西藏班公湖—怒江結(jié)合帶西段沙木羅組火山巖鋯石LA-ICP-MS年齡及地質(zhì)意義①

彭頭平

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

圖1 測(cè)區(qū)位置圖Fig.1 Location of the study area1—測(cè)區(qū)范圍；2—剖面位置

西藏改則縣1∶5萬6幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查區(qū)位于西藏班公湖—怒江結(jié)合帶西段改則縣一帶 (圖1)，屬班公湖—怒江地層區(qū)的蛇綠巖小區(qū)(木嘎崗日地層分區(qū))[1]。1987年，沙木羅組由西藏區(qū)調(diào)隊(duì)1∶100萬日土幅命名于革吉縣鹽湖區(qū)南部的沙木羅。原指中上部為淺灰、灰色中-厚層狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及鮞?；?guī)r；上部為灰白色中厚層狀砂巖、粉砂巖、巖屑砂巖夾頁巖及泥灰?guī)r。為一套較穩(wěn)定環(huán)境下形成的上侏羅統(tǒng)濱淺海相沉積，出露厚度大于340 m。 之后，眾多學(xué)者在不同地區(qū)分解出“木嘎崗日群”(主體為侏羅系)和“沙木羅組”(下白堊統(tǒng))。1∶100萬日喀則幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查將其歸屬中-上三疊統(tǒng)巫嘎群(T2-3wg)*西藏自治區(qū)地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，1∶100萬日喀則幅區(qū)調(diào)報(bào)告，1983。，1∶150萬青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)圖將其劃歸為中侏羅統(tǒng)[2]；1∶150萬西藏自治區(qū)地質(zhì)圖定屬于上三疊統(tǒng)確哈拉群(T3gh)[3]。

測(cè)區(qū)內(nèi)沙木羅組是從木嘎崗日群中解體出來[4],根據(jù)1∶25萬改則幅區(qū)調(diào)報(bào)告，認(rèn)為其與下伏木嘎崗日群的關(guān)系為不整合接觸關(guān)系；而有些學(xué)者則認(rèn)為前人所稱沙木羅組，實(shí)為木嘎崗日群上部地層的相變產(chǎn)物。筆者根據(jù)西藏改則縣1∶5萬6幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，通過路線勘察及實(shí)測(cè)地層剖面研究，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)沙木羅組呈斷層逆沖覆于蛇綠混雜巖之上。在沙木羅組內(nèi)采獲了多個(gè)海相動(dòng)物化石，并在沙木羅組上段發(fā)現(xiàn)有中-基性火山巖夾層，在火山巖夾層中采集鋯石樣品，開展鋯石特征及LA-ICP-MS U-Pb測(cè)年工作，獲得鋯石LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)為(72.3±0.3)Ma。根據(jù)巖性組合、鑒定成果、鋯石LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)等，對(duì)前人的地層劃分及時(shí)代認(rèn)識(shí)提出了新的看法，認(rèn)為沙木羅組時(shí)代應(yīng)為晚白堊世，其代表班公湖—怒江特提斯洋閉合年代的上限。

1 地層剖面特征

1.1 實(shí)測(cè)剖面

西藏改則縣扎嘎爾溝，測(cè)區(qū)露頭較好，層序較全，起點(diǎn)坐標(biāo)N 32°19′40.26″、E 84°33′55.84″，H 4 612 m，終點(diǎn)坐標(biāo)N 32°21′18.21″、E 84°34′26.26″，H 4 839.87 m。剖面控制厚度1 098.6 m，實(shí)測(cè)剖面層序(圖2)。

圖2 西藏改則縣扎嘎爾溝晚侏羅-早白堊世沙木羅組實(shí)測(cè)地層剖面Fig.2 Tibet county changed zagal ditch late Jurassic Early Cretaceous shamuluo formation strata section

早侏羅-晚白堊世沙木羅組上段(J1K3s2) 厚1 098.6 m

18 灰色中厚層狀鈣質(zhì)細(xì)粒石英砂巖與深灰色泥質(zhì)粉砂巖互層，偶夾薄層礫巖、細(xì)粉砂 厚114.9 m

17 灰色中-中厚層狀鈣質(zhì)細(xì)粒石英砂巖、偶見夾有雙殼類生物化石碎片 厚93.2 m

16 灰色中厚層狀中細(xì)粒石英砂巖 厚215.5 m

15 灰-深灰色中-中薄層狀鈣質(zhì)細(xì)砂巖 厚122.7 m

14 灰色中厚層狀鈣質(zhì)石英細(xì)砂巖夾深灰色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖 厚92.0 m

13 灰-深灰色中-中薄層狀鈣質(zhì)石英細(xì)砂巖與深灰色薄層狀粉砂巖互層，細(xì)粉砂 厚79.2 m

12 深灰-灰黑色杏仁狀玄武安山巖 厚4.9 m

11 灰色細(xì)粒石英砂巖與深灰色泥質(zhì)粉砂巖互層,細(xì)粉砂泥 厚14.1 m

10 深灰-灰黑色杏仁狀玄武安山巖 厚3.7 m

9 灰色細(xì)粒石英砂巖與深灰色泥質(zhì)粉砂巖互層，砂泥 厚80.4 m

8 淺灰黃色細(xì)粒石英砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖 厚124.2 m

7 灰色中薄層狀鈣質(zhì)細(xì)砂巖與灰黑色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖互層 厚61.5 m

6 灰色中薄層狀鈣質(zhì)細(xì)粒石英砂巖 厚66.0 m

5 淺灰黃色中-中薄層狀中粒鈣質(zhì)石英砂巖、底部含有一約1 m厚中厚層狀砂礫巖 厚26.3 m

早侏羅-晚白堊世沙木羅組下段(J1K3s1) 厚>390.8 m

4 淺黃色中-中薄層狀中粒鈣質(zhì)石英砂巖 厚145.9 m

3 淺黃色中厚層狀含礫中粗粒鈣質(zhì)石英砂巖 厚7.6 m

2 淺黃色中-中薄層狀中粒鈣質(zhì)石英砂巖,產(chǎn)海相雙殼類化石碎片 厚65.5 m

1 深灰色薄層狀鈣質(zhì)細(xì)砂巖(未見底) 厚>171.8 m

1.2 綜合地質(zhì)特征

綜合實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面及野外地質(zhì)路線調(diào)查，沙木羅組未見頂、底。為一套淺海相-濱海相沉積的鈣質(zhì)碎屑巖沉積組合，下部發(fā)育生物礁，上部見有基性火山巖夾層(剖面第10，12層，照片1，2)。根據(jù)巖石組合、地層層序、接觸關(guān)系、沉積旋回，可進(jìn)一步劃分為上、下2個(gè)巖性段,區(qū)內(nèi)只出露完整的上段，下段為部分出露，扎嘎爾溝剖面僅控制了上段地層。上段巖性為厚層狀礫巖、中-厚層狀中砂巖、中-厚層狀細(xì)砂巖及薄層狀的泥質(zhì)粉砂巖韻律組合，產(chǎn)雙殼類、海膽化石。地層由底部往頂部形成2～3個(gè)由粗-細(xì)的沉積韻律旋回，其中發(fā)育有中型、小型的交錯(cuò)層理、斜層理，大型褶皺十分發(fā)育，出露厚度為1 098.6 m。下段于區(qū)內(nèi)出露不全，巖性主要為中厚層狀中砂巖、灰色鈣質(zhì)細(xì)砂巖、砂質(zhì)板巖，局部夾有粗砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，綜合區(qū)域地質(zhì)特征，下段底部還夾有礁灰?guī)r，厚度大于390.8 m。

照片1 玄武安山巖與砂巖整合接觸近照Photot.1 Conformable contact between basaltic andesite and sandstone

照片2 玄武安山巖與砂巖整合接觸遠(yuǎn)景Photot.2 Far view of conformable contact between basaltic andesite and sandstone

2 樣品特征及同位素分析結(jié)果

該套地層中化石較豐富，主要為雙殼、腕足等化石碎片，保存不完整。1∶25萬改則幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查在該套地層中采獲化石壇螺未定種Ampullinasp.，瘤結(jié)螺未定種Tylostomasp.，海娥螺未定種Nerineasp.。超微化石LotharingiuscontractusBownand Cooper,(1989)，CyclagelosphaeramargereliiNoel，(1965)，并采獲珊瑚碎片Scleractinia，時(shí)代反映為中侏羅世-晚白堊世，其根據(jù)區(qū)域資料暫將時(shí)代置于晚侏羅-晚白堊世。該次地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了多處化石，主要有珊瑚、海星等(照片3，4)，但因其年代跨度太大，難以準(zhǔn)確確定地層時(shí)代。

照片3 貝類化石Photot.3 Shellfish fossil

照片4 腕足類化石Photot.4 Brachiopod fossils

野外工作在沙木羅組上段發(fā)現(xiàn)了玄武安山巖夾層。玄武安山巖呈灰-深灰色，具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長(zhǎng)石，含量大于10%，偶見輝石斑晶。基質(zhì)為微晶結(jié)構(gòu)，杏仁狀構(gòu)造，基質(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶含量為70%，斜長(zhǎng)石微晶之間的隱晶物含量小于20%。少見細(xì)小的杏仁體，粒徑小于0.3 mm，由方解石、石英-方解石-石英充填。斜長(zhǎng)石斑晶呈半自形柱狀，大小不一，常有碎裂，碎裂紋發(fā)育，裂紋平行密集，裂紋由絹云母充填。少量斑晶強(qiáng)碳酸鹽化。偶見輝石斑晶呈八邊形的假象，完全被碳酸鹽交代?；|(zhì)中斜長(zhǎng)石微晶呈定向-半定向排列，其間隙中見隱晶物充填，含量小于20%。

對(duì)在玄武安山巖中采集的樣品進(jìn)行LA-ICP-MS U-Pb年齡測(cè)年(表1)，對(duì)21顆鋯石進(jìn)行測(cè)試，鋯石顆粒形態(tài)好、環(huán)帶發(fā)育(圖3)，Th含量140×10-6～3 652×10-6、U含量251×10-6～1 630×10-6、Th/U比值變化較小，絕大部分為0.45～1.0，顯示為巖漿鋯石特征。獲得鋯石LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)，加權(quán)平均年齡(72.3±0.59)Ma(MSWD=0.74)，諧和度好(圖4，5)，諧和年齡(72.3±0.3)Ma(MSWD=6.1)。加權(quán)平均年齡與諧和年齡數(shù)據(jù)一致，年齡數(shù)據(jù)可靠。

表1 玄武安山巖鋯石測(cè)年數(shù)據(jù)Table 1 Dating data of zircons from Andesite

圖3 玄武安山巖中鋯石陰極發(fā)光圖像及U-Pb測(cè)試位置Fig.3 Cathodoluminescence image of the zircom from Andesite and the test location

圖4 安山巖U-Pb同位素年齡加權(quán)平均值圖Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from Andesite

圖5 安山巖U-Pb同位素年齡等值線圖Fig.5 U-Pb concordia diagram of zircons from Andesite

3 沉積環(huán)境及形成時(shí)代討論

關(guān)于沙木羅組沉積環(huán)境主流觀點(diǎn)為殘留海盆沉積*西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，1∶25萬改則幅區(qū)調(diào)報(bào)告，2003。。在火山巖夾層中針對(duì)玄武安山巖采集地球化學(xué)樣品2件， La/Yb-Sc/Ni判別圖解投點(diǎn)于安山弧區(qū)(圖6)，表示其為大陸板內(nèi)火山巖，也說明當(dāng)時(shí)沙木羅組接受沉積的時(shí)候，洋殼已經(jīng)消失，洋陸轉(zhuǎn)換完成。沙木羅組總體為一套上粗下細(xì)的的類復(fù)理石建造。下部為細(xì)碎屑巖夾生物礁灰?guī)r沉積，粒序?qū)永聿幻黠@；上部為中細(xì)粒碎屑巖夾礫巖及中-基性火山巖，常發(fā)育粒序?qū)永?、交錯(cuò)層理、斜層理及包卷層理，并見有不對(duì)稱波浪構(gòu)造，巖石中粗、細(xì)粒碎屑巖呈韻律互層。碎屑巖中見有雙殼類、海星等化石，其形成環(huán)境明顯為淺海-濱海相大陸斜坡，而不是部分學(xué)者認(rèn)為的河流相[5]。

圖6 沙木羅組安山巖La/Yb-Sc/Ni判別圖Fig.6 Discrimination diagram of La/Yb-Sc/Ni for andesite from Shamuluo formation

沙木羅組為班公湖—怒江結(jié)合帶內(nèi)一個(gè)重要的組成單元，其上覆于班公湖—怒江特提斯洋殼殘留之上，代表了班公湖—怒江特提斯洋盆閉合時(shí)代的上限。前人在該地層的時(shí)代歸屬上做了大量的工作，但地層本身依據(jù)的缺乏或時(shí)代依據(jù)跨度大，使得沙木羅組形成時(shí)代一直定義為晚侏羅-早白堊世。該次工作在沙木羅組上段發(fā)現(xiàn)的火山巖夾層中獲得鋯石LA-ICP-MS加權(quán)平均年齡數(shù)據(jù)為(72.3±0.3)Ma，其時(shí)代為晚白堊世。這一發(fā)現(xiàn)不僅明確了沙木羅組的地質(zhì)時(shí)代，同時(shí)也為區(qū)域地層對(duì)比奠定了基礎(chǔ)，基本確定了班公湖—怒江特提斯洋閉合時(shí)代上限為晚白堊世，與前人認(rèn)為的班公湖—怒江特提斯洋閉合時(shí)代上限為晚侏羅-早白堊世不同。

4 結(jié)論

(1)通過對(duì)沙木羅組開展地質(zhì)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)沙木羅組總體為一套上粗下細(xì)的類復(fù)理石碎屑巖建造，形成環(huán)境明顯為淺海-濱海相大陸斜坡。

(2)沙木羅組上段發(fā)現(xiàn)了玄武安山巖，獲得鋯石LA-ICP-MS加權(quán)平均年齡數(shù)據(jù)(72.3±0.3)Ma，時(shí)代為晚白堊世。該發(fā)現(xiàn)對(duì)研究西藏沙木羅組的沉積相及形成環(huán)境演化，以及研究班公湖—怒江結(jié)合帶洋盆閉合時(shí)代都具有重要的意義。

本文寫作中承蒙福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤(rùn)生高級(jí)工程師的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝！

1 西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.西藏自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志.北京：地質(zhì)出版社，1993.

2 成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所.青藏高原及鄰區(qū)地質(zhì)圖(1∶150萬).北京：地質(zhì)出版社，1988.

3 西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).中華人民共和國(guó)西藏自治區(qū)地質(zhì)圖(1∶50萬).北京：地質(zhì)出版社，1992.

4 陳國(guó)榮，劉鴻飛，蔣光武，等.西藏班公湖—怒江結(jié)合帶中段沙木羅組的發(fā)現(xiàn).地質(zhì)通報(bào)，2004，23(2).

5 廖六根，李曉勇，鄒愛建，等.對(duì)藏北嘎色地區(qū)沙木羅組的新的認(rèn)識(shí).沉積和特提斯地質(zhì)，2006，26(2).