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班公湖-怒江縫合帶西段改則地區(qū)木嘎崗日群物源特征和形成環(huán)境

2020-06-17 00:51劉升武王自劍楊文光朱利東李智武
關(guān)鍵詞:巖漿巖物源長(zhǎng)石

劉升武,王自劍,楊文光,朱利東,童 馗,華 天,李 軻,李智武

(油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

班公湖-怒江縫合帶(班-怒帶)位于青藏高原中部、介于北側(cè)的羌塘地體與南側(cè)的拉薩地體之間,代表了消失的班公湖-怒江中特提斯洋(班-怒洋),是青藏高原內(nèi)部重要的地質(zhì)界線之一,因而一直被作為青藏高原形成演化研究的重點(diǎn)之一[1-8]。中生代木嘎崗日群作為班-怒帶的標(biāo)志性構(gòu)造-地層單元,其形成環(huán)境與拉薩地體和羌塘地體的拼貼以及班-怒洋的構(gòu)造屬性和消亡過(guò)程密切相關(guān)[4-7,9-11]。由于木嘎崗日群本身物質(zhì)組成復(fù)雜(由基質(zhì)和巖塊構(gòu)成),并在沉積后遭受了強(qiáng)烈的構(gòu)造改造,因而對(duì)其沉積時(shí)代、物源、沉積環(huán)境和構(gòu)造屬性長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議,嚴(yán)重制約了人們對(duì)班公湖-怒江中特提斯洋消亡過(guò)程的理解。為此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后圍繞木嘎崗日群巖石地層單元?jiǎng)澐?、物質(zhì)組成、構(gòu)造變形、沉積時(shí)代、沉積背景、物源及構(gòu)造屬性等方面開展了大量研究工作[4-6,12-22],但對(duì)其沉積時(shí)代和構(gòu)造屬性的認(rèn)識(shí)仍然存在諸多爭(zhēng)論。就其沉積時(shí)代而言,基于古生物組合分析認(rèn)為其時(shí)代為早-中侏羅世[13]、侏羅紀(jì)[23],或其沉積上限至少持續(xù)到早白堊世早期[16]、沉積下限可延伸到三疊紀(jì)[14];而基于碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)分析則有晚三疊世-早侏羅世[5]、晚侏羅世[18,20]、侏羅紀(jì)-早白堊世[10]等多種不同的觀點(diǎn)。關(guān)于其屬性問(wèn)題,主要存在2種觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)是木嘎崗日群巖塊和基巖為斷層接觸,屬于構(gòu)造混雜巖[4-6,21];另一種觀點(diǎn)是巖塊和基巖為沉積接觸,屬于沉積混雜巖[14,24]。

解決上述爭(zhēng)議的關(guān)鍵點(diǎn)之一在于木嘎崗日群的物源刻畫和形成環(huán)境分析,但目前的研究極為薄弱,即便是對(duì)木嘎崗日群基質(zhì)砂巖巖石學(xué)特征和碎屑組成的研究也相當(dāng)有限。砂巖的碎屑組分模式是物源分析的基礎(chǔ),碎屑組分與受大地構(gòu)造背景控制的物源區(qū)密切相關(guān),它不僅可以反映母巖的性質(zhì)[25],也可以反映源區(qū)的構(gòu)造背景[26-30],從而可以用來(lái)推斷巖石的形成環(huán)境。為此,本文選取班-怒帶西段改則縣城東北部的在不扎-念曲村一帶的木嘎崗日群作為研究對(duì)象,在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上通過(guò)薄片觀察對(duì)其基質(zhì)砂巖進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)分析和碎屑組分統(tǒng)計(jì),確定其碎屑組分模式,進(jìn)而判斷該地區(qū)木嘎崗日群的源區(qū)構(gòu)造背景和形成環(huán)境,從沉積巖石學(xué)視角為認(rèn)識(shí)班-怒洋的閉合過(guò)程提供約束。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

班-怒帶呈近東西方向橫貫青藏高原腹地(圖1),西起印控克什米爾地區(qū),向東經(jīng)改則、丁青等地,沿怒江延伸到滇西,北側(cè)以班公湖-康托-茲格塘錯(cuò)斷裂為界與羌塘地體相隔,南側(cè)以日土-改則-丁青斷裂為界與拉薩地體相隔,全長(zhǎng) 2 000余千米,南北寬十幾至近百千米[14,20,31-34]。

研究區(qū)位于班-怒帶西段改則縣城東北部的在不扎-念曲村一帶(圖1),涵蓋班-怒帶和羌塘地體南緣兩大構(gòu)造單元(圖2)。班-怒帶構(gòu)造單元主要由蛇綠巖的巖片、木嘎崗日群和沙木羅組構(gòu)成。蛇綠巖巖片包括變質(zhì)橄欖巖、堆積雜巖(輝長(zhǎng)巖出露為主)、輝綠巖、玄武巖和淺色巖(斜長(zhǎng)花崗巖和角閃石巖)等單元組分[14];木嘎崗日群為一套以灰黑色板巖-砂巖構(gòu)成的復(fù)理石為基質(zhì)、夾有玄武巖-安山巖巖塊的沉積混雜巖[14];沙木羅組由碎屑巖夾碳酸鹽巖構(gòu)成[14,24]。羌塘地體南緣構(gòu)造單元由色哇組以及上覆的去申拉組、康托組和瑣吶湖組構(gòu)成。色哇組主要為一套局部夾生物灰?guī)r的碎屑巖[14];去申拉組為一套火山-沉積建造[14];康托組、瑣吶湖組均以紅色碎屑巖沉積為主,在瑣吶湖組內(nèi)夾有湖相碳酸鹽巖沉積[14,35]。

木嘎崗日群于1979年被文世宣[37]命名于尼瑪縣木嘎崗日主峰木格各波峰東南,原意指班公湖-怒江縫合帶中西段分布的一套半深海-深海復(fù)理石碎屑沉積,是班-怒帶的標(biāo)志性地層單元[9,13]。前人認(rèn)為木嘎崗日群是一套總體無(wú)序、局部有序的構(gòu)造混雜巖[4,11,17,32]。但巴桑玉珍等[38]發(fā)現(xiàn)那東洋島玄武巖與木嘎崗日群復(fù)理石砂板巖呈過(guò)渡接觸關(guān)系,且那東洋島與仲崗洋島[23]在同一地區(qū)出露及那東洋島玄武巖與木嘎崗日群為連續(xù)沉積的特征,變質(zhì)特征和變形樣式與侏羅系木嘎崗日群一致。

在改則地區(qū),木嘎崗日群大面積出露(圖1、圖2),構(gòu)成班-怒帶的主體,前人研究多集中在西北部和南部[4,11,17,22],并劃分了3個(gè)非正式地層單元,主體以碎屑巖為主,局部夾巖塊[11,17],具復(fù)理石沉積特征[22]。曾敏等[4]在3個(gè)非正式地層單元的基礎(chǔ)上又分解出以復(fù)理石層序中出現(xiàn)厚層火山碎屑巖為基本特征的第4個(gè)非正式地層單元。而對(duì)改則東北部只有少量研究[21],相對(duì)比較薄弱。

改則東北部的在不扎-念曲村一帶的木嘎崗日群巖性十分混雜,由基質(zhì)和巖塊組成?;|(zhì)為一套深海-半深海的復(fù)理石沉積[13],成分為砂巖、粉砂巖、泥頁(yè)巖,平行層理、斜層理、砂紋層理、槽模等發(fā)育,見(jiàn)不完整的鮑馬序列(圖3-A)。巖塊主要為大理巖化灰?guī)r巖塊、玄武巖-輝綠巖巖塊、玄武安山巖巖塊、火山(角礫)巖+灰?guī)r角礫巖塊,這類巖塊組合和組成洋島的巖石類型十分相似,可能與洋島的發(fā)育有關(guān)?;|(zhì)巖層多發(fā)生強(qiáng)烈的破碎或褶皺變形,局部見(jiàn)強(qiáng)烈剪切形成的透鏡體(圖3-B)和輕微變質(zhì)現(xiàn)象,且基質(zhì)和巖塊沉積接觸(圖3-C、D),二者變形特征一致,為一套總體無(wú)序、局部有序的受強(qiáng)烈剪切變形的沉積混雜巖[24]。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

在改則縣城東北部的在不扎-念曲村一帶共采集了80件木嘎崗日群的基質(zhì)砂巖樣品,磨制薄片進(jìn)行鏡下觀察。在此基礎(chǔ)上,共挑選出32件雜基的體積分?jǐn)?shù)低于25%的砂巖樣品(圖2)進(jìn)行碎屑組分統(tǒng)計(jì)(表1)。Gazzi-Dickinson統(tǒng)計(jì)法[39-43]可以減小砂巖結(jié)構(gòu)成熟度對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的影響,從而可進(jìn)行不同粒徑砂巖之間的成分對(duì)比[40-43],進(jìn)而利用Dickinson三角判別圖解獲得更加全面而準(zhǔn)確的物源信息。為此,本次研究采用Gazzi-Dickinson法進(jìn)行碎屑組分統(tǒng)計(jì),具體操作參照W.R.Dickinson等[28]、 R.V.Ingersoll等[40]、E.Garzanti[42]、何杰等[43]和王建剛[44]的方法進(jìn)行,只統(tǒng)計(jì)顆粒直徑>0.062 5 mm的碎屑顆粒,每張薄片計(jì)數(shù)點(diǎn)不少于400個(gè)。碎屑顆粒統(tǒng)計(jì)常用的巖石學(xué)參數(shù)參照F.Fuentes等[41]的定義。實(shí)際操作中,除了能明顯觀察出的具有雙晶結(jié)構(gòu)或條紋結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)石外,還存在其他不易辨認(rèn)的長(zhǎng)石,將其歸為其他長(zhǎng)石類(Fl),其含量仍計(jì)入長(zhǎng)石總含量之中[34];可被觀察到的花崗巖碎屑中由于長(zhǎng)石或石英粒徑>0.062 5 mm,則根據(jù)柵狀網(wǎng)格交點(diǎn)指向計(jì)為相應(yīng)的長(zhǎng)石或石英端元;另外,極少數(shù)顆粒由于受到強(qiáng)烈擠壓變形或風(fēng)化蝕變,邊界不清且無(wú)法識(shí)別,則不計(jì)數(shù)或計(jì)為基質(zhì)。碎屑顆粒統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1,碎屑顆粒含量如表2所示。

3 木嘎崗日群砂巖的巖石學(xué)特征

32件砂巖薄片鑒定結(jié)果顯示木嘎崗日群砂巖大多數(shù)具有較高的雜基含量,體積分?jǐn)?shù)(φ)達(dá)10%~15%;少數(shù)砂巖的雜基含量較低,體積分?jǐn)?shù)為2%~5%;個(gè)別薄片(D5324-B1和D5550-B1)中雜基的體積分?jǐn)?shù)約為16%,為雜砂巖。

碎屑組分主要由石英、巖屑和長(zhǎng)石組成,其次為少量重礦物,如電氣石、綠泥石、鋯石和簾石類礦物。

基于R.L.Folk[25]Qt-F-R三端元巖石分類方案,將碎屑骨架組分按照石英、長(zhǎng)石和巖屑三類重新計(jì)算骨架顆粒含量并投到分類三角圖中(圖4),顯示木嘎崗日群砂巖主要為巖屑石英砂巖,其次為巖屑長(zhǎng)石砂巖,個(gè)別為巖屑石英雜砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖。為方便論述,本文將其歸為兩大類:一類為石英含量高的巖屑石英砂巖類(81.25%)(含巖屑石英雜砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖),三端元平均含量Qt∶F∶R=82∶5∶13,碎屑成分以石英為主,巖屑次之,長(zhǎng)石含量較低;另一類為石英含量低的巖屑長(zhǎng)石砂巖類(18.75%),其三端元平均含量Qt∶F∶R=14∶51∶35,碎屑成分以長(zhǎng)石為主,巖屑次之,石英含量較低(圖4,表2)。

巖屑石英砂巖類的碎屑組分以石英為主,其次為巖屑(主要為沉積巖碎屑,中酸性巖漿巖碎屑和低級(jí)變質(zhì)巖碎屑次之,少量基性巖漿巖碎屑),見(jiàn)少量斜長(zhǎng)石,偶見(jiàn)鉀長(zhǎng)石(圖5-A、B)。該類砂巖碎屑顆粒的粒度較細(xì),顆粒直徑(d/mm):0.0625≤d<0.125的占30%,0.125≤d<0.25的占40%,0.25≤d<0.5的占20%,0.5≤d<1的占6%,1≤d<2的占4%。大多數(shù)樣品顯示分選性較差,少量樣品分選性中等或中等偏差;以次圓狀-次棱角狀為主,棱角狀-次棱角狀次之,顆粒邊緣見(jiàn)受溶蝕而形成的模糊邊。雜基的體積分?jǐn)?shù)為2%~15%。以鈣質(zhì)膠結(jié)為主,凝灰質(zhì)次之。膠結(jié)類型以接觸-孔隙式為主,孔隙式-基底式次之;以顆粒支撐為主。反映了木嘎崗日群中巖屑石英砂巖類的成分成熟度較高,結(jié)構(gòu)成熟度較低。

表1 木嘎崗日群砂巖組分統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistical results of sandstone components of the Mugagangri Group

Qm.單晶石英; Qp.多晶石英; P.斜長(zhǎng)石; K鉀長(zhǎng)石; Fl.其他長(zhǎng)石; Lv.火山巖碎屑; Lm.變質(zhì)巖碎屑; Lp.碎屑巖碎屑; Lc.碳酸鹽巖碎屑; Lch.燧石; Ls.沉積巖碎屑; Ls=Lp+Lc+Lch; Acc.副礦物

巖屑長(zhǎng)石砂巖類碎屑組分以長(zhǎng)石(斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石之比介于2∶1~8∶1)和巖漿巖碎屑為主(圖5-C、D),碎屑顆粒的粒度較粗,0.125≤d<0.25的占30%,0.25≤d<0.5的占55%,0.5≤d<1的占10%,1≤d<2的占5%;樣品分選性中等,以次棱角狀為主,顆粒邊緣見(jiàn)溶蝕形成的模糊邊;雜基的體積分?jǐn)?shù)約10%,主要為凝灰質(zhì),局部見(jiàn)類似流紋質(zhì)的物質(zhì)。泥質(zhì)膠結(jié)為主;以孔隙式膠結(jié)、顆粒支撐為主:反映木嘎崗日群中巖屑長(zhǎng)石砂巖類的成分成熟度中等,結(jié)構(gòu)成熟度較低。

表2 木嘎崗日群砂巖組分重新計(jì)算Table 2 Recalculation of sandstone compositions of the Mugagangri Group

Q.石英,Q=Qm+Qp; Qt.石英端元,Qt=石英+燧石(Lch); F.長(zhǎng)石(長(zhǎng)石端元),F(xiàn)=P+K+Fl; Lsm.沉積巖碎屑(Ls)+變質(zhì)巖碎屑(Lm); L.巖屑,L=Lv+Ls+Lm; Lt.巖石碎屑總量,Lt=L+Qp; R.巖屑端元,R=Lv+Lp+Lc+Lm+Acc

4 木嘎崗日群砂巖的碎屑組分特征

4.1 巖屑石英砂巖類

該類砂巖中,石英是最豐富的單礦物,體積分?jǐn)?shù)為69.46%~91.54%,平均為80.17%,單晶石英占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(平均含量Qm/Qp=3.59)。石英表面較干凈,多為他形晶,單晶石英和多晶石英均可見(jiàn),以次棱角-次圓狀為主,單晶石英顆粒邊緣模糊,與融熔改造石英顆粒類似。絕大多數(shù)單晶石英具破裂紋(圖6-A)和港灣狀溶蝕邊;少量單晶石英具波狀消光;偶見(jiàn)次生加大邊的圓狀石英(圖6-B),極個(gè)別單晶石英具有蠕蟲狀綠泥石包裹體(圖6-C)。多晶石英相對(duì)較少,大多數(shù)多晶石英內(nèi)部石英晶粒大小不一,呈拉長(zhǎng)狀,表現(xiàn)凹凸接觸或縫合狀接觸,具波狀消光特征(圖6-D);少量多晶石英由多個(gè)石英顆粒鑲嵌組成(圖6-E);極個(gè)別多晶石英具有梳妝結(jié)構(gòu)。

長(zhǎng)石含量相對(duì)較少,以次圓-次棱角狀為主,其含量變化較大,體積分?jǐn)?shù)為0%~12.5%,平均為5.17%,以斜長(zhǎng)石為主(圖6-F),聚片雙晶常見(jiàn),鉀長(zhǎng)石含量很少甚至缺乏。大多數(shù)薄片中長(zhǎng)石的體積分?jǐn)?shù)都小于10%,有些薄片中未見(jiàn)長(zhǎng)石發(fā)育。由于長(zhǎng)石不穩(wěn)定,大部分長(zhǎng)石表面都發(fā)生了不同程度的蝕變,暗淡粗糙較混濁,可見(jiàn)絹云母化和被方解石交代現(xiàn)象。

巖屑組分含量變化較大,體積分?jǐn)?shù)為6.39%~26.42%,平均為12.4%;其成分相對(duì)較復(fù)雜,巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖碎屑均可見(jiàn),以沉積巖碎屑為主。巖屑顆粒大小不等,粒徑以0.062 5~0.5 mm為主,少數(shù)可接近2 mm。沉積巖碎屑主要包括泥巖碎屑、粉砂巖碎屑、碳酸鹽巖碎屑和燧石等。在單偏光下,泥巖碎屑表面污濁,呈土褐色;在正交偏光下,顏色很暗,光性較弱(圖6-G)。粉砂巖碎屑具明顯的粉砂級(jí)碎屑結(jié)構(gòu),可見(jiàn)其中有細(xì)小的石英、云母等,顆粒之間有更細(xì)小的雜基和膠結(jié)物充填。碳酸鹽巖碎屑具有明顯的碎屑顆粒外形,在正交偏光下具高級(jí)白干涉色,常呈現(xiàn)五彩斑斕的顏色,部分薄片中可見(jiàn)有殘留的生物碎屑結(jié)構(gòu)(圖6-H)。燧石表面較光潔,由隱晶質(zhì)的石英組成,具有小米粒狀結(jié)構(gòu),顆粒輪廓較圓滑,消光紊亂。巖漿巖碎屑以具?;豢椊Y(jié)構(gòu)的中性噴出巖(安山巖)碎屑(圖6-I)和未見(jiàn)斑晶且基質(zhì)為隱晶質(zhì)的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖碎屑為主,局部見(jiàn)具有花崗結(jié)構(gòu)的花崗巖碎屑、具霏細(xì)結(jié)構(gòu)的酸性噴出巖碎屑和具明顯的粗玄結(jié)構(gòu)的基性玄武巖碎屑(圖6-J);部分薄片中見(jiàn)似流紋構(gòu)造的巖漿巖碎屑。變質(zhì)巖碎屑主要包括千枚巖碎屑(圖6-K)和石英片巖碎屑(圖6-L)。千枚巖碎屑在單偏光下呈土狀,有明顯的突起;在正交偏光下,石英顆粒不明顯,可見(jiàn)絹云母定向排列。石英片巖碎屑主要由定向排列的石英和云母類礦物組成。

副礦物平均體積分?jǐn)?shù)為2.27%,個(gè)別薄片中(P21-18b1)可達(dá)7.23%;大多數(shù)以云母類為主,少數(shù)為簾石類礦物,偶見(jiàn)電氣石和鋯石。

4.2 巖屑長(zhǎng)石砂巖類

共有6件樣品屬此類砂巖(圖4)。石英含量明顯較巖屑石英砂巖類低, 體積分?jǐn)?shù)為7.96%~28.45%,平均為13.3%,石英表面較干凈,以次圓狀-次棱角狀為主,少量為圓狀-次圓狀,未見(jiàn)波狀消光。整體而言,石英以單晶石英占優(yōu)勢(shì)(平均Qm/Qp=1.43),但P22-25B1和P22-27B1兩件樣品以多晶石英為主。單晶石英常見(jiàn)破裂紋(圖7-A)、雙錐形態(tài)和港灣狀溶蝕邊緣(圖7-B);見(jiàn)少量弧面棱角狀的石英(圖7-C),少量石英具有較好的磨圓度并且具有石英次生加大邊(圖7-D)。多晶石英中主要由多個(gè)石英顆粒鑲嵌組成(圖7-E)。

長(zhǎng)石是最豐富的單礦物,其體積分?jǐn)?shù)為35.88%~66.86%,平均為51.1%,以次棱角狀為主。其中鉀長(zhǎng)石以卡式雙晶為主(圖7-F);斜長(zhǎng)石以聚片雙晶為主(圖7-G);少量長(zhǎng)石為具條紋構(gòu)造的條紋長(zhǎng)石(圖7-H)。鉀長(zhǎng)石形態(tài)輪廓清晰可辨,但表面普遍暗淡粗糙較混濁,暗示遭受了一定風(fēng)化作用或成巖改變。

巖屑的體積分?jǐn)?shù)為27.71%~71.95%,平均為35.6%,以次棱角狀為主,顆粒邊緣模糊;巖屑成分單一,以巖漿巖碎屑為主,少量沉積巖碎屑,未見(jiàn)變質(zhì)巖碎屑。巖漿巖碎屑以中性-基性巖漿巖碎屑(圖7-G、I、J)為主,少量為長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖碎屑。沉積巖碎屑主要包括硅質(zhì)巖碎屑和碳酸鹽巖碎屑,未見(jiàn)明顯的泥巖碎屑和粉砂巖碎屑。硅質(zhì)巖碎屑主要為燧石(圖7-K),碳酸鹽巖碎屑主要為砂屑灰?guī)r(圖7-L)和生物碎屑灰?guī)r。

副礦物顆粒較細(xì),含量很少,其體積分?jǐn)?shù)不足1%。

5 討 論

5.1 木嘎崗日群的物源特征

砂巖的碎屑成分主要受源巖的巖性、源區(qū)構(gòu)造-氣候背景、沉積過(guò)程和沉積環(huán)境等因素影響[45]。木嘎崗日群基質(zhì)總體為一套深水復(fù)理石沉積,雜基含量高和結(jié)構(gòu)成熟度低的特點(diǎn)更表明其為相對(duì)近源、快速堆積的產(chǎn)物,但存在2類組分明顯不同的砂巖。其中,巖屑石英砂巖類的顆粒偏細(xì),長(zhǎng)石和火山巖碎屑的含量相對(duì)較低,石英的含量相對(duì)較高,其巖屑中包含變質(zhì)巖碎屑;而巖屑長(zhǎng)石砂巖類不含變質(zhì)巖碎屑。上述特征暗示兩類砂巖的巖石學(xué)組成差異可能與各自的物源有直接關(guān)聯(lián)。區(qū)域構(gòu)造演化和古地理重建研究表明,羌塘地體主要以碎屑巖為主,夾少量火山巖[14,21,23-24,35]。拉薩地體以變質(zhì)沉積巖為主[21],木嘎崗日群的主要物源可能為北部的羌塘地體或南部的拉薩地體或二者之間班-怒洋中早期或同期洋島物質(zhì)的再沉積產(chǎn)物[5-6,21,34]。

巖屑石英砂巖類中碎屑組分以單晶石英(平均體積分?jǐn)?shù)62.69%)為主,其次為沉積巖碎屑(平均體積分?jǐn)?shù)6.47%)。大多數(shù)單晶石英干凈,常具破裂紋和港灣狀溶蝕邊緣,表明源巖主要為巖漿巖,來(lái)源于中酸性火山巖;少數(shù)單晶石英具波狀消光,指示其可能來(lái)自于變質(zhì)巖;偶見(jiàn)磨圓度極好的單晶石英,指示其為再旋回沉積;個(gè)別單晶石英具有蠕蟲狀綠泥石包裹體,可能來(lái)源于與火山巖相關(guān)的熱液脈石英[45-48]。大多數(shù)多晶石英晶粒呈拉長(zhǎng)狀凹凸接觸或縫合線狀接觸,顆粒大小懸殊,具波狀消光,指示來(lái)源于變質(zhì)巖[45-48]。這些特征表明巖屑石英砂巖類中的石英既有巖漿巖來(lái)源,又有變質(zhì)巖來(lái)源,還有少量搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)的沉積巖來(lái)源。巖屑組分以沉積巖碎屑為主,巖漿巖碎屑和變質(zhì)巖碎屑含量變化不大,其中巖漿巖碎屑以中性-酸性巖漿巖碎屑為主,少量基性巖漿巖碎屑;而變質(zhì)巖碎屑以低級(jí)變質(zhì)巖為主。上述碎屑組分特征表明巖屑石英砂巖類的物源主要來(lái)自于中酸性巖漿巖、沉積巖、少量變質(zhì)巖和基性巖漿巖。根據(jù)變質(zhì)巖碎屑和石英的變形特征,推測(cè)其物源區(qū)應(yīng)為遭受巖漿侵入和變形變質(zhì)的沉積蓋層區(qū)。此外,盡管巖屑石英砂巖類的成分成熟度較高,但結(jié)構(gòu)成熟度較低,表明其所受搬運(yùn)改造程度弱,其碎屑并未經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的搬運(yùn),距物源區(qū)相對(duì)較近。

Qm-F-Lt判別圖顯示巖屑石英砂巖類的樣品點(diǎn)主要分布在再旋回造山帶;而在Qp-Lv-Lsm判別圖中,巖屑石英砂巖類的樣品點(diǎn)主要分布于碰撞縫合線及褶皺-逆沖帶物源區(qū),少量分布于混合造山帶物源區(qū)(圖8)[27],表明巖屑石英砂巖的物源與俯沖帶或碰撞造山帶密切相關(guān)。巖屑石英砂巖三端元平均含量(Qm∶F∶Lt=64∶5∶31、Qp∶Lv∶Lsm=58∶12∶30)與W.R.Dickinson等[28]統(tǒng)計(jì)的沿縫合帶發(fā)育的復(fù)雜性繼承盆地(Qm∶F∶Lt=60∶6∶34、Qp∶Lv∶Lsm=60∶10∶30)相似,表明其物源可能為縫合帶附近的混雜巖層[28]。

前人基于古水流和碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)研究多認(rèn)為木嘎崗日群的碎屑物質(zhì)主要來(lái)自于北側(cè)的羌塘地體[4,5,11,14,21-22,49],且認(rèn)為主要與羌南地體南緣的中生代巖漿弧有關(guān)[4,11,22]。羌塘地體南緣的中生代巖漿弧多以中酸性巖漿巖為主,少量為基性巖漿巖[50-51]。晚三疊世以來(lái),羌塘地體發(fā)生顯著抬升,不僅導(dǎo)致羌塘中央變質(zhì)巖帶開始剝露[52],也造成羌塘地體南緣表層火山-沉積巖系遭受侵蝕直至中酸性巖漿巖出露[4]。這些特征與研究區(qū)巖屑石英砂巖類碎屑組分的母巖巖性相符,其巖漿巖碎屑應(yīng)該來(lái)自于近源的中酸性巖漿巖的剝蝕,而沉積巖碎屑和變質(zhì)巖碎屑應(yīng)該來(lái)自羌塘地體南緣的淺變質(zhì)沉積巖。將前人報(bào)道的改則地區(qū)木嘎崗日群砂巖[4,11]和本文所獲得的巖屑石英砂巖類的碎屑組分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比(圖8),二者顯示出幾乎相似的物源特征。因此,有理由認(rèn)為研究區(qū)巖屑石英砂巖類的物源區(qū)主要為羌塘地體南緣。

巖屑長(zhǎng)石砂巖類中,大多數(shù)單晶石英發(fā)育破裂紋,具有雙錐結(jié)構(gòu),少數(shù)單晶石英為弧面棱角狀結(jié)構(gòu),這些特征指示其源巖可能為噴出巖;多晶石英含量極少,主要由多個(gè)石英顆粒鑲嵌組成,表明其可能來(lái)自于巖漿巖[45-48];長(zhǎng)石以斜長(zhǎng)石占優(yōu)勢(shì),多為自形板柱狀;巖屑則以中-基性巖漿巖碎屑為主,少量為長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖碎屑。這些特征表明巖屑長(zhǎng)石砂巖類的碎屑組分主要來(lái)自于中-基性巖漿巖,少量沉積巖(主要為灰?guī)r和硅質(zhì)巖)和酸性巖漿巖。根據(jù)中-基性巖漿巖碎屑和長(zhǎng)石特征,推測(cè)其母巖為含斜長(zhǎng)石斑晶的中-基性火山巖。此外,巖屑長(zhǎng)石砂巖類的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較前述的巖屑石英砂巖更低,表明其可能是近源快速堆積。

Qm-F-Lt判別圖顯示巖屑長(zhǎng)石砂巖樣品點(diǎn)主要分布在過(guò)渡弧區(qū)域,Qp-Lv-Lsm判別圖顯示為火山弧造山帶物源,少量位于混合造山帶物源(圖8)[27],表明巖屑長(zhǎng)石砂巖物源與陸緣島弧、洋內(nèi)島弧或洋島有關(guān)。前人報(bào)道的與研究區(qū)木嘎崗日群砂巖物源有關(guān)的陸緣島弧主要以中酸性巖漿巖為主,少量為基性巖漿巖[4,50-52],這與巖屑長(zhǎng)石砂巖碎屑組分所反映的母巖特征不符,因而更可能與洋內(nèi)島弧或者洋島有關(guān)。同時(shí),巖屑長(zhǎng)石砂巖類三端元平均含量(Qm∶F∶Lt=8∶51∶41、Qp∶Lv∶Lsm=13∶80∶7)也與W.R.Dickinson等[28]統(tǒng)計(jì)的過(guò)渡弧中各源區(qū)砂巖組分的平均含量不同,且差異較大,表明其物源也并非來(lái)自典型的火山弧造山帶物源區(qū)。研究區(qū)木嘎崗日群的典型特點(diǎn)就是基質(zhì)與巖塊共生,盡管遭受強(qiáng)烈剪切變形,但二者間仍保留有明顯的沉積接觸關(guān)系[14],表明兩者原始應(yīng)該是連續(xù)沉積的。其中的巖塊,即前人劃分出的仲崗洋島巖片[53],保留有典型的洋島火山-沉積建造序列[24]。巴桑玉珍等[38]在改則以東的那東一帶于同一構(gòu)造-地層單元內(nèi)發(fā)現(xiàn)了相似的洋島巖石組合,將其命名為那東洋島,并認(rèn)為那東洋島玄武巖與木嘎崗日群復(fù)理石砂板巖呈過(guò)渡接觸關(guān)系,變質(zhì)特征和變形樣式與木嘎崗日群基質(zhì)一致,二者為連續(xù)沉積的特征,這與本文的觀點(diǎn)一致。對(duì)于仲崗洋島或那東洋島玄武巖的構(gòu)造屬性,前人認(rèn)為是洋內(nèi)島弧火山巖[14]或者OIB型玄武巖[38,53-54],本文暫且不予討論并籠統(tǒng)地稱之為洋島火山巖,這并不影響本文的物源分析。在洋島巖石組合中,一類常見(jiàn)的巖石類型就是由中基性火山巖和大理巖化灰?guī)r構(gòu)成的(角)礫巖,無(wú)疑是由洋島物質(zhì)滑塌堆積而成。在巖屑長(zhǎng)石砂巖類中,鏡下局部可見(jiàn)巖漿巖碎屑和碳酸鹽巖碎屑混雜在一起的現(xiàn)象,這與露頭上可見(jiàn)的玄武質(zhì)-灰質(zhì)(角)礫巖的成分相似,表明其可能來(lái)自于洋島本身。因此,這些現(xiàn)象共同表明巖屑長(zhǎng)石砂巖類的物源與洋島有關(guān),可能是洋島物質(zhì)近源快速沉積的產(chǎn)物。此外,巖屑長(zhǎng)石砂巖類中少量長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖碎屑的存在表明其還接受了北部羌塘地體南緣的物源混入。

綜上所述,木嘎崗日群中的基質(zhì)砂巖具有兩端元物源供給的雙物源特征,巖屑石英砂巖類主要來(lái)自于縫合帶北側(cè)的羌塘地體南緣,而巖屑長(zhǎng)石砂巖類主要來(lái)自于洋島。

5.2 形成環(huán)境及構(gòu)造意義

關(guān)于木嘎崗日群的構(gòu)造屬性,歷來(lái)存在爭(zhēng)議,其關(guān)鍵問(wèn)題在于其形成環(huán)境不明確。曹圣華等[13]基于木嘎崗日群砂泥巖地化數(shù)據(jù)分析認(rèn)為其形成于大洋島弧-活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造背景。彭頭平等[55]認(rèn)為洋島火山巖形成位置應(yīng)位于洋盆靠近大陸架一帶。Zeng等[11]和曾敏等[4]認(rèn)為木嘎崗日群是在羌塘地體南緣形成的增生楔雜巖體,沉積于弧前的斜坡-海溝盆地。Li等[5]認(rèn)為木嘎崗日群是班公湖-怒江洋殼北向俯沖初期形成的一個(gè)向南的增生復(fù)合體。裴英茹等[56]在雙湖縣商旭金礦床的木嘎崗日群中獲得223 Ma的最年輕碎屑鋯石年齡,略早于班-怒洋殼向北俯沖于羌塘地體之下的初始年齡(~220 Ma),表明該區(qū)沉積物很可能為班-怒洋殘余洋盆的產(chǎn)物。本文綜合前人研究成果[4,11,14,17,32]和本次研究結(jié)果,木嘎崗日群巖塊和基質(zhì)沉積接觸,基質(zhì)巖層多發(fā)生強(qiáng)烈的破碎或褶皺變形,認(rèn)為木嘎崗日群為一套總體無(wú)序、局部有序并受強(qiáng)烈剪切變形的沉積混雜巖。根據(jù)前文的物源分析結(jié)果,木嘎崗日群基質(zhì)砂巖在沉積過(guò)程中既接受了來(lái)自相對(duì)遠(yuǎn)源的羌塘地體南緣變質(zhì)沉積蓋層和島弧巖漿巖的物源供給,也接受了來(lái)自相對(duì)近源的洋島火山-沉積建造的物源供給。同時(shí)考慮到木嘎崗日群在沉積之后遭受了強(qiáng)烈剪切變形,本文認(rèn)為其形成于海溝外側(cè)的大洋盆地(圖9),無(wú)論是來(lái)自羌塘地體南緣還是洋島本身的碎屑物質(zhì),都是通過(guò)濁流的方式被搬運(yùn)至海溝外側(cè)的大洋盆地并不等程度地混合。同時(shí),班-怒洋在晚三疊世就開始俯沖[11,31],在白堊紀(jì)[57-58]閉合,木嘎崗日群形成于班-怒洋的閉合過(guò)程中[11,16-17,22]。

6 結(jié) 論

基于野外地質(zhì)調(diào)查、砂巖薄片分析、碎屑組分統(tǒng)計(jì)和物源分析,本文針對(duì)西藏改則縣城東北部的在不扎-念曲村一帶的木嘎崗日群獲得以下認(rèn)識(shí):

a.木嘎崗日群為一套總體無(wú)序、局部有序并遭受強(qiáng)烈剪切變形的沉積混雜巖,由基質(zhì)和巖塊兩部分組成。

b.木嘎崗日群基質(zhì)砂巖主要分為巖屑石英砂巖類和巖屑長(zhǎng)石砂巖類。巖屑石英砂巖類的主要碎屑組分為石英(Qm/Qp=3.59)、斜長(zhǎng)石、巖屑(主要為沉積巖碎屑,中酸性巖漿巖碎屑和低級(jí)變質(zhì)巖碎屑次之);巖屑長(zhǎng)石砂巖類的主要碎屑組分為石英(Qm/Qp=1.43)、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、巖屑(主要為中基性巖漿巖碎屑,碳酸鹽巖碎屑次之)。

c.根據(jù)Dickinson三角圖解分析,巖屑石英砂巖類在Qm-F-Lt圖中主要落入再旋回造山帶物源區(qū),在Qp-Lv-Lsm圖中主要落入碰撞縫合線及褶皺-逆沖帶物源區(qū),少量位于混合造山帶物源區(qū);巖屑長(zhǎng)石砂巖類在Qm-F-Lt圖中主要落入過(guò)渡弧物源區(qū),在Qp-Lv-Lsm圖中主要落入火山弧造山帶物源區(qū),少量位于混合造山帶物源區(qū)。

d.物源分析表明,木嘎崗日群基質(zhì)砂巖具有兩端元物源供給的雙物源特征。巖屑石英砂巖類的碎屑物質(zhì)主要來(lái)自于相對(duì)遠(yuǎn)源的羌塘地體南緣的變質(zhì)沉積蓋層和島弧巖漿巖,而巖屑長(zhǎng)石砂巖類的碎屑物質(zhì)主要來(lái)自于相對(duì)近源的洋島火山-沉積建造。

e.綜合分析認(rèn)為木嘎崗日群沉積于海溝外側(cè)的大洋盆地,形成于班-怒洋的閉合過(guò)程中。

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