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东昆仑造山带作为中国中央造山带的重要组成部分,在造山带的研究中具有重要意义,受到了国内外许多学者的广泛关注(姜春发等,1992;殷鸿福1997,1998;罗照华等,1999,2002;潘裕生等,2000;李兴振等,2002;Metcalfe,2002;莫宣学等,2007;Xiao Wenjiao et al.,2009;Yang Jingsui et al.,2009;杨经绥等,2010;许志琴等,2011;李佐臣等,2013;Song Shuguang et al.,2014;孟繁聪等,2015;Liu Liang et al.,2016;Zhang Jianxin et al.,2017,Zhao Guochun et al.,2018;Dong Yunpeng et al.,2018,2019,2021,2022)。一般认为青白口纪的汇聚作用使东昆仑形成了统一的块体,此后东昆仑经历了两个主要洋陆转化阶段,即南华纪—早古生代洋陆转化阶段和晚古生代—早中生代的洋陆转化阶段(姜春发等,1992;殷鸿福,1997,1998;Zhang Kexin et al.,2004;许志琴等,2007,2011,2013;李荣社等,2008;李佐臣等,2018)。对于洋陆转化阶段晚期的造山过程,不同学者理解不尽一致。
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布青山-阿尼玛卿蛇绿构造混杂岩带位于东昆仑造山带昆南断裂带以南,经历了较为复杂的地质演化历史,其地质演化对整个东昆仑地区产生了重要影响。布青山-阿尼玛卿洋为古特提斯洋的分支洋,其开启时间和闭合时间是古特提斯洋研究中的两个关键问题,由于前人研究方法不同,布青山-阿尼玛卿洋的闭合时限分歧较大,主要包括以下几种观点:① 早二叠世:边千韬等(2001a,2001b)认为不整合于早石炭世—早二叠世蛇绿岩之上的一套复成分砾岩代表了布青山-阿尼玛卿洋早二叠世末已基本闭合;② 中二叠世末:殷鸿福等(1997,1998)、寇晓虎等(2007)、田军等(2000)、李利平等(2002)和王国灿等(1999)通过对东昆仑南缘的上二叠统格曲组及下三叠统洪水川组详细研究认为布青山-阿尼玛卿洋的闭合时间在中—晚二叠世之交;③ 晚二叠世:张克信等(1999)、王永标等(1997,1998)通过对布青山-阿尼玛卿地区二叠纪生物地层的研究,提出布青山-阿尼玛卿洋的闭合时间为晚二叠世末(张克信等,1999;Wang Yongbiao et al.,2005);④ 早三叠世:杨经绥等(2005)通过对在阿尼玛卿缝合带内识别出洋底玄武岩(308 Ma)、岛弧火山岩(260 Ma)研究认为布青山-阿尼玛卿洋在早三叠世最终关闭;⑤ 中—晚三叠世:其他一些学者通过古地磁古纬度(黄继春等,1999)、下三叠统洪水川组物源研究(闫臻等,2008)及昆南地区地层接触关系(李瑞保等,2012,2015)等研究,认为布青山-阿尼玛卿洋在中三叠世末消失,晚三叠世进入板内演化阶段。
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综合前人研究结果,布青山-阿尼玛卿洋盆闭合时间的争议主要为两个时间段:二叠纪和三叠纪之争。
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盆地沉积演化与毗邻造山带的构造演化之间存在着密切联系,造山带可看作为沉积盆地演化的最终产物,而盆地沉积物是大地构造运动最直接的响应并包含了大量构造演化信息(闫义,2002)。盆地沉积物的特征研究可以揭示盆地沉积物源区性质、盆地构造环境、盆地沉积演化,进而可以详细地揭示造山带与盆地演化之间的耦合关系(闫臻等,2006)。本文以布青山-阿尼玛卿山两侧三叠纪沉积盆地为研究对象,通过对两侧沉积盆地沉积序列、沉积物源、原型盆地类型及不同盆地之间空间关系的分析研究,从而对布青山-阿尼玛卿洋关闭时限提供沉积学方面的约束,进而为东昆仑地区构造体制研究提供相关证据。
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1 地质概况
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东昆仑造山带位于中央造山系西部、青藏高原北缘,它记录了冈瓦纳与劳亚大陆之间地体增生的早期历史(杨经绥等,2010;许志琴等,2011;孟繁聪等,2015;Liu Liang et al.,2016;Zhang Jianxin et al.,2017;Zhao Guochun et al.,2018;Dong Yunpeng et al.,2018)。东昆仑造山带北侧为柴达木地块,南侧为布青山-阿尼玛卿山蛇绿混杂岩带和可可西里-巴颜喀拉-松潘构造带,东昆仑造山带可划分为昆北带(即柴南缘)、昆中带和昆南带(图1)。昆北带主要出露前寒武纪金水口岩群和新元古代片麻状花岗岩(陈能松等,2006a,2006b),属柴达木地块的前寒武纪基底(陈能松等,2007);昆中带主要为前寒武纪—早古生代构造岩片的拼合体。昆南带主要为晚古生代的沉积岩构造岩片,夹少量前寒武纪构造岩片组成。
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布青山-阿尼玛卿山蛇绿混杂岩东起玛沁,向西经德尔尼、东倾沟、玛积雪山、下大武、花石峡至布青山一带,处于东昆仑-西秦岭造山带和南部的可可西里-巴颜喀拉造山带之间,北以东昆南断裂为界,南以长石头山-江千断裂为界。该带为一套印支期古特提斯洋俯冲-碰撞增生杂岩,由一套巨厚的二叠纪—三叠纪复理石建造夹奥陶纪布青山蛇绿岩杂岩残片组成。南侧与布青山-阿尼玛卿构造带的边界处发育古特提斯洋洋壳的二叠纪—三叠纪蛇绿岩残片(陈能松等,2007)。巴颜喀拉山盆地和共和盆地在地域上被布青山-阿尼玛卿山构造带分隔,就位于其南北两侧。巴颜喀拉山盆地和共和盆地保存了较为完整的三叠纪沉积记录,是布青山-阿尼玛卿山构造带构造演化沉积响应。
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2 共和盆地沉积特征分析
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共和盆地北以青海南山断裂为界与祁连造山带为界,西侧以哇洪山断裂为界与下大武盆地相邻,东以多禾茂断裂为界与西秦岭盆地邻接,南以布青山-阿尼玛卿构造带为界与巴颜喀拉盆地邻接。
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2.1 盆地充填序列
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共和盆地以早—中三叠世浊积岩——隆务河群为主,构成共和盆地主体浊流沉积区。盆地延续至中三叠世安尼期,之后便进入强烈的挤压收缩隆起过程。
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隆务河群与下伏上二叠统甘家组不整合接触,与上覆上三叠统日脑热组不整合或平行不整接触,自下而上划分为果木沟组、江里沟组和古浪堤组,整体为一套以砂岩,板岩互层为主夹碳酸盐岩和不稳定砾岩。隆务河群从下向上由数个砾岩—砂砾岩(仅限于盆地边部)—砂岩—板岩(局部缺失)基本层序排列而成。总体上下部以粗碎屑岩为主,灰岩夹层较少,底部块层状砾岩,局部厚度可达千米以上,横向上变化大;中部以细碎屑砂、板岩为主,灰岩夹层发育,且厚度较大;上部以中细粒砂岩、含砾砂岩、板岩为主。砾岩夹层增多,灰岩夹层消失。
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图1 研究区大地构造位置图(a)和地质简图(b)(据李瑞保等,2018;Guang Chong et al.,2021修改)
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Fig.1 Geotectonic location map (a) and simplified geological map (b) of the study area (modified from Li Ruibao et al., 2018; Guang Chong et al., 2021)
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AKMSZ—阿尼玛卿-昆仑-木孜塔格缝合带;JSSZ—金沙江缝合带;GLSZ—甘孜-理塘缝合带;BG-NJSZ—班公湖-怒江缝合带;LSSZ—龙木错-双湖缝合带;IYZSZ—印度-雅鲁藏布江缝合带
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AKMSZ—Animaqing-Kunlun-Muztagh suture zone; JSSZ—Jinshajiang suture zone; GLSZ—Ganzi-Litang suture zone; BG-NJSZ—Bangong-Nujiang suture zone; LSSZ—Longmu Tso-Shuanghu suture zone; IYZSZ—Indus-Yarlung Zangbo suture zone
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前人在果木沟组采集到了菊石:Lytophiceras sp.,Gyronites sp.,Ophiceratidae,Dienerocerns sp.,Ambites sp.,Meekoceras sp.,Svalbardicerns;双壳类:Posidonia cf. cfrcularis,Claraua cf. wangi,C. cf. wangi minor,C. cf. griesbachi(青海省地质矿产局,1997),其主要化石分子多属早三叠世印度期常见分子,故将果木沟组中、上段置于早三叠世印度期。前人在江里沟组采到菊石:Xenoceltites sp.,Columbites sp.,Arnautoceltites sp.,Meekoceras sp.,Stephanites sp.;双壳类:Leptochondria sp.,L.cf.bittneri,Schafhaeutlia sp.,MytiIuseduliformispraecursor等。其中,菊石Stephanites sp.普遍出现在早三叠世奥伦尼克期的上部,故将江里沟组置于早三叠世奥伦尼克期。古浪堤组为一套灰色、深灰色粗粒长石石英砂岩、粉砂岩、板岩、碳质板岩夹砾屑灰岩及复成分砾岩透镜体,厚大于3549 m。古浪堤组产菊石:Arctohungarites involutus, Procladiscites sp.,Leiophyllites sp.,Hollandites cf. visvakarma,H. cf. devasena,H. cf. voiti, H. cf. airavata,H. cf. ravana,Cuccoceras sp.,Gymnitidae;双壳类:Posidonia wengensis,Posidonia cf. Wengensis.,Naculana sp.,Leptochondria sp.,L.cf.albertii,Leptochondria sp.,L.aft. albertii,Nuculana suaerlonga,N. cf.subperlonga,Palaeonucula sp.,Palaeoneilo cf.ovifmrmis,Bakevellia sp.;角石:Trematoceras sp.。这些化石均属于中三叠世化石分子。因此,根据化石资料隆务河群的时代为早—中三叠世。
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2.2 盆地古流向分析
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本次研究对布青山-阿尼玛卿山北侧黄河南岸共和盆地的三叠系进行了古流向测量(图2、3),本次古流向测量的主要对象是交错层理的前积纹层和底模构造(图4)。笔者将野外测得的地层产状,在室内经吴尔福网进行统一校正(表1)。
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图2 布青山-阿尼玛卿山两侧三叠系古流向玫瑰花图
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Fig.2 Rose diagram of Triassic paleocurrent on both sides of the Buqian-Anemaqen Mountain
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图3 共和盆地三叠纪古流向数据采集位置图
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Fig.3 Triassic paleocurrent data collection location map of the Gonghe basin
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从表1可以看出,单个地点的古流向校正值分异度不大,某些地点古流向校正值甚至高度一致,这表明了古流方向的单一性。由于在青海省宁久线360 km处的大型前积层(地点5)所采数据较多,故作古流数据分布直方图以便于直观观察其数据分布趋势。从分布直方图中可以看出该地点校正后的古流方向比较一致,基本集中在260°~300°之前,只存在一个峰值为279°。表明该地点古流方向也是比较单一的。根据以上资料统计,做出总体玫瑰花图(图2)。
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图4 共和盆地下三叠统隆务河群沉积构造野外照片
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Fig.4 Field photographs of the sedimentary structures of Lower Triassic Longwuhe Group in the Gonghe basin
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(a、c)—潮汐层理;(b)—双脊波痕;(d)—大型交错层理;(e)—鲍马序列植物化石;(f)—鲍马序列;(g、h)—底模构造
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(a, c) —tidal bedding; (b) —double ridge ripple; (d) —large cross-bedding; (e) —plant fossils of Bauma sequence; (f) —Bauma sequence; (g, h) —bottom-mould structure
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从玫瑰花图中可以看出河南县宁木特一带(地点1)古流指示方向SSE,平均方向121°,地点2古流指示方向NNW,平均方向342°,地点3、4、5古流指示方向NNW,平均方向328°,地点6古流指示方向WSW,平均方向231°。
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结合以上资料,作出综合古流向图(图3)。由综合古流向图可以看出,共和盆地西部温泉—同德县一带中三叠统古浪堤组中部古水流方向88°~102°,说明物源来源于西部(地点8、9、10、11)柴达木,以温泉和同德为分界线,在主体向东的基础上分别指向东北和东南;盆地东部地区(地点2、3、4、5、7),中三叠统古浪堤组指示方向基本一致,表明布青山-阿尼玛卿山北侧黄河南岸共和盆地古流方向为西北方向,可以推测该地区物源由东南方向的布青山-阿尼玛卿造山带或者西倾山陆块供给。盆地北部贵德一带古流向为SW,说明物源来源于NE(地点13),贵南一带古流向为向NW,表明物源来源于SE(地点12)。
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前人研究显示,在盆地北部大河坝—鄂拉山、尖扎县哈玉沟一带古流向为SW向,说明物源来源于北部的祁连造山带。盆地中部河南县宁木特一带古流向主体向W,说明物源来源于东部西倾山—若尔盖。据1∶25万贵南县幅地质调查报告,尖扎县一带中三叠统古浪堤组中部古水流方向130°,说明物源来源于NW。由上所述,盆地北部总体古水流方向SE,物源主要来源于北部的西宁-兰州古陆(青海省地质调查院,2007❶)。
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综合分析认为,共和盆地三叠纪时,接受不同物源区,共和—贵南—泽库—河南往南与玛沁—玛曲一线的交汇处也是三个区域的交汇处,玛沁以北,共和、贵南、泽库、河南以西为接受西部物源区物源的区域,玛曲以北,共和、贵南、泽库、河南以东为接受祁连区物源的沉积区,玛沁、玛曲以南为来自阿尼玛卿山地区物源的沉积区。
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2.3 盆地物源分析
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我们对采集到的三叠系岩石薄片30块,其中古浪堤组19块,隆务河群11块。考虑某些薄片蚀变较严重,以及遵循“岩石杂基和胶结物含量超过25%,则不予考虑。含有大量碳酸盐砂粒的混杂岩组分也不予考虑”的原则,挑选了其中24块进行碎屑颗粒成分统计。全部24块薄片在显微镜下观察和计算其中石英、长石和岩屑的含量(表2)。每张薄片至少统计200颗矿物颗粒,为防止重复统计颗粒或人为遗漏某些颗粒,在薄片上画2~3条直线,沿固定方向统计直线所经过的矿物颗粒,挑选算术粒级为0.2~2 mm的颗粒统计三类颗粒数目,这样可以尽可能的减小由于碎屑粒度成分习性而导致的统计误差。被自生矿物交代的骨架颗粒,按残留颗粒或恢复的原碎屑组分进行统计。之后整理数据,经软件triplot2.0进行三角投图得到Dickinson三角图解并分析结果。薄片砂岩类型主要为长石砂岩、长石岩屑砂岩。分选差—中等,磨圆次棱角状—次圆状。石英含量26.1%~53%,平均含量40.6%。石英以单晶石英为主,含少量多晶石英,多发育碎裂结构,常见波状消光,单晶石英常呈不规则的粒状,见溶蚀港湾状,再旋回次生加大现象。长石含量为14.7%~39.2%,平均含量33.1%。长石以钾长石为主,常发生弱黏土化,多具长条状,具明显格子双晶。斜长石偶见绢云母化,部分斜长石可见卡纳联合双晶,少量可见明显的聚片双晶,常发生碳酸盐化。岩屑含量为22%~46.2%,平均含量26.3%。岩屑大小不一,形状多变,分布杂乱。以火山岩岩屑为主,沉积岩岩屑次之,含很少浅变质岩岩屑,颗粒支撑为主,孔隙胶结。表明砂岩成分成熟度不高,说明物源区不会很远,源区隆升强烈,碎屑物质被快速剥蚀,离开源区后经短距离运移并近源快速堆积。
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将统计结果投入Dickinson三角端元图,从Qm-F-Lt三角图解可以看出,共和盆地三叠系砂岩成分绝大多落入再旋回造山带,少量落入混合区,可解释为源区大地构造背景为再旋回造山带,不排除少量由次级物源区供给(图5)。
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再旋回造山带源区的主要源岩是褶皱的和断裂的并被抬升的地层,来自这种地层的再循环的沉积或者变质沉积的成因的碎屑尤其突出。可以将这些造山带源区分成俯冲杂岩、碰撞造山带以及前陆隆起。后者或者发展为邻近的缝合带,或者位于岩浆弧和后退弧盆地之间,位于弧后的陆块内。复杂造山带可以包括所有三种类型的源区,成近平行的线状带,可以共同为各种类型的继承性盆地提供混合的碎屑物源。
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从Qt-F-L三角图解中可以看出,砂岩成分投点全部落入再旋回造山带,结合薄片观察中火山碎屑含量较多的情况,考虑构造环境为伴随有火山喷发作用的碰撞造山带褶皱造山作用的初期。少量砂岩成分处于切割性岛弧与再旋回造山带交界处,说明母岩区经历了俯冲缝合到造山的过程,火山岛弧的碎屑物质在运移向盆地过程中可能与俯冲杂岩物质相混合。全部砂岩成分远离克拉通内部区域,说明母岩区并非稳定陆块,这样就排除了在古流向分析地点2、3、4、5古流方向中以西倾山作为物源区的假设,认为在早中三叠世,共和盆地南部玛沁一带物源主要来自布青山-阿尼玛卿造山带方向。
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2.4 原型盆地恢复
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区域上共和盆地三叠纪为典型的复理石碎屑岩沉积盆地,以发育厚度巨大的灰—灰绿色砂岩、板岩夹薄层灰岩,局部地段夹不稳定砾岩为特点。由于共和盆地分布范围广,因此相变差异大。在西秦岭青海省同仁—甘肃省夏河、宕昌、两当—陕西省凤县以南地区,岩性以中—粗粒砂岩、板岩为主夹薄层灰岩、薄层泥岩和不稳定砾岩;在北部共和—贵德一带下部以变砂岩为主,少量千枚岩,并见一定规模风暴水道砾岩,中部千枚岩为主,部分区域变砂岩与千枚岩互层,夹灰岩层,上部以变砂岩夹板岩为主,砂岩中层理比较发育。盆地中部同德—贵南县一带,隆务河群岩性组合为长石砂岩、石英砂岩、泥质板岩,局部夹硅质条带状灰岩、沉凝灰岩。砂岩底面具槽模、重荷模、冲刷面、水平纹层等沉积构造,表现为典型的浊流沉积,其沉积环境特征与典型浊积扇模式相似。南部玛沁以北阿尼玛卿北侧,隆务河群以碎屑流、滑塌岩块以及浊积扇沉积主(孙延贵,2004)。从盆地三叠纪古流向分布图上可以看出,共和盆地中存在发散样式的古水流,三叠纪时,接受不同物源区,共和—贵南—泽库—河南往南与玛沁—玛曲一线的交汇处也是三个区域的交汇处,玛沁以北,共和、贵南、泽库、河南以西物源区为东昆仑和柴达木,玛曲以北,共和、贵南、泽库、河南以东物源主要来源于东北部的祁连山,玛沁、玛曲以南物源来源于南部布青山-阿尼玛卿山。鉴于此,共和盆地应为弧后盆地。
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注:L—不稳定岩屑(Lv+Ls);Lt—总岩屑(L+Qp);T—总量;Qm—单晶石英; Qp—多晶石英;Qt—总石英(Qm+Qp);P—斜长石;K—钾长石;F—长石(P+K); Lv—火山岩屑和变火山岩屑; Ls—沉积岩屑和变沉积岩屑。
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图5 共和盆地和巴颜喀拉盆地三叠系砂岩迪金森图解
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Fig.5 Dickinson diagram of Triassic sandstone in the Gonghe basin and Bayan Har basin
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Qm—单晶石英;F—长石;Lt—岩屑;Qt—石英总量;L—不稳定岩屑
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Qm—single quartz; F—feldspar; Lt—detritus; Qt—total quartz; L—unstable detritus
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3 巴颜喀拉盆地沉积特征分析
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巴颜喀拉盆地北以木孜塔格-布青山-阿尼玛卿-勉略构造带、南以拜若布错-金沙江-红河构造带、东以龙门山构造带为边界的巨型三角区域,海泛面相当广阔,其中心主体由三叠纪浊积岩组成。
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3.1 盆地充填序列
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巴颜喀拉盆地主体为三叠系沉积,盆地内主要沉积了巴颜喀拉山群。巴颜喀拉山群整体呈北西-南东向展布,主要为砂泥岩类复理石沉积,钙质及火山物质很少,厚度巨大,具活动型沉积特点,多为半深海—深海浊流沉积环境。依据砂岩、板岩的组合特点和相对位置,按下部砂岩板岩组、中部砂岩组、上部板岩组和顶部砂岩夹板岩组概述于下。下部砂岩板岩组主要分布与北巴颜喀拉山一带,岩石颜色以灰色为主,总体为一套粗—细粒杂砂质长石砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、板岩的组成。由下而上,石英减少,长石增加,砂质减少,泥质增加,由砂岩夹板岩逐渐过渡为砂岩板岩互层,甚至板岩夹砂岩。由东往西,石英减少,长石和岩屑增多,粉砂质板岩减少,板状粉砂岩和板岩增多。中部砂岩组分布比较广泛,北、中、南巴颜喀拉山都有分布,以一套稳定的砂岩层夹少量板岩为特征,局部夹灰岩和火山岩。以大套砂岩层的出现和消失为本组底顶界线。本组普遍含黄铁矿晶体,砂岩底层面见印模,普遍含深水遗迹化石(图6),有的具鲍马序列和水平纹层,表明本组主要为浊流沉积,属半深海—深海环境。上部板岩组是巴颜喀拉山群分布最广、最发育的一个组,主要出露于中、南巴颜喀拉山,岩性为板岩夹砂岩和粉砂岩,偶见少量灰岩和火山岩。以中部砂岩组大套砂岩的消失和顶部砂岩夹板岩组大套砂岩的出现为本组底顶界线。板岩以粉砂质板岩、绢云板岩、千枚板岩为主。本组的板岩和砂岩常见含砾、结核、团块或砂球,有时出现不稳定的砾岩。砂岩底层面见槽模、沟模、粒序层理、水平层理和小型交错层理等,沉积韵律清晰,发育完整的鲍马序列(图6、7),主体为半深海—深海浊流沉积环境。顶部砂岩夹板岩组分布范围缩小,岩性为灰色、灰绿色中细粒或不等粒岩屑长石砂岩、岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩、粉砂岩夹灰—深灰—灰黑色板岩、粉砂质板岩,由下而上,砂质减少、泥质增多,由下部砂岩夹板岩逐渐过渡为上部砂岩板岩互层。
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从总体上看,巴颜喀拉山群可分为下部复理石和上部海相磨拉石两部分,复理石以单层的横向延伸远、发育鲍马序列、槽模等沉积构造为特征;海相磨拉石在可可西里地区以典型的风暴岩和煤线出现为特征,玉树地区则以脉状层理、透镜状层理等典型的“潮汐层理”为特征。结合前人对巴颜喀山群的的沉积特征及其古生物年代学的研究认为,巴颜喀拉山群主体为海相复理石沉积,到晚三叠世诺利期,进入海相磨拉石阶段。
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图6 巴颜喀拉山群鲍马序列
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Fig.6 Baumah sequence of Bayan Har Shan Group
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1—平行层理;2—交错层理;3—滑塌构造;4—爬升层理;5—水平层理;Ta—床底负载沉积;Tb—床底负载沉积;Tc—高密度浊流沉积;Td—浊流尾相沉积;Te—顶部沉积
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1—parallel bedding; 2—cross-bedding; 3—slump structures; 4—climbing bedding; 5—horizontal bedding; Ta—bottom-set beds; Tb—low-density turbidity current deposits; Tc—high-density turbidity current deposits; Td—tail of the turbidity current deposits;Te—top-set beds
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图7 巴颜喀拉盆地三叠系巴颜喀拉山群沉积构造野外照片
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Fig.7 Field photographs of the sedimentary structures of the Triassic Bayan Har Shan Group in Bayan Har basin
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(a)—底模构造;(b、d)—小型交错层理;(c)—波状交错层理;(e)—植物化石;(f)—底模构造及野外古水流数据收集图;(g、h)—遗迹化石
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(a) —bottom-mould structure; (b, d) —small cross-bedding; (c) —wavy cross-bedding; (e) —plant fossils; (f) —bottom-mould structure and paleocurrent data collection diagram; (g, h) —trace fossils
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3.2 盆地古流向分析
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3.2.1 盆地南部
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对巴颜喀拉盆地中南部的三叠纪古水流资料进行了详细观察研究。重点测量了其中的冲刷痕指示的古水流方向(图6)。本研究调查结果显示,曲麻莱—治多和玉树—称多一带的巴颜喀拉山群主体古水流总体为北西向,物源来自于盆地就近的南东边缘,而非遥远的北侧秦祁昆地区,这一结果与前人的研究成果一致(西安地质矿产研究所,2006❷)(表3)。
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3.2.2 盆地北部
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在盆地北部地区,沿青海省省道S101线玛沁—达日一线进行了详细的路线观察。玛沁—达日一线出露巴颜喀拉山群砂岩板岩组(TB1)、砂岩组(TB2)及板岩组(TB3),以砂岩板岩组(TB1)、砂岩组(TB2)为主,板岩组(TB3)仅在达日少量见及。各组中均可见到指示古水流的原生沉积标志(图6)。总体上看,盆地北部存在W和SW两组显著的古水流方向(表4)。
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3.3 盆地物源分析
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笔者在野外调研采集了大量的岩石样品采集,磨制薄片63块。并进行了样品的碎屑成分统计。典型样品的投图分析表明(图8),样品几乎全部落入再循环造山带物源区,与区域上收集到的资料是一致的。
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巴颜喀拉盆地最西端的,康西瓦-岔路口南部,巴颜喀拉山群微量元素的Th-Sc-Zr/10图解判别结果投影点全部集中分布于大陆岛弧区(西安地质矿产研究所,2006❸❹;陕西省地质调查院,2007)。伯力克一带巴颜喀拉山群砂岩岩石化学分析结果,认为巴颜喀拉山群形成于活动陆缘区的拉张构造背景(陕西省地质调查院,2002❺)。西昆仑南部黑石北湖一带巴颜喀拉山群碎屑成分特征显示,其构造背景由安第斯型活动大陆边缘渐变为前陆盆地(山西地质地质调查院,2003❻)。玛尔盖茶卡一带巴颜喀拉山群各类砂Q-F-L图解显示,投点几乎全部落入再旋回造山带物源区,中部板岩组沟模和槽模优选方位统计分析,古水流方向变化范围160°~175°。联系古地理背景,认为该区巴颜喀拉山群的物源区来自沉积盆地北部的布青山-阿尼玛卿造山带(新疆维吾尔自治区地质调查院,2005❼)。玉帽山和岗扎日一带巴颜喀拉山群砂岩碎屑成分研究得出相同的结论(新疆维吾尔自治区地质调查院,2005❽❾)。可可西里一带巴颜喀拉山群砂岩碎屑组分Q-F-L投点大部分落入再循环造山区,部分落入火山弧物源区,结合古流向资料,认为盆地北缘为地貌高地和侵蚀物源区,海底扇根位于北侧,向南撒开(青海省地质调查院,2003❿)(图9)。
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图8 巴颜喀拉盆地中段巴颜喀拉山群砂岩迪金森图解(据青海地调院,2003❿)
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Fig.8 Dickinson diagram of sandstone from the Bayan Har Shan Group in the central Bayan Har basin (after Qinghai Geological Survey Institute, 2003❿)
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Qm—单晶石英;F—长石;Lt—岩屑;Qt—石英总量;L—不稳定岩屑
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Qm—single quartz; F—feldspar; Lt—detritus; Qt—total quartz; L—unstable detritus
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前人对布青山-阿尼玛卿山南侧的三叠纪沉积盆地可可西里-松潘-甘孜盆地的古流向数据进行了系统的归纳总结,分析显示在盆地西部古流方向主要为南和东南向,中部地区主要为东南和向西南向(Weislogel et al.,2010;Ding Lin et al.,2013;Jian Xing et al.,2019;Tang Yan et al.,2022)(图9)。
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综上所述,巴颜喀拉山群砂岩几乎全部落入再循环造山带物源区与区域上收集到的资料是一致的,巴颜喀拉盆地的物源主体来自北侧和东部,也有少量来自南侧就近物源区。
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3.4 原型盆地恢复
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不同的沉积盆地具有不同的古水流样式。对碰撞造山过程中形成的周缘前陆盆地来说,古水流样式主要分为两个时期:早期在前陆地带是平行的和汇聚的古水流样式,在残留洋盆带则是发散的样式;晚期在前陆地带则是汇聚的三极多向模式,在残留海地区古水流样式与早期相同,没有变化。从目前的巴颜喀拉盆地中西部三叠纪古流向分布图上可以看出(图8),在东西延伸上千千米的巴颜喀拉盆地中存在发散样式的古水流(图9),总体方向为北东南西向,也见北南向和东西向,与残留海(洋)古水流样式一致。巴颜喀拉盆地的物源特点主体来自北侧和东部,也有少量来自南侧就近物源区,这与残留海(洋)的物源和古水流模式一致。从古水流和物源分散样式来看,总体上巴颜喀拉盆地及邻区的格局与大陆斜向碰撞,盆地逐渐关闭的宏观模式非常相似。此外,巴颜喀拉盆地主体为一套砂板岩复理石浊积相沉积,复理石单层横向延伸远、鲍马序列十分发育。鉴于此,巴颜喀拉盆地性质应该为残留海(洋)浊积盆地。
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4 讨论
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由前述共和盆地和巴颜喀拉盆地古流向和物源分析可知,位于布青山-阿尼玛卿山两侧的共和盆地自于巴颜喀拉盆地古水流方向近于相反,主体物源来至布青山-阿尼玛卿造山带甚至更远的西秦岭造山带。砂岩碎屑成分显示布青山-阿尼玛卿山北侧的共和盆地三叠系砂岩成分绝大多落入再旋回造山带,少量落入混合区。布青山-阿尼玛卿山南侧的巴颜喀拉盆地三叠系砂岩物源绝大多投到再旋回造山带,少量落入火山弧物源区。此外,笔者团队前期的研究成果表明,青藏高原冈底斯及其以北存在中、上二叠统不整合(陈守建等,2006)。在东昆仑地区中、上二叠统的不整合表现为上二叠统格曲组角度不整合于马尔争组地层之上。上二叠统格曲组分为上下两段,下段为碎屑岩,主要是一套磨拉石组合(刘战庆等,2011;李瑞保等,2012)。黄晓宏等(2016,2017)通过对东昆仑南带上二叠统格曲组砂岩碎屑组成及岩石地球化学特征,格曲组砂岩碎屑成分、碎屑锆石LA-ICP-MS年龄特征研究结果显示,格曲组具有周缘前陆盆地沉积特征,格曲组具有周缘前陆盆地沉积的特征,是昆南洋中、晚二叠世碰撞闭合的沉积响应。区域上已有的古地磁资料支持晚二叠世华北、扬子陆块开始接近并初始碰撞。研究区西侧的羊湖一带,北羌塘地块与昆仑岩浆弧初始碰撞,而研究区中部的巴颜喀拉的大部分地区仍为残留洋。晚二叠世开始碰撞的证据除了古地磁的资料外,研究区最有说服力的是巴颜喀拉盆地西段羊湖一带(位于盆地中部)的上二叠统黄羊岭群的浅海碎屑岩沉积,表明西段盆地规模大大缩小,两侧陆缘物质混合,暗示碰撞作用已经开始。地貌上,祁连山北部地区断续发育洪积扇,表明其南侧的山链隆起到一定规模,地形起伏大,而且气候变得干燥、炎热。共和盆地南缘中三叠统古浪堤组中NNW古流向,东昆仑下三叠统洪水川组中NNW古流向等(闫臻等,2018),说明洪水川组沉积之前布青山—阿尼玛卿山—布青山已隆起成陆,除成为不同性质盆地的自然边界外,还为两侧的沉积盆地提供了主要物源。
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图9 共和盆地和巴颜喀拉盆地三叠纪古流向分布(据Ding Lin et al.,2013;Tang Yan et al.,2022修改)
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Fig.9 Distribution of Triassic paleocurrent in the Gonghe basin and Bayan Har basin (modified from Ding Lin et al., 2013; Tang Yan et al., 2022)
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AKMSZ—阿尼玛卿-昆仑-木孜塔格缝合带;JSSZ—金沙江缝合带;LMST—龙门山断裂
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AKMSZ—Animaqing-Kunlun-Muztagh suture zone; JSSZ—Jinshajiang suture zone; LMST—Longmenshan fault
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综上所述,布青山—阿尼玛卿山地区在三叠系沉积之前已经隆升并成为剥蚀区,为两侧的共和盆地和巴颜喀拉山提供主要物源。
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5 结论
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(1)共和盆地三叠纪时为弧后盆地,接受不同得物源区,玛沁以北,共和、贵南、泽库、河南以西物源区为东昆仑和柴达木,玛曲以北,共和、贵南、泽库、河南以东物源主要来源于东北部的祁连山,玛沁、玛曲以南物源来源于南部布青山-阿尼玛卿山。
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(2)巴颜喀拉盆地三叠纪时为残留洋盆地,具有南北向双物源特征,主要物源来源于北侧的布青山-阿尼玛卿山。
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(3)阿尼玛卿山地区在三叠系沉积之前已经隆升并成为剥蚀区,为两侧盆地体提供主要物源。
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注释
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❶ 青海省地质调查院.2007.1∶25万河南县幅区域地质调查报告.
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❷ 西安地质矿产研究所.2006.1∶25万玉树幅区域地质调查报告.
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❸ 西安地质矿产研究所.2006.1∶25万岔路口幅区域地质调查报告.
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❹ 陕西省地质调查院.2006.1∶25万康西瓦幅区域地质调查报告.
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❺ 陕西省地质调查院.2002.1∶25万伯力克幅区域地质调查报告.
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❻ 山西省地质调查院.2003.1∶25万黑石北湖幅区域地质调查报告.
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❼ 新疆维吾尔自治区地质调查院.2005.1∶25万玛尔盖茶卡幅区域地质调查报告.
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❽新疆维吾尔自治区地质调查院.2005.1∶25万玉帽幅区域地质调查报告.
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❾新疆维吾尔自治区地质调查院.2005.1∶25万岗扎日幅区域地质调查报告.
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❿青海省地质调查院.2007.1∶25万可可西里幅区域地质调查报告.
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摘要
位于布青山-阿尼玛卿山两侧的共和盆地和巴颜喀拉山盆地,三叠纪时其沉积特征与古特提斯洋的分支洋——布青山-阿尼玛卿山洋的演化密切相关。前人对盆地东部进行了大量研究工作, 但对盆地中-西部的研究较为薄弱。本文选取共和盆地隆务河群和巴颜喀拉山盆地巴颜喀拉山群为研究对象,通过对二者的沉积序列、古流向、沉积物源和原型盆地类型等综合分析研究,结合已有的区域地质资料,探讨布青山-阿尼玛卿洋的闭合时限。研究认为:① 共和盆地三叠纪时为弧后盆地,接受不同的物源区,玛沁以北,共和、贵南、泽库、河南以西物源区为东昆仑和柴达木,玛曲以北,共和、贵南、泽库、河南以东物源主要来源于东北部的祁连山,玛沁、玛曲以南物源来源于南部布青山-阿尼玛卿山;② 巴颜喀拉盆地三叠纪时为残留洋盆地,主要物源来源于北侧的布青山—阿尼玛卿山;③ 布青山-阿尼玛卿山地区在三叠系沉积之前已经隆升并成为剥蚀区,为两侧盆地体提供主要物源。
Abstract
During the Triassic, the sedimentary characteristics of the Gonghe and Bayan Har basins, located on both sides of the Buqian-Anemaqen mountain range, are closely related to the evolution of the Buqian-Anemaqen Ocean, a branch of the Paleo-Tethys Ocean. Although previous studies have extensively focused on the eastern parts of these basins, research on their central and western parts is relatively weak. This paper selects the Longwuhe Group in the Gonghe basin and the Bayankalashan Group in the Bayan Har basin as research subjects. Through comprehensive analysis of their sedimentary sequences, paleocurrent directions, sedimentary provenances, and prototype basin types, combined with existing regional geological data, this study aims to discuss the closure timing of the Buqian-Anemaqen Ocean. Our findings suggest the following: ① Triassic sedimentation in the Gonghe basin reflects its function as a back-arc basin, receiving sediments from different source areas. North of Maqin, sediments were derived from the Eastern Kunlun and Qaidam regions, supplying the Gonghe, Guide, Zeku, and Henan County areas. North of Maqu and east of Gonghe, Guide, Zeku, and Henan County, the northeastern Qilian Mountains constituted the dominant sediment source. South of Maqin and Maqu County, the Buqian-Anemaqen region itself acted as the primary sediment source. ② During the Triassic, the Bayan Har basin existed as a remnant ocean basin, with its main sediment provenance derived from the northern Buqian-Anemaqen. ③ The Buqian-Anemaqen region had already uplifted and transitioned into an erosional area prior to Triassic sedimentation. This uplifted region subsequently served as the main provenance for the basins.
Keywords
sedimentary provenance ; Triassic ; Gonghe basin ; Bayan Har basin ; Buqian-Anemaqen ocean