北羌塘盆地三疊系康南組砂巖地球化學(xué)特征 及其對(duì)物源區(qū)和構(gòu)造背景的制約

屈李華，劉喜方，趙芳，周曉穎,李金鎖

(1.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，新疆 昌吉 831100； 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

筆者通過對(duì)北羌塘盆地康如茶卡湖邊康南組碎屑砂巖的主微量元素地球化學(xué)特征的研究，以揭示巖石的風(fēng)化特征、沉積環(huán)境、成巖物質(zhì)來源和物源區(qū)構(gòu)造背景，進(jìn)而闡述中三疊世康南組沉積環(huán)境的變化及物源區(qū)構(gòu)造背景特征，為進(jìn)一步揭示中三疊世羌塘盆地構(gòu)造演化提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

青藏高原從南至北被雅魯藏布江縫合帶、班公湖-怒江縫合帶及可可西里-金沙江縫合帶分為特提斯-喜馬拉雅、拉薩、羌塘和松潘-甘孜4個(gè)板塊(圖1a)(YIN et al.，2000；CHU et al.，2006；ZHANG et al.，2012)。羌塘盆地位于可可西里-金沙江縫合帶和班公湖-怒江縫合帶之間，是在古特提斯洋和中特提斯洋消亡、板塊碰撞的基礎(chǔ)上演化而來的疊合盆地(夏林圻等，2010；屈李華等，2015；黃繼鈞，2001)。資料顯示羌塘盆地由南羌塘凹陷、中央隆起帶和北羌塘凹陷3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元組成(劉勇等，1998，黃繼鈞，2001；王成善等，2001；王劍等，2004，2007；白云山等，2005；王劍，2009)。中央隆起帶呈東西向展布，位于格拉丹東、瑪依崗日及戈木日一帶。北以瑪爾果茶卡-阿木崗斷裂和北羌塘坳陷為界，南以依布茶卡-畢洛錯(cuò)錯(cuò)斷裂和南羌塘坳陷為界，將羌塘盆地分為南北2個(gè)拗陷帶。侏羅紀(jì)時(shí)期的沉積受中央隆起帶的明顯控制，沿其兩側(cè)發(fā)育三疊—侏羅紀(jì)的邊緣相沉積物，反映該帶不僅在二疊紀(jì)末期就已經(jīng)存在而且橫貫整個(gè)盆地分布(王劍，2009)。

北羌塘盆地位于可可西里-金沙江縫合帶和中央隆起帶之間，總體形態(tài)為東西向延伸的長(zhǎng)條狀展布。資料表明，基底可劃分為若干次級(jí)凹陷和凸起，在平面上凹陷和凸起相間排列，總體上為近東西向帶狀展布(王劍，2009)。單個(gè)凸起呈帶狀展布，主延伸方向?yàn)楸蔽鳌飨?，次延伸方向?yàn)楸睎|—東向。區(qū)內(nèi)地層出露齊全，中新生界較為發(fā)育，以上二疊統(tǒng)和侏羅系大面積出露為特征，拗陷的南北邊緣出露少量的晚古生界和中、下三疊統(tǒng)(王劍，2009)。研究區(qū)三疊系出露康魯組，康南組和肖茶卡組地層，三者呈平行不整合接觸(圖1b)。

康魯組位于熱覺茶卡與蘭新嶺之間，巖層呈北西—南東向，厚約634 m。底部以一套紫色、灰色碎屑巖，紫色砂礫巖出現(xiàn)為特征，頂部為灰褐色、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖等。該段可見雙殼類生物化石，主要有：Claraiasp.(克氏蛤)，C.Auvita(Hauer)(帶耳克氏蛤)，C.guizhouensischen(貴州克氏蛤)，C.congcentrica(Yabe)(同心克氏蛤)，C.stacheiBettner(射氏克氏蛤)，C.yunnanensis(云南克氏蛤)，E.maritina(海正海扇)等，其中大多見于中國(guó)四川的茨崗組、波茨溝組和西藏的普水橋組，時(shí)代屬早三疊世早期(李才等，2003；王劍，2009)。

1.第四系洪積、沖積物；2.新近系嗩吶湖組；3.新近系康托組；4.侏羅系索瓦組；5.侏羅系布曲組；6.侏羅系雁石坪組；7.三疊系肖茶卡組；8.三疊系康南組；9.三疊系康魯組；10.二疊系熱覺茶卡組；11.石炭—二疊系；12.輝長(zhǎng)巖；13.戈木日巖群；14.斷層；15.河流；16.山脈及高程；17.縫合帶；18.地質(zhì)界線；19.鹽湖；20.取樣位置；Ⅰ.可可西里-金沙江縫合帶；Ⅱ.班公湖-怒江 縫合帶；Ⅲ.雅魯藏布江縫合帶圖1 北羌塘瑪依崗日地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)李才等，2003修改)Fig.1 The Simplified geological map of Mayigangri of the North Qiangtang

康南組位于康如茶卡一帶，與下伏地層平行不整合接觸。下部為灰色-灰綠色砂巖、砂質(zhì)-粉砂質(zhì)泥巖以及透鏡狀泥質(zhì)灰?guī)r；向上逐漸過渡為灰色薄層狀灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r組合，與上部肖茶卡組平行不整合接觸，總厚約190m。下部含豐富的菊石：Aristoptychitessp.(高貴皺菊石)，Balatonites(西藏巴拉頓菊石)，Gymnitesincultus(裸齒菊石)等中三疊世安尼期化石；上部有腕足：Mentzeliacf.subspherica(亞球形門策貝)，Ptychitescf.rugifer等見于中國(guó)西南地區(qū)中三疊統(tǒng)中晚期的化石分子(和鐘鏵等，2002；李才等，2003；王劍，2009)。

肖茶卡組以灰?guī)r為主，巖性為灰色-灰紫色泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，見少量含生物灰?guī)r，與下伏康南組地層平行不整合接觸，頂部被侏羅系那底崗日組平行不整合覆蓋，厚度約668 m。含雙殼和腕足類化石：Chlamysdingriensis，Indopectensp.，Chylamyscf.biformatus，Plagiostomasp.，Astarte等，時(shí)代定為晚三疊世中、晚期(李才等，2003；王劍，2009)。

三年級(jí)的孩子，在一二年級(jí)第一學(xué)段認(rèn)識(shí)了1600-1800個(gè)字左右，會(huì)寫的也有1000個(gè)字左右，到三年級(jí)，他們已經(jīng)具備了寫作的能力。但他們對(duì)語言的運(yùn)用還不嫻熟，詞窮，作文時(shí)往往抓耳撓曬，無從下筆。寫出來的東西都是往往干巴巴的不生動(dòng)，對(duì)作文就沒有興趣，產(chǎn)生畏懼心里。這時(shí)候，我們老師就得引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，將學(xué)到好詞好句，特別是成語好好運(yùn)用到作文中來。

2 樣品描述與分析方法

為了消除或減小風(fēng)化作用對(duì)沉積物成分的影響，樣品采集時(shí)避開了風(fēng)化帶和斷裂帶。巖性為石質(zhì)石英砂巖、亞石質(zhì)石英砂巖、長(zhǎng)石砂巖和亞長(zhǎng)石砂巖。砂巖為灰色-灰白色，塊狀構(gòu)造，中、粗粒碎屑結(jié)構(gòu)，分選和磨圓度較差，多以次圓狀-次棱角狀為主，反映就近搬運(yùn)特征。顯微鏡下觀察(圖2)，砂巖主要礦物有單晶和多晶石英、長(zhǎng)石以及巖屑。圓形石英砂粒邊緣具有石英次生加大邊；長(zhǎng)石節(jié)理明顯，部分發(fā)生綠泥石、絹云母蝕變。

樣品全巖測(cè)試由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。

主量元素(SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、K2O、MnO、Na2O、P2O5、TiO2)采用X射線熒光光譜儀(PW4400)測(cè)定，檢測(cè)方法依據(jù)GB/T14506.28-2010；FeO和LOI采用等離子質(zhì)譜儀測(cè)定，檢測(cè)方法依據(jù)為GB/T14506.14-2010和LY/T1253-1999。微量元素(含REE)由等離子質(zhì)譜儀(X-series)測(cè)定，檢測(cè)方法依據(jù)DZ/T0223-2001。樣品分析結(jié)果見表1和表2。

Qtz.石英；Fsp.長(zhǎng)石；Chl.綠泥石；Ser.絹云母;a.D63樣品；b.D66樣品；c.D78樣品；d. D84樣品圖2 北羌塘地區(qū)三疊系康南組砂巖的正交偏光顯微照片F(xiàn)ig.2 Photomicrographs of sandstone rocks from the Kangnan Formation in North Qiangtang under cross-polarized light

3 地球化學(xué)特征

3.1 常量元素特征

樣品常量元素含量見表1。從表1可以看出，砂巖的SiO2的含量較高，為57.9%～92.27%，平均為81.4%；Al2O3含量為3.97%～11.46%，平均為8.38%；TiO2含量為0.18%～0.49%，平均為0.32%；TFe2O3含量為1.40%～4.92%，平均為2.67%。K2O/Na2O值變化較大，為0.30%～123%，平均為34.23%，部分樣品的K2O/Na2O值小于1。TFe2O3+MgO平均為3.37%；Al2O3/(CaO+Na2O)值為4.93，推斷是受富含黏土礦物的影響。燒失量為1.25%～17.42%，平均為4.17%；造成燒失量高得原因可能是富含碳酸巖或遭受過后期風(fēng)化作用。

BHATIA等(1986)通過研究澳大利亞東部古生代構(gòu)造環(huán)境下雜砂巖的地球化學(xué)成分，總結(jié)出砂巖地球化學(xué)元素之間的相關(guān)系數(shù)，反映某些元素之間具有一定的相關(guān)性。筆者對(duì)砂巖樣品的主量元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性研究(表3、圖3)。Harker圖解反映SiO2與TiO2、Fe2O3、MnO2和P2O5等主量元素具有明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明在很大程度上石英和硅酸鹽礦物顆粒影響著全巖的化學(xué)性質(zhì)(BHATIA et al.，1986)；SiO2與Al2O3的相關(guān)系數(shù)為-0.555，反映砂巖中的鋁黏土礦物及石英含量影響了其地球化學(xué)特征。K2O與Al2O3呈較弱的正相關(guān)性(0.356)，不僅反映長(zhǎng)石類碎屑礦物對(duì)砂巖化學(xué)成分含量的影響程度，同時(shí)反映了砂巖中富鋁、髙鉀的黏土礦物具有向伊利石發(fā)生轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)(FEDO et al.，1995)。TiO2與Al2O3呈正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.721，表明在風(fēng)化作用后，TiO2具有向硅酸鹽礦物中富集的趨勢(shì)(趙英利等，2012)。此外，F(xiàn)e2O3與TiO2、MgO呈正相關(guān)關(guān)系(0.792和0.857)，反映主量元素的構(gòu)成是鐵鎂質(zhì)組分。

表2 康南組砂巖微量元素分析數(shù)據(jù)(10-6)及相關(guān)參數(shù)表Tab.2 Trace element compositions of the sandstones(10-6)from Kangnan Formation

樣品D62D63D64D66D68D76D77D78D80D83D84D86D87Li20.323.928.129.521.916.214.329.914.710.112.217.723.3Rb52.53746.333.148.95549.638.965.534.54536.129.7Cs3.032.492.912.081.62.492.161.852.672.011.951.561.1V56.128.825.325.633.749.539.559.925.130.514.152.347.2Cr26.825.941.121.822.726.518.942.713.214.82271.940.3Co7.353.873.725.492.613.784.076.893.068.442.487.457.42Ni9.417.5711.810.14.957.086.0219.44.2711.27.0421.18Ga144.474.754.259.2812.410.98.749.118.947.5512.211.7Sr20621628731071.583.187.711429.418643.556.768.3Ba33326220450013716714723482.999.33667985.4Pb11.333.223.828.84.8399.4317.514.411.17.147.73.32Th8.034.24.34.226.377.397.227.66.45.45.655.424.85U2.460.870.850.931.92.362.592.22.371.991.681.91.68Zr22014795.993.7108166143114137121141210140Hf5.63.312.532.493.154.264.13.043.763.083.795.723.81Nb6.974.954.144.324.096.075.035.414.214.143.535.914.88Ta0.540.380.330.330.350.480.430.450.350.320.30.450.37Sc12.43.122.722.524.789.038.526.246.669.14.158.487.5Th/U3.264.835.064.543.353.132.793.452.702.713.362.852.89La/Sc1.743.303.594.483.242.352.503.673.272.553.331.831.57Th/Sc0.651.351.581.671.330.820.851.220.960.591.360.640.65Cr /Zr0.120.180.430.230.210.160.130.370.100.120.160.340.29Rb/Sr0.250.170.160.110.680.660.570.342.230.191.030.640.43Ba/Sr1.621.210.711.611.922.011.682.052.820.538.411.391.25La21.610.39.7611.315.521.221.322.921.823.213.815.511.8Ce45.418.819.42030.349.251.441.738.758.82630.129.4Pr5.632.352.162.423.995.795.955.146.026.623.584.423.4Nd21.67.797.268.3114.522.223.518.122.726.613.517.613.4Sm4.911.431.581.673.15.045.583.614.76.793.24.273.24Eu0.930.350.360.50.591.021.160.730.881.390.710.860.61Gd4.821.331.41.62.684.575.223.084.686.593.54.342.8Tb0.790.190.220.230.430.710.860.450.791.10.630.690.48Dy4.871.141.311.322.644.424.952.584.646.324.084.173.03Ho0.980.240.260.260.510.840.960.460.941.150.820.80.64Er3.170.770.830.861.892.883.191.553.23.582.812.662.27Tm0.480.110.120.130.280.40.440.210.440.50.40.370.34Yb3.230.730.740.811.962.7231.422.993.212.72.412.5Lu0.490.120.110.120.290.430.440.220.470.490.40.360.38Y337.667.238.2815.826.426.914.730.537.225.423.119.7ΣREE11945.745.549.578.7121.4128102.2113146.376.188.674.29LREE/HREE5.318.868.128.296.376.155.719.255.225.383.964.604.97LaN/YbN4.8010.19.4610.05.675.595.0911.65.235.183.674.613.39δEu0.580.760.720.920.610.640.650.650.570.630.650.600.60δCe0.990.900.990.890.921.071.100.900.811.150.890.881.12

注：球粒隕石參數(shù)據(jù)TAYLOR等(1985)，δEu=2×EuN/(SmN+GdN)；δCe =2×CeN/( LaN+ PrN)。

3.2 微量元素(含REE)

樣品的微量元素含量及標(biāo)準(zhǔn)化蜘蛛網(wǎng)圖見表2和圖4a。微量元素含量變化較大，大離子親石元素Rb、Sr、Cs、Pb、U、Th和Ba的含量分別為29.7×10-6～65.5×10-6、29.4×10-6～310×10-6、1.1×10-6～3.03×10-6、3.32×10-6～33.2×10-6、0.85×10-6～2.59×10-6、4.2×10-6～8.03×10-6和79×10-6～500×10-6(均值為44.00×10-6、135.32×10-6、2.15×10-6、14.00×10-6、1.83×10-6、5.93×10-6和207.43×10-6)。大離子親石元素顯著虧損，與上地殼和后太古宙澳大利亞頁巖(PAAS)明顯不同(TAYLOR et al.，1985)。高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Hf、Ta和Zr的含量分別為3.53×10-6～6.57×10-6、2.49×10-6～5.72×10-6、0.30×10-6～0.54×10-6和93.7×10-6～220×10-6(均值為4.90×10-6、3.74×10-6、0.39×10-6和141.28×10-6)。過渡金屬元素Cr、Ni、V、Co和Sc的含量分別為13.2×10-6～71.9×10-6、4.27×10-6～21.1×10-6、14.1×10-6～59.9×10-6、2.48×10-6～8.44×10-6和2.52×10-6～12.4×10-6(均值為29.89×10-6、9.84×10-6、37.51×10-6、5.13×10-6和6.56×10-6)；過渡金屬元素含量顯著低于上地殼和PAAS。蛛網(wǎng)圖上總體表現(xiàn)為“三峰四谷-平坦型”，以富集La、Zr、Rb、Hf 和Pb，但虧損P、Ti、K、Ta和Nb為特征，微量元素標(biāo)準(zhǔn)化與上地殼和PAAS分配模式相似(TAYLOR et al.，1985)，反映其具有相似的物源。

稀土元素的化學(xué)數(shù)據(jù)特征和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖見表2和圖4b?？傮w上，總稀土元素豐度值為45.51×10-6～146.34×10-6，平均為91.39×10-6。LREE/HREE值為3.96～9.25，平均值為6.32，反映LREE富集，HREE虧損；(La/Yb)N值為3.39～11.57，平均為6.49，反映稀土元素分餾程度較高；δEu值為0.57～0.96，平均為0.66，明顯Eu負(fù)異常；δCe值為0.81～1.15，平均為0.97，呈弱負(fù)異常。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖反映輕稀土元素富集，重稀土元素相對(duì)平坦，δEu明顯虧損，δCe異常較弱，分布模式呈現(xiàn)右傾，與典型的上地殼和PAAS分配模式圖相似(TAYLOR et al.，1985)，反映砂巖的成分來源于上地殼源區(qū)的巖石。

4 討論

陸源碎屑巖的地球化學(xué)成分通常受源巖性質(zhì)、風(fēng)化再循環(huán)、搬運(yùn)和沉積作用以及沉積后期的成巖和變質(zhì)作用等各種地質(zhì)因素的控制(TAYLOR et al.，1985；MCLENNAN et al.，1990，1991；CULLERS，2000；許德如等，2007)。因此，陸源碎屑巖的地球化學(xué)特征是反映其早期地殼演化過程、物質(zhì)來源及構(gòu)造環(huán)境的重要手段(COX et al.，1995；HOFMANN，2005；SUGITANI et al.，2006；柏道遠(yuǎn)等，2007；SUN et al.，2008；胡國(guó)輝等，2012)。陸源碎屑巖在遷移或交代溶解過程中化學(xué)成分變化不大，尤其是微量元素具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可以用于反映物源區(qū)特征(TAYLOR et al.，1985；BHATIA et al.，1986；ROLLINSON，1993)；不同類型碎屑巖的主量元素含量的差異可以指示成巖的構(gòu)造環(huán)境(BHATIA，1985；ROSER et al.，1986；MCLENNAN et al.，1991，1993)；沉積碎屑巖與其源巖中微量元素的含量具有一致性，可用于判別源巖屬性、沉積環(huán)境和構(gòu)造背景等特征(BHATIA，1983；ROSER et al.，1986；TAYLOR et al.，1985；MCLENNAN et al.，1993；沈渭洲等，2009)。因此，在利用碎屑沉積巖地球化學(xué)特征進(jìn)行源區(qū)巖化學(xué)成分、判定沉積構(gòu)造環(huán)境時(shí)，必須對(duì)上述因素進(jìn)行分析。

表3 康南組砂巖主量元素相關(guān)系數(shù)表Tab.3 Correlation coefficient of the major elements in Kangnan sandstones

圖3 康南組砂巖巖套的Harker圖解(據(jù)BHATIA，1983)Fig.3 Harker major element variation diagrams of the sandstones from Kangnan Formation

圖4 (a)康南組砂巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖和(b)稀土元素球粒隕石配分模式圖(據(jù)SUN et al.，1989)Fig.4 (a)The primitive mantle-normalized spider diagram and (b)the chondrite-normalized REE patterns for sandstones from Kangnan Formation

4.1 源巖的風(fēng)化特征

通過計(jì)算堿金屬和堿土金屬之間的關(guān)系可反映陸源碎屑巖的風(fēng)化過程(NESBITT et al.，1980；GU et al.，2002)。康南組砂巖的K-Rb(r=0.88)和K-Cs(r=0.50)的相關(guān)系數(shù)為正相關(guān)(圖5)，反映富K礦物遭受過風(fēng)化作用(FENG et al.，1990)。砂巖的K-Sr(r=-0.28)和K-Ba(r=-0.29)(圖5)之間為負(fù)相關(guān)關(guān)系，可能受制于離子交換作用。例如，斜長(zhǎng)石富集Sr，在風(fēng)化分解過程中導(dǎo)致Sr從源巖中析出，與黏土礦物中的K離子進(jìn)行交換，造成K和Sr的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

在風(fēng)化過程中，斜長(zhǎng)石比鉀長(zhǎng)石更容易分解蝕變，礦物中的Na離子比K離子更容易析出，導(dǎo)致長(zhǎng)石類礦物發(fā)生黏土化、堿金屬離子流失，以致礦物中K2O/Na2O值異常的高(王金平等，2003)。

圖5 康南組砂巖的K與Ba、 Rb、 Cs和 Sr元素關(guān)系圖解(據(jù)FENG et al.，1990)Fig.5 K vs. Ba，Rb，Cs and Sr Plots of the sandstones from the Kangnan Formation

NESBITT et al.(1982)認(rèn)為可以把CIA(Chemical index of alteration)作為判別源區(qū)受化學(xué)風(fēng)化程度強(qiáng)弱的一個(gè)化學(xué)指標(biāo)，并首次用于加拿大古元古代Huronian超群碎屑巖的研究(NESBITT et al.，1989；FEDO et al.，1997)。通過研究認(rèn)為在巖石風(fēng)化過程中，巖石的CIA值越高，活潑的陽離子越容易隨著地表流體遷移(NESBITT et al.，1982)。前人通過CIA指數(shù)研究了中國(guó)不同地區(qū)冰期沉積物所遭受的化學(xué)風(fēng)化及化學(xué)蝕變程度，認(rèn)為CIA值在85～100反映炎熱、潮濕的亞熱帶條件下的強(qiáng)烈的風(fēng)化程度；CIA值在65～85反映溫暖、濕潤(rùn)條件下中等風(fēng)化程度；CIA值在50～65反映寒冷、干燥的氣候條件下低等的化學(xué)風(fēng)化程度(NESBITT et al.，1982，1989，1996；丁海峰等，2014)。另外，考慮到新元古代后沉積再循環(huán)作用對(duì)物源成分的影響，引入另一個(gè)參數(shù)，即成分變異指數(shù)(Index of compositional varibility)，此參數(shù)用于判別碎屑巖是初次沉積的沉積物還是沉積再循環(huán)的沉積物。如果碎屑巖的ICV值大于1，表明其含有很少的黏土礦物，反映首次沉積發(fā)生在活動(dòng)的構(gòu)造帶內(nèi)；反之，反映碎屑巖含有大量的黏土礦物，表明沉積物經(jīng)歷過再循環(huán)或是在強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化條件下首次沉積。本次樣品的CIA值為50.06～89.59，個(gè)別小于65，反映大部分巖石受到寒冷、干燥的氣候條件下低等的化學(xué)風(fēng)化，個(gè)別巖石受到中等風(fēng)化；樣品的ICV值范圍為0.56～1.64，大多數(shù)小于1，既反映了大多數(shù)巖石受到寒冷、干燥的氣候條件下低等的化學(xué)風(fēng)化，小部分巖石受到中等風(fēng)化，又表明巖石經(jīng)受過沉積再循環(huán)作用。

FEDO等(1995)研究表明：Al2O3-(Na2O+ CaO*)-K2O三角圖解不僅可以反映風(fēng)化程度的變化趨勢(shì)，還反映了源巖的性質(zhì)。在A-CN-K圖解中(圖6)，物源區(qū)新鮮的巖石的起點(diǎn)平行于A-CN邊的理想趨勢(shì)線(圖中實(shí)線所示)，而鉀交代作用導(dǎo)致實(shí)際風(fēng)化趨勢(shì)線偏離理想趨勢(shì)線(圖中虛線所示)。CIA數(shù)據(jù)投影到A-CN-K圖解上位于斜長(zhǎng)石-鉀長(zhǎng)石連線與平均頁巖之間，而個(gè)別樣品位于伊利石附近，既說明樣品總體處于低等風(fēng)化階段，又反映了風(fēng)化過程的實(shí)質(zhì)是斜長(zhǎng)石向伊利石和白云母等黏土礦物轉(zhuǎn)化，這與鏡下觀察到的綠泥石和絹云母蝕變情況一致。同時(shí)，理想風(fēng)化的趨勢(shì)線與中線的交點(diǎn)也反映物源性質(zhì)，從圖6中可以看出巖石的物源性質(zhì)為上地殼長(zhǎng)英質(zhì)巖石。

圖6 康南組砂巖的A-CN-K三角圖解

4.2 物源區(qū)分析

碎屑砂巖是源巖的風(fēng)化、搬運(yùn)及沉積固結(jié)而形成，其繼承了源巖中的化學(xué)元素，尤其是微量元素。因此，影響碎屑砂巖中化學(xué)元素含量的主要因素在于其源巖中的豐度。碎屑砂巖的化學(xué)成分與源巖有關(guān)，可以指示其的成巖物質(zhì)來源(CULLERS，2000；SUN et al.，2013)。本次樣品的數(shù)據(jù)分析表明：本區(qū)砂巖的源巖是上地殼長(zhǎng)英質(zhì)巖石。其依據(jù)如下。

(1)Al2O3/TiO2值是判別沉積物源區(qū)成分的有效方法(GIRTYET et al.，1996)。當(dāng)Al2O3/TiO2<14時(shí)，則反映其來源于鐵鎂質(zhì)巖石；當(dāng)Al2O3/TiO2值為19～28時(shí)，反映物源為長(zhǎng)英質(zhì)巖石。本區(qū)砂巖的Al2O3/TiO2值為14.42～40.67，平均值為26.80，大部分處于長(zhǎng)英質(zhì)巖石范圍內(nèi)，反映砂巖成巖物質(zhì)來源于長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)。

(2)Cr /Zr值也是區(qū)分長(zhǎng)英質(zhì)與鐵鎂質(zhì)巖石源區(qū)(WRONKIEWICZ et al.，1989)另一參數(shù)。代表超鐵鎂-鐵鎂質(zhì)組分的鉻鐵礦、橄欖石和輝石等礦物趨于富集Cr元素；而代表長(zhǎng)英質(zhì)組分的鋯石中富集Zr元素。本區(qū)砂巖總體顯示較低的Cr/Zr值，為0.1～0.43，均值為0.22，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1，反映成巖物質(zhì)來源于長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)。

(3)重礦物Th和Sc在沉積過程中的分異較小。Th趨于富集在長(zhǎng)英質(zhì)巖石中，而Sc易于富集在鐵鎂質(zhì)巖石中(CULLERS et al.，1988)。本區(qū)砂巖的Th /Sc值為0.59～1.67，均值為1.05，略高于大陸島弧的0.85和上地殼的0.97(TAYLOR et al.，1985)，反映砂巖源區(qū)的鐵鎂質(zhì)成分較少，反映成巖物質(zhì)來源于上地殼的長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)。

(4)在TiO2-Ni圖解中(FLOYD et al.，1989)，投點(diǎn)落于長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)附近，遠(yuǎn)離鐵鎂質(zhì)源區(qū)(圖7a)。在La/Th-Hf圖解中(FLOYD et al.，1987)，投點(diǎn)落于上地殼長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)和混合長(zhǎng)英質(zhì)-基性源區(qū)。反映本區(qū)砂巖以地殼中的長(zhǎng)英質(zhì)巖石為主，并伴有基性物質(zhì)混入(圖7b)。在Co/Th-La/Sc圖解中(FLOYD et al.，1987)，投點(diǎn)落于長(zhǎng)英質(zhì)火山巖附近，反映成巖物質(zhì)以長(zhǎng)英質(zhì)為主(圖7c)。在Th/Sc-La/Sc圖解上(TAYLOR et al.，1985；CREASER et al.，1997)，投點(diǎn)落于上地殼的附近區(qū)域，且呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，反映源巖來自于上地殼成分(圖7d)。綜上所述：成巖物質(zhì)主要來源于上地殼長(zhǎng)英質(zhì)源區(qū)，可能有基性物質(zhì)的混入。

圖7 康南組砂巖物源區(qū)特征判別圖解

4.3 物源區(qū)構(gòu)造背景分析

盡管砂巖的化學(xué)成分受風(fēng)化作用、變質(zhì)作用和成巖作用的影響等多種地質(zhì)因素的影響，但仍然可以有效地用于沉積盆地構(gòu)造環(huán)境判別(GU et al.，2002)。表4為不同構(gòu)造背景下的砂巖成分(BHATIA，1983，1985；BHATIA et al.，1986)。通過與不同構(gòu)造背景下砂巖成分的對(duì)比以及主微量元素圖解，認(rèn)為本區(qū)源巖的構(gòu)造背景以大陸島弧為主，兼有被動(dòng)大陸邊緣特征。其證據(jù)如下。

(1)砂巖樣品的主量元素SiO2、TiO2、Al2O3、TFe2O3+MgO、Al2O3/SiO2、K2O/Na2O和Al2O3/(CaO+Na2O)的含量和比值與被動(dòng)大陸邊緣相近；而微量元素Th/U、La/Sc、Th/Sc、Rb/Sr和Ba/Sr值(分別為3.46、2.88、1.05、0.43、2.09)與大陸島弧相近(分別為4.6、1.82、0.85、0.65、3.55)(表4)，反映砂巖形成的構(gòu)造背景具有以大陸島弧為主兼有被動(dòng)大陸邊緣性質(zhì)。

(2)大陸島弧構(gòu)造背景源區(qū)是切割的巖漿弧沉積物，稀土總量和(La/Yb)N值較高，弱的Eu負(fù)異常；大洋島弧構(gòu)造背景源區(qū)為未切割的巖漿弧沉積物，稀土總量低，輕稀土元素呈現(xiàn)弱富集，沒有Eu負(fù)異常；而安第斯型被動(dòng)大陸邊緣、活動(dòng)大陸邊緣、克拉通盆地和地臺(tái)的構(gòu)造背景源區(qū)為克拉通內(nèi)構(gòu)造高地和隆起基地的沉積物，稀土總量和(La/Yb)N值高，Eu表現(xiàn)為明顯負(fù)異常(劉俊海等，2003)。另外，在大陸邊緣附近，Ce負(fù)異常不明顯或者不出現(xiàn)(0.84～0.93)或甚至出現(xiàn)正異常；而在洋中脊附近，Ce負(fù)異常顯著(0.28±)。康南組砂巖的稀土總量較高，ΣREE為45.51×10-6～146.3×10-6，平均為91.39×10-6；LREE/HREE為6.32，接近大陸島??；(La/Yb)N值平均為6.49，明顯的Eu負(fù)異常，δEu均值為0.66，Ce負(fù)異常不明顯，為0.97(表4)。樣品的稀土元素特征符合大陸島弧沉積物的特征，從稀土元素特征角度分析，康南組砂巖應(yīng)該是大陸島弧沉積。

(3)不同構(gòu)造背景下形成的砂巖-泥巖的主量元素K2O/Na2O值和SiO2的含量不同，ROSER和KORSCH把沉積盆地劃分為大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣和被動(dòng)大陸邊緣3個(gè)類型。在SiO2-K2O/Na2O圖解中(圖8a)，康南組砂巖投點(diǎn)落在活動(dòng)大陸邊緣和被動(dòng)大陸邊緣。反映碎屑砂巖與活動(dòng)大陸邊緣和被動(dòng)大陸邊緣有關(guān)。

表4 北羌塘三疊系砂巖與不同構(gòu)造環(huán)境砂巖地球化學(xué)參數(shù)對(duì)比表Tab.4 Geochemical parameter comparison of the sandstones between the Triassic North Qiangtang and the sandstone in other various tectonic settings

注：構(gòu)造特征參數(shù)引自BHATIA(1983)；PAAS和UPP參數(shù)引自TAYLOR et al.，(1985)。

(4)BHATIA等(1981，1983，1985，1986)的研究認(rèn)為，Nb 、Y 、Sc、La、Th、Zr、Co及Ti等微量元素與構(gòu)造環(huán)境之間具有一定的關(guān)系，提出通過微量元素圖解區(qū)分大洋島弧、大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣和被動(dòng)大陸邊緣等構(gòu)造環(huán)境。使用La-Th雙變量圖解及La-Th-Sc，Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10三變量圖解對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn)。由圖8可知，La-Th投影圖中投點(diǎn)落在大陸島弧和大洋島弧區(qū)域(圖8b)。La-Th-Sc投影圖中投點(diǎn)落在大陸島弧內(nèi)(圖8c)；Th-Sc-Zr/10投影圖中投點(diǎn)大多數(shù)落入大陸島弧區(qū)，僅2個(gè)樣品部分落在大陸島弧邊緣和被動(dòng)大陸邊緣夾角區(qū)域(圖8d)；Th-Co-Zr/10圖解中投點(diǎn)落在大陸島弧內(nèi)，個(gè)別投點(diǎn)落于被動(dòng)大陸邊緣(圖8e)。綜上所述，樣品的主微量元素構(gòu)造判別結(jié)果反映本區(qū)康物源區(qū)構(gòu)造背景以大陸島弧為主，被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景次之。

早期資料顯示：本區(qū)泥盆紀(jì)—早二疊世時(shí)期整體處于伸展?fàn)顟B(tài)，為伸展背景下(即被動(dòng)大陸邊緣)的變深沉積，尤其是在石炭—早二疊世時(shí)期擴(kuò)張達(dá)到高峰，導(dǎo)致堆積大量的濁積巖和火山巖；隨著構(gòu)造演化的持續(xù)進(jìn)行，羌北北側(cè)的可可西里造山帶向南逆沖、碰撞，形成可可西里-金沙江縫合帶，進(jìn)而形成典型的前陸盆地 (邊千韜等，1993；馮興雷等，2010)?？p合帶形成的過程又是構(gòu)造背景演化的過程，不同地段的蛇綠巖中伴生富含放射蟲的硅質(zhì)巖，其放射蟲時(shí)代為石炭—早二疊世，反映蛇綠巖在石炭—早二疊世之前形成，晚二疊世至三疊紀(jì)砂巖不整合覆蓋在蛇綠巖之上(邊千韜等，1993)，推測(cè)“洋盆”應(yīng)閉合于早二疊世末。沉積學(xué)原理反映三疊系康南組物源區(qū)應(yīng)早于其時(shí)代或同時(shí)代期的地層，推斷本組樣品應(yīng)來源于大陸島弧或被動(dòng)大陸邊緣。筆者運(yùn)用地球化學(xué)方法判定康南組砂巖源區(qū)構(gòu)造應(yīng)為大陸島弧背景，兼有被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景特征，與前人的研究結(jié)果相一致，佐證了地球化學(xué)分析結(jié)果的正確性，從沉積學(xué)方面為北羌塘盆地早三疊世以前的古構(gòu)造演化提供依據(jù)。

A.大洋島弧; B.大陸島弧; C.活動(dòng)大陸邊緣; D.被動(dòng)大陸邊緣圖8 康南組砂巖構(gòu)造背景判別圖(據(jù)BHATIA et al.，1986)Fig.8 Tectonic setting discrimination plots of the sandstones from the Kangnan Formation

5 結(jié)論

(1)本區(qū)砂巖樣品的成分變異指數(shù)(ICV)、化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)以及A-CN-K圖解反映其成巖物質(zhì)來源于不成熟物源區(qū)，形成環(huán)境相對(duì)活動(dòng)，巖石經(jīng)受過沉積再循環(huán)作用，經(jīng)歷過低等至中等的化學(xué)風(fēng)化作用。

(2)本區(qū)砂巖樣品的Al2O3/TiO2值與上地殼的長(zhǎng)英質(zhì)物質(zhì)組分相似，Ba/Sc、Ba /Sr和Rb /Sr等值與上地殼相似，在TiO2-Ni、Hf-La/Th和La/Sc-Co/Th圖解上，投影點(diǎn)主要落在長(zhǎng)英質(zhì)巖石源區(qū)內(nèi)，反映了砂巖物源來自上地殼，以長(zhǎng)英質(zhì)巖石為主。

(3)本區(qū)砂巖樣品的La/Sc、Th/Sc、Th/U、Rb/Sr及Ba/Sr值和ΣREE、(La/Yb)N、δEu與大陸島弧相似。SiO2-K2O/Na2O、La-Th、La-Th-Sc, Th-Sc-Zr/10、和Th-Co-Zr/10圖解表明，本區(qū)砂巖物源區(qū)的構(gòu)造背景以大陸島弧為主，也可能存在類似被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造背景。通過運(yùn)用地球化學(xué)方法判定的康南組沉積物源區(qū)構(gòu)造與前人的研究結(jié)果相一致，從沉積學(xué)方面為北羌塘盆地早三疊世以前的古構(gòu)造演化提供依據(jù)。