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三叠纪—侏罗纪是华南大地构造发展的重要转折时期（徐先兵等，2009），中、晚三叠世之交上扬子盆地格局发生巨大变化，是最重要的构造体制转换阶段（张英利等，2018）; 中三叠世开始，周缘洋盆不断俯冲消减直至最终古特提斯洋关闭，上扬子西缘发展为在龙门山中段（Deng Bin et al.，2012）或秦岭造山带南段（Yan Danping et al.，2011，2018; Mu Hongxu et al.，2019）前缘的前陆盆地，四川盆地形成（Zhang Yong et al.，2015）。上三叠统处于造山运动的转换阶段，完整记录了中晚三叠世盆地演化过程，得到了地质学家的广泛关注，近年来许多学者对四川盆地及周缘进行了大量的沉积体系分析、物源定性分析及构造演化等研究; 基于大量同位素年代学及单矿物地球化学研究，大多学者认为晚三叠世中晚期龙门山造山带为四川盆地西部—西南部提供主要物源（Deng Bin et al.，2012; 张勇，2016），秦岭造山带为四川盆地北部提供了主要物源（李瑞保等，2010; Yan Danping et al.，2011，2018; 余世花，2016; 张勇，2016; 余世花等，2017; Mu Hongxu et al.，2019），滇黔桂古陆为盆地西南缘滇东一带提供主要物源（张英利等，2018）; 也有学者认为晚三叠世中晚期华南板块具东高西低的古地理格局，早期龙门山并未完全隆起，四川盆地与松潘甘孜连为一体，提出“大江西流”的观点，源于华夏板块的“古大江”为四川盆地物源运移通道（佘振兵，2007）。以往的这些研究大多集中于山前带，盆地东南缘研究较为薄弱，主要表现为:① 盆地东南缘须家河组同时代二桥组物源区待确定，物源来自龙门山地区或是秦岭-扬子北缘地区，还是来自与之相邻的江南造山带西段或更远的华夏板块?② 二桥组源区岩石组成待确定; ③ 普宜地区处在前陆盆地的哪个部位?这些未解决的问题对晚三叠世上扬子盆山格局研究及区域构造演化认识具一定局限性。
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沉积物源分析是盆地研究的重要内容，主要是根据沉积物的来源方位、侵蚀区和母岩区位置、沉积物的搬运距离、路径、母岩性质等，综合分析研究该时期盆山格局展布情况等（高福红，1994; 汪正江等，2000; 赵红格等，2003; 崔金栋，2013）; 碎屑锆石的年龄能够较有效地提供沉积物源和大地构造演化信息（Fedo，2003; Mu Hongxu et al.，2019），且最年轻的年龄可以限定沉积作用的最大年龄，所以研究沉积物碎屑锆石年龄是研究其物质来源及大地构造背景演化较为有效的方法（Greentree et al.，2006; Wang Wei et al.，2012）。碎屑电气石、锆石等的地球化学特征反映了源区源岩的基本特征，是辅助物源判断的重要手段。本文通过对上扬子普宜地区上三叠统二桥组砂岩岩石学特征、碎屑锆石U-Pb同位素年龄、碎屑电气石地球化学特征对其物源进行系统分析，为晚三叠世上扬子前陆盆地构造演化过程研究提供新依据。
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1 地质背景
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黔北普宜地区位于上扬子腹地——四川盆地东南缘，南与江南造山带相接（图1），古生代以来经历多次构造运动，其中加里东运动和印支运动对区内地层展布影响最为明显，两期运动将区内地层划分为三个构造层:寒武系—志留系构造层、二叠系—中三叠统构造层及上三叠统至侏罗系构造层（图2）。
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研究区出露最老地层为寒武系，寒武纪—志留纪为陆表海沉积，泥盆纪—早二叠世遭受剥蚀，中二叠世—中三叠世以陆表海沉积为主，晚三叠世—侏罗纪转为陆相沉积。寒武系主要以碳酸盐岩为主; 奥陶系—志留系出露不完整，由北西向南东尖灭，主要为浅海相碳酸盐岩夹细碎屑岩，与上覆中二叠统梁山组为平行不整合或微角度不整合接触，该不整合通常认为是加里东期黔中隆起的结果（崔金栋，2013）; 中二叠统梁山组为一套含煤碎屑岩组合，栖霞组、茅口组为一套巨厚的碳酸盐岩沉积; 上二叠统龙潭组为一套含煤碎屑岩组合，与下伏茅口组平行不整合接触，上覆长兴组主要以碳酸盐岩为主; 下三叠统夜郎组主要以细碎屑岩为主，局部夹碳酸盐岩，嘉陵江组主要以碳酸盐岩为主; 中三叠统安尼阶-拉丁阶关岭组、杨柳井组以碳酸盐岩为主; 上三叠统瑞替阶（王立亭，2002）二桥组为一套厚度巨大的三角洲相陆缘碎屑岩沉积，与下伏杨柳井组及上覆下侏罗统自流井组均为平行不整合接触; 侏罗系自流井组、沙溪庙组、遂宁组为湖泊相“红层”沉积。
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图1 普宜地区大地构造位置图（据Zhang Yong et al.，2015修改）
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Fig.1 The tectonic location of Puyi area (modified after Zhang Yong et al., 2015)
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图2 普宜地区地质简图（实测）
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Fig.2 Simplified geological map of Puyi area (from geological survey data)
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2 二桥组沉积序列与采样位置
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研究区内二桥组主要分布于复式褶皱向斜两翼（图2），总体沉积厚度约为350 m，岩性以长石砂岩、岩屑砂岩、岩屑石英砂岩为主（图3）; 底部多为灰-灰黄色含炭化植物碎屑和碎片粉砂-细砂岩，向上为浅灰色中层-块状长石砂岩、长石岩屑砂岩、中—厚层状粉砂岩，局部夹薄—中层状泥岩和炭质泥岩，中部常不稳定发育一层或多层同沉积内角砾化岩。砂岩、粉砂岩中多发育菱铁砂结核，岩石风化程度总体较高，发育多个正粒序旋回性基本层序，单个旋回底部有时发育冲刷面构造，下部为中—粗粒砂岩，向上粒度变细，砂岩中可见发育大型板状交错层理、槽状交错层理（图3，图4a、b）。岩相组合指示沉积环境为三角洲，下部为三角洲平原河流沉积，砂岩为河道沉积，粉砂岩、泥岩为河道间沉积; 上部为三角洲前缘水下河道沉积，砂岩为水道沉积，粉砂岩、泥岩为涧湾沉积。
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显微镜下特征显示二桥组砂岩纵向成分稍有差异，总体下部长石含量高，向上岩屑和石英含量增加。砂岩碎屑颗粒磨圆中等，呈次棱角-次圆状，分选较好，成熟度偏高，石英含量总体较高，占60%~90%，多为单晶石英，少数为玉髓或多晶石英，局部颗粒发育港湾状溶蚀构造; 长石以钾长石为主，发育卡式双晶，含少量斜长石，发育聚片双晶; 岩屑以低级变质岩屑为主，主要为长英质岩屑、绢云母千枚岩岩屑等，含少量白云母、电气石等（图4c、d）。
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图3 普宜地区二桥组沉积序列（剖面位置见图2）
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Fig.3 Measured stratigraphic section of the Erqiao Formation in Puyi area (see profile location in Fig.2)
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3 原岩采集及测定方法
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本次采集了两件二桥组砂岩样品（PM013-18-1TW和PM012-70-1TW）进行研究。PM013-18-1TW采自贵州省毕节市大方县核桃乡高枧村西的PM013剖面二桥组中下部，采样位置为北纬27°20′5.8″、东经105°36′35.8″（图2），为细-中粒长石石英砂岩，重量约15 kg; PM012-70-1TW采自贵州省毕节市大方县八堡乡元宝箐的PM012剖面二桥组上部，采样位置为北纬27°20′52.9″、东经105°33′15.4″（图2），为中粒岩屑石英砂岩，重量约12 kg。
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3.1 锆石、电气石分选
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两件样品均选取10 kg原岩，清除样品表面污物、剔除非同期产物如包裹体、岩脉等后进行机械破碎，样品破碎成全部通过100目筛的粉末。淘洗粉末，保留重砂部分。将重砂干燥后，去除铁磁性成分，然后进行电磁选，在选得的磁性部分中挑选电气石晶体; 用重液分选无磁性部分，锆石在较重的部分中，最后在双目镜下挑选出锆石晶体。在PM013-18-1TW中挑选锆石和电气石、在PM012-70-1TW仅挑选锆石，制备成样品靶，然后测定电气石的化学成分和锆石U-Pb同位素组成。
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3.2 电气石电子探针成分测定
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电子探针成分测定在中国冶金地质总局山东局测试中心实验室完成，仪器采用JEOL（日本电子）JXA-8230型电子探针显微分析仪，测定条件包括:工作电压为15 kV，工作电流为20 nA，激光束斑为2 μm; 测定结果采用ZAF法进行基体校正; 积分时间:主量元素（含量大于1%）峰值积分时间10~20 s，背景积分时间5~10 s; 微量元素（含量小于1%）峰值积分时间20~40 s，背景积分时间10~20 s; 标准样品采用美国SPI矿物/金属标准和中国国家标准样品GSB，严格参照中华人民共和国国家标准GB/T15617—2002; 元素标样采用磁铁矿（Fe）、钠长石（Si、Na、Al）、磷灰石（Ca、P）、金红石（Ti）、蔷薇辉石（Mn）、透长石（K）、橄榄石（Mg）、萤石（F）等。含量高于20%的主元素允许的相对误差不高于5%，含量在3%~20%之间的元素允许相对误差不高于10%，含量0.5%~1%之间的元素允许相对误差不高于50%。
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3.3 锆石U-Pb同位素测定
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PM013-18-1TW和PM012-70-1TW两件样品的锆石U-Pb同位素测定工作在中国冶金地质总局山东局测试中心实验室完成。根据锆石的透射光、反射光和阴极发光图像，随机选取无裂隙和无包裹体的颗粒测定U-Pb同位素。LA-ICP-MS激光剥蚀系统为美国Conherent公司生产的GeoLasPro 193 nm ArF 准分子系统，ICP-MS型号为ThermoFisher公司生产的 iCAPQ。激光剥蚀采样过程以氦气作为载气，氮气为辅助气。样品测定时采样方式为单点剥蚀、跳峰采集; 单点采集时间模式为:20 s气体空白+50 s样品剥蚀+20 s冲洗; 每5~10个未知样品点插入一组标样（锆石标样91500和成分标样NIST610）（Sláma et al.，2008），详细测定方法及流程见Yuan Honglin et al.（2004）。样品的同位素比值及元素含量计算采用ICPMSDATACAL数据处理程序，U-Pb谐和图和锆石年龄分布图的绘制、年龄加权平均计算使用Isoplot3.0（Ludwig，2003）程序完成。
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图4 普宜地区二桥组砂岩野外露头及光学显微镜下正交偏光照片
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Fig.4 Field photos and polarizing microscope photos of sandstone from Erqiao Formation in Puyi area
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（a）—中粗粒砂岩，发育板状交错层理;（b）—细-中粒砂岩，发育大型槽状交错层理;（c）—细-中粒岩屑石英砂岩;（d）—粗粒含云母岩屑砂岩; Q—石英; F—长石; Mu—白云母; ML—变质岩屑
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(a) —Medium coarse sandstone with plate cross-bedding; (b) —fine-medium sandstone with trough cross-bedding; (c) —fine-middle quartz arenite; (d) —mica-bearing litharenite; Q—quarts; F—feldspar; Mu—muscovite; ML—metamorphic lithic
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4 测定结果
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4.1 重矿物特征
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二桥组砂岩识别的重矿物主要为锆石、电气石、金红石、白钛石、黄铁矿、锐钛矿、石榴子石、铬铁矿和榍石（表1）。其中锆石约占重矿物总量的35%，浅-深玫瑰色，大部分晶体呈圆角柱粒状，磨圆较好，表面略显粗糙，透明度较低，呈毛玻璃光泽，推测经历一定距离搬运; 少数晶体表面光洁透明，呈金刚光泽，部分晶体内含固体及气液包体。电气石占5%~21%，茶褐色、蓝色，粒状、柱粒状，玻璃光泽，透明，背散射图像显示没有化学成分分带现象，受后期改造较少。金红石约占10%，黑褐色、棕褐色，不规则粒状、板柱状，半金属光泽-油脂光泽，不透明-半透明。
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4.2 电气石成分
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样品PM012-71-1TW碎屑电气石颗粒总体呈次棱角状-次圆状，表面显粗糙，磨圆中等-好，指示经历一定距离的搬运，背散射图像中无明显核-边结构，成分比较均一（图5），透射光图像显示碎屑电气石主要呈浅棕黄色-深棕色，个别颜色偏蓝，呈深蓝-蓝黑色。
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注:“-”代表未挑选出该类矿物。
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图5 普宜地区二桥组电气石背散射图像（a）及透射光图像（b）（图中圆圈及其中数字为打点位置及编号）
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Fig.5 BSE images (a) and photomicrographs images (b) of detrital tourmaline from Erqiao Formation in Puyi area (the circles and the numbers in figures are dating positions and numbers)
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图6 普宜地区二桥组砂岩电气石分类图解（底图据Henry et al.，2011）
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Fig.6 Composition of detrital tourmaline from Erqiao Formation in Puyi area plotted on the classification diagrams (based on Henry et al., 2011)
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电子探针测定结果显示（表2），碎屑电气石成分中除SiO2外，Al2O3含量较高，FeO和MgO依次减小。在Ca-X□-Na+K电气石分类三元图解中，几乎所有样品点均落在碱性系列区域（图6a），在Mg/（Mg+Fe）-X□/（ X□+Na+K）图解中所有样品点均落在黑电气石和镁电气石区域，二者比例1∶1（图6b）。
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4.3 锆石U-Pb同位素
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在两件砂岩样品的锆石U-Pb同位素测定结果中，选取U-Pb谐和度在90%~110%的151个数据使用见附表1（http://www.geojournals.cn/dzxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=202203098& flag=1），多数的Th/U值大于0.4，个别介于0.1~0.4之间，均发育明显的环带（图7a、b），具岩浆锆石特征; 年龄值小于1000 Ma时使用206Pb/238U，大于1000 Ma时使用207Pb/206Pb年龄，根据年龄值绘制直方图，PM013-18-1TW年龄主要介于2517±38~253±8 Ma之间，有5个峰值（图7c、d），分别为2517~2466 Ma、2077~1706 Ma、799~722 Ma、 475~431 Ma、293~253 Ma，其中 2077~1706 Ma年龄段锆石颗粒数39个，占总颗粒数的52%，475~431 Ma年龄段锆石颗粒数12个，占16%，293~253 Ma年龄段锆石颗粒数12个，占16%。
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PM012-71-1TW年龄主要介于2657±36~207±3 Ma（图7e、f），表现出与PM013-18-1TW及其相似的5个峰值:2662~2233 Ma，11粒占15%; 1933~1688 Ma，23粒占30%; 840~755 Ma，9粒占12%; 438~412 Ma，6粒占8%; 283~246 Ma，13粒占17%。
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注: 氧化物含量单位为 %，阳离子为计算得到的组成化合物阳离子数; H2O*、B2O3*、Li2O* 无法直接测得，根据电气石标准化学组成反算获得，其他原子数据 Selway et al.，2015 计算获得; x◻ 代表电气石空位阳离子。
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图7 普宜地区二桥组碎屑锆石阴极发光图像（a）和（b）、U-Pb谐和图（c）和（e）及年龄直方图和相对概率曲线图（d）和（f）
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Fig.7 CL images (a) and (b) , U-Pb concordial diagram (c) and (e) , histograms and relative probability plots (d) and (f) of detrital zircons from Erqiao Formation sandstone in Puyi area
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（a）和（b）中圆圈及其中数字为打点位置及编号，圈外数字为U-Pb年龄
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The circles and the numbers in them in figures (a) and (b) are dating positions, and the numbers outside the circles are U-Pb ages
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5 讨论
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5.1 源岩组成
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二桥组砂岩成熟度偏高，总体分选较好，磨圆中等，部分石英发育港湾状溶蚀构造，长石以钾长石为主，含少量斜长石，岩屑主要以低级变质岩屑为主，含少量白云母、电气石等，说明未经历长距离搬运，源岩主要以酸性岩浆岩、变质岩为主。
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碎屑重矿物主要为由锆石、电气石、金红石、白钛石、黄铁矿、锐钛矿、石榴子石、铬铁矿和榍石。由于在还原作用下可形成自生黄铁矿，所以黄铁矿的体积分数对物源分析没有指示意义。金红石和电气石有多种来源，故矿物本身不能确定母岩类型。钛铁矿、白钛石、铬铁矿等矿物组合可指示物源来自岩浆岩，石榴子石指示物源来自变质岩。
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图8 普宜地区二桥组砂岩碎屑电气石物源判别图解
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Fig.8 Provenance-discriminant diagrams of detrital tourmaline from Erqiao Formation in Puyi area
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（a）和（b）底图据Henry et al.，2011;（c）和（d）底图据Henry et al.，1985; A—富锂花岗岩类、伟晶岩和细晶岩; B—贫锂花岗岩类及其伴生的伟晶岩和细晶岩; C—富铁电气石岩石（蚀变花岗岩）; D—伴生铝饱和相共存的变质板岩和变质砂岩; E—不伴生铝饱和相的变质板岩和变质砂岩; F—富铁电气石石英岩、钙质硅酸盐岩和变质板岩; G—低钙变超基性岩和富铬、钒变沉积岩; H—变碳酸盐岩和变质辉岩; 1—富锂花岗岩类、伟晶岩和细晶岩; 2—贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩; 3—富钙变质板岩、变质砂岩和钙质硅酸盐岩; 4—贫钙变质板岩、变质砂岩和电气石石英岩; 5—变质碳酸盐岩; 6—变超镁铁质岩
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(a) and (b) based on Henry et al., 2011; (c) and (d) based on Henry et al., 1985; A—Li-rich granitoid pegmatites and aplites; B—Li-poor granitoids and their associated pegmatites and aplites; C—Fe3+-rich quartz-tourmaline rocks (hydrothermally altered granites) ; D—metapelites and metapsammites coexisting with an Al-saturating phase; E—metapelites and metapsammites not coexisting with an Alsaturating phase; F—Fe3+-rich quartz-tourmaline rocks, calc-silicate rocks, and metapelites; G—low-Ca metaultramafics and Cr, V-rich metasediments; H—metacarbonates and meta-pyroxenites; 1—Li-rich granitoid pegmatites and aplites; 2—Li-poor granitoids and associatedp egmatitesa nd aplites; 3—Ca-rich metapelites, metapsammites, and calc-silicate rocks; 4—Ca-poor metapelites, metapsammites, and quartz-tourmaline rock; 5—metacarbonates; 6—metaultramafics
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电气石Al-Fe-Mg物源判别三元图解（图8a）显示，物源主要来自贫锂花岗岩类及其伴生的伟晶岩和细晶岩、伴生铝饱和相共存的变质板岩和变质砂岩，少部分来自富铁电气石石英岩、钙质硅酸盐岩和变质板岩; Ca-Fe-Mg图解（图8b）则显示二桥组砂岩电气石来自为贫钙变质板岩、变质砂岩和电气石石英岩和贫锂花岗岩类伴生伟晶岩和细晶岩。因此，二桥组物源可能主要来自贫锂花岗岩、变质砂岩、板岩。
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5.2 可能物源区
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早三叠世开始，扬子陆块与华北板块从东部大别造山带开始向西发生穿时性碰撞，古特提斯洋自东向西闭合（Zhao Xixi et al.，1987; Zhang Kaijun，1997; Zhang Yong et al.，2015），到中—晚三叠世，扬子陆块与塔里木陆块互相对接形成印支褶皱带（黄汲清，1960，1979; 黄汲清等，1977; 任纪舜，1991; 骆满生等，2014），龙门山开始隆升，扬子西缘由被动大陆边缘转为前陆盆地（刘树根，1993; 林良彪，2005; 杨长清等，2008; Mu Hongxu et al.，2019），四川盆地形成（李勇等，2011; 陈斌等，2016）。起初盆地发育于山前坳陷带，上扬子大部分地区均被抬升遭受剥蚀; 之后盆地不断扩张，中心向南东迁移; 到晚诺利期—早瑞替期（王立亭，2002），上扬子腹地普宜地区开始接受沉积。
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晚三叠世中晚期，四川盆地周缘均为隆起剥蚀区（马永生等，2009）。结合岩相古地理，二桥组在区域上应有5个潜在物源区（图1），北西侧为龙门山和松潘-甘孜褶皱带，组分以沉积岩和浅变质岩为主，偶见岩浆岩; 西侧为康滇古陆，以高变质岩、沉积岩为主; 南部为滇黔桂古陆、黔中隆起，以前三叠纪沉积岩为主; 东部为江南古陆-雪峰隆起，或更远的华夏板块，以浅变质岩、沉积岩为主，岩浆岩为辅; 北侧秦岭-大别山组分复杂，以变质岩为主，岩浆岩、沉积岩为辅。二桥组砂岩碎屑组分及电气石指示物源主要来自贫锂花岗岩、变质板岩、变质砂岩; 碎屑锆石以岩浆锆石为主，说明物源主要来自岩浆岩; 砂岩交错层理及波痕恢复古水流均指向北东和南东（图2），下部和上部碎屑锆石年龄谱均具有极其一致的峰值表现，表明普宜地区二桥组物源体系可能未发生大的变化，主要物源可能来自东侧和北侧。江南古陆-华夏地块和秦岭-大别造山带为二桥组主要潜在物源区。
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碎屑锆石U-Pb年龄研究是目前碎屑岩物源和盆地演化研究的主要方法，前文通过砂岩重矿物和古水流分析表明，普宜地区二桥组物源主要来自东侧或北侧的岩浆岩和变质砂板岩。可以通过对比分析与潜在物源区岩浆岩年龄和碎屑岩锆石年龄分布特征的相似度来判断物源（陈斌等，2016）。Zhang Yong et al.（2015）对整个四川盆地与二桥组同期的须家河作了较为系统的物源分析，研究表明整个四川盆地须家河组碎屑锆石具有类似的峰值表现，组成稍有差异，认为扬子北缘和秦岭-大别造山带是前陆盆地北部须家河组主要的物源区，龙门山造山带为四川盆地其他区域须家河组提供了主要物源。
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本文结合前人的研究成果，将普宜地区与周缘造山带、地块及四川盆地锆石年龄分布特征进行了对比。研究表明二桥组碎屑锆石年龄峰值特征与整个四川盆地须家河组极其相似，具有~2.4 Ga、~1.8 Ga、~440 Ma、~780 Ma、~270 Ma五个峰值（图9），表明可能具有相似的物源体系。
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古元古代~2.4 Ga年龄组碎屑锆石占9%，颗粒磨圆较好，呈次圆状-圆状，阴极发光图像环带清晰，Th/U值0.3~1.2，具岩浆锆石特征。这一时期的岩石在华北板块分布广泛（Zhao Guochun et al.，2012; Zhang Yong et al.，2015），大量的片麻岩、幔源花岗岩及盖层在华北板块形成（赵国春，2009）; 古元古代的岩石在扬子板块北部仅在崆岭地区有过报道（Zhao Guochun et al.，2012），梵净山下江群（Zhou Jincheng et al.，2009; Wang Lijuan et al.，2010）和华夏地块西部（Zheng Jianping et al.，2011）中也有大量该时期碎屑锆石的出现。晚三叠世秦岭大别造山带隆起，前文已述二桥组砂岩碎屑可能未经历长距离搬运，因此华北板块直接为研究区二桥组提供物源的可能性很小，所以~2.4 Ga年龄段的锆石可能来自江南造山带梵净山一带新元古代再旋回沉积区或扬子北部的崆岭地区。
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~1.8 Ga年龄段的锆石63粒，占42%，占比最高，颗粒磨圆较好，多为次圆状，个别呈次棱角状，阴极发光照片颜色较浅，环带清晰，Th/U值在0.1~2.4之间，多大于0.4，15粒在0.1~0.4之间，以岩浆锆石为主。这一时期通常被认为是哥伦比亚超大陆的形成与裂解的时间（Rogers et al.，2002），因此该时期的岩石广布全球（Zhang Yong et al.，2015）。华北板块有大量~1.8 Ga的岩石分布，四川盆地北部须家河组中这一时期的锆石通常被解释为来自这些地方（Deng Bin et al.，2012; Zhang Yong et al.，2015; 张勇，2016; 朱民，2016; Mu Hongxu et al.，2019），但隆起的秦岭-大别山使得华北板块直接为二桥组提供物源的可能性不太大。在扬子北部的崆岭地区也有~1.85 Ga的岩浆活动报道（Peng Min et al.，2012），江南造山带梵净山地区下江群中这一时期的锆石也有大量出现（Zhou Jincheng et al.，2009; Wang Lijuan et al.，2010），这些地区可能为二桥组提供了物源。
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~780 Ma年龄组的锆石15粒，约占10%，颗粒磨圆多中等，呈次棱角状-次圆状，阴极发光照片显示环带清晰，Th/U值除一粒外，均大于0.4，以岩浆锆石为主。这一时期的岩浆锆石通常被认为与罗迪尼亚超大陆的裂解有关（Li Zhengxiang et al.，2008），在华南板块广泛发育，主要分布于扬子东南缘江南造山带，华夏地块也有少量分布（Zhang Shaobing et al.，2013），扬子地块古生代以来的碎屑锆石多数均有该年龄峰值显示，而在华北板块却鲜有报道（Zheng Yongfei，2003）。这一时期的锆石可能直接来源于与工作区相邻的江南造山带岩浆岩和碎屑岩或扬子地块内部。
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~440 Ma年龄组的锆石有18粒，约占12%，颗粒磨圆多较差，呈次棱角状-棱角状，晶形较好，部分颗粒保存了完整晶形，阴极发光照片显示环带清晰，Th/U值多大于0.4，有3粒在0.1~0.4之间，以岩浆锆石为主。这一年龄的锆石通常被认为与加里东造山运动有关（Zhang Yong et al.，2015），在华夏板块和秦岭造山带有大量分布（图9），江南造山带西段雪峰山一带也有430~410 Ma的花岗岩的报道（Chu Yang et al.，2012），扬子西缘研究区一带也有多层这一时期凝灰岩出露。形态学研究表明这一年龄段的锆石可能未经历远距离搬运，而直接来源于周缘的岩浆岩，因此可能来自上述的区内这些凝灰岩或邻近的雪峰山一带岩浆岩。
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最年轻的~270 Ma年龄组的锆石有25粒，约占17%，颗粒磨圆中等，呈次棱角状-次圆状，颗粒总体较小，阴极发光图像显示环带清晰。Th/U值在0.34~1.21之间，除两粒外，其它均大于0.4，具岩浆锆石特征。资料显示峨眉山玄武岩及同期侵入岩形成时代为260~242 Ma（张英利等，2018），工作区周围均有峨眉山玄武岩及同期凝灰岩分布，因此，这一年龄段的锆石可能由这些火成岩提供。
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图9 普宜地区二桥组碎屑锆石年龄谱与邻区年龄谱对比图
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Fig.9 Comparison chart of relative probability of ages for the detrital zircon from Erqiao Formation in Puyi area and adjacent areas
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数据来源:四川盆地（据Zhang Yong et al.，2015）; 秦岭造山带（据Zhang Shaobing et al.，2008; 第五春荣等，2010; 杨力等，2010; Zhu Laimin et al.，2010; 万渝生等，2011; Zhu Xiyan et al.，2011; Shi Yu et al.，2013）; 龙门山造山带（据Zhang Yong et al.，2015）; 华北板块南部（据Shi Yu et al.，2013）; 江南造山带西段（据Zhou Jincheng et al.，2009; Wang Lijuan et al.，2010）; 上扬子北部（据Shi Yu et al.，2013）; 华夏板块（据Liu Rui et al.，2009; Wang Yuejun et al.，2011; 胡丽沙，2015）
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Data sources: samples Sichuan Basin (after Zhang Yong et al., 2015) ; samples Qingling Orogen (after Zhang Shaobing et al., 2008; Diwu Chunrong et al., 2010; Yang Li et al, 2010; Zhu Laimin et al., 2010; Wan Yusheng et al., 2011; Zhu Xiyan et al., 2011; Shi Yu et al., 2013) ; samples Longmeng Shan Orogen (after Zhang Yong et al., 2015) ; samples Southern North China Block (after Shi Yu et al., 2013) ; samples Western Jiangnan Orogen (after Zhou Jincheng et al., 2009; Wang Lijuan et al., 2010) ; samples Northern Upper Yangtze (after Shi Yu et al., 2013) ; samples Cathaysia Block (after Liu Rui et al., 2009; Wang Yuejun et al., 2011; Hu Lisha, 2015)
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综合以上分析认为二桥组物源主要来自研究区东侧，江南造山带西段梵净山地区可能为主要物源区，研究区周缘加里东期火山碎屑岩和印支-海西期峨眉山玄武岩及同期侵入岩、凝灰岩可能提供部分物源，扬子北部崆岭地区可能有部分物源贡献。
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5.3 前陆盆地演化及构造意义
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从龙门山地区向东，上三叠统底部不整合面存在从整合到不整合的变化过程（图10），地层的年龄由北向南逐渐变新、分布范围越来越大，沿不整合面向南东超覆（Li Yong et al.，2011）。普宜地区二桥组下伏地层杨柳井组沉积于中三叠世安尼期—拉丁期，而二桥组下部Indosinion-Permophorus的化石组合表明沉积始于晚三叠世瑞替期（王立亭，2002），207 Ma的最年轻碎屑锆石也表明最老沉积年龄为瑞替期，说明研究区中三叠世至晚三叠世经历了长达几十个百万年的剥蚀过程。而从瑞替期开始接受沉积之后，是一套完全不同于下伏地层的粗碎屑岩。前人对三叠纪前陆盆地充填过程研究显示，从西向东经历了三次扩展（Li Yong et al.，2003）。普宜地区从上三叠统中下部地层缺失到二桥组粗碎屑沉积的开始，记录了前陆盆地前隆由剥蚀到动力沉降的过程。古流体系显示二桥组物源主要来自东部的江南造山带，碎屑锆石U-Pb年龄组成与前陆盆地前隆侧一致，符合前陆盆地前隆带的古地理格局。因此，黔北地区上三叠统二桥组作为前陆盆地前隆带沉积产物，对于理解四川三叠纪前陆盆地动力沉降过程具有重要意义。
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上扬子前陆盆地上三叠统巨层序以两个主要不整合面为界:中三叠统和上三叠统之间的基底不整合面，以及上三叠统和侏罗系之间的上不整合面，根据地层序列变化可以将巨层序划分为三个构造地层单元，对应了上扬子前陆盆地演化的三个阶段（Li Yong et al.，2003）。第一阶段卡尼期松潘-甘孜洋盆迅速闭合，逆冲推覆楔构造负载向扬子推进，沉积集中在龙门山山前带，研究区处在前隆后端边缘遭受剥蚀。第二阶段诺利期逆冲推覆楔强烈作用下龙门山迅速隆起阻断了盆地与大洋的连接，前渊下沉三角洲转为湖泊，在逆冲楔的推进和湖泛的共同作用下前隆向南东迁移，盆地边缘三角洲朝南东退积; 隆起的龙门山可能为盆地提供了主要物源，研究区仍处于前隆位置未接受沉积。第三阶段瑞替期逆冲楔推进速率减慢，湖泛面进一步扩大，前隆持续向南东迁移，研究区开始接受沉积; 前文研究表明江南造山带梵净山地区可能为研究区上三叠统提供了主要物源，说明该时期江南造山带成为了前陆盆地的前缘隆起带（图11），为盆地东部和南部提供主要物源，研究区处在前渊边缘三角洲接受沉积。
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图10 上扬子前陆盆地晚三叠世地层对比略图（盆地西部、中部据Li Yong et al.，2003修改）
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Fig.10 Generalized stratigraphic columns of the upper Yangtze foreland basin in the Late Triassic (stratigraphic columns of the western and central of the foreland basin were modified after Li Yong et al., 2003)
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T2—中三叠统; T31-2—上三叠统卡尼阶—诺力阶; T3x —上三叠统须家河组; T3e —上三叠统二桥组; J—侏罗系
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T2—Middle Triassic; T31-2—Upper Triassic Carnian-Norian; T3x —Upper Triassic Xujiahe Formation; T3e —Upper Triassic Erqiao Formation; J—Jurassic
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6 结论
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普宜地区二桥组主要为浅灰色-灰黄色细-中粒长石砂岩、岩屑砂岩、岩屑石英砂岩，形成于三角洲平原-三角洲前缘环境，交错层理指示物源主要来自东侧，对砂岩综合分析得出以下认识:
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（1）二桥组砂岩中石英多为单晶石英，少数为玉髓或多晶石英，局部颗粒发育港湾状溶蚀构造，长石以钾长石为主，含少量斜长石，岩屑主要为岩浆岩岩屑和变质岩岩屑，重矿物主要由锆石、电气石、金红石、白钛石、黄铁矿、锐钛矿、石榴子石、铬铁矿和榍石组成，碎屑组成和重矿物组合表明物源主要来自岩浆岩、变质岩。
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（2）电子探针测得的化学成分表明，电气石主要为镁电气石和黑电气石，物源主要来自贫锂花岗岩、变质砂岩、板岩等。
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图11 晚三叠世上扬子前陆盆地演化及物源变化示意图
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Fig.11 Diagrammatic sketch of evolution and provenance change of upper Yangtze foreland basin in Late Triassic
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（3）砂岩碎屑组成、锆石U-Pb年龄和电气石化学成分综合分析表明，二桥组~2.4 Ga、~1.8 Ga和~780 Ma的锆石主要来自江南造山带梵净山地区新元古代浅变质砂岩、板岩，扬子北部崆岭地区岩浆岩可能提供了部分物源; ~440 Ma和~270 Ma的锆石主要来自研究区周缘加里东期火山碎屑岩和印支-海西期峨眉山玄武岩及同期侵入岩、凝灰岩。
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（4）综合研究认为晚三叠世上扬子前陆盆地前缘隆起带持续向南东迁移，中晚期江南造山带西段梵净山地区-扬子北部崆岭一带成为前缘隆起带，为盆地东部和南部提供主要物源。
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致谢:感谢中国地质科学院矿产资源研究所教授级高工张英利老师，副研究员马收先老师，成都理工大学教授朱利东老师等在野外工作的悉心指导和帮助!感谢马收先老师在论文撰写过程中的悉心指导!感谢中国冶金总局山东局测试中心李凤春老师对重矿物分析、电子探针和碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测定等工作给予的帮助!
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摘要
普宜地区位于上扬子腹地——四川盆地东南缘,区内晚三叠世碎屑岩记录了上扬子前陆盆地演化信息,是研究盆地东缘盆山耦合的理想对象。二桥组主要由三角洲平原-三角洲前缘相砂岩组成,交错层理恢复的物源主要来自东侧,砂岩岩屑主要由岩浆岩岩屑和变质岩岩屑组成,碎屑重矿物主要由锆石、电气石、金红石、白钛石、黄铁矿、锐钛矿、石榴子石、铬铁矿等组成。本文作者使用电子探针和LA-ICP-MS测定技术,测定了二桥组砂岩中电气石的化学成分和锆石U-Pb同位素组成,进而研究二桥组物源体系,探讨晚三叠世上扬子盆地演化。电子探针测得的化学成分显示,电气石主要为镁电气石和黑电气石,来自贫锂花岗岩、变质砂岩、板岩等。测得的锆石U-Pb年龄显示,二桥组碎屑锆石主要存在2662~2380 Ma,2077~1688 Ma,840~722 Ma,475~412 Ma,293~246 Ma五组年龄峰值,前两组年龄峰值所占比例最大,表现为多物源特征,结合砂岩碎屑组成和电气石成分推测物源主要来自江南造山带梵净山地区新元古代再旋回沉积区,扬子北部崆岭地区可能提供部分物源,区内加里东期火山碎屑岩和印支-海西期峨眉山玄武岩及同期侵入岩、凝灰岩提供少量物源。综合研究表明晚三叠世上扬子前陆盆地前缘隆起带持续向南东迁移,中晚期江南造山带成为前缘隆起带,为盆地东南部提供主要物源。
Abstract
The Puyi area is located in the Middle of upper Yangtze, southeast margin of Sichuan basin. The Late Triassic clasolite record the evolution information of the upper Yangtze foreland basin, which is an ideal object for studying the coupling relationships between sedimentary basins and orogenic belts in the eastern margin of the basin. The Erqiao Formation is mainly composed of delta sandstone. The provenance of cross bedding restoration is mainly from the East. Sandstone detrital are mainly composed of magmatic detrital and metamorphic detrital. Detrital heavy minerals are mainly composed of zircon, tourmaline, rutile, albite, pyrite, garnet, chromite and anatase. In this paper, we determined the zircon tourmaline chemical composition and U-Pb isotope from sandstone of the Erqiao Formation by means of electron microprobe and LA-ICP-MS, further studied the provenance of the Erqiao Formation, and discussed the evolution of the upper Yangtze basin in Late Triassic. The chemical composition of tourmaline shows that it is mainly composed of magnesium tourmaline and black tourmaline, which comes from granite, meta-sandstone, slate etc. The zircon U-Pb ages show detrital zircons of the Erqiao Formation mainly have five peaks at 2662~2380 Ma, 2077~1688 Ma, 840~722 Ma, 475~412 Ma and 293~246 Ma. The first two age peaks account for the largest proportion, showing the characteristics of multiple provenances. Combined with sandstone detrital composition and tourmaline chemical composition, it is inferred that the provenance is mainly from the Neoproterozoic recycle sedimentary area in Fanjingshan area of the Jiangnan orogenic belt. Some provenances may be provided by Kongling area in the north of Yangtze, and a small amount by the Caledonian pyroclastic rocks, the Indosinian-Hercynian Emeishan basalt and contemporaneous intrusive rocks and tuffs. It shows that the front uplift belt of the upper Yangtze foreland basin continued to move southeast in the Late Triassic, and the Jiangnan orogenic belt became the front uplift belt in the middle and late stage, providing the main provenances for the southeast of the basin.
Keywords
North Guizhou ； Erqiao Formation ； detrital zircon ； LA-ICP-MS ； U-Pb isoplot ； heavy mineral ； provenance
