青藏高原及邻区古生代构造-岩相古地理综合研究(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-11-18 18:12:35

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作者:计文化,陈守建,李荣设,王训练

出版社:中国地质大学出版社

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青藏高原及邻区古生代构造-岩相古地理综合研究

青藏高原及邻区古生代构造-岩相古地理综合研究试读:

前言

青藏高原古生代构造-岩相古地理研究是“青藏高原前寒武纪地质和古生代构造古地理综合研究”项目(工作项目编码:1212010610102)下设“青藏高原古生代构造-岩相古地理综合研究”专题成果之一。所属计划项目为“青藏高原基础地质调查成果集成与综合研究”(计划项目编码:1212010610100)。该专题研究由西安地质调查中心承担,中国地质大学(北京)和西北大学协作完成。

西安地质调查中心负责寒武纪、奥陶纪、志留纪、早中二叠世、晚二叠世5个阶段的构造-岩相古地理综合研究及编图工作。以中国地质大学(北京)王训练教授为首的科研团队完成了泥盆纪、石炭纪两个阶段的构造-岩相古地理综合研究与编图工作。以西北大学吴汉宁教授为首的科研团队完成了冈底斯、北羌塘地块晚古生代的古地磁研究工作,并收集、甄别筛选了中国主要陆(地)块已有的古地磁数据。

研究区范围地理坐标:北纬25°—40°,东经72°—106°,第一标纬28°,第二标纬37°;中央子午线89°,投影原点纬度26°。包括西藏、新疆南部、青海、甘肃、宁夏、四川西部及云南西部等省(区),面2积约280万km。

东特提斯青藏高原的地质演化历程具有洋陆转换、盆山转换的多阶段性和多岛弧盆系时空结构的多元性,是该区构造古地理演化的主旋律。沉积岩相和岩浆岩相的多重性是构造-岩相古地理时空展布的具体表现。研究特提斯洋的形成演化过程,重塑青藏高原显生宙不同历史阶段的洋陆格局、海陆分布、弧盆和盆山空间配置关系,恢复各时代构造、地层、岩石组合的构造背景和演化历史,分析研究青藏高原显生宙特提斯地质构造演化、沉积盆地格局、沉积环境和古地理变迁,可以为青藏高原成矿地质背景提供基础资料。

研究内容是在1:25万区域地质调查资料的基础上,全面收集和利用了青藏高原地区基础调查研究成果资料和国内外最新科研成果及其他相关资料,全面厘定了青藏高原古生代岩石地层单位系统,建立了区域地层单位的划分与对比系列(年代地层格架)。对沉积盆地、岩浆岛弧带、蛇绿构造混杂岩带的构造-岩相古地理进行分析研究,恢复了古构造环境,反映了古生代主要沉积盆地性质、构造环境和充填序列,揭示了古大洋发生、发展、消亡和大陆裂离、拼合的过程,系统分析与总结了青藏高原古生代沉积盆地的形成演化、构造-岩浆活动与成矿地质条件的关系。

综合研究的基础地质资料主要来源于新近完成的各种比例尺的区域地质调查资料与区域性综合研究成果资料,主要包括:

1999—2008年,中国地质调查局为实施新一轮基础地质大调查计划,在青藏高原空白区先后部署了112幅1:25万区域地质调查(实测)以及65幅1:25万区域地质修测资料,这是我国在21世纪初期规模最大的一项基础地质调查系统工程。经广大地质学者艰苦拼搏,基本实现了青藏高原1:25万区域地质调查工作的全覆盖,新资料、新成果的提供,为本次研究打下了坚实的基础、创造了良好的条件。

研究区内的青海、宁夏、甘肃、四川、云南绝大部分地区已完成了1:20万区域地质调查,部分地区还开展了1:5万区域地质调查。1984—1993年在全国统一部署下,新疆、青海、甘肃、宁夏、西藏、四川、云南等省(区),均以1:20万或1:100万区调资料为基础,进行了区域地质调查总结,出版发行了各省(区)的《区域地质志》以及《岩石地层》等专著。

在祁连、西秦岭和昆仑等地区,全面补充了近几年1:25万区域地质调查和“青藏高原北部空白区基础地质综合研究”“西北地区重要成矿带基础地质综合研究”项目(西安地质矿产研究所,2003—2006)最新地层剖面资料,以及区内近20年来国内外的最新科研专题成果资料。

在羌塘—三江、扬子西缘地区1:25万区域地质调查未覆盖区,调用了1:20万区调成果资料,羌塘地区还利用了中石油总公司青藏经理部完成的西藏羌塘地区1:20万石油地质路线剖面以及1:5万石油地质填图资料,全面补充了近20年来国内外的科研专题成果新资料。

在冈底斯—喜马拉雅地区,在“青藏高原南部空白区基础地质综合研究”项目(成都地质矿产研究所,2003—2006)最新地层剖面资料的基础上,参考了印度地质以及区内近20年来国内外的科研专题成果新资料。

本次研究工作系统梳理了上述资料涉及的古生代地层、沉积、岩浆岩及变质、变形资料,建立了1 600多个地层岩相卡片、16本岩浆岩相卡片;针对一些重要剖面开展了野外岩相资料补充收集、关键地层时代厘定等工作,采集了1 110多套古地磁样品,320套的岩石化学、同位素测年样品;在冈底斯带发现了寒武纪板内裂解型海相火山岩地层。为古生代构造-岩相古地理研究编图奠定了坚实的资料基础,突出反映了近10年来1:25万区域地质调查和研究取得的新资料、新进展和新成果。

突出成果如下:(1)将大地构造相定义为“陆块及其侧向增生(造山系)过程中,在特定演化阶段、特定构造部位形成的一套地质(沉积与岩浆)建造与结构特征的岩石构造组合,是大陆岩石圈板块(及其边缘增生带)在经历离散、聚合、平移等动力学过程中,经受特定地质阶段构造作用后的综合产物”。即赋予大地构造相形成构造过程、阶段的内涵,体现了活动论、系统论的学术思想。(2)在审查厘定青藏高原20多条蛇绿构造混杂岩带的过程中,通过对“双湖龙木错蛇绿混杂岩带+南羌塘+班公湖怒江蛇绿混杂岩带”现有地物化遥资料的系统综合分析,发现其地质体组成复杂,既有不同时代、性质的蛇绿岩,也有不同于两侧主大陆的陆壳残片;演化历史悠久,蛇绿岩组合时代从早古生代持续到早白垩世,高压变质既有二叠纪也有三叠纪;特征特殊的沉积相和生物组合混杂,既有类似于南部大陆边缘的冰水相沉积及生物组合,又有类似于华南的暖水型沉积及生物组合;现今地球物理特征显示缺乏统一的基底;以其为界,南、北是两个迥然不同的大陆边缘演化系统。据此明确提出“双湖龙木错蛇绿混杂岩带+南羌塘+班公湖怒江蛇绿混杂岩带”是古特提斯主洋盆最终消失的残迹,是区内的一级构造单元——对接带。(3)在全球已有古地磁复原图(Scotese,et al)的基础上,筛选了已经发表的中国主要地块群的古地磁资料,结合本项目新获得的冈底斯、北羌塘两地块在石炭纪到晚二叠世的古地磁数据,参考古生代的沉积、生物古地理分区,裂谷(小洋盆)带、造山带的衔接等实际资料,细化了塔里木、阿拉善、柴达木等8个地(陆)块及其边缘弧盆系统在全球洋陆分布和区域洋陆分布略图上的位置。突出了古特提斯洋与原特提斯洋的承生演化关系,提出泛华夏陆块群在晚古生代是介于古特提斯洋与泛大洋之间的古“陆链”。该系列复原图一方面丰富、完善了全球古地理复原图,另一方面刻画了各陆(地)块及其边缘系统的动态演化过程,合理体现了活动论的构造思想。(4)以主大洋的发展演化主导其周围大陆边缘造山带的形成与演变为指导思想,提出泛华夏古陆链是分隔古亚洲构造域与特提斯构造域的合理界线。即古陆链北侧的天山兴蒙造山带是受古亚洲洋洋中脊扩张影响,其演化过程与古亚洲洋的裂解、拼合息息相关;而古陆链南侧的秦祁昆造山带是受特提斯洋(广义的特提斯洋,包括原、古、新特提斯洋)洋中脊的扩张影响,其演化过程与特提斯洋的裂解、拼合息息相关。古陆链南、北两侧虽同为早古生代山系,但就其地球内动力学系统而言,是分属两个洋中脊扩张系统。类似于现今东南亚地区,其西南部是印度洋板块向北东俯冲形成的岛链,而东北部是太平洋板块向南西俯冲形成的岛链。

专题工作由计文化负责实施,陈守建协助完成。报告是在集体讨论的基础上分工编写完成,具体分工如下:李荣社负责青藏高原古生代大地构造相系统纲要的建立,编写报告前言、总结及相关问题讨论,参与第一、二章编写,指导第十一章编写和各阶段大地构造相系统建立工作,统纂全书;计文化负责建立7个阶段的构造相系统,完成7个断代14个复原图的编制工作,编写第一、二、十一章,协助李荣社统纂全书,并在李国栋、陈守建、潘术娟、杨娟茹协助下编写第九章;潘晓萍负责、潘术娟协助编写第三章;史秉德、陈奋宁共同编写第四章;赵振明负责,潘术娟、颜玲丽协助编写第五章;王训练负责,张海军、杜兵盈、焦扬协助编写第六、七章;陈守建负责,李国栋、刘荣丽、刘银协助编写第八章;吴汉宁负责,程鑫、侯宝宁、郭强协助编写第十章;洛长义负责、刘银协助完成7个阶段的岩浆岩资料收集工作。

项目组是在以中国地质调查局王学龙副局长为联系人、庄育勋主任为责任人、翟刚毅处长为计划项目办公室主任的领导、组织和计划项目负责人的精心指导下完成的。项目实施过程中自始至终得到了西安地质矿产研究所、总工办、财务部等部门的关心和支持,特别是李向所长、李文渊所长、杜玉良书记、樊钧副所长和徐学义总工程师等都对项目工作给予了大力的支持和关怀,夏林圻研究员、张二朋研究员、冯益民研究员始终关心并指导项目工作,为项目顺利实施和任务圆满完成提出了很好的建议和指导性意见。此外,计划项目组织实施单位成都地质矿产研究所的领导及各部门对项目工作给予了大力支持。与计划项目其他研究团队的交流、讨论,特别是中生代构造-岩相古地理研究组、新生代构造-岩相古地理研究组、岩浆岩研究组以及前寒武纪研究组在资料共享、及时沟通与交流方面,对本项目的工作给予了极大的促进和启发,在此一并表示衷心感谢!第一章 造山带构造-岩相古地理分析基本思路第一节 构造-岩相古地理研究现状与趋势一、研究现状

造山带构造-岩相古地理研究是一门探索性很强的学科,不同的学者对其内容、表现形式、时空划分各有不同。问题的关键在于如何将大地构造相的划分与不同时代的岩相特征和古地理环境结合起来,目前尚无十分成熟的实例可以借鉴。稳定地块区的岩相古地理研究起步较早,尤其是自20世纪50年代起,随着能源等沉积矿产勘探、开发步伐的加快,取得了长足的进步。在我国,1985年出版的以王鸿祯院士为主编的《中国古地理图集》具有划时代的意义。从1986年开始,以刘宝珺院士为首的研究群体将层序地层学引入中国南方岩相古地理研究,李思田教授等对鄂尔多斯中生代沉积盆地的研究均取得了重大成果。相比较而言,大地构造相的研究起步较晚,且分歧较大,其概念是20世纪90年代开始被提出的,主要用于造山带研究。最初由许靖华(1991)提出,并针对阿尔卑斯造山带提出了3种基本相。许靖华认为(1991),绝大多数造山带都是弧后盆地消减、碰撞造山形成的,导致造山带主要是由阿勒曼相、摄尔特相和雷特相等三大相类构成。李继亮(1992)在《碰撞造山带的大地构造相》中,将大地构造相定义为:在相似环境中形成,经历了相似的变形和就位作用,具有类似的内部构造的岩石构造组合。潘桂棠按照多岛弧盆系的观点将青藏高原大地构造相划分为4个大相、14个相单元和39个次相。二、研究趋势

随着各方面资料的不断积累和研究的不断深入,目前关于区域尺度的构造-岩相古地理研究大体有两种趋势:其一是表示构造相及边界等主要内容(Burchfiel B C,1992);其二是既表示构造相及边界,又表示建造组合类型及边界。其共同特点是反映区域整个地质历史阶段的构造环境及其变迁规律,对某一地质单元而言是反映主构造期构造相环境及其地质体岩石组合的综合特征,“写实”是其基本特点。图件主要体现了作者对地质体的产出构造环境的理解,而很少涉及沉积相、古地理环境等内容。

本次青藏高原古生代构造-岩相古地理研究是在前人研究成果的基础上,力求不断综合、开拓创新,全面恢复青藏高原古生代特提斯洋的形成演化过程,重塑青藏高原古生代不同历史阶段的洋陆格局、海陆分布、弧盆和盆山空间配置关系。恢复各时代构造、地层、岩石组合的构造背景和演化历史,分析研究青藏高原显生宙特提斯地质构造演化、沉积盆地格局、沉积环境和古地理变迁。力求实现科学研究的理论创新和提高我国在青藏高原地学研究的国际竞争力,为认识、理解区域成矿地质背景与油气资源潜力,提高生态环境及灾害的防治能力等方面,提供基础地质科学依据。具体体现如下。

1. 指导思想

以板块构造学的地质历史发展过程论、大陆边缘多岛弧-盆系构造系统论及洋-陆和盆-山构造体制转换论为指导思想,立足于青藏高原1:25万区域地质调查成果新资料,用大地构造单元组合分析和现代沉积学相序组合原理来分析研究恢复造山系(带)的古老多岛弧-盆系时空结构组成;以构造相、沉积岩相、混杂岩相与岩浆岩相的相互验证与约束来确定不同级别的构造-岩相古地理单元,编制完成不同时段的构造-岩相古地理图,重塑青藏高原显生宙各时期弧盆系和盆山系的古构造格局、沉积相展布规律和古地理变迁过程,精细刻画东特提斯形成演化历程。

2. 基本原则(1)地调与研究相结合:依托1:25万区域地质调查成果资料,广泛吸纳国内外有关青藏高原地质的最新研究成果,结合关键问题、重点地区的野外调查成果资料,发现问题,野外调研查证,深化研究。(2)时间与空间相结合:从新的视角总结复杂造山带构造控盆、盆地控相的规律。在时间上,依据板块构造演化的不同阶段,合理确定断代单元;在空间上,以构造单元边界分解构造单元(大地构造相单元),反映不同时限内混杂岩相、岩浆岩相、沉积岩相的时空结构及其构造环境属性。(3)多学科相结合:采用古地磁、古生物、地层、构造学、沉积学、岩石学、地球化学、地球物理等数据,进行各构造单元古地理复原,最终以板块构造原理为纽带,将各构造单元组合为一个动态的有机整体。构造分解、构造复原和构造组合是此次研究的基本准则。(4)点面相结合:重点突出,兼顾全面,以新的思维认识、理解古板块及其大陆边缘洋-陆构造体制,兼顾碰撞造山后板内盆-山构造体制的岩相古地理复原。(5)主辅图结合:所编图件分为主图和辅图,主图反映各编图断代的构造-建造组合、优势岩相和特征岩相,辅图以反映全球观、活动论的编图思想为重点。(6)继承与创新相结合:在陆块、地块等稳定区继承传统的岩相古地理研究的方法,造山带区突出大地构造相与岩浆岩相、沉积岩相、混杂岩相的有机融合。力求图件宏观、轮廓清楚、内涵丰富,达到科学性、专业性、适用性与艺术性的相结合。(7)科学性与实用性相结合:地质体形成、变质、变形环境高度概括的大地构造相的准确认定,瓦尔特相律的科学使用,以及二者的有机结合可充分体现编图研究的科学研究水平;同时强调区分实际相区和推测相区,服务于地质找矿工作是其实用性的体现。

3. 研究特色

青藏高原显生宙构造-岩相古地理综合研究,力求实现大地构造相图与传统的沉积-岩相古地理图的有机结合,其特色体现在以下方面:(1)力求获取的资料、信息和数据具备可靠性、准确性,每一断代的构造-岩相古地理图,是在统一的技术细则、标准和规程下完成的,都不仅是单一专业学科的信息,而是对主地质构造期的地质事件群、地质演化过程及其动力学地质记录信息的综合,并对其作出恰当的理解、阐述和解释。(2)融认识性与客观性于一体。既把握宏观,又注重细节,以构造相(二级)为框架,在大相或相级大地构造相单元内充填沉积相、岩浆岩相等内容,使图件既反映了作者对地质体所经历的构造环境的认识和理解,又有客观的沉积相、岩浆岩相(特别是侵入岩相)和混杂岩相资料支撑,实现图件融认识性与客观性于一体的理念,有效地展示构造相边界对沉积相、岩浆岩相的控制作用。(3)充分体现地球系统论的学术思想。赋予沉积-古地理单元构造环境和构造背景属性,将沉积相组合、古地理单元配置等地球外圈层的组合规律与导源于地球内动力的构造机制相联系,充分体现地球系统论的学术思想。在具体表现形式上有两个特点:一是在以往沉积-古地理图上叠加有大地构造相要素和深成侵入体的内容;二是造山带构造-岩相古地理图在沉积相的勾画上容许存在沉积相的突变或者构造缺失(特别是在混杂岩带、岩浆弧区)。这与传统被动大陆边缘等稳定型构造相类编图中严格遵循瓦尔特相律和标准相模式有别。(4)发展引申了经典大地构造相(主造山构造事件综合大相)概念,按板块构造演化阶段对每个造山事件的综合大地构造大相进行了分解,通过断代构造-岩相古地理图来剥离复合型造山带不同时期的构造-岩相古地理特征,通过系列图件来再现复合型造山带的发展演化历程。(5)断代构造-岩相古地理重视编图单元时间段内的构造相、古地理、沉积相和岩浆岩组合的恢复,除了客观反映构造相、古地理、沉积相和岩浆岩组合四大要素(残余相)现今的展布规律外,科学、合理恢复剥蚀区和覆盖区的四大要素属性也是一个重要特点。第二节 盆地与大地构造相一、大地构造相概念

大地构造相是一门探索性很强的学科,不同的学者对其内容、表现形式、时空划分上有所不同(许靖华,1991;李继亮,1992;Burchfiel B C,1992;莫宣学等,1993;Robertson,1994;邓晋福等,1996;冯益民等,2002;殷鸿福等,2003;张克信等,2004)。关于大地构造相的定义和划分方案虽不尽相同,但以岩石建造和构造环境的研究入手,探讨造山带及其相邻陆块区的形成和演化规律,是大多数地质学家都认同的可行路径。

我们的大地构造相定义是:陆块及其侧向增生(造山系)过程中的特定演化阶段、特定构造部位的大地构造环境下,形成的一套地质(沉积与岩浆)建造与结构特征的岩石-构造组合,是大陆岩石圈板块在经历离散、聚合、平移等动力学过程中地质构造作用的综合产物。我们关于大地构造相的定义和划分方案继承了前人提出的岩石构造组合的理念,同时在前人认识的基础上又进一步丰富了大地构造相的内容。第一,我们强调将大陆岩石圈板块演变和发展过程的大地构造环境作为大地构造相划分基础,比前人只强调构造变形样式作为大地构造相分类的基础更深入了一步;第二,我们不只在造山带中用大地构造相分析,也强调在大陆块中进行大地构造相的鉴别和厘定,增加了恢复与揭示陆块区和造山系(带)组成、结构及演化与成矿地质背景的功能;第三,我们强调不同的大地构造相控制着不同成矿作用和成矿类型。当代地质找矿勘查,资源评价和预测,以及成矿作用理论研究均离不开大地构造相的判别及厘定。二、大地构造相分类体系

细致鉴别、厘定和划分大地构造相,可以揭示青藏高原及邻区陆块与造山带结构组成及其演变和发展规律。青藏高原是被周边四大古老稳定陆块(华北、塔里木、扬子、印度)围限的超级造山系统,以康西瓦-木孜塔格-玛沁-勉县-略阳结合带和班公湖-双湖-怒江-昌宁-孟连对接带为界,自北向南划分为三大构造区——泛华夏大陆早古生代秦祁昆构造区、泛华夏大陆晚古生代羌塘-三江构造区和冈瓦纳北缘晚古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅构造区。青藏高原周边四大古老稳定陆块,均经早期陆核形成→晚太古代—元古宙的洋陆转换、增生、碰撞聚集形成稳定陆块(即基底形成阶段),其后发生碰撞后裂谷事件(华北长城纪裂谷事件,扬子、塔里木南华纪裂谷事件),尔后经“填平补齐”夷平,进入稳定的陆架碳酸盐岩台地成长阶段,完成了陆块区地壳三大发展演化阶段。青藏高原内部造山带大多为洋陆转换中的弧盆系及其被卷入的基底残块(地块)组成,而且主要由多岛弧盆系中弧后盆地(弧后洋盆)俯冲消减、弧-弧、弧-陆或陆-陆碰撞造山形成(潘桂棠等,1997),因而产生各种不同大地构造相,如果造山带由不止一个弧后盆地(弧后洋盆)的消减碰撞造山形成,则可存在多个大地构造相及构造相的转化。一般来说,陆块和造山带结构是由不同大地构造相相互叠加构成的,它们相互间是按一定序次和级别分布的。因此,我们依据青藏高原及邻区陆块区与造山带地质构造形成演化规律和基本特征,划分出三大相系,即陆块区相系、多岛弧盆系相系和对接消减带相系,三大相系分别对应一级构造单元的(稳定)陆块区、活动大陆边缘多岛弧盆造山系和大洋岩石圈板块残留——对接带。在多岛弧盆系相系中又划分出三大相:结合带大相、弧盆系大相及地块大相;进而将三大相依据造山带洋-陆构造体制和盆山构造体制时空结构转换过程的特定大地构造环境,划分为大地构造相及其亚相。由于陆块边缘部位洋陆转换的普遍性,后期陆块相的部分相单元可能是在早期岩浆弧或结合带相基底上发展起来的,其后期的沉积、岩浆、成矿作用会有别于其他具有前寒武纪基底的陆块相单元,为了区分这种“特殊”的陆块相单元,在其命名之后加注基底性质。值得注意的是在地块大相和弧盆系大相的进一步划分中实际包含了过程的概念,而结合带则强调了消减保留的最终状态(由于地质过程的差异造成前两者的发展、增生过程的建造和改造保留较多,而后者绝大多数消失),为了使上述分类更加合理,结合带的前身可称为弧间、弧后小洋盆(洋壳出现—初始碰撞前),对接带的前身可称为主洋盆。古生代构造-岩相古地理编图采用的大地构造相分类体系如表1-1。表1-1 大地构造相单元划分系统表三、大地构造相特征及其鉴别标志(一)结合带大相

结合带指保存在会聚带中的由洋壳俯冲消减、碰撞及其经过后来的地质作用改造形成的不同时代、不同构造环境、不同变质程度和不同变形样式的各类岩石组成的岩石组合体及构造地层。通常由洋壳残片、洋岛-海山、远洋沉积物、深水浊积扇等组成。构造地层结构局部有序、总体无序(殷鸿福等,1998、2003;张克信等,2001、2003)。它们经历了强烈的动力变质作用,低绿片岩相至高压蓝闪石岩相等变质相均可出现,相内普遍有被肢解的蛇绿岩和巨大的韧性剪切带。

结合带大相可分为蛇绿混杂岩相(含蛇绿岩亚相、远洋沉积亚相、洋内弧亚相、洋岛-海山亚相)、陆壳残片相(含基底残块亚相、外来岩块亚相)、俯冲增生杂岩相(无蛇绿岩碎片的浊积岩亚相、含蛇绿岩碎片的浊积岩亚相、洋岛-海山增生亚相)、残余盆地相、高压—超高压变质相(含高压变质亚相、超高压变质亚相)。

1. 蛇绿混杂岩相

蛇绿混杂岩相指被肢解的洋壳残片,主要由远洋沉积物、洋壳残块和地幔岩组成。它可划分为不同的大地构造亚相。

1)蛇绿岩亚相

蛇绿岩指产于扩张脊的洋壳及地幔序列的岩石组合,它是洋壳残片的一种典型代表,因构造侵位而进入大陆造山带中,与围岩呈断层接触,发育完整的蛇绿岩及鉴别标志见表1-2。表1-2 蛇绿岩岩石组合及判别标志参考资料:Coleman,1977;Pearce et al,1984a;周国庆,1996;张旗等,1998、1999、2001;Robinson,Malpas,2000;周国庆,2008。

蛇绿岩在以后的俯冲碰撞造山过程中已卷入到构造混杂岩带中,是复原扩张洋盆的主要组成和标志。由于构造负载埋藏的历史不同,可产生不同程度的变质,在俯冲碰撞造山过程中也发生变质变形。

蛇绿岩的分类多种多样(张旗、周国庆,2001),本文采用的是Pearce的分类,蛇绿岩分为洋脊型(MORS)和洋壳俯冲上盘仰冲型蛇绿岩(SSZ)(Pearce et al,1984),分别代表洋中脊扩张和俯冲消减带上的弧盆系环境,两种蛇绿岩的鉴别特征如表1-3所示。玻安岩的存在是鉴别SSZ型蛇绿岩的重要标志。表1-3 MORS型蛇绿岩和SSZ型蛇绿岩对比表参考资料:Pearce et al,1984a;Dick et al,1984;Elthon,1992;Casey J F,1997;张旗等,1998、1999、2001;周国庆,2008。

根据物质来源区的不同,洋脊玄武岩又分为正常型(N-MORB)、富集型(E-MORB)、过渡型(T-MORB)三种类型,其判别标志见表1-4。表1-4 洋脊玄武岩分类的判别标志参考资料:Schilling et al,1983;LeRoex et al,1983;Zindler et al,1984;Ito et al,1987;Sun,McDonough,1989;Langmuir et al,1992;张旗、周国庆,2001;周国庆,2008。

2)远洋沉积亚相

远洋沉积亚相是指洋壳上的沉积物,为一套覆盖于洋壳之上的硅灰泥岩系,也可为海底扩张前的深海火山沉积岩系,也有碳酸盐补偿深度之上的深海石灰岩沉积。当洋脊靠近大陆边缘时,陆源碎屑浊积岩可直接堆积在枕状玄武岩之上。在洋壳俯冲消减的过程中,常被强烈剪切带剪切破碎,成为蛇绿混杂带的重要组成部分。岩块横径几米到几千米,是判别原扩张洋盆形成时代的最重要的标志。其鉴别标志见表1-5。表1-5 远洋沉积亚相特征简表参考资料:Jenkyns,1986;Hein J R,Obradovic J,1989;Murrary,1994,张旗等,1998。

3)洋内弧亚相

洋内弧亚相是指洋内俯冲作用形成的一套以岛弧拉斑玄武岩为主,少量钙碱性系列及高镁安山岩的火山弧产物(图1-1)。主要为拉斑玄武岩、玄武安山岩和安山岩及浅海碳酸盐岩-深海相硅泥质复理石的一套火山沉积岩组合,如金沙江结合带内竹巴龙—羊拉—贡卡一带的弧火山岩。其鉴别标志见表1-6。图1-1 洋内弧立体示意图表1-6 洋内弧亚相特征简表参考资料:Dickinson,1971;Ravenne et al,1977;Cawood P A,1991;Pearce,1992;Hathway,1994。

4)洋岛-海山亚相

海山或洋岛的类型和成因多种多样,主要指原扩张洋盆内受热点制约形成的一套产物,其以洋岛拉斑玄武岩系列为主、晚期为碱性玄武岩系列的组合,并伴有碳酸盐岩(礁、滩)建造、硅泥质岩建造,无陆源沉积夹层。通常位于俯冲洋壳一侧,也可发育于增生楔构造脊上(弧前构造高地)。洋岛-海山常被卷入俯冲增生杂岩带内,使消减带的几何形态发生剧烈变化,可能导致俯冲极性的变化。鉴别标志见表1-7、表1-8。表1-7 洋岛-海山亚相鉴别标志参考资料:Zindler et al,1984;LeRoex et al,1983;Ito et al,1987。表1-8 洋岛玄武岩与其他类型玄武岩主要特征对比表参考资料:Zindler et al,1984;Staudigel et al,1984,Hamelin et al,1986。

2. 陆壳残片相

陆壳残片相指在蛇绿混杂岩带中的陆壳残块,包括原弧后扩张裂离的基底残块、外来的浅水沉积岩块,还可见从仰冲板块上逆冲过来的盖层外来体,由于它们受构造负荷下埋藏的时间和深度不一,其变质程度也有差异。

1)基底残块亚相

基底残块亚相指结合带中存在的古老的(一般为前寒武纪)、强烈变质变形的基底岩系。岩石组合主要为各类麻粒岩-片麻岩、斜长角闪岩-变粒岩、各类片岩、石英岩、大理岩等。变质程度差异较大,一般为绿片岩相-角闪岩相,多遭受多期变质作用改造。构造变形十分复杂,受多期构造变形叠加和置换。

2)外来岩块亚相

外来岩块亚相指结合带中的外来岩块,其岩性可以是陆源碎屑岩、灰岩,也可以是弧火山岩等。

3. 俯冲增生杂岩相

俯冲增生杂岩相指弧前斜坡的增生楔,主体是由俯冲带上盘刮削下来的后来经拼贴形成的浊流沉积物,并有一些上覆板片的外来碎块,也有俯冲消减的洋壳或弧后洋盆上的海山或洋岛混杂其中,尔后在俯冲带浅部遭受强烈剪切和变质、变形,形成叠瓦状楔形体型的俯冲增生楔体系。

1)无蛇绿岩碎片浊积岩亚相

主体是由俯冲带上盘刮削下来的后来经拼贴形成的浊积岩,含零星外来岩块,但无蛇绿岩碎片。在俯冲带浅部遭受强烈剪切和变质、变形,形成叠瓦状楔形体(图1-2)。其鉴别标志见表1-9。图1-2 俯冲增生杂岩立体示意图表1-9 无蛇绿岩碎片浊积岩亚相鉴别标志

2)含蛇绿岩碎片的浊积岩亚相

主体是由俯冲带上盘被刮下来的物质移到俯冲带附近的浊积岩,并有一些上覆板片的外来碎块,也有俯冲消减的洋壳或海山或洋岛混杂其中,有较多的蛇绿岩碎片,尔后在俯冲带浅部遭受强烈剪切和变质、变形,形成叠瓦状楔形体。其鉴别标志见表1-10。表1-10 有蛇绿岩碎片浊积岩亚相鉴别标志

3)洋岛-海山增生亚相

海山或洋岛被卷入俯冲增生杂岩带内,常发育于增生楔构造脊上(弧前构造高地)可使消减带的几何形态发生剧烈变化。

4. 残余盆地相

残余盆地相指在洋陆转换时期,位于结合带靠陆一侧并与前陆盆地同步发育的以浊积岩建造为主的盆地。其往往受不规则状大陆边缘所控制,部分接点部位已转化为早期复理石前陆盆地,而部分海湾部位仍为残留洋(海)盆所占据。同时发育大型海底浊积扇,沉积相序通常是盆地底部为深水相,向上变浅,充填消亡。其鉴别标志见表1-11。表1-11 残余盆地相鉴别标志参考资料:Curray J R,Moore D G,1971;Graham et al,1975;Dickinson,1976;Pan et al,2001。

5. 高压—超高压变质相

高压—超高压变质相指洋壳/陆壳深俯冲至壳幔过渡带,或至地幔深处形成的以蓝片岩、榴辉岩等为代表的高压—超高压变质岩带。主要鉴别标志如下。

1)岩石组合及产状

有两种代表性的岩石组合及产出状态。(1)榴辉岩石组合,主要呈大小不等的包体、透镜体,以及层状、似层状、条带状等产于超基性岩、片麻岩、表壳岩及蛇绿混杂岩中。主要岩石类型为榴辉岩、多硅白云母榴辉岩、蓝晶石榴辉岩、角闪石榴辉岩、褐帘石榴辉岩等。以含柯石英、金刚石等为超高压变质的典型标志。(2)蓝闪片岩石组合,一般都分布于不同时代、不同陆块间的结合带内,是在低温高压条件下变质作用的产物。蓝闪片岩类主要有蓝闪片岩、硬柱石蓝闪片岩、黑硬绿泥石片岩、青铝闪石片岩、多硅白云母片岩、含蓝闪石滑石片岩等。

2)变质建造

变质建造指含榴辉岩的石英岩-云母片岩-大理岩(斜长角闪岩)变质建造、绿片岩-蓝片岩建造和其他相关的变质建造。

3)原岩建造

原岩建造指基性火山岩建造,碎屑岩-细碧角斑岩-碳酸盐岩建造,也有卷入其中的其他建造。主要依据上述岩石组合及地球化学特征判别其原岩为洋壳或陆壳。

4)变质作用

变质相常为榴辉岩相、蓝闪石片岩相,有时可形成双变质带,变质作用类型为区域低温动力变质作用。p-T-t轨迹常为顺时针,在峰期阶段后可出现温度变化不大而压力明显降低的近等温减压(ITD)过程。变质时代多为显生宙,中—新元古代也有发现。

5)变形构造特征

以强烈的韧性剪切变形为特征。

高压—超高压变质相可划分为不同的亚相:(1)高压变质亚相,指在岩石圈板块俯冲碰撞造山过程形成的以蓝闪石类变质岩石组合为代表的高压变质岩带。(2)超高压变质亚相,指洋壳/陆壳深俯冲至壳幔过渡带,或至地幔深处形成的以榴辉岩类岩石组合为代表的超高压变质岩带。(二)弧盆系大相

弧盆系大相指位于洋陆过渡地带由大洋岩石圈俯冲形成的大地构造相组合体,由一系列岛弧和弧前、弧后、弧间盆地及地块等组成,具有特定时空结构演化并通常构成造山带主体。

弧盆系大相包含弧前盆地相、岩浆弧(含岛弧、陆缘弧、洋内弧)相(含火山弧亚相、弧间裂谷盆地亚相、弧背盆地亚相)、弧后盆地相(含近陆弧后盆地亚相、弧后裂谷盆地亚相、近弧弧后盆地亚相)、弧后前陆盆地相(含楔顶盆地亚相、前渊盆地亚相、前陆隆起亚相、隆后盆地亚相)、弧-弧或弧-陆碰撞带相、碰撞后裂谷相6个构造相。

1. 弧前盆地相

弧前盆地相指位于岛弧与俯冲带过渡地带内的盆地,基底一般为陆壳或过渡壳,有的是因俯冲增生而圈闭的残留洋壳,或直接跨覆在岩浆弧和俯冲杂岩、残留洋壳之上。其鉴别标志见表1-12。表1-12 弧前盆地亚相鉴别标志参考资料:Dickinson W R,Seely D R,1979;Dickinson W R,1982;Ingersoll R V,1983;Chan M A,Dott R H,1983;Garzanti E,Van Haver T,1988;Einsele G et al,1994;王成善等,1999。

2. 岩浆弧相

岩浆弧相指位于洋陆过渡地带由大洋岩石圈俯冲而形成的火山-侵入-沉积岩组成的弧形上隆高地,通常呈弧形岛链状,规模可达几十千米、几百千米或上千千米。主要由拉斑玄武质-钙碱性火山岩和深成岩及其相关的火山-沉积岩组成。按构造背景分类,主要有陆缘上形成的陆缘火山弧、大洋岩石圈俯冲形成的前锋弧及弧后扩张近陆一侧的残余弧。根据岛弧基底的类型,可分为以陆壳为基底的陆基弧、以增生楔为基底的增生弧、以洋壳为基底的洋内弧。依据动力学状态可分为张性弧、中性弧、压性弧。岛弧上的火山沉积物或岛弧上的沉积盖层和边缘沉积物,是一套活动边缘的沉积层序,沉积物一般少有发生强烈的变质作用,沉积盖层和边缘沉积物出现逆冲构造,也可见大的位移与平缓的飞来峰,有一些推覆体延到前陆(图1-3)。图1-3 岩浆弧立体示意图

1)火山弧亚相

火山弧亚相指位于洋陆过渡地带由大洋岩石圈俯冲形成的弧形火山高地。随着岛弧演化,火山岩的平均成分逐渐向长英质和高钾方向演化,火山岩逐渐由以拉斑系列为主演化为以钙碱系列为主。随着岛弧进一步演化,花岗质岩开始产出并成比例增加。侧向上火山碎屑浊积岩建造发育,上覆滨浅海碎屑岩、碳酸盐岩、海陆过渡相和陆相沉积岩建造。

变质程度为绿片岩相-低角闪岩相;发育变质变形构造和多期强烈变形作用;不同构造部位变形强度不同,褶皱构造主要发育于绿泥片岩和变质碎屑岩中,变基性火山岩变形较弱,褶皱少见。

根据不同环境和不同的岩浆岩组合,火山弧分成岛弧和陆缘弧两类。(1)岛弧环境的岩浆岩组合。

岛弧环境的岩浆岩组合只适用于表征岛弧总环境,难以识别弧、弧前和弧后环境,它们需要结合大地构造、沉积岩建造、变质建造等综合分析才能鉴别。判别依据如下:

①岩浆岩组合中的火山岩是以安山岩(A)为主的玄武岩(b)+安山岩(A)+英安岩(D)±流纹岩(R)组合。

②高镁安山岩(HMA)和高镁闪长岩(HMδ)是识别岛弧环境的一种特征岩类,发育于弧、弧前和弧后,洋中脊和洋岛环境中是没有这一岩类的。

③不成熟的岛弧,常称为拉斑玄武岩岛弧,以玄武岩(b)+玄武安山岩(bA)为主,th系列(SiO-FeO*/MgO)>50%;以2TiO<1.2wt%区别于洋中脊与洋岛玄武岩类。2

④成熟的岛弧,常成为钙碱岛弧,以安山岩(A)为主,CA系列(SiO-FeO*/MgO)>50%。2

⑤堆晶岩,以纯橄榄岩+辉石岩+辉长岩组合区别于MORS的堆晶岩。

⑥QAP分类中位于5区(即英云闪长岩区)的花岗岩类:a在不成熟岛弧中常为洋中脊斜长花岗岩、低钾钙碱(LKCA)系列(SiO-2KO图)、拉斑系列(SiO-FeO*/MgO图)、钙性(C)系列22(Peacock碱钙指数),它以钙性(C)区别于洋中脊斜长花岗岩的碱钙性(AC)和碱性(A);b在成熟岛弧中常为TTG组合,以中钾钙碱(MKCA)为主(SiO-KO图),碱钙(CA)系列(SiO-FeO*/222MgO)。

⑦痕量元素判别图解:对玄武岩、玄武安山岩和相应侵入岩,在Hf/3-Th-Ta图上,位于VBA区,与大陆边缘弧一样,但区别于其他环境(Wood,1980)。

对SiO≥56%的侵入岩类(及相应的火山岩类)在Rb-Y-Nb-Ta系2列图中,位于VAG区,与大陆边缘弧一样,但区别于其他环境(Peace等,1984b)。

在MORB标准化的痕量元素蛛网图上,岛弧拉斑玄武岩表现为LIL富集,以及HFSE(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)与稀土的亏损;岛弧CA玄武岩则表现为LIL富集的同时,总体上高场强元素和重稀土的亏损(为谷)和轻稀土(Ce)和中稀土(Sm)以及磷(P)的富集(为峰)。

⑧从近俯冲带的岛弧拉斑玄武岩亚系列→狭义钙碱性亚系列→橄8789榄安粗岩亚系列,KO的含量增大,Sr/Sr比值减少,稀土的分配2模式从富集型→亏损型→平缓型。洋壳俯冲形成的岛弧火山岩常与I型花岗岩伴生。(2)陆缘弧环境的岩浆岩组合。陆缘弧环境的岩浆岩组合指发育于大陆边缘与俯冲作用有关的岩浆弧的组合。火山岩为以安山岩、英安岩和流纹岩为主的组合(少量玄武岩);侵入岩以TTG和花岗岩为主,少量石英闪长岩、闪长岩和辉长岩。判别依据如下:

①CA系列(SiO-FeO*/MgO图)占绝对优势,>80%,以HKCA2为主(SiO-KO图),无负Eu异常的石英闪长岩、石英二长岩、二长22岩、闪长岩及其相应的火山岩类广泛发育,微晶闪长岩质包体广泛发育。

②TTG组合发育于靠海沟一侧,花岗闪长岩-闪长岩组合发育于靠内陆一侧。

③以MORB标准化的痕量元素蛛网图上,除Y和Yb亏损外,其他均富集,LIL为强富集,高场强元素的轻、中稀土元素总体上弱富集,在弱富集背景之上,Nb、Ta和Zr、Hf常显示谷形。岛弧玄武岩的分类及其判别依据见表1-13。表1-13 岛弧玄武岩分类及判别标志参考资料:Jake P,White A J R,1972;Dickinson,1975;Gill,1981;Thorpe,1982。

2)弧间裂谷盆地亚相

弧间裂谷盆地亚相指洋壳消减过程中弧体分裂扩张形成的裂谷盆地。充填堆积物为多源物质,具双峰式火山岩,沉积岩相时空变化大,早期为浅海火山碎屑岩,常有重晶石、膏盐夹层。沉积相环境纵横变化较大,序列上浅水沉积与深水沉积相间出现互层特征。复理石沉积覆盖在早期的沉积物之上,向上又被浅海陆架沉积覆盖,特别是海源物质中碳酸盐岩层呈点式分布,空间上呈斜列式塔状体或透镜体,常发现在盆地萎缩消亡过程呈大小不等的块体(图1-4)。其鉴别标志见表1-14。图1-4 弧间裂谷盆地立体示意图表1-14 弧间裂谷盆地亚相鉴别标志参考资料:Scholz et al,1971;Gill,1976;Mathisen,Vondra,1983;Neef et al,1985;Ricketts et al,1989。

3)弧背盆地亚相

弧背盆地亚相指发育在岛弧系之上为弧-弧或弧-陆碰撞过程相伴的盆地。一般为浅海相到海陆交互相碎屑沉积物或不连续碳酸盐岩沉积,可见火山岩或火山碎屑岩沉积的夹层,盆地通常为不对称,较陡一侧偏向前期火山弧一侧。其鉴别标志见表1-15。表1-15 弧背盆地亚相鉴别标志参考资料:Dickinson W R,1976;Breitkreuz C,1991;Bell C M,Suarez M,1993;Nakayama,1996。

3. 弧后盆地相

弧后盆地相指发育在大陆和大洋过渡带以陆壳或过渡型地壳为基底的火山弧凹侧的边缘海盆地,通常用岛弧裂离后的裂谷作用和弧后扩张来解释弧后盆地的成因,并以裂离的细条块与大陆主体分隔。更多的边缘海盆地具洋壳的基底,其上为硅泥质岩或沉积岩。发育的最初阶段,弧后盆地的底部陆壳拉伸变薄,随着海底扩张,洋壳在盆地的底部深处就位,进一步拉张拓宽,弧后盆地即转为弧后洋盆。

在盆地的不同构造部位有不同的深-浅海沉积层序和组合。火山岩组分具钙碱性系列向拉斑玄武岩系列过渡的特征。造山带内的绝大多数蛇绿混杂带均是弧后洋盆俯冲消减形成的。当弧后洋盆在弧-弧或弧-陆碰撞中保存下来,一边是弧缘,或残余洋盆。在任何一种情况下,深海沉积物都出现在盆地层序底部,随后转化为残余弧后盆地,并最终以充填消亡为特征。以陆壳为基底的弧后盆地,其沉积物为陆缘浅海型,具有鲍马序列,有时可含大量的火山碎屑。盆内及盆缘断层一般为同生断层,边沉降边沉积,组成与岛弧总体走向平行的堑垒线形构造沉积相带。弧后盆地沉积呈现明显的不对称性,在靠近岛弧一侧,火山碎屑浊流沉积占优势,在靠近大陆一侧,陆缘碎屑浊流沉积占优势(图1-5)。其鉴别标志见表1-16。图1-5 弧后盆地立体示意图表1-16 弧后盆地相鉴别标志参考资料:Dickinson,1976;Lee et al,1980;Macdonald,Ta,1983;Kimura M,1985;Letouzey,Kimura,1986。

根据火山碎屑物质的多少和区域大地构造相展布特征,可以进一步划分为:①近陆弧后盆地亚相;②弧后裂谷盆地亚相;③近弧弧后盆地亚相。

4. 弧后前陆盆地

前陆盆地是指位于造山带与毗邻的克拉通(陆块)之间的沉积盆地,由于陆块边缘俯冲作用的牵引力、上叠陆块仰冲作用的冲断负荷力或者岩石圈挠曲形成前陆盆地(Allen,Homewood P,1986;刘和甫,1995)。根据前陆盆地所处的大地构造位置、本身的结构组成特征及对时空分布变化的规律,通常分为两类:周缘前陆盆地和弧后前陆盆地(Dickinson,1974)。在两类前陆盆地的基础上得到了进一步的发展。

前陆盆地的形成与碰撞造山同步,它们往往受仰冲板块运动前部的推挤和叠覆的影响,多数发生变形与位移,沉积楔形体发生滑脱,逆冲推覆、断裂与褶皱发育形成前陆褶冲带。常发育台阶状断层、断层传播褶皱、断层转折褶皱等,形成总体有序、局部无序破碎支解的地层层序(Dickinson,1974;Allen,Homewood P,1986;Stockwell,1986;DeCelles,1996;何登发,1996;陈发景,2007)。

从前陆褶冲带到稳定克拉通,保存完整的前陆盆地相还可划分出4个构造岩相带:楔顶带及其下伏前渊带、前隆带及隆后沉积带(DeCelles,1996)(图1-6)。随着碰撞造山过程的发展,可以形成与造山带共轭有复理石-浅海磨拉石-陆相磨拉石的沉积序列,呈现由深海到浅海浊流沉积,继而向上变浅的三角洲相、河流相及冲积相沉积(Dickinson,1974;Allen,Homewood P,1986;Stockwell,1986;何登发,1996;陈发景,2007)。随着褶皱冲断带不断向克拉通推进的造山过程,前陆盆地的沉降中心亦随之向克拉通方向迁移(刘和甫,1995)。总之,前陆盆地的出现标志着盆山转换的开始,前陆盆地演化至消亡的沉积充填,记录了盆山转换的过程。

弧后前陆盆地相(图1-7)指与洋壳俯冲消减弧-陆碰撞形成的岛弧造山带后缘弧后盆地转化的沉积盆地,其底板为弧后盆地的岩石组合,其沉积岩系与周缘前陆盆地类似(表1-17)。岩石组合复杂多变,以火山-沉积岩组合为特征。沉积物来源有双向性,靠弧一侧以火山碎屑岩为主,火山碎屑浊积岩和岩屑流沉积物发育;靠陆一侧以陆源碎屑物为主。岩石组合与周缘前陆盆地一样,仍以陆源碎屑为主,充填序列仍具早期复理石、晚期磨拉石的双幕式沉积特点。碰撞造山期后以冲褶带的形式出现于造山带中。由于多岛弧构造区内洋盆俯冲消减,多岛弧和地块镶嵌拼合的结构特征,发育的弧后前陆盆地有特殊性,表现在:一是空间上上叠于地块区陆缘弧的后侧;二是常为上叠于地块的台地陆棚转化的盆地;三是形成机制上,系由蛇绿混杂带及陆缘弧的反向逆冲而呈现两侧双向对冲式压陷扩展形成的前陆盆地。图1-6 前陆盆地系统划分示意图图1-7 弧后前陆盆地立体示意图表1-17 弧后前陆盆地相鉴别标志参考资料:Dickinson,1974、1976;Wilson,1991;Bjerrum,Dorsey,1995;Catuneanu et al,1998。

弧后前陆盆地在保存完整的情况下,同样也可以划分出楔顶盆地亚相、前渊盆地亚相、前陆隆起亚相及隆后盆地亚相。

弧后前陆盆地相可进一步分为:①楔顶盆地亚相;②前渊盆地亚相;③前陆隆起亚相;④隆后盆地亚相。

5. 弧-弧或弧-陆碰撞带相

这里所指的弧-弧或弧-陆碰撞带(蛇绿混杂岩带)是指弧盆系内部的次级构造相单元,其基本特征、鉴别标志及亚相划分参照结合带。

6. 碰撞后裂谷相

碰撞后裂谷相是指在岛弧碰撞造山作用过程中,在火山弧及其边缘带中重新拉张、裂陷形成的裂谷盆地。其力学性质可能为岩石圈拆沉作用,导致陆壳减薄发生伸展垮塌(Nelson,1992;钟大赉等,1998)。其时间上形成于洋盆俯冲消减、弧-陆碰撞作用之后,磨拉石建造大规模、大面积堆积之前,以发育次深海相的火山浊积岩、凝灰质浊积岩、凝灰质硅质岩及砂泥质复理石,以及玄武岩-流纹岩组合构成双峰式火山岩和辉长辉绿岩墙、岩脉群为特征(图1-8)。图1-8 碰撞后裂谷相立体示意图

裂谷初期为滨海相-陆棚相碎屑岩夹火山岩建造,沉积物构成由粗到细,水体由浅变深的组合序列;裂谷盆地的早期为浅海相-次深海相玄武岩、玄武质凝灰岩、砂质泥岩、凝灰质硅质岩、泥灰岩组合,发育大量的辉长辉绿岩墙、岩脉群;中期为次深海相-深海相玄武岩、玄武质凝灰岩、流纹岩、流纹质凝灰岩、硅质岩、泥灰岩组合;晚期为次深海相浅海相流纹岩、砂泥岩、泥灰岩组合;末期由拉张、裂陷转化为挤压,形成滨-浅海相具磨拉石性质的碎屑岩、火山碎屑岩建造,最后演变成陆相磨拉石,出现石膏层沉积和紫红色的碎屑岩。此类裂谷相与铜多金属成矿作用密切相关。(三)陆块大相

陆块是地壳上相对稳定的地区,具有古老的刚性变质岩基底,多指由前寒武纪变质基底和沉积盖层所构成的大陆块体。陆块具有厚度较大、密度较小、深插软流圈的岩石圈(大陆根),其出露范围可达数十万至数百万平方千米。结构完整的陆块具有双层结构:上部为未经变质、变形或极少经受强烈变质、变形的海相或陆相的沉积盖层;下部为强烈变形和变质的前寒武纪变质基底,基底与盖层之间有一个清晰可见的角度不整合界面。双层结构不完整或规模较小,已卷入造山带的陆块则称之为地块,其规模通常小于数十万平方千米。

从板块运动的角度对陆块,特别是对构成陆块的古老变质基底进行大地构造相的划分是作者等的一次尝试和探索。尽管目前地学界对板块运动启动的时间还有不同的认识,但不少学者认为地球至少从新太古代开始已受到板块运动机制的制约。前人主要根据我国变质基底岩石构造组合和变质级别,将以太古宙为主的变质基底分为以麻粒岩相变质作用为主的高级变质区和以中—低级变质作用为主的花岗岩-绿岩带等两部分。前者的岩石构造组合以二辉麻粒岩和紫苏花岗质片麻岩为主,还包含麻粒岩相的副片麻岩;后者则包括角闪岩相-绿片岩相变质的超基性—基性火山岩-沉积岩所构成的绿岩、英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩形成的TTG质片麻岩和花岗岩-二长花岗岩-钾质花岗岩构成的GMS岩套。但本书并不以这种组合将变质基底简单地划分为高级变质区和花岗岩-绿岩带等两个构造相,而是以变质基底中原岩组合和变质作用在板块运动机制下所形成的构造环境来划分大地构造相。

陆块大相可分为基底杂岩相(含陆核亚相、基底杂岩残块亚相)、被动陆缘相、陆表海盆地相、周缘前陆盆地相、陆内盆地相5个构造相。

1. 基底杂岩相

基底杂岩是陆块区变质基底各类岩石构造组合的简称,它可能包括若干大地构造亚相,依据可鉴别构造环境的基底杂岩,均可单独划为不同的大地构造相。

书中的基底杂岩相仅包括两个亚相,即陆核亚相和基底杂岩亚相。

1)陆核亚相

陆核亚相是变质基底中时代大于28亿年(前新太古代)的一套岩石构造组合,是地球上保留下来的最古老的一部分大陆地壳。在中国大陆上这一部分古老的陆壳出露范围小,且很零散,主要出露在华北东部陆块的鞍山和冀东等少数地区,很难从这些地质记录中重塑它们形成的大地构造环境,因此将这一部分古老陆壳统称为陆核,视为后来大陆地壳生长的核心和基础。随着研究程度的不断提高和认识上的深化,陆核将来有可能被细分为更多的大地构造亚相。

2)基底杂岩亚相

基底杂岩亚相可进一步分为高级变质基底杂岩亚相和中—低级变质基底杂岩亚相,前者系前人研究界定的以太古宙为主(可包括古元古代)的变质基底部分,主要以麻粒岩相变质作用为主的高级变质区,岩石构造组合以二辉麻粒岩和紫苏花岗质片麻岩为主,还包含麻粒岩相的副片麻岩。中—低级变质基底杂岩指前人研究界定的以中—低级变质作用为主的花岗岩-绿岩带部分,岩石构造组合包括角闪岩相-绿片岩相变质的超基性—基性火山岩-沉积岩所构成的绿岩、英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩形成的TTG质片麻岩和花岗岩-二长花岗岩-钾质花岗岩构成的GMS岩套。其时代为中—新元古代至更晚。

2. 被动陆缘相

被动陆缘相系指显生宙期间洋陆演化阶段沉积在陆块边缘和陆块内部的海相沉积环境下形成的岩石组合,岩石类型主要为陆源碎屑岩和/或碳酸盐岩,一般不含有火山物质。

3. 陆表海盆地相

陆表海为覆盖在陆块内部变质基底之上的陆表浅海或海陆交替沉积环境。

在这一沉积环境下形成的一套沉积岩石组合,主要沉积岩建造为石英砂砾岩建造、铁质岩建造、生物屑亮晶碳酸盐岩建造、生物屑泥晶碳酸盐岩建造、生物滩碳酸盐岩建造、藻纹层-藻团粒碳酸盐岩建造、砾屑灰岩建造、蒸发岩建造(Reading,1978;Davis R A,1983;刘宝珺,1985;何起祥等,1991;Steven et al,1986;Poag,Graciansky,1992)。

大区域稳定分布的滨浅海沉积岩建造系列,沉积厚度变化小,浅水标志的层理和层面沉积构造发育,产各类滨浅海相生物化石。以高能氧化环境为主,可组成三角洲典型的逆粒序韵律层序堆积。有些地区,古生代期间海域长期存在,有些地区海进和海退相对频繁发生(李增学等,2000、2003)。在这一相形成的岩系中含有我国重要的煤炭资源,如山西煤矿等。

4. 周缘前陆盆地相

该大地构造相同弧后前陆盆地相及A型前陆盆地相虽在盆地分类系列上都属于前陆盆地,都反映挤压大陆动力学背景,都具有进积型沉积充填序列;但作为大地构造相它们三者是并列关系。这是因为,这三者出现的构造部位不同,成因也不完全相同。周缘前陆盆地一般出现在陆块周缘,而碰撞造山期常被卷入到由弧盆系转化而成的造山系中;弧后前陆盆地则出现在多岛弧盆系中,是弧陆俯冲碰撞的产物。周缘前陆盆地应视具体情况而定,对于卷入到以弧盆系构成的造山带中的周缘前陆盆地相,也可放在造山相系之下。对于尚未卷入造山系的,则放在陆块大相之下。无论哪种类型的前陆盆地,大致都具有共同的特征。因此,鉴别标志也大致相近。

周缘前陆盆地是陆与陆之间的洋盆关闭,陆-陆碰撞形成的造山带与克拉通之间的沉积盆地,其底板为被动陆缘沉积岩系或克拉通盆地。洋壳俯冲闭合发生陆-陆碰撞或陆-弧碰撞,在俯冲陆块侧的被动边缘转化来的盆地,早期的沉积以深水细碎屑物组成的复理石为主,晚期以浅水相粗碎屑物组成的磨拉石为主,发育向上变浅的沉积序列(Dickinson,1974;Allen,Homewood P,1986;Stockwell,1986;何登发,1996;陈发景,2007)。

主要建造类型有陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、硅质灰岩建造、硅质泥岩-硅质岩建造、粉砂岩-泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建造(Dickinson,1974;Allen,Homewood P,1986;Stockwell,1986;何登发,1996;陈发景,2007)。

5. 陆内盆地相

陆内盆地相包含压陷盆地、断陷盆地、坳陷(凹陷)盆地和走滑盆地4个亚相。

1)压陷盆地亚相

压陷盆地是陆内汇聚系统中一种重要挤压构造类型,是陆内复合造山带与盆地带间的边界逆冲断层作用和隆起山带的构造负荷作用,导致盆地基底向隆起山链方向弯曲下沉产生的构造坳陷,盆地边界逆冲断层控制盆地发展。盆地展布方向与隆升山链走向一致,长度比宽度大一个数量级。主要为河湖相碎屑岩磨拉石沉积,沉积厚度大,沉积体向隆升山链方向呈楔状体下陷。中国西部塔里木盆地、柴达木盆地、河西走廊盆地、库木库里盆地等均为新生代时的压陷盆地,通常没有发生火山岩浆活动;盆地边缘、盆山接合部位常常出现翻转断裂构造(早期为犁式正断层,后期翻转成逆冲或逆掩断层)。

2)断陷盆地亚相

断陷盆地亚相指造山带或陆块内拉张型的山间盆地,有一套陆相或海相浅-深水沉积相组合;盆地边缘受断裂控制,通常为同沉积断裂;沉积厚度变化大,沉积厚度最大处位于盆缘断裂发育的一侧,不位于盆地中心部位,尤其在盆山演化阶段造山带内沿线性构造断续分布的一些小型盆地内充填的一套山麓-河湖相(含煤)沉积物,即属此相,变形微弱,仅有轻微褶皱和掀斜(李思田,1988;A D迈尔,1991;P A艾伦,J R艾伦,1995;冯有良等,2006;陈发景等,2004)。基本层序为正粒序沉积韵律。

根据沉积建造的不同,分为无火山断陷盆地和有火山断陷盆地。

无火山断陷盆地的沉积建造为复成分砾岩建造、复成分粉砂岩-泥岩建造、杂砂岩建造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造。

有火山断陷盆地的沉积建造为火山碎屑沉积岩建造、碱性火山岩建造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造、粉砂岩-泥岩建造、复成分砂砾岩建造。

3)坳陷盆地亚相

坳陷盆地亚相指造山带或陆块区内大范围凹陷下沉并有沉积物堆积的山间盆地,沉积厚度变化大,沉积厚度最大处位于盆地中心部位,盆地中心部位常出现低能还原环境。

建造类型有石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建造、碳质泥岩-油页岩建造、泥晶灰岩-泥灰岩建造、蒸发岩建造(A D迈尔,1991;P A艾伦,J R艾伦,1995;李思田等,1999;李思田,2004)。

4)走滑盆地亚相

走滑断层作用产生的盆地总称为走滑盆地。按盆地与断裂的关系及力学性质大致可分为雁列张性、纵向松弛及走滑拉分3种盆地类型(徐嘉炜,1995)。拉分盆地是指由走滑断层系中转换拉张作用形成的断陷盆地,形似菱形,拉分盆地的规模大者长逾数百千米、宽数十千米,小者长数百米、宽仅数十米,长宽比一般为3:1(Aydin,Nur,1982;Eyal et al,1986)。一个大型拉分盆地内部的次级走滑断层还可形成次级拉分盆地,从而呈现“盆中盆”或“堑中堑”以及“堑中垒”构造格局。拉分盆地的特点是盆地规模不大、沉积速率快、厚度大、成熟度低、发育时间短,沉积和拉分同步,由下向上往往出现层层超覆现象,充填物多为河湖相,以粗碎屑岩为主,基本层序为正粒序沉积韵律,在发育时间较长的盆地中尚有火山活动发生(Crowell J C,1974;Aydin,Nur,1982;Mann et al,1983;Biddle,Christie-Blick,1985;Sylvester,1988;A D迈尔,1991;P A艾伦、J R艾伦,1995;徐嘉炜,1995)。

建造类型有粉砂岩-泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建造、火山碎屑沉积岩建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳质泥岩-油页岩建造,偶有碱玄岩组合(Crowell J C,1974;Aydin,Nur,1982;Mann et al,1983;Biddle,Christie-Blick,1985;A D迈尔,1991;P A艾伦、J R艾伦,1995)。

拉分盆地是石油、天然气或盐类矿床的良好远景区。

考虑到本报告主要研究对象为青藏高原及邻区古生代复合造山系的特点,故未作进一步区分。第三节 岩浆岩与大地构造相一、岩浆岩相概念

岩浆岩也是构造-岩相古地理图反映的基本“实体”要素之一,它是地球深部地质作用过程的物质表现,严格意义上包括火山岩和侵入岩。考虑到习惯,蛇绿岩也在此一并叙述。二、岩浆岩相分类体系

前人对火山岩相(volcanic facies)的定义为:一定环境下火山活动产物特征的总称。而相模式则是对具体岩相的实际资料之概括,用以说明火山产物在侧向或垂向特征变异的纲领性图式,必须有3个功能:①对比较目的而言,必须起到相标准的作用;②对预测观察而言,必须起到提纲和指南的作用;③对新区工作而言,必须起到预测作用。从实际的火山岩相划分系统中可以清楚地看出,火山岩和侵入岩在空间上具有连续分布的特点,并且火山岩相可以通过岩浆岩的岩石类型和结构、构造完整体现出来,因此其实质还是岩石类型。由于在已有的岩浆岩(含蛇绿岩)分类系统中很难用统一的级别表示,故而这里暂时用岩浆岩大相、相、亚相来统一图面表示内容,划分系统如表1-18所示。表1-18 岩浆岩相划分系统表三、岩浆岩相资料整理内容

由于研究区涉及面积大,不同地区岩浆岩研究程度存在显著差异,同时结合以往岩相古地理研究多将火山岩纳入沉积地层系统一并考虑等因素,本次编图不强求岩浆岩资料收集、整理的形式,但是为达到揭示岩浆演化特征及其与构造环境和成矿作用关系的目的,视具体情况开展了以下工作内容。

1. 岩浆岩的空间形态、产状

描述岩浆岩出露地理位置、构造位置,岩浆岩平面形态、形态与区域构造形迹的相互关系,岩浆岩与围岩构造的空间配置关系、接触面产状。根据上述研究综合判断岩浆定位深度,结合同侵入和侵入后周边盆地的沉积建造推测岩浆岩剥蚀深度。

2. 岩浆岩形成时代

火山岩多归入岩石地层单位,故其地层划分、对比、时代归属可参照所属地层单位划分与对比进行。侵入岩和蛇绿岩时代确定的工作是整理岩体(蛇绿岩)侵入(构造就位)地层时代和覆盖地层时代;同位素年龄,包括样品种类、测试方法、测试单位。根据上述内容,首先结合不同单元之间的接触关系确定其形成先后顺序;其次尽可能准确判定岩体侵入时代和年龄,确定岩浆岩的侵入期次;最终判定蛇绿岩构造就位时代和形成时代。

3. 岩石物质成分、结构、构造、名称和岩石组合

物质成分:矿物成分包括主要矿物、次要矿物和特征矿物,化学成分包括主元素含量及其统计特征、痕(微)量元素(含稀土元素)、同位素(包括稳定同位素和放射性同位素)和成矿元素特征。此外还包含岩石包体和矿物包裹体的矿物成分和化学成分。

岩石结构构造:组成矿物颗粒的绝对大小和相对大小,矿物颗粒间的相互关系,岩石物质的空间展布和运动学特征。

在上述整理研究工作基础上赋予相应的岩石名称,进而归并岩石组合类型,综合判断侵入岩的成因类型。

4. 岩浆演化特征

火成岩多样性取决于岩浆起源的多样性(岩浆脱离源区时的成分差别)与岩浆作用(岩浆脱离源区之后各种地质过程造成的成分差别)的多样性,因此,这里所论述的岩浆演化与传统的习惯用法有所区别,即同时强调岩浆起源和岩浆作用两个方面。前者要涉及岩浆源区的物质组成、热力学条件、部分熔融程度、岩浆分离的机制,与岩浆起源有关的流体体系,区域岩浆构造热体制,岩浆起源的深部过程。后者要识别岩浆作用类型(分异作用、混合作用和同化混染作用)及其组合,岩浆作用的详细过程和阶段划分,不同演化阶段流体类型和活动特征,岩浆演化的相约束与化学组分的亏盈。

5. 可能的构造环境及含矿性

综合前述依据,判定其产出的构造环境。此外,视具体情况可描述编图区目的时间段与岩浆作用有关的重要的矿床、矿(化)点、含矿层或蚀变等。第四节 沉积相与盆地充填序列

沉积相是构造-岩相古地理图反映的最基本、最重要的“实体”要素之一,它是由深部地质作用控制的地球表层沉积作用过程的物质表现。沉积相是一定岩层生成时的古地理环境及其物质表现的总和,包括岩石、生物和岩石地球化学等特征。

对沉积岩进行沉积相的识别和划分要综合各种成因标志,主要有以下方面:①沉积岩岩性、岩石结构和粒度;②沉积构造;③沉积岩岩矿成分和地球化学成分;④古生物组合和古生态;⑤古水流、水动力和物质来源方向;⑥与经典的相模式对比;⑦与垂向和侧向上相邻沉积相的相互关系分析等。一、沉积相和沉积体系类型划分

在沉积相分析的基础上,对各类沉积相在空间上、时间上的叠置特征和演变规律进行研究,进而划分沉积体系。视具体情况对赋存有沉积矿产的沉积相单元,应注明矿产的赋存层位,收集有关沉积成矿作用资料,为研究矿产的分布规律提供依据。沉积相和沉积体系类型划分方案见表1-19至表1-21。二、沉积相综合分析及其鉴定标志

本次编图引用的地层剖面资料,以青藏高原新近完成的177幅1:25万区调成果和最新科研成果为主,同时尽可能多地收集邻区和邻国成果资料,包括已发表的论文、专著、图件等。为使沉积相分析建立在详细、扎实的基本事实基础之上,首先要系统收集、整理沉积岩、火山岩地层资料,通过填制地质剖面数据卡片以及详细的野外地质调查来实现沉积相的综合分析研究。依据沉积相分析要涉及的内容,在剖面地质信息数据卡片(表1-22)中选定了下列基本属性。各项属性填写的内容、技术要求如下。表1-19 大陆沉积区沉积体系、沉积相、亚相分类体系表1-20 海陆过渡和海洋沉积区沉积体系、沉积相、亚相分类体系表1-21 海洋沉积区沉积体系、沉积相、亚相分类体系表1-22 引用地质剖面基本属性登记表

1. 岩性柱状图

根据已选定的实测剖面,在多重地层划分对比和沉积相综合分析的基础上,逐个编绘岩性岩相柱状图,柱状图表达的内容是:(1)岩性,主要是基本岩石名称,必要时应表示其原生色、单层厚度及其变化等。(2)剖面中各岩石地层单位间接触关系(整合、平行不整合、角度不整合、断层)。(3)岩石结构,主要是粒度变化,必要时应表示成熟度特征。(4)沉积构造,重点表示自下而上的沉积构造组合特征及其演变规律。(5)基本层序及其组合特征。(6)古生物组合特征,重点表示标准化石和指相化石。(7)各岩石地层单位厚度及编图目的层的总厚度(单位为m)。(8)综合分析,并与典型的相模式对比,对剖面沉积相和所属的构造古地理单元(构造环境)进行解释。

2. 岩石类型与岩石组合

简要描述各岩石地层单位的岩石类型、岩性和岩石组合特征。

3. 岩石结构与沉积构造

简要描述各岩石地层单位岩石类型的岩石结构和沉积构造。岩石结构描述内容包括粒度、圆度、分选性、成熟度和胶结类型(表1-23)。沉积构造描述内容包括机械成因构造、化学成因构造、生物成因构造和复合成因构造(表1-24)。火山岩结构描述内容包括熔岩和火山碎屑岩结构,熔岩的结构主要为斑状结构,同时应描述基质的结构类型。火山碎屑岩的结构主要根据火山碎屑物的粒度进行划分。熔岩常见的构造包括流纹构造、球粒构造、珍珠构造、石泡构造、气孔和杏仁构造、块状构造、枕状构造、绳状构造、流面构造、流线构造等;火山碎屑岩常见的构造有假流动(纹)构造、平行构造、韵律层构造等。

4. 生物组合及地质年代

描述各岩石地层单位的生物组合特征,特别是重要的带化石和指相化石,指出采集层位。反映同位素测年结果时,注明采集层位、岩性和测试方法。表1-23 沉积岩的结构和岩层厚度描述术语表表1-24 沉积构造的划分及描述术语表

5. 沉积作用类型和沉积序列类型分析

根据编图区岩石地层单位的岩性、岩石组合、岩石结构、沉积构造和生物组合等特征分析,确定其形成的沉积作用类型。使用的沉积作用类型有纵向堆积作用、横向堆积作用、生物筑积作用、旋回沉积作用、风暴沉积作用、浊流沉积作用、化学沉积作用、蒸发沉淀作用、冰川沉积作用、低温热液沉积作用、表生富集作用、淋滤作用、风化作用、氧化作用、还原作用、沉积混杂作用等。

使用的沉积序列类型有退积式、进积式、加积式。

6. 沉积厚度、分布范围分析

根据不同编图目的层的实际情况以及不同的构造相区具体情况进行沉积厚度、分布范围分析。具体工作有以下两个方面:①充分收集利用工作区目的层各地层单元的沉积建造厚度资料,编制地层厚度等值线图,利用沉积厚度等值线分析盆地的沉积建造速率、沉积物补给、沉积物容纳空间与盆地沉降速率的变化;②通过对工作区目的层各地层单元的沉积厚度分布与变化趋势的分析,圈定不同类型的沉积建造的分布范围与建造体形态。第二章 青藏高原地质构造特征第一节 区域地质背景概况

青藏高原是被周边四大古老稳定陆块(华北、塔里木、扬子、印度)围限的超级造山系统。以康西瓦-木孜塔格-玛沁-勉县-略阳结合带和龙木错-双湖+班公湖-丁青-碧土-昌宁-孟连对接带为界,自北向南划分为三大构造区——泛华夏大陆早古生代秦祁昆构造区(秦祁昆构造-地层大区)、泛华夏大陆晚古生代羌塘-三江构造区(羌塘-三江-扬子构造-地层大区)和冈瓦纳北缘晚古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅构造区(冈底斯-喜马拉雅构造-地层大区)。“泛华夏大陆群”系指新元古代初期形成的罗迪尼亚超大陆,在820~700Ma期间裂解形成的古亚洲洋与原特提斯洋之间的多陆块、多岛弧盆系的联合地质体。经过奥陶纪—志留纪的泛华夏造山作用(540~400Ma),在塔里木、华北、扬子三大克拉通之间形成了秦祁昆造山系,在扬子与华夏陆块之间形成了南华造山带(新近研究认为其形成于820~700Ma),奠定了泛华夏大陆的雏形。泛华夏大陆的西南边缘在泥盆纪—石炭纪的裂解,经二叠纪—三叠纪的岛弧造山作用,最终完成了主体泛华夏大陆的定型,并成为欧亚大陆的一个组成部分。“冈瓦纳大陆”是指新元古代末至古生代初,由东冈瓦纳(含印度、澳大利亚、南亚等)和西冈瓦纳(含南美、非洲等)几个大陆块体,经过莫桑比克洋的消亡、泛非造山作用(时限为600~550Ma)联合组成的超大陆。

塔里木与扬子大陆块,在新元古代地质历史时期具有极大的相似性(陆松年等,2003、2006),突出表现在均经过晋宁期克拉通化[终结时间(810±10)Ma],表现出变质基底和沉积盖层的双层结构;南华纪—震旦纪地层层序、冰成岩层位及时代(700Ma)的一致性,同时南华纪裂解型基性岩墙群、双峰式火山岩和A型花岗岩等岩浆活动及裂谷盆地的形成,既是塔里木与扬子陆块中新元古代的相聚成为一体,又是继造山作用后的分裂,代表了罗迪尼亚超大陆的裂解,隐含了原特提斯洋的初始扩张。也可以说青藏高原内部任何一条结合带,甚至最有大地构造区划意义的南昆仑蛇绿混杂岩带、班公湖-怒江蛇绿混杂岩带,都不能复原为原特提斯大洋的扩张带,它们只是代表洋壳俯冲消减的增生杂岩带。第二节 大地构造区划及主要特征

现今中国地质图上,塔里木、敦煌、阿拉善、华北等陆块近东西向带状展布(本书称泛华夏古陆链),其南、北两侧都分布着新元古代—早古生代的地质构造记录,即主体为早古生代的造山带。长期以来,人们习惯于将新元古代—早古生代的地质记录归属古亚洲构造域。研究区包括东西昆仑山、阿尔金山、祁连山、秦岭等造山带,它们是否与泛华夏古陆链北侧的天山-兴蒙造山带同属古亚洲构造域值得讨论。尽管对中华古陆群在早古生代的构造格局还存在不同认识,但我们认为中国西部的古亚洲构造域与特提斯构造域的界线不能再用一条断裂去划分,或划在塔里木陆块北缘,或划在塔里木陆块南缘,或划在康西瓦-苏巴什-阿尼玛卿缝合带;更不能笼统地将早古生代构造带都归属到古亚洲构造域,应进一步寻找客观、合理的划分方案。本项目建议暂且用泛华夏古陆链分隔古亚洲构造域与特提斯构造域,即古陆链北侧的天山-兴蒙造山带是受古亚洲洋洋中脊扩张影响,其演化过程与古亚洲洋的裂解、拼合息息相关,而古陆链南侧的秦祁昆造山带是受特提斯洋(广义的特提斯洋,包括原、古、新特提斯洋)洋中脊的扩张影响,其演化过程与特提斯洋的裂解、拼合息息相关。古陆链南、北两侧虽同为早古生代山系,但就其地球内动力学系统而言,是分属两个洋中脊扩张系统的,类似于现今东南亚地区,其西南部是印度洋板块向北东俯冲形成的岛链,而东北部是太平洋板块向南西俯冲形成的岛链。一、泛华夏大陆早古生代秦祁昆构造区

研究区包括东西昆仑山、柴达木、阿尔金山以及塔里木等构造单元。共同特点是都具有太古代—古元古代的结晶基底,中新元古代出现厚层石英岩和叠层石灰岩等稳定型沉积,有活动型的裂谷(陷)带基性—中酸性火山杂岩与其相伴,但火山活动的规模、性质有别于扬子陆块典型区的中新元古代大套面状分布的火山岩组合,南华纪冰碛岩在各陆块上又普遍存在,这又与华北陆块同期沉积特征不同;各陆块上均有晋宁期的构造-热事件记录,经历了震旦纪—奥陶纪的区域伸展(原特提斯),形成了南、北祁连,阿尔金红柳沟-拉配泉以及昆中以北地区的数个陆缘多岛弧盆系,志留纪末期的加里东造山作用结束了秦祁昆地区早古生代陆缘多岛弧盆系的演化历史,进入板内构造发展阶段;晚古生代(古特提斯),昆仑山处于特提斯洋的北部活动陆缘,发育了大陆边缘裂谷构造系统-堑、垒相间的有限小洋盆沉积格局,中晚二叠世之间的汇聚(造山)作用使裂谷(有限小洋盆)闭合;中晚三叠世之交的印支运动使泛华夏陆块群及东特提斯洋域各地质块体都发生了强烈的汇聚作用,完成了秦祁昆造山带的最终定型。中新生代以来,秦祁昆造山带与南部新特提斯构造域联合为一体,进入陆内造山、高原发展阶段。

需要说明的是,项目组通过综合研究,目前仍存在两种认识:①塔里木、柴达木、昆仑、阿拉善等地体有与华北相似的前寒武纪基底(结晶基底为厚层石英岩和叠层石灰岩,具程度不同的裂谷火山活动等),前南华纪可能是华北板块的组成部分,之后(新元古代)可能游离出华北板块,并与扬子板块联合,共同接受了南华纪—寒武纪的盖层沉积,所含古生物化石组合为扬子型,属华南型古生物地理区系,与华北克拉通同时代沉积差别明显;②塔里木、柴达木、昆仑、阿拉善等地体有与华北相似的前寒武纪基底,南华纪发育冰碛岩,具扬子板块的盖层特征,这种基底亲华北与盖层亲扬子的组合特征说明这些地体是处在华北与扬子两大陆间的过渡地带,属两者之间的转换构造域,晋宁运动使它们与扬子板块联合成为罗迪尼亚超大陆的一部分。

康西瓦-木孜塔格-玛沁-勉县-略阳结合带是青藏高原北部地区一条重要的巨型结合带。带内广泛出露早古生代、晚古生代的蛇绿岩、蛇绿混杂岩和可延续到三叠纪的增生楔杂岩,以及元古宇基底岩系“构造岩块”和大量古生代“构造岩块”,为一巨型的构造混杂岩带。该带不仅记录了特提斯洋长期俯冲、消减的活动历史,同时也是秦祁昆构造区地质演化的主导动力来源。二、泛华夏大陆晚古生代—早中生代羌塘-三江构造区

北以康西瓦-木孜塔格-玛沁-勉县-略阳结合带为界,南以班公湖-双湖-怒江-昌宁对接带为界,包括扬子陆块西缘、玉龙塔格-巴颜喀拉双向周缘前陆盆地褶皱带、歇武-甘孜-理塘结合带、德格-中甸地块、羊湖-金沙江-哀牢山结合带、昌都-芒康-思茅地块、乌兰乌拉湖-北澜沧江结合带、塔什库尔干-甜水海-北羌塘地块、乔尔天山-红山湖-双湖结合带、喀喇昆仑地块等次级构造单元。该地区晚古生代—早中生代的地质记录保留齐全。其中北羌塘、喀喇昆仑及昌都地块上保留有早古生代末期(原特提斯)构造作用的遗迹——泥盆系与下伏不同层位间的角度不整合关系。而该区最主要的地质事件是经历了从晚泥盆世开始的裂解,石炭纪—二叠纪裂解达到顶峰(最重要、最典型多岛弧盆系的成弧期),出现了小洋盆与地块间列的陆缘多岛弧盆系构造格局,从中二叠世开始小洋盆转入俯冲消减阶段(多岛弧的汇聚期),在俯冲增生楔上保存有中上二叠统之间的不整合,晚二叠世—三叠纪多数地块边缘发育了陆缘弧、增生弧,在义敦及甘孜—理塘等地发育晚三叠世弧盆系,巴颜喀拉残留洋盆晚三叠世转化为前陆盆地,三叠纪末结束了弧-弧碰撞、弧-陆碰撞的地质演化历史。碰撞之后该区的大部分地区于晚三叠世—侏罗纪转化为陆地,在江达-德钦陆缘弧上形成碰撞后地壳伸展背景下的裂陷或裂谷盆地。

出露最老地层为中新元古代,主要为一套结晶片岩、片麻岩、变粒岩、大理岩、绿片岩等组合。在扬子区的青川-平武地区,震旦系不整合在下伏变质岩系之上,见冰水相砾岩。下古生界,除扬子西部边缘和中咱-中甸地区发育较完整外,其他地区发育不全。主要为一套海相稳定—次稳定台地相碳酸盐岩和碎屑岩组合。在中咱-中甸地区见寒武系不整合在下伏变质岩系之上。晚古生代地层分布较广,泥盆系碎屑岩区域上不整合沉积在下古生界之上,局部缺失早泥盆世地层。上古生界主要为一套海相碳酸盐岩与碎屑岩组合,超基性岩、基性—中基性火山岩大量分布。中—新生代地层尤其是三叠系分布最广泛,岩相和岩石组合区域变化最强烈。三叠系主体为一套以次稳定—活动型的海相碎屑岩为主,夹有少量碳酸盐岩和基性—中基性火山岩。在昌都江达岛弧上,早三叠世地层不整合在下伏地层之上;兰坪地区缺失早—中三叠世地层。晚三叠世地层在羌塘-三江地区广泛不整合在下伏地层之上,主体为一套陆相-海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩组合,局部地区发育基性和中酸性火山岩。侏罗系主体分布在羌北-昌都区、兰坪区及羌南-左贡区内,为一套海相-海陆交互相碳酸盐岩和碎屑岩组合;白垩系除羌塘地区西部发育海相沉积之外,大部分地区为一套陆相碎屑岩沉积。古新近系主要在内陆盆地内分布,一般范围不大,但羌塘地区新近系较多,西部尚有始新世海陆交互相沉积。三、冈瓦纳北缘晚古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅构造区

位于班公湖-怒江结合带以南,包括昂龙岗日-班戈-伯舒拉岭火山岩浆弧、狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎结合带、拉达克-冈底斯-念青唐古拉复合火山岩浆弧、印度河-雅鲁藏布江结合带(内含扎达、甘高、库门岭微陆块)、特提斯喜马拉雅褶冲带、印度陆块北缘等次级构造单元。该构造区大面积分布中生代以来的地质体,古生代及其之前的地质体出露较少。近年的区域地质调查工作在冈底斯带发现了一些石炭纪—二叠纪的火山-沉积岩建造和前石炭纪地质体。其中,伯舒拉岭-高黎贡山属于冈瓦纳晚古生代—中生代前锋弧,聂荣隆起是前锋弧的残块。在前锋弧的后面(南侧)是晚古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅弧后扩张、多岛弧盆系发育、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞的地质演化场所。该区三叠纪—早白垩世的雅鲁藏布江蛇绿岩,是目前青藏高原乃至中国大陆内,保存最好、最完整的蛇绿岩“三位一体”组合,多数研究者认为它代表了特提斯大洋岩石圈向南俯冲诱导出的一系列中生代弧后扩张盆地。

出露的最老地层为元古宇,分布于冈底斯-腾冲区和喜马拉雅区中,主体为一套中深变质的片麻岩、大理岩、石英岩和片岩等,含高压、超高压变质岩——麻粒岩、榴辉岩、榴闪岩等暗色“包体”。其上覆盖层主要为奥陶纪稳定型沉积盖层。古生界在区内广泛分布,古生物化石门类多、数量丰富。下古生界主要为一套较稳定的台型海相碳酸盐岩与碎屑岩沉积。上古生界在喜马拉雅区内主体为一套稳定—次稳定型的海相碎屑岩和碳酸盐岩组合,二叠系中发育基性火山岩夹层和冰水杂砾岩;在冈底斯-腾冲区内主体为一套次稳定型—活动型的海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积,石炭系—二叠系中发育基性、中性、中酸性火山岩。中生代地层亦较广泛分布,古生物化石非常丰富。喜马拉雅区内的中生代地层基本为一连续沉积,主体为一套稳定型—次稳定型海相碎屑岩和碳酸盐岩组合,夹层有基性、中基性火山岩;冈底斯-腾冲区内的中生代地层发育不全,大部分地区缺失中、下三叠统和下侏罗统,表现为晚三叠世或中晚侏罗世地层尤其是晚白垩世地层区域广泛不整合在下伏地层之上,主体为一套海相-海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩组合,发育大量中酸性弧火山岩。古、新近系在区内分布较广,除在喜马拉雅区古近系下部分布有滨浅海相的碎屑岩夹碳酸盐岩沉积外,其余大部分地区为一套内陆盆地陆相碎屑岩系。新生代亦发育大量的高钾钙碱性火山岩系。

班公湖-双湖-怒江-昌宁对接带包括龙木错-双湖混杂岩带、南羌塘地块和班公湖-怒江结合带三个单元,是青藏高原中部地区一条重要巨型结合带。带内广泛出露古生代—中生代的蛇绿岩、蛇绿混杂岩、俯冲增生杂岩,以及零星元古宇基底岩系和大量古生代—中生代的“构造岩块”,其组成结构复杂、活动历史悠久、缺乏统一基底,既是特提斯洋最终消亡的残迹所在,同时也是冈瓦纳大陆与劳亚-泛华夏大陆的分界线。

青藏高原周边的四大古老稳定陆块是塔里木陆块、中朝陆块、扬子陆块和印度陆块。大陆块有高级变质、强变形的基底和稳定型、有序、未变质(或浅变质)的沉积盖层,两者之间表现为鲜明的造山角度不整合。而青藏高原本不存在统一的前寒武纪基底,其岩石圈结构独特,地壳组成复杂,厚度巨大,地质构造变动历史漫长。第三节 地质构造演化概述

青藏高原地处华北、塔里木、扬子与印度四大陆块之间,其区域构造演化史与四大陆块的发展有着密切的关系。构造演化的主要阶段有:中—新元古代裂解(晋宁),早古生代(原特提斯洋)秦祁昆大陆边缘多岛弧盆系的裂解与汇聚,晚古生代—中生代的一个特提斯大洋和南、北两个大陆及其陆缘多岛弧盆系的发展演化过程,中晚三叠世之交的印支运动使中国主体大陆最终形成。研究区中,由四大陆块和两条重要结合带围限的三大构造区演化历史各不相同,分述如下。一、泛华夏大陆秦祁昆构造区

该区主体是中央造山带西段,地处塔里木与扬子之间,其区域构造演化史与两大陆块的发展有着密切的关系,构造演化主要体现在中—新元古代裂解(原特提斯洋),早古生代秦祁昆陆(地)块边缘多岛弧盆系的裂解与汇聚,中晚三叠世之交的印支运动使秦祁昆地区进入陆内演化。依据地层、构造、岩浆岩和变质热事件信息等资料,至少经历了5个发展阶段。

1. 太古宙—古元古代古陆核及陆块形成阶段

青藏高原北部太古宙地质记录保存较少,到目前为止,太古宙初始陆核形成的年龄信息仅出现在塔里木盆地东南缘阿尔金山和铁克里克山以及东昆仑祁漫塔格山等地区。阿尔金山北部阿克塔什塔格花岗片麻岩获单颗粒锆石U-Pb年龄(3 605±43)Ma(李惠民,2001),同时Sm-Nd同位素测定也获得3 528Ma和2 978Ma钕模式年龄,εNd为+2.227,是目前为止在我国西部地区获得的最老年龄,表明存在始太古宙的初始陆核。在塔里木盆地西南缘铁克里克克里阳发现有中、新太古代古老变质侵入体,赫罗斯坦岩群的古侵入体获得(2 977±140)Ma的岩浆结晶年龄;在祁漫塔格山,辉长岩获3 383Ma,斜长角闪岩获2 753Ma钕模式年龄;东昆仑格尔木东白日其利也发现有Sm-Nd年龄为3 282Ma的表壳岩系;据1:25万阿拉克湖幅区调成果资料显示,东昆仑小庙岩组碎屑锆石SHRIMP U-Pb测定获(3 207206206±14)Ma的Pb/Pb年龄信息,反映小庙岩组的源区存在太古宙陆核的可能。

除上述同位素年代学信息之外,太古宙地层也有其特征的变质建造组合。目前,地学界所认同的地球早期大陆地壳的变质建造组合共性特征,是它们都有英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)岩套,高铝硅酸岩(孔兹岩),条带状磁铁石英岩(BIF),含金建造、灰色片麻岩(古侵入体)和高级变质麻粒岩组合等。在阿尔金地区若羌河上游的喀拉乔喀片麻岩、亚干布阳片麻岩、盖里克片麻岩等具有TTG岩套的岩石地球化学特征,其中获(2 679±142)Ma的同位素年龄(崔军文等,1999);阿尔金岩群、库浪那古岩群、布伦阔勒岩群中发育有(纹层)磁铁石英岩;白沙河岩组在天台山地区出露有二辉麻粒岩、角闪麻粒岩,在金水口至加鲁河出露有二辉麻粒岩、浅粒岩,阿尔金岩群在不同区段也出现有麻粒岩;白沙河岩组、阿尔金岩群发育的石榴矽线黑云片麻岩和矽线红柱黑云斜长片麻岩等都是太古宙大陆地壳组成的标志性特征。因此,昆中构造混杂岩带以北的地区肯定存在太古宙的初始陆核,这与华北、塔里木地块(或克拉通)是一致的,但尚未发现划分新太古代与古元古代界线的阜平运动界面,目前在本区还难以准确划分太古宇与古元古界。

古元古代阶段:以昆中构造混杂岩带为界,青藏高原北部的地层结构及组成南北差异悬殊,北部以结晶基底岩系——白沙河岩组为代表,固结较早,规模大,其上覆中新元古代为厚层石英岩、叠层石灰岩等稳定型沉积,并不同程度具有裂陷火山活动,反映地壳克拉通化的特征;南部以苦海岩群为代表(可能还包括宁多岩群一部分),分布零星,固结相对较晚,一般均以构造岩块残存,其上未见中、新元古代地层出露。因此,可以推断古元古代时期至少研究区南北并不统一。在祁漫塔格山南侧零星见到的2 119~1 913Ma的镁铁质—超镁铁质岩石,如断边山-横笛梁岩体群[(1 913.80±34)Ma]具有绿岩系特征;东昆仑苦海周边和年莫、沙乃亥一带的变质基性岩墙群[Sm-Nd等时年龄为(2 213±10.1)Ma,εNd值为(4.0±0.009)]稀土特征类似于大陆拉斑玄武岩;阿尔金岩群、白沙河岩组中火山岩也具有大陆玄武岩的特征。岩浆事件显示研究区北部经历过初始陆核形成后的陆壳垂向增生过程,结合上覆中元古代早期为稳定型沉积的特点及阿尔金、昆仑、塔里木等地存在中新元古界与古元古界之间的角度不整合接触关系,说明古元古代末期研究区和中国北方古陆块群一样,有过相当于中条(吕梁、新疆称为兴地)运动的构造事件使其成陆,接受之后的盖层沉积。这期构造热事件在研究区太古宙—古元古代地质体变质特征上也有记录,那就是东昆北、昆中的白沙河岩组,昆南的苦海岩群,西昆仑的库浪那古岩群(可能还包括赛图拉岩群大部分),喀拉昆仑的布伦阔勒岩群,柴南缘的沙柳河岩群,柴北缘欧龙布鲁克的达肯大坂岩群等角闪岩相(局部麻粒岩相)的变质,而其后的变质程度显著偏低。因此,研究区古元古代地质演化特点是以昆中构造混杂岩带为界,南北陆壳成熟度有一定差异,但都经历了陆核形成后的陆壳增长过程,并在古元古代末期的构造事件中成长为比较稳定的大陆地块。

2. 长城纪—青白口纪古大陆裂解与超大陆汇聚阶段

邓晋福等(1998)将该阶段地质演化概括为古大陆裂解与元古宙岩石圈形成,并依据全球玄武质岩浆活动规律(GSC等,1980;Carmichael等,1974;Middlemost,1985)认为它是地球演化历史上第二次长期放热-冷却大事件。其过程大致可概括为早期古大陆裂解,玄武质岩浆喷发,同时伴随典型的被动大陆边缘沉积(Polet等,1995;Wang等,1995);晋宁期大陆边缘普遍的造山作用可能把分裂开的大陆组装在一起,形成Pangea-N(Wang等,1995),也就是全球尺度的罗迪尼亚超大陆。

研究区显然也经历了裂解和再次拼合的过程。初始裂解作用的物质记录包含了长城纪的火山岩和同时期的浅海-滨浅海相被动大陆边缘沉积。典型的火山岩有塔里木南缘铁克里克山的塞拉加兹塔格岩群细碧角斑岩建造(1764Ma,Rb-Sr等时线)、阿尔金长城纪巴什库尔干岩群碎屑岩夹层中的板内玄武岩、昆仑山北部的小庙岩组(Chx)大陆板内玄武岩等,代表了初始裂解的岩浆事件。阿尔金地区的巴什库尔干岩群(ChB)b组为滨、浅海相成熟度较高的碎屑岩;昆仑山东部小庙岩组以石英质岩石为主,有石英岩、云母石英片岩、变长石石英岩夹大理岩等,原岩成熟度高,为浅海陆缘碎屑岩沉积;喀喇昆仑地区的甜水海岩群(ChT)同样为成熟度较高的石英质岩石。上述均代表了裂解初期与岩浆作用同时或稍后阶段在比较稳定地区的沉积响应。此外,巴什库尔干岩群上部产叠层石Kussiella,与喀喇昆仑地区的甜水海群所产者一致,它是新疆目前发现最早的叠层石组合,与华北同时代的叠层石组合完全可以对比,反映研究区沉积气候与地理环境的相似性。

研究区在蓟县纪依然处于拉张裂解作用阶段。随着裂解作用的进一步加剧,在阿尔金地区出现了1 400~1 100Ma的镁铁质—超镁铁质层状杂岩体,在昆仑地区(特别是昆中地区)出现了1 550~1200Ma的镁铁质—超镁铁质层状杂岩体及类蛇绿岩的岩石组合。阿尔金地区的代表性杂岩体有英格里克岩体群(1 379Ma,1:25万瓦石峡幅)和木纳布拉克岩体(1 118Ma,1:25万且末一级电站幅)。其中英格里克岩体中榴闪岩、石榴蓝晶斜长片麻岩包体与阿尔金岩群、白沙河岩组的岩性有某些相似或可对比性,特别是榴闪岩同阿尔金岩群A岩组中基性火山岩的成分十分近似,表明深部硅铝壳层基底可能由新太古—古元古界古老变质岩系构成。昆中地区的代表性岩体有清水泉岩体群(1 279Ma,郑健康等,1989;1 331Ma,解玉月等,1998;1 372Ma,冬给措纳湖幅,2002)和扎那合惹岩体群(1 480Ma,谢玉月,1998)等。这些基性—超基性岩体群,大多具有层状杂岩的岩石组合、包体和岩石地球化学、含矿性等特征,反映其是长城纪裂解作用进一步加剧的产物。除此之外,昆仑、阿尔金地区还存在1 300~1 000Ma的以大陆板内玄武岩为主的火山岩,在东昆仑邻近昆中断裂带发育裂谷玄武岩。与之相伴的沉积响应是,在阿尔金、昆仑、喀喇昆仑等地区发育了大量蓟县系被动大陆边缘浅海至碳酸盐岩台地沉积,如铁克里克的博查特塔格组(Jxb)和苏玛兰组(Jxs)的碎屑岩、碳酸盐岩,阿尔金地区的塔昔达坂群(JxT)下部以石英岩为主、上部为碳酸盐岩,东昆仑的狼牙山组(Jxl)碳酸盐岩,西昆仑的桑株塔格岩群(JxS)下部为碳酸盐岩、上部为碎屑岩等。除沉积响应外,昆仑山南部苦海地区还识别出一期区域动力热流变质事件(1 454~1 132Ma),据苦海岩群二云石英片岩中白云母-10bo=8.991×10,确认区域动力热流变质为低压变质作用,这与研究区处于伸展减薄、热流值升高的地质背景相一致。

青白口纪为汇聚阶段,尽管研究区晋宁期造山带遗迹残缺不全,无法恢复主要结合带的位置,但仍保留有该期汇聚作用的物质和变形、变质记录。其中时限集中于1 000~800Ma的碰撞型中酸性侵入岩沿阿尔金硝鲁克·布拉克、柴北缘沙柳河、昆仑库鲁克-那陵格勒河和东昆中万保沟-兴海等呈多条带状分布,代表性岩体有阿尔金的巴什瓦克石棉矿花岗质片麻岩[(856±12)Ma]、硝鲁克·布拉克片麻岩套(1 034.6Ma)、库如克萨依片麻岩套(871Ma)、昆仑山地区的阿喀及滩北山变质侵入体[(831±51)Ma]、库地南岩体[(815±5.7)Ma]等;阿尔金南部青白口纪地层中出现岛弧拉斑玄武岩;除此之外,仍有少量基性—超基性杂岩分布于祁漫塔格山南部与木孜塔格山之北地区。据沉积响应记录,在中昆仑及其以北地区均见有青白口系与下伏蓟县系间的不整合现象,代表有塔里木盆地南缘的苏库罗克组(Qbs)与下伏苏玛兰组不整合接触,接触界面为一古铁质风化壳,阿尔金区乱石山组(Qbl)超覆不整合于蓟县纪金雁山组或更老地层之上,底部并有紫红色砾岩;昆仑山北部地区丘吉东沟组(Qbq)平行不整合于蓟县纪狼牙山组之上。据变质热事件信息,无论是昆中构造混杂岩带以北的小庙岩组,还是南部的苦海岩群均具有915~746Ma的变质年龄,而且小庙岩组变质岩经历了晋宁早期随温度、压力缓慢上升以及后期温度基本不变、压力迅速降低的变质过程,这也与该阶段的汇聚、俯冲、造山以及造山后快速抬升的地质过程相吻合。总之,昆仑、阿尔金以及塔里木南缘的铁克里克均经历了青白口纪的汇聚事件,其与全球罗迪尼亚超大陆的聚合在时限上比较一致,应是罗迪尼亚超大陆汇聚在我国西部的响应。

值得指出的是,上述的岩浆建造,沉积地层结构、组成,变质、变形特征等均与华北、塔里木等典型克拉通有显著差异,一方面反映二者该阶段地壳成熟度不同;另一方面结合大区域秦岭、祁连、昆仑(均有太古宙—古元古代基底)围绕稳定克拉通边缘分布的事实,可能也反映了包含有微小结晶基底块体的显生宙造山带在中元古代阶段是陆壳增长的主要地段。同时由于其成熟度偏低,导致后期的裂解作用容易再次发生,这也可能是我国中央造山带(西部)具有多期、多阶段裂解和拼合演化历史的真正原因。

研究区的昆中微陆块、昆北及其邻域的塔里木、阿尔金、柴达木、阿拉善等地,青白口纪时期的沉积为浅海相的碎屑岩-含叠层石和微古植物的碳酸盐岩组合,其沉积环境与叠层石组合,均与华北陆块同期特征类似;罗迪尼亚汇聚事件之后,南华纪—震旦纪塔里木南缘恰克马克里克组、北缘库鲁克塔格群、柴北缘欧龙布鲁克全吉群以及阿拉善西南缘的韩母山群都发育有可以和扬子板块相对比的南沱期冰碛层、灯影期硅质白云岩及晚震旦世—早寒武世的含磷层(昆中北、阿尔金地区目前仍不清楚)。这种基底亲华北与盖层亲扬子的组合特征的形成有两种可能,一种解说是这些地体处在华北与扬子两大陆间的过渡地带,属两者之间的转换构造域;第二种解说是这些地体在前南华纪是华北板块的组成部分,之后(新元古代)很快游离出华北板块,并与扬子板块联合,共同接受了南华纪—寒武纪的盖层沉积,最终都是晋宁运动使它们联合成为罗迪尼亚超大陆的一部分。

3. 南华纪—早古生代研究区北部洋陆转换阶段

以铁克里克一带沉积的恰克马克里克组(相当于南沱期)的冰水沉积岩、西昆北阿拉叫依岩群中的(可能有)南沱期沉积和阿尔金山长沙沟段岩体(群)、几里阔勒岩体群等基性—超基性层状杂岩(800~600Ma)以及东昆仑南部万宝沟岩群的晚期[(670±15)Ma]火山岩[万宝沟群还有Sm-Nd等时线1441Ma、SHRIMP U-Pb(1 343±25)Ma的火山岩]等标志着南华纪—震旦纪开始进入又一期的裂解。

区域上震旦纪末裂解范围更广,如秦岭、祁连、库鲁克塔格等地在震旦纪均发育双峰式火山岩,代表了陆内裂谷火山-沉积建造。塔里木和贺兰山则出现深入板内的裂陷活动(车自成,1998)。早寒武世中晚期—早奥陶世裂解达到鼎盛时期,形成极为复杂的、弥散性的、多级别的小陆块-小洋盆(或陆间裂谷)间列体系的多陆块洋陆格局。仅就青藏高原北部尺度来看,这种格局自北向南包括阿拉善微陆块、北祁连洋盆或裂谷(蛇绿岩495Ma、521Ma;夏林圻等,1996)、中祁连微陆块、南祁连和柴北缘洋盆(南祁连蛇绿岩,柴北缘蛇绿岩,500~470Ma;辛后田,2003)、柴达木地块,阿北红柳沟-拉配泉裂谷小洋盆(阿尔金蛇绿岩和贝壳滩洋岛玄武岩,508Ma、524Ma;刘良,1998、1997)、阿中陆块、库地-其曼于特洋盆[库地蛇绿岩,512~503Ma;肖序常等,2004;其曼于特蛇绿岩(526±31)Ma;韩芳林等,2003]、祁漫塔格山嘎勒赛-十字沟弧后盆地、昆中微陆块、柳什塔格-朝阳沟-诺木洪-得力斯坦沟小洋盆,反映了当时古亚洲洋的复杂洋陆格局。

研究区内的裂谷、小洋盆的发展是不均一的,其中大体沿柳什塔格—朝阳沟—诺木洪—得力斯坦沟一线的洋盆规模较大,发育时限也较长。标准的MORB型蛇绿岩零星见于诺木洪等地,在西昆仑的苏巴什以北一带发育典型的柳什塔格洋岛沉积组合。早寒武世晚期该洋盆可能已经开始了向北的消减俯冲,在昆中微陆块上出现了少量的寒武纪俯冲型花岗岩。大规模的俯冲消减发生在奥陶纪,东昆仑、祁漫塔格、西昆仑发育了大量481~440Ma岛弧型侵入岩,在东昆仑南部堆积了同时代的纳赤台群岛弧-弧前盆地碎屑岩夹岛弧火山岩沉积。同时,在祁漫塔格山地区由于弧后拉展作用形成了滩间山群、祁漫塔格群碎屑岩夹板内-岛弧-洋脊型火山岩组合,以及以十字沟岩体群[(466±33)Ma]、嘎勒赛岩体群、朝阳沟岩体和鸭子泉岩体群为代表的基性—超基性岩体,它们共同组成了弧后盆地沉积-岩浆系列。

西昆仑库地—其曼于特一线也可能存在寒武—奥陶纪末期的小洋盆,发育库地蛇绿岩(502~512Ma)、其曼于特基性—超基性杂岩。洋盆可能在早寒武世已经出现,与祁漫塔格山一带的弧后盆地发育时限显著不同。因此,库地洋盆可能与祁连洋、秦岭洋、昆中洋相同,发源于早期的区域伸展裂解作用,并非弧后伸展的结果,只是在汇聚阶段又叠加了昆中洋壳向北俯冲阶段引起的弧后盆地效应。

大体沿阿尔金南缘断裂断续发育了一套基性—超基性岩体,形成时代主要为500~400Ma。与之相伴有基性—中性—酸性复式侵入体(491.3Ma;崔军文等,1999;(449.7±5.8)Ma;1:25万苏吾什杰幅),中性—酸性的复式岩体(460~440Ma)多数具S型和I型花岗岩的成因特点,演化晚期往往又具有A型花岗岩的普遍特征。岩浆组合反映伸展的地质背景。结合阿尔金中部沿江尕勒萨依—巴什瓦克—茫崖北一线发育高压—超高压变质带,高压变质时代为(500±10)Ma和(503.3±5.3)Ma(张建新,1999)的基本事实,说明阿尔金造山带在500Ma之前已经完成了与两侧陆块的碰撞(榴辉岩及麻粒岩相岩石常常被认为是陆-陆碰撞造山带的巨厚山根),类似的现象也出现在柴北缘地区,这与昆仑、祁连等地的构造背景不同。因此,阿尔金在晚寒武世—奥陶纪应属于造山后的伸展崩塌阶段。

志留纪时期基本继承了奥陶纪的构造格局,祁漫塔格山一带堆积鸭子泉火山岩、白干湖组深色碎屑岩等弧后盆地沉积系统。志留纪末期,昆中洋盆两侧的陆块主体完成了拼合,弧后盆地在其之前相继关闭。主要标志有:①发育了晚志留世—早泥盆世的同碰撞侵入岩[仅在少数地方仍有残留洋盆,如诺木洪蛇绿岩,其中玄武岩(401±6)Ma,SHRIMP];②昆中韧性逆冲[(426.5±3.8)Ma~(408±1.6)Ma]变形及前泥盆纪地层的绿片岩相变质;③由于陆内俯冲作用的持续,在昆南奥陶纪—志留纪的增生楔杂岩带之上堆积有中泥盆世(包含有少量早泥盆世)布拉克巴什组前陆盆地沉积。至此,研究区北部的东、西昆仑,塔里木乃至阿尔金连为一体,结束了洋的演化历程。

4. 晚古生代—早中生代研究区南部的洋陆转换

1)泥盆纪—中二叠世阶段

加里东期的碰撞造山之后,昆仑地区的泥盆系为不同性质的前陆盆地磨拉石沉积,代表了东西昆仑早古生代造山后的统一盖层。大体沿昆中蛇绿构造混杂岩带南侧展布的中泥盆世布拉克巴什组产Osteolepidae indet等淡水鱼,与祁连和我国南方特有的泥盆纪淡水胴胛类——沟鳞鱼、浆鳞鱼、拟辨鱼等相类似,表明此时的昆仑已与中国大陆拼合为统一整体。晚泥盆世东昆仑牦牛山组伸展磨拉石、双峰式火山碎屑岩建造及发育的基性岩墙群[(348.51±0.62)~(345.69±0.9)Ma,Ar-Ar],标志着晚古生代裂解的开始。除上述地区外,羌塘地区的可可西里湖一带也发育晚泥盆世移山湖辉绿岩墙,玉树也有晚泥盆世岩墙群的报道。因此,其裂解的起始时限在区域上是比较一致的。

晚古生代裂解中心位于昆南-羌北缝合系,出现了小洋盆与微陆块相间的构造格局;同时伸展裂解作用也波及到北昆仑、塔里木地区,形成了石炭纪—中二叠世堑、垒相间的古沉积构造格局。

石炭纪,昆仑地区的裂解已经达到一定规模,初步形成了堑垒相间的格局。沉积记录清楚,从北向南依次发育了塔里木南缘台地相以碳酸盐岩为主的沉积,他龙—库尔良直到东昆仑西部的托库孜达坂山一带的大陆边缘裂谷有碎屑岩、火山岩沉积,昆中陆块上有浅海相碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩沉积,以及昆南一线的斜坡相有碎屑复理石夹硅质岩沉积。羌塘地区此时的裂解作用与昆仑相比,发育尚弱,其沉积记录是一些浅海相碎屑岩、碳酸盐岩。如芒康-思茅地区的杂多群,仅在下部的海陆交互相碎屑岩、煤层中夹有火山岩,至晚石炭世的加麦弄群下部才夹较厚的中酸性火山岩;北羌塘西延的喀喇昆仑地区帕斯群(CP)浅海碳酸盐岩、碎屑岩,局部夹有薄层中基性火1山岩;恰提尔群浅滩-潮坪相碳酸盐岩以夹细粒碎屑岩沉积为主,向北则为棘屑灰岩夹大量中酸性火山岩。

古生代昆仑山地区继承和发展了石炭纪的沉积格局,西昆仑于田南部堆积了以裂谷玄武岩为主夹放射虫硅质岩的裂谷沉积组合,东昆仑清水泉-塔妥裂谷发育了弧火山-沉积组合;昆南一线的苏巴什-木孜塔格峰-阿尼玛卿带发育小洋盆性质的蛇绿岩、放射虫硅质岩、碎屑复理石沉积,说明拉伸、裂解作用一直在持续。沿昆南东西向带状展布的树维门可组和马尔争组部分是该小洋盆北部陆块边缘上的沉积,空间上与马尔争组伴生的下部玄武岩、上部碳酸盐岩沉积组合(如阿拉克湖一带,鲸鱼湖组等)代表了逐渐增生、拼贴的洋岛型沉积。石炭纪—二叠纪中酸性侵入岩主要发育在昆仑山地区,岩石地球化学特征显示岛弧型特点,反映昆仑山地区的裂解背景类似于现今太平洋西岸的活动大陆边缘环境。

羌塘地区古生代进入裂解高峰期,形成了金沙江-西金乌兰、乌兰乌拉-澜沧江以及双湖-龙木错等多个小洋盆。沿西金乌兰-金沙江构造混杂岩带保留有拜若布错-小长岭基性—超基性岩体群、碎石山岩体群、蛇行沟岩体群、巴音查乌马岩体群、多彩-当江岩体群、隆宝岩体群等,其中部分岩体中变质橄榄岩、堆积岩、基性火山岩发育齐全,火山岩具有洋脊型和岛弧型特征,同时伴生有含放射虫硅质岩等,反映裂解-拉伸规模较大,出现了洋壳或过渡壳。沿乌兰乌拉-澜沧江构造混杂岩带有长湖-尖头湖岩体群、镇湖岭野驴沟镁铁质—基性火山岩、左支-失多莫卜岩体群等,与浅海-半深海环境下沉积的碎屑岩夹中基性火山岩建造相伴产出,反映大陆边缘裂谷构造背景。在芒康-思茅陆块上也同样发育加麦弄群、扎日根组、开心岭群等碳酸盐岩、碎屑岩夹中基—中酸性火山岩沉积,代表了该区相应的裂谷边缘构造背景。双湖一带的二叠纪火山岩也有从早期大陆板内玄武岩向后期大洋玄武岩过渡的趋势,它向西经龙木错、神仙湾、克勒青河上游延伸出境。喀喇昆仑一带的神仙湾组碎屑岩,红山湖组碳酸盐岩,克勒青土布拉克组、加温达坂组碳酸盐岩分别代表了双湖-龙木错小洋盆两侧陆块上的边缘沉积。

需要指出的是昆仑地区石炭纪—二叠纪的生物组合与羌塘地区一致,主体属于特提斯暖水型动物群,局部有冷水动物混生,与华南地区的同期生物群可以对比,说明它们是相通和毗邻的,其间的洋盆规模不大,不具有分割生物区系的作用。

中晚二叠世之交发生了一次重要的构造汇聚事件,昆仑山和羌塘地区均有显示。昆仑山地区表现为裂谷系的闭合。沉积响应是东、西昆仑中晚二叠世之间的角度不整合现象和晚二叠世沉积相的突变。如西昆仑地区晚二叠世苏克塔亚克组下部为砾岩,上部为碳酸盐岩夹碎屑岩,与下伏的早中二叠世阿羌组裂谷盆地相火山岩地层角度不整合接触;塔里木南缘的叶城县一带,晚二叠世突变为陆相沉积。东昆仑晚二叠世格曲组下部为紫红色磨拉石沉积,上部为碳酸盐岩沉积,与早中二叠世马尔争组、树维门科组为角度不整合接触。羌塘地区该期汇聚作用的表现是,包括金沙江-西金乌兰、乌兰乌拉-北澜沧江在内的多数小洋盆闭合。沉积响应有芒康-思茅区的那益雄组(Pn)含煤3碎屑岩系夹少量灰岩及火山岩地层平行不整合于九十道班组碳酸盐岩地层之上;晚二叠世火山岩组(Ph)以紫色复成分砾岩平行不整合3于诺日巴尕日保组滨海相碎屑岩地层之上;可可西里一带的晚二叠世—早三叠世汉台山群2~5m厚的砾岩层角度不整合在隆宝蛇绿混杂岩之上。总之,以上所述都说明中晚二叠世之交的构造汇聚事件在青藏高原北部的影响是非常广泛的,有比较重要的区域地质意义。

2)晚二叠世—中三叠世阶段

此阶段区域性伸展构造背景(主洋盆)已经南移,可能在龙木错-双湖及其以南地区。研究区的昆南-羌北多数洋盆、裂谷在中晚二叠世之交完成闭合后,成为北部陆缘的一部分,仅在歇武—甘孜一带尚有洋的残迹,北羌塘和昆仑之间的巴颜喀拉地区转化为残留海盆。中晚三叠世之交的印支运动完成了全区乃至泛华夏陆块群的最终拼合、碰撞和褶皱成山,进入陆内演化阶段。

昆仑地区(昆北、昆中)早中三叠世地层角度不整合于前三叠纪地层之上,沉积层序特点反映由滨浅海-半深海斜坡相演变的震荡变化,并于中三叠世末期结束了海相沉积。其中西昆仑的赛力亚克达坂组碎屑沉积为山间磨拉石建造。昆仑、秦岭之间的洪水川组、闹仓坚沟组沉积序列记录的水体变化是由浅变深、再由深变浅,火山岩主体显示为岛弧-碰撞构造环境的产物,反映前陆盆地沉积的特征。

巴颜喀拉山三叠纪盆地的基底目前仍然存在以华力西期褶皱带为基底和残留海盆的两种观点。近年来的空白区1:25万区域地质调查进一步证实和肯定了巴颜喀拉山群是以碎屑复理石沉积为主体,其沉积相序组合是早期为浅海相、中期为斜坡相-深水盆地相、诺利期开始出现大量的海陆交互相的沉积序列。1:25万羊湖幅区调在半岛湖获得的生物资料显示下三叠统与上二叠统为整合接触,在南部的若拉岗日、玉帽山、萨玛绥加日等地也发现有下三叠统与上二叠统连续沉积的剖面,联系到巴颜喀拉盆地内已完成的1:25万区调项目均未发现早三叠世—晚三叠世蛇绿岩(洋壳残片),以及二叠纪黄羊岭群中火山岩和巴颜喀拉山群中的火山岩具有岛弧型地球化学特征的事实。认为巴颜喀拉浊积岩盆地是挤压构造背景下的具继承性残留海盆,而非新生的裂解盆地,但不排除局部有伸展构造背景的显示,如玉帽山地区发育(249.5±4.7)~(228.9±4.9)Ma的基性岩脉(墙)。

歇武-甘孜带是研究区唯一尚有三叠纪洋残迹的地区,以查涌-康巴让赛岩体群和立新-歇武岩体群等基性—超基性岩与中三叠世放射虫硅质岩相伴产出的岩石组合代表残留洋盆。但是,与该岩石组合配套的同时代沉积地层柯南群为岛弧火山岩,巴塘群为弧后盆地沉积体系,苟鲁山克错组是具有前陆盆地的双幕式沉积组合,都说明总体仍处在收缩构造体制之中,歇武-甘孜带即便是有三叠纪的洋,也是从石炭纪—二叠纪洋盆残留而来的一个衰退洋,全然没有洋盆发展早中期伸展阶段的物质记录。芒康-思茅区苟鲁山克错组与下伏地层的不整合,结扎群与下伏乌丽群的角度不整合关系,晚三叠世晚期—早侏罗世同碰撞型-陆内俯冲型花岗岩侵入和陆相火山岩喷发,广泛的低级—极低级区域动力变质作用都是中、晚三叠世之交的印支构造事件的产物。至此,羌塘地块、可可西里-巴颜喀拉与昆仑陆块完成最终拼接。

研究区上三叠统与下伏地层间的角度不整合,昆仑构造带中大量发育的三叠纪碰撞型中酸性侵入岩等充分体现了印支运动的广度和强度,它不仅使整个研究区结束了洋的演化历程,而且也完成了中国大陆陆块群的主体拼合。同时,瓦卡-麻扎-康西瓦-木孜塔格-玛沁断裂(向东与塔藏-勉县断裂、镇平断裂、襄樊-广济断裂相连)——中国大陆上一条东西向陆内巨型断裂构造带诞生。

秦昆结合部位、巴颜喀拉三叠纪盆地充填序列反映的水体由浅→深→浅变化。歇武一带仍有残留洋盆的原因可能来自3个方面:其一是汇聚作用的间歇;其二是晚二叠世全球海平面的上升;其三是前期俯冲作用在前陆位置的负载使前陆盆地压陷。三者共同造就了研究区晚二叠世到中三叠世的构造格局。

5. 陆内后造山期

晚三叠世的印支运动使整个研究区结束了洋的演化历程,从而进入板内演化阶段。此后,沉积、岩浆作用的主要动力来自于高原南部的班公湖-怒江洋盆、印度河-雅鲁藏布江洋盆的裂解、拼合,以及拼合后的整体隆升、调整。

晚三叠世的差异沉积、缺失是印支运动的滞后沉积响应。侏罗纪,受班公湖-怒江洋盆打开的影响,在昆仑山及其以南地区广泛发育有早、中侏罗世基性岩墙群。其影响程度随着距离的增大而逐渐减弱,南北沉积差异明显。芒康-思茅和羌塘区,早侏罗世沉积为粗粒碎屑岩与中酸性火山岩;中晚侏罗世为稳定浅海环境的碎屑岩与碳酸盐沉积,实际是班公湖-怒江洋的北部大陆边缘。巴颜喀拉以北地区主要表现为差异块断作用,沉积了陆相含煤建造。其中塔里木、阿尔金为山前盆地,陆相沉积稳定,厚度较大;而在昆仑、巴颜喀拉地区则为山间或断陷盆地沉积,侧向延伸性差,厚度较小。该时期的岩浆作用为:在阿尔金、昆仑零星出露造山后伸展期的A型或碱性花岗岩;巴颜喀拉山发育碰撞后的钙碱性系列侵入岩;羌塘北部发育中侏罗世岛弧火山岩等。

晚侏罗世末期—早白垩世班公湖-怒江洋盆关闭,冈底斯带向北拼贴,造成白垩系与下伏地层的广泛角度不整合。除喀喇昆仑地区的铁龙滩群有少量海相碳酸盐岩沉积外,绝大多数地区发育杂色碎屑岩夹膏盐沉积。晚白垩世,雅鲁藏布江洋盆向北俯冲,喀喇昆仑地区发育95~74Ma的俯冲型花岗岩组合。

目前大多数研究者认为印度板块与亚洲板块的碰撞时间在65~45Ma(西藏设兴镇设兴组与林子宗组间的不整合),至此,青藏高原完成了诸块体的拼合。在班公湖-怒江洋盆、印度河-雅鲁藏布江洋盆的裂解、拼合到印度板块与亚洲板块的碰撞过程中,瓦卡-麻扎-康西瓦-木孜塔格-玛沁断裂多次活动,相继对两侧的前侏罗纪和前白垩纪地层、构造线、沉积盆地进行消减破坏和截切,如松潘甘孜-巴颜喀拉褶皱带被其直接截切。印度板块与亚洲板块碰撞之后,除在塔里木南缘局部有古近系与白垩系的连续海相沉积外,高原北部主体表现为古近系与下伏不同层位的广泛角度不整合。同样由于应力和变形的远程效应,不同地区对于该区构造事件的反映方式和时间有差异,总体上距离越远,反映程度越弱,时间更加滞后。即在塔里木区古近系与上白垩统为连续海相沉积。其他地区为不整合接触,其中昆北地层区为河湖相沉积,含膏盐及含油建造;昆中地层区为紫红色粗碎屑沉积,含膏盐和沉积型铜;巴颜喀拉及其南部多为陆相的紫红色富含膏盐的碎屑岩,并有大量的中基性、中酸性火山喷发岩。

新近纪,在塔里木南缘沉积环境变化较大,海相沉积在新近纪早期逐渐退出,沉积粒度向上在山前一带显著变粗,反映其紧邻的昆仑山开始隆起。昆北地层区(柴南缘)由早期的油砂山组含油建造转为以山麓冲洪积相为主的狮子沟组,并见二者间的不整合关系。昆中区虽然沉积物反映的沉积环境变化不大,但其中的植物孢粉组合表现有:中新世早期气候温暖潮湿,属中亚热带湿润型;中新世晚期气候较寒冷干燥,属温带半干旱型;上新世早期气候炎热干燥,属温带干旱型;上新世晚期气候寒冷干燥,属北亚热带干旱型。而在昆南及其以南地区,新近纪早期主要为湖相夹多层膏盐沉积,反映干燥-炎热的气候条件;晚期主要为山间盆地的山麓、河流沉积,同样为炎热-干燥的气候环境。这种气候、沉积环境的变化可能正是高原差异隆升的沉积响应。新生代火山岩是高原北部的一大地质景观,在空间上和时间上有下述规律:北羌塘地区火山岩时限早,有始新世—渐新世早期、中新世早期;巴颜喀拉山地区东部从渐新世—中新世—上新世—更新世,西部从中新世晚期—上新世—更新世—全新世;昆北山前地区仅有更新世火山岩,中新世—上新世是火山活动的鼎盛期。据沉积环境变化、岩浆岩活动等特征,可以推断中新世—上新世阶段可能是高原隆升过程中的重要转折期。新生代构造表现在隆升中产生了大量古近纪—新近纪拉分盆地,伴生南北向、北东向、南西向浅表层次断裂,全区重要的构造带、混杂带和结合带均有复活。前述瓦卡-麻扎-康西瓦-木孜塔格-玛沁断裂对两侧的地层、构造线、沉积盆地等消减破坏、截切作用进一步加剧,受印度板块向北穿刺(西构造结)、北西向喀喇昆仑走滑断裂作用的复合,沿该带的大型逆冲推覆-陆内消减作用造成昆仑(早)古生代造山带构造单元在地表的消失或尖灭。如康西瓦断裂对昆南残弧带的截切及对巴颜喀拉浊积盆地的消减殆尽、瓦卡-麻扎断裂对西昆仑中带的截切等都是新生代的重要构造形迹。

前人的研究显示青藏高原北部地壳加厚、快速隆升过程大致开始于上新世初期5.0Ma,在上新世末期(3.0Ma)前后达高峰,进入第四纪以后为持续快速隆升的时期。青藏高原自0.01Ma至现今仍在不断隆起上升,气候条件发生了明显变化,交替出现冰期、间冰期,岩溶地区发现多层洞穴堆积,高原北部和东部有岩浆喷发。总之,青藏高原的现今外貌和高原北部的盆岭格局是在该阶段最终形成的。二、泛华夏大陆羌塘-三江构造区

西部的甜水海地块具有确切的古元古界变质地层[布伦阔勒岩群,其中变质流纹岩LA-ICP-MS法锆石U-Pb年龄为(2481±14)Ma],其上长城系到清白口系为稳定的碎屑岩、碳酸盐岩沉积。其他地块零星出露的变质地层绝大多数为中新元古界变质达角闪岩相,多数原岩为碎屑岩夹火山岩沉积。其中义敦岛弧、中咱地块出露有南华系到震旦系,前者为较稳定的碎屑岩、碳酸盐岩,后者为绿片岩相变质的碎屑岩夹变基性火山岩,反映东西向的变化。采自他年他翁、玉树—昌都一带的前寒武系,锆石U-Pb年代学谱系表现为900~1000Ma、500~600Ma两个明显的峰期,可分别对应于晋宁运动和泛非运动。此外,在甜水海地块、昌都地块有零星的850Ma、(1025.9±7.3)Ma的中酸性侵入岩。上述比较中零星的地质体及热年代学信息尚不足以反映羌塘-三江构造区前寒武纪的构造属性和演化历史。

下古生界,中咱地块主体为碳酸盐岩-碎屑岩-碳酸盐岩的沉积序列,显示被动边缘盆地中的滨岸-陆棚相沉积;昌都地块上主要为被动边缘盆地中的一套深水陆棚-斜坡相复理石夹薄层灰岩沉积;甜水海地块寒武系、奥陶系为一套浅海相碳酸盐岩-碎屑岩沉积组合,志留系主体为斜坡相复理石沉积。因此,早古生代的羌塘-三江地区主体为被动大陆边缘发展演化阶段。泥盆系与下伏不同层位间的角度不整合在北羌塘、甜水海及昌都地块上有所表现,但是它所代表的地质意义尚不明确。

本区最主要的地质事件是经历了从晚泥盆世开始的裂解,石炭纪—二叠纪裂解达到顶峰(最重要、最典型多岛弧盆系的成弧期),出现了小洋盆与陆块间列的陆缘多岛弧盆系构造格局。从中二叠世开始,小洋盆转入俯冲消减阶段(多岛弧的汇聚期),在俯冲增生楔上保存有中上二叠统之间的不整合,晚二叠世—三叠纪多数陆(地)块边缘发育了陆缘弧、增生弧,在义敦及甘孜—理塘等地发育晚三叠世弧盆系,巴颜喀拉残留洋盆晚三叠世转化为前陆盆地,三叠纪末结束了弧-弧碰撞、弧-陆碰撞的地质演化历史。碰撞之后该区的大部分地区于晚三叠世—侏罗纪转化为陆地或浅海陆架,并成为泛华夏大陆西南缘的一部分。至此,泛华夏大陆及其大陆边缘造山带基本定型,主体进入陆内造山过程。

侏罗纪,受班公湖-怒江洋盆岩石圈向北俯冲控制,羌塘-三江南缘转化为陆缘弧,而主体为弧后前陆盆地,在北羌塘盆地内表现为早期稳定浅海碳酸盐岩到晚期海陆交互相碎屑岩沉积。昌都-兰坪在晚侏罗世受东、西两侧造山带的双向逆冲作用控制,形成了双向前陆盆地,盆地内以陆相红色碎屑岩沉积为特征。这种沉积格局可持续到白垩纪中晚期。因此,侏罗纪—白垩纪,羌塘-三江地区主体为活动大陆边缘演化阶段。

新生代以来,随着雅鲁藏布江洋盆的关闭,受印度与欧亚大陆碰撞作用控制,地壳深部发生岩石圈地幔加厚、拆沉作用,乃至地壳尺度的大南北向裂谷化作用,形成近东西向带状展布的新生代火山岩;地壳浅部,西部羌塘地区主要表现为幕式的逆冲作用形成的压陷型盆地,而在东部的三江地区主要表现为走滑作用形成的拉分盆地。地貌上由早期的东高西低、后期的西高东低,并整体隆升。因此,新生代羌塘-三江地区为高原隆升过程中的挤压、走滑及陆内调整演化阶段。三、冈底斯-喜马拉雅构造区

班公湖-怒江缝合带内古特提斯洋壳残余的发现,表明班公湖-怒江缝合带所代表的特提斯洋在晚古生代至中生代可能是一个连续演化发展的大洋。古生代晚期到三叠纪,冈底斯古岛弧不可能与雅鲁藏布新特提斯洋向北的俯冲有关,因为那时还没有出现雅鲁藏布新特提斯洋。至于班公湖-怒江特提斯洋最终的关闭时间,目前看来不能以局部观察点如东巧晚侏罗-早白垩莎木罗组与蛇绿岩的不整合、丁青中侏罗统与蛇绿岩的不整合、觉翁晚三叠世确哈拉组与蛇绿岩的不整合等来推论,而应以洋陆转换过程中大区域弧盆系演化、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞的岩石学记录以及是否发育大区域的前陆磨拉石盖层确定。最近区域地质调查研究在扎加藏布下游塔仁本发现的早白垩世(大约110Ma)近百余平方千米的洋岛(王忠恒等,2005),表明班公湖-怒江特提斯洋在早白垩世中晚期并没有如早期认为的已经消亡,那时一定还存在洋壳。我们认为,班公湖-怒江特提斯洋的彻底关闭很可能是以遍布全区的晚白垩世竟柱山组磨拉石和冈底斯弧-弧、弧-陆碰撞的岛弧造山作用最终定型为标志。

地学界的广泛共识是冈底斯带的陆壳基底和古生代盖层具有与喜马拉雅相似的结构特征,它们都是冈瓦纳大陆北缘的一部分。我们结合班公湖-双湖-昌宁-怒江缝合带内古特提斯洋壳残余的发现、冈底斯古岛弧的发育和雅鲁藏布新特提斯开启的时代以及相关的多岛弧盆系的形成,来解释冈底斯带晚古生代—中生代的构造演化历史。

通过对区域地质调查成果的综合分析与专题深入研究,认为冈底斯带和喜马拉雅带不仅具有5.5亿年左右形成的统一的泛非基底,而且在早古生代(可能包括泥盆纪—早石炭世)时期亦具有统一的沉积盖层(奥陶系底界不整合在“基底岩系”之上),构造位置属于冈瓦纳大陆北缘的被动大陆边缘沉积。在早古生代较稳定的被动大陆边缘的基础上,晚古生代冈瓦纳大陆北缘(即冈底斯-喜马拉雅地区)开始由被动大陆边缘转化为活动大陆边缘,并进入长期的特提斯演化历程。

晚石炭世到二叠纪,以班公湖-怒江缝合带为代表的特提斯大洋向南俯冲,使隶属于冈瓦纳大陆群的印度陆块北缘的构造体制发生从被动大陆边缘到活动大陆边缘的重大转换。冈底斯大致在甲岗—雷拉普冈日一线以东发生来姑-洛巴堆陆缘岛弧火山作用,发育晚石炭世—二叠纪岛弧钙碱性系列火山岩,该线以西则以发育双峰式火山岩为特征的隆、凹相间的伸展裂陷盆地,同时在其南侧雅鲁藏布江形成弧后裂陷-裂谷盆地,发育裂陷-裂谷型拉斑玄武岩。印度陆块北缘不同构造部位表现出的不同构造环境可能受控于特提斯大洋岩石圈向南斜向俯冲作用。

早中三叠世时,冈底斯带继承了晚古生代构造演化趋势,但大部分区域隆升,表现为陆缘弧上的查曲浦弧火山活动,并在南侧的雅鲁藏布江带形成弧后裂谷-初始洋盆(T)→弧后扩张洋盆(T);在12-3喜马拉雅带发育陆缘裂谷盆地,并分别形成弧后伸展-陆缘裂离环境下的基性火山岩系。那曲北西一带中三叠世放射虫硅质岩、玄武岩及海底滑塌碳酸盐岩重力流沉积,可能代表与特提斯大洋向南俯冲系统相关的弧前岩石组合。

晚三叠世时,羌塘-三江多岛弧造山带增生到扬子大陆边缘构成亚洲大陆板块的一部分,与印度板块发生相互作用,同时由于受特提斯大洋向南俯冲的制约,在冈底斯-喜马拉雅带发生了一系列地质事件群,包括冈底斯陆块与印度陆块的分离、亚洲大陆板块(含羌塘-三江)与冈底斯东段嘉玉桥弧-陆碰撞、左贡等前陆盆地的形成、隆格尔-工布江达岩浆弧的成型、伯舒拉岭火山岩浆弧的发育、嘉黎-波密弧间裂谷盆地、确哈拉弧前盆地的发育、雅鲁藏布江洋盆的扩张等,均代表了特提斯洋向南俯冲诱导出的一系列藕断丝连的弧后扩张盆地、陆缘火山弧的多岛弧盆系。

早中侏罗世时,冈底斯带东段南侧发育具有双峰式火山活动特征的叶巴火山弧,暗示雅鲁藏布江洋盆东段初始向北的低角度俯冲,而拉贡塘弧火山岩浆活动可能是受班公湖-怒江特提斯洋向南低角度俯冲制约的张性弧构造背景下的产物。雅鲁藏布江洋盆进入主体鼎盛扩张时期,南侧的喜马拉雅地区仍然处于陆缘裂陷-裂谷盆地的发育阶段。另外,可能受特提斯洋向南俯冲的影响,嘉黎-波密弧间裂谷盆地扩张成洋,伯舒拉岭岛弧成型。

晚侏罗世时,冈底斯地区呈现出复杂的多岛弧盆系格局。冈底斯南缘桑日增生弧与冈底斯北部同时代的则弄火山岩浆弧、班戈火山岩浆弧及其间的Slainajap弧间裂谷盆地进一步扩张成有限小洋盆,揭示了班公湖-怒江特提斯洋向南与雅鲁藏布新特提斯洋向北的双向俯冲。这种动力学背景与东南亚马来西亚半岛-沙捞越-加里曼丹西部及苏门答腊中北部发育的二叠纪火山岩浆弧系统具有相似性:如在苏门答腊地区与朝向亚洲的俯冲系统有关,而在加里曼丹地区则与朝向印度洋的俯冲系统有关(Simandjuntak,Barber,1996)。这种双向俯冲的地球动力学系统在多岛弧盆系构造区内可能是一种普遍现象,并延续到弧后洋盆俯冲、萎缩消亡、弧-弧或弧-陆碰撞全过程,岛弧型的钙碱性火山岩非常发育。南侧的喜马拉雅地区仍然处于陆缘裂陷-裂谷盆地的发育阶段。

早白垩世时,冈底斯带存在同样的双向俯冲系统,Slainajap弧间洋盆双向俯冲消亡,班公湖-怒江特提斯洋后退式俯冲导致东恰错增生弧的形成,沿隆格尔-念青唐古拉复合古岛弧带东部出现了与地壳增厚事件有关的淡色花岗岩的侵位。该时期的双向俯冲作用制约着冈底斯火山岩浆弧的发育,岛弧型的钙碱性火山岩同样非常发育;同时,永珠-纳木错-嘉黎弧间(弧后)洋盆发生双向俯冲作用,叠加于火山弧之上,使得冈底斯岛弧带的弧火山岩浆岩更为广泛和复杂。南侧的喜马拉雅地区已出现陆缘裂谷盆地中的双峰式火山岩(如晚侏罗世—早白垩世桑秀组火山岩等)。

晚白垩世时,班公湖-怒江特提斯洋最终消亡,亚洲大陆与冈底斯复合岛弧发生强烈的弧-陆碰撞,在弧后前陆区发育狭窄但巨厚的磨拉石沉积。雅鲁藏布江洋盆进一步向北俯冲,南冈底斯火山岩浆弧增生在隆格尔-念青唐古拉复合古岛弧带南侧,并叠置于叶巴火山弧和桑日火山弧之上,地壳开始发生强烈的横向增生造弧作用。相应地在其弧后位置则发育设兴组海陆交互相沉积,在其弧前位置发育日喀则深海浊积岩、海底扇沉积及与浊积岩建隆过程有关的弧前陆棚碳酸盐岩沉积。

白垩纪末—始新世时期发生的大陆碰撞事件,表现为南冈底斯大陆边缘俯冲造弧的科迪勒拉型造山作用,后陆褶皱-逆冲带、班公湖-怒江走滑拉分带的形成,特提斯残余海的彻底消亡以及横断山走滑转换造山带的再生。第四节 古生代地层年代格架一、早古生代地层年代格架

青藏高原早古生代地层出露广泛,根据沉积类型、生物群特征、地质发展史及现今的地理位置,将其分为下列几个地层大区(表2-1):(1)华北地层大区。(2)塔里木-南疆地层大区。(3)秦祁昆地层大区。(4)羌塘-三江地层大区。(5)冈底斯-喜马拉雅地层大区。

华北地层大区包括阿拉善和鄂尔多斯西缘的贺兰山地区,仅出露有寒武纪、奥陶纪沉积,缺失志留系。这一地区的早古生代地层均为稳定型的以碳酸盐岩为主的沉积,地层之间多为连续沉积,厚度不大。在这一地区广泛出露的寒武纪地层香山群,即本表中所列的徐家圈组、狼嘴子组和磨盘进组,其时代目前分歧很大,有全归奥陶纪的,也有划归寒武纪—奥陶纪等。根据西安地质矿产研究所(2009)野外实际考察的结果认为,目前建立的层序还有问题,其下部的徐家圈组部分层位可能包括有奥陶纪地层在内,其余则主要以寒武纪地层为主。鉴于目前这种认识,本次编图过程中均按寒武纪处理,其层序及时代问题有待以后解决。

塔里木地层区大部分地区为浩瀚的大沙漠所覆盖。根据钻孔和部分地区的露头资料显示,早古生代地层发育齐全,属稳定类型沉积,没有火山活动及构造变形变质现象,地层连续性好,化石门类多而丰富,研究程度也高,尤其对年代地层的界线研究有较大的进展。

秦祁昆地层大区,其中的寒武纪和志留纪地层出露较为零星,奥陶纪地层分布广泛,以祁连地区最具代表性,地层总体属活动类型,火山活动和构造运动十分强烈,地层厚度巨大,层间多有不整合存在,岩层普遍变质,褶皱、断裂均较发育,岩性、岩相纵横向变化较大,化石较少,属典型的活动大陆边缘沉积环境。表2-1 青藏高原早古生代岩石地层单位年代格架

柴北缘及昆北区出露的滩间山群,目前其时代包括整个早古生代,自下而上分为变火山岩组、变碎屑岩组和碳酸盐岩组。目前有划归寒武纪—奥陶纪的,也有认为全属奥陶纪—志留纪的。由于在上部碳酸盐岩中前人曾采到珊瑚、角石及微古植物化石,其时代以奥陶纪为主,但也有志留纪分子出现。基于这种情况,本次编图中将其下面两个组划为寒武纪,上部含化石层位属奥陶纪,其中可能包括有部分志留纪地层在内,因此其时代为整个早古生代。东昆仑西段木孜塔格峰一带的志留系在秦祁昆地层大区内没有可以对比的地层,故暂时沿用1:25万区调的温泉沟群和达坂沟群(甜水海地块的岩石地层单位名称)。

羌塘-三江地层(含扬子区)大区,分布范围较广,沉积类型复杂。有稳定型沉积,以碎屑、碳酸盐岩为主;有活动类型沉积,为碎屑岩夹灰岩及火山岩沉积;也有过渡类型的沉积。其中扬子区是我国早古生代地层最发育的地区之一,并且地层发育较全,以浅海相的砂岩、页岩和灰岩为主,纵横向上岩性、岩相变化不大,厚度小,地层连续性好,化石丰富,研究程度较高,是我国研究早古生代生物地层的重要理想地区之一。

在若拉岗日一带出露的早古生代地层玛依岗日组,为一套浅变质207206的沉积岩。碎屑锆石SHRIMP年龄值,最大为3 217Ma(Pb/Pb206238年龄),最小为524Ma(Pb/U年龄),说明锆石具有广泛的物源和复杂的演化历史。根据区域地层对比、岩石组合特征、变质程度、原岩组合、构造变形等特征分析,其时代要早于有化石依据的泥盆纪,其中最小年龄值524Ma应是这套浅变质沉积时代的下限。因此将这一套浅变质地层的形成时代置于早古生代。

冈底斯-喜马拉雅地层(含印缅区)大区,分布于青藏高原南部班公湖-怒江结合带以南的广大地区。区内寒武纪地层出露零星,大部分是由更老的地层上延而来的,区域很难划分出来,或者是跨越时代较长地层单位的一部分。奥陶纪、志留纪地层分布较广,划分比较详细。由于地处南亚大陆的北部边缘地区,其沉积均为稳定型,以滨浅海相的碎屑岩夹碳酸盐岩沉积为主,岩层有轻微变质现象,局部地段可能变质较深。地层连续性好,化石丰富。

嘉玉桥岩群,目前有几种划分方案,有属古生代(未分)(西藏区域地质志,1993),有属前石炭纪(潘桂棠等,2006),有划志留纪—泥盆纪(昆仑山及邻区地质图,2009)等。前人曾在本岩群的不同层位中采有牙形刺、腕足类、古孢子等化石,其时代有奥陶纪—泥盆纪、石炭纪—二叠纪之分,U-Pb法锆石测年为1 334Ma,时代属中新元古代。本次编图认为,目前尚无可靠的资料说明嘉玉桥岩群下部存在与元古宙相当的地层,目前的化石资料均有力地证明嘉玉桥岩群的时代属于古生代。二、晚古生代地层年代格架

青藏高原晚古生代地层十分发育,沉积类型多种多样,其地层分区与早古生代地层分区相同(表2-2)。

华北地层大区的阿拉善地区泥盆纪地层出露零星,石炭纪—二叠纪地层为一套海陆交互相-陆相的砂岩、粉砂岩、砾岩夹碳质页岩及煤层(线),局部地段夹英安质凝灰岩,为典型的陆表海沉积环境。

塔里木-南疆地层大区出露的晚古生代地层发育齐全,地层之间多为连续沉积,仅中晚二叠世之间有一沉积间断。以浅海相沉积为主,下中二叠统中夹有大量基性火山岩,基本没有构造变动和变质现象。化石丰富,且保存完整,尤其是微体化石的采集与研究有很大的进展。晚泥盆世早期为陆相沉积,晚泥盆世晚期(库山河组)海侵,至中二叠世海水退却,中晚二叠世全为陆相沉积。

在塔里木地区阿克陶县库山河一带出露的晚泥盆世库山河组,为一套巨厚层状长石石英砂岩,上部夹生物碎屑灰岩,整合于晚泥盆世奇自拉夫组之上。前人将其所产珊瑚化石组合与川北长滩子组的珊瑚组合及湖南邵东组、湖北袁家沟组的腕足类组合对比,将其置于早石炭世。根据现今泥盆纪—石炭纪界线划分方案,川北的长滩子组、湘中的邵东组和其上的孟公坳组均属晚泥盆世。因此将库山河组置于晚泥盆世比较合适。

秦祁昆地层大区晚古生代地层以西秦岭迭部一带出露最好,从早泥盆世至晚二叠世地层均有出露,剖面连续,化石丰富,研究程度高。祁连地区的晚古生代地层中,早泥盆世地层缺失,中晚泥盆世地层为陆相沉积,早石炭世海侵,晚石炭世为海陆交互相沉积,二叠纪有海相及陆相沉积,但以陆相为主。在陆相地层中,均产丰富的植物化石。昆仑地区的晚古生代地层有下列几个问题值得说明。(1)昆仑地区唯一出露有早泥盆世卡拉楚卡组的地方,是在木孜塔格地区阿其克库勒湖南岸卡拉楚卡山一带,这仅仅是一个点上的剖面资料。区域上的展布情况还不清楚,但这一重要信息必须引起以后工作的注意。表2-2 青藏高原晚古生代岩石地层单位年代格架(2)昆南地区晚二叠世格曲组与下伏中二叠世树维门科组为不整合接触,在兴海地区与下伏中二叠世马尔争组中基性火山岩组亦为不整合接触,虽然对这一接触关系目前认识还不一致,但已从不少实际资料中证实了这一关系的存在。(3)广泛分布于南大陆(冈瓦纳大陆)的冷水型单通道Monodiexodina组合,目前已知分布最北的地域为昆南地区鲸鱼湖西北贝力克库勒、布喀达坂峰地区的哈夏—克里克—得亚及哈尔瓦以东地区。由于这一类类动物组合的出现而建立起来的中二叠世鲸鱼湖组,目前在区域上的展布情况还不十分清楚。这一重要信息有待以后工作中加以注意。

羌塘-三江地层大区晚古生代地层出露完整,尤其是上扬子区更为突出。上扬子地区表中所列的晚二叠世地层卡以头组,是由原“卡以头页岩”演变而来。这一岩石地层单位目前按晚二叠世的时代处理还存在疑问。据云南省区域地质志(1982)在滇东宣威一带的早三叠世飞仙关组之下与晚二叠世地层之间有一过渡层称“卡以头页岩”。该页岩与下伏地层为连续沉积。“卡以头页岩”中产双壳类化石Claraia Wangi(王氏克氏蛤),这一双壳类化石是我国华南广大地区早三叠世的重要化石,其位置基本上是在二叠与三叠纪界线处,是一个非常重要的化石。目前尚不清楚卡以头组的厚度及化石产出的具体部位,但至少应当认为含化石的岩层以上应属早三叠世。第三章 寒武纪构造-岩相古地理

研究区大体以班公湖-双湖-怒江-昌宁对接带所代表的特提斯主大洋为界,分为泛华夏陆块群及其边缘、原特提斯主洋盆和冈瓦纳大陆及其边缘3个大的构造-岩相古地理系统。前者以巴颜喀拉-昆南原特提斯洋盆消减带分为塔里木、阿拉善、柴达木地块(泛华夏西部陆块群)及其边缘系统和扬子陆块及其西部边缘地块系统。

泛华夏西部陆块群及其间的秦祁昆地区,总体处于伸展构造背景,呈现陆表海-陆缘海与初始洋盆相间的复杂古地理格局。各陆(地)块边缘是陆缘海的浅海到斜坡沉积,祁连山的北祁连、中祁连、拉脊山、欧龙布鲁克、柴北缘为初始洋盆的斜坡-深海与水下隆起的台地-浅海甚至古隆起相间的堑垒格局。昆仑和秦岭地区古地理格局与祁连类似,沿柳什塔格—朝阳沟—诺木洪—得力斯坦沟一线分布的昆中蛇绿混杂岩带,代表了寒武纪原特提斯洋的残留,也是秦祁昆构造古地理区的南界。

扬子陆块及其边缘三江地块群系统,组成泛华夏南部陆块群,总体处于稳定盖层发展阶段,以陆表海-边缘海沉积为主体。

寒武纪是冈瓦纳大陆最终形成时期。研究区印度陆块和冈底斯-喜马拉雅属于冈瓦纳本部,处于造山后的伸展阶段,在申扎一带发育了海相双峰式火山岩沉积,但由于分布零星,古地理总体面貌不清。第一节 寒武纪大地构造相划分

综合沉积、岩浆、变质变形事件,结合古地磁、古生物区系等,对青藏高原不同构造单元寒武纪的构造属性进行分析,划分、厘定的大地构造相系统见表3-1和图3-1,分为16个大相、17个相,归并为5个组合、3大系统。对应的古地理单元名称及其隶属关系如表3-1所示。各构造相特征的具体说明参见本章中每节的“构造特征”部分,对应的岩相古地理面貌见图3-2。第二节 秦祁昆地区构造-岩相古地理

秦祁昆地区为一系列裂谷-初始洋盆与浅海台地复杂间列的沉积古地理格局,包括了北祁连初始洋盆、中南祁连裂谷盆地、赛什腾山-锡铁山初始洋盆、柴达木地块、昆仑-西秦岭弧盆系、阿尔金弧盆系6个构造相单元。分述如下。一、北祁连初始洋盆(Ⅳ)

1. 构造特征

初始洋盆位于祁连山北缘,西端被阿尔金山南缘断裂截切,主体向东经托莱山、大通北山、达坂山、白银、陇县等地,呈北西-北西西向延伸,长度大于800km。图面表示范围包括了北祁连岩浆弧。总体处于伸展、裂解构造背景。

2. 岩相特征

北祁连初始洋盆区包括了隆起区、滨岸相、浅海碳酸盐岩-碎屑岩-火山岩相、半深海硅泥质-灰质火山岩相以及深海相、岩浆岩相(参考剖面20条)。表3-1 青藏高原寒武纪古地理单元与大地构造相单元对应表图3-1 青藏高原及邻区寒武纪大地构造相划分图注:构造相代号见表3-1图3-2 青藏高原及邻区寒武纪构造-岩相古地理简图

南华山古隆起:分布于宁夏海原县南。确定古陆存在的依据是南华山东段志留系旱峡组对长城系海原群园河组的超覆不整合和西华山西端旱峡组对海原群西华山组的不整合,以墩墩梁剖面为代表。

旱峡组底部为厚10~15m之灰色厚层—块状钙质细—中砾岩、粗—巨砾岩,砾石具叠瓦状排列,应属海侵滞留砾岩属滨外环境沉积。反映了该地区在蓟县系—奥陶系这段地质历史时期一直处于隆起遭受剥蚀。

滨岸相:主要分布在肃北县南鹰嘴山地区,以中晚寒武世香毛山组(∈x)中段为代表。主要岩性有灰绿色绢云板岩、长石岩屑细2-3砂岩、石英质细砾岩夹砂岩、灰岩等。发育浪成波痕、沉积间断面、冲刷面构造、潮汐(脉状、透镜状)层理及韵律层理等沉积构造,表明水动力条件比较动荡,潮汐作用、风暴和浪作用频繁,具典型的滨岸相潮间带沉积特征。本区香毛山组中上部普遍发育一层石英细砾岩,说明曾一度处于浅滩环境。

浅海碳酸盐岩-碎屑岩-火山岩相:分布于天祝县西—祁连县峨堡乡天盆河—肃南县南野牛沟—祁连县—石包城—祁连山一带,以中寒武世黑茨沟组为代表,是一套基性—中酸性火山熔岩、火山碎屑岩及陆源碎屑岩夹碳酸盐岩透镜体的火山-沉积岩建造。火山岩有灰绿色安山岩,局部发育杏仁状构造;火山碎屑岩为安山质角砾晶屑凝灰岩、安山质凝灰熔岩、流纹质岩屑凝灰岩和英安质含角砾岩屑凝灰岩等;正常沉积岩有灰绿色砂质粉砂质板岩、泥硅质板岩夹细粒长石石英砂岩、细粒石英砂岩、浅灰色硅质岩及微晶灰岩等,灰岩内产三叶虫、腕足类和微古植物化石。

半深海硅泥质-灰质火山岩相:覆盖了北祁连大部分地区,西起酒泉,东至白银以东。主要以白银地区的黑茨沟组及香毛山组为代表。

白银地区黑茨沟组为一裂陷海槽的沉积环境,其岩石组合除具前述岩石组合外,所不同的是,下部有灰色、褐红色含铁锰硅质岩,含铁锰硅质千枚岩,玄武岩。玄武岩多具块状、枕状构造,局部见淬碎现象,并常伴有具水平微细层理的含铁锰硅质岩及少量的英安岩或英安凝灰岩。基性火山角砾集块岩发育,大理岩透镜中发育水平纹层,可见少量的硅质岩条带及碧玉岩透镜体。总体为硅泥质岩夹少量中基性火山岩的火山-沉积组合。

香毛山组为一套以深灰色、灰黑色板岩,长石岩屑砂岩为主,夹硅质板岩、硅质岩和灰岩透镜体,局部夹少量火山碎屑岩的火山-沉积岩建造。发育平行层理,局部发育浊积岩。微晶石英岩呈薄层状发育水平纹层常与千枚岩互层产出。碳酸盐岩呈薄层或条带透镜状,局部具有水平纹层,常夹于微晶石英岩、千枚岩之中。火山碎屑岩发育广泛。纵向上自下而上碎屑粒度有减小的趋势,反映水体逐渐加深、介质能量由高变低的海侵退积型地层结构。总之,香毛山组碎屑岩-火山碎屑岩组合是一个陆壳裂解形成裂陷海盆过程中的产物。

深海相:零散分布于吊大坂、熬油沟、二只哈拉、玉石沟、水洞峡等地。以区内产出的蛇绿岩(熬油沟、玉石沟、水洞峡等)及相伴的远洋沉积为代表。蛇绿岩以玉石沟蛇绿岩岩石组合发育齐全,主要岩石组合为斜辉橄榄岩、纯橄岩、堆晶辉长岩、均质辉长岩、角斑岩、细碧质枕状熔岩,以及呈团块状产出于枕状熔岩中的放射虫硅质岩。远洋沉积主要是一套深海砂泥质、灰质、硅质及火山岩沉积组合,为一套深海盆地沉积。

岩浆岩相:有双峰式火山熔岩、火山碎屑岩和蛇绿岩,其中玄武岩属富钾大陆拉斑玄武岩;火山岩具有双峰式火山岩特征;蛇绿岩地球化学特征表明,玉石沟蛇绿岩形成于大洋扩张脊环境。基性火山岩Sm-Nb年龄为(495.11±13.78)Ma,Rb-Sr年龄为(521.48±23.97)Ma(夏林圻,1996),基性熔岩Sm-Nd年龄为522~499Ma(夏林圻,1995),推断玉石沟蛇绿岩形成于寒武纪末—早奥陶世。

北祁连初始洋盆发育侵入岩,包括花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩,岩石属过铝质—次铝质、钙碱性岩系,总体以S型花岗岩为主。拉硐二长花岗岩为495Ma。

3. 古地理特征

北祁连初始洋盆早、中寒武世以黑茨沟组为代表的浅海相裂隙式喷发堆积,到晚期碎屑岩发育,为浅海潮坪低能环境产物。黑茨沟组多以中寒武世为主,但在北祁连西段的酒泉、昌马和东段的兰州、静宁地区黑茨沟组层位较低,跨到了早寒武世。反映了该地区在早寒武世时,其东、西两端接受沉积早,而中部大多数地区此时可能还是隆起区,遭受剥蚀。

黑茨沟组自东向西的厚度变化是东部会宁库河—大湾厚2 208m、白银地区厚1 267.08m、永登石青硐厚度1 734m、天祝厚362.47m、青海互助厚632.22m、祁连县峨堡天盆河厚2 157.09m、肃北县锅底坑山、鹰嘴山南坡一带厚8 121m,不难看出北祁连地区东、西两端沉积厚度明显较中部地区大,说明东、西两端为沉积中心。中晚寒武世以香毛山组为代表的碎屑岩夹碳酸盐岩沉积,火山岩不发育,生物以浮游的三叶虫为主,属深水温暖的海湾环境,沉积具明显的复理石特征。自下而上碎屑粒度逐渐变细的趋势,反映水体逐渐加深的海侵退积型沉积。

早-中寒武世(黑茨沟组)双峰式火山岩是继震旦纪后陆壳进一步拉张裂解的产物,代表了裂谷发展的初期阶段;中-晚寒武世(香毛山组)随着陆壳进一步拉张裂解,裂谷边缘地带陆壳渐渐拉薄向洋壳过渡,形成了裂谷型火山岩及碎屑岩建造,为微洋盆陆坡火山沉积的产物。二、中南祁连裂谷盆地(Ⅴ)

1. 构造特征

中南祁连裂谷盆地分布于北祁连与赛什腾-锡铁山-都兰-共和-临夏混杂岩带之间的长条状地带,包括了现今的中祁连岩浆弧、拉脊山结合带以及南祁连等构造单元,处于伸展构造背景。

2. 岩相特征

中南祁连裂谷盆地包括了中南祁连古隆起、滨海相、浅海相、半深海相及深海相和岩浆岩相(参考剖面9条)。

中南祁连古隆起:位于野马南山—托来南山南坡与疏勒南山北坡一带。出露地层为前寒武纪变质地层,依据泥盆系阿木尼克组不整合在元古宙地层之上,缺失寒武纪地层,推测本区为古隆起。

滨岸碎屑岩相:在党河南山和疏勒南山南坡一带围绕古陆南缘呈带状分布。以皱节山组和欧龙布鲁克组下段为代表。皱节山组自下而上由含砾白云岩、白云岩、粉砂岩、细砂岩组成。早期呈紫红色,后期呈灰绿色,表明气候由比较干燥变为湿润温暖。该组是在南华纪—震旦纪晚期冰川消融,海平面大幅度上升后沉积环境比较动荡的过程中形成的碎屑岩,砂岩发育水平层理,层面上有遗迹化石表明其处于波浪影响的潮间带。

欧龙布鲁克组下段早期为浅海相白云岩建造,底部含磷。晚期为一套紫红色碎屑岩堆积,见波痕、泥裂沉积构造,含食盐假晶。显示为滨海相燥热气候的氧化环境。

浅海相:分布于花海子—德令哈—天竣一线的广阔地带。包括了开阔台地相和浅海碳酸盐岩-碎屑岩-火山岩相。开阔台地相以中晚寒武世欧龙布鲁克组中、上部为代表。岩性以碳酸盐岩为主,夹碎屑岩,主要岩石有含磷砾岩、砂砾岩、白云岩、砂岩、页岩、灰岩。该时期气候温暖,海水含氧量、含盐度适宜动物的生存与繁殖,反映浅海台地沉积的碎屑岩-碳酸盐岩建造。浅海碳酸盐-碎屑岩-火山岩相以滩间山群(230剖面)变火山岩组和黑茨沟组(099剖面)为代表。滩间山群变火山岩组为一套浅海碎屑岩-碳酸盐岩建造,沉积厚度大,伴随中基性火山喷发活动,并有基性—超基性—中酸性岩浆侵入,反映了该区处于地壳活动相对强烈的环境。黑茨沟组下部海相火山岩以裂隙型喷溢为主,基性熔岩沿断裂喷溢形成百余米厚的火山岩层;晚期地壳一度趋于稳定,沉积了薄层状泥质灰岩夹层。中部灰岩形成了以碳酸盐岩为主的沉积,显示了以浅海潮坪低能带为主的沉积环境。上部以板岩为主的沉积表明了本区为浅海沉积环境。总厚632.22m。

半深海相:主要分布于达肯大坂—全吉山以南—牦牛山—共和—西宁—兰州—定西一带,分布范围的西部为狭长地带,愈往东分布愈宽,拉脊山两侧达到最宽。本区因资料缺乏,按瓦尔特相律,结合两侧相邻沉积相推测为半深海。

深海相:分布于拉脊山及刚察东地区,为一套火山岩-碎屑岩建造。以六道沟组和深沟组为代表。六道沟组下部为基性火山岩,向上逐渐变为中基性火山碎屑岩及安山岩;上部以硅质岩类为主。深沟组下段的主要岩性为灰绿色玄武岩、安山玄武质角砾熔岩、粗玄岩-集块岩、玄武岩-中基性熔岩凝灰岩、浅灰绿色安山岩夹凝灰岩板岩及灰岩透镜体;上段为砾岩、砂岩、粉砂岩夹紫红色凝灰岩、安山岩和灰绿色玄武岩。为陆缘裂谷深海相沉积的基性—中基性火山岩-碎屑岩建造。

岩浆岩相:以基性岩类为主。拉脊山一带下部为陆相火山岩(苏明才,1982)向上变成海相火山岩,火山岩以偏碱性的基性岩为主。蛇绿岩以甘肃武山、甘谷一带鸳鸯镇-关子镇蛇绿岩为代表。其组成主要有基性火山岩、辉长岩、辉石岩及墨绿色蛇纹岩,著名的鸳鸯玉就是以该蛇纹岩岩体为原材料。其中基性火山岩出露最多,为最主要的岩石类型。其岩石地球化学特征显示为N-MORB型,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分。变质基性火山岩(斜长角闪片岩)全岩Sm-Nd等时线年龄为(544±47)Ma(长安大学,2004)。

花岗岩类侵入岩体零星分布,主要有花岗闪长岩、石英闪长岩、碱性花岗岩、钾长花岗岩、正长岩、二长花岗岩等。属过铝质、钙碱性-碱性系列,成因类型总体以I型为主体(有S型、A型)。

3. 古地理特征

寒武纪中南祁连为一北西高、南东低的古地理格局,古隆起分布在中南祁连的北西部,深海小洋盆分布于南东部拉脊山一带。期间是广阔的浅海台地。纵向上,本区早寒武世为一套滨岸相的碎屑岩沉积,主要分布在西部地区;中晚寒武世东、西地区明显不同。西部以浅海台地相沉积为主,而东部主要以火山岩-碎屑岩沉积组合为主。反映了西部为一套稳定环境的沉积,东部地区活动性增强。三、阿尔金弧盆系(Ⅵ)

阿尔金弧盆系俯冲时间和超高压变质带时限明显早于秦祁昆其他地区,表明其有相对独立的构造背景和演化历程。北以红柳沟-拉配泉结合带北缘断裂为界,南以阿帕-茫崖构造带南界断裂为界,可进一步分为以下3个构造相单元。(一)红柳沟-拉配泉消减洋盆(Ⅵ)1

1. 构造特征

红柳沟-拉配泉消减洋盆,早寒武世已经处于洋盆发展阶段,代表洋盆的枕状玄武岩、超镁铁岩等蛇绿岩岩石组合和远洋硅质岩的形成时代不晚于早寒武世。中寒武世—早奥陶世时期,阿北洋盆汇聚,在蛇绿混杂岩南侧形成了洋岛玄武岩、岛弧玄武岩、岛弧中酸性火山岩和大陆边缘的碎屑沉积等,表明大洋俯冲削减的方向由北向南(天津地质矿产研究所,2008)。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

浅海碎屑岩相:分布于结合带东、西部,靠近北部边界处。以陆源碎屑沉积岩为代表,岩性主要由石英片岩、白云母片岩和绢云母板岩组成。该套岩石构成拉配泉岩群变碎屑岩组,空间展布与构造线方向一致,与其他岩块均为构造接触关系。

深海相:分布于结合带内的广大地区。常见于蛇绿岩片的上覆岩系中,并与蛇绿岩密切相伴。岩石组合有放射虫硅质岩、硅质灰岩和大理岩、千枚岩及洋岛基性火山岩等,反映了区内古洋盆的存在。

2)岩浆岩相

岩浆岩相以蛇绿岩为主。蛇绿岩分布于红柳沟—拉配泉一带,呈带状近东西向展布。主要有超镁铁质杂岩、辉长质杂岩和镁铁质火山岩等。根据常量元素、稀土元素和微量元素特征,红柳沟-拉配泉蛇绿岩为MORB型,反映了其形成于洋脊环境。贝克滩洋岛玄武岩的Sm-Nd全岩年龄为(524.4±43.9)Ma(刘良,1999);流纹英安岩的锆石U-Pb同位素年龄为(503±14)Ma;侵入于拉配泉岩群火山岩岩组的岛弧闪长岩-花岗闪长岩和后造山似斑状二长花岗岩年龄分别为(470±14)Ma和(437.9±0.8)Ma,表明碰撞造山的时代应至少大于(437.9±0.8)Ma(天津地质矿产研究所,2008)。因此,蛇绿岩就位年龄应大于(437.9±0.8)Ma。(二)阿中岩浆弧(Ⅵ)2

1. 构造特征

阿中岩浆弧分布于阿羌—苏吾什杰一带,呈带状北东-南西向沿区域构造线方向展布,寒武纪处于俯冲带之上的岛弧构造背景,南缘的高压变质带暗示存在陆壳的深俯冲和折返。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

区内沉积相有古隆起和浅海两种(参考剖面3条)。

环形山古隆起:分布于阿尔金岩浆弧的北段环形山地区,呈月牙形展布。在阿尔金地区的亚普恰萨依(剖面38)和环形山(剖面39)地区,下奥陶统额兰塔格组与新元古界青白口系呈角度不整合接触(新疆地质志,1993)。在拉配泉(剖面37)地区,上寒武统与中元古界蓟县系呈角度不整合接触(冯增昭,2005)。由此说明至少早中寒武世时环形山地区是隆起,为遭受剥蚀区,直至晚寒武世才接受了一套细碎屑岩沉积。

浅海碎屑岩相:分布于苏吾什杰以西至阿羌的广大地区。以拉配泉地区的上寒武统及区内广泛发育的拉配泉岩群的中、下段为代表。上寒武统主要为一套浅水细碎屑岩,含三叶虫和腕足类化石,厚118m。其岩性为泥岩、粉砂岩夹灰岩透镜体,为碎屑岩台地沉积。拉配泉岩群为一套火山岩—沉积岩,中部碎屑岩岩组,以灰色变质钙质石英砂岩、板岩、灰黑色千枚岩为主,夹石英岩、泥灰岩,产腕足类化石。表现出浅海环境的沉积特征。

塔什达坂西一带,发育有寒武纪—奥陶纪为基性—酸性的各类侵入岩。推测应该有寒武纪的沉积,结合其东部地区为浅海碎屑岩,判断侵入岩分布区亦为浅海碎屑岩。西段为推测区,无详细资料。

2)岩浆岩相

区内岩浆岩发育,以侵入岩为主,从基性—酸性均有。分别为苏吾什杰岩体群、其昂里克岩体群和黄土泉岩体。岩石组合为辉长-辉绿岩、二长闪长岩、闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩及二长花岗岩。其中基性端元为I型花岗岩类,酸性端元为S型花岗岩类。其微量元素及稀土元素特征表明,属消减区的活动陆缘或者岛4039弧环境的产物。其同位素年龄为Ar-Ar(413.8±8)Ma;Rb-Sr等时线年龄为(491.3±4.6)Ma(崔军文,1999);U-Pb年龄为529.8Ma,555Ma;U-Pb年龄为486.343Ma(广西壮族自治区地质调查院,2003)。

拉配泉岩群下部的火山岩岩组,主要为安山岩、英安岩和流纹英安岩等中酸性火山熔岩-火山碎屑岩,局部夹变安山玄武岩、变玄武岩。火山岩成分既有碱性的,又有非碱性的。微量元素和稀土元素特征表明以陆缘弧环境为主,部分变基性火山岩可能产生于洋岛环境。

3. 古地理特征

阿尔金岩浆弧是阿北洋盆向南俯冲发生汇聚的产物,在早寒武世主体为隆起剥蚀区,直至晚寒武世才开始局部接受沉积,晚寒武世末—奥陶纪的大范围海侵,使全区被海水淹没,在不同类型的盆地环境中沉积有碎屑岩-碳酸盐岩。(三)阿帕-茫崖初始洋盆(Ⅵ)3

1. 构造特征

阿帕-茫崖初始洋盆出露于阿尔金山南坡,东起青海茫崖镇,西至新疆阿帕,呈北东-南西向展布,断续延伸约700km,现今构造单元被称为阿帕-茫崖蛇绿岩带或者阿南构造混杂岩带。

2. 岩相特征

沉积相与岩浆岩相同等发育。

1)沉积岩相

沉积岩相包括浅海、半深海和深海3种相区。

浅海碳酸盐相:分布于结合带中西部,靠近北部边界处。以下古生界(Pz)碳酸盐岩岩片为代表。岩性主要由中厚层状灰色结晶灰1岩、浅灰绿色劈理化绿帘石化大理岩、灰黑色含碳大理岩夹薄层状灰黑色含碳钙质板岩、含碳质绢云石英千枚岩、绢云千枚岩组成。岩石受变形变质作用较弱,原有的层理仍然比较清楚,代表了一种碳酸盐岩台地沉积。

半深海斜坡相:紧邻浅海碳酸盐岩相分布,呈带状北东-南西向展布。主要由劈理化石英岩、劈理化变质细—粉砂岩、绢云(石英)千枚岩、云母石英片岩、白云母片岩夹含碳质绢云千枚岩组成。岩石受变形作用改造强烈,劈理、片理或千枚理、糜棱面理发育。恢复原岩为由砂岩与泥岩(劈理化砂岩、石英岩与绢云千枚岩)互层构成的复理石,复理石韵律非常清楚。

深海相:分布于结合带内的广大地区。常见于蛇绿岩的上覆岩系中,并与蛇绿岩密切相伴。岩性组合为硅质岩、凝灰岩、基性火山岩及碳酸盐质泥球状沉凝灰岩。基性火山岩的岩石地球化学特征表明为大洋碱性玄武岩,形成于大洋环境。反映了大洋板内岩浆产物和远洋深海沉积环境。

2)岩浆岩相

蛇绿岩:由超镁铁质堆晶杂岩、超镁铁质—镁铁质堆晶杂岩、(中)基性火山岩及基性岩岩墙组成。超镁铁质—镁铁质堆晶杂岩主要是变辉橄岩、变橄辉岩、变辉石岩及变辉长岩。中基性火山岩主要有阳起石片岩、斜长阳起石片岩、绿泥斜长阳起石片岩、阳起石岩、透闪绿泥石片岩、透闪片岩及中基性火山岩。

侵入岩:主要岩石类型为二长花岗岩、钾长花岗岩、石英二长岩及辉长岩。U-Pb同位素年龄为486~329Ma,Rb-Sr年龄为529.8Ma(广西壮族自治区地质调查院,2003)。其岩石化学、微量元素地球化学特征表现为消减区的活动陆缘或岛弧环境。

3. 古地理特征

该带基性—超基性岩带具有层状杂岩和SSZ型蛇绿岩伴生的特征,层状杂岩是重要的铜、镍、钛磁铁矿成矿母岩。基性岩形成时代晚于红柳沟-拉配泉,表明其总体处于裂谷演化阶段。四、赛什腾山-锡铁山初始洋盆(Ⅶ)

1. 构造特征

赛什腾山-锡铁山初始洋盆分布于柴达木北缘赛什腾山、锡铁山、阿木尼克山、牦牛山、沙柳河一带。向西北被阿尔金南缘断裂截切,向东被瓦洪山断裂截切。寒武纪处于伸展构造背景。

2. 岩相特征

该带保留规模小,相序不完整。沉积相和岩浆岩相同等发育。

1)沉积岩相

涉及地层单位为滩间山群,多呈岩片产出(参考剖面3条)。

深海盆地(深海平原)相:分布范围与蛇绿岩相同,以蛇绿岩中深水沉积物为代表。呈透镜状产于滩间山岩群变火山岩岩组中,岩性以青灰色含黏土和放射虫玉髓-石英质的硅质岩、薄层状钙质细粒海绿石砂岩为主,属于深海平原沉积。

浅海碎屑岩-火山岩相:分布于冷湖北、赛什腾山及乌岩兰南部地区(279—281剖面),以滩间山群为代表。自下而上分为变火山岩岩组、变碎屑岩组和碳酸岩组。浅海碎屑岩-火山岩相主要见于下面两个岩组。其中变火山岩岩组为基性—中基性的钙碱性火山岩类和火山碎屑岩类;少量偏酸性岩中夹有含火山碎屑的沉积碎屑岩类和碳酸盐岩类,即以大量的火山岩中夹正常碎屑岩类为特征。变碎屑岩岩组主要为灰色变石英粉砂岩、变质海绿石砂岩、变长石石英细砂岩、变长石石英砂岩、石英岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、千枚状板岩、变质硅质岩(含锰矿层)和大理岩、糜棱岩化硅质岩、含石榴黑云石英岩及石榴黑云变粒岩等。硅质岩含放射虫化石。总体属浅海-陆棚相喷发沉积,沉积厚度大,伴随中基性火山喷发活动和基性—超基性—中酸性岩浆侵入,中浅变质。反映了该区处于地壳活动强烈的扩张环境中。

2)岩浆岩相

岩浆岩相以蛇绿岩为主,以不同规模的构造岩块(片)被夹裹于滩间山群中,为洋壳残块与岛弧火山岩的混杂沉积。蛇绿岩岩石组合有变质橄榄岩类、超镁铁质—镁铁质岩类、基性岩席、喷出岩、斜长花岗岩和深水沉积岩。五、柴达木地块(Ⅷ)

1. 构造特征

北起赛什腾山-锡铁山-瓦洪山断裂,南至昆仑山前断裂。寒武纪处于周缘裂陷背景。

2. 岩相特征

以沉积相为主体,中酸性侵入岩零星出露。

1)沉积岩相

沉积岩相主要为柴达木古陆和滨、浅海相沉积(参考剖面1条)。

柴达木古陆:分布于柴达木盆地腹地索尔库里—大风山—一里坪一带。区内多为新生代地层所覆盖,在其边缘部位可见早古生代地层不同程度超覆不整合于古元古代中、高级变质岩系之上。主要岩石有片麻岩、大理岩、角闪岩及混合岩。由此推测本区在寒武纪时是一个隆起剥蚀区。

滨海相:尚未发现有寒武纪沉积出露。根据相序展布规律在古陆和浅海之间的地带推测为滨海相。

浅海碎屑岩-火山岩相:见于滩间山群。自下而上为变火山岩岩组、变碎屑岩组和碳酸岩组。浅海碎屑岩-火山岩相主要见于下面两个岩组。其中变火山岩岩组为基性—中基性的钙碱性火山岩类和火山碎屑岩类;变碎屑岩岩组主要为灰色变石英粉砂岩、变质海绿石砂岩、变长石石英细砂岩、变长石石英砂岩、石英岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、千枚状板岩、变质硅质岩(含锰矿层)和大理岩、糜棱岩化硅质岩、含石榴黑云石英岩及石榴黑云变粒岩等。硅质岩含放射虫化石。属浅海-陆棚相沉积,沉积厚度大。

2)岩浆岩相

有中基性火山岩和基性—超基性—中酸性岩浆侵入岩。柴达木地块还出露有英云闪长岩及石英闪长岩等侵入岩。

3. 古地理特征

南华纪—震旦纪,塔里木陆块经历了初始拉张,在全吉山一带出现了被动陆缘裂陷盆地,形成稳定陆源碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造——全吉群。随着拉张作用的不断增强,在乌兰以北出现了具有洋壳特点的蛇绿岩,形成了初始的小洋盆。寒武纪至早奥陶世,在陆棚至浅海环境下形成了一套稳定的沉积建造。总体具有中部隆起,周缘为滨、浅海相的古地理格局。六、昆仑-西秦岭弧盆系(Ⅸ)

昆仑地区的寒武系总体上属于活动类型的沉积,地层出露大都不全,剖面多不连续,构造变动和岩浆活动频繁。岩石大多数变质,化石稀少,研究程度略低。岩性、岩相变化较大,有些沉积是以构造混杂岩的形式产出,表现出活动陆缘型的沉积特征。可进一步分为3个次级大地构造相单元。(一)西秦岭地块(Ⅸ)1

1. 构造特征

西秦岭地块分布于同德、碌曲、岷县、西和一带的地区。北起宗务隆山晚古生代裂谷带南缘断裂,南至略阳-勉县结合带北界断裂。该时期构造背景依据不足,推测为弧后盆地环境。

2. 岩相特征

以沉积相为主,岩浆岩相零星。

1)沉积岩相

沉积岩相主要为浅海相沉积,但因地域不同岩相变化较大(参考剖面3条)。

浅海碎屑岩:分布于武山南东一带,以早古生代李子园群和太阳寺组为代表(286剖面),是一套浅海相碎屑岩沉积。李子园群为一套中浅变质的沉积-火山岩系。以变质碎屑岩夹碳酸盐岩为主,局部夹变质中基性火山岩。太阳寺组以浅灰色—灰色中薄—中厚层状变质石英(砂)岩、石英片岩为主,夹绢云母石英片岩、浅灰绿色含绿泥绢云石英片岩等,向西部延伸逐渐以绢云母石英片岩为主夹石英片岩。原岩应为成熟度较高的石英砂岩、石英细砂岩和泥质石英粉砂岩等。含微古化石及牙形石Teridonlas sp.(圆柱牙形石属,未定种)。

浅海—半深海缺氧障壁海湾沉积:分布于迭部—陇南一带。以深灰色—灰黑色厚层—块状硅质岩与黑色碳硅质板岩互层为特征,以太阳顶组为代表(96剖面),厚度大于831.72m。是祁秦海域白龙江裂陷槽的早期阶段沉积,属于富含有机质、含磷的浅海—半深海缺氧障壁海湾环境沉积。沉积物以硅质、碳泥质为主。未发现浮游和底栖生物,仅有层纹藻和球粒藻。下部有机质局部富集可构成石煤或炭化沥青透镜体。硅质岩在一个沉积阶段厚度可达200m左右。黑色板岩中含软舌螺化石。下部碳质板岩中获得铷-锶同位素等时线年龄(535.5±11.4)Ma及黄铁矿铅同位素年龄545.42Ma,时代为早寒武世无疑。

2)岩浆岩相

岩浆岩相有基性—超基性杂岩(辉长岩、二辉岩)、辉长闪长岩、闪长岩等。岩石属于低钾拉斑玄武岩系列,是拉张型侵入岩。关子镇206238流水沟岩浆杂岩体Pb/U表面年龄加权平均值为(507.5±3.0)Ma;阿什贡基性-超基性杂岩体Rb-Sr年龄为(490.14±64.37)Ma。李子园群火山岩为中基性火山岩,岩石地球化学特征表明为岛弧构造环境。

3. 古地理特征

西秦岭地块以浅海碎屑岩、浅海—半深海缺氧障壁海湾沉积为主。其余地方因缺乏资料,推测为浅海相。(二)库地-其曼于特-祁漫塔格弧后盆地(Ⅸ)2

1. 构造特征

库地-其曼于特-祁漫塔格弧后盆地分为东、西、中3段。东段西起土拉牧场,经索尔库里南至骆驼峰以北的地区,呈楔状体近东西向展布。西段西起公格尔山,经库地北阿喀孜达坂至喀什塔什,呈带状北西-南东向展布。中段西起于田东至奥依亚依拉克,呈带状北东向展布。可能为断续相连的弧后洋盆,处于伸展、裂解构造背景。

2. 岩相特征

沉积相和岩浆岩相同等发育。

1)沉积相

除在西段有古隆起存在外,3段的沉积相组合基本相似,包括滨海、浅海、半深海及深海4类沉积(参考剖面6条)。

东段 主要包括后3类沉积,其特征如下。

浅海火山-碎屑岩:分布于东段大部分地区,以滩间山群的下岩组火山岩组和中岩组碎屑岩组为代表(本书暂将火山岩组和碎屑岩组归为寒武纪,273、277剖面)。火山岩为深灰色熔岩角砾岩、蚀变熔岩角砾岩、灰紫色眼球状流纹岩、蚀变凝灰角砾岩、蚀变流纹岩、硅化流纹英安岩、流纹质熔结凝灰岩。厚度大于520.38m。碎屑岩为绿泥绢云长石变砂岩、绿泥绢云长石片岩、含凝灰质绢云母长石变砂岩、浅灰色含凝灰质长石绢云母片岩。为一套低绿片岩相的浅变质陆源碎屑岩,叠置厚度为4019.57m,应为浅海碎屑岩沉积。

半深海相:围绕深海盆地在向陆一侧呈带状分布。区内没有寒武纪地层出露,仅根据浅海和深海相,推测有半深海相存在。

深海盆地相:分布于阿牙克库木湖北黑山地区,以黑山蛇绿混杂岩(Nh—O)为代表。

中段 与东段沉积相组合相同,但其沉积特征有所区别。

浅海火山-碎屑岩相:分布于中段的广大地区,以早古生代上其汗岩组火山-碎屑岩-碳酸盐岩建造为代表,火山岩为多次喷发的细碧角斑岩系,岩石有玄武岩(细碧岩)、安山岩(角斑岩)、英安岩、流纹岩(石英角斑岩),钙碱性系列。沉积岩有碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩。火山岩的岩石组合特征和地球化学特征,表明其形成于弧后环境,与火山岩同沉积的碎屑岩及碳酸盐岩为浅海相。总体为弧后环境下一套浅海沉积岩系。视厚度大于4 669m。

半深海斜坡相:分布于于田—阿羌一带,以阿拉叫依岩群中浅变质的陆源碎屑复理石建造为代表,原岩碎屑成分以石英为主,长石较少,泥质含量较高。据原岩的沉积建造、岩石组合特征将该岩群分为上、下两个岩组。上岩组主要为灰色—灰绿色变石英杂砂岩、深灰色绢云石英千枚岩、灰色黑云母白云石变粒岩、含粉砂质绢云母板岩、白云质灰岩、微晶灰岩、结晶灰岩等,为碎屑岩夹薄层碳酸盐岩建造。叠置厚度为2167.79m。由砂岩-粉砂岩、粉砂岩-泥质岩或泥质岩-灰岩组成的沉积韵律较为清楚,沉积旋回发育,单个旋回下部均为碎屑岩,上部为灰岩,反映了沉积序列是由陆源碎屑岩向碳酸盐岩过渡的沉积演化。在库拉甫河一带,上岩组中未见碳酸盐岩,以变细砂岩、粉砂岩、泥质岩为主,沉积韵律清楚。碎屑岩不活泼元素特征,表明其应为被动大陆边缘复理石沉积建造。

深海盆地灰质—硅质岩相:分布于其曼于特一带,以其曼于特蛇绿岩为代表。

西段 沉积相组合较全,包括古陆、滨海、浅海、半深海和深海沉积。

坎地里克古隆起:分布于西昆仑恰尔隆,面积不大。区内可见下奥陶统与中元古界蓟县系拉斯克木群的不整合接触,中间缺失寒武纪沉积。一般来说,中国寒武纪与奥陶纪地层基本上是连续沉积的,如果寒武纪至奥陶纪的早期地层缺失(非断层所致),说明寒武纪时应为古隆起。

滨海相:围绕古隆起带状分布,区内无寒武纪沉积地层出露。根据其相邻相区,推测其为围绕古隆起分布的滨海相沉积区。

浅海相:分布于库地-其曼于特-祁漫塔格弧后盆地西段的大部分地区。区内无寒武纪地层出露,根据区域上的对比研究及瓦尔特相律,认为寒武纪时这里应为浅海相沉积。

半深海相:分布于深海盆地向陆一边,呈带状北西向展布。区内无寒武纪地层出露,根据区域上的对比研究及瓦尔特相律,认为寒武纪时这里应为半深海相沉积。

深海盆地火山碎屑-硅质岩相:沿库地-其曼于特-祁漫塔格弧后盆地南部边界呈扁豆状断续展布。分布面积不大,主要是库地蛇绿岩与一套同时期形成的深海相硅质岩,表明其形成于深海相沉积环境。

2)岩浆岩相

蛇绿岩是其主要类型,侵入岩也有分布。从东向西有黑山蛇绿岩、其曼于特蛇绿岩以及库地蛇绿岩。黑山蛇绿混杂岩(Nh—O)由超基性、基性岩——堆晶辉橄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩和枕状玄武岩等组成。以发育堆晶结构的超镁铁质堆晶岩、镁铁质堆晶岩为显著特色。为ROMB型(为大洋中脊低钾拉斑玄武岩系列岩石组合),形成的环境为洋中脊扩张环境。

其曼于特蛇绿岩岩石组合比较齐全,夹少量深水沉积岩。其规模不大,除未见纯橄岩外,其他岩石单元均有出露。岩石组合为超基性岩(蛇纹岩、辉石岩)、基性杂岩(辉长岩、辉绿岩)和基性火山岩(玄武岩)等。与其相伴的沉积岩为远洋沉积硅质岩及洋岛-海山灰岩。蛇绿岩属于陆缘小洋盆的E-MORB型。其细粒辉长岩锆石U-Pb年龄为(432±15)Ma(蛇绿岩构造就位年龄),表面年龄为(526±1.0)Ma(岩体结晶年龄)。根据于田幅区调成果资料显示,配套的俯冲型花岗岩的时代为晚寒武世到早、中奥陶世,说明了蛇绿岩带形成于早古生代。

库地蛇绿岩由下而上分为变质橄榄岩、深成杂岩(堆晶岩)、席状岩墙群、基性火山岩。堆晶杂岩主要有辉石岩和辉长岩,可能属PPG(橄榄岩-辉石岩-辉长岩)系列,指示了岩浆是在含水条件下熔融,是一种消减带的环境。基性火山岩包括玄武岩、碧玄岩及安山玄武岩,其微量元素特征显示为洋内岛弧拉斑玄武岩特征,具有洋脊及岛弧的过渡性质。玻安玄武岩(袁超,2000)是弧前SSZ型蛇绿岩的一个特征岩石,指示库地蛇绿岩形成于岛弧构造环境。与其共生的是硅质岩及火山碎屑岩。硅质岩(石英岩)呈透镜状夹于火山熔岩之中。火山碎屑岩为阳起片岩、绿泥绿帘片岩。综合分析认为,库地蛇绿岩形成于消减带之上的弧间盆地或弧后盆地的扩张区。蛇绿岩中堆晶岩的锆石SHRIMP-Ⅱ年龄为512~502Ma,代表了蛇绿岩的形成时代为早古生代早期。

侵入岩包括二长花岗岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、石英二长闪长岩以及辉绿岩、辉长岩等。辉绿岩、辉长岩为碱性系列,成因类型属于I型,是地幔岩浆分异产物,其余岩石属低铝型钙碱性系列,其成因为以幔源为主的壳幔混合源。具有I型和S型花岗岩的成因特点,总体属I型花岗岩,形成于板块碰撞前活动大陆边缘的火山弧。岩体中角闪石K-Ar年龄为527.6Ma(新疆第一区调队,1982)、单颗粒锆石Pb-Pb蒸发年龄为(495±18)Ma(李永安等,1993),以及SHRIMP法获地质年龄值为(502.3±9.1)Ma。

需要说明的是该构造相单元虽然延伸超过400千米,但出露面积小,古地理总体轮廓不清,可能为一系列断续相连的弧后小洋盆。(三)昆中岩浆弧(Ⅸ)3

1. 构造特征

北起库地-其曼于特-黑山-十字沟混杂岩带南界,南至昆中构造混杂岩带北界。昆中岩浆弧分为东、西两段,东段西起阿羌以西,经阿牙克库木湖、沙松乌拉山,至兴海以东,呈带状北西西向展布;西段西起库地,经慕士山至其曼于特,呈弓状展布。其基底为地块,西昆仑赛图拉一带可能包括有增生楔杂岩。前寒武纪地质体广泛出露,寒武纪地层零星,残留的沉积特征显示弧间裂谷背景。

2. 岩相特征

沉积相、岩浆岩相均有。

1)沉积相

沉积相包括了浅海、半深海及深海3种沉积。东、西段虽然沉积相组合相同,但其沉积特征有所不同。下面就东、西两段分别叙述(参考剖面12条)。

西昆中 岩浆弧内小洋盆比较发育,并且火山岩也较东段发育。

浅海火山-碎屑岩相:分布于昆中岩浆弧的北部及南部的大部分地区,以区内出露的库拉甫河岩群低绿片岩相浅变质的火山-沉积建造为代表。自下而上可分为砂岩组、玄武岩组和大理岩组3个岩组,叠置厚度分别为862.65m、779.56m和73.76m,目前将砂岩组、玄武岩组暂归寒武纪。砂岩组主要为长英质糜棱岩夹少量绢云母千枚岩、糜棱岩化硅质岩等,原岩为泥质长石石英砂岩夹硅质岩,碎屑岩微量元素特征接近于大陆岛弧环境,为一套浅海陆棚相碎屑沉积;火山岩组以灰绿色块状蚀变玄武岩为主,主要为一套钙碱性系列英安岩及玄武岩,岩石地球化学特征表明主要来源于上地幔,并明显有地壳物质的加入,亦形成于岛弧环境。

半深海斜坡相:分布于西昆中岩浆弧的中部,围绕洋盆两侧展布,以区内未分早古生代地层为代表。为一套变质碎屑岩夹火山岩建造,主要岩石为变质粗面流纹岩、玄武岩、薄层灰岩、白云岩、凝灰质变细砂岩。原岩总体为变质碎屑岩夹火山岩,火山岩-含凝灰质变细砂岩或凝灰岩构成的韵律清楚,底部含砾大理岩系深水滑塌成因。总体沉积厚度巨大,厚达3 080~3 230m。火山岩具双峰式特征,沉积环境为裂陷盆地。主体表现为活动陆缘盆地相沉积。

分布于北部的半深海,因无详细资料,是根据相律推测出的。

深海盆地灰质—硅质岩:分布面积不大,呈透镜体雁行式北西西向展布。

东昆中 岩浆弧内主要包括浅海、半深海及深海3种沉积。以浅海沉积为主,洋盆规模明显较西部小而少。

浅海火山-碎屑岩相:分布于东昆中岩浆弧的绝大部分地区,以滩间山群变火山岩岩组和变碎屑岩组为代表。其中变火山岩岩组为基性—中基性的钙碱性火山岩类和火山碎屑岩类;变碎屑岩岩组主要为灰色变石英粉砂岩、变质海绿石砂岩、变长石石英细砂岩、变长石石英砂岩、石英岩、绢云石英片岩、绢云母千枚岩、千枚状板岩、变质硅质岩(含锰矿层)和大理岩、糜棱岩化硅质岩、含石榴黑云石英岩及石榴黑云变粒岩等。硅质岩含放射虫化石。属浅海-陆棚相喷发沉积,沉积厚度大。伴随中基性火山喷发活动和基性—超基性—中酸性岩浆侵入。

浅海碎屑岩相:主要分布于纳赤台一带,见于早寒武世沙松乌拉组中。自下而上为岩屑砂岩夹硅质岩、厚层灰岩及变粉砂岩、紫红色硅质岩及板岩,含华南型小壳动物群化石,厚度大于536.08m。由中粒砂岩、细砂岩、粉砂质砂岩构成下粗上细的退积型沉积层序,局部显示正粒序层理,反映了海侵过程的特征。层内发育水平层理,斜层理。应为近岸浅海环境沉积。

深海盆地:分布于阿牙克库木湖以北地区,规模不大,以黑山蛇绿混杂岩为代表(Nh—O)。

半深海相:分布在阿牙克库木湖一带,围绕深海盆地环带状展布,为推测区。

2)岩浆岩相

蛇绿岩、中酸性侵入岩、火山岩均有。

蛇绿岩见于西昆仑蒙古包一带,由超基性岩、基性杂岩和基性火山岩组成。超基性岩包括蛇纹石化纯橄岩、云母二辉岩、含斜辉岩;基性岩包括辉长岩、辉石闪长岩及辉绿岩;基性火山岩为已变质的钠长绿泥片岩;与其相伴的沉积岩为远洋硅质岩沉积和洋岛-海山灰岩(已变质成大理岩)。岩石地球化学特征表明其并非典型的大洋蛇绿岩,应为规模不大的陆缘小洋盆。

火山岩分布于东昆中岩浆弧的绝大部分地区,赋存于滩间山群中,以变火山岩为主。其中变火山岩岩组为基性—中基性的钙碱性火山岩类和火山碎屑岩类。

侵入岩包括闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩-二长花岗岩组合等。岩石为铝饱和-偏铝质、钙碱性系列,岩石大致接近于巴尔巴林的“含角闪石钙碱性花岗岩(ACG)”,属I型花岗岩。根据1:5万万保沟幅区调成果资料显示,妥拉海沟西英云闪长岩U-Pb年龄分别为510Ma、530Ma、616Ma。祁漫塔格一带滩间山群中有层状的基性岩床。

3. 古地理特征

南北方向上具有中部浅,向北、南变深,东西走向上存在高低起伏的古地理特征。目前的资料显示,昆仑岩浆弧东、西两端中酸性侵入岩较为发育,而中段的木孜塔格峰一带未见报道。第三节 南昆仑-巴颜喀拉山地区构造-岩相古地理一、南昆仑增生杂岩相(Ⅹ)1

范围大于现今的昆中蛇绿构造混杂岩带,包括了康西瓦-木孜塔格峰-阿尼玛卿蛇绿构造混杂岩带中西昆仑的蒙古包-普守混杂岩、柳什塔格玄武岩,东昆仑的苦海杂岩、万宝沟群等早古生代地质体分布区,是原特提斯洋的大洋岩石圈板块消减位置所在。根据其北侧昆中岩浆弧上零星发育的寒武纪石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩等中酸性侵入岩,判断寒武纪时期,南昆仑一带存在着向北的俯冲作用。

柳什塔格玄武岩 分布在于田县南部的柳什塔格山主脉,东西带状延伸,北部与下古生界、蓟县系、石炭系断层接触,局部有早古生代中酸性岩侵入其中,南与晚古生代的苏巴什蛇绿构造混杂岩带呈断层接触。主要由块状、枕状玄武岩、玄武玢岩组成,伴生硅质岩和薄层灰岩。绿片岩相变质。以高的稀土总量、轻重稀土分馏明显、富集大离子亲石和高场强元素为特征。具洋岛型沉积岩组合和岩石地球化学特征。玄武岩Rb-Sr等时线年龄为(563±48)Ma(韩芳林等,2002),侵入其中的花岗岩年龄为(460.8±5.2Ma(许荣华等,2000)。推测可能延伸到寒武纪。

得力斯坦沟一带蛇绿构造混杂岩也存在寒武纪的同位素年龄。

昆中蛇绿构造混杂岩带及其以南的南昆仑地区未发现确切的寒武纪的沉积。到晚奥陶世时,大洋板块俯冲时被上盘刮削下来的沉积盖层,即昆南的中新元古代万宝沟岩群中的玄武岩、玄武安山岩、绿泥石绿帘石岩、大理岩、板岩、硅质岩及洋壳碎片连同原地深海沉积物堆积到海沟向陆一侧,形成增生杂岩。由于削减过程的不断进行,增生杂岩也以一系列倾向大陆的叠瓦状逆冲岩片依次堆积加宽,形成增生楔状体。按照这一增生杂岩的形成规律,增生杂岩从南向北依次为深海相、半深海相及浅海相,即北浅南深。二、巴颜喀拉推测洋盆(Ⅹ)2

巴颜喀拉大部分地区目前未发现有二叠纪以前的沉积物出现,出露最老的底层为中、晚二叠世黄羊岭群。根据冬给措纳湖幅以及阿拉克湖幅区调成果资料显示,鄂陵湖、扎陵湖一带呈构造岩片产出的二叠纪马尔争组碳酸盐岩、玄武岩属于洋岛组合,推测巴颜喀拉山群的基底为二叠纪洋壳残片,没有地块基底。结合寒武纪时古地磁分析,推测其为深海沉积。第四节 羌塘-三江地区构造-岩相古地理

羌塘-三江地区,主体为三江-北羌塘地块群大相,包括了中咱-中甸地块、昌都-兰坪地块、北羌塘地块、甜水海地块4个相区。此外,将若尔盖-松潘地块大相一并叙述。寒武纪主体为被动大陆边缘浅海沉积。一、中咱-中甸地块(ⅩⅢ)1

1. 构造特征

中咱-中甸地块北东起于甘孜-理塘构造带,南西至于金沙江构造带。在玉树—巴塘—香格里拉一带呈弯月状展布。寒武纪的构造属性不清,暂以地块称之。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

从滨岸到半深海相沉积均有发育(参考剖面22条)。

滨岸碎屑岩:分布于甘孜南新龙以西的地区,主要见于小坝冲组一段。以滨海相泥质碎屑岩组合为主夹少量中基性火山岩,并夹碳质板岩、千枚岩,局部出现滨岸沼泽相。自下而上为滨岸泥、砂质碎屑岩,岸后沼泽含碳质碎屑岩,滨海-浅海砂泥质碎屑岩。总体表现为海进过程,反映了该区此时处于相对稳定的构造背景。

浅海碳酸盐岩-碎屑岩-火山岩:分布于德格—稻城—香格里拉以南的地区,地层出露为查马贡群、小坝冲组二段。查马贡群下部主要为一套浅海碳酸盐岩,岩石具条带状构造;中上部主要为基性火山岩。根据岩石化学、地球化学特征、区域大地构造背景综合分析,属浅海环境火山沉积。小坝冲组二段是以中基性火山岩为主,夹浅海相碳酸盐岩、泥质碎屑岩,应属浅海台地前缘斜坡相。总体表现为活动环境的近岸浅海沉积特征。

浅海碳酸盐岩-碎屑岩:分布于德荣—香格里拉一带的楔型地带,见于额顶组、颂达沟组中。下部额顶组以碳酸盐岩组合为主,含腕足类和三叶虫化石,为开阔台地-局限台地灰岩相夹浅海泥质碎屑岩相沉积。颂达沟组上部以碎屑岩组合为主,含腕足类和三叶虫化石;下部表现出碳酸盐岩碎屑流沉积;中部表现出细粒陆源碎屑浊流的漫滩相沉积或风暴沉积,但仍为浅海陆棚相环境;顶部表现出细粒沉积特征。总体表现为一种水动力动荡的沉积环境。

潟湖:分布于木里西的吉呻地区,呈椭圆状展布,见于早寒武世呷里降组中。主要为白云岩、硅质条带白云岩及泥质白云岩。发育微细水平层理、平行板状层理、微型斜层理、板状斜层理,似有透镜状层理。含硅泥质岩石颜色以浅灰色—灰白色为主,亦有灰绿色、紫红色、灰黑色。表明下寒武统部分承袭了晚震旦世的潮坪环境。主要是潮间带-潮间潟湖环境的沉积。

斜坡相(复理石):分布于丽江以西的金江、石鼓一带,呈豆荚状展布。常见于洋坡组、陇巴组、银厂沟组中。下部是一套含底栖生物的泥质粉砂岩夹微薄层细砂岩条带以及泥质粉砂和含碳质泥岩互层的半深海-深海还原环境的沉积;上部是一套具水平层理的泥质粉砂岩、粉砂质黏土岩夹硅质岩的半深海相复理石沉积。沉积韵律发育,厚度巨大,达数千米。

3. 古地理特征

具有北东浅、向南西变深的总体特征。垂向上相变不明显。二、昌都-兰坪地块(ⅩⅢ)2

昌都-兰坪地块分布于西金乌兰湖—唐古拉山口—杂多—德钦—兰坪一带,呈带状北西-南东向展布。构造相属性不清。

区内发育有寒武纪无量山群,主要出露于南涧以南的无量山地区(参考剖面3条)。其北部的梅里雪山一带出露有前泥盆纪的沉积,编图中给予参考,包括浅海及半深海相沉积。

浅海碎屑岩-碳酸盐岩:分布于兰坪以北的地区。区内未见寒武纪地层出露。根据前泥盆纪地层(033、034剖面)以泥质、砂质碎屑岩、中基性火山岩为主,夹少量碳酸盐岩,结合南部沉积相的展布特征,推测寒武纪为浅海陆棚碎屑岩-碳酸盐岩沉积。北部岩石组合中出现火山岩,反映了北部有火山活动。

半深海斜坡相:分布于永坪—无量山一带,见于寒武纪无量山群(068剖面)中。地层自下而上为变粒岩、片岩夹砂岩、板岩、碳酸盐岩,厚度为3474.1m。由较粗的碎屑—砂质—泥质—碳酸盐类构成一个完整的沉积旋回,含牙形刺化石,表现出斜坡相的沉积特征。

该构造相单元地层出露零星,推测相区面积大。主体为浅海相,空间变化及垂向序列不清。三、北羌塘地块相(ⅩⅢ)3

北羌塘地块相分布于拉竹龙—温泉兵站一带,呈扁豆状展布。地层出露零星,构造属性不清。主体为浅海碎屑岩沉积。

见于亚恰组中,主要由绢云绿泥石板岩夹变石英细砂岩、变岩屑石英细砂岩组成,局部夹大理岩透镜体。含海绿石,少量残余棘皮类碎屑。原岩主要为泥岩、粉砂质泥岩夹少量细砂岩。地层厚度大,为4450m。岩性单一,与复理石建造相似,但其中变砂岩分选好、无杂基,偶含海绿石,系浅水高能环境下的产物。应为沉降速度较快的浅水陆棚环境。

区内的早古生代玛依岗日组,为一套浅变质的沉积岩。据玉帽山幅区调成果资料,碎屑锆石SHRIMP年龄值,最大为3 207206206238217Ma(Pb/Pb年龄),最小为524Ma(Pb/U年龄),说明锆石具有广泛的物源和复杂的演化历史。该套浅变质岩附近出露的泥盆纪地层基本未变质,据此认为浅变质地层的时代应早于泥盆纪,其形成时代为早古生代。其下部应包含寒武纪沉积地层。其原岩为石英砂岩夹泥岩、粉砂岩。原岩石英砂岩的成分成熟度和结构成熟度均极高,石英砂岩中石英含量可达97%以上,这套成熟度极高的、以石英砂岩为主的碎屑岩地层,属大陆经过长期夷平剥蚀、沉积物经过长期风化搬运的结果,形成的沉积体系为滨岸相石英砂岩-浅海相碎屑岩沉积。四、甜水海地块相(ⅩⅢ)4

甜水海地块相西起阿克拜塔尔山口,经塔什库尔干、喀喇昆仑山口,东至界山达坂,呈西窄东宽的带状北西向展布。区内包括古隆起和浅海两种相(参考剖面4条)。

天神达坂古隆起:分布于神仙弯北天神达坂,面积不大。区内天神达坂一带可见下奥陶世冬瓜山群不整合在中元古代长城系之上,其间缺失寒武纪沉积。推测寒武纪时天神达坂应为古隆起。

滨浅海陆棚碎屑岩相:分布于阿克拜塔尔山口,经塔什库尔干、喀喇昆仑山口,东至界山达坂的广大地区。区内出露地层为甜水湖组,其下部以深灰色岩屑长石细沙质板岩、深灰色岩屑长石粉砂质板岩为主,局部夹少量含泥粉砂质板岩;中部以深灰色含泥粉砂质板岩,或深灰色含泥粉砂质板岩与粉砂质泥质板岩不等厚互层为主;上部主要为土黄色长石石英细砂板岩夹粉砂质板岩、深灰色岩屑长石细砂质板岩;顶部见十几米厚的红色岩屑长石中—粗粒砂岩夹含砾岩屑砂岩。总之是以细砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、泥质板岩细碎屑岩为主,顶部见含砾粗砂岩等。平行层理、水平层理发育。克什米尔东部地区出露地层有早古生代,为一套碎屑岩夹灰岩、火山岩。应属于滨-浅海相。

浅海碳酸盐台地相:分布于天神达坂古陆及慕士塔格山西侧,为一面积不大的碳酸盐台地。中厚状灰岩和鲕粒灰岩,含三叶虫化石,厚674.6m。为稳定型碳酸盐岩沉积。五、若尔盖-松潘地块(Ⅻ)

1. 构造特征

范围包括了松潘地块、若尔盖地块、摩天岭地块以及龙门山西缘。地层出露零星,构造属性有待进一步工作。

2. 岩相特征

若尔盖-松潘地块岩相包括古隆起、滨浅海相、半深海以及推测浅海相4类相区。

摩天岭古隆起:主要分布于黄龙—摩天岭北坡一带。区内早古生代志留系茂县群平行不整合在新元古界碧口群、震旦系水晶组(或元吉组)之上。中间缺失寒武纪及奥陶系地层。推测寒武纪时为隆起剥蚀区。

若尔盖一带缺少资料,参考中国地质大学(武汉)编制的南方岩相古地理图,推测存在古隆起。

滨、浅海碎屑岩、硅质岩相:主要分布于摩天岭古陆周边。地层为下寒武统太阳顶组,不整合在震旦纪之上。其下部为滨海、浅海碳泥质碎屑岩及硅质岩,中上部为滨海、浅海泥质碎屑岩、硅质岩夹含煤碳泥质岩。

滨、浅海碎屑岩:主要分布在北川以南,都江堰以北,呈带状北东向展布。为一套滨、浅海相碎屑岩沉积,常见于油房组、长江沟组(清平组)中,为一套浅变质碎屑岩系。主要由变质岩屑砂岩、石英砂岩、粉砂岩所组成,其底部沉积有碳酸盐磷块岩,含有软舌螺、太阳女神螺等化石。

滨、浅海碎屑岩、碳酸盐岩、硅质岩:主要分布于南坝—茂县一带。为一套滨、浅海碎屑岩、碳酸盐岩、硅质岩沉积,常见于邱家河组中。主要由碳硅质板岩夹硅质岩、结晶灰岩及铁锰矿层组成,总厚349m。底部常见角砾岩沉积,韵律发育。有“平溪式”铁锰矿和石煤,局部地段含磷较高或成磷块岩结核。

半深海火山-碎屑岩、硅质岩:分布于理县—康定—木理一带。为一套半深海碎屑岩、硅质岩沉积,见于渭门组中。以火山碎屑岩与变质碎屑岩互层为特征,包括凝灰质砂岩、火山质砾岩、凝灰岩、火山角砾岩、碳质千枚岩及含碳质硅质岩。总厚度大于1 377m。

推测浅海相区:分布于若尔盖古隆起以西地区。

3. 古地理特征

总体具有北部隆起,东部、东南部存在海水加深的古地理特征。摩天岭一带的太阳顶组表现出早期海侵、晚期海退的垂向变化规律。第五节 班公湖-双湖-怒江-昌宁地区构造-岩相古地理

其南、北分别以班公湖-怒江结合带和龙木错-双湖-查乌拉结合带为界,还包括了整个南羌塘地区。除龙木错-双湖混杂岩带外,广大范围被中新生代地层覆盖,古生代地层极为零星。现有地球物理资料表明,班公湖-怒江至龙木错-双湖带之间的广大地区,低速层数量、埋深和冷岩石圈下插深度等与北羌塘和冈底斯均有很大差异;其内部浅层和深部存在近于垂直相交的异常走向,缺乏统一的基底;此外,其组成结构复杂,蛇绿岩时代悠久,沉积混生,并分隔了两个迥然不同的大陆边缘系统,综合分析认为其是原特提斯洋主洋域所在。

寒武纪的确切记录不多,区域分析属于扩展洋盆。包括有洋壳残片相、南羌塘西部陆壳残片相。各构造相单元构造属性以及沉积古地理环境多属推断。一、扩张洋盆相(ⅩⅣ)1

缺少确切的寒武纪地质记录。根据1:25万玛依岗日幅区调成果资料显示,果干加年山一带发现有一套变质的早古生代蛇绿岩,由堆晶结构的辉长岩和枕状玄武岩等组成,其形成时代可为中奥陶世,地球化学特征分析形成于大洋中脊环境,表明中奥陶世原特提斯洋已颇具规模,据此推断寒武纪时期为伸展、扩张的洋盆。

双湖以东,分布有前奥陶纪变质地层,自下而上依次为阿木岗岩组、齐陇乌如岩组、嘎错岩组。随着羌塘地质研究程度的提高,据1:25万江爱达日幅区调成果资料,在这套地层中陆续解体出未变质或微变质的志留纪和奥陶纪含化石地层,另外在嘎错岩组中发现微体鱼类之鱼牙化石,故将其余变形强、变质深的地层时代置于前奥陶纪。其中上部嘎错岩组可能含有寒武纪沉积,主要为中—厚层状变质含砾中粗粒石英砂岩、变质细粒石英砂岩夹绢云石英千枚岩、石英二云母千枚岩、绢云母千枚岩等,局部夹少量钙质千枚岩。视厚度大于757m。其原岩为一套滨海-陆棚碎屑岩,其砂岩中可见变余交错层理、楔状层理、板状层理,总体表现为自下而上粒度变细的退积型特征。可能属于洋内陆壳残片孤岛或洋岛之上的沉积。二、南羌塘西部地块(ⅩⅣ)2

分布于班公错以北,龙木错以南,向南东方向延伸经布拉错、热那错至拉丁错一带,呈北西南东向展布。寒武纪时为浅海沉积。

区内未见寒武纪地层出露,但在1:25万玛依岗日幅区调中在玛依岗日山南坡塔石山地区首次发现了早奥陶世下古拉组,未见底,并与中晚奥陶世塔石山组及志留系地层连续沉积。下古拉组为一套变质细碎屑岩夹结晶灰岩,为一套浅海陆棚相沉积,由此推断,寒武纪时应为浅海沉积。第六节 冈底斯-喜马拉雅地区构造-岩相古地理

冈底斯-喜马拉雅地区隶属印度陆块及北部边缘,大地构造相有冈底斯裂谷盆地相、喜马拉雅边缘海盆地等两个次级构造相单元,主体为浅海相沉积。区内寒武纪的地层及侵入岩极为零星,构造特征及古地理总体面貌不清。各构造相内沉积相介绍如下。一、冈底斯裂谷盆地(ⅩⅤ)1

1. 构造特征

地域上包括了冈底斯和雅鲁藏布混杂岩带出露区,寒武纪时期为冈瓦纳大陆边缘裂谷。

2. 岩相特征

沉积相:有冈底斯古隆起、三角洲平原、滨岸碎屑岩、浅海碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩及半深海斜坡相(参考剖面15条)。

冈底斯古隆起:分布于念青唐古拉山麦嘎—南木林一带。区内未出露古生代—泥盆纪地层,石炭系—二叠系直接覆盖于中新元古界念青唐古拉岩群之上。前震旦系结晶基底念青唐古拉岩群呈零星状分布在冈底斯-念青唐古拉地区,多呈捕虏体、残留体形式出现。主要岩石组合为一套富铝硅酸盐的片岩、片麻岩、变粒岩、混合岩和大理岩,其原岩为火山-沉积建造。说明了本区为古隆起状态并,长期处于隆起状态并遭受剥蚀。

三角洲平原:分布于印度古陆的北侧金巴沃德及那加丘陵一带。寒武纪时,区内地形总趋势是南高北低,古陆上的河流携带了大量陆源碎屑物质注入海洋,在河流入海处形成三角洲平原沉积。

滨岸碎屑岩:围绕古陆呈一环带状展布。区内未见寒武纪地层出露,根据其相邻区(浅海)大量发育碎屑岩,推测靠近古陆边缘应存在滨岸碎屑岩相。

台地相:分布于聂荣至同卡的哑铃型地带,以浅海台地边缘相为主,以嘉玉桥岩群的一岩组为代表。为块状结晶灰岩夹变质砂岩及白云石英片岩,灰岩中部分片理化,厚度大于2012.6m。其原岩以块状灰岩为主,夹少量白云石英砂岩或变质砂岩,可能属于台地边缘相碳酸盐岩夹碎屑岩建造。

浅海碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩:分布于阿富汗的西部—印度拉达克山—西藏的狮泉河—冈底斯山两侧—当雄—边坝的带状地域。区内申扎县东南约40km的扎扛乡一带及西藏尼玛县木纠错和控错南帮勒村有寒武纪火山-沉积地层出露,锆石U-Pb年龄为(536±4)Ma、(503.3±4.3)Ma,是本项目组首次发现。申扎一带岩石组合为流纹岩、流纹质熔结火山碎屑岩、粉砂岩夹大理岩,总厚大于598.81m。向西到尼玛一带变基性、酸性火山岩,火山角砾岩-凝灰岩,具有双峰式火山岩的特征,说明寒武纪时区内处于一种拉张的环境,沉积了一套浅海碎屑岩-碳酸盐岩并伴有火山活动。火山岩有从东以酸性为主向西变为双峰式火山岩的特点。似乎有向西正常沉积的碎屑岩和碳酸盐岩有所减少的趋势。

半深海斜坡相:分布于拉萨—察隅一带,以松多岩群(雷龙库岩组)及波密群的上部为代表。松多岩群主要分布于工布江达至墨竹工卡一带,为一套厚度巨大以陆源碎屑岩为主的岩系,中间夹有中基性火山岩、火山碎屑岩及少量碳酸盐岩。其上部雷龙库岩组(AnOl)以灰白—浅灰色中厚层状石英岩夹石英片岩、黑云-二云片岩为主,厚度巨大,达1 059.36m。其原岩可能为一套碎屑岩、泥质岩。波密群主要分布于波密至察隅一带,为一套沉积-火山岩组合,厚2 000m以上。其中含丰富的微古植物化石。总体岩石组合为变质英安岩、云母石英片岩、绢云千糜岩、千糜岩化岩屑砂砾岩、绢云千枚岩等夹薄层大理岩。自下而上具从粗变细的退积型特征。砾石成分复杂,分选性及磨圆度差,砂岩中发育正向粒序层理,成分和结构成熟度低,为悬浮式低动力条件下的浊流沉积。其火山岩为中酸性,有岛弧-弧后盆地火山岩的岩石学及微量元素特征。横向上从西向东有火山岩愈发育,沉积物粒度愈粗的趋势。

3. 古地理特征

总体具有西部浅、东部变深,以浅海相沉积为主的古地理特征。受地层划分精度所限,垂向序列不清。二、喜马拉雅边缘海盆地(ⅩⅤ)2

主要指低喜马拉雅和高喜马拉雅地区。其沉积可分为滨海、浅海和半深海相(参考剖面8条)。

滨岸碎屑岩:主要指围绕印度古陆的环状分布地带。区内以早寒武世Tal组为主,为一套滨海碎屑岩沉积。岩石组合为细粒长石石英砂岩、黑色钙质杂砂岩、碳质云母质页岩。其厚度为3 000m,巨厚的滨岸碎屑岩沉积说明了本区在早寒武世时沉降幅度大,物源充足。

半闭塞海湾相(潟湖相):分布于印度西北部的穆里、本杰一带,出露地层为中寒武世Karsha组。下段为细粒砂岩和云母质粉砂岩,中、上段为瘤状叠层石灰岩和泥灰岩、白云岩与黑色片岩互层。具早寒武世特征遗迹化石、生物扰动构造、板状半圆状叠层石及磷灰质壳。厚700m,显示出海湾潟湖相的沉积特征。

浅海陆棚碎屑岩、碳酸盐岩:主要分布于境外,西起印度西部的嫩贡山、伯德里纳特峰—尼泊尔的鲁古姆果德—加德满都到不丹的廷布—尼乌木—阿帕龙以及缅甸境内的欣见延—密支那的带状地区。出露地层为晚寒武世Kurgiakh组、米林南尼乌木的肉切村岩群及境外与该肉切村岩群层位相当的Pt—∈的沉积地层,为一套以粉砂3质岩石为主,次为深灰色浅变质的云母质钙质石英片岩、板岩及千枚岩夹灰岩、结晶灰岩、变质砂岩,含丰富微古植物化石和三叶虫化石。表现为浅海陆棚的沉积特征。

半深海斜坡浊积相:位于浅海陆棚相的北部,主要分布于高喜马拉雅地区。以聂拉木、定结县一带的肉切村岩群及比较零星出露于亚东的北坳组为代表。在亚东地区,岩石组合为黑云石英片岩、钙质黑云片岩、钙质绢云母片岩等,韵律层发育,原岩组合属浊流沉积。聂拉木、定结以西地区,岩石组合为钙质板岩、粉砂质板岩、千枚状板岩夹薄层灰岩、细砂岩及粉砂质千枚岩,为黏泥-砂质黏土岩、杂砂岩、硅质岩与碳酸盐岩的交互沉积。变质程度明显低于下伏基底岩系。含微古植物、少量海百合茎和可疑的“小壳”化石。岩石组合特征表明本区为砂泥质及钙质泥岩组成的复理石夹硅质岩建造沉积。属斜坡浊流沉积。

半深海斜坡火山岩-浊积相:主要分布在雅江大拐弯附近的隆子及林芝一带。以隆子、林芝的肉切村岩群及曲德贡岩组的上部为代表。岩石组合以灰绿色斜长角闪片岩、角闪绿泥片岩、斜长方解绿泥片岩、方解绿泥片岩为主,次为含碳质石榴二云片岩、含榴二云石英片岩。其原岩建造为副变质火山-沉积岩,属大陆边缘斜坡相含火山复理石建造,厚度大于1794m。表现出斜坡浊积相的沉积特征。三、保山地块(ⅩⅤ)3

该构造相单元以浅海相沉积为主,未见岩浆岩(参考剖面7条)。

浅海陆棚相:广泛分布于保山陆表海盆地内。主要为浅海陆棚相碎屑岩。早中寒武世为斜坡相过渡型沉积,常见于公养河群上段,为一套以砂、泥质为主的沉积夹少量硅质岩及泥岩,具复理石韵律,岩石以灰黑色为主,砂岩成熟度较低,厚度大于2 300m。含海绵骨针、三叶虫碎片。晚寒武世为正常浅海陆棚潮下低能环境,见于晚寒武世核桃坪组、沙河厂组、保山组三组的下段,以泥质岩、粉砂泥质岩、粉砂岩、页岩为主,夹泥质灰岩、灰岩,厚度为875~1 277m。普遍发育水平、微波状层理。富含底栖及浮游型三叶虫和腕足类化石。

碳酸盐台地相:分布于保山市—泸水之间,常见于核桃坪组、沙河厂组(柳水沟组)的上段。为微晶灰岩、鲕粒灰岩、结晶灰岩夹泥质粉砂岩。含三叶虫、腕足类化石,为一浅海碳酸盐台地相。第七节 周边地区构造-岩相古地理

周边地区包括阿拉善、塔里木、扬子及印度陆块大相4个相区。除印度陆块主体隆升、剥蚀外,其他相区以浅海相沉积为主。一、阿拉善陆块(Ⅰ)

1. 构造特征

阿拉善陆块主要指阿拉善走廊南山,属于陆缘海盆地相。分布在张掖、武威和银川一带,处于伸展-裂解构造背景,在阿拉善南缘发育深入大陆的三叉谷。

2. 岩相特征

1)沉积相

阿拉善陆块沉积相包括了阿拉善古陆、滨海相、浅海相、半深海相、深海相。自北向南从古陆—深海依次展布(参考剖面26条)。

阿拉善古陆:主要分布在阿拉善左旗—民勤—阿拉善右旗一带。区内缺失寒武纪—泥盆纪地层。在民勤、金昌市南可以看到早石炭世臭牛沟组和中石炭世羊虎沟组分别不整合在南华—震旦纪韩母山群及晚太古代-早元古代龙首山岩群之上。反映了本区在寒武纪—泥盆纪之间为一长期隆起区。

滨海相:主要分布在银川以西,呈南北向展布,阿拉善左旗—昌宁—阿拉善右旗以西地区环绕着阿拉善古陆展布。

本区由滨海浅滩碎屑岩相,滨海浅滩碎屑岩、页岩(板岩)及碳酸盐岩相组成。

滨海浅滩碎屑岩相:以辛集组为代表。以含磷碎屑岩为主要特征,底部发育砾岩(含磷砾岩)—砂岩—粉砂岩,具向上变细层序,为前滨沉积。中上部发育含砾砂岩—粉砂质白云岩(灰质白云岩)—石英砂岩—白云质砂岩层序,属后滨沉积。

滨海浅滩碎屑岩、页岩(板岩)及碳酸盐岩相:以陶思沟组为代表。以碳酸盐岩和陆源碎屑岩为特征,下部以砂岩、页岩、白云岩、灰岩组合为主;中、上部砂岩层数渐减,递变为以少量砂岩、页岩、白云岩、灰岩组成的韵律层;顶部白云岩消失,出现以灰绿色页岩、薄层灰岩、鲕粒灰岩为主的岩石组合。发育有两种层序:①砾岩、砂砾岩—含砾砂岩—泥板岩,为向上变细层序,发育于陶思沟组下部。层序底部为灰色砾岩、砂砾岩夹含砾粗粒石英砂岩,向上为灰紫色、橙红色,含细砾中粒石英砂岩顶部为杂色(绿灰色、灰黄色、灰紫色)泥板岩。砾岩、砂砾岩多呈透镜状产出。发育平行层理,显示了海进式滨岸相沉积特征。下部砾岩、砂砾岩属海侵初期滞留沉积,含砾砂岩属滨岸沙滩。②砂岩—页板岩—碳酸盐岩,为向上水体变深层序,发育于中上部,层序厚2.5~20m。层序下部为灰红色、橙红色厚—中层钙质粗—中粒石英砂岩、白云质中—细粒石英砂岩及石英岩状砂岩,常含石英小砾石,发育平行层理及沙纹层理,具对称波痕和不规则波痕;上部为灰紫间夹黄绿色页板岩夹灰紫色薄层白云质微晶鲕粒灰岩,泥板岩具泥裂;顶部为深灰色中层含灰质粉晶白云岩。

本区分布于阿拉善左旗—昌宁—阿拉善右旗以西地区的滨海相因缺乏资料推测而来。

浅海相:主要由潮坪相碳酸盐岩、台地边缘浅滩相、浅海陆棚相-台地边缘浅滩相碳酸盐岩、浅海陆棚碎屑岩组成。

潮坪相碳酸盐岩(云坪):主要分布于贺兰山中段地区(以朱砂洞组为代表)。主体为厚层—块状白云岩、灰质白云岩偶夹薄层灰岩,厚度稳定在48~61m。纵、横向岩性无明显变化。发育有两种基本层序:①白云岩—灰岩—白云岩层序。层序底部为深灰色厚—块状粉砂质灰质白云岩,向上为乳白色薄层灰岩,顶部为灰白色中厚层灰质白云岩及少量页岩。白云岩主要为泥晶或微晶白云岩,二者相间分布构成纹层状构造。属水体较浅的潮间低能环境沉积。②白云岩—灰质白云岩层序,厚44m。层序底部为浅紫灰色块状含灰质粉晶—泥晶白云岩,向上为灰白色块状泥晶灰质白云岩,具纹层构造,为干热气候下的潮上带沉积。

台地边缘浅滩相:主要分布于贺兰山中段地区,紧邻潮坪相碳酸盐岩(以胡鲁斯台组为代表)。由灰绿色、紫红色页岩与薄—中厚层灰岩,砂质灰岩,泥质条带灰岩,生物碎屑灰岩,鲕粒灰岩不等厚互层,间夹竹叶状灰岩(风暴砾岩)组成。发育两种层序:①砾屑灰岩(风暴砾岩)—页板岩夹鲕粒灰岩层序,发育于下部。层序底部为一层砾屑灰岩,竹叶状构造、砾屑结构,具典型的风暴砾岩特征。主体由灰紫色、黄绿色页板岩及少量浅灰色—灰色薄—中层白云质微晶鲕粒灰岩、薄层微晶灰岩组成。普遍发育大型直脊状对称波痕。②鲕粒灰岩—页板岩夹薄层灰岩层序,发育于中—上部。层序下部为灰—深灰色中层—块状(白云质)微晶鲕粒灰岩,普遍含三叶虫化石及碎片;上部由灰紫色、黄绿色、灰绿色页板岩及灰色中—薄层微晶灰岩组成,含三叶虫化石。

浅海陆棚相-台地边缘浅滩相碳酸盐岩:分布于东青山以东—贺兰山以西地区(以阿不切亥组为代表)。岩性为灰色中—薄层泥质条带灰岩夹灰色—深灰色中厚层鲕粒灰岩、竹叶状灰岩(风暴砾岩),下部夹灰色、灰绿色板岩,顶部为深灰色厚层—块状灰质白云岩,具竹叶状构造、砾屑结构,显示了风暴砾岩特征。层面偶见大型对称波痕。

浅海陆棚碎屑岩:分布于平川—金昌—武威一带(以武威北大黄山组为代表)。以砂岩夹板岩的碎屑岩建造为特征。常见砂岩—粉砂岩—砂质板岩韵律层,发育微斜层理,含大量海绵化石。

半深海相:主要分布在民乐—永昌及景泰北—中卫一带,为半深海相浊流沉积。包括了斜坡-陆隆和浊积扇-中扇两个沉积相。

斜坡-陆隆(斜坡沟谷-斜坡扇)沉积:以大黄山组为代表。分布在武威市西的莲花山和永昌西的大黄山地区,厚度巨大,最厚为5971.22m。由灰绿色变质细粒长石石英杂砂岩夹浅灰色—浅灰绿色砂质板岩及绢云千枚岩组成的一套厚度巨大的浅变质碎屑岩建造,其内发育灰色、浅灰色中粒变砂岩—中细粒变砂岩—细粒变砂岩—粉砂质板岩构成的不完整韵律层及平行层理,复理石沉积特点明显,水流标志明显。为一套浊积岩相沉积,属半深海相大陆斜坡沉积。从山丹南大黄山向东经永昌南、金昌到武威莲花山,沉积厚度有变厚的趋势,反映了古地理地貌可能为西部较高而东部较低的趋势。

浊积扇(斜坡沟谷-斜坡扇)-中扇沉积:分布于古浪以西—中卫—青铜峡一带。以香山群徐家圈组一段和磨盘井组为代表。徐家圈组为灰绿色中—厚层浅变质中—细粒长石石英(杂)砂岩夹黄绿—灰绿色板岩、粉砂质板岩,偶夹灰色薄层粉砂质灰岩和灰—灰绿色砾岩透镜体。可见重力流沉积砾岩和深切水道砾岩,与下伏岩层呈截切侵蚀接触,具明显的底冲刷特征。从浊流相组合看徐家圈组一段为中扇沉积。

磨盘井组为以深水陆源浊积沉积组合为主的复理石建造。由砂岩和泥岩组成的韵律层,厚度巨大、韵律层理发育。横向上延伸基本稳定(向东变细变薄),岩性变化甚微。纵向上为向上变粗变厚的进积—加积型结构沉积层序,体现了深海浊积扇的沉积特点。属浊积扇的中扇沉积。

深海相:分布于嘉峪关—肃南—峨堡—景泰—海源一带,主要有浊积扇(外扇-远洋-半远洋沉积)相和深海平原盆地相。

浊积扇(外扇-远洋-半远洋沉积)相:以香山群狼嘴子组一段、二段和徐家圈组二段为代表。主要为浅变质碎屑岩和泥质岩组合,是大陆斜坡环境中以陆源浊积岩为主体,夹少量碳酸盐岩,为斜坡环境的灰岩浊积岩沉积组合。根据1:25万吴忠市幅区调成果资料显示,从浊流相组合看狼嘴子组一段、二段应属以外扇为主的沉积。

徐家圈组二段为外扇沉积,以浅变质碎屑岩和泥质岩为主,夹有碳酸盐岩。

深海盆地平原相:以狼嘴子组黄河井段和徐家圈组三段为代表,为远洋及半远洋沉积。狼嘴子组黄河井段以发育硅质岩和碳酸盐岩为特征,属于深海平原环境内的沉积物,深海硅质岩、拉斑玄武质火山岩和韵律较薄的浊积岩广泛发育。常见毫米级纹理。

徐家圈组三段主要以碳酸盐岩发育为特征。岩石组合为灰—深灰色中—薄层微晶灰岩夹灰绿—黄绿色板岩、千枚状板岩和灰绿色中层浅变质中粒长石石英砂岩。与远洋、半远洋的泥质岩及浊积岩中的泥质岩共生。

3. 古地理特征

贺兰山—香山—大黄山地区寒武纪地层是贺兰拗拉槽发育时期的物质记录,其沉积相、沉积环境演化与贺兰拗拉槽的构造演化具内在联系。早寒武世武威—大黄山—张掖一带为长期隆起的古陆,而贺兰山—香山一带与广阔的华北地台浅海区相连,形成了与华北腹地相似的台地碳酸盐岩沉积,但地层厚度比华北腹地明显增大,显示了沉陷地带的沉积特征。中、晚寒武世由于插入鄂尔多斯和阿拉善两地块间的三叉裂谷的贺兰拗拉槽尚处于早期裂陷阶段,此时于阿拉善地块东侧发育一坡度较大的大陆斜坡。

随着拗拉槽进一步扩张成一相当宽的近南北向深水海槽,与秦祁海槽相通,形成了巨厚的以浊流为主的香山群、大黄山组深海浊积扇沉积,显示了拗拉槽扩展过程的沉积相组合,表明扇顶位于贺兰山南段,阿拉善地块和鄂尔多斯地块为物源供给区。二、敦煌陆块(Ⅱ)

分布于红柳沟—拉配泉—阿克塞以北地区。区内新生代地层直接覆盖在太古宙至元古宙敦煌岩群之上。敦煌岩群由变质较深、变质较强的岩石组成一套有层无序的地质体。下部为斜长片麻岩、眼球状混合岩(糜棱岩类)、黑云石英片岩;中部为片麻岩、花岗片麻岩;上部为角闪斜长片岩、条带状或均质混合岩;顶部为流纹岩、中性火山岩、石英岩及云母石英片岩等。厚度为1 145~2 882m。同位素年龄均说明其时代应早于中元古代,有可能为早元古代以前的沉积。推测该区为隆起区。三、塔里木陆块(Ⅲ)

1. 构造特征

南至柯岗断裂、北至中天山南缘断裂,东至阿尔金西北侧断裂,西延出国界。寒武纪时期处于伸展裂解背景,编图区主要为浅海环境,北东角可能是半深海盆地。塔里木寒武纪的构造属性有陆内裂陷和三叉裂谷(葛肖虹等,2006)。

2. 岩相特征

塔里木陆块岩相以沉积相为主,可分为古陆、浅海、半深海、深海盆地4种沉积环境(参考剖面6条)。

塔东南古陆:分布于民丰—若羌一带,呈北东-南西向带状展布。区内未见寒武纪地层沉积。民参1井中中生代地层不整合在前寒武纪地层之上。一般来说,中国寒武纪地层和奥陶纪地层基本上是连续沉积的,如果寒武纪至奥陶纪的早期地层缺失(非断层所致),推测寒武纪时塔东南应为古陆(因资料缺乏,只能推断)。

蒸发台地(膏盐岩)相:分布于阿拉格尔—大河沿—且末以北的地区,呈北西-南东向展布。在和4井、康2井及塔参1井所在地沉积了准同生白云岩和膏盐岩,其外围为环带状分布的云坪。中寒武世阿瓦塔格组为一套膏盐岩地层即“含膏盐白云岩段”。上部为潟湖相深灰色、褐灰色白云岩,含膏白云岩夹紫红色白云质泥岩,黑色页岩;下部为潟湖相灰色、灰褐色白云岩,含泥白云岩夹灰色、褐色白云质膏岩,含膏白云岩。厚度为238~500m。含底栖生物(棘皮、三叶虫),推测在和4井、康2井及塔参1井处分别存在一个膏盐湖。

局限台地相:分布于阿拉格尔—大河沿—且末以北的地区,呈北西-南东向展布。在和4井、康2井及塔参1井中均见到自下而上以肖尔布拉克组和下丘里塔格组为代表的局限台地相沉积组合,产底栖生物(藻类、棘皮)化石。肖尔布拉克组顶部为灰色、褐灰色白云岩夹黑色页岩条带;中、下部为薄层状褐灰色、浅褐灰色白云岩夹黑色页岩。厚度为81~87m。下丘里塔格组上部主要为浅灰色、褐灰色白云岩夹砂屑白云岩、含灰质白云岩、燧石结核白云岩;下部主要为深灰色、褐灰色白云岩夹含泥白云岩含灰白云岩。厚度为1 491~1 783m。

开阔台地相:主要分布于塔里木中、西部地区,是一个面积很大的浅水碳酸盐岩台地。该相见于塔中1井晚寒武世丘里塔格组中,岩石主要为白云岩,除去部分准同生的以外,大多数为准同生后白云岩化作用的产物。浅水碳酸盐岩含量高达100%,具灰泥质充填的颗粒含量高达59%。以藻类-牙形石组合为特征。说明塔中、塔西广大地区为开阔碳酸盐台地。

浅海陆棚相:主要分布于克孜勒陶—霍什拉甫及桑株—铁克里克山一带,呈北西向带状展布。以∈—O的阿其克片岩为代表,主要是一套厚度大于840.83m的含绿泥石的各种片岩。主要岩石有灰绿色黑云绿泥方解石英片岩、浅绿色斜长石英绢云母片岩、浅绿色绿泥绢云斜长石英片岩、绿色绿泥绢云石英片岩夹浅灰色长石石英变砂岩、浅灰色绢云方解石片岩、千枚岩等。其原岩为含基性凝灰质的砂岩、杂砂岩或基性凝灰岩,变质程度属低绿片岩相。其岩石化学及岩石组构特征反映其可能为活动大陆边缘或岛弧环境中的浅海陆棚碎屑岩-基性火山岩沉积。

斜坡相:分布于塔东1井—库木恰克马一带,围绕着半深海盆地的是广海陆棚-斜坡,形状为一个向西凸出的马蹄形东倾斜坡带,属塔里木台地东缘斜坡。该相见于塔东1井中的雅尔当山组、莫合尔山组及突尔沙克塔格组。岩性以黑色硅质、钙质泥岩及黑灰色粉晶灰岩为主,夹泥质灰岩、钙质页岩,具水平层理,厚100~600m,含微古植物、放射虫化石。由东向西增厚,生物组合为球节子-底栖三叶虫。

另外,地震剖面上显示出塔里木台地东缘与塔里木盆地的过渡处存在一个明显的宽约60km的向西凸出的斜坡带,推测为碳酸盐重力流沉积。这更进一步说明了塔里木台地东缘斜坡的存在。

深海盆地相:分布于塔东1井以北的广大地区,自下而上为西大山组(包括西山布拉克组)、莫合尔山组、突尔沙克塔格组,主要为灰黑色薄层硅质岩、碳质页岩和灰岩,以浮游生物为特征,说明此盆地应为一个欠补偿的深水沉积区,寒武纪可能与北天山深水沉积区相连。

3. 古地理特征

寒武纪时塔里木盆地构造活动相对稳定,地形平缓,气候以干燥为主,形成了以碳酸盐岩为主的一套沉积。早中寒武世盆地中部和西部海水浅而清澈,陆源碎屑贫乏而发育为典型的碳酸盐台地,其中包括蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘(图3-3)。向东逐渐被斜坡、盆地相所代替,水深逐渐加大,陆源碎屑物增多。晚寒武世随着海平面的持续上升,盆地不同相区,特别是斜坡带的结构形式和沉积格局又有了明显的变化。台地斜坡向西部快速迁移,其中下部由于沉积速度降低和水动力条件增强,与台地相区的厚度差异加大,从而使台地斜坡变陡,奠定了奥陶纪古地理格局的基础。图3-3 塔里木西部中-下寒武统缓坡型台地层序-模式(据高志前,2006)四、扬子陆块(Ⅺ)

扬子陆块的西缘以龙门山-三江口-虎跳峡断裂为界。该陆块形成于晋宁期,具有扬子型的结晶基地和褶皱基地,寒武纪总体处于稳定盖层发展阶段。

1. 构造特征

范围涵盖了丽江、康定-西昌、成都3个地层分区。总体为向西倾斜的大陆边缘,寒武纪处于稳定发展阶段。

2. 岩相特征

沉积岩相主要包括古陆、滨海、浅海相沉积(参考剖面77条)。总体具有东西为陆、中部为滨浅海相沉积格局,中部海相沉积垂向变化及横向对比如图3-4所示。

古陆:区内为西部康滇古陆和东部牛首山古陆。

康滇古陆:位于川西的康定地区和滇西的下关地区,呈带状分布。均缺失寒武纪沉积,中奥陶统或志留系直接覆盖在震旦系或古元古界之上。其外围地区碎屑岩发育,主要是细碎屑岩的潮坪相沉积。沉积厚度向这两个地区逐渐变薄以至为零。潮坪沉积的细碎屑岩发育,表明康滇古陆是一个长期隆起但已被夷平化,为地形起伏不大的准平原化的陆地剥蚀区。

牛首山古陆:位于云南开远至贵州兴义一带,研究区仅见于乌蒙山等地,呈耳状展布的小岛面积不大。在云南曲靖,志留系平行不整合于沧浪铺组之上,缺失龙王庙组、中寒武统、上寒武统和奥陶系等大套地层。陆地外围有潮坪碎屑岩沉积,且沉积厚度向古陆方向逐渐变薄,以至为零。

由此可见,龙王庙期以前康滇古陆已经形成。而牛首山古陆形成于龙王庙期以后。晚寒武世时两个古陆联合成了广义的康滇古陆。云南曲靖剖面证明,牛首山古陆是从龙王庙期开始出现的。

滨岸碎屑岩:分布于康滇古陆以东边缘地带,川西攀枝花一带呈带状南北向展布。常见于下寒武统石牌组。主要是紫红色、灰紫色石英细砂岩,泥质粉砂岩,泥岩夹含砾砂岩。含三叶虫化石碎片,底部有铁赭色土和黏土的风化壳。与上震旦统灯影组呈平行不整合接触,接触处常见砾岩或砂砾岩,砾岩成分为震旦纪灯影组白云质灰岩。图3-4 川中-滇西边缘海盆地中部沉积相剖面对比图

碎屑岩潮坪相:分布于古陆以东的广阔地带。为一套陆源碎屑岩组合。常见于扬子陆块下寒武统筇竹寺组(九老洞组)、沧浪铺组(遇仙寺组),中寒武统西王庙组、陡坡寺组(大槽河组),上寒武统娄山关组(洗象池群)中。主要为紫红色细砂岩、石英粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和黑色页岩磷块岩。有些地方夹有泥质灰岩、泥质白云岩。普遍含三叶虫、介形虫、腕足类化石,局部含软舌螺。发育有平行层理、波状层理、交错层理、虫管、波痕、瘤状构造。总体特征反映了燥热气候条件下障壁海岸沉积。

碳酸盐潮坪相:以形态各异的卵圆形散布于碎屑岩潮坪之中。主要集中分布在荣县-盐沣、峨边-甘洛、昭通西炎山、会泽-东川、昆明-玉溪5个地带。常见于下寒武统梅树村组、龙王庙组,中寒武统西王庙组、双龙潭组、陡坡寺组,上寒武统娄山关组(二道水组)中。为一套碳酸盐岩沉积组合,主要为白云岩、硅质岩、白云质灰岩夹紫红色粉砂岩、泥岩及石膏层。发育有瘤状构造、平缓斜层理、波状层理。含三叶虫、软舌螺、小壳动物化石。

浅海碎屑岩-碳酸盐岩:分布于马边—昭觉—会理—武定及永宁—鹤庆一带,呈带状南北向展布。常见于下寒武统沧浪铺组,中寒武统西王庙组、双龙潭组、陡坡寺组(大槽河组),上寒武统娄山关组(二道水组)中。为一套浅海碎屑岩、碳酸盐岩沉积组合。主要岩性为灰色、深灰色中厚层状灰岩,白云质灰岩,泥灰岩夹灰绿色、黄紫色砂质页岩,石英细砂岩和粉砂岩。含三叶虫化石。为一套燥热气候下沉积的浅海相碎屑岩及碳酸盐岩。厚度为70~216m。

3. 古地理特征

扬子陆块寒武纪岩相古地理有两个相当明显的演化阶段。第一个阶段为早寒武世早期和中期,即梅树村期至沧浪铺期。古地理可概括为两陆、一海。陆为康滇古陆(川西康定古陆和滇西下关地古陆);海暂称扬子台地。康滇古陆是一个古老的低缓的陆地,向扬子台地提供有限的碎屑物质。古陆面积不大,而且还不是一个统一的陆地,呈岛链状一直延伸至滇西地区。扬子台地以碎屑岩沉积为主,局部有碳酸盐岩沉积。早寒武世晚期——龙王庙期,康滇古陆面积增大而且连为一体。扬子台地从前期以碎屑岩沉积为主转变成以碳酸盐岩沉积为主,但和牛首山古陆仍然分离。在康滇古陆的西侧,出现了一个滇西台地。以康滇古陆为中轴,其西、东两侧均为浅水台地,靠近康滇古陆的狭长地带分布有碎屑岩,是浅水碳酸盐岩台地靠近陆地的边缘相带,远陆地区为碳酸盐岩沉积。

第二个阶段为龙王庙期至晚寒武世。康滇古陆扩大,其标志是扬子台地的西部出现了局限台地及含膏盐湖环境;与此同时,泥坪和云坪等潮坪环境的范围也扩大了,表明扬子台地的水体变浅。晚寒武世继承了中寒武世岩相古地理的格局。康滇古陆进一步扩大,形成一个统一的陆地。扬子台地仍主要是浅水碳酸盐岩台地,靠近康滇古陆的地区仍是以碎屑岩潮坪环境为主的碎屑岩沉积,但膏盐湖消失了。表明晚寒武世又一次海侵,扬子台地的水体变得更开阔了一些。五、印度陆块(ⅩⅥ)

印度陆块为主边界断裂以南的印度陆块区。寒武纪可能为同造山-后造山阶段。编图区印度境内石炭纪—二叠纪含冈瓦纳冷水动植物群的塔奇尔冰碛层直接覆盖于早-中元古代地层之上。其间缺失新元古代、早古生代—泥盆纪地层沉积,断续见有寒武纪中酸性侵入岩。加之正是东西冈瓦纳碰撞、莫桑比克泛非造山带形成时期,故推测其总体隆升剥蚀。

岩浆岩相为中酸性侵入岩,包括钾长花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等。岩石属铝过饱和、高钾钙碱系列。成因类型以A型花岗岩为主(含I型花岗岩),应为后造山构造环境(POG)。通巴寺岩体钾长花岗岩锆石SHRIMP年龄为(513±10)Ma;汤嘎西木岩体花岗闪长岩锆石SHRIMP年龄为(502±9)Ma;康马二长花岗岩岩脉的锆石206238U-Pb上交点年龄为(486±49)Ma,Pb/U表面年龄为(471.1±1.0)Ma、(736±136)Ma、(766±131)Ma。哈金桑惹-康马隆起带中,变质变形侵入体及侵入其中的不同类型的脉体锆石U-Pb206238法上交点年龄为558~490Ma、锆石 Pb/ U表面年龄为478~207206461Ma、锆石Pb/Pb比年龄为451Ma、全岩Rb-Sr等时线测得年龄为484Ma。第四章 奥陶纪构造-岩相古地理

奥陶纪与寒武纪类似,大体以班公湖-双湖-怒江-昌宁所代表的原特提斯主大洋为界,分为北部泛华夏陆块群陆缘系统、原特提斯主洋盆和南部冈瓦纳陆缘系统3个大的构造-岩相古地理相区。北部的泛华夏西部陆块群及其间的秦祁昆造山区进入弧盆系发展阶段,呈现俯冲洋盆-岛弧-弧(间)后盆地-陆缘海相间的复杂古地理格局。阿拉善、柴达木、塔里木等陆(地)块边缘以浅海到斜坡的陆缘海沉积为主,祁连山地区的北祁连、中祁连、拉脊山、欧龙布鲁克、柴北缘则表现出俯冲洋盆的斜坡-深海与岛弧(水下隆起)的浅海-局限台地到古隆起相间的沟-弧体系。昆仑和秦岭地区古地理格局类似于祁连。其中昆中蛇绿混杂岩带大体沿柳什塔格—朝阳沟—诺木洪—得力斯坦沟一线东西延伸,代表了奥陶纪时期原特提斯洋大洋岩石圈板块向北消减的残留。中昆仑大量形成于481~440Ma的中酸性侵入岩也是洋壳俯冲的标志(西昆仑中带零星见有寒武纪),代表了岛弧所在,主体为浅海-斜坡沉积。库地-其漫于特-祁漫塔格基性—超基性岩带和伴生的滩间山群、祁漫塔格群碎屑岩夹板内岛弧-洋脊型火山岩组合代表了弧后盆地环境。

扬子陆块及其边缘三江地块群系统已经与冈瓦纳大陆分离,总体处于稳定盖层发展阶段,以陆表海-边缘海沉积为主体。冈底斯-喜马拉雅属于冈瓦纳边缘,为向北变深的被动大陆边缘,以浅海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积为主体。第一节 奥陶纪大地构造相划分

综合沉积、岩浆、变质变形事件,结合古地磁、古生物区系等,对青藏高原不同构造单元奥陶纪的构造属性进行分析、划分、厘定的大地构造相系统见表4-1、图4-1,分为16个大相、23个相,归并为5个组合、三大系统。对应的古地理单元名称及其隶属关系如表4-1。各构造相特征的具体说明参见本章中每节的“构造特征”部分,对应的岩相古地理面貌见图4-2。第二节 秦祁昆地区构造-岩相古地理

南界为昆中蛇绿构造混杂岩带,北界为龙首山南缘断裂,向西越过阿尔金山缘断裂接柯岗断裂,东接同心-固原断裂。包括了工作区内北祁连弧盆系、北祁连消减洋盆、中南祁弧盆系、赛什腾-锡铁山消减洋盆、柴达木地块、昆仑-西秦岭弧盆系、阿尔金弧盆系7个构造相单元。奥陶纪是秦祁昆地区弧盆系发育的鼎盛时期,代表地块或岛弧的浅海-半深海碎屑岩-碳酸盐岩沉积与代表洋盆的硅泥质、蛇绿岩、洋岛沉积序列是最大特点。分构造相叙述如下。一、北祁连弧盆系(Ⅳ)(一)走廊弧后盆地(Ⅳ)1

1. 构造特征

北祁连洋盆大洋岩石圈板块向北俯冲,引发弧后拉张。奥陶纪河西走廊地区总体处于伸展构造背景。表4-1 青藏高原奥陶纪古地理单元与大地构造相单元对应表图4-1 青藏高原及邻区奥陶纪大地构造相划分图注:构造相代号见表4-1图4-2 青藏高原及邻区寒武纪构造-岩相古地理简图

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

总体为海相沉积,以滨-浅海相沉积为主,东部中卫、银川一带为半深海相沉积,在景泰—古浪一带分布范围较小的深海-半深海相沉积。涉及的岩石地层单位包括阿拉善地区马家沟组和米钵山组,与下伏寒武系整合接触;北祁连西段的阴沟群、中堡群、妖魔山组、南石门子组和扣门子组,与下伏寒武系整合接触,与上覆下志留统整合接触,其中中堡群与妖魔山组为角度不整合接触;北祁连东段车轮沟群、斯家沟组、天祝组和斜壕组,与下伏寒武系整合接触,上被志留系整合覆盖。

引用剖面13条,该区有滨岸相、浅海相沉积、开阔台地相等8类相区。各自特征如下。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于阿拉善古陆的西侧和安远以东地区。前者为一推测相区;后者层位属中晚奥陶世天祝组。为一套不同粒级的碎屑岩组成,偶夹钙质页岩及硅质岩。底部岩层呈紫红色,下部砂岩中见有虫迹及波纹构造,局部细砂岩中含铁质,均为滨岸相沉积的证据;上部的碎屑岩粒度逐渐变细,颜色变深,出现页岩。页岩中产笔石化石,未见底栖生物,说明海水变深,属还原条件下的较深水闭塞海湾相沉积。总体沉积相以滨岸相碎屑岩沉积为主,上部出现有闭塞海湾相沉积。

浅海相碎屑岩、火山岩沉积:分布于武威市至张掖市一带,出露面积较广。引用剖面有9条(42,43,59,44,66,90~94剖面)。以中晚奥陶世中堡群为代表。分布广泛,东西延伸千余千米。由碎屑岩及火山碎屑岩组成,碎屑岩以砂岩、板岩为主,偶见砾岩及砂砾岩;板岩与砂岩常呈互层状,夹灰岩与火山岩透镜体及少量硅质岩;火山岩有熔岩及火山碎屑岩夹碱性火山岩。板岩中产笔石化石,灰岩中产三叶虫、牙形刺及腕足类等化石。碎屑岩的粒度西粗东细,当时的物源主要来自西部,其中靖远一带为沉积中心,厚度为3 300余米。火山岩形成于陆源成熟火山岛弧环境。

浅海相中酸性火山岩夹硅泥质岩沉积:分布于古浪县的西边,以早中奥陶世车轮沟群为代表。下部为变晶屑凝灰岩、英安凝灰岩和蚀变安山岩,中部变石英斑岩与蚀变安山岩互层,上部为变安山岩、变英安岩夹少量黑色硅质板岩,硅质板岩中产笔石化石。火山岩SiO含2量为72.81%,属岛弧型酸性火山岩。在天祝车轮沟—大牛沟剖面上夹有灰岩和砂岩,且灰岩中产腕足类化石等。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:分布于嘉峪关市以南,冷龙岭以北及安远等地,引用剖面有4条(40,41,46,61剖面)。以晚奥陶世妖魔山组为代表。为一套以碳酸盐岩为主的沉积,含丰富的底栖生物,指示当时气候温暖,供氧充足。灰岩底部与中堡群之间夹一层1~50m厚的砾岩层,反映二者间存在短暂的沉积间断。砾岩总体西薄东厚,西部砾岩中可见火山岩砾石,东部则几乎全为结晶灰岩,说明西部此时仍有弱的火山活动,东部则趋于平静。是裂陷海盆进一步扩张的沉积环境。

浅海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于古浪县城以南,面积较小,以晚奥陶世南石门子组为代表,岩石组合是粉砂质板岩、变粉砂岩、石英砂岩夹灰岩团块,上部普遍夹有中厚层灰岩、砂质灰岩和泥灰岩。岩层中发育水平层理和平行层理,在底部的灰岩团块中产腕足类、腹足类和三叶虫等化石,说明当时海水较浅,阳光充足,底栖生物十分繁盛,为一种近岸、富氧的沉积环境。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩(中基性、中酸性)沉积:分布于古浪县城西侧及本相区的中部。以晚奥陶世扣门子组为代表,以中基性至中酸性火山岩为主,夹厚层至薄层灰岩、砾状灰岩、硅质岩及各类碎屑岩。灰岩多集中在下部层位,灰岩中产珊瑚、三叶虫、腕足类、头足类等化石。砂质板岩中产笔石化石。火山岩代表了陆源岩浆弧构造环境,具有岛弧特征的火山岩系。

深海盆地相砂页岩、碳酸盐岩沉积:分布于武威市的西南部,以晚奥陶世斯家沟组和斜壕组为代表。岩石组合是灰褐色薄层砂岩、砂质页岩、石英砂岩、含砾灰岩、灰岩。砂岩中产三叶虫、腕足类化石,页岩中产笔石化石,为混合相。岩层以富硫、高碳、多含有机质为特征,以盆地相为主,局部地方水体可能较浅。

深海相火山盆地(基性、中性、中酸性)沉积:仅分布于古浪县的东边,发育在早中奥陶世阴沟群中,是北祁连地区阴沟群出露的最东边地区之一。以黑色杏仁状玄武岩、玄武质火山角砾岩为主,夹薄层凝灰质板岩、薄层硅质岩,局部地方尚有中性—中酸性火山岩。其中火山岩以玄武岩为主,发育枕状构造、绳状构造和气孔状构造,常呈巨大的透镜体产出。板岩中产微古植物化石和笔石化石,底栖生物基本未见踪迹。火山岩岩石学、岩石化学及微量元素特征表明,阴沟群玄武岩属拉斑玄武岩系列,介于大洋拉斑玄武岩和大陆溢流拉斑玄武岩之间的过渡类型。因此,环境应为深海相活动弧后盆地(或活动边缘盆地)环境,局部有火山海山露出水面。

2)岩浆岩相

火山岩:分布广泛,中基性至中酸性火山岩都有,但以玄武岩为主。

蛇绿岩:发育有走廊南山弧后盆地蛇绿岩,主要包括马氏河-香毛山蛇绿混杂岩、塔洞沟蛇绿岩、大岔大坂蛇绿岩、桦木沟-拉硐-三岔蛇绿混杂岩带、冷龙岭蛇绿岩带、乌鞘岭-东岔沟蛇绿混杂岩、西岔沟蛇绿岩、乌鞘岭蛇绿岩、银洞沟蛇绿杂岩等。

侵入岩:有闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩等,属钙碱性系列,次铝质—过铝质类型,成因类型为I型花岗岩。其中晚奥陶世的岩石常为钾质钙碱性系列、钙碱性系列,过铝质类型。另外,前人在白石头沟莲花山岩体中获锆石U-Pb年龄为(426±15)Ma,在毛藏寺一带获488~443Ma和锆石U-Pb年龄为554.1~452.1Ma。

3. 古地理特征

走廊弧后盆地奥陶纪时主体为浅海环境,在古浪东边小范围区域及武威市的西南部为深海环境,在本相区的西北边部及安远以南分布小范围的滨浅海碳酸盐岩台地沉积。(二)走廊南山岩浆弧(Ⅳ)2

1. 构造特征

北祁连洋盆大洋岩石圈板块向北俯冲,在阿拉善南缘前寒武纪地块基底之上发育岩浆弧。奥陶纪总体处于挤压构造背景,局部存在弧间裂谷伸展背景。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

以海相沉积为主,该区东北角为南华山古隆起。涉及岩石地层单位包括阿拉善地区的马家沟组和米钵山组,与下伏寒武系整合接触;北祁连西段的阴沟群、中堡群、妖魔山组、南石门子组和扣门子组,与下伏寒武系整合接触,其上被下志留统整合接触,其中中堡群与妖魔山组为角度不整合接触;北祁连东段的车轮沟群、斯家沟组、天祝组和斜壕组,与下伏寒武系整合接触,上被志留系整合覆盖。

引用剖面17条,该区有古隆起、浅海相沉积、半深海相、开阔台地相等6类相区。各自特征如下。

南华山古隆起:图区仅出露一小块,分布于北祁连区最东边。出露地层为前奥陶纪长城纪海原群,为高绿片岩相的变质岩系,是一个局部无序、整体有序的变质地层。下部未见底,其岩石组合为:下部以绿片岩(原岩为基性火山岩)、浅色石英片岩(原岩为沉积碎屑岩)为主夹大理岩,厚2 963.7m;中部碳酸盐岩与碎屑岩不等厚互层,厚1 806.7m;上部以片岩为主,厚3 269.7m。该群被志留纪旱峡群不整合覆盖,缺失寒武纪、奥陶纪沉积。寒武纪—奥陶纪为隆起的陆源剥蚀区。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩沉积:分布于本相区的北侧和永登北边等地,引用剖面4条(43、44、53、59剖面),以中晚奥陶世中堡群为代表。在永登中堡石灰沟剖面有硅质岩、板岩、沉凝灰岩、安山质凝灰岩、块状结晶灰岩、安山质晶屑凝灰岩、火山角砾岩、安山岩、碱性粗面岩和集块岩,顶部为薄—中层状硅质岩和砂质板岩、结晶灰岩。局部地段产微古植物化石。本剖面以浅海相为主,但在剖面的底部和顶部均有硅质岩出现。产笔石化石,应为斜坡相(半深海)沉积。其中火山岩为陆源成熟火山岛弧沉积。

半深海相砂岩、泥岩、碳酸盐岩沉积:分布于门源大梁地区及其以东,发育在中晚奥陶世大梁组和相变(在靖远一带)的中堡群中。引用剖面10条(38、39、47、53、54、62、63、66、115、116剖面)。以灰黑色、黑色调为主。上部为灰岩及条带状灰岩;中部为千枚岩、板岩、页岩、砂岩及砾岩;下部为砂岩、板岩、千枚岩及条带状结晶灰岩。产笔石化石,发育多种浊流沉积构造。鲍马序列a、b、c、d段发育较多,未见e段。为典型的高密度浊流沉积。根据水流方向判断,下部水流方向为NW352°,上部为NW330°,浊积岩向上变粗,说明水体向上变浅(周志强等,1995)。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:分布于玉门市以南和肃南县以南地区,引用剖面两条(42、60剖面)。以晚奥陶世妖魔山组为代表,为一套致密灰岩、不纯灰岩及结晶灰岩,上部为厚层灰岩,产三叶虫化石。在肃南木龙沟剖面以板岩、长石石英砂岩、中基性火山岩为主夹灰岩透镜体,未见顶、底,灰岩透镜体中产腕足类化石。木龙沟一带灰岩较少的原因可能是洋盆初始闭合阶段沉积环境不稳定,导致各地沉积组合中有所差异。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积:分布于肃南以西,以晚奥陶世南石门子组为代表,为灰色灰岩、粉砂质板岩、硅质板岩及长石硬砂岩互层,未见顶、底。底部产珊瑚、腹足类化石。

台地边缘浅滩相沉积:分布于门源西北部,以晚奥陶世扣门子组为代表。在门源大梁附近,以生物碎屑粉晶灰岩为主,局部出现小型的珊瑚礁体,底部有一层内碎屑砾屑灰岩,亮晶方解石胶结,可能属浅海风暴沉积。其上仍以生物碎屑粉晶灰岩为主,为粉晶方解石胶结,含较多腕足类、藻类、海绵骨针及介形虫壳体及碎屑,是一种动荡的沉积环境。顶部含少量泥晶灰岩,水体可能略有变深,属潮下低能环境。

深海相火山盆地沉积:分布于本相区西北边部及东南一角,引用剖面两条(50、57剖面)。以早中奥陶世阴沟群为代表。阴沟群在北祁连地区分布广泛,各地岩性和沉积相均有不同程度变化。在玉门东大窑以南的层型剖面上,主要由玄武岩、安山玄武岩、安山岩、英安岩、各类集块岩-角砾岩、凝灰岩、各类岩屑砂岩、层状硅质岩及板岩、灰岩等组成,常见块状与枕状熔岩。火山岩以喷溢相为主,厚度大于5000m,富含笔石、三叶虫及头足类化石。在东部靖远、白银一带,火山岩、火山碎屑岩显著增多,所夹的细晶灰岩中产三叶虫、腕足类、牙形刺等化石。

2)岩浆岩相

火山岩:分布广泛,中基性至中酸性火山岩都有,但以玄武岩为主。

蛇绿岩:发育有边麻沟-清水沟-百经寺弧间蛇绿岩。

侵入岩:花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、石英闪长岩、闪长岩等,属铝过饱和、钙碱性系列,成因类型为I型花岗岩。前人在南沟山石英闪长岩中获得锆石U-Pb年龄为(473.5±0.9)Ma;在泉沟英云闪长岩中获得Rb-Sr年龄为(518.9±64.0)Ma。

3. 古地理特征

奥陶纪,本相区东北高,以南华山古隆起为标志,向西南地势变低,在西北边部及东南角的白银及以东地区形成范围较广的深海沉积,其余广泛地区为浅海沉积环境。二、北祁连消减洋盆(Ⅴ)

北祁连消减洋盆与现今北祁连结合带范围一致。西起吊大阪—朱龙关,经玉石沟—穿刺沟,东至大阪山一带。主要有蛇纹石化斜辉橄榄岩、橄榄斜辉岩、蛇纹石化橄榄二辉岩、蛇纹石化纯橄岩和蛇纹岩、方辉橄榄岩、堆晶斜长岩、角斑岩、细碧质枕状熔岩及硅质岩等。属洋脊-洋岛型,时代归属为寒武纪—奥陶纪。从两侧配套的岩浆弧分析,奥陶纪该洋盆大洋岩石圈板块具有南北双向俯冲的特点。总体为深海盆地沉积,局部有洋岛型浅海碳酸盐岩沉积。早奥陶世洋盆规模最大,为2 300km,晚奥陶世几近关闭,宽度仅剩270km。三、中南祁连弧盆系(Ⅵ)(一)中祁连岩浆弧(Ⅵ)1

1. 构造特征

范围对应现今的中祁连-湟源地块,奥陶纪受北祁连洋盆大洋岩石圈板块向南俯冲控制,总体处于挤压构造背景。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

为单一的海相沉积,涉及岩石地层单位有中南祁连区吾力沟群、盐池湾组、多索曲组及兰州至永靖一带的雾宿山群,与下伏寒武系整合接触。引用剖面17条,沉积相垂向变化及横向对比如图4-3。有深海相、浅海相、半深海相、开阔台地相4类相区。各自特征如下。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:出露于党河南山北坡,呈北西-南东向长条状展布,引用剖面两条(74、83剖面)。以早中奥陶世吾力沟群为代表,为一套厚达300余米的灰岩,局部地方夹少量砂岩(原划分的下部中基性火山岩和中部中酸性火山岩,现已证明属于震旦纪)。产腕足类等化石,岩性稳定,横向上变化不大。

浅海相碎屑岩沉积:分布于党河南山北坡的大部分地区(55、56、76、79剖面)及西宁一带,分布面积较广,以相变的盐池湾组为代表。岩石组合为含砾细粒硬砂岩、含砾白云质硬砂岩、中细粒石英长石砂岩、钙质砂岩、板岩、千枚状板岩、粉砂岩,局部地方夹有灰岩、大理岩等。由于分布广,各地岩性、岩相有所变化。在吾力沟至黑刺沟一带,下部常见波痕、斜层理,产腕足类和三叶虫化石,剖面中含砾岩较多,属滨、浅海相沉积;在天峻县克克宙剖面,主要为陆源碎屑岩夹碳酸盐岩;在肃北县钓鱼沟脑,砂岩中可见黄铁矿晶体,为还原环境下的产物,但总的来看,仍以浅海碎屑岩沉积为主。

半深海斜坡碎屑岩沉积:分布于肃北县吾力沟一带,引用剖面3条(85、86、87剖面),以盐池湾组为代表。岩石组合为厚层砾岩、巨砾岩、硬砂岩、粉砂质板岩夹灰岩,纵向上构成两个巨大的沉积旋回,自下而上,碎屑物的粒度由粗变细,产笔石、三叶虫、头足类化石。

深海相砂泥质、灰岩、硅质岩及火山岩(安山质)沉积:分布于兰州至永靖一带,引用剖面12条(106、111~114、118、124~129剖面),以中晚奥陶世雾宿山群为代表。下部为变质细砂岩、粉砂岩、粉砂质板岩、变质安山岩、变安山质凝灰岩、变安山质火山角砾岩夹千枚岩,产三叶虫、笔石等化石;上部为变安山岩、变玄武岩、变安山质火山角砾岩、板岩、变砂岩,夹大理岩及硅质条带,硅质板岩、碳质板岩、千枚岩等。厚度大于6000m。火山岩属碱性系列,具壳源和幔源双重性,为陆内裂谷型产物。在永靖县盐锅峡剖面(106剖面),板岩、硅质岩和泥岩增多,且发育水平层理,是在相对平静环境下形成的产物。在兰州市新城乡剖面(112剖面)主要为玄武岩、凝灰岩及砂泥质、硅质岩等,地层出露不全,顶、底界线不清。

2)岩浆岩相

各类侵入岩极为发育为其特色。

火山岩:分布地层之中,以安山质为主。

侵入岩:主要为辉长岩、辉绿岩、闪长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、花岗岩、正长花岗岩、正长岩-石英闪长岩。另有出露于积石山北一带的橄榄岩。侵入岩多属次铝质、过铝—次铝质、铝过饱和类型,钙碱性岩系(部分碱性系列)。成因类型以I型花岗岩为主。图4-3 中南祁连岩浆弧沉积相剖面对比图

黑沟梁子花岗岩U-Pb年龄为444.38Ma;扎子沟花岗闪长岩Rb-Sr同位素年龄为(510.85±14)Ma;钓鱼沟沟口花岗闪长岩K-Ar年龄为502Ma;在白河套附近的辉长伟晶岩年龄为487Ma;黑大坂附近花岗岩年龄为480Ma。哈曼大坂花岗闪长岩Rb-Sr年龄在476~462Ma之间。1:25万定西县幅西北部寺沟花岗闪长岩的U-Pb年龄为(461.6±3.5)~(485.8±2.6)Ma;1:25万西宁市幅窑洞庄石英闪长岩中全岩K-Ar法年龄分别为(421±21)Ma、(449±22)Ma、(459±23)Ma;南沟山一带石英闪长岩中锆石U-Pb年龄为(473.5±0.9)Ma。水峡上游一带白崖村花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为:①(534±3)Ma,②(417±3)207235207206Ma;Pb/U年龄为:①539±52Ma,②444±47Ma;Pb/Pb年龄为:①(560±54)Ma,②(590±63)Ma。

3. 古地理特征

该相区古地理格局为东北低、西南高,相区东南部广泛分布半深海相沉积,在野马南山及以东地区,西宁周缘为浅海环境,而在党河南山北坡则为水体更浅的滨海环境,在相区的东南角为深海环境。(二)党河南山-拉脊山弧间洋盆(Ⅵ)2

对应于党河南山-拉脊山结合带,西起萨木萨克、青崖子,向东经肃北县大道儿吉、小道儿吉、拉脊山及雾宿山一带,引用剖面4条(107~110剖面)。奥陶纪早期处于弧间拉张构造背景,后期向南俯冲。

西段:位于野马南山—木里,由于洋壳板块向南西方向俯冲,形成由榴闪岩岩片、岛弧火山岩岩片、超镁铁质岩岩片等组成的俯冲杂岩带。其基性、超基性岩组合有:纯橄榄岩-辉石岩;纯橄榄岩-斜辉橄榄岩;纯橄榄岩-斜辉橄榄岩-单辉橄榄岩;角闪橄榄岩等。基性岩全为辉长岩。中东段:拉脊山裂谷型蛇绿岩,应与野马南山-木里裂谷型蛇绿岩具有相同的构造环境,其蛇绿岩是大洋中脊的产物,也应是陆壳拉张裂谷带中的陆间裂谷小洋盆蛇绿岩。拉脊山带向东可能与兰州西南的雾宿山构造带相接(晚寒武世—早奥陶世)。(三)南祁连岩浆弧(Ⅵ)3

1. 构造特征

对应于现今的南祁连岩浆弧,受党河南山-拉脊山弧间洋盆大洋岩石圈板块向南俯冲,早期为伸展、晚期为挤压构造背景。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

该相为单一的海相沉积,涉及的岩石地层单位:拉脊山地区为花抱山组、阿夷山组、茶铺组和药水泉组,与下伏寒武系整合接触,上被下志留统整合覆盖;南祁连北部的广大地区,以晚奥陶世至早志留世的多索曲组为代表;柴北缘地区为多泉山组、石灰沟组和大头羊沟组,与下伏寒武系整合接触(引用剖面17条)。为台地边缘相、滨浅海相、深海相、开阔台地相等7类相区。各自特征如下。

滨、浅海相碎屑岩沉积:分布于民和以北地区(99、100剖面),面积不大,以早奥陶世花抱山组为代表。为复成分中粗粒碎屑岩组成的地层,下部为砾岩、上部为杂砂岩夹砾岩。在乐都斜沟层型剖面上,为含砾粗粒长石杂砂岩、长石-杂砂质石英砂岩、复成分砾岩,局部夹粉砂质绿泥石板岩。碎屑物质粒度稍细一些,显示水体稍深一些。局部地区本组尚有中基性沉凝灰岩、火山岩屑砂砾岩、火山砾岩、安山岩及中性熔岩。这一带由于靠近拉脊山裂谷型蛇绿岩带,因而碎屑物质粗粒者较多,且丰富。

浅海相火山岩、泥硅质岩沉积:分布于南祁连北部的广大地区(73、75、77、78、80、81、88、89剖面),以晚奥陶世至早志留世的多索曲组为代表。以一套中性到中酸性火山岩为主体,夹火山熔岩及少量板岩及硅质板岩,以灰绿色为主,间有火红色。在乌兰县哈尔浑迪剖面(69剖面)上部夹凝灰质砾岩、砂砾岩、粉砂岩和砂质灰岩及白云质灰岩透镜体。说明在这一带水体较浅,有大量陆源碎屑物质供给,接近于滨岸环境。未见化石可能系大量火山活动,有毒气体充满水体之中,生物难以生存所致。其中火山岩为活动陆源岛弧火山岩。在尖扎、循化一带(103、104、105、109剖面),以晚奥陶世药水泉组为代表,为一套火山角砾岩、火山砾岩,其中夹有砂质板岩、钙质板岩、杏仁状安山质凝灰熔岩、杏仁状安山岩、安山质英安岩、辉石安山岩及砂质页岩等。

浅海相火山岩夹灰、泥质岩沉积:分布于湟中以东地区(103、104、105、109剖面),以中奥陶世阿夷山组为代表。为一套中酸性—中基性火山岩,夹板岩、凝灰质板岩、千枚岩和结晶灰岩透镜体,结晶灰岩透镜体中产三叶虫化石。火山岩形成于俯冲碰撞的岛弧构造环境。

台地边缘盆地相沉积:分布于湟源以东地区,另在化隆一带也有少量出露,以中奥陶世茶铺组为代表。为一套灰绿色、灰紫色变玄武岩,变安山岩,变安山-玄武岩及变安山-玄武质火山角砾岩,夹有硅质岩、变砂岩、硅质灰岩、灰质板岩、千枚岩等,变砂岩中发育正粒序层理、水平层理,硅质岩中也见水平层理。在化隆茶铺一带,下部为紫红色复成分砾岩,所夹灰岩中产腕足类化石,板岩中产笔石化石。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:分布于牦牛山一带(69、101剖面),以多泉山组为代表。为一套灰白色白云岩、灰色燧石条带灰岩及豹皮灰岩,上部有少量灰黑色板岩。灰岩中产头足类、三叶虫化石,板岩中产笔石化石。豹皮灰岩的出现,说明碳酸盐岩台地相沉积并不十分稳定,是在水动力条件活动较强的环境下形成的。上部灰黑色板岩出现,且含有笔石,说明后期由开阔台地相转变为较闭塞型的海湾相沉积。

浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积:分布于德令哈以东和以西方向(99、100剖面),以中奥陶世大头羊沟组为代表。在大柴旦塔塔楞河剖面,岩石组合下部为砾状灰岩、杂色厚层角砾状灰岩,上部为杂色厚层砾岩夹紫色粉砂岩、砂岩、薄层灰岩。灰岩中产腕足类、头足类化石,砾岩中砾石以石英片麻岩居多,以砂质胶结,其中所夹砂岩厚约85m。在大头羊沟剖面,砾岩中砾石以灰岩为主,以钙质胶结,有圆度好的,也有棱角状的;有外来的,也有内碎屑成因的。其中角砾状灰岩可能是风暴成因引起的破碎而后又胶结成岩,其中的片麻岩砾石,可能来自北侧局部出露的古老岩系。

深海盆地相细碎屑岩、泥质沉积:分布于安南坝南东方向,以早奥陶世石灰沟组为代表。在乌兰县大煤沟南剖面,岩石组合为灰黑色板岩、灰绿色页岩、浅黄绿色岩屑砂岩与页岩互层,富含笔石化石。在大头羊沟剖面,岩性以碳质页岩为主,向东至欧龙布鲁克,以绿色页岩为主夹薄层灰岩。总之,该沉积在区域上变化不大,均以笔石页岩相为主。

2)岩浆岩相

火山岩:发育海相中酸性—中基性火山岩。

侵入岩:英云闪长岩、花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩等。岩石属于中低钾偏铝质、钙碱性系列(属于ACG型花岗岩类),以I型花岗岩为主。

多罗尔什东K-Ar年龄为460Ma;大柴旦地区花岗闪长岩中锆石U-Pb年龄为(446±17)Ma;1:25万都兰县幅泉水沟的闪长岩中Rb-Sr年龄为(463.78±20.6)Ma;乌日嘎豁花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为445Ma左右;1:5万沃日格达瓦幅区调在石英闪长岩和英云闪长岩获得的Rb-Sr年龄为(446±4)Ma、K-Ar年龄为(416±10)Ma。

3. 古地理特征

该相区内广大地区为浅海环境,在相区北部边缘水体较浅,为滨海环境,在南部边缘的鱼卡一带为深海盆地。四、阿尔金弧盆系(Ⅶ)

北以红柳沟-拉配泉结合带北缘断裂为界,南以阿帕-茫崖构造带南界断裂为界,可进一步分为以下3个构造相单元。阿尔金弧盆系俯冲时间和超高压变质带时限明显早于秦祁昆其他地区,表明其有相对独立的构造背景和演化历程。(一)红柳沟-拉配泉消减洋盆(Ⅶ)1

1. 构造特征

奥陶纪,洋盆板片向南俯冲。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

深海沉积:与蛇绿岩相伴,分布零星。岩石组合为放射虫硅质岩、硅质板岩,夹薄层状硅质灰岩、洋岛基性火山岩等。

2)岩浆岩相

蛇绿岩:蛇绿岩残片主要有超镁铁质岩、辉长质杂岩和镁铁质火山岩等。根据常量元素、稀土元素和微量元素特征,反映其形成于正常洋脊环境,但也不能排除向火山弧过渡的环境。

侵入岩:有闪长岩、花岗闪长岩和似斑状二长花岗岩等。侵入拉配泉岩群火山岩岩组的岛弧闪长岩-花岗闪长岩和后造山似斑状二长花岗岩的形成年龄分别为(470±14)Ma和(437.9±0.8)Ma,表明碰撞造山的时代应至少大于(437.9±0.8)Ma。因此,蛇绿岩年龄应大于(437.9±0.8)Ma。(二)阿尔金岩浆弧(Ⅶ)2

1. 构造特征

阿尔金岩浆弧分布于阿羌—苏吾什杰一带,呈带状北东-南西向沿区域构造线方向展布,奥陶纪处于俯冲带之上的岛弧构造背景,南缘的高压变质带形成时间主要在510~490Ma,表明奥陶纪是陆壳深俯冲和折返的主要时期。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

该相区为单一的海相沉积,涉及的岩石地层单位有早奥陶世额兰塔格组和中、晚奥陶世环形山组,二者之间为整合接触,未见顶、底。

该相区包括浅海陆棚相、台地相、半深海相3类相区。各自特征如下。

浅海陆棚相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于本相区的东部和西部两小块。以早奥陶世额兰塔格组沉积为代表,主要为灰绿色、深灰色钙质岩屑长石砂岩,粉砂质泥岩,粉砂岩,泥岩夹少量灰岩。产三叶虫、头足类、腕足类、双壳类等化石。属浅海富氧环境,底部仅见少量紫红色岩层,其余均为灰色到深灰色。

台地-台地边缘浅滩相:分布于本相区的中部及西部广大地区,以中、晚奥陶世环形山组为代表。下部为灰色厚层至块状砂屑、生屑灰岩夹泥岩;上部为黄绿色、灰色薄层碎屑白云质灰岩,灰岩夹砂质鲕粒灰岩及少量石英粉砂岩。下部灰岩组成向上变薄变细的基本层序;上部薄层灰岩与钙质泥岩组成向上变厚变粗的基本层序。砂屑灰岩和鲕粒灰岩中发育平行层理和交错层理。本组富含生物碎屑和鲕粒、砂屑等,多为亮晶胶结,总体反映高能动荡的沉积环境。所产腕足类和角石具明显的华北型色彩。

半深海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于本相区的东部,以中、晚奥陶世环形山组的下部沉积为代表。为灰—深灰色薄—中厚层灰岩、泥灰岩夹粉砂岩,泥灰岩中产丰富的笔石化石及牙形刺化石,而出现在西部的那些高能动荡环境下形成的沉积物基本消失,属半深海或者半深海至盆地相沉积。

2)岩浆岩相

侵入岩:有辉长岩、辉长-辉绿岩、石英闪长岩、英云闪长岩、浆混花岗岩组合(辉石-辉长岩、英云闪长岩和二长花岗岩)、英云闪长岩-二长花岗岩组合、辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合、花岗闪长岩、正长花岗岩等,以次铝质—过铝质钙碱性系列为主,部分(辉长岩类)是碱性系列。总体是Ⅰ型花岗岩类。苏勒克萨4039依基性岩体U-Pb年龄为(474.9±1.7)Ma;帕夏拉依档岩体Ar-Ar年龄为(453.4±8.7)Ma、U-Pb年龄为(465.0±2.9)Ma。

3. 古地理特征

奥陶纪,阿尔金地区具有西高东低的古地理面貌。东部为半深海相环境,中西部广大地区为台地-台地边缘浅滩相环境。(三)阿帕-茫崖弧后盆地相(Ⅶ)3

阿帕-茫崖弧后盆地相为早古生代蛇绿岩带,出露于阿尔金山南坡,东起青海茫崖镇,西至新疆阿帕,断续延伸约700km,被称为阿帕-茫崖蛇绿岩带或阿南构造混杂岩带。由几克里阔勒蛇绿混杂岩和茫崖奥陶纪蛇绿混杂岩组合而成:前者位于阿尔金断裂东段几克里阔勒附近,时代归于加里东期—海西早期(O—D);后者位于阿中地2块和柴达木地块之间,是一个规模巨大的区域性构造带。与分布于其北的俯冲-碰撞型花岗岩带、阿尔金超高压变质带南亚带共同组成上述两个地块之间的奥陶纪地壳拼接缝合带。玄武岩中获得Sm-Nd等时限年龄为(481.3±53)Ma。五、赛什腾山-锡铁山消减洋盆(Ⅷ)

赛什腾山-锡铁山消减洋盆对应于赛什腾山-锡铁山结合带。由锆石山、绿梁山基性—超基性侵入岩、沙柳河蛇绿岩、柴北缘托莫尔日特蛇绿岩以及断续延伸达350km的柴北缘超高压变质带组成。托莫尔日特蛇绿岩片中的斜长花岗岩Rb-Sr等时线年龄值为(447±22)Ma,鱼卡河地区蛇绿岩片中的辉长岩体中获得单颗粒锆石U-Pb同位素年龄值为496Ma。可见蛇绿岩形成时代应为晚寒武世—奥陶纪。

赛什腾山-锡铁山消减洋盆早奥陶世规模为1 300km,晚奥陶世初期达到最大,约为2 700km,奥陶纪末期缩减至约2000km。六、柴达木地块大相(Ⅸ)

1. 构造特征

北起赛什腾山-锡铁山-瓦洪山断裂,南至昆仑山前断裂。早奥陶世处于周缘裂陷背景之中,中晚奥陶世转为挤压构造背景。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

该岩相由柴达木古陆和海相沉积组成,涉及的岩石地层单位是柴北缘寒武纪—奥陶纪滩间山群,下未见底,上与志留系接触关系不清。

引用剖面两条,有古陆、滨岸相、浅海相、半深海-深海相4类相区。各自特征如下。

柴达木古陆:分布于柴达木盆地的核心地带,以晚泥盆世牦牛山组对古元古代达肯大阪岩群的不整合覆盖关系和没有奥陶纪沉积为依据,确定奥陶纪这一地区为一上升剥蚀区,暴露的基地杂岩为中、高级变质岩系,主要有片麻岩、片岩、大理岩、角闪岩及混合岩,顶底界不明。牦牛山组下部为灰绿色、紫红色砾岩,砂砾岩组成的磨拉石建造;上部为火山岩、火山碎屑岩组成的地层。

滨岸相碎屑岩沉积:为一推测的相区,围绕柴达木古陆周围,奥陶纪海侵应有一个滨岸相的碎屑岩沉积。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩(中基性)沉积:分布于柴达木古陆的周围(28剖面),为一套中、基性火山岩,碳酸盐化的岩石及少量的石英片岩及石英岩。火山岩为岛弧火山岩,但不排除有拉张环境。

半深海-深海相硅泥质、灰质、火山盐(中基性)沉积:推测相区(67剖面)在赛什腾山-锡铁山结合带的周围应有一些半深海-深海相的沉积。

2)岩浆岩相

侵入岩:零星分布有石英闪长岩等。

3. 古地理特征

柴达木地块大相古地理格局以柴达木盆地的核心地带为中央隆起,古陆周缘主要为一套浅海沉积,在该相区东北角小面积分布半深海-深海相沉积。七、昆仑-西秦岭弧盆系(Ⅹ)(一)西秦岭地块(Ⅹ)1

1. 构造特征

该地块分布于同德、碌曲、岷县、西和一带的地区。北起宗务隆山晚古生代裂谷带南缘断裂,南至略阳-勉县结合带北界断裂。该时期构造背景有待进一步研究。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

沉积岩相为单一海相沉积,未见岩浆岩发育,所涉及的岩石地层单位苏里木塘组,下与寒武系、上与志留系接触关系不明。西秦岭地块有古隆起、滨岸相、浅海相、半深海相4类相区。各自特征如下。

共和-同仁古隆起:分布于西秦岭共和—同仁一带。古隆起上未见晚古生代以前的沉积,基底情况目前还不了解,缺失早古生代沉积记录,处于隆升、剥蚀阶段。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于古隆起的南侧,推测在漫长的地质历程中沿古隆起边缘应存在一个滨岸相碎屑岩沉积。

浅海相砂、泥岩沉积:分布于滨岸相的南侧,发育在奥陶纪苏里木塘组的下部层位中。岩石组合为深灰色、灰黑色薄—中厚层状变质细,粉砂岩夹粉砂质板岩,向上为灰黑色石墨化千枚状板岩和千枚状绢云母板岩夹粉砂质板岩。产珊瑚化石,其中灰黑色岩层可能是还原条件下的产物。

半深海-深海相泥、硅质沉积:分布于本区的最南端,发育在奥陶纪苏里木塘组的下部层位中。岩石组合为深灰色、灰黑色厚层至薄层状含碳质泥晶硅质岩与透镜粉砂质晶粒白云岩,具条带状水平层理。其中硅质岩发育、颜色深是半深海至深海相的重要标志。

3. 古地理特征

西秦岭地块,奥陶纪时北高南低,以浅海环境和半深海-深海环境为主。(二)库地-其曼于特-祁漫塔格弧后盆地(Ⅹ)2

1. 构造特征

西起西合休,向东经库地北阿喀孜达坂、喀什塔什、于田东、奥依亚依拉克,越过阿尔金断裂,与黑山、十字沟盆地相连,总体呈带状近东西向展布,为断续相连的陆缘洋盆。早奥陶世伸展、裂离,中晚奥陶世便转入俯冲、消减阶段。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

该岩相为单一的海相沉积,涉及的岩石地层单位主要有滩间山群、玛列兹肯群和上其汗岩组,与上下地层接触关系不清。其中滩间山群自下而上分为基性火山岩组、变碎屑岩组和碳酸盐岩组。根据所产化石层位对比,下部基性火山岩组和变碎屑岩组属寒武纪,仅上部碳酸盐岩组属奥陶纪,但顶部不排除存在志留纪沉积的可能。

引用剖面7条,有开阔台地相、滨岸相、浅海陆棚相、浅海相、半深海、深海相6类相区。各自特征如下。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:分布于阿牙克库木湖以东和以西的广大地区(29剖面),以滩间山群碳酸盐岩组为代表。为一套浅灰色、灰白色细粒结晶灰岩,白云质结晶灰岩,硅质白云岩,局部为大理岩夹少量板岩或粉砂岩,产珊瑚、角石、藻类等化石,为陆棚扩张期间裂谷(或裂陷槽)扩张晚期的产物。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩(基性)沉积:分布于昆北地区的东部和西部地区,引用剖面4条(29、31、35、36剖面)。在东部的野马泉至香日德一带,出露有相变的滩间山群的碳酸盐岩组,为碳酸盐岩夹碎屑岩及少量基性火山岩。所夹碎屑岩为成熟度较高的陆源碎屑岩,少量玄武岩说明其具有一定的活动性。在西部叶亦克南,出露有早古生代上其汗岩组,其中—上部可能包括部分奥陶纪地层,有大理岩、千枚岩、片岩及英安斑岩等。在西部坎地里克北侧至叶尔羌河以南的玛列兹肯山地区出露的早、中奥陶世玛列兹肯群,为一套深灰色、灰黑色下粗上细的砂砾岩,石英砂岩,生物碎屑灰岩,白云质灰岩,细晶灰岩夹少量硅质岩和粉砂岩,蚀变英安岩,安山岩等,砂岩中局部见平行层理、粒序层理。产腕足类、头足类、层孔虫及大量海百合茎化石,均为底栖类生物,是浅海环境的重要标志之一。在西部喀什塔什山至北西方向的公格尔山一带出露的一套原岩为碎屑岩、碳酸盐岩及基性火山岩,研究程度低,划分比较混乱,有早古生代、奥陶纪—志留纪、奥陶纪之分。岩石普遍变质,前人曾在大理岩中采获海百合茎和扭月贝类化石,因此准确的时代还难以确定。目前统一按奥陶纪时代处理。这套地层应为浅海沉积环境,与区域上的沉积环境一致。

2)岩浆岩相

蛇绿岩:发育有库地-其曼于特和祁漫塔格蛇绿混杂岩,主要为弧后盆地环境的蛇绿岩。

侵入岩:有西昆北的辉石岩、闪长岩、二长闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、花岗岩、钾长花岗岩、正长花岗岩以及石英二长岩等,主要为次铝的钙碱性岩石系列,成因类型属于I型花岗岩,属含角闪石钙碱性花岗岩类(ACG),部分钾长花岗岩属次铝的碱性系列,属A型花岗岩。东昆北祁漫塔格的辉长岩、辉绿岩、闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等,岩石属偏铝型或弱过铝型,碱性、钙碱性系列,为I型花岗岩。晚期钾长花岗岩属钾质型弱偏铝型或弱过铝型,碱性岩或钙碱性与碱性过渡系列,为A型花岗岩。

他龙花岗闪长岩中U-Pb年龄为475.6~444.7Ma,权重平均值为475.5Ma;开克入木达坂二长白岗岩U-Pb年龄为473Ma;流水岩体中Rb-Sr等时线(470±59)Ma;格子布拉克闪长岩类U-Pb年龄为(444.9±2.1)Ma;十字沟花岗闪长岩U-Pb年龄为(439.2±1.2)Ma、(445±0.9)Ma;巴格托喀依岩体U-Pb年龄为(452±1.0)Ma;台支龙岩石系列闪长岩锆石U-Pb年龄为(472.4±2.4)Ma;水草沟粗粒钾长花岗岩中U-Pb为年龄(432.3±0.8)Ma。

3. 古地理特征

昆仑地区奥陶纪沉积古地理格局总体上为北高南低,北部以浅海环境为主,南边以深海沉积为主。岩性、岩相纵向和横向上变化较大,是一种活动陆缘型的沉积环境。(三)昆中岩浆弧(Ⅹ)3

1. 构造特征

北起库地-其曼于特-黑山-十字沟混杂岩带南界,南至昆中构造混杂岩带北界。昆中岩浆弧分为东、西两段。东段西起阿羌以西,经阿牙克库木湖、沙松乌拉山,至兴海以东,呈带状北西西展布;西段西起库地,经慕士山至其曼于特,呈弓状展布。其基底为地块,西昆仑赛图拉一带可能包括有增生楔杂岩。早期为伸展,晚期为挤压构造背景。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相都比较发育。

1)沉积岩相

该区为单一海相沉积,所涉及的岩石地层单位有寒武纪—奥陶纪的库拉甫河岩群与纳赤台群,均呈岩片状产出,上下接触关系不清。前者下部为砂岩组,中部为玄武岩组,上部为大理岩组。目前将上部的大理岩组划归奥陶纪,下部的两个岩组暂归寒武纪。另外纳赤台群目前也三分明显。下部为碳酸盐岩,中部为火山碎屑岩泥质岩及碳酸盐岩,上部为砾岩、砂岩及板岩。时代为晚奥陶世,其顶部地层可能包括部分志留纪地层(?)。

引用剖面5条,有开阔台地相、浅海相、半深海相、深海相4类相区。各自特征如下。

开阔台地碳酸盐岩沉积:分布于西昆仑喀什塔什山南侧及东昆仑纳赤台附近(98剖面)。西昆仑以库拉甫河岩群的大理岩组为代表,为一套灰白色片理化透辉大理岩夹灰白色变细砂岩。东昆仑以纳赤台附近出露的纳赤台群下部碳酸盐岩为代表,为灰黑色厚层块状灰岩、条带状灰岩,顶部有一层厚7m紫红色竹叶状灰岩。含丰富的珊瑚、腹足类、头足类等化石。区域展布情况尚不清楚,目前仅在纳赤台附近有分布。

浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩(基性、中酸性)沉积:分布于东昆仑的北部,以纳赤台群的中、上部层位为代表。主要岩石类型有变玄武岩、变凝灰岩、变安山岩、变流纹岩、变砂岩、板岩、片岩及碳酸盐岩等,其中火山岩为岛弧型火山岩,碳酸盐岩中产珊瑚等化石,属浅海欠稳定的沉积环境。

半深海相砂、泥质、硅质、灰质及火山岩(中—基性)沉积:分布于东昆仑的中部(32~34,70剖面),以纳赤台群上部沉积为代表。下部以变质岩屑长石杂砂岩为主,部分长石石英砂岩夹粉砂质板岩,局部夹玄武岩、碱性橄榄玄武岩,偶夹不稳定硅质岩、灰岩;上部以绢云母千枚岩为主,夹少量粗碎屑岩、硅质岩、石英安山岩等。千枚岩、板岩中均发育变余层理,细砂岩中发育平行层理,粗碎屑岩具正粒序层理,粉砂岩中见包卷层理,中、细砂岩中发育斜层理,并见楔状交错层理,另外见有重荷模、槽模及泥砾构造。发育鲍马层序。总体面貌具有复理石建造特征,为大陆斜坡相沉积环境。

深海相砂、泥质及硅质沉积:分布于东昆仑诺木洪河三岔口两岸—埃肯得一带,另外在那仁郭勒河附近也有出露,多为小块状分布。属纳赤台群上部层位的构造岩片,为中—基性火山岩、变砂岩、板岩、蛇纹岩、碳酸盐岩化蛇纹岩、蚀变辉绿岩、辉石岩及放射虫硅质岩等。

2)岩浆岩相

侵入岩:闪长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、花岗岩、石英二长岩,石英闪长岩-石英二长岩组合。岩石主要属次铝钙碱性岩系(属角闪石钙碱性岩石(ACG),为I型花岗岩。其中早期基性岩类以次铝质碱性系列岩石为主,中酸性岩类为次铝钙碱性岩系,属I型花岗岩。晚期中酸性岩类主要为铝饱和钙碱性系列岩石,为含角闪石钙碱性花岗岩类(ACG),以I型花岗岩为主,出现有I型与S型过渡系列花岗岩和S型花岗岩类。

白石岭闪长岩类锆石U-Pb年龄446~445Ma;埃里斯特花岗闪长岩锆石U-Pb年龄500~470Ma;喀拉科勒石英闪长岩锆石U-Pb年龄为(481.8±3.6)Ma;新疆卡尔苏河阿克塞因二长花岗岩中锆石U-Pb年龄为(442±4.8)Ma;1:25万康西瓦幅出露的早期闪长岩锆石U-Pb年龄为(467.8±3.2)Ma;大同乡西的石英闪长岩中锆石U-Pb年龄(480.43±5)Ma(方锡廉、汪玉珍等,1987);于田县南早期年龄为452.6Ma,晚期年龄为442.6Ma;其曼于特蛇绿混杂岩带南侧二长花岗岩年龄为(442.3±4.8)Ma。

3. 古地理特征

昆仑岩浆弧相区奥陶纪古地理格局为北高南低,北部以浅海沉积环境为主,南部为半深海-深海环境。第三节 南昆仑-巴颜喀拉山地区构造-岩相古地理一、南昆仑增生杂岩(Ⅺ)1

1. 构造特征

范围大于现今的昆中蛇绿构造混杂岩带,包括了康西瓦-木孜塔格峰-阿尼玛卿蛇绿构造混杂岩带中的西昆仑蒙古包-普守混杂岩、柳什塔格玄武岩,东昆仑西段的畅流沟-向阳泉混杂岩、吐木勒克混杂岩,东昆仑中东段的布尔汗布达一带的苦海杂岩、万宝沟-清水泉混杂岩、东昆南混杂岩、没草沟混杂岩等早古生代地质体分布区。是原特提斯洋的大洋岩石圈板块消减位置所在。根据北侧昆仑岩浆弧上大量发育的奥陶纪中酸性侵入岩,判断奥陶纪是主要的俯冲消减阶段。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

零星分布的沉积岩地层属于纳赤台岩群,可以98剖面为代表。岩性组合包括英安质凝灰岩、含凝灰质含砾粗砂岩、砂岩、中酸性火山角砾岩、细粒长石砂岩、粉砂岩及灰白色灰岩等。为浅海相沉积,属卷入混杂岩带中的岛弧岩块。

2)岩浆岩相

主要属于蛇绿混杂岩相。

吐木勒克混杂岩:由玄武岩、辉长岩、碳酸盐岩、碎屑岩、硅质岩组成,混杂岩中产出有蓝闪钠长片岩。根据1:25万布喀达坂峰幅区调成果资料显示,玄武岩单颗粒锆石U-Pb年龄为(66±1.8)Ma,糜棱岩化辉长辉绿岩中剪切变质成因角闪石类矿物Ar-Ar年龄为(444.5±1.5)Ma。

乌妥混杂岩:出露于清水泉岩体群西北的可月沟—巴隆乡一带,北西西-南东东展布,由4个岩片构成,围岩为奥陶纪—志留纪纳赤台岩群。由蛇纹岩、辉石岩和辉长岩构成。蛇纹岩属于变橄榄岩,辉石岩和辉长岩属于镁铁堆积岩。其稀土和微量元素特征基本与清水泉岩体群相似或可对比,产状上似乎应属西部哈拉郭勒岩带的东延部分。属于岩浆成因的堆积层状杂岩体。曾获518Ma年龄(杨经绥等,1995)。

布青山得力斯坦沟蛇绿构造混杂岩:出露于冬给措纳湖西的得力斯坦沟一带,呈岩片状,北西-南东向产出。围岩为古元古代苦海岩群的石英片岩、云母片岩、斜长角闪岩和二叠纪马尔争组的复理石、碳酸盐岩、生物礁灰岩和火山岩、硅质岩等,各岩石单元间均为断层或韧性剪切接触,并共同构成得力斯坦沟的蛇绿构造混杂岩带。由蛇纹岩、方辉橄榄岩、橄榄岩、纯橄岩、辉石橄榄岩、辉长岩、玄武岩和辉绿岩墙构成,未见硅质岩和远洋沉积物。按蛇绿岩套层序,主要属下部变橄榄岩,中部镁铁堆积岩和上部玄武岩、辉绿岩墙群的部分层序。玄武岩属于拉斑玄武岩系列,稀土、微量元素特征类似于正常洋脊拉斑玄武岩。该蛇绿岩同Troodos蛇绿岩十分相似,部分玄武岩为N-MORB型,部分为P-MORB型,为洋脊蛇绿岩套组合。得力斯坦沟玄武岩、辉长辉绿岩分获480.41Ma、495.32Ma的等时线年龄,玄武岩和辉长辉绿岩Pb-Pb法等时线年龄491.25Ma(边千韬等,1999、1998)。

3. 古地理特征

总体具有南部深、北部变浅,以深海沉积为主的沉积古地理格局。局部浅海沉积可能归因于两类:一类是以增生楔为基底的碎屑岩、火山岩沉积,另一类是以碳酸盐岩为主的洋岛沉积。二、巴颜喀拉洋盆(Ⅺ)2

巴颜喀拉大部分地区目前未发现有二叠纪以前的沉积物出现,出露最老的地层为中、晚二叠世黄羊岭群。根据冬给措纳湖幅以及阿拉克湖幅区调成果资料显示,鄂陵湖、扎陵湖一带呈构造岩片产出的二叠纪马尔争组碳酸盐岩、玄武岩属于洋岛组合,推测巴颜喀拉山群的基底为二叠纪洋壳残片,没有地块基底。结合奥陶纪时古地磁分析,推测其为深海环境。第四节 羌塘-三江地区构造-岩相古地理

羌塘-三江地区,主体为三江-北羌塘地块群大相,包括了中咱-中甸地块相、昌都-兰坪地块相、北羌塘地块相、甜水海地块相4个相区。此外,将若尔盖-松潘地块大相一并叙述。奥陶纪主体为被动大陆边缘浅海沉积。一、中咱-中甸地块(ⅩⅣ)1

1. 构造特征

中咱-中甸地块北东起于甘孜-理塘构造带,南西止于金沙江构造带,在玉树—巴塘—香格里拉一带呈弯月状展布。奥陶纪构造属性不清,暂以地块称之。

2. 岩相特征

该岩相为单一海相沉积,未见岩浆岩。

沉积岩相涉及岩石地层单位为人公组、瓦厂组和物洛吃普组,与下伏寒武系整合接触,上被下志留统不整合覆盖。引用10条剖面,本相区有滨岸相、碳酸盐岩台地相、蒸发岩台地相、浅海相、半深海-深海相5类相区,各自特征如下。

滨岸相沉积:分布于四川木里西部及喇嘛垭西部两处。前者出露早奥陶世瓦厂组,为一套中细粒砂岩和板岩,上部板岩出现紫红色,反映其处于氧化环境。后者出露有奥陶纪物洛吃普组,本组上部出现紫红色瘤状泥灰岩,是一种近岸富氧、水动力条件较强的滨岸环境。

碳酸盐岩台地相沉积:分布面积较大(248、249、254、257~261、266、267剖面),主要分布在四川乡城至玉满香格里拉一带。出露的地层主要为奥陶纪物洛吃普组。巴塘县的物洛吃普(259剖面)为一套碳酸盐岩夹火山岩,顶部有泥质疙瘩状结晶灰岩。产钙藻类、头足类等化石。局限台地相沉积分布于中咱以南地区(261、266剖面),以早中奥陶世邦归组为代表。为一套厚层状灰岩、泥灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥灰岩夹板岩,产腕足类、三叶虫、头足类、笔石、海百合茎、腹足类等化石。

蒸发岩台地相沉积:分布于木里以北(251~253剖面),出露有早奥陶世瓦厂组,其上部为浅灰色微晶白云岩与粉砂质绢云板岩不等厚互层,夹硅质白云岩,白云岩中夹石膏层。

浅海相碎屑岩沉积:分布面积很广,是该区的主要沉积相。在海子山以北地区目前缺乏资料,为推测部分。海子山以南地区出露有早奥陶世人公组、瓦厂组,奥陶纪物洛吃普组等,为一套中细粒砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、砂质板岩、千枚岩。产腕足类、三叶虫、双壳类等化石。部分砂岩中具有波状、脉状及透镜状层理。在四川木里唐映剖面(264剖面)的人公组中,砂岩成分以石英为主,表明其是在水动力较强的滨海环境中形成的。

半深海-深海相泥砂质沉积:分布于四川木里的西部。在木里唐映剖面(264剖面)出露的人公组为一套细砂岩与板岩不等厚互层。其中细砂岩为浅海相沉积,而板岩以灰黑色为主,应为还原条件下形成的,可能是水下障壁,致使局部地段水体较深,可能为半深海或深海相沉积。

3. 古地理特征

本相区奥陶纪时,广大地区水体较浅,以滨浅海环境为主。深海-半深海环境仅见于相区西部。二、昌都-兰坪地块(ⅩⅣ)2

昌都-兰坪地块分布于西金乌兰湖—唐古拉山口—杂多—德钦—兰坪一带,呈带状北西-南东向展布。构造相属性不清。

沉积岩相为单一海相沉积,未见岩浆岩发育。仅出露早中奥陶世青泥洞组,下与寒武系无量山群断层接触,上未见顶。引用5条剖面,有滨岸相、浅海陆棚相、半深海斜坡相3类相区,各自特征如下。

滨岸相沉积:分布于芒康山的东侧(142剖面),呈南北狭长状展布。出露下奥陶统(相当于青泥洞组下部层位)以陆源碎屑岩为主的沉积,碎屑岩具水平层理,发育豹皮状、网纹状构造,局部呈紫红色。沉积特征说明气候炎热、水浅,且常露出水面,属滨海相为主的沉积。

浅海陆棚相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于西藏江达县青泥洞、芒康以南地区(140,141剖面),青泥洞北西虽无资料佐证,但从有关文献资料的综合分析中得知仍属该相区。出露有早中奥陶世青泥洞组及芒康山东侧相当于青泥洞组的上部层位,以青泥洞剖面为代表。为一套陆源碎屑岩、碳酸盐岩与泥质岩的沉积。板岩中产笔石化石,且发育微细水平层理。砂岩、粉砂岩层面上爬行虫迹呈弯曲状,产海百合茎、藻类及腕足类、头足类等化石。碎屑岩的颜色较杂,碎屑成分以石英为主。碳酸盐岩中局部夹陆源碎屑岩,具后期的白云岩化作用。

半深海斜坡相沉积:分布于西藏贡觉县至冬布里山的东侧(143~145剖面),呈北西-南东向条带状展布。早中奥陶世青泥洞组在青泥洞以东地区的巴拉寺剖面,砂岩具水平层理、沙纹层理,砂岩和灰岩具大型缓坡斜层理,灰岩层面上见浪成波痕。上部砂岩中有双向倾斜交错层理、波痕,偶见冲刷构造和粒序递变层理。

总体具有北深南浅的古地理格局。三、北羌塘地块(ⅩⅣ)3

该地块分布于拉竹龙—温泉兵站一带,呈矛状展布。地层出露零星,未见岩浆岩发育,构造属性不清。

沉积岩相为单一海相沉积。仅出露晚奥陶世饮水河组。引用4条剖面,包括局限台地相、浅海相两类相区,各自特征如下。

局限台地相沉积:分布于拉竹龙东西一带(148剖面),出露晚奥陶世饮水河组。为黑色、灰黑色薄层不等粒泥质长石岩屑砂岩,黑色页岩,粉砂质泥岩。生物稀少,砂岩中含微晶黄铁矿,发育水平层理。在靠近相区的边缘地区有大量植物生长,往往形成泥炭沉积,是在一种潮湿气候条件下,淡水注入量大大超过其蒸发量的环境下形成的。

浅海相碎屑岩沉积:分布于整个北羌塘地区(146~149剖面),出露有晚奥陶世饮水河组。下部为一套暗灰绿色、深灰色中厚层状石英砂岩夹岩屑砂岩,粉砂岩,页岩;上部为粉砂质板岩、粉砂岩夹千枚岩。产腕足类、三叶虫等化石。为浅海相碎屑岩沉积。

总之,北羌塘广大地区主要为浅海环境,仅在西部拉竹龙一带发育局限台地。四、甜水海地块(ⅩⅣ)4

西起阿克拜塔尔山口,经塔什库尔干、喀喇昆仑山口,东至界山达坂,呈西窄东宽的带状北西向展布。主体为浅海相沉积,未见岩浆岩,构造相属性不清。

该区为单一海相沉积。所涉岩石地层单位为早奥陶世三岔口组和中晚奥陶世冬瓜山群,下未见底,上被下志留统整合覆盖。

引用3条剖面,包括局限台地相、浅海相和浅海陆棚相3类相区,各自特征如下。

局部台地相沉积:为高能环境下的局限台地相沉积,主要分布于甜水海周围,面积较小(12剖面)。出露中、晚奥陶世冬瓜山群的灰黑色粗粒亮晶含棘屑砂屑白云岩、细—粉晶白云岩、硅质角砾状白云岩夹鲕粒灰岩。所夹灰岩中产三叶虫、头足类等化石。

浅海陆棚碎屑岩、碳酸盐岩相沉积:分布于整个甜水海地块广大地区(9、11剖面)。为中晚奥陶世冬瓜山群在不同地区的相变。在新疆皮山县阿克塔河剖面为泥灰岩、灰岩、粉砂质板岩、变细砂岩、细粒石英砂岩等。阿克塔河剖面由5个不完整的沉积旋回组成,旋回顶部不同程度表现为暴露或浅水环境,岩石呈氧化的紫红色,含头足类及海百合茎等化石。在和田市克孜勒吉勒一带,冬瓜山群上部以泥质灰岩、泥质板岩、含粉砂质板岩为主,夹有含砾内碎屑岩,粉砂质板岩中发育水平层理,局部见小型沙纹层理。总体表现为水体相对稍深、沉积速率较慢的特征,应为靠近陆棚边缘的沉积环境。

浅海相碎屑岩沉积:分布于该相区的东南角,面积较小。以早奥陶世三岔口组为代表,为一套细碎屑泥岩及碳质页岩。岩层中发育水平层理、平行层理、冲洗层理等。沉积物颗粒较细,颜色较深,层理较薄,是一种欠补偿沉积类型。为一种远离物源区、碎屑物供应少、沉积速率较慢的广海中水体较深的环境。

总之,甜水海地块广大地区主要为浅海环境,仅在东部甜水海一带为滨海环境。五、若尔盖-松潘地块(ⅩⅢ)

1. 构造特征

范围包括了松潘地块、若尔盖地块、摩天岭地块以及龙门山西缘。地层出露零星,构造属性有待进一步工作。

2. 岩相特征

该岩相由海相和古隆起组成,未见岩浆岩。仅出露早奥陶世人公组和瓦厂组,与寒武系整合接触。引用4条剖面,包括古隆起、滨岸相、局限台地相和开阔台地相4类相区,各自特征如下。

若尔盖古隆起:为一推测相区,主要以前人在本相区的一些地球物理资料为依据推测的。

摩天岭古隆起:奥陶纪时,摩天岭地区出露了扬子陆块边缘的基底杂岩,称中新元古代的黄水河群。黄水河群为一套高绿片岩相变质地层,下未见底,上被震旦纪地层不整合超覆。下部为干河坝组,由灰绿色变酸性火山岩、绿泥阳起片岩、次闪斜长岩组成,厚度大于1000m;中部为黄铜尖子组,以灰色、灰绿色、褐灰等色的各种片岩为主及绿帘角闪岩和斜长角闪岩夹少量碳酸盐岩,厚300~1724m;上部为防山组,为灰色、灰绿色、浅黄绿色石英岩,石英片岩,大理岩夹少量变火山碎屑岩组成,厚455~2 612m。其年龄值有:铜矿区的方铅同位素年龄值为1 440~1 045Ma(U-Pb法),闪长岩年龄值为1 043Ma(U-Pb法),上部关防山组的疑源类化石组合可与华北地区的蓟县、青白口纪地层对比,时代属中、新元古代。奥陶纪时处于隆起剥蚀阶段。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于若尔盖古陆周缘和本相区西南角(264、265剖面)。前者为一推测相区,后者面积较小,层位属早奥陶世瓦厂组。为一套石英岩、长石石英岩、浅粒岩、变粒岩、石英片岩、少量斜长角闪岩,厚4 000余米。产腕足类化石Lingulella(小舌形贝),此化石是典型的滨岸环境的指相化石。

局限台地相沉积:分布于木里以北,呈近南北向长条状展布,层位属早奥陶世人公组。岩石组合为片岩、石英岩、千枚岩、细砂岩、粉砂岩等。碎屑岩具变余斜层理、波痕构造,岩层中高硫、高碳,表明该区当时处于还原环境,为半封闭的局限台地相沉积。

开阔台地相沉积:分布于康定、小金、理县、汶川一带(217、262剖面),层位属奥陶纪大河边组。为一套灰白色白云岩、大理岩、结晶灰岩,夹片岩、千枚岩、石英岩等,产海百合茎。

3. 古地理特征

奥陶纪,本相区存在若尔盖和摩天岭古隆起,在相区的东南部地势略高,形成了一套台地相沉积,其他部分以浅海环境为主。第五节 班公湖-双湖-怒江-昌宁地区构造-岩相古地理

该大相范围南北分别以班公湖-怒江结合带和龙木错-双湖-查吾拉结合带为界,包括整个南羌塘地区。本大相包括有扩张洋盆、南羌塘西部地块。一、扩张洋盆(ⅩⅤ)1

1. 构造特征

除龙木错-双湖混杂岩带外,广大范围被中新生代地层覆盖,古生代地层极为零星。现有地球物理资料表明,班公湖—怒江至龙木错—双湖一带之间的广大地区的低速层数量、埋深、冷岩石圈下插深度等与北羌塘和冈底斯均有很大差异;浅层和深部存在近于垂直相交的异常走向,缺乏统一的基底。玛依岗日一带存在早古生代、晚古生代蛇绿岩。果干加年山一带的早古生代堆晶岩,主要由辉石橄榄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩、斜长岩等岩石类型组成,堆晶辉长岩中锆石SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄为(461±7)Ma。结合区域构造分析,认为其代表了原特提斯主洋盆所在,奥陶纪处于扩展阶段。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

该岩相为单一的海相沉积,未见岩浆岩发育。所涉岩石地层单位为早奥陶世的下古拉组和中晚奥陶世塔石山组。呈孤岛状分布在尼玛县塔石山、依布茶卡西。引用4条剖面,包括开阔台地相和浅海碎屑岩相两类相区,各自特征如下。

开阔台地相沉积:分布于西藏尼玛县塔石山一带(241、243剖面),出露中、晚奥陶世塔石山组。下部为厚层状结晶灰岩,砂屑灰岩;上部为中—厚层状结晶灰岩、厚层状大理岩化灰岩。结晶灰岩中产鹦鹉螺等化石。

浅海相碎屑岩沉积:分布于西藏尼玛县塔石山及依布茶卡西(242、244剖面),出露有早奥陶世的下古拉组和相变的中晚奥陶世塔石山组。下古拉组为一套杂色的中薄层状变质碎屑岩夹少量结晶灰岩;其上的塔石山组为一套砂质板岩、变质石英砂岩、含砾变质石英细砂岩、变质粉砂岩。在所夹砂屑灰岩、板岩及粉砂岩中产鹦鹉螺化石。其中含砾石英细砂岩及砂屑灰岩均说明距物源区不远,是近岸富氧的浅海环境。

2)岩浆岩相

据1:25万玛依岗日幅区域地质调查报告,在羌塘中部的果干加年山一带,发现有一套变质的早古生代蛇绿岩,由堆晶结构的辉长岩和枕状玄武岩等组成。地球化学特征分析蛇绿岩形成于大洋中脊环境。

3. 古地理特征

奥陶纪,龙木错-双湖-南澜沧江结合带与班公湖-怒江结合带之间为特提斯洋的主洋域。在主大洋中分布零星孤岛,浅海相沉积可能是洋内陆壳残片孤岛或洋岛之上的沉积。二、南羌塘西部地块相(ⅩⅤ)2

分布于班公错以北,龙木错以南,向南东方向延伸,经布拉错、热那错至拉丁错一带,呈北西-南东向展布。出露最古老的地层为中新元古代的戈木日组,缺失早古生代到泥盆纪地层,石炭纪为冰水杂砾岩沉积。推测为浅海沉积。第六节 冈底斯-喜马拉雅地区构造-岩相古地理

位于班公湖-双湖-怒江-昌宁对接带南缘断裂与喜马拉雅主边界断裂之间,奥陶纪涉及冈底斯-喜马拉雅边缘海盆地及保山地块两个大地构造相单元,以浅海相沉积为主。一、冈底斯-喜马拉雅边缘海盆地(ⅩⅥ)1

1. 构造特征

该大区位于班公湖-怒江结合带以南,印缅陆块以北地区。构造位置上相当于冈瓦纳北缘晚古生代—中生代冈底斯-喜马拉雅构造区。可进一步分为措勤-申扎、拉萨-察隅、雅鲁藏布江、康马-隆子和北喜马拉雅5个沉积区。奥陶纪为稳定盖层发展阶段,未见岩浆岩。

2. 岩相特征

该区为单一海相沉积。涉及岩石地层单位:措勤-申扎地区有早奥陶世扎扛组、拉塞组,中奥陶世柯尔多组、刚木桑组及晚奥陶世的申扎组,与下伏寒武系不整合接触,与上覆志留系整合接触。拉萨-察隅地区有早奥陶世桑曲组、中奥陶世古玉组和晚奥陶世拉久弄巴组,雅江地区的幕霞群。引用59条剖面,本相区包括开阔台地相、浅海相和浅海陆棚相等18类相区,各自特征如下。

1)措勤-申扎地区岩相特征

滨岸相:分布于西藏申扎县扎扛—木纠错一带(161、168~171剖面),分布面积较小,以早奥陶世扎扛组为代表。早奥陶世时,扎扛组超覆于前震旦纪念青唐古拉群之上,其底部为厚约1m的石英砾岩,为一层底砾岩,是由于靠近剥蚀区的滨岸环境形成的。

开阔台地相沉积:大致分布于康巴多钦山一带(150、152~158、161~163、165~174剖面),呈北西-南东向延伸。出露的地层有早奥陶世拉塞组,为一套含生物碎屑白云石化团粒灰岩、泥晶灰岩、粉晶灰岩、砂屑灰岩、砾状灰岩,产头足类、海绵、苔藓虫等化石,其中出现的生物碎屑灰岩和砂屑灰岩系风暴沉积造成的。另有中奥陶世柯尔多组,为结晶灰岩、粉晶灰岩、生物碎屑泥晶灰岩,产底栖类生物化石,厚度较小,横向上岩性岩相及厚度均较稳定。均属开阔台地相沉积。

浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积:分布于开阔台地相的两侧(157、160剖面),出露有早奥陶世扎扛组的中、上部沉积,总体为一套浅变质的中薄层细碎岩夹结晶灰岩,细碎屑岩中产笔石化石。另有中奥陶世刚木桑组,以钙质细砂岩、粉砂质页岩及灰岩为特征,产头足类化石;奥陶纪顶部的申扎组,下部为笔石相,中部为混合相,上部为壳相。均为浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积。

目前在措勤-申扎地区的其他广大范围内,尚未搜集到相关奥陶纪的古地理资料,但根据区域资料分析,推测为浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积。

2)拉萨-察隅地区岩相特征

滨-浅海相碎屑岩-碳酸盐岩沉积:分布于西藏八宿县然乌乡等(175~179剖面),层位属早奥陶世桑曲组,为一套粗粒碎屑岩与砂质生物碎屑岩互层。砂岩中见小型交错层理、水平层理,产腹足类化石。砂岩成分及结构成熟度较高,分选性好。底栖生物丰富,且多破碎,具浅海陆棚-滨海过渡相特征,反映地壳稳定发展阶段陆表海沉积环境。

台地边缘浅滩相沉积:分布于西藏察隅县古琴一带(182剖面),层位属早中奥陶世桑曲组。为生物碎屑角砾状灰岩、瘤状灰岩、豹皮状网纹灰岩等,产底栖型腕足类化石。其上的中奥陶世古玉组,其岩性组合与桑曲组大致相同。但出现紫色、紫红色岩层,产底栖型腕足类、珊瑚等化石。紫红色岩层的出现以及向上变粗变浅的进积型基本层序,显示了喀斯特化暴露相迹。

台地边缘斜坡相沉积:分布于察隅古玉一带,层位属晚奥陶世拉久弄巴组。为一套含燧石结核及燧石条带灰岩、白云岩。晚奥陶世时,这一地区水体逐渐加深,沉积了一套潮下具进积型基本层序的中厚层状含燧石结核的灰岩、白云岩。

3)雅鲁藏布江地区岩相特征

该区相当于雅鲁藏布江结合带的分布范围,除仲巴-札达地块发育有奥陶纪沉积外,其余多为蛇绿混杂岩和混合岩。

开阔台地相沉积:分布于西藏普兰—札达一带(185、203、204剖面),层位属奥陶纪幕霞群。以结晶白云岩、结晶灰岩为主体,白云岩与灰岩共同显示了不均匀的浅水白云岩化作用的特点。古生物组合为正常浅海相海百合茎、腕足类、腹足类及双壳类。岩石中常含有陆源砂颗粒,说明其主体形成于开阔台地环境。局部地段发育有氧化环境的紫红色细—粉砂岩,为近岸富氧的沉积环境。

冈底斯古隆起:西始于帕龙错,向东经罗食,东止于南木林一带,呈近东西长条状展布。奥陶纪时为一隆起区,经风化、剥蚀,供给周围地区大量的陆源碎屑物质。这一隆起区的基底被称为念青唐古拉岩群(PtN)。下部以各种片麻岩为主,为黑云二长片麻岩、黑云斜2-3长片麻岩、花岗片麻岩夹片岩、斜长角闪岩、变粒岩及大理岩;上部以片岩为主,夹斜长角闪岩、变粒岩、石英岩及大理岩、板岩和千枚岩,未见顶、底,最大叠覆厚度大于7 639m。经恢复原岩为砂泥质复理石沉积、碳酸盐岩沉积、深成岩浆侵入和中基性火山岩组合。

4)康马-隆子地区岩相特征

本区的范围西起普兰,向东经仲巴、拉轨岗日、康马,东至隆子以东地区。奥陶纪沉积仅出露于康马岩体西南侧。

三角洲平原相:分布于印缅古陆的北侧靠近海洋一边。目前没有获得这方面的资料,但实际上一个隆起区必然有河流携带大量泥砂流向海洋,在海洋一侧形成三角洲平原相沉积。

滨岸相:这一沉积相目前在康马-隆子地区有记录,但实际在靠近印缅古陆处,经风化剥蚀含有大量粗—细碎屑物质,在奥陶纪海侵到来后,应沿着古陆方向形成滨岸相沉积。

浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积:分布于康马-隆子的广大地区(182剖面),仅出露顶部一部分属于奥陶纪沉积的曲德贡岩组,主要由含石榴石二云石英片岩组成,夹变粒岩和大理岩等。产头足类和海百合茎化石。

5)北喜马拉雅地区岩相特征

该地区位于喜马拉雅山脉北坡,南以喜马拉雅主拆离断裂,北以吉隆—定日—岗巴—洛扎一线为界。

三角洲平原相沉积:分布于印缅古陆的北侧,当时地形总趋势是南高北低,古陆上的河流会携带大量陆源碎屑物质注入海洋,在河流入海口以后应形成三角洲平原相沉积。

滨岸相沉积:在印缅古陆的北侧为一推测相区,沿着海岸线分布范围,一般都应存在一个滨岸相沉积。

滨-浅海相碎屑岩沉积:分布于札达至姜叶马以东地区,层位属早奥陶世达巴劳组。为一套灰色、暗紫色石英砂岩,粉砂岩及页岩,夹少量生物碎屑灰岩、泥质灰岩。下部岩层中发育交错层理、波痕、泥裂,产头足类、三叶虫等化石。

浅海陆棚相碎屑岩-碳酸盐岩沉积:分布于普兰—札达以西及北西的广大地区(32、135~139、183、184、186、189、202剖面),大部分位于印度境内。层位属中-晚奥陶世下拉孜组。为浅灰色长石石英砂岩、钙质长石石英砂岩、生物灰岩、泥灰岩、砂质或白云质灰岩,上部灰岩增多,产珊瑚、腕足类化石等。上部灰岩中含有正常海相的多种生物碎屑,显示向上变粗、变浅增厚的特点。顶部岩石中内碎屑褐铁矿化明显,来源于氧化环境。亮晶胶结物和颗粒指示高能水体的存在。

开阔台地相沉积:分布于定结—岗巴—洛扎一带(133、187、188、191~198、200剖面),层位属早中奥陶世甲村组,以碳酸盐岩为主夹少量碎屑岩。综合分析得出,甲村组整体属开阔台地相沉积,局部发育浅滩相、潮坪相,代表了浅海碳酸盐岩缓坡沉积环境。

浅海陆棚低能相沉积:分布于聂拉木亚里一带(187、190、199剖面),层位属晚奥陶世的红山头组。由浅褐色薄层泥灰岩夹薄层粉砂质泥页岩及泥灰岩组成。局部出现褐黄色,代表极浅水环境,泥灰岩中发育水平层理,见水平虫孔,是一种水体能量较低、较稳定环境的外陆棚相沉积。本组岩性、岩相特征,显示了一个明显的海退过程,这与晚奥陶世比较大规模的海退是息息相关的。

3. 古地理特征

寒武纪末,西藏受泛非运动的影响,大部分地区隆起成陆,海水仅残存于藏南一带和冈底斯中部申扎等地。

早奥陶世初期,全球性海侵,西部海水经克什米尔进入藏南地区,首先进入喜马拉雅西部地区,由于靠近冈瓦纳大陆附近的札达、地雅、达巴劳、下拉孜山等地区地势比较高,形成一套以滨岸相碎屑岩为主的沉积,而与之相邻的幕霞山、曲松、香孜、门土及拉昂错西岸地区为浅海陆棚环境,沉积了一套含白云质长石石英砂岩。中晚奥陶世,喜马拉雅中东部的吉隆、聂拉木、定日可德、亚东地区同属于开阔台地环境,沉积了以碳酸盐岩为主的夹少量细碎屑岩的沉积。康马郎达乡新发现的奥陶纪地层,表明藏南的奥陶纪沉积向北仍有分布,根据岩性组合推测为滨海及浅海环境。

申扎地区新发现的早奥陶世地层,当时海水可能从东西侵入,在扎扛-木纠错地区开始为滨岸沉积,沉积了粗碎屑物质,随着海侵进一步扩大,随后沉积了一套富含碳质的砂泥岩地层,分布笔石化石,显示浅海盆地环境。申扎北部雄梅地区早奥陶世沉积明显不同于南部扎扛地区,显示陆棚边缘环境。总之,早奥陶世申扎地区地势南高北低,南侧靠近滨岸,北侧为浅海陆棚(成都地质矿产研究所,2006)。二、保山地块(ⅩⅥ)2

1. 构造特征

该构造相单元以浅海相沉积为主,未见岩浆岩,推测属稳定的陆表海。

2. 岩相特征

该区为单一海相沉积,所涉岩石地层单位为早奥陶世岩箐组,早奥陶世漫塘组、老尖山组,中奥陶世施甸组,中-晚奥陶世蒲缥组,与下伏寒武系、上覆志留系为整合接触。

共引用6条剖面,包括滨岸相、浅海相和浅海陆棚相3类相区,各自特征如下。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于保山市以西(235剖面)及相区东部角,呈南北长条状分布。出露早奥陶世岩箐组,为石英砂岩夹长石砂岩、板岩、条带状灰岩,局部偶夹紫红色砂页岩层。条带状灰岩中产腕足类Lingula sp.海林檎,石英砂岩中发育波状层理,见虫迹。因含有Lingula,指示其为滨岸相沉积环境。

浅海相碎屑岩沉积:分布于保山地区的东部(230~234剖面)发育在早奥陶世漫塘组、老尖山组及早中奥陶世施甸组之中。为一套长石石英细砂岩、细粒杂砂岩、粉砂岩、粉砂质杂砂岩夹页岩、泥岩。砂岩中发育波状层理、交错层理、钙质结核等。产三叶虫、腕足类、海林檎、软舌螺,局部地方尚保存笔石化石。显示早中奥陶世时,海水相对平静,日照适度,营养充足,适宜生物生长,为正常的浅海相沉积。

浅海陆棚相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于宝山地区的西部,面积较小,以中晚奥陶世蒲缥组为代表。以钙质、泥质粉砂岩、灰岩为主,此外为粉砂质板岩、页岩、泥岩夹细砂岩、石英砂岩。岩层中发育斜层理和波状交错层理。产笔石、三叶虫、头足类、海百合茎等化石。本组于保山市瓦房一带有大量的紫红色、暗紫色岩层,反映了晚奥陶世晚期气候干燥情况下的浅海沉积特征。

3. 古地理特征

总之,保山地区早奥陶世至中奥陶世早期以滨海相碎屑岩为主;中奥陶世晚期至晚奥陶世早期过渡为浅海陆棚相,以砂泥质-碳酸盐岩与泥质碳酸盐岩为代表;晚期(五峰期沉积,本图区未出露)发育台地边缘较深水,以粉砂质为主的沉积。总体表现为海侵,海域水体逐渐加深的过程(罗建宁等,1999)。第七节 周边地区构造-岩相古地理一、阿拉善陆块(Ⅰ)

1. 构造特征

该陆块位于龙首山南缘断裂以北地区,奥陶纪受祁连弧后扩展作用影响,处于伸展构造背景。

2. 岩相特征

1)沉积岩相

该岩相以海相沉积为主,北部为阿拉善古陆。涉及岩石地层单位包括阿拉善地区马家沟组和米钵山组,与下伏寒武系整合接触。

阿拉善古陆:主要分布在金昌以北地区。出露前寒武纪地层,有古元古代的龙首山岩群、蓟县纪的墩子沟群和寒武纪的韩母山群。缺失奥陶纪—三叠纪沉积,陆相的早侏罗世芨芨沟组不整合覆于龙首山岩群或其他地层之上,推测奥陶纪时,阿拉善已成为古陆,处于风化、剥蚀阶段。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于阿拉善古陆的周缘,为一推测相区。奥陶纪时,阿拉善古陆为剥蚀区,供给其大量的陆源碎屑物质,在这一带形成滨岸相碎屑岩沉积是完全可能的。

开阔台地相沉积:分布于阿拉善古陆的东侧,引用剖面4条(90、91、93、94剖面)。出露早中奥陶世马家沟组中、上部层位。灰岩多以泥晶、微晶为主,缺乏各种颗粒灰岩,基质一般为泥晶方解石。岩石中常见泥云质网纹,岩层薄至厚层,普遍发育水平纹层,偶夹叠层石。头足类、腹足类、三叶虫和牙形刺等化石丰富,均为底栖类型。

半深海相泥砂质、灰质浊流沉积:分布于编图区东北角一隅,出露奥陶世米钵山组,为一套泥质岩、碎屑岩和碳酸盐岩组成的浊流沉积。泥质岩有板岩、钙质板岩、粉砂质板岩、含砾板岩;碎屑岩主要有中—细粒岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、角砾岩、砾岩;碳酸盐岩主要有粉—微晶灰岩、砂屑灰岩、砾屑灰岩和鲕粒灰岩。重力流和浊流沉积十分发育,岩相变化急骤,厚度变化大,产笔石、三叶虫和牙形刺化石,属半深海大陆斜坡坡脚地带的海底扇沉积。

2)岩浆岩相

主要在阿拉善隆起南缘部分有花岗闪长岩等。

3. 古地理特征

本相区奥陶纪时的古地理面貌总体为西高东低,相区最西部为古陆,向东变为滨海-浅海环境,相区最东部过渡为半深海沉积环境。二、敦煌地块(Ⅱ)

该地块分布于红柳沟—拉配泉—阿克塞以北地区。区内新生代地层直接覆盖在太古宙至元古宙敦煌岩群之上。仅有少量侵入岩,构造相属性不清,主体可能为隆起剥蚀区。

该区岩浆岩相为侵入岩相。岩石类型有辉长岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩等。岩石属铝过饱和、钙碱性系列,成因类型为I型花岗岩。

编图区位于敦煌地块的南部,奥陶纪时期主体为隆起剥蚀区。三、塔里木陆块(Ⅲ)

1. 构造特征

塔里木陆块介于昆仑山与南天山之间,包括整个塔里木盆地,本次编图仅涉及其南半部。早奥陶世处于伸展构造背景,中奥陶世后期转化为挤压构造背景。

2. 岩相特征

该陆块以海相沉积为主,中酸性侵入岩相零星分布于铁克里克一带。

1)沉积岩相

该岩相由古陆和海相沉积组成。所涉及的岩石地层单位有早中奥陶世上丘里塔格组,黑土凹组和却尔却克组,晚奥陶世良里塔格组和桑塔木组,与下伏寒武系整合接触,上被下志留统整合覆盖。引用9条钻井剖面和4条实测剖面,沉积相垂向变化及横向对比如图4-4。该相区包括古陆、滨岸相、台地相、浅海相、半深海相等7类相区,各自特征如下。

铁克里克古陆:出露于铁克里克地区的新太古-古元古代地层为赫罗斯坦岩群和埃连卡特岩群,是一套高角闪岩相(局部有麻粒岩相)-低角闪岩相变质的片岩、片麻岩、混合岩,以及磁铁石英岩、大理岩、变质火山岩,厚度大。经受了多期变形变质作用的改造,总体呈层状无序,其原岩整体组合属活动型沉积,构成塔里木地区的结晶基底。其上的长城纪至青白口纪地层有:塞拉加兹塔格岩群、博查特塔格组、苏玛兰组和苏库罗克组,主要为碎屑岩和碳酸盐岩沉积,其次为安山岩和火山碎屑岩夹硅质岩。构成了塔里木地区的褶皱基底,其上不整合覆盖石炭系。推测奥陶纪时期为隆起剥蚀。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于铁克里克基底杂岩相的北侧,为一推测相区。由于基底杂岩相区当时处于隆起剥蚀区,而且古地貌是向北(盆地中心)倾斜的地势,因此,奥陶纪海侵到来后,沿着剥蚀区一边有大量的陆源碎屑物质,形成滨岸相的粗碎屑岩沉积。

开阔台地相沉积:分布于塔里木盆地的广大地区,引用剖面:实测剖面有6、7、10剖面;钻井剖面有方1井、玛2井、玛5井、和4井、马参1井,共8条剖面。其中玛5井及和4井剖面均为晚奥陶世良里塔格组和桑塔木组;其余地区均为早中奥陶世上丘里塔格组。前者为灰岩、泥灰岩、泥岩、钙质泥岩,后者为褐色灰岩、砂屑灰岩、白云岩、白云质灰岩等,前者产几丁虫化石,后者产牙形刺化石。

局限台地相沉积:引用剖面为塔参1井剖面,分布于开阔台地相区的北侧。在塔参1井剖面,早中奥陶世上丘里塔格组相变为局限台地相沉积,为一套灰色、褐灰色泥晶灰岩,亮晶、泥晶砂屑灰岩,燧石结核灰岩,白云质灰岩与厚层状褐灰色泥晶、粉晶白云岩,产牙形刺化石。

台地相碎屑岩沉积:分布于塔里木盆地的东部,为一推测相区。晚奥陶世晚期,发生大规模的海退,在东部靠近敦煌古陆,供给大量碎屑物质,盆地内的台地相碳酸盐岩沉积逐渐被台地相碎屑岩沉积代替,推测这一带应为台地相碎屑岩沉积。图4-4 塔里木陆块沉积相剖面对比图

半深海(斜坡)相砂泥质沉积:引用剖面为塘参1井、塔中10井和塔东1井剖面,分布于盆地东侧。钻井资料揭示,塘参1井中、晚奥陶世却尔却克组和塔中10井晚奥陶世桑塔木组均属于斜坡相。为一套砂泥质复理石沉积,产牙形刺、几丁虫、三叶虫化石。

深海盆地硅、泥质沉积:引用剖面为塔参1井、塔中10井和塔东1井剖面。分布于盆地的最东部,面积较大,引用剖面为塔东1井剖面。塔东1井所揭示的早中奥陶世黑土凹组为黑灰色、灰黑色碳质页岩,硅质页岩和泥岩,含硅质团块,产笔石化石,厚度仅为48m,为欠补偿沉积,属深海盆地相。

浅海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于塔里木盆地的东部,引用剖面3条(4、5、8剖面)。

2)岩浆岩相

侵入岩:角闪辉石岩、闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩侵入体等。总体为钙碱性岩和碱性岩的过渡岩类,属I型或非典型的A型花岗岩类,位于塔里木板块南缘铁克里克断隆区内,属碰撞后抬升期花岗岩类。侵位时间主体应为晚奥陶世。

3. 古地理特征

塔里木地区从早寒武世开始海侵,塔东盆地和塔里木碳酸盐岩台地基本形成(冯增昭等,2005)。早奥陶世时,塔里木盆地基本上继承了晚寒武世的古地理格局,台地范围明显扩大。当时塔东地区为欠补偿型深水盆地,塔东1井剖面早、中奥陶世黑土凹组为一套黑灰色碳质页岩、硅质页岩及泥岩,含硅质团块。产笔石化石及薄壳腕足类化石(何登发等,2007),浮游性笔石及薄壳生物说明海水深、水动力条件弱。在塔东盆地的西侧,为台地前缘斜坡相的砂、泥质复理石沉积,产牙形刺、几丁虫及三叶虫等化石。塔参1井岩层即为这种沉积环境的产物。在斜坡相带以西的广大范围内,发育碳酸盐岩台地环境,局部地域尚出现局限台地相沉积,发育褐色泥晶灰岩、砂屑灰岩、白云质灰岩等。

中奥陶世,海侵达到最大期,塔东盆地的面积和海水的深度都空前增大,盆地范围向西可达民丰以西,从寒武纪以来形成的塔东南古陆供给大量的陆源碎屑物质,使得若羌以西至民丰一带沉积了一套南北宽200余千米的厚度巨大的海底扇陆源碎屑浊积岩和平原亚相的泥页岩(何登发等,2007)。但碳酸盐岩台地的面积向西、向北均有不同程度的缩小,由于南天山盆地范围扩大,致使碳酸盐岩台地面积由柯坪以北扩展到巴楚以南。

晚奥陶世晚期,塔里木盆地的性质发生了根本性的变化。在碳酸盐岩台地的边部,出现了不少水下隆起,并有大面积的局限台地相沉积,表明此时水体已经变浅,逐渐变为以碎屑岩沉积为主,碳酸盐岩台地逐渐被碎屑岩台地所代替,标志着塔里木地区的海退已成事实。这个从早寒武世开始到晚奥陶世晚期为止的一个完整的海侵—海退旋回宣告结束。四、扬子陆块(Ⅻ)

扬子陆块的西缘以龙门山-三江口-虎跳峡断裂为界。该陆块形成于晋宁期,具有扬子型的结晶基地和褶皱基地,奥陶纪为稳定盖层发展阶段。包括两个次级构造相单元。(一)川滇陆表海盆地(Ⅻ)1

1. 构造特征

范围涵盖了丽江、康定-西昌、成都3个地层分区。总体为向东倾斜的陆表海盆地,奥陶纪处于稳定发展阶段。

2. 岩相特征

该区沉积岩相由海相沉积和古陆组成,未见岩浆岩。所涉的岩石地层单位为康滇地区早奥陶世汤池组,早中奥陶世红石崖组,中奥陶世巧家组,中晚奥陶世大箐组,下与寒武系整合接触,上被下志留统整合覆盖。龙门山地区的早奥陶世陈家坝组和中、晚奥陶世的宝塔组,其下与前奥陶纪地层不整合接触,上被下志留统整合覆盖。引用剖面34条,有康滇古陆、滨岸相、浅海相、局限台地相等7类相区。各自特征如下。

康滇古陆:继承了寒武纪的基本形态,奥陶纪以来略有变化。该古陆较大范围出露扬子地台基底地层,由太古宙—古元古代康定岩群和古元古代的哀牢山岩群构成结晶基底。为一套以混合片麻岩、斜长片麻岩、花岗片麻岩及石英云母片岩为主的组合。元古宙的河口岩群、下林岩群等为褶皱基底的组成部分,变质达高绿片岩-低角闪岩相。中、新元古代的沉积则为绿片岩相的千枚岩、板岩、砂岩、结晶灰岩夹火山岩。上述岩群构成了康滇古陆的主体,它们供给周围沉积区大量陆源碎屑岩物质。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于富民天马山及康滇古陆南端边缘(274、275、288剖面),层位属早奥陶世汤池组。下部以砂岩为主,碎屑物粒度较粗,向上为页岩与砂岩互层。砂岩中普遍发育斜层理、波痕并富含介壳碎片等,说明本组主要在水流较为动荡的滨岸环境下沉积。

浅海相碎屑岩与较深水相泥页岩沉积:分布于康滇古陆的东侧,呈近南北向展布(206、211~213、216、220、221、286、287剖面)。层位属早中奥陶世红石崖组。岩石组合为石英砂岩、粉砂岩与页岩、泥岩互层。砂岩中发育斜层理;页岩呈黑色或深灰色,其中发育水平层理,且产笔石化石;粉砂岩中产三叶虫、腕足类等化石。其中页岩为欠补偿沉积,为较深水港湾环境沉积。

浅海陆棚相碎屑岩、碳酸盐岩沉积:分布于美姑向南至曲靖一带(206、207、215、280~286、289~291、293、294、296、297剖面),层位属中奥陶世巧家组。为一套石英砂岩、细粒长石石英砂岩、长石粉砂岩、泥页岩、生物碎屑灰岩、白云岩等。砂岩中发育板状交错层理,灰岩中产三叶虫、腕足类、双壳类、苔藓虫、海百合茎。主体为陆棚相,局部地方水体较浅,可见直立虫管、泥裂、薄席纹层及波痕,应为滨岸环境。

局限台地相沉积:分布于峨边至昭通市一带(213、289、290剖面),层位属中晚奥陶世大箐组。为一套薄层至块状细晶至中晶白云岩、不等晶白云岩、白云质灰岩、结晶灰岩等。产笔石、三叶虫,可能为一种潮湿气候条件下的淡化潟湖环境。

浅海相碎屑岩沉积:分布于九顶山以东地区,略成北东-南西向展布(214、218、219、224、225剖面),层位属早奥陶世陈家坝组。岩石组合为灰色、灰黑色中厚层含硅质岩屑石英长石砂岩,碳质板岩,砂质板岩,板岩与细砂岩互层。砂岩中发育斜层理,底部产三叶虫及笔石化石。在广元陈家坝剖面,发育炭质千枚岩、硅质灰岩,产笔石化石,显示海水较深,可能为还原条件下的港湾环境。

台地边缘浅滩相沉积:分布于陆表海盆地相的东侧,层位属中晚奥陶世的宝塔组。以灰色中厚层状石灰岩为主,具泥质网纹(龟裂纹)构造或瘤状构造。局部地方有白云岩或白云质灰岩,或夹有黑色页岩。产头足类化石及少量三叶虫化石,是一种近岸的浅滩环境。

3. 古地理特征

奥陶纪时,西部为狭长带状的康滇古陆,东部为川中陆表海,总体具有西高东低的古地理地貌特征。康滇古陆以东的川中陆表海的古地理面貌具有东西高、中间低的特征,即紧邻康滇古陆为滨岸相;中部水体较深,以浅海环境为主;东部则以台地沉积环境为主。(二)盐源-丽江被动边缘盆地(Ⅻ)2

1. 构造特征

该盆地对应于青藏高原及邻区地质图(成都地质矿产研究所,2004)丽江地层分区。总体显示向西缓倾的边缘海盆地,奥陶纪为稳定构造环境。

2. 岩相特征

该区沉积岩相为单一海相沉积环境,未见岩浆岩发育。所涉岩石地层单位为早中奥陶世红石崖组,中奥陶世宝塔组或大槽组和晚奥陶世五峰组。未见奥陶系底部,上被下志留统整合覆盖。引用剖面8条,沉积相垂向变化及横向对比如图4-5所示,包括滨岸相、开阔台地相、深海笔石页岩相4类相区。各自特征如下。

滨岸相碎屑岩沉积:分布于本区东部靠近康滇古陆的西侧(276~279剖面),层位属早中奥陶世红石崖组。为灰色厚层状细—中粒石英砂岩、页岩及粉砂质页岩不等厚互层,夹紫红色粉砂岩。下部石英砂岩中发育波痕及斜层理,产三叶虫及腕足类化石,属滨海相沉积环境。

开阔台地相碳酸盐岩沉积:分布于本区中部的广大地区(229、246~269、279剖面),层位属中奥陶世宝塔组或大槽组。在区内厚度小而较稳定,岩性变化不大。在丽江阿净冷剖面(272、273剖面),为泥质灰岩、硅质灰岩,下部夹页岩。在永胜文祥东剖面(268、269剖面),为灰质白云岩、白云岩夹页岩。灰岩中发育水平层理、波状层理。产角石、三叶虫、腕足类、海百合茎等化石。

深海笔石页岩相沉积:分布于本区西部,面积较小(270剖面),层位属晚奥陶世五峰组。为灰色页岩,厚3.4m,产笔石化石,为深海笔石页岩相沉积。与上覆早志留世地层间有一沉积间断,由于上下岩性相似,因此间断面不明显。

半深海斜坡相沉积:分布于深海笔石页岩相东部,面积较小,为推测相区。图4-5 盐源-丽江被动边缘盆地沉积相剖面对比图

3. 古地理特征

综上所述,晚奥陶世时,该区沉积地层厚度、岩性均有变化,从东往西厚度变薄,沉积环境也各不相同。东部水浅,西部较深,推测当时的海水是由西向东侵入。五、印度陆块构造岩相古地理(ⅩⅦ)

印度陆块,主边界断裂以南的印度陆块区。编图区印度境内石炭纪—二叠纪含冈瓦纳冷水动植物群的塔奇尔冰碛层直接覆盖于早-中元古代地层之上。其间缺失新元古代、早古生代—泥盆纪地层沉积,零星见有寒武纪—奥陶纪中酸性侵入岩。推测主体为隆起剥蚀区。

侵入岩:花岗闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩等。

二长花岗岩、钾长花岗岩属铝过饱和中钾、高钾钙碱系列,为A型花岗岩。花岗闪长岩属铝过饱和高钾钙碱系列,为I型花岗岩。具改造型花岗岩的特征。汤嘎西木片麻状花岗闪长岩年龄为(502±9)Ma;康马岩体西侧二云二长花岗岩岩脉的锆石U-Pb上交点年龄为(486±49)Ma,误差较大,可作为参考。波东拉弱片麻状黑云二长花岗岩、哈金桑惹片麻状黑云二长花岗岩、哈金桑惹-康马侵入体及侵入其中的不同类型的脉体,锆石U-Pb上交点年龄为558~490Ma,206238207206锆石Pb/U表面年龄为478~461Ma,锆石Pb/Pb比年龄为451Ma。第五章 志留纪构造-岩相古地理

志留纪是研究区古地理格局重大变化时期,位于巴颜喀拉洋盆(原特提斯洋盆)北部的秦祁昆地区进入陆(地)块碰撞阶段。中昆仑以北地区形成一系列山链与前陆盆地相间且复杂、多变的古地理格局。中昆仑向南为弧前盆地到深海洋盆的总体古地理特征。祁连地区,柴达木、欧龙布鲁克、中祁连、阿拉善等地块(岛弧)相继碰撞(碰撞造山带)。北祁连、拉脊山、柴北缘等蛇绿混杂岩带及中祁连形成带状隆起的山链,在阿拉善南缘、欧龙布鲁克地块上形成不同性质的半深海前陆盆地。中昆仑与塔里木、柴达木发生弧-陆碰撞(增生造山带),主体隆起,仅在祁漫塔格一带早期为具有走滑新生性质的弧后小洋盆,主体为弧后前陆盆地沉积。南昆仑一带主体转化为弧前盆地,为半深海复理石沉积。其南的巴颜喀拉山是原特提斯洋盆所在位置。

扬子陆块及其边缘三江地块群系统完全脱离冈瓦纳大陆,呈“孤岛”被原特提斯洋环绕,边缘有指状深入陆块的半深海海湾,在龙门山西北缘、甜水海地块北缘发育了半深海复理石沉积。冈底斯-喜马拉雅地区与奥陶纪类似,仍属于冈瓦纳边缘,为向北变深的被动大陆边缘,以浅海相碳酸盐岩、碎屑岩沉积为主体。第一节 志留纪大地构造相划分

综合沉积、岩浆、变质变形事件,结合古地磁、古生物区系等,对青藏高原不同构造单元志留纪的构造属性进行分析,划分、厘定的大地构造相系统见表5-1、图5-1,分为14个大相、16个相,归并为5个组合、三大系统。对应的古地理单元名称及其隶属关系如表5-1。各构造相特征的具体说明参见本章中每节的“构造特征”部分,对应的岩相古地理面貌见图5-2。第二节 秦祁昆地区构造-岩相古地理

南界为昆中蛇绿构造混杂岩带,北界为龙首山南缘断裂,向西越过阿尔金山缘断裂接柯岗断裂,东接同心-固原断裂,包括了阿尔金碰撞后造山带、昆仑陆缘弧、祁连-柴达木碰撞造山带3个大地构造相单元。晚奥陶世—早志留世,秦祁昆地区的诸多陆缘洋盆相继闭合,发生弧-弧、弧-陆和陆-陆碰撞,以塔里木、阿拉善、柴达木为主的西部统一陆块基本形成。总体具有山链与前陆盆地或山间盆地相间的沉积古地理格局。一、祁连碰撞弧盆系(Ⅳ)

范围包括北祁连岩浆弧、北祁连构造混杂岩、中南祁连岩浆弧。晚奥陶世,北祁连洋盆、党河南山-拉脊山弧间洋盆相继关闭,志留纪进入碰撞造山阶段,为造山带与前陆盆地相间的古地理格局。表5-1 青藏高原志留纪古地理单元与大地构造相单元对应表图5-1 青藏高原及邻区志留纪大地构造相划分图注:构造相代号见表5-1图5-2 青藏高原及邻区志留纪构造-岩相古地理简图(一)中、北祁连弧-弧碰撞带(Ⅳ)1

1. 构造特征

北起走廊南山断裂,南至党河南山-拉脊山蛇绿构造混杂岩带南缘断裂,西抵阿尔金南缘走滑断裂,东延伸出图。范围涵盖北祁连弧后盆地、北祁连岩浆弧、北祁连蛇绿构造混杂岩带以及中祁连岩浆弧。志留纪北祁连岩浆弧与中祁连岩浆弧碰撞,总体隆升剥蚀,零星有山麓冲积扇到浅海沉积,中酸性侵入岩相发育。

2. 岩相特征

沉积岩相与岩浆岩相均较为零星。

1)沉积岩相

主要为隆起区,在西段南部的党河南山和东段的永登分别有小面积海相沉积。岩石地层单位西段志留系未划分,东段为肮脏沟组,引用地层剖面8条。

西部相区:分布于党河南山到岗则吾吉一带,呈近东西向带状展布,从北向南依次为滨海相、浅海相,推测有少量半深海相。滨海相狭长带状分布(41~43剖面),属下中志留统。以41剖面为代表,下部以黑云石英片岩为主夹少量变砂岩,上部以二云石英片岩为主夹少量变质砂岩和石英砂岩,厚3 101m。向东在42剖面处厚1 547m,含大量黄铁矿;43剖面上部夹有玄武岩,总厚4 104m。浅海相(碎屑岩)以青海省乌兰县骆驼沟下志留统实测剖面(46剖面)为代表,上部主要为千枚岩、板岩,夹少量变质砂岩,厚397.2m;下部主要为变质砂岩、片理化钙质砂岩、硅质岩、大理岩、绢云石英片岩、变质含砾砂岩、细砾岩、黑云石英片岩。

东部相区:分布于永登县城一带,从南向北依次为滨海、浅海和少量半深海。滨海相以甘肃省永登县下志留统肮脏沟组(130剖面)1为代表。下段(Sa)主要为灰绿色粉砂质板岩、粉砂岩、长石石英1砂岩,偶夹结晶灰岩、钙质板岩、硅质岩等,粉砂质板岩中含笔石,2总厚3 051.37m。上段(Sa)主要为长石石英砂岩、千枚岩、硅质1岩,偶夹安山质凝灰岩、石膏层,总厚1 786.76m,富含笔石。浅海-半深海分布于永登县城以北地区(131~133剖面),属肮脏沟组。上段岩石粒度相对较粗,主要以灰色厚层—中厚层变质中细粒长石岩屑砂岩、灰色厚—中层细粒变岩屑砂岩为主,夹灰色含砾中—粗粒变岩屑砂岩、粉砂岩,少量粉砂质板岩及千枚岩、结晶灰岩、泥灰岩透镜体,以浅海环境为主;下段岩石粒度相对较细,岩石组合以深灰色泥质粉砂质板岩、深灰色泥板岩、浅灰色中层状变细—粉砂岩、浅灰色中—厚层状变细长石砂岩、浅灰褐色中—厚层状变细粒岩屑长石砂岩为主,夹变质中粗粒岩屑杂砂岩、变中粒石英砂岩、含砾粗砂岩、硅质岩及粉砂质千枚岩、绢云千枚岩,以半深海相为主。沉积厚度从南向北依次增厚,133剖面厚1 888.90m,132剖面厚2 139.30m,131剖面厚2 842.00m。

2)岩浆岩相

火山岩、侵入岩均有发育。

火山岩:分布于东部民和县一带,赋存于泉脑沟组、巴龙贡噶尔组(Sb)中,以中酸性火山岩为主。以巴龙贡噶尔组(Sb)火山11岩为代表:下部为安山质火山碎屑岩夹同质熔岩、玄武岩及玄武质凝灰岩,少许英安质、粗面质凝灰岩,为中心式喷发,属钙碱性、碱性系列;上部为安山质、粗面质凝灰岩,属钙碱性—弱碱性系列。

侵入岩:分布广泛,集中出露于西部的野马南山和东部兰州以北的皋兰两地,总体呈北西西向带状展布。

东段典型岩体有兰州北部的晚志留世什川超单元、化子沟序列,中志留世文山序列,早志留世乌金峡序列,侵入于皋兰岩群之中,上覆白垩纪河口群。

据1:25万兰州幅区调报告,乌金峡序列,K-Ar同位素年龄值为419.7Ma、402.4Ma。从早期单元到晚期单元,岩石类型由闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→斜长花岗岩,为I型和S型过渡,或具双重特征。δEu值介于0.61~2.08之间,属下地壳岩石的部分熔融形成的。微量元素洋脊花岗岩(ORG)标准化模式图与同碰撞花岗岩相似,不同类型的花岗岩在Rb-(Y+Nb)和Nb-Y图解上,反映出火山弧花岗岩的特征。

文山序列在平面上呈不规则的椭圆形。从早期单元向晚期单元,岩石序列为闪长岩→石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩。从早到晚岩浆向富钾、富钠方向演化,碱度率AR由1.36→1.65→2.18→2.37→2.61。各单元稀土总量具总体减少的趋势,球粒陨石标准化图式相关性较好,有轻微的负Eu异常(δEu值介于0.52~0.81),曲线均为右倾型。微量元素球粒陨石标准化蛛网图中各单元曲线相关性较好。主体具有I型花岗岩的特征,个别单元部分参数具S型花岗岩的特征,显示有上地壳物质的部分熔融,也有基性岩浆分异形成的特点。

晚志留世什川超单元,呈不规则的椭圆形,规模大。Rb-Sr全岩等时线年龄为(423.2±11.3)Ma、(419±11)Ma。岩石组合为斜长花8786岗岩→花岗闪长岩→二长花岗岩,同位素Sr/Sr初始比为0.708,显示异源于下地壳的岩浆受上地壳物质的混染特征,δEu为0.28~0.99。以A型花岗岩(非造山带及造山期后)为主,兼具S型花岗岩特征,部分显示H型花岗岩(壳幔混合型)特征。

中段的野牛台、门源县一带以中酸性侵入岩为主,呈岩基状、不规则条带状分布,侵入于前寒武系及寒武系—奥陶系火山岩中,被下石炭统不整合覆盖其上,总体呈北西西-南东东向带状分布。主要岩体有泽里山闪长岩体、扎麻什克西沟闪长岩体、大石墩英云闪长岩、二郎山掌二长花岗岩等。岩石类型包括辉石闪长岩、正长闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩等。岩石主体属于高钾强过铝质钙碱性系列,为IAG+CAG+CCG组合,形成于同碰撞构造环境之中。

西段集中分布在盐池湾、月牙湖一带,以中酸性侵入岩为主,基性岩零星出露。呈岩基状、岩枝状侵入于下奥陶统阴沟群中,被下石炭统臭牛沟组不整合覆盖,缺少同位素测年数据。中酸性侵入岩岩石类型有钾长花岗岩、二长花岗岩、黑云花岗岩、黑云角闪花岗闪长岩、石英闪长岩等。基性岩石类型有蛇纹石化橄榄辉石岩、辉橄岩、辉长辉绿岩、二辉辉长岩、角闪辉长岩等。

3. 古地理特征

总体具有中部高、南北低的古地理格局。垂向上早志留世以半深海相为主,中志留世以浅海相沉积为主,具有向上变浅的充填规律。平面上,早志留世海水分布较广,中志留世海水向南、北逐渐退出,海相沉积范围进一步缩小。(二)南祁连前陆盆地(Ⅳ)2

1. 构造特征

北起党河南山-拉脊山构造混杂岩带南界,南至赛什腾-锡铁山构造混杂岩带北界,西抵阿尔金南缘断裂,东延伸出图。范围涵盖南祁连岩浆弧、宗务隆山裂谷和全吉地块。志留纪受中北祁连弧-弧碰撞造山带和柴达木陆缘造山带相向对冲作用控制,处于挤压构造背景,具有双前陆盆地的特点。

2. 岩相特征

沉积岩相、岩浆岩相均有发育。

1)沉积岩相

该岩相为单一海相沉积。涉及地层单位有未分志留系、中志留统、赛什腾组(Ss),下与奥陶系、震旦系断层接触,上被石炭系不整合覆盖其上。引用地层剖面10条,可分为浅海相碎屑岩,浅海相碎屑岩、火山岩,半深海相火山岩、碎屑岩等7个相区。

浅海相碎屑岩:分布在月牙湖一带(51剖面),属上志留统。下部为一套碎屑岩,主要为硬砂岩,夹较多的紫红色粉砂岩及绿色砂岩。绿色砂岩中斜层理发育,并含有排列成层状或条带状的绿帘石团块。厚度为1100.0m。上部以粗粒碎屑岩为主,夹有紫红色泥质页岩及绿色粉砂岩,厚度为2093.0m。

浅海相碎屑岩、火山岩:小面积分布于当金山口一带(45、47剖面),属中志留统,与长城系党河群为断层接触关系。以青海省乌兰县切尔甘德下志留统剖面(47剖面)为代表,以长石石英片岩、二云石英片岩、黑云石英片岩、钙质砂岩、长石石英砂岩为主,夹少量大理岩,厚4320.8m。在45号剖面中以绿泥石片岩为主,厚

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