz sandstone in Duoni Fm.;Q—quartz;R—sandstone debris;L—listwanitic debris;Ca—carbonate cement

板塊之間的相互作用相繼表現(xiàn)為洋殼消減及相關(guān)的弧盆系、陸陸碰撞和后造山過程等地球動力背景的轉(zhuǎn)換。通過以上角度不整合、巖漿活動,以及該界面上、下侏羅系—下白堊統(tǒng)沉積特征和變形變質(zhì)程度等方面的分析,認(rèn)為岡底斯中北部及鄰區(qū)在侏羅紀(jì)—早白堊世經(jīng)歷了弧盆系、陸陸碰撞和后造山伸展等演化階段(圖6)。

3.1 早—中侏羅世弧盆系

以往的研究主要依據(jù)岡底斯中—北部早白堊世巖漿巖具有弧火山巖的某些地球化學(xué)特點,認(rèn)為班公湖—怒江洋于早白堊世發(fā)生雙向消減,在南部地區(qū)自北而南形成那曲弧前盆地、昂龍崗日—班戈—伯舒拉嶺火山巖漿弧帶、獅泉河—嘉黎弧后盆地和措勤—申扎火山巖漿巖帶,北部地區(qū)則形成南羌塘火山巖漿弧(潘桂棠等,2006;楊日紅等,2003;王保弟等,2007;朱弟成等,2008;李金祥等,2008;周金勝等,2013)(圖1)。但由于迄今未在班公湖—怒江帶發(fā)現(xiàn)早白堊世俯沖增生雜巖,尤其是早—中侏羅世俯沖增生雜巖普遍被具有島弧巖漿巖某些地球化學(xué)特點的早白堊世火山巖角度不整合覆蓋,無疑此種認(rèn)識很難令人信服。從班公湖—怒江帶、獅泉河—嘉黎帶蛇綠混雜巖以及相伴產(chǎn)出的早—中侏羅世大洋沉積建造被晚侏羅世—早白堊世濱淺海沉積建造角度不整合覆蓋,尤其是界面上、下地層(包括蛇綠巖)變形程度差別很大等特點來看,中北岡底斯弧盆系的發(fā)育時代應(yīng)該限于早—中侏羅世。近年來開展的地質(zhì)調(diào)查和相關(guān)研究表明,獅泉河—嘉黎帶蛇綠巖基本上為SSZ型,其中獅泉河蛇綠巖各端元的鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均值在191 163Ma之間,永珠蛇綠巖為178 ±10Ma,納木錯蛇綠巖為166±26Ma,拉果錯蛇綠巖斜長花崗巖端元為166.6±2.5Ma,反映該帶屬于早—中侏羅世弧后盆地⑧⑨(張玉修等,2007;鄭有業(yè)等,2006;楊日紅等,2003);班公湖—怒江帶發(fā)育MORB型蛇綠巖,班公湖、舍馬拉溝蛇綠巖的輝長巖端元分別為167±1.4Ma和191±22Ma,改則蛇綠巖斜長花崗巖端元為189.8±1.9Ma,代表洋殼在早—中侏羅世消減(史仁燈,2007;邱瑞照等,2002;樊帥權(quán)等,2010)。綜上推測,班公湖—怒江洋殼早—中侏羅世向南消減,自北而南形成那曲弧前盆地、昂龍崗日—班戈—伯舒拉嶺島弧和獅泉河—嘉黎弧后盆地(圖6a);相應(yīng)的羌南地塊南緣處于被動大陸邊緣環(huán)境,接受了早—侏羅世曲色組、色哇組深海—次深海復(fù)理石建造,局部地帶發(fā)生火山活動。

3.2 中侏羅世中晚期—早白堊世陸—陸碰撞作用

在同碰撞階段,陸—陸匯聚部位(結(jié)合帶)構(gòu)造應(yīng)力最強(qiáng),造成先期斷層活動最為強(qiáng)烈,上盤逆沖導(dǎo)致下盤撓曲而形成前陸盆地(徐開禮等,1998;張傳恒等,1997;劉少峰等,1995)。從前文的分析可知,獅泉河—嘉黎弧后盆地、班公湖—怒江大洋很可能在中侏羅世中—晚期消亡,進(jìn)入隆升剝蝕階段,該區(qū)基本缺乏中—晚侏羅世沉積很可能就是證據(jù);但該時期沉積在獅泉河—嘉黎帶和班公湖—怒江帶南、北兩側(cè)都較為發(fā)育,羌南緣表現(xiàn)為整合于被動大陸邊緣深?!紊詈?fù)理石建造之上的、厚達(dá)1500m的碳酸鹽巖建造,向北逐漸減薄,顯示出楔形沉積的特征;北岡底斯帶該層位也具有楔形沉積的特點,中—上侏羅統(tǒng)為整合于早—中侏羅世弧前盆地深?!紊詈?fù)理石建造之上的陸源碎屑巖+碳酸鹽巖建造,那曲一帶厚達(dá)3000m,向南至羅馬鄉(xiāng)變?yōu)?000m,下部為碳酸鹽巖臺地沉積,上部為淺?!紊詈j懺此樾紟r建造,具有向上變深的沉積特點;在獅泉河—嘉黎帶南側(cè)的納木錯、措勤等地,中—上侏羅統(tǒng)厚達(dá)1000m,向南缺失該層位,表明為向南變薄的楔形沉積體(圖6b)。由上看來,此種楔形沉積很可能是班公湖—怒江大洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地于中侏羅世中期閉合后,相繼發(fā)生強(qiáng)烈的逆沖推覆活動,南、北相鄰地區(qū)撓曲沉降,表現(xiàn)為前陸盆地沉積。

晚侏羅世—早白堊世盆地充填體屬于濱淺海陸源碎屑巖+碳酸鹽巖建造,除了零星見于班公湖—怒江、獅泉河—嘉黎帶及其附近外(果芒錯厚逾900m,聶爾錯厚達(dá)740m,改則厚度大于940m,日土逾2000m),其他地區(qū)未接受沉積,表明中北岡底斯帶及鄰區(qū)該時期主體上處于隆升剝蝕狀態(tài)。從此套巖系與區(qū)域性近EW向斷裂相伴產(chǎn)出,平面上具有靠近斷裂的部位為沖積扇或扇三角洲沉積,遠(yuǎn)離斷裂方向顯示出濱淺海沉積的特征,垂向上水體向上加深(圖4b,d),以及巖石成熟度低和礫巖中含有斷裂上盤地質(zhì)體的分子(如晚侏羅—早白堊世日拉組、沙莫羅組含有蛇綠質(zhì)礫石)等特點來看,上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)屬于受沖斷裂控制的前陸盆地沉積,盆地充填物質(zhì)來源于逆沖斷層上盤部位。

同碰撞階段的另一重要特點是地殼的縮短加厚并進(jìn)而發(fā)生局部熔融。前文所述的革吉、當(dāng)惹雍錯北部和昂孜錯地區(qū)的花崗巖均顯示出地殼重熔的特點,也具有同碰撞花崗巖的微量元素地球化學(xué)特征,很可能與本時期的地殼加厚密切相關(guān)。

3.3 早白堊世后碰撞伸展活動

后碰撞造山階段處于伸展地球動力背景,具有持續(xù)時間長、斷陷活動強(qiáng)烈和花崗巖類型多樣性等特征,被認(rèn)為與軟流圈底侵與拆沉作用、俯沖板片的斷離—折返等殼幔作用有關(guān)(Davis et al.,1995;高山等,1997;翟明國等,2005;張中杰等,2003)。研究區(qū)早白堊世時期在南抵弧背斷隆帶、北到羌南地塊的范圍內(nèi)結(jié)束了隆升剝蝕的歷史,進(jìn)入沉降狀態(tài),并發(fā)生巖漿大爆發(fā)。從巖漿巖表現(xiàn)出幔源、殼源并存,普遍為中鉀—高鉀鈣堿性系列(甚至出現(xiàn)鉀玄巖),花崗巖類型的多樣性以及出現(xiàn)A型花崗巖等特點來看,岡底斯中—北部及鄰區(qū)的此種沉降作用無疑與后碰撞階段的伸展作用有關(guān)。

后碰撞伸展階段的盆地自早而晚表現(xiàn)為斷陷型盆地向拗陷型盆地的演化,且斷陷階段火山活動最為強(qiáng)烈(李奮其等,2006;楊鑫等,2012;Harris et al. 1990)。綜合巖石組合、沉積特征和火山作用等方面的特點,該區(qū)早白堊世盆地明顯地表現(xiàn)為斷陷、拗陷兩個演化階段。其特點如下:

(1)早期火山斷陷盆地(K12):前已述及,中北岡底斯及鄰區(qū)在南北寬逾300km的范圍內(nèi)普遍沉降、接受沉積,但從已有的沉積記錄來看,并未顯示出盆緣地帶粒度較粗,盆地中央部位較細(xì)的特征,而是表現(xiàn)為該層位下部廣泛出現(xiàn)沖積扇、扇三角洲和水下扇相(局部礫質(zhì)水下扇)沉積,它們由復(fù)成分礫巖、含礫砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖等低成熟度巖石組成,此種現(xiàn)象很難用正常的濱淺海盆地沉積模式來解釋。一般而言,區(qū)域伸展體制下常表現(xiàn)為一系列走向上尖滅再現(xiàn)、剖面上平行排列的箕狀斷陷;單個斷陷盆地寬度一般不超過20km,靠近控盆正斷層部位為沖積扇相(扇三角洲),向斷陷中央方向漸變?yōu)樯钏练e(李奮其等,2010)。由上看來,中—北岡底斯及鄰區(qū)早白堊世時期很可能表現(xiàn)為一系列濱淺海背景下的小型斷陷(圖6c)。

一般而言,伸展作用愈強(qiáng),盆地充填體逾厚,火山活動愈強(qiáng)。措勤—申扎帶的早白堊世火山—沉積巖系厚度逾4500m,昂龍崗日—班戈帶厚逾2800m,班公湖—怒江帶和羌南緣的下白堊統(tǒng)僅1600m,表明伸展作用強(qiáng)度自南而北有減弱的趨勢。就該區(qū)火山巖發(fā)育時代而言,措勤—申扎帶火山作用大致持續(xù)于130~108Ma之間(朱弟成等,2008;康志強(qiáng)等,2008;劉偉等,2010,2012),昂龍崗日—班戈帶、那曲弧前盆地大約為120~110Ma(李奮其等,2010;陳越等,2010;康志強(qiáng)等,2009),班公湖—怒江帶為107~103Ma(吳浩若等,2013),此種特征表明南部地區(qū)更早地進(jìn)入強(qiáng)烈伸展階段。

圖6 中北岡底斯及鄰區(qū)侏羅紀(jì)—早白堊世構(gòu)造演化示意圖(代號同圖1)Fig. 6 The mechanism for Jurassic—Early Cretanceous tectonic evolution of in North—Central Gangdese and its adjacent region(the symbols is same asFig. 1)(a)俯沖階段;(b)碰撞階段;(c)斷陷階段;(d)拗陷階段;1—盆地充填體;2—花崗巖;3—伸展/擠壓應(yīng)力;4—底侵巖漿流動方向;5—巖石圈沉降方向(a)subbduction stage;(b)syn-collisional stage;(c)rift stage;(d)depression stage;1—basin fillings;2—granite;3—extensional/compressional stress;4—flow direction of underpplating magma;5—lithosphere subsidence direction

(2)晚期碳酸鹽巖拗陷盆地(K13):該階段盆地充填體廣泛出露于獅泉河—隆格爾—納木錯—嘉黎一線之北,羌南地塊南界以南的區(qū)域,向南、北兩側(cè)逐漸減薄,總體為一套厚度一般為數(shù)百米至2000m的、以朗山組(東巧組)為代表的碳酸鹽巖建造(圖4c—f)。巖石類型以生物碎屑巖、泥晶灰?guī)r為主,局部夾陸源碎屑巖和火山巖,反映該時期地形起伏不大,地殼穩(wěn)定沉降,陸源物質(zhì)供給不充分,以整體拗陷作用為主(圖6d)。以上特點表明,該時期伸展斷陷活動基本停歇,整體進(jìn)入?yún)^(qū)域性拗陷演化階段。

后碰撞階段俯沖板片發(fā)生斷離被認(rèn)為在國內(nèi)外造山帶普遍存在,板片斷離導(dǎo)致軟流圈地幔減壓熔融,巖漿沿斷離窗上涌、對流,導(dǎo)致上覆巖石圈拉伸減薄并在淺表部形成一系列斷陷盆地;隨著底侵幔源巖漿的逐步冷卻,巖漿對流減弱,相應(yīng)的伸展作用強(qiáng)度變小,上覆巖石圈在自身重力作用下沉降而進(jìn)入拗陷盆地演化階段。在以上過程中,上覆巖石圈由于熾熱的幔源巖漿釋放的熱能而局部熔融,形成豐富多彩的巖漿巖(Krapez et al.,1996;馬昌前等,2006; Baker et al.,1978;周樹青等,2007)。已有的中—北岡底斯、班公湖—怒江帶早白堊世巖漿巖地球化學(xué)研究表明俯沖板片發(fā)生過斷離(張亮亮等,2011;陳越等,2010;康志強(qiáng)等,2009,2010;張曉倩等,2010,2012;曲曉明等,2013)。由上看來,中—北岡底斯及鄰區(qū)早白堊世盆地的兩個演化階段分別與軟流圈物質(zhì)底侵對流、冷卻回沉相對應(yīng)。在早期斷陷盆地演化階段,隨著上涌地幔物質(zhì)量逐步增加,對流強(qiáng)度不斷加大,上覆巖石圈伸展作用逐漸加強(qiáng),盆地范圍逐步加大,同時地幔物質(zhì)釋放的熱能促使巖石圈局部熔融,造成火山作用、深成巖漿活動較強(qiáng);在晚期階段,隨著底侵巖漿的冷卻回沉,對流活動減弱,其上的巖石圈在重力作用下整體沉降,進(jìn)入碳酸鹽巖拗陷盆地演化階段。

4 結(jié)語

(1)上侏羅—下白堊統(tǒng)與早—中侏羅世蛇綠混雜巖的角度不整合表明班公湖—怒江洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地很可能在中侏羅世期間消亡,廣泛發(fā)育于中北岡底斯及鄰區(qū)的下白堊統(tǒng)與侏羅系之間的角度不整合表明該區(qū)可能在晚侏羅世/早白堊世之交發(fā)生了地球動力背景轉(zhuǎn)換。

(2)岡底斯中北部及鄰區(qū)早—中侏羅世、中侏羅世—早白堊世早期和早白堊世等階段在沉積特點、巖漿活動和變形變質(zhì)等方面均存在一定的差異,很可能表明這些階段所處的地球動力背景存在較大差異。

(3)綜合分析表明,中北岡底斯弧盆系發(fā)育于早—中侏羅世。隨著中侏羅世期間班公湖—怒江洋、獅泉河—嘉黎弧后盆地的閉合,岡底斯中北部及鄰區(qū)進(jìn)入前陸盆地演化階段。早白堊世中晚期,研究區(qū)進(jìn)入后碰撞造山演化階段,減壓熔融的軟流圈地幔物質(zhì)沿斷離窗上涌、對流,不僅造成該區(qū)巖漿大爆發(fā),還自早而晚表現(xiàn)出斷陷盆地向拗陷盆地的演化。

注釋/Notes

? 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2006. 1∶25萬改則縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2006. 1∶25萬那曲縣縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2005. 1∶25萬比如縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 四川省地質(zhì)調(diào)查院. 2003. 1∶25萬物瑪區(qū)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所. 2006. 青藏高原南部空白區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)綜合研究成果之一——喜馬拉雅—岡底斯造山帶地層與古生物(科研報告).

? 成都理工大學(xué). 2003. 1∶25萬措勤縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 中國地質(zhì)大學(xué)(北京). 2005. 1∶25萬安多縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 吉林省地質(zhì)調(diào)查院. 2003. 1∶25萬多巴區(qū)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

? 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所. 2002. 1∶25萬當(dāng)雄縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告.

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