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  中国地质 2019, Vol. 46 Issue (3): 557-574  
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和源, 陈庆, 朱利东, 黄荣才, 杨文光, 陶刚, 李超, 柳树权. 2019. 西藏许如错地区古近纪盆地碎屑锆石U-Pb年代学充填记录分析[J]. 中国地质, 46(3): 557-574.  
He Yuan, Chen Qing, Zhu Lidong, Huang Rongcai, Yang Wenguang, Tao Gang, Li Chao, Liu Shuquan. 2019. Paleogene basin Zircon U-Pb Geochronology and basin record of Xurucuo Area in Tibet[J]. Geology in China, 46(3): 557-574. (in Chinese with English abstract).  

西藏许如错地区古近纪盆地碎屑锆石U-Pb年代学充填记录分析
和源1,2, 陈庆2, 朱利东2, 黄荣才3, 杨文光2, 陶刚2, 李超2, 柳树权4    
1. 西南油气田分公司勘探开发研究院, 四川 成都 610041;
2. 成都理工大学沉积地质研究院, 四川 成都 610059;
3. 中国武装警察部队黄金第十一支队, 西藏 拉萨 850000;
4. 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059
摘要: 西藏许如错地区在国内鲜有学者研究,仅在少有的区域地质报告中出现。研究区内发育一套古近系碎屑岩沉积——日贡拉组,该地层在研究区局部具有一套火山岩夹层。文章通过对许如错地区古近系日贡拉组碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结合周边盆地年龄结构及研究区沉积现象,进而追寻盆地沉积物物源和盆地充填记录。研究表明,日贡拉组为一套由粗变细最终又变粗的碎屑岩沉积夹少量火山岩,根据沉积原生构造和宏观剖面判断其主要是扇三角洲-浅湖相-扇三角洲的沉积环境;岩浆成因的碎屑锆石年龄峰值集中在127~134 Ma年龄段内,结合周缘年龄推断日贡拉组物源来自北-北西中部拉萨地块的早白垩世花岗岩。通过对研究区日贡拉组岩石组合、岩石地层序列、物源分析、沉积演化过程以及年代证据等方面的研究,发现日贡拉组的发育处于青藏高原俯冲碰撞隆升阶段和汇聚挤压隆升阶段。
关键词: 锆石U-Pb年代学    许如错地区    青藏高原    
中图分类号:P588.21            文献标志码:A             文章编号:1000-3657(2019)03-0557-18
Paleogene basin Zircon U-Pb Geochronology and basin record of Xurucuo Area in Tibet
HE Yuan1,2, CHEN Qing2, ZHU Lidong2, HUANG Rongcai3, YANG Wenguang2, TAO Gang2, LI Chao2, LIU Shuquan4    
1. Exploration Division, PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu, 610041 Sichuan, China;
2. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059 Sichuan, China;
3. China armed police forces gold eleventh detachment, Tibet, 85000;
4. Institute of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059 Sichuan, China
Abstract: Aimed at exploration of provenance and basin filling records, the authors selected detrital zircons from Rigongla Formation of the Paleogene in the middle part of central Lhasa and conducted LA-ICP-MS detrital zircon U-Pb isotope analysis. The result reveals that Rigongla Formation is a kind of classic rocks which evolved from coarse to thin to coarse, with minor interbedded volcanic rocks. Judging from the sedimentary primary structure and the macroscopic section, its sedimentary environment was fan delta and shallow lake facies and fan delta. The peak age of magmatic origin of detrital zircon is concentrated in the 127-134 Ma age section. Combined with perimeter age, it is held that the provenance was from the early Cretaceous granite of NNW-trending central Lhasa block, and it was in the stage of subduction and collision uplift of the Tibetan Plateau and the stage of convergence and uplift.
Key words: zircon U-Pb geochronology    Xurucuo area    Tibetan Plateau    

1 引言

研究区属青藏高原大比例尺区域地质调查空白区,地质调查研究程度低。1949年之前有少数外国地质工作者在邻区做过一些地质路线调查,资料零星。1949年之后青海石油普查大队,中国科学院青藏高原综合考察队等单位,在研究区东部及邻区进行了石油地质普查及多学科综合地质调查,编有专著及地质报告(李英烈等,2018)。关于古近系日贡拉组的研究,国内外仅2004年王力圆于研究区东北侧提出了该套地层的沉积序列、沉积物来源及日贡拉组的找矿意义。构造位置上,研究区位于冈底斯岩浆带内。冈底斯岩浆岩带是在青藏高原白垩纪以来岩浆活动期次最多、规模最大、岩浆岩类型最复杂的构造-岩浆岩带,也是青藏高原最重要的岛弧岩浆岩带(李廷栋,2002)。本次工作中发现,研究区及周缘地区主要对于林子宗火山岩关于印度—亚洲板块碰撞时间的意义乃至青藏高原早期隆升的响应进行了研究(孙转荣等,2017),并未过多从地层方面,探讨冈底斯弧背盆地的活动性以及旋回性,以及对碰撞时间和与青藏高原隆升响应问题的研究。本文不仅利用盆地分析手段研究其对青藏高原早期隆升的响应,更是将研究重点放在日贡拉组(E3r)上,日贡拉组(E3r)与林子宗火山岩呈平行不整合接触,且该套地层局部出现一套火山岩夹层。所以,利用地层学阐述日贡拉组(E3r)的沉积过程,以及利用锆石年代学对日贡拉组(E3r)砂岩的物源情况进行探讨,能够为冈底斯中部提供更丰富的基础性地质资料,也为青藏高原早期隆升的问题提供新的证据。

2 地质背景

潘桂堂等(2004)根据盆地类型和构造类型将冈底斯带及邻区划分为8个不同的构造单元和18个次级单元。研究区位于冈底斯带中,跨越了3个次级构造单元,分别为北部的措勤—多瓦复合弧后前陆盆地,中部的隆格尔—念青唐古拉复合火山岩浆弧,以及南侧的南冈底斯岩浆弧。当穹错—许如错新近纪—第四纪地堑也出现在研究区内。

研究区内主要分布白垩系竞柱山组(K2j),二叠系拉嘎组(P1l)、昂杰组(P1a)、下拉组(P2x),古近系年波组(E2n)、帕那组(E2p)、日贡拉组(E3r)及第四系(Q)(图 1)。

图 1 研究区构造位置图 Ⅰ—班公湖—怒江缝合带;Ⅱ—波仓藏布—色林错弧前陆棚带;Ⅲ—则弄火山岩浆弧;Ⅳ—措勤—多瓦复合弧后前陆盆地;Ⅴ—隆格尔—念青唐古拉复合火山岩浆弧;Ⅵ—南冈底斯岩浆弧;Ⅶ—雅鲁藏布缝合带;Ⅷ—喜马拉雅造山带 Fig. 1 Structure location map of the study area Ⅰ-Bangong Co-Nujiang suture zone; Ⅱ-Bocangzangbu-Celin Co front arc shelf belt; Ⅲ-Zenong magmatic arc; Ⅳ-Cuoqin-Duowa composite retroarc foreland basin; Ⅴ-Longgeer- Nyainqentanglha composite magmatic arc; Ⅵ-South Gangdise magmatic arc; Ⅶ-Yarlung Zangbo suture zone; Ⅷ-Himalaya orogenic belt

拉嘎组(P1l)为一套含杂砾的碎屑岩组合,主体部分呈北西-南东向带状分布,仅在班戈—八宿地层分区中出露。可分两段:

二段深灰色砂岩与黑色含碳泥岩、泥岩互层。剖面未见底,与上覆早二叠世昂杰组连续过渡,厚度>472.99 m。

一段深灰色、黑色复成分砾岩、含砾砂岩、砂岩,夹黑色炭质泥岩或互层,含滑塌块体和冰川漂砾,冰川漂砾中产腕足类、苔藓虫及海绵化石碎片。

昂杰组(P1a)为一套浅海陆棚相碎屑岩为主的地层。岩性主要为一套浅灰色厚层状复成分砾岩、砂砾岩、长石石英砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑石英杂砂岩与灰黑色厚层状粉砂岩、泥岩和含生屑碎屑灰岩等组成反复出现的旋回层系。岩石中含冰碛砾,灰岩和粉砂岩中产丰富的腕足类、海百合茎和苔藓虫等化石。

下拉组(P2x)主要为一套碳酸盐岩。可分为两段:

二段为浅灰色厚层状含灰粉晶白云岩,间夹少量浅灰色中、厚层状生物碎屑灰岩和硅质岩。沉积区海域地形较封闭的台内潟湖相的沉积环境。

一段为含生物碎屑微晶灰岩、生物碎屑(微晶)灰岩夹瘤状(内碎屑)灰岩,富含蜓类、珊瑚、腕足类、苔藓虫和海百合茎等海相化石。认为沉积区海盆水浅、高能的开阔台地相环境。

竞柱山组(K2j):竞柱山组是一套火山-沉积建造为特征的岩石地层单元。可分为三段:

三段为浅灰、浅灰紫色英安岩和流纹质含角砾岩屑玻屑弱熔结凝灰岩等。

二段为浅灰、浅紫红色含凝灰复成分砾岩、含砾长石岩屑砂岩、岩屑砂岩、含钙岩屑砂岩及(钙质)泥质粉砂岩、薄层状微—泥晶灰岩和白云岩等,局部夹炭质泥岩。

一段为一套深灰、灰绿色火山岩建造,岩性为深灰色流纹质玻屑熔结凝灰岩、流纹质含角砾晶屑熔结凝灰岩和流纹质熔结凝灰岩。

年波组(E2n):是古近纪火山活动鼎盛期的产物,分布范围广。年波组为一套酸性—中酸性火山碎屑岩,夹熔岩,少量沉积碎屑岩组合。岩性主要有凝灰岩、流纹岩、英安岩等。年波组与上覆始新世帕那组呈喷发沉积不整合接触。

帕那组(E2p):帕那组零星分布在各火山盆地中心。本组下与始新世年波组呈喷发沉积不整合接触,上与古近系日贡拉组(E3r)呈角度不整合接触,帕那组为一套酸性—中性火山碎屑岩夹熔岩,可分为两段:

二段为沉积碎屑岩组合,其岩性为浅黄色、紫红色流纹质(英安质)含角砾晶(玻)熔结凝灰岩、流纹质(安山质)强熔结角砾岩、流纹质(英安质)晶(玻)屑凝灰岩。

一段为流纹岩、英安岩底部为灰褐色土黄色复成分砾岩,含砾凝灰质岩屑砂岩,沉凝灰岩。

日贡拉组(E3r):岩性以陆源碎屑岩和火山碎屑岩为主,夹少量生物碎屑灰岩、泥灰岩、白云岩和含凝灰质硅质岩。下与始新世帕那组(E2p)为平行不整合接触。

第四系(Q):测区第四纪地层较发育,自晚更新世至全新世均有出露。

3 地层和岩石学特征 3.1 岩石地层特征与沉积环境分析

许如错地区新近系盆地日贡拉组地层主要为一套红色—紫红色河湖相碎屑岩沉积(图 2),盆地内地层沉积连续,但由于盆地沉积的不对称性及所处沉积环境的不同,日贡拉组各段在盆地内的出露也不相同,反映了陆相地层多变的特点。本次研究通过参照区域岩石组合变化,结合旋回地层对比的方法及构造恢复建立了日贡拉组的地层序列。

图 2 日贡拉组地层柱状对比图 1—砾岩;2—砂砾岩;3—含砾砂岩;4—含砾泥岩;5—砂岩;6—粉砂岩;7—泥质粉砂岩;8—泥岩;9—页岩;10—泥灰岩;11—凝灰岩;12—砂质凝灰岩;13—平行层理;14—斜层理;15—递变层理;16—冲刷面;17—水平层理 Fig. 2 Statigraphic section correlation of Rigongla Formation 1-Conglomerate; 2-Gravel rock; 3-Conglomerate sandstone; 4-Gravelly mudstone; 5-Sandstone; 6-Siltstone; 7-Pelitic siltstone; 8-Mudstone; 9-Shale; 10-Marl; 11-Tuff; 12-Sand tuff; 13-Parallel bedding; 14-Oblique bedding; 15-Graded bedding; 16-Scour surface; 17-Horizontal bedding

本次工作对巴昌乡和孔隆乡3条实测剖面做了调查和对比研究,并对比分析了研究区日贡拉组地层特征(图 2)。研究区的日贡拉组在垂向上表现出由粗变细又变粗的沉积序列(图 3),在测区西侧的P13剖面中出现火山岩夹层(图 3b),主要岩性为流纹岩及流纹质凝灰岩。

图 3 研究区剖面宏观照片(a、c)及局部特征照片(b、d、e) Fig. 3 Macro photo(a, c) and the local characteristics photo of Rigongla Formation (b, d, e)

在研究区北东侧巴昌乡一带,日贡拉组主要为一套红色碎屑岩(图 3c)。下部主要以砾岩、含砾砂岩为主,中部逐渐向砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩过渡,上部又逐渐变粗,上部主体岩性和下部相同。位于西侧孔隆乡的P13实测地层剖面中,沉积序列与东侧两条剖面(P05、P07)基本一致,只是由于岩浆活动,在日贡拉组下部出现一套灰紫色—灰白色的流纹岩、流纹质凝灰岩。

研究区日贡拉组基本层序类型和组合特征见图 4,A型基本层序为紫红色粉砂质泥岩、粉砂岩和砂岩构成的小韵律,偶有泥岩夹层(图 4a);B型基本层序表现为砂岩、粉砂岩和泥岩为背景夹有砂质灰岩或泥灰岩的特征(图 4b);C型基本层序为粉砂质泥岩与砂岩互层的岩石组合(图 4c);D型层序主要表现为砾岩与砂岩互层的特征(图 4d)。其中A、B、C型对应日贡拉组地层的中部,D型层序对应日贡拉组的顶部和底部。

图 4 研究区日贡拉组基本层序特征 Fig. 4 Basic sequence characteristics of Rigongla Formation in the study area

整套日贡拉组地层,在本次研究中未发现古生物。通过地球化学数据看,日贡拉组地层富含钙和铁,并且在测制剖面过程中见石膏夹层,反映了沉积时的古气候属于炎热干燥的内陆环境。沉积特征反映出扇三角洲-河流-湖泊的沉积环境(图 5)。

图 5 许如错盆地沉积相分析图 Fig. 5 Basin sedimentary facies analysis chart

日贡拉组一段不整合于帕那组(E2p)火山岩之上,主体为一套暗紫色-紫红色厚层的砾岩。砾石磨圆一般—较好,分选差,主要为漂砾,砾径多为2 cm左右,剖面中部件巨砾岩,砾石较大,砾径为40~ 50 cm。在垂向上多与含砾砂岩、粗砂岩互层,砂岩中可见大量原生沉积构造,以平行层理及斜层理较多出现,表现出一段的沉积环境是以扇三角洲-河流为主。

底部砾岩中泥质较重,风化呈土丘和小尖峰,推测为泥石流远端。向上可见杂砂砾岩与含砾泥岩,沉积环境上表现为从泥石流向辫状河过渡,之后又出现泥岩与粗砂岩的互层或是旋回,推测砂岩为水下河道堆积。顶部可见低角度的斜层理和平行层理等沉积构造发育,宏观上顶部露头由多个河道砂体叠置构成。

底部砾岩多为颗粒支撑,向上逐渐过渡为基底式-孔隙式支撑,另外在中上部多见水道的多期叠加,其环境可能为扇三角洲内的河道沉积(Miall, 1985Miall, 1996)。3条剖面均体现出由底到顶部砾石厚度减薄。据其岩相组合及沉积构造特征,判断应为扇三角洲-河流沉积(Leeder et al., 1988)。

日贡拉组二段主要为一套紫红色—红色薄层泥岩、粉砂质泥岩,偶夹极薄层页岩。本次研究未发现古生物化石,但张克信(2010)在日贡拉组细碎屑岩中发现腹足类化石Bithynia sp.,时代属古近纪(李云通等,1984)。该岩性段发育水平层理,为浅湖相至深湖相,反映其为继承性断陷盆地。二段中部可见局部发育石膏脉。泥岩与粉砂质泥岩的互层及石膏层的出现,表明水动力条件较为复杂,湖水对于沉积物的改造以及冲刷比较强烈,使沉积物周期性的露出水面,同时石膏的存在也代表了一种炎热干燥的蒸发环境,整体说明该岩性的沉积环境为河湖盆地内的浅湖相蒸发沉积环境。

该岩性段岩性与日贡拉组一段较为相似,为一套红色粗碎屑岩系,砾石成分较为复杂,分选及磨圆较差,呈杂基支撑或颗粒支撑,快状构造,反映其为近源、快速堆积的扇三角洲相泥石流沉积体。

3.2 岩石学特征

研究区日贡拉组主要为一套陆源碎屑沉积,以红色调为基本特征。区内主要岩石类型:紫红色砾岩、含砾粗砂岩、岩屑砂岩、长石岩屑石英砂岩夹紫红色—暗绿色粉砂质泥岩、泥岩和页岩,部分地区能够见到火山岩夹层,主要岩性为流纹岩,局部出现基性岩(云斜煌岩)。

岩屑石英砂岩,岩石多成紫红色、浅红色(图 6ef), 其中石英含量约为65%,长石含量约5%,岩屑含量约30%。一般为中—细粒砂状结构,局部见石英有重结晶,具波状消光;长石以斜长石和正长石居多;岩屑多为沉积岩岩屑,少量流纹岩和安山岩岩屑,呈次棱角状和次圆状;填隙物多为粉砂石英、微粒石英、绢云母,呈颗粒支撑,孔隙式胶结。

图 6 流纹岩、云斜煌岩和岩屑石英砂岩镜下照片 Qz—石英;Bit—云母 Fig. 6 The microscopic photograph of rhyolite, kersantite, lithic quartz sandstone Qz-Quartz; Bit-Mica

流纹岩(图 6ab),多成褐黄色,斑晶多为石英、钾长石和黑云母,石英有熔蚀现象,呈港湾状;钾长石边部也有熔蚀现象,斜长石多为更长石,呈半自形板状,有方解石蚀变;黑云母多有暗化晶现象,斑晶大小一般小于5 mm。基质为显晶质状的长英质,具有霏细结构。

云斜煌岩,斑晶为黑云母,多数受白云石化影响,呈颜色较浅的绢云母状,部分具环带结构,呈定向的线斑状,粒径在0.5~2 mm。基质为细-微晶状的斜长石、黑云母,少量石英,其中斜长石有严重的白云石、粘土蚀变,少量见板条状晶型,及残余分布,具残余粒状结构。金属矿物呈他形粒状,点状分布(图 6cd)。

4 日贡拉组碎屑锆石年代学分析

本次研究挑选了3件样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年分析,其中2件为长石岩屑砂岩(P05-21-ZKW和P05-32-ZKW),坐标为:30° 36′52.51″ N,86°44′46.98″ E;30°36′27.56″ N,86°44′ 42.97″E。1件为凝灰岩(P13-13-ZKW),坐标为:30°25′14.69″N,86°16′33.99″E。样品均来自日贡拉组,且均较为新鲜,无蚀变。

4.1 锆石的选取、制靶及分析方法

用于锆石定年的3件样品重量约2 kg,锆石均经人工挑选,随后在双目镜下挑纯。锆石的分选工作在四川省地矿局区域地质调查队测试中心完成。

锆石挑选后需要进行制靶工作,首先要在双目镜下挑选时,挑选时要在贴有白纸的玻璃上用针将锆石和其他杂质分离,然后再将双面胶贴在玻璃上,将锆石黏贴在玻璃上,最后再用环氧树脂将锆石固定成0.7 cm的圆柱体。随后,完成的靶子利用砂纸和磨料将锆石磨掉一半再抛光,以便下一步对其的处理;锆石的阴极发光图像在场发射环境扫描电子显微镜JSM 6510上完成,激光剥蚀系统为ESI NWR 193 nm,ICP- MS为Analytikjena Plasma Quant MS Elite ICP-MS。锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄权重平均计算均采用Isoplot完成。锆石的制靶、阴极发光和LA-ICP-MS全部在北京科荟测试技术有限公司实验室完成。

本次锆石定年样品的预处理和测试都按照标准严格进行。许如错地区日贡拉组碎屑岩(P05- 21- ZKW和P05- 32- ZKW)和火山岩(P13- 13- ZKW)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析结果见表 1

表 1 许如错地区日贡拉组碎屑锆石分析结果 Table 1 Results of detrital zircon analysis of Rigongla Formation in Xurucuo area
4.2 锆石形态特征

在双目镜下观察到锆石的颜色主要为灰白色和灰色,3件样品中,有少部分锆石颗粒受到机械作用,形态上较为破碎,这些锆石颗粒可能来自于较远的物源区。其中,保存较为完整的锆石多为自形-半自形,个别锆石能够看到四方双锥、复四方双锥的晶体形态。锆石颗粒形态总体上呈现出长柱状、短柱状以及粒状(图 7)。

图 7 日贡拉组火山岩锆石(P13-13)和沉积岩锆石(P05-21, P05-32)形态及年龄(部分) Fig. 7 Morphology and age of zircon (part) in volcanic rocks (P13-13) and sedimentary rock (P05-21, P05-32) in Rigongla Formation

从2件碎屑锆石样品的对比中可以看出,锆石颗粒的粒径变化较小,大小分布较为均匀,完整的锆石颗粒长轴在100~150 μm、短轴在50~80 μm之间变化,长宽比在2:1左右。阴极发光(CL)图像显示它们均有典型的震荡环带,为岩浆成因锆石所具有的特征。样品中Th、U含量均较高,两者比值均大于0.4。结合锆石的形态和Th/U比值判断样品中的所有锆石类型均为岩浆锆石。

4.3 锆石年龄分布特征

本次测试碎屑锆石共92个样点,火山岩岩浆锆石共21个,所获得的最年轻碎屑锆石年龄和最古老的碎屑锆石年龄为127 Ma和2599 Ma,主要峰值集中在127~134 Ma年龄段内。火山岩中的岩浆锆石年龄协和年龄为52 Ma。PM05-21-ZKW获得的锆石年龄变化在(130.6±0.82)Ma~(2529±13)Ma(共44颗),127~134 Ma这一阶段形成的锆石一共有18颗,PM05-32-ZKW获得的锆石年龄变化在(130.8± 0.72)Ma~(1578±15)Ma(共48颗),127~134 Ma这一阶段形成的锆石一共有43颗(图 8)。

图 8 日贡拉组沉积岩碎屑锆石谐和图及年龄频率分布图 Fig. 8 Age distribution of detrital zircon, sedimentary rock in Rigongla Formation

P13-13-ZKW获得的锆石年龄为(52.37±0.14) Ma(共21颗)(图 9)。

图 9 日贡拉组火山岩夹层锆石U-Pb年龄谐和图 Fig. 9 Zircon U-Pb concordia diagrams for volcanic rocks in Rigongla Formation

从碎屑锆石的总体年龄分布特点及锆石的颗粒形态可以看出:许如错地区日贡拉组的沉积物物源可能较为单一,在这些碎屑岩沉积物的组合中,均来自于同一个稳定的物源区(127~134 Ma阶段形成的锆石与之对应),而且锆石均呈长状和短柱状及少量的粒状,磨圆程度较低,说明锆石均来自于近源。

4.4 物源区分析

锆石U-Pb年龄不仅能够解释冈底斯岩浆弧的成因,还能够分析周围盆地沉积的源区。根据碎屑锆石年代学数据以及岩浆活动数据,研究区日贡拉组碎屑锆石年轻的年龄峰值为130 Ma,火山岩夹层的年龄为52 Ma。

本次研究收集了各地块中生代碎屑锆石U-Pb年龄,将这些数据与研究区数据对比得出早白垩世的花岗岩为日贡拉组提供物源(图 10)。

图 10 拉萨地块晚白垩世—渐新世碎屑锆石年龄对比图 SCLS—中拉萨南部;ECLS—中拉萨东部;N-NWCLS—中拉萨北-北西部;SLS—南部拉萨 Fig. 10 The comparison chart of Detrital zircon ages from Late Cretaceous-Oligocene in Lhasa block SCLS-South of central Lhasa; ECLS- East of central Lhasa; NNWCLS- North and northwest of central Lhasa; SLS- South Lhasa

南部拉萨地块中生代岩浆作用:康清日岩体107.4 Ma的黑云母二长花岗岩(杨经绥等,2007),央嘎岩体(100.6±0.7)Ma的石英二长闪长岩(朱弟成等,2006),达孜大桥南(174±3.6)Ma的叶巴组英安岩(Zhu D C et al., 2008),乌郁岩体(188.1±1.4)Ma的花岗岩(Chu M F et al., 2006),早侏罗世叶巴组火山岩、早侏罗—晚白垩桑日群~134 Ma的埃达克质安山岩(Zhu D C et al., 2009)。

中部拉萨地块中生代岩浆作用:巴嘎岩体(139.3±8.3)Ma的二云母花岗岩(和钟铧等,2005),江达岩体141.3 Ma的花岗岩,罗扎岩体(133.9±0.9)Ma的二云母花岗岩(翟庆国等,2005),申扎扎贡128.54 Ma的安山岩,雄巴岩体(149±3)Ma的花岗岩,邦巴岩体(144±3)Ma的正长花岗岩(姜昕等,2010)。

北部拉萨地体中生代岩浆作用:班戈岩体118 Ma的角闪黑云花岗闪长岩,聂荣岩体(185±4.1)Ma和(177.7±3.3)Ma的斑状花岗闪长岩(西藏自治区地质矿产局, 1993),以及(182.9±2.6)Ma的黑云角闪花岗闪长岩(Guynn et al., 2006)。

王力圆等(2014)对吉瓦地区日贡拉组碎屑岩利用Dickson图解判断其构造背景基本上是属于大陆物源区的火山弧造山带,与早白垩世火山岩密切相关,与研究区地球化学特征相吻合(和源,2017)。并且,本次研究也和王力圆等(2014)提出日贡拉组碎屑锆石U-Pb峰值年龄基本一致,厘定为早白垩世。

根据Wu et al.(2010)获得的碎屑锆石Hf(t)- U-Pb年龄,120~150 Ma之间的年龄均处于中部拉萨地体(图 11),说明日贡拉组130 Ma的源区来自中部拉萨花岗岩带。

图 11 碎屑锆石εHf(t)-U-Pb年龄分布图(据Wu et al., 2010 Fig. 11 The distribution map of Zircon εHf(t)-U-Pb (after Wu et al., 2010)

为了进一步追溯日贡拉组沉积岩的碎屑锆石物源区,本文对中部拉萨及南部拉萨碎屑锆石年轻年龄峰值进行对比(图 12),日贡拉组碎屑锆石130 Ma的峰值年龄,与北—北西部中拉萨地体火山岩及岩体年龄较为吻合,又根据锆石形态所分析的物源区可能为近源,故结合上述数据判断日贡拉组物源来自北—北西部中拉萨地块的早白垩世花岗岩(图 13)。

图 12 碎屑锆石年轻峰值年龄对比(块体名称同图 10 Fig. 12 The young peak age of detrital zircon
图 13 冈底斯锆石U-Pb年龄分布图(据Zhu et al., 2011修改) Fig. 13 The distribution map of zircon U-Pb ages in Gangdise (modified from Zhu et al., 2011)

本次研究中西侧的孔隆乡朗龙隆日贡拉组实测地层剖面中,火山岩夹层的岩浆锆石年龄为52 Ma。对于未在东侧剖面中的碎屑锆石年龄中获得古近系的年龄,根据前人研究,板块碰撞可能始于冈底斯岩浆带西段,之后随着板块运动逐渐向东段碰撞过渡,并非是大规模大面积的正向碰撞。本次研究区东侧未获得白垩世以来的年龄,可能是因为在不断碰撞的过程中,产生差异升降,早白垩世地层被推覆上来,给东侧的日贡拉组提供物源,也就是说研究区的东西两侧可能是碰撞推覆的转换点,但此观点还需要在下一步的工作中得到进一步的证明。

5 对高原早期隆升的响应

通过上述对研究区日贡拉组岩石组合、岩石地层序列、物源分析、沉积演化过程以及确定时代证据等方面的描述。本次研究依据前人对青藏高原三大隆升阶段,根据火山岩年龄判断日贡拉组岩石地层年龄可能在古新世—渐新世(E1-3)之间,故将日贡拉组地层划分入俯冲碰撞隆升阶段和汇聚挤压隆升阶段(李廷栋,2002)。

5.1 俯冲碰撞隆升阶段

该阶段主要发生在晚白垩世—古近纪始新世。印度和亚洲板块在初始碰撞阶段主要表现为冈底斯岩浆弧内的林子宗火山岩较为发育,该套火山岩与白垩系呈喷发不整合接触或者角度不整合接触。地貌上表现出青藏高原大型周缘前陆盆地以及压陷盆地的形成。恒河平原盆地即为周缘前陆盆地,成都盆地等就是压陷盆地。恒河平原盆地和成都盆地内的古新统内无地层缺失,且林子宗火山岩的下限年龄约为65 Ma,说明板块碰撞在古新世的汇聚并不剧烈。56~45 Ma是板块碰撞的高峰期,新特提斯残留海逐渐消亡,冈底斯带内新生代的沉积均以粗碎屑岩为主,说明粗碎屑岩的出现是碰撞的沉积响应。45~34 Ma是板块全面碰撞阶段,该阶段初期因全面完成碰撞而导致发生在冈底斯一带的初始隆升时间被称为冈底斯运动(施雅风等,1999李吉均等,2001)。冈底斯运动结束后继续隆起,其隆起证据表现在喜马拉雅彻底脱离沉积,进入隆起剥蚀阶段。

研究区内日贡拉组在56~45 Ma这个阶段开始发育,岩石主要为一套紫红色砾岩、含砾砂岩及粗砂岩夹泥页岩、粉砂质泥岩,火山岩夹层的年龄也约为52 Ma,约束了研究区日贡拉组的下限年龄。对于夹层火山岩构造环境分析中也提到,日贡拉组的构造环境是从岛弧向碰撞再到后碰撞阶段的过渡。所以综上所述,日贡拉地层的沉积能够反映印度—亚洲板块碰撞的开始。

5.2 陆内汇聚挤压隆升阶段

渐新世时期冈底斯仍然处在隆升阶段,主要表现为带内分布日贡拉组的紫红色陆源粗碎屑岩(张克信等,2010)。研究区内东侧日贡拉组碎屑锆石年龄未出现小于130 Ma的年龄,本次研究提出几点推测:

(1)可能是因为该时期高原逐渐差异隆升,且逐渐快速冷却剥露,所以古近纪的林子宗火山岩在局部地区可能被剥蚀完全只剩白垩纪地层(图 14)。

图 14 青藏高原及邻区古新世—渐新世沉积区与隆起(剥蚀)区演变略图 Fig. 14 The deposition zone and uplift (erosion) region evolution map from Paleocene to Oligocene in the Tibetan plateau and adjacent areas

(2)根据前人研究,北—北西中部拉萨地块未出现新生代的火山活动,不存在130 Ma以来的岩浆锆石,只有集中在130 Ma年龄的锆石向研究区提供。

6 结论

综上所述,日贡拉组一段和三段沉积环境以扇三角洲-河流为主,二段以浅湖相蒸发沉积环境为主。说明许如错盆地整体上自古新世开始由于水体能量较大,先沉积一套粗碎屑岩,局部地区发育下覆地层帕那组火山岩沉积,随后由于构造运动影响导致水体能量较为复杂,水面出现短期暴露沉积一套细碎屑岩并夹部分石膏层,最后盆地及邻区整体归于与日贡拉组沉积早期相似,充填一套粗碎屑岩。垂向上由一个旋回构成,体现出“两粗夹一细”的沉积特征。

通过对日贡拉组碎屑岩地层和火山岩地层的锆石分析,判断日贡拉组地层物源来自北-北西侧中部拉萨早白垩世的花岗岩。但火山岩夹层年龄54Ma才是真正日贡拉组开始沉积的时间。出现这种情况的原因可能有两种:(1)高原逐渐差异隆升,且逐渐快速冷却剥露,所以古近纪的林子宗火山岩在局部地区可能被剥蚀完全只剩白垩纪地层;(2)北—北西中部拉萨地块未出现新生代的火山活动,不存在130Ma以来的岩浆锆石,只有集中在130Ma年龄的锆石向研究区提供。这部分资料为青藏高原隆升问题中俯冲碰撞隆升阶段和陆内汇聚挤压隆升阶段提新的理论资料。

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