西藏朗杰學(xué)群復(fù)理石粒度特征及沉積環(huán)境分析

張立國，王金貴，王碩，楊鑫朋，程洲，侯德華，陳圓圓

(河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，廊坊 065000)

0 引言

西藏朗杰學(xué)群作為雅魯藏布江結(jié)合帶的主體，對研究新特提斯構(gòu)造運動具有重要意義。雅魯藏布江結(jié)合帶為現(xiàn)今世界上最年輕的結(jié)合帶，備受世界各地學(xué)者的關(guān)注，對其研究從未間斷過。但認(rèn)識上存在較大分岐：1∶25萬澤當(dāng)幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[1]將朗杰學(xué)群劃分為姐德秀組、江雄組和宋熱組3個部分，認(rèn)為其整體為一套呈復(fù)式向斜樣式的半深海復(fù)理石沉積；《西藏自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》[2]和《西藏自治區(qū)巖石地層》[3]將朗杰學(xué)群歸并于修康群；1∶5萬曲德貢幅和瓊果幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[4]認(rèn)為其整體為一套Ω型構(gòu)造樣式的復(fù)式背斜。

近年來，隨著大洋板塊地層學(xué)(Ocean Plate Stratigraphy)的興起[5]，人們開始重新認(rèn)識它的存在。通過西藏桑耶地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[6]發(fā)現(xiàn)，朗杰學(xué)群整體為弱變質(zhì)強變形的構(gòu)造巖片，呈疊瓦狀逆沖構(gòu)造樣式，地層多重復(fù)疊置、局部缺失，呈局部有序、整體無序的特征，構(gòu)造層次多為淺層次構(gòu)造，以脆性變形為主，少見韌性變形特征，屬俯沖增生雜巖系的斜坡相濁積巖。本文根據(jù)野外資料，對其巖石組合、基本層序、沉積相等方面進行總結(jié)歸納，結(jié)合粒度分析對其沉積環(huán)境進行探討。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

朗杰學(xué)群主要分布在雅魯藏布江結(jié)合帶東段拉孜—曲松地層分區(qū)，挾持于南、北2條蛇綠混雜巖帶之間，北界為雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶南界斷裂，南界為白朗以東強堆—邛多江—扎日玉門蛇綠混雜巖帶斷裂，呈近EW向展布。東起雅魯藏布江大拐彎西側(cè)的米林NE向拆離斷層，向西經(jīng)加查、曲松、澤當(dāng)、貢嘎、羊卓雍錯以北、仁布至白朗東強堆，東西長約400 km。朗杰學(xué)群東段在加查以南出露寬約40 km，在乃東—瓊果南出露寬約35 km；中段在貢嘎以南出露寬約30 km，浪卡子羊卓雍錯以北出露寬度12～28 km；西段在仁布一帶出露寬度僅700 m(圖1(a))[7]。研究區(qū)為朗杰學(xué)群的創(chuàng)名所在地，主要出露有朗杰學(xué)群的江雄組及姐德秀組(圖1(b))。

圖1 雅魯藏布江結(jié)合帶朗杰學(xué)群分布圖及研究區(qū)地質(zhì)簡圖[7]
Fig.1DistributionofLangjiexueGroupinYaluTsangpoRiverjunctionzoneandgeologicalsketchinthestudyarea[7]

朗杰學(xué)群為一套強變形、弱變質(zhì)的深水濁積扇沉積物(圖2(a)、(b))，巖性組合以變質(zhì)巖屑長石砂巖、變質(zhì)長石石英砂巖、粉砂質(zhì)板巖、絹云綠泥板巖及千枚巖為主，發(fā)育槽模、溝模(圖2(c))、重荷模、平行層理、斜層理等原始沉積構(gòu)造，呈局部有序、整體無序的特征，可見鮑馬序列且發(fā)育包卷層理(圖2(d))。

(a)多期構(gòu)造變形特征(b)箱狀褶皺

圖2 朗杰學(xué)群構(gòu)造變形及原生沉積特征
Fig.2StructuraldeformationandprimarysedimentarycharacteristicsofLangjiexueGroup

2 基本層序

研究區(qū)朗杰學(xué)群發(fā)育不完整的鮑馬層序，由于巖石受后期俯沖造山作用影響，大部分沉積構(gòu)造、巖相特征保留不完整或無法辨識。依據(jù)鮑馬層序識別特征[8-9]，研究區(qū)朗杰學(xué)群主要發(fā)育4種基本層序組合(圖3)。

圖3 西藏扎囊縣朗杰學(xué)群基本層序特征Fig.3 Basic sequence characteristics of Langjiexue Group in Zhanang County of Tibet

(1)A型。相當(dāng)于鮑馬層序的A、C段層序組合(圖4)，為厚層—塊狀層理、粒序?qū)永戆l(fā)育的細(xì)砂巖→粉砂巖，每個韻律厚約0.8 m，二者可見突變接觸，細(xì)砂巖底面常見底模構(gòu)造，以重荷模為主，發(fā)育于江雄組一段，為底部層位。

圖4 朗杰學(xué)群A型序列特征Fig.4 Characterization of type A sequence of Langjiexue Group

(2)B型。相當(dāng)于鮑馬層序的B、D段層序組合，為平行層理的細(xì)砂巖→深灰色粉砂質(zhì)板巖，每個韻律厚約0.5 m，二者邊界呈突變接觸，接觸面可見印模發(fā)育，局部偶見扁平的深灰色泥礫，底面可見少量沖刷構(gòu)造，B段發(fā)育剝離線理構(gòu)造，為江雄組一段的主層序。

(3)C型。相當(dāng)于鮑馬層序的B、C、D段層序組合(圖5)，為平行層理細(xì)砂巖→波狀層理粉砂巖→平行層理粉砂質(zhì)泥質(zhì)板巖，三者多呈漸變過渡。細(xì)砂巖中平行層理較常見，底面沖刷構(gòu)造不明顯；粉砂巖中偶見小型斜層理，未見包卷層理；粉砂質(zhì)泥質(zhì)板巖中平行層理發(fā)育，每個韻律厚約0.3 m，于江雄組二段大量發(fā)育。

圖5 朗杰學(xué)群C型序列特征Fig.5 Characterization of type C sequence of Langjiexue Group

(4)D型。相當(dāng)于鮑馬層序的C、D、E段層序組合，為平行-波狀層理的粉砂巖→平行層理粉砂質(zhì)板巖→水平層理泥質(zhì)板巖，三者多呈漸變過渡。粉砂巖中偶見小型斜層理；泥質(zhì)板巖中沉積構(gòu)造不明顯，劈理發(fā)育。每個韻律厚約0.2 m，為江雄組二段的頂部層序。

以上A型(A、C段)、B型(B、D段)、C型(B、C、D段)和D型(C、D、E段)4種層序，自下而上，粒度均有由粗變細(xì)的趨勢，單層厚度有由厚變薄的現(xiàn)象，屬于下粗上細(xì)的正旋回沉積層序，為典型的濁流沉積物。

3 沉積相分析

朗杰學(xué)群為一套具復(fù)理石沉積建造的濁流沉積物，底部以厚層—塊狀砂巖為主，板巖及千枚巖相對較少，局部發(fā)育砂礫巖，砂巖厚度較大，局部可見塊層發(fā)育，發(fā)育正韻律層理，反映了物質(zhì)快速搬運、沉積速率較大的特征，為內(nèi)扇亞相的主水道微相—中扇亞相的辮狀水道微相的沉積體(圖6)；該段物質(zhì)成分簡單，碎屑主要為石英，分選較好，磨圓稍差，結(jié)構(gòu)成熟度較低，多為雜基支撐結(jié)構(gòu)；鮑馬層序見A、C段，少量B、D段，局部可見A、B、E段組合，反映了中扇亞相的辮狀水道間微相特征；另外，見有少量扁平狀泥質(zhì)礫石，局部可見大化石，反映江雄組一段處于海水相對變淺、物質(zhì)快速搬運-沉積的濁積扇內(nèi)扇—中扇亞相環(huán)境[10-12]。

圖6 江雄組水道微相砂礫巖特征Fig.6 Characteristics of channel microfacies sandy conglomerate in Jiangxiong Formation

上部以板巖為主，砂巖相對較少，且砂巖層較薄，整體粒度細(xì)，整體以反韻律沉積為主，頂部可見原巖為黏土巖和泥質(zhì)粉砂巖，且頂部層理變薄，礦物成分簡單，主要為石英和絹云母，少量斜長石、碳質(zhì)；顏色較深，多為灰黑色、深灰色，反映了水體較深的缺氧沉積環(huán)境。另外，細(xì)砂巖中以水平層理為主，偶見斜層理，反映了懸浮沉積作用的特征；常見鮑馬層序B、C、D段和C、D、E段，反映了中扇亞相的無溝道漫溢微相—外扇亞相的沉積特征；常見有沙蠶跡化石，表明其形成于穩(wěn)定、比較封閉的深水濁積扇外扇亞相環(huán)境。

綜上所述，朗杰學(xué)群的沉積過程中整體具有鮑馬層序由A、C段向B、C、D段和C、D、E段組合轉(zhuǎn)變的特點，反映了由高流態(tài)向低流態(tài)轉(zhuǎn)變的特征；發(fā)育不同亞相的沉積物，內(nèi)扇亞相整體粒度較粗，可見主水道亞相的砂礫巖沉積，巖層底面可見槽模，整體表現(xiàn)為向上粒度變細(xì)的間斷正韻律沉積特征；外扇亞相整體則表現(xiàn)為反韻律的沉積特征，頂部發(fā)育正韻律的薄層沉積物，反映了沉積過程中海退—海進的旋回過程。

基本層序、巖石組合綜合特征，指示朗杰學(xué)群總體形成于大陸斜坡環(huán)境，發(fā)育海底扇沉積相模式，受后期俯沖造山作用影響，呈現(xiàn)為疊瓦狀逆沖巖片構(gòu)造組合樣式。

4 粒度分析

本次研究對朗杰學(xué)群內(nèi)23件樣品進行了粒度分析[13-14](表1)，對其成熟度、分選性、搬運及沉積的形式進行了探討。結(jié)果表明其礦物成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均較低，分選為中等—較好，顯示了近緣快速沉積的濁流特征[15-16]。

表1 朗杰學(xué)群粒度分析參數(shù)Tab.1 Grain analysis parameters of Langjiexue Group

粒度分析結(jié)果表明，平均粒徑(Mz)為2.52～3.96 Φ，屬中細(xì)砂級，與粒度中值Md基本一致，表明搬運介質(zhì)平均動能穩(wěn)定且較強。由于分選系數(shù)S0存在缺陷，未能包括粗、細(xì)尾端的分選特點，本次統(tǒng)計采用標(biāo)準(zhǔn)偏差進行統(tǒng)計，標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ1)為0.55～1.03，平均值為0.85，分選中等，少數(shù)分選為較好，說明水動力條件穩(wěn)定。樣品偏度(SK1)為0.03～0.64，為正偏態(tài)，說明沉積物以粗組分為主，細(xì)粒一側(cè)表現(xiàn)為低緩的尾部。峰態(tài)(KG)為0.90～1.78，屬中等至尖銳峰態(tài)，且中部的分選性略高于尾部，表明沉積物被帶入新環(huán)境后曾經(jīng)過改造。薩胡判別公式Y(jié)濁流∶河流為7.665 1～13.784 4，平均值為9.613 7，<9.843 3(河流與濁流的鑒別值，<9.843 3為濁流沉積，反之為河流沉積),接近濁流沉積平均值7.979 1。以上粒度參數(shù)整體與濁流沉積物粒度特征相似。

從粒度分析頻率曲線(圖7)看出，粒度分布范圍較寬，單峰不突出，多具肩峰，反映砂巖分選中等，結(jié)構(gòu)成熟度不高。同樣在累積曲線圖(圖8)也可以得到很好的體現(xiàn)，砂巖粒度分布較寬，累積曲線緩傾。概率值累積曲線呈明顯的一段式(圖9)，在C-M圖(圖10)中，樣品點C、M值平行C=M基線分布，說明C值與M值呈線性相關(guān)，屬于粒序懸浮區(qū)，指示沉積物呈遞變懸浮搬運。上述這些特征與牽引流存在明顯區(qū)別，與哈德遜濁積扇和現(xiàn)代深海阿里斯托亞扇的粒度曲線相似，應(yīng)屬重力流沉積中的濁流沉積類型[17]。

圖7 粒度頻率曲線Fig.7 Grain size frequency curve

圖8 粒度累積曲線Fig.8 Grain size cumulative curve

圖9 概率值累積曲線Fig.9 Probability cumulative curve

圖10 粒度C-M圖解Fig.10 Grain size C-M diagram

5 特提斯構(gòu)造演化探討

大量的研究資料已經(jīng)表明，整個三疊紀(jì)時期，雅魯藏布特提斯洋處于擴張發(fā)展期，玉門混雜巖帶在該時期形成了初始的洋盆[18]，該蛇綠混雜巖帶內(nèi)中—晚三疊世硅質(zhì)巖放射蟲證實了該觀點[19-22]。同時，混雜巖帶的南側(cè)接受早—中三疊世呂村組及晚三疊世涅如組沉積(被動大陸邊緣接近活動大陸邊緣的沉積環(huán)境)，北側(cè)接受活動大陸邊緣早—中三疊世查曲浦組沉積和晚三疊世(卡尼期)朗杰學(xué)群深海濁流沉積，至晚三疊世中期(諾利期)沉積結(jié)束，晚三疊世末期處于平緩的過渡階段。早侏羅世雅魯藏布特提斯洋處于俯沖消減期[23-25]，形成了初始俯沖的代表產(chǎn)物(前弧玄武巖系)，并逐漸演化形成成熟的火山島弧，到晚白堊世結(jié)束俯沖消減轉(zhuǎn)化為碰撞造山[26]，直至第四紀(jì)的高原隆升。

6 結(jié)論

(1)朗杰學(xué)群整體為一套發(fā)育鮑馬序列的濁流沉積物，受后期構(gòu)造變形影響，整體呈強變形、弱變質(zhì)的特征。

(2)粒度分析結(jié)果表明，朗杰學(xué)群與哈德遜濁積扇和現(xiàn)代深海阿里斯托亞扇的粒度曲線相似，應(yīng)屬重力流沉積中的濁流沉積類型。

(3)成熟度、分選性、搬運及沉積的形式均指示朗杰學(xué)群形成于大陸斜坡環(huán)境，發(fā)育海底扇相模式。