杜林濤, 李亞林

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源院, 北京 100083

與碰撞有關(guān)的陸源碎屑巖是連接盆地與造山帶的“紐帶”, 盆地內(nèi)碎屑沉積的環(huán)境、物源區(qū)可有效揭示盆地構(gòu)造背景(劉少峰和張國(guó)偉, 2005)。羌塘—拉薩碰撞造山作用是青藏高原中生代最為重要的構(gòu)造事件(Li et al., 2013; Li et al., 2015a), 羌塘—拉薩碰撞后羌塘盆地在晚白堊世沉積了一套陸相粗碎屑磨拉石沉積——阿布山組, 并且角度不整合于下伏海相地層之上(Wu et al., 2015), 其沉積演化對(duì)認(rèn)識(shí)羌塘—拉薩碰撞造山過(guò)程以及青藏高原早期演化具有重要意義。然而, 目前對(duì)阿布山組沉積時(shí)代的研究主要用來(lái)約束構(gòu)造事件發(fā)生的時(shí)間(Li and Wang, 2010; 趙珍等, 2020), 對(duì)阿布山組沉積環(huán)境和物源區(qū)僅開(kāi)展零星研究(金緯, 2007; Ma et al.,2017; 王志龍等, 2017), 對(duì)阿布山組沉積演化、構(gòu)造背景及與羌塘—拉薩碰撞的關(guān)系還不清楚。本文通過(guò)對(duì)羌塘盆地北部阿布山組進(jìn)行詳細(xì)的沉積學(xué)、礫石成分、古水流、重礦物、碎屑鋯石 U-Pb年代學(xué)分析, 并對(duì)比前人在笙根地區(qū)、雙湖地區(qū)阿布山組的沉積、物源研究結(jié)果(金緯, 2007; Meng et al.,2017), 探討晚白堊世沉積作用及其與區(qū)域構(gòu)造演化的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西藏高原從北向南依次由松潘—甘孜、金沙江縫合帶、羌塘、班公湖—怒江縫合帶、拉薩、喜馬拉雅地體組成(Yin and Harrison, 2000; Li et al.,2015a)(圖1A)。羌塘盆地位于青藏高原中部, 金沙江—班公怒江縫合帶之間, 中央隆起帶將羌塘盆地分為南、北羌塘次級(jí)坳陷(吳珍漢等, 2021)。盆地基底由下元古界結(jié)晶基底與中元古界褶皺基底兩部分組成, 前者巖性主要由石英片巖、角閃巖、大理巖組成, 后者巖性主要由變質(zhì)砂巖、片巖夾變質(zhì)礫石組成(黃繼鈞, 2001)。中央隆起帶主要由藍(lán)片巖變質(zhì)帶、蛇綠混雜巖、古生代—三疊紀(jì)低變質(zhì)地層、古生代—早中生代花崗巖以及少量晚三疊世那底岡日組火山巖組成(Kapp et al., 2003; Zhang et al., 2006;李才等, 2007; Li et al., 2015; Zhang et al., 2016)。北羌塘坳陷以侏羅紀(jì)—三疊紀(jì)沉積為主以及少量新生代沉積; 晚三疊世為海陸過(guò)渡相沉積, 同時(shí)還發(fā)育那底岡日組火山巖, 其主要沿北羌塘南緣、中央隆起帶北側(cè), 呈帶狀展布, 火山巖年齡主要集中在205-223 Ma(李才等, 2007; 王劍等, 2008; 付修根等, 2010; 李學(xué)仁, 2019); 侏羅系發(fā)育較為齊全, 自下而上包括早中侏羅世雀莫錯(cuò)組(J1-2q), 中侏羅世布曲組(J2b)、夏里組(J2x), 晚侏羅世索瓦組(J3s)、白龍冰河組(J3b), 晚侏羅世—早白堊世雪山組(J3-K1x)。

圖1 雙湖—托納木地區(qū)地質(zhì)圖及剖面位置Fig. 1 Geological map and section location of Shuanghu-Tonamu area

阿布山組(K2a)主要在托納木及以南地區(qū)零星分布(金緯, 2007; 李亞林, 2011)(圖2-5)。吳瑞忠等(1986)最早將其定名為上白堊統(tǒng)阿布山群, 指不整合于侏羅系之上、以中厚層狀雜色復(fù)成分礫巖、含礫砂巖和巖屑砂巖為主的河流-湖泊相沉積, 厚度＞1200 m; 西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局將該套地層降“群”為“組”稱之為阿布山組(西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1993)。此后, 大量地質(zhì)調(diào)查表明, 阿布山組不僅分布在羌塘地體南部, 而且在北部也有發(fā)育(潘桂棠等, 2013), 其分布及與侏羅系不整合關(guān)系也得到地震反射資料的證實(shí)(趙政璋, 2000; 潘桂棠等,2013; 吳珍漢等, 2014)。羌塘盆地晚白堊世斷層活動(dòng)以逆沖推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為主要特征(Kapp et al.,2005; 吳珍漢等, 2014), 并且主要以大型北傾的逆沖斷裂為主(Wu et al., 2015)。吳珍漢等(2014)通過(guò)地表構(gòu)造特征以及地震資料反演認(rèn)為南羌塘阿布山組受雙湖—肖茶卡逆沖推覆構(gòu)造(XST)與色林錯(cuò)逆沖推覆構(gòu)造的前鋒逆沖斷層(NST)聯(lián)合控制, 北羌塘阿布山組受多格錯(cuò)仁逆沖推覆構(gòu)造(DCT)、龍尾錯(cuò)逆沖推覆構(gòu)造(LCT)以及中央隆起帶北緣逆沖推覆構(gòu)造反向逆沖斷層(NCT)等多條逆沖斷層控制。

圖2 托納木地區(qū)阿布山組TM16剖面綜合柱狀圖Fig. 2 Comprehensive columnar section of TM16 profile of Abushan Formation in Tonamu area

圖3 托納木地區(qū)阿布山組TM16剖面砂巖照片F(xiàn)ig. 3 Sandstone photo of TM16 section of Abushan Formation in Tuonamu area

圖4 羌塘盆地雙湖—托納木地區(qū)阿布山組地層對(duì)比(圖例同圖2)Fig. 4 Stratigraphic correlation of Abushan Formation in Shuanghu-Tonamu area, Qiangtang Basin (legends are same as Fig. 2)

圖5 托納木地區(qū)阿布山組砂巖顯微照片F(xiàn)ig. 5 Microphotograph of the Abushan Formation in Tuonamu area

2 沉積序列特征與沉積環(huán)境分析

根據(jù)所測(cè)剖面的巖性、粒度、沉積構(gòu)造、礫砂比例和垂向序列, 本文將托納木地區(qū)阿布山組(TM16, 圖2)分為上、下兩段。

下段厚度約 110 m, 底部與晚侏羅—早白堊世雪山組呈角度不整合接觸。巖性主要由紫紅色礫巖、紫紅色巖屑粗砂巖組成, 以礫巖為主。礫巖為中厚層, 厚度 0.8～3 m 之間, 礫石磨圓較好, 分選中等,塊狀構(gòu)造, 顆粒支撐, 雜基為砂質(zhì)(圖3A), 說(shuō)明礫石經(jīng)歷相對(duì)較長(zhǎng)、水動(dòng)力較強(qiáng)的搬運(yùn)過(guò)程。砂巖為巖屑砂巖, 以紫紅色含礫粗砂巖、中粗砂巖為主,砂巖顆粒分選磨圓較差, 鈣質(zhì)膠結(jié), 砂巖層發(fā)育大量平行層理(圖3B), 厚度0.3～1 m之間。垂向上由礫巖向上過(guò)度為多個(gè)砂礫巖互層(圖3C)的沉積序列組成, 粒度整體上向上變細(xì), 砂巖比例增加, 礫巖層與砂巖層厚度比 3:1。厚層、塊狀的礫巖表明為快速堆積下的沖積扇扇根沉積; 砂礫巖互層、每個(gè)沉積序列為礫巖-砂巖組合特征、砂巖比例增加以及砂巖層內(nèi)發(fā)育大量的平行層理表明水動(dòng)力條件較強(qiáng)并且穩(wěn)定, 代表了沖積扇扇中環(huán)境的辮狀河道沉積。

上段厚度約540 m, 由紫紅色礫巖、砂巖組成,礫巖層與砂巖層厚度比2:3, 底部為中礫巖, 向上變?yōu)榧?xì)礫巖為主, 礫石成分主要為灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、脈石英、石英巖, 偶含泥礫(圖3F)。砂巖主要為紫紅色巖屑砂巖, 含部分灰綠色巖屑石英砂巖,在砂巖層的頂部發(fā)育薄層粉砂巖, 厚度 0.2～0.6 m之間, 其中巖屑石英砂巖發(fā)育在該段的中部, 巖屑砂巖在整段均有發(fā)育。砂巖層單層厚度較下段變厚,通常為2-4～5 m厚, 礫巖層變薄。砂巖層發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、平行層理。垂向上由多個(gè)砂礫巖互層的沉積序列組成(圖3E), 粒度整體上先變細(xì)再變粗。綜合巖性、粒度、沉積構(gòu)造、礫砂比例和垂向序列等特征, 本研究認(rèn)為該段主要發(fā)育辮狀河環(huán)境, 砂巖層頂部的薄層粉砂巖可能為河漫沉積的產(chǎn)物。紫紅色礫巖到紫紅色巖屑砂巖再到灰綠色巖屑石英砂巖的巖石組合類型以及粗-細(xì)-粗的粒度變化, 表明研究區(qū)阿布山組由水動(dòng)力變化較快、沉積物快速堆積的沖積扇環(huán)境向水動(dòng)力條件較強(qiáng)且逐漸穩(wěn)定的辮狀河環(huán)境再到水動(dòng)力條件強(qiáng)且穩(wěn)定的辮狀河環(huán)境過(guò)度, 同時(shí)也體現(xiàn)該時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)由強(qiáng)烈到趨于穩(wěn)定狀態(tài)變化的變化過(guò)程。研究區(qū)阿布山組與笙根地區(qū)、雙湖地區(qū)阿布山組(金緯, 2007)對(duì)比缺失頂部湖泊環(huán)境(圖4)。

3 物源區(qū)分析方法及結(jié)果

3.1 礫石成分分析

礫巖內(nèi)礫石成分是確定物源區(qū)的最直接證據(jù)。對(duì)研究剖面自下而上 3個(gè)礫石統(tǒng)計(jì)點(diǎn)(圖2)進(jìn)行礫石成分統(tǒng)計(jì), 每個(gè)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)統(tǒng)在1 m×1 m范圍內(nèi)隨機(jī)統(tǒng)計(jì)100顆礫石。礫石成分主要為脈石英、砂巖、石英巖、灰?guī)r, 其中脈石英占64%、石英巖17%、砂巖 14%、灰?guī)r 5%, 整個(gè)剖面礫石成分沒(méi)有變化,含量略微不同(表1)。此外在剖面的中上部礫巖層還發(fā)育了分選、磨圓較差的泥礫, 是同期洪泛沉積的細(xì)粒物質(zhì)固結(jié)不久后, 受河道遷移影響, 被水流破壞再沉積形成的。

表1 羌塘盆地托納木地區(qū)阿布山組礫巖層內(nèi)礫石成分統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistics of gravel composition in conglomerate beds of Abushan Formation in Tonamu area,Qiangtang Basin

3.2 古水流分析

古水流原始數(shù)據(jù)是通過(guò)砂巖交錯(cuò)層理、地層產(chǎn)狀的測(cè)量獲得, 通過(guò)Stereonet軟件(Allmendinger et al., 2011; Cardozo and Allmendinger, 2013)校正而獲得最終結(jié)果。采集數(shù)據(jù)的位置地層無(wú)倒轉(zhuǎn)。自下而上測(cè)量收集3個(gè)古水流數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖2), 18組數(shù)據(jù), 古水流方向變化區(qū)間為 300°～75°, 優(yōu)勢(shì)古水流方向?yàn)楸睎|方向, 說(shuō)明物源區(qū)來(lái)自盆地西南方向。

3.3 砂巖巖石學(xué)分析

砂巖碎屑組分不僅反映了母巖的性質(zhì), 也反映了大地構(gòu)造的條件(王成善和李祥輝, 2003)。采用最常見(jiàn)的 Gazzi-Dickinson法進(jìn)行砂巖的碎屑顆粒統(tǒng)計(jì)(表2)并進(jìn)行投圖(Dickinson, 1985; Ingersoll et al.,1985), 繪制 Qt-F-L、Qm-FLt、Qp-Lv-Ls和 Qm-P-K等四個(gè)三角圖解。托納木地區(qū)砂巖碎屑成分(表3)以石英和巖屑為主, 石英主要為單晶石英, 部分單晶石英具波狀消光, 含少量多晶石英, 其中多晶石英主要為脈石英、燧石、石英巖, 巖屑以火山巖為主, 其次為沉積巖、變質(zhì)巖(圖5)。砂巖碎屑顆粒分選中等-較差, 棱角狀-次圓狀, 鈣質(zhì)膠結(jié)為主。該剖面砂巖碎屑組分統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示為 Qt:F:L=2138:148:1532和Qm:F:Lt=1679:148:1991。在QtFL圖解中, 9件樣品均落入再旋回造山帶中(圖2),Qm:F:Lt三角圖解樣品均落入再旋回造山帶中,Qm:P:K三角圖解表明樣品來(lái)自大陸塊物源區(qū),Qp:Lv:Ls三角圖解樣品表明物源為混合造山帶(圖6)。

表2 砂巖顆粒統(tǒng)計(jì)分類Table 2 Statistical classification of sandstone particles

表3 羌塘盆地阿布山組砂巖碎屑統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Statistics of sandstone detritus of Abushan Formation in Qiangtang Basin

圖6 羌塘盆地托納木地區(qū)阿布山組砂巖碎屑統(tǒng)計(jì)三角圖解(底圖據(jù)Dickinson, 1985)Fig. 6 Statistical triangular diagram of sandstone detritus of Abshan Formation in Tuonamu area, Qiangtang Basin(after Dickinson, 1985)

3.4 砂巖重礦物分析方法及結(jié)果

重礦物組合與指數(shù)是物源變化極為敏感的指示劑, 利用重礦物組合穩(wěn)定性、空間分布等特點(diǎn)可以判斷物源區(qū)的母巖類型與來(lái)源方向(Morton and Hallsworth, 1994, 2007; 王成善和李祥輝, 2003)。重礦物指數(shù)的計(jì)算根據(jù) Morton and Hallsworth(1994)的定義進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算(表4)。ZTR指數(shù)能夠在一定程度上反映碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)距離, 通常用來(lái)判斷沉積區(qū)域與源區(qū)的距離; ATi指數(shù)常用來(lái)指示物源區(qū)中的火山巖及風(fēng)化程度; GZi和MZi指數(shù)常用來(lái)討論物源區(qū)深成巖的比例(曾慶高等, 2009)。

表4 重礦物相關(guān)指數(shù)描述Table 4 Heavy mineral correlation index description

TM16剖面7件樣品均含鋯石、金紅石、電氣石、磷灰石、石榴子石、銳鈦礦、白鈦石, 4件樣品含有輝石, 1件樣品(TM16-11)含尖晶石, 其中鋯石、石榴子石含量最高, 鋯石以滾圓次滾圓粒狀為主,棱角次棱角柱狀次之, 石榴子石為粒狀(表5)。TM16剖面重礦物指數(shù), MZi指數(shù)為0, ZTR指數(shù)平均為 36.6, 最小為 7.9, 最大為 57.8。ATi指數(shù)平均為39.4, 最小為4.6, 最大為60.8。GZi指數(shù)平均為57.3, 最小為 33.9, 最大為 69.3。RZi指數(shù)平均為11.6, 最小為 9.9, 最大為 17.6。此外, 該剖面樣品TM16-11含尖晶石, 含量為5.8%(圖7)。

表5 羌塘盆地托納木地區(qū)阿布山組重礦物百分含量與重礦物指數(shù)Table 5 Percentage content and index of heavy minerals of Abushan Formation in Tonamu area, Qiangtang Basin

圖7 羌塘盆地托納木地區(qū)阿布山組與潛在源區(qū)重礦物指數(shù)對(duì)比(潛在源區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)自Zhang et al., 2006)Fig. 7 Comparison of heavy mineral indexes between Abushan Formation and potential source area in Tonamu area,Qiangtang Basin (data of potential sources after Zhang et al., 2006)

3.5 碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)

本研究采集 2件碎屑鋯石樣品, 分別位于剖面下、上部, LA-ICP-MS定年, 碎屑鋯石U-Pb年代學(xué)和微量元素含量分析測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)上完成, 碎屑鋯石U-Pb年齡結(jié)果見(jiàn)附表1。樣品TM16-07位于剖面下部, 測(cè)試 80點(diǎn), 最年輕鋯石(154±2) Ma,206-253 Ma鋯石區(qū)間(8個(gè), 10%), 356-538 Ma鋯石區(qū)間(7個(gè), 10%), 545-984 Ma鋯石區(qū)間(34個(gè),42.5%), 1008-1537 Ma鋯石區(qū)間(12個(gè), 15%),1692-248 Ma鋯石區(qū)間(10個(gè), 12.5%), 2518-3417 Ma鋯石區(qū)間(7個(gè), 8.8%)。樣品TM16-36位于剖面上部,測(cè)試 80點(diǎn), 154-156 Ma鋯石區(qū)間(3個(gè), 3.8%),208-223 Ma鋯石區(qū)間(5個(gè), 6.3%), 271-284 Ma鋯石區(qū)間(3個(gè), 3.8%), 338-51 Ma鋯石區(qū)間(7個(gè), 8.8%),549-999 Ma鋯石區(qū)間(41個(gè), 51.3%), 1088-1370 Ma鋯石區(qū)間(3個(gè), 3.8%), 1730-2471 Ma鋯石區(qū)間(7個(gè),8.8%), 2562-3559 Ma鋯石區(qū)間(11個(gè), 13.8%)。

4 討論

4.1 地層沉積時(shí)代

北羌塘坳陷托納木地區(qū)紅層砂巖中3件樣品的ESR年齡值分別為69 Ma、80.4 Ma和94.9 Ma均為晚白堊世年齡范圍(金緯, 2007; 李亞林, 2011)。盆地沉降埋藏史研究表明托納木地區(qū)在100-70 Ma之間處于沉降埋深階段(Zhang et al., 2019), 阿布山組在此背景下沉積, 并且, 沉降時(shí)間與ESR測(cè)年所限定的地層時(shí)代也較為一致。上述分析表明托納木地區(qū)阿布山組(TM16剖面)為晚白堊世沉積。

該套紅層被部分學(xué)者劃歸為新生代嗩納湖組(趙珍等, 2020), 但是, 錢(qián)信禹(2020)對(duì)北羌塘半島湖地區(qū)嗩納湖組碎屑鋯石 U-Pb年齡研究結(jié)果表明該區(qū)含107 Ma、62 Ma、60 Ma碎屑鋯石年齡(錢(qián)信禹, 2020), 托納木地區(qū)紅層最年輕碎屑鋯石U-Pb年齡為154 Ma, 從碎屑鋯石年齡數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看本研究地層與嗩納湖組存在一定差別。本研究地層沉積環(huán)境與嗩納湖組(吳珍漢等, 2007)相比缺少湖相碳酸鹽巖沉積。嗩納湖組與阿布山組相比, 變形程度較弱(岳龍等, 2006), 研究區(qū)地層頂部出現(xiàn)向斜構(gòu)造(圖3D), 說(shuō)明該地層受到后期的擠壓作用, 構(gòu)造變形較強(qiáng)。碎屑鋯石U-Pb年齡、構(gòu)造變形、沉積環(huán)境均表明本研究地層與新生代嗩納湖組存在一定差別。

4.2 物源分析

研究區(qū)阿布山組古流向變化區(qū)間 300°-75°, 并且以 0°-75°為主(圖2), 表明物源主要來(lái)自研究區(qū)的西南方向。碎屑巖組分統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示阿布山組砂巖以巖屑砂巖為主含, 少量巖屑石英砂巖, 石英顆粒以單晶石英為主, 巖屑主要為火山巖、變質(zhì)巖巖屑, 其次為沉積巖巖屑, 碎屑成分很可能來(lái)自下伏沉積地層以及中央隆起帶變質(zhì)巖(Zhang et al.,2006)。砂巖顆粒以次棱角狀為主, 其次為次圓狀,分選較差, 結(jié)構(gòu)成熟度較低, 以上均表明碎屑顆粒經(jīng)歷了中近距離的搬運(yùn), 這與砂巖碎屑組分三角圖解表明物源主要為再旋回造山帶大陸物源一致。

研究區(qū)鄰近的西南方向笙根地區(qū)以及雙湖西地區(qū)同期沉積的地層內(nèi)礫石成分以脈石英、變質(zhì)石英巖、花崗巖、片巖、片麻巖、火山巖、灰?guī)r、粉砂巖為主(金緯, 2007), 而本研究阿布山組礫石成分缺少中央隆起帶內(nèi)的花崗巖、片巖、火山巖等特征巖性, 并且研究區(qū)阿布山組古水流表明物源來(lái)自其西南方向, 但是與其鄰近的西南方向同期沉積的礫石成分卻差別如此之大, 以上說(shuō)明中央隆起帶未對(duì)研究區(qū)提供直接的物源, 側(cè)面反映出兩者之間可能有斷層存在, 該斷層阻礙中央隆起帶為研究區(qū)阿布山組直接提供物源。

從重礦物組合及各種相關(guān)指數(shù)的構(gòu)成特征來(lái)看, 北羌塘托納木地區(qū)阿布山組物源存在多種成因的巖石類型, 但含量有差別, 以沉積巖、變質(zhì)巖(角閃巖或麻粒巖)為主, 含部分火山巖(基性-超基性巖)。MZi指數(shù)為0表明, 該地區(qū)無(wú)酸性深成侵入巖的物源。ATi指數(shù)的變化幾乎不影響RZi指數(shù)的變化, RZi指數(shù)在整個(gè)剖面較為穩(wěn)定, 說(shuō)明該地區(qū)具穩(wěn)定的酸性巖漿巖或者沉積巖源區(qū)的輸入。通常碎屑巖中的鉻尖晶石的存在表明含有基性-超基性火山巖源區(qū)的輸入, 對(duì)于本文, 母巖可能為中央隆起帶內(nèi)蛇綠巖(Zhang et al., 2016), 但是考慮到北羌塘中生代砂巖中也存在大量鉻尖晶石重礦物(Zhang et al., 2006), 單一的重礦物也無(wú)法區(qū)別是單一來(lái)源還是兩者都有; ATi-ZTR、ATi-RZi重礦物指數(shù)圖解表明研究區(qū)阿布山組與北羌塘晚三疊世地層具類似的變化趨勢(shì)(圖7), RZi-ZTR、GZi-ZTR以及 GZi-RZi重礦物指數(shù)圖解表明阿布山組與北羌塘晚三疊世地層具類似的變化趨勢(shì)(圖7), 重礦物指數(shù)對(duì)比表明阿布山組物源更可能來(lái)自北羌塘內(nèi)下伏沉積地層。

托納木地區(qū)阿布山組 2件碎屑鋯石 U-Pb年齡均以前寒武紀(jì)年齡為主, 其中以新元古代的鋯石年齡(544 Ma-1.0 Ga)所占比例最高, 其次為中—古元古代; 總體來(lái)看, 研究區(qū)阿布山組兩件樣品具154 Ma、208 Ma、356 Ma、550 Ma、790 Ma、976 Ma、2480 Ma峰值(圖8)。北羌塘碎屑鋯石年齡譜圖與本研究阿布山組碎屑鋯石 U-Pb年齡峰值接近一一對(duì)應(yīng)(圖8)。此外, 208 Ma峰值年齡與北羌塘內(nèi)那底岡日組火山巖年齡(205-223 Ma)較為一致(圖8)。對(duì)比中央隆起帶碎屑鋯石年齡譜圖、高壓變質(zhì)巖以及火山巖U-Pb年齡, 中央隆起帶缺失154 Ma典型峰值,其余峰值年齡較為一致(圖8)。對(duì)比南羌塘碎屑鋯石年齡譜圖(圖8), 南羌塘缺失154 Ma典型峰值年齡,本研究阿布山組缺失南羌塘1880 Ma典型峰值年齡,其余峰值年齡較為一致, 考慮到古水流反映的物源來(lái)自西南方向, 而其西南方向的中央隆起帶在90-55 Ma之間處于快速隆升剝露階段(Qian et al.,2020), 因此南羌塘碎屑物質(zhì)不可能為研究區(qū)提供物源。此外, 本研究阿布山組碎屑鋯石 U-Pb年齡與南羌塘雙湖西(Meng et al., 2017)以及畢洛錯(cuò)地區(qū)(Ma et al., 2017)(圖 8)相比, 缺少白堊紀(jì)年齡, 表明南、北羌塘阿布山組物源區(qū)存在一定的差異性。

圖8 羌塘盆地托納木地區(qū)阿布山組鋯石U-Pb年齡與潛在物源區(qū)對(duì)比Fig. 8 Comparison of zircon U-Pb ages and potential provenance of the Abshan Formation in Tuonamu area, Qiangtang Basin

綜上, 本文認(rèn)為研究區(qū)物源來(lái)自盆地內(nèi)西南方向下伏沉積、晚三疊世那底岡日組火山巖以及盆地基底。

4.3 構(gòu)造意義

羌塘盆地晚白堊世阿布山組內(nèi)高鉀鈣堿性特征的火山巖成因被解釋為班公湖—怒江洋殼的板片斷離(100-95 Ma)(Li et al., 2015b; Liu et al., 2017; He et al., 2018)以及羌塘—拉薩碰撞后巖石圈拆沉作用(80-75 Ma)(白志達(dá)等, 2009; Li et al., 2013; Chen et al., 2017)所導(dǎo)致的。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造熱年代學(xué)數(shù)據(jù)表明, 在110-80 Ma存在一期快速抬升冷卻事件, 并將其解釋為羌塘—拉薩碰撞造山作用的結(jié)果(王立成和魏玉帥, 2013; Zhang et al., 2019), 表明晚白堊世阿布山組沉積于羌塘—拉薩碰撞造山背景之下。

研究區(qū)阿布山組與其西南側(cè)笙根地區(qū)以及雙湖地區(qū)阿布山組之間的物源區(qū)差異, 表明研究區(qū)與后兩者之間很可能存在斷層活動(dòng), 并阻礙中央隆起帶直接向研究區(qū)提供物源, 考慮到托納木地區(qū)與雙湖、笙根地區(qū)之間發(fā)育阿木錯(cuò)逆沖斷層(ACT)(吳珍漢等, 2014, 2016; 趙珍等, 2020)。在中央隆起帶, 已發(fā)表的熱年代學(xué)數(shù)據(jù)表明該區(qū)域初始冷卻發(fā)生于(～150±10) Ma, 快速冷卻發(fā)生在 120-70 Ma(Zhao et al., 2017); 而北羌塘南部托納木地區(qū)在 110-80 Ma發(fā)生快速冷卻剝露(王立成和魏玉帥, 2013)。以上表明, 區(qū)域上羌塘地體從中央隆起帶到北羌塘逐漸冷卻的趨勢(shì)。物源區(qū)分析表明北羌塘笙根地區(qū)(金緯, 2007)、南羌塘雙湖西地區(qū)阿布山組(111-83 Ma)(Meng et al., 2017)的物源來(lái)自中央隆起帶,而托納木地區(qū)物源來(lái)自其西南方向的盆地內(nèi)部, 并且托納木地區(qū)阿布山組沉積時(shí)間晚于中央隆起帶附近紅層沉積, 這一事實(shí)也為羌塘地體從中央隆起帶到北羌塘逐漸冷卻的特點(diǎn)提供證據(jù)。因此, 本文認(rèn)為區(qū)域上是自南向北活動(dòng)的逆沖斷層控制北羌塘南部的阿布山組沉積。低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù)表明80 Ma以后研究區(qū)處于冷卻剝露停滯狀態(tài), 構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定(王立成和魏玉帥, 2013; Zhang et al., 2019), 表明阿木錯(cuò)逆沖斷層在80 Ma以后不再活動(dòng), 但是通過(guò)物源區(qū)分析, 研究區(qū)西南方向的隆起區(qū)仍舊阻擋中央隆起帶向托納木地區(qū)提供物源。阿木錯(cuò)逆沖斷層被認(rèn)為最早活動(dòng)于古近紀(jì), 但是該斷層活動(dòng)時(shí)代是通過(guò)上下地層時(shí)代來(lái)限定的(吳珍漢等, 2014; 趙珍等,2020), 本文將該套地層厘定為晚白堊世阿布山組而不是新生代嗩納湖組, 因此, 本文認(rèn)為阿木錯(cuò)逆沖斷層活動(dòng)于晚白堊世。

綜合研究區(qū)及鄰區(qū)阿布山組沉積時(shí)限、沉積環(huán)境、物源區(qū)分析結(jié)果以及低溫?zé)崮甏鷮W(xué)結(jié)果, 本文認(rèn)為晚白堊世存在三個(gè)演化階段(圖9): 在 100-94 Ma之間, 托納木地區(qū)處于快速隆升剝露階段,地表無(wú)沉積記錄, 但是在中央隆起帶南北兩側(cè)(雙湖、笙根地區(qū))存在粗碎屑礫巖沉積(圖9A, A′); 在94-80 Ma之間, 研究區(qū)仍舊處于快速抬升冷卻狀態(tài),但是相對(duì)階段一冷卻抬升作用減弱, 研究區(qū)開(kāi)始接受來(lái)自其西南方向的物源, 沉積了以礫巖為主的粗碎屑物質(zhì), 對(duì)應(yīng)于本研究阿布山組下部的沖積扇環(huán)境(圖9B, B′); 在80-69 Ma之間, 研究區(qū)冷卻抬升處于停滯狀態(tài), 構(gòu)造環(huán)境較為穩(wěn)定, 依舊接受來(lái)自其西南方向的物源, 沉積了以砂巖為主的相對(duì)細(xì)粒的物質(zhì), 對(duì)應(yīng)于本研究阿布山組中上部的辮狀河環(huán)境(圖9C, C′)。

圖9 雙湖—托納木地區(qū)阿布山組沉積演化模式圖Fig. 9 Sedimentary evolution model of Abushan Formation in Shuanghu-Tonamu area

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)托納木地區(qū)晚白堊世阿布山組進(jìn)行沉積環(huán)境、物源區(qū)分析以及與鄰區(qū)對(duì)比分析, 本文得到以下結(jié)論: 北羌塘托納木地區(qū)晚白堊世阿布山組形成于沖積扇-辮狀河環(huán)境, 物源區(qū)來(lái)自其西南方向的北羌塘內(nèi)下伏沉積地層及晚三疊世那底岡日組火山巖和基底巖系, 其沉積過(guò)程受到晚白堊世活動(dòng)斷層阿木錯(cuò)逆沖帶控制。北羌塘托納木地區(qū)白堊紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷了快速隆升剝露階段(100-94.9 Ma), 無(wú)沉積記錄; 在 94.9-80 Ma之間, 冷卻抬升作用減弱,開(kāi)始接受來(lái)自其西南方向的物源, 形成阿布山組下部的沖積扇環(huán)境以礫巖為主的粗碎屑物質(zhì), 80-69 Ma之間研究區(qū)冷卻抬升處于停滯狀態(tài), 沉積了中上部的辮狀河環(huán)境以砂巖為主的相對(duì)細(xì)粒沉積。

Acknowledgements:

This study was supported by Ministry of Science and Technology of the People′s Republic of China (No.2019QZKK0803), and National Key Research and Development Program of China (Nos.2017YFC0601405 and 2018YFE0204204).

本文附有增強(qiáng)材料(附表1), 請(qǐng)通過(guò)本文網(wǎng)絡(luò)版閱讀或下載。

附表1 羌塘盆地晚白堊世阿布山組碎屑鋯石U-Pb年齡Supplementary Table 1U-Pbage of detrital zircons from the Late Cretaceous Abushan Formationinthe QiangtangBasin

續(xù)附表1

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