揚(yáng)子西緣滎經(jīng)地區(qū)三疊紀(jì)碎屑物源分析

張英利，賈曉彤，王坤明，王宗起，陳木銀

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100037；2)浙江省地震局信息中心(應(yīng)急服務(wù)中心)，杭州，310013；3)中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，西安，710201

內(nèi)容提要: 揚(yáng)子西緣早三疊世處于伸展環(huán)境，而晚三疊世為前陸盆地。揚(yáng)子西緣三疊系保存較好，是研究三疊紀(jì)構(gòu)造轉(zhuǎn)換物源響應(yīng)方面的理想場(chǎng)所。本文根據(jù)重礦物電子探針和碎屑鋯石測(cè)年，分析三疊系的物質(zhì)來(lái)源，進(jìn)而探討與構(gòu)造環(huán)境的對(duì)應(yīng)關(guān)系。電氣石探針結(jié)果顯示，下三疊統(tǒng)主要源自貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)硅酸鹽巖和電氣石石英巖，上三疊統(tǒng)主要來(lái)自貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖，且自下三疊統(tǒng)至上三疊統(tǒng)變板巖和變砂巖的物源區(qū)比重逐漸增加；尖晶石顯示，下三疊統(tǒng)砂巖主要來(lái)自大火成巖省、洋島玄武巖和島弧玄武巖類，上三疊統(tǒng)主要來(lái)自島弧玄武巖類。碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明，早三疊世碎屑鋯石峰值為251～265 Ma、460～535 Ma和544～987 Ma，晚三疊世碎屑鋯石峰值為228～251 Ma、255～387 Ma、429～523 Ma、573～954 Ma、1720～2004 Ma和和2453～2494 Ma。綜合分析表明，下三疊統(tǒng)沉積物主要來(lái)自峨眉山玄武巖、康滇古陸，少量來(lái)自南秦嶺造山帶，而上三疊統(tǒng)的物源區(qū)主要為峨眉山玄武巖、康滇古陸、秦嶺造山帶和華北板塊。三疊系物源的差異，主要與晚三疊世秦嶺造山帶與揚(yáng)子板塊碰撞有關(guān)。

揚(yáng)子西緣作為揚(yáng)子陸塊的重要組成部分，經(jīng)歷新元古代和古生代的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(Xu Yigang et al.，2004； Dong Yunpeng et al.，2012；Zhu Min et al.，2017)，直至晚三疊世印支造山運(yùn)動(dòng)之后(Deng Tao et al.，2019；Yan Zhaokun et al.，2019)，形成目前的構(gòu)造格局。三疊紀(jì)時(shí)期，早—中三疊世為伸展環(huán)境，而晚三疊世為擠壓環(huán)境——前陸盆地(戴朝成等，2014；Deng Tao et al.，2019；Yan Zhaokun et al.，2019)。三疊系的研究主要集中于沉積巖相古地理(林文球等，1982；王正瑛和鄧江紅，1982；曹劍等，2004；Xu Chunming et al.，2015；張英利等，2019)和晚三疊世構(gòu)造環(huán)境(戴朝成等，2014；陳斌等，2016； Deng Tao et al.，2019；Yan Zhaokun et al.，2019)等。然而，三疊紀(jì)構(gòu)造轉(zhuǎn)換相關(guān)的沉積物源等特征仍存在不同觀點(diǎn)。對(duì)于下三疊統(tǒng)物源區(qū)的系統(tǒng)研究相對(duì)薄弱。重礦物和碎屑鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果的物源分析表明，會(huì)澤地區(qū)下三疊統(tǒng)主要來(lái)自于康滇古陸(張英利等，2016)。上三疊統(tǒng)的物源分析研究較多，認(rèn)為是前陸盆地沉積記錄的響應(yīng)，但物源區(qū)爭(zhēng)議較多。Zhu Min 等(2017)和Yan Zhaokun 等(2019)的碎屑鋯石U-Pb年齡結(jié)果，表明晚三疊世康滇古陸與西部義墩島弧連接在一起，隆升形成較大范圍的康滇古陸，成為重要的物源區(qū)。除此之外，華北板塊也是重要的物源區(qū)(Zhang Yong et al.，2015；Yan Zhaokun et al.，2019)。Tan Xiucheng 等(2013)根據(jù)層序地層學(xué)表明上三疊統(tǒng)物源來(lái)自于西部松潘—甘孜造山帶；戴朝成等(2014)根據(jù)碎屑組成和巖相古地理，表明研究區(qū)物源主要來(lái)自西南峨眉瓦山古陸。Mu Hongxu 等(2019)根據(jù)龍門山鉆井剖面對(duì)比、巖相古地理，輔助碎屑鋯石U-Pb測(cè)年，表明研究區(qū)北側(cè)的須家河組的物源主要來(lái)自于秦嶺造山帶。然而，須家河組砂巖的地球化學(xué)分析表明，須家河組物源區(qū)除西北龍門山造山帶之外，部分來(lái)自于川東南的龍泉山前陸隆起沖帶(Yang Wei et al.，2019)。須家河組黑色泥巖的地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，須家河組一段源自秦嶺造山帶元古代和早古生代地層，須家河組三段源自龍門山新元古代雜巖，而須家河組五段源自松潘—甘孜復(fù)理石地層(Deng Tao et al.，2019)。因此，三疊系物源特征分歧很大，即物源區(qū)包括龍門山造山帶、秦嶺造山帶、松潘—甘孜造山帶、康滇古陸、川東南構(gòu)造帶等等，這些不同觀點(diǎn)嚴(yán)重阻礙區(qū)域演化的認(rèn)識(shí)。而且，采用單一方法確定物源區(qū)存在局限性(Armstrong-Altrin and Verma，2005；Moecher and Samson，2006)。

重礦物是物源分析的重要手段，尤其是電氣石、尖晶石、碎屑鋯石等，能夠很好地反映物源區(qū)母巖類型(Kamenetsky et al.，2001；von Eynatten and Dunkl，2012；姜磊等，2019)。多種重礦物的綜合分析可以定量、定性反映物源區(qū)巖石類型和巖石形成年齡以及物源區(qū)巖石形成的構(gòu)造背景，為源區(qū)母巖的確定提供綜合依據(jù)。

本文選擇龍門山構(gòu)造帶和康滇古陸結(jié)合部的滎經(jīng)作為研究區(qū)，對(duì)三疊紀(jì)樣品分別開展碎屑重礦物電子探針和碎屑鋯石測(cè)年工作，確定不同地層的物源區(qū)母巖和物源區(qū)，進(jìn)而闡述沉積物源與不同構(gòu)造體制的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1 地質(zhì)背景

揚(yáng)子陸塊周緣以深大斷裂為界由不同構(gòu)造單元組成，北鄰碧口地塊(南秦嶺造山帶的一部分)，西鄰松潘—甘孜造山帶、哀牢山構(gòu)造帶和思茅地塊。碧口地塊主要由碧口群、橫丹群和魚洞子群及古元古代—新元古代鎂鐵質(zhì)侵入巖和中酸性侵入巖組成，碧口群為火山熔巖、火山碎屑巖等，橫丹群主要為變火山沉積巖，魚洞子群為斜長(zhǎng)角閃巖、淺粒巖夾磁鐵石英巖等。以碧口地塊等組成的南秦嶺造山帶，前寒武紀(jì)多經(jīng)歷洋殼俯沖—弧陸碰撞(Wang Wei et al.，2012；Dong Yunpeng et al.，2012)。古生代以商丹(商南—丹鳳)縫合帶和勉略(勉縣—略陽(yáng))縫合帶為界，秦嶺造山帶經(jīng)歷復(fù)雜的造山作用，形成不同的構(gòu)造單元，發(fā)育大量巖漿巖(王宗起等，2009；Dong Yunpeng et al.，2016)。晚三疊世南秦嶺造山帶與揚(yáng)子板塊碰撞(Yin An and Nie Shangyou，1993；Meng Qingren et al.，1999，2005)，形成前陸盆地。松潘—甘孜造山帶二疊紀(jì)—三疊紀(jì)主體受古特提斯大洋影響，發(fā)育增生楔雜巖和增生島弧，局部殘存古特提斯大洋盆地及被構(gòu)造移置的洋殼殘片，中三疊世拉丁期受西秦嶺島弧地體與揚(yáng)子陸塊碰撞影響，形成周緣前陸盆地(夏磊等，2017)，三疊紀(jì)整體沉積厚層濁積巖。哀牢山構(gòu)造帶和思茅地塊作為三江造山帶的重要組成部分，在前特提斯時(shí)期親揚(yáng)子地塊。晚古生代—早中生代古特提斯洋打開之后，與揚(yáng)子板塊分化成2個(gè)屬性不同的構(gòu)造單元(劉俊來(lái)等，2011)。早石炭世—二疊紀(jì)，哀牢山洋盆俯沖，形成哀牢山構(gòu)造帶(由混雜巖和島弧類巖石組成)和思茅弧后盆地。早三疊世哀牢山構(gòu)造帶和思茅地塊隆升遭受剝蝕，中—晚三疊世與揚(yáng)子陸塊碰撞，形成弧后前陸盆地(譚富文等，2001；楊鑫等，2010)。揚(yáng)子板塊東南的雪峰造山帶晚三疊世隆升(Yan Danping et al.，2003；田洋等，2015)，成為揚(yáng)子?xùn)|南緣沉積物的重要源區(qū)。

古生代早期，上揚(yáng)子地區(qū)相對(duì)較穩(wěn)定，處于克拉通演化階段(黃福喜等，2011；陳洪德等，2011)。晚二疊世包括研究區(qū)在內(nèi)的上揚(yáng)子地區(qū)受地幔柱作用，發(fā)育峨眉山大火成巖省(Xu Yigang et al.，2004；宋謝炎等，1999；Hei Huixin et al.，2018)。受峨眉山玄武巖影響，晚二疊世宣威組形成于裂谷環(huán)境(Zhang Yingli et al.，2019)。早—中三疊世，揚(yáng)子西緣處于伸展環(huán)境(陳洪德等，2011；張英利等，2019)。晚三疊世，秦嶺造山帶和揚(yáng)子陸塊經(jīng)歷碰撞造山運(yùn)動(dòng)，發(fā)育以須家河組沉積物為代表的前陸盆地(鄭榮才等，2012；Zhang Yong et al.，2015；Yan Zhaokun et al.，2019)。

研究區(qū)位于滎經(jīng)地區(qū)，臨近龍門山斷裂和小江斷裂交匯處(圖1a)。研究區(qū)周緣主要發(fā)育北東向逆斷裂，少量斷裂為北西向。斷層上盤出露新元古代花崗巖和輝綠巖、新元古代火山碎屑巖—碳酸鹽巖以及早古生代碎屑巖—碳酸鹽巖(圖1b)。距研究區(qū)北西約50 km的天全花崗巖年齡為851±15 Ma(賴紹聰?shù)龋?015)。新元古代火山碎屑巖—碳酸鹽巖主要由震旦系蘇雄組和燈影組構(gòu)成。蘇雄組主要為凝灰?guī)r、流紋巖與火山角礫巖等，區(qū)域上獲得地層年齡為780～838 Ma(Li Xianhua et al.，2002；卓皆文等，2017)。燈影組主要為白云巖和硅質(zhì)白云巖，局部夾凝灰?guī)r，凝灰?guī)r年齡約539 Ma(資金平等，2017)。寒武系—志留系主要為白云巖、石英砂巖、生物碎屑灰?guī)r和泥巖。斷層下盤為上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖和宣威組、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組、嘉陵江組和上三疊統(tǒng)須家河組以及侏羅系。上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖主要由玄武巖、流紋巖等組成，年齡為258～254 Ma(Xu Yigang et al.，2004)，宣威組與峨眉山玄武巖同期異相，主要為陸源碎屑巖(Zhang Yingli et al.，2019)。下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組主要為暗紫色、紫紅色中層細(xì)砂巖夾粉砂巖和泥巖，粉砂巖和泥巖發(fā)育水平層理。區(qū)域上，沉積環(huán)境為沖積扇—河流—潮坪(林文球等，1982；張英利等，2016)。嘉陵江組主要為灰色碎屑巖和灰色灰?guī)r，沉積環(huán)境為潮坪—潟湖(林文球等，1982；張英利等，2019)。中三疊統(tǒng)雷口坡組在研究區(qū)不發(fā)育，但在研究區(qū)南部30 km出露，主要為灰色細(xì)砂巖夾泥質(zhì)白云巖及泥巖。上三疊統(tǒng)須家河組為河流和湖泊沉積的陸源碎屑巖(鄭榮才等，2012；Deng Tao et al.，2019；Yan Zhaokun et al.，2019)，下部為灰色、深灰色厚層細(xì)砂巖夾粉砂巖、泥巖及可采煤，中部為灰色、深灰色厚層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部夾煤線，上部為淺灰色厚層細(xì)砂巖與薄層粉砂質(zhì)泥巖互層。

圖1 揚(yáng)子西緣大地構(gòu)造單元圖(a，據(jù)Xu Yigang et al.，2004)和滎經(jīng)地區(qū)地質(zhì)圖(b，據(jù)1∶5萬(wàn)新建幅和泗坪幅地質(zhì)圖修改)Fig. 1 Tectonic units of the western margin of the Yangtze Craton (a，modified after Xu Yigang et al.，2004) and geological sketch map of Yingjing area (b，from 1∶50000 Regional Geological Report of Xinjian and Siping area)

2 樣品采集和測(cè)試方法

本次研究采取滎經(jīng)花灘鎮(zhèn)馮家壩至斑鳩井煤礦路線三疊系細(xì)砂巖樣品(圖1b)，其中飛仙關(guān)組樣品(HT1)的坐標(biāo)為29°49′32″，102°44′39″。須家河組樣品(HT8)的坐標(biāo)為29°52′09″，102°43′56″。每件樣品采集約10 kg。樣品經(jīng)過(guò)粉碎、篩選和分離后，在雙目鏡下挑選電氣石、尖晶石和鋯石單礦物。每種礦物選出至少500粒，便于開展電子探針和碎屑鋯石測(cè)年分析。

2.1 電子探針

電子探針測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)電子探針實(shí)驗(yàn)室完成，儀器型號(hào)為日本島津公司生產(chǎn)的EPMA-1600。測(cè)試條件為加速電壓15 kV，激發(fā)電流10 nA，電子束直徑1 μm，ZAF法修正。分析標(biāo)樣采用磁鐵礦(Fe)、鈉長(zhǎng)石(Si、Na、Al)、磷灰石(Ca，P)、金紅石(Ti)、薔薇輝石(Mn)、透長(zhǎng)石(K)、橄欖石(Mg)、螢石(F)、獨(dú)居石(La、Ce、Pr、Nd、Th)、鋯石(Y、Zr、Hf)、銫榴石(Rb、Cs)、單礦物(U、Ta、Nb)等。主元素(含量高于>20%)的允許的相對(duì)誤差≤5%，含量在3%～20%之間的元素允許的相對(duì)誤差≤10%，含量在1%～3%的元素允許的相對(duì)誤差≤30%，而含量在0.5%～1%之間的元素允許的相對(duì)誤差<50%?；?1個(gè)氧原子，對(duì)電子探針?lè)治龅碾姎馐瘮?shù)據(jù)進(jìn)行處理(附表1，印刷版略，請(qǐng)見電子版 www.geojournals.cn/georev)。鉻尖晶石數(shù)據(jù)采用CALCMIN excel程序(Brandelik，2009)進(jìn)行處理(附表2，印刷版略，請(qǐng)見電子版 www.geojournals.cn/georev)。

2.2 碎屑鋯石

鋯石樣品的制靶工作和陰極發(fā)光圖像由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所大陸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。碎屑鋯石的U-Pb年齡測(cè)定前，根據(jù)透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像分析，隨機(jī)圈定裂隙不發(fā)育的顆粒。LA-ICP-MS鋯石測(cè)年分析在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦規(guī)律與成礦評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟見侯可軍等(2009)。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDataCal程序(Liu Yongsheng et al.，2010)，普通Pb校正采用Anderson(2002)方法。對(duì)于鋯石年齡>1000 Ma的數(shù)據(jù)，采用n(207Pb)/n(206Pb)年齡，而對(duì)于<1000 Ma的數(shù)據(jù)，采用n(206Pb)/n(238U)年齡(Gehrels et al.，1999；Sircombe，1999)。諧和度90%～110%的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)(附表3，印刷版略，請(qǐng)見電子版 www.geojournals.cn/georev)。鋯石年齡諧和圖等采用Isoplot 3.0程序完成(Ludwig，2003)。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 電氣石電子探針

顯微照片顯示，飛仙關(guān)組樣品HT1電氣石主要為黑色、褐色、淺黃色，而須家河組樣品HT8電氣石主要為褐色、淺黃色和灰綠色(圖2)，表明飛仙關(guān)組和須家河組物源存在差異。背散射圖像顯示，多數(shù)電氣石呈均質(zhì)、無(wú)環(huán)帶。大多數(shù)電氣石顆粒為次圓狀和圓狀，樣品HT1顆粒較小(0.06～0.12 mm)，樣品HT8粒徑主要介于0.13～0.25 mm(圖2)。

圖2 揚(yáng)子克拉通西緣下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(a)和上三疊統(tǒng)須家河組(b)砂巖電氣石透射光圖像Fig. 2 Photomicrographs features of representative detrital tourmalines from sandstones of the Lower Triassic Feixianguan Formation (a) and the Upper Triassic Xujiahe Formation (b) on the western margin of the Yangtze Craton○代表探針位置，數(shù)字為點(diǎn)號(hào)○—location, mumber—spot No.

樣品HT1電氣石顆粒的SiO2含量為32.72%～37.56%，Al2O3含量為25.25%～35.32%，而B2O3含量為9.91%～10.84%。樣品HT8電氣石顆粒的SiO2含量33.97%～37.89%，Al2O3含量介于25.00%～34.17%，而B2O3含量為10.33%～10.99 %。基于Henry 等(2011)的電氣石分類圖解，樣品HT1除各1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分別落于鈣性系列和X空位系列之外，其余所有電氣石均屬于堿性類型，而樣品HT8所有電氣石均屬于堿性類型(圖3a)。在n(Mg)/[n(Mg)+n(Fe)] vs. γ/[γ+n(Na)+n(K)]陽(yáng)離子數(shù)比值圖解中(圖3b)，樣品HT1除了1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)落入鎂鐵電氣石區(qū)域外，其余數(shù)據(jù)點(diǎn)落在黑電氣石—鎂電氣石區(qū)域，且黑電氣石與鎂電氣石個(gè)數(shù)比為15∶4；樣品HT8數(shù)據(jù)點(diǎn)全部落在黑電氣石—鎂電氣石區(qū)域(圖3b)，且黑電氣石與鎂電氣石個(gè)數(shù)比為13：20。嘉陵江組樣品(HT5)與HT1特征類似。

圖3 揚(yáng)子克拉通西緣三疊系碎屑電氣石陽(yáng)離子n(Ca)—γ—[n(Na)+ n(K)]三元分類(a)和n(Mg)/[n(Mg)+n(Fe)] vs. γ/[γ+ n(Na)+n(K)] 陽(yáng)離子數(shù)比值圖(b)(底圖據(jù)Henry et al.，2011，HT5數(shù)據(jù)引自張英利等，2019)Fig. 3 The n(Ca)—γ—[n(Na)+ n(K)] ternary diagram (a) and γ/(γ+n(Na)+n(K)) vs. n(Mg)/[n(Mg)+n(Fe)] diagram (b) of the detrital tourmalines from the Triassic sandstones on the western margin of the Yangtze Craton (after Henry et al., 2011; data of HT5 from Zhang Yingli et al., 2019&)

在Al—Fe—Mg三角圖(圖4a)，下三疊統(tǒng)樣品HT1和HT5電氣石主要落于2、4、5、6區(qū)域，指示物源主要來(lái)自于貧鋰花崗巖類及其關(guān)聯(lián)的偉晶巖和細(xì)晶巖、富鐵電氣石巖石(蝕變花崗巖)、變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖和富鐵電氣石石英巖、鈣質(zhì)硅酸鹽巖和變質(zhì)板巖。上三疊統(tǒng)樣品HT8電氣石主要落于2、4、5區(qū)域(圖4a)，指示物源主要來(lái)自于貧鋰花崗巖類及其關(guān)聯(lián)的偉晶巖和細(xì)晶巖、富鐵電氣石巖石(蝕變花崗巖)、變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖。在Ca—Fe—Mg三角圖(圖4b)，下三疊統(tǒng)樣品HT1和HT5電氣石主要落入貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖區(qū)域，個(gè)別落入富鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和鈣質(zhì)硅酸鹽巖區(qū)域，上三疊統(tǒng)樣品HT8電氣石電氣石主要落入貧鋰花崗巖類伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖區(qū)域。

圖4 揚(yáng)子克拉通西緣三疊系砂巖碎屑電氣石的物源成分劃分圖解: (a) Al—Fe—Mg圖解；(b) Ca—Fe—Mg圖解(底圖據(jù)Henry and Guidotti，1985；HT5數(shù)據(jù)引自張英利等，2019)Fig. 4 Composition of the detrital tourmalines from the Triassic sandstones on the western margin of Yangtze Craton plotted on the ternary classification diagrams: (a) Al—Fe—Mg diagram; (b) Ca—Fe—Mg diagram (after Henry and Guidotti, 1985; data of HT5 from Zhang Yingli et al., 2019&)1—富鋰花崗巖、偉晶巖和細(xì)晶巖；2—貧鋰花崗巖類及其關(guān)聯(lián)的偉晶巖和細(xì)晶巖；3—富鐵電氣石巖石(蝕變花崗巖)；4—伴生鋁飽和相共存的變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖；5—不伴生鋁飽和相的變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖；6—富鐵電氣石石英巖、鈣質(zhì)硅酸鹽巖和變質(zhì)板巖；7—低鈣變超基性巖和富鉻、釩變沉積巖；8—變碳酸鹽巖和變質(zhì)輝巖。9—富鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和鈣質(zhì)硅酸鹽巖；10—貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖；11—變質(zhì)碳酸鹽巖；12—變超基性巖1—Li-rich granitoid, pegmatites and aplites; 2—Li-poor granitoids and their associated pegmatites and aplites; 3—Fe-rich tourmaline rocks (hydrothermally altered granites); 4—metapelites and metapsammites coexisting with an Al-saturating phase; 5—metapelites and metapsammites not coexisting with an Al-saturating phase; 6—Fe-rich quartz—tourmaline rocks, calc-silicate rocks, and metapelites; 7—low-Ca meta-ultramafics and Cr, V-rich metasediments; 8—metacarbonates and metapyroxenites; 9—Ca-rich metapelites, metapsammites, and calc-silicate rocks; 10—Ca-poor metapelites, metapsammites, and quartz—tourmaline rocks; 11—metacarbonates; 12—metaultramafic rocks

3.2 鉻尖晶石電子探針

根據(jù)TiO2的含量，三疊系砂巖中尖晶石幾乎全是火山巖成因。Al2O3—TiO2圖解顯示(圖5a)，下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組主要來(lái)自大火成巖省和洋島玄武巖類巖石，而上三疊統(tǒng)須家河組主要來(lái)自島弧類巖石，少量來(lái)自洋島玄武巖類巖石。且n(Cr)/[n(Cr)+n(Al)]—TiO2圖解(圖5b)表明，下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組主要是板內(nèi)玄武巖，而上三疊統(tǒng)須家河組主要是島弧玄武巖(圖5)。Fe3+—Cr3+—Al3+圖解，下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組較集中，而上三疊統(tǒng)須家河組相對(duì)分散，在島弧玄武巖、洋島玄武巖、大陸溢流玄武巖的疊合區(qū)域(圖5c)。

圖5 揚(yáng)子克拉通西緣砂巖碎屑鉻尖晶石電子探針圖解: (a)TiO2—Al2O3圖解(據(jù)Kamenetsky et al.，2001)；(b)TiO2—n(Cr)/[n(Cr)+n(Al)]圖解(據(jù)Arai，1992)；(c)Fe3+—Cr3+—Al3+圖解(據(jù)Barnes et al., 2001)。HT5數(shù)據(jù)引自張英利等，2019Fig. 5 The composition discrimination diagrams of the detrital chromian spinels from the Triassic sandstones on the western margin of the Yangtze Craton: (a) TiO2—Al2O3 diagram ( after Kamenetsky et al., 2001); (b) TiO2—n(Cr)/[ n(Cr)+ n(Al)] diagram (after Arai, 1992); (c) Fe3+—Cr3+—Al3+ diagram (after Barnes et al., 2001). Data of HT5 are adopted from Zhang Yingli et al. (2019&)

3.3 碎屑鋯石

下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組樣品HT1的碎屑鋯石呈半自形、他形結(jié)構(gòu)，大部分鋯石呈無(wú)色透明，少數(shù)為玫瑰色。CL圖像顯示，顆粒大多數(shù)呈弱振蕩環(huán)帶(圖6a)。鋯石粒徑大小介于80～200 μm。U-Pb年齡值變化于251±2 Ma～2528±11 Ma，主要集中于251～265 Ma、460～535 Ma和544～987 Ma區(qū)間(圖7b)。

上三疊統(tǒng)須家河組樣品HT8碎屑鋯石呈半自形結(jié)構(gòu)，CL圖像顯示顆粒大多數(shù)呈振蕩環(huán)帶(圖6b)。鋯石粒徑大小介于80～240 μm。U-Pb年齡值變化于238±3 ～2653±9 Ma，主要集中于228～251 Ma、255～387 Ma、429～523 Ma、573～954 Ma、1720～2004 Ma和2453～2494 Ma(圖7d)。

圖6 揚(yáng)子克拉通西緣下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(a)和上三疊統(tǒng)須家河組(b)砂巖碎屑鋯石陰極發(fā)光圖像Fig. 6 Cathodoluminescence (CL) images of representative zircons from the sandstones of the Lower Triassic Feixianguan Formation (a) and the Upper Triassic Xujiahe Formation (b) on the western margin of the Yangtze Craton

圖7 揚(yáng)子克拉通西緣下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(HT1)和上三疊統(tǒng)須家河組(HT8)砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡諧和圖(a、c)和直方圖(b、d)Fig. 7 Concordia diagrams (a，c) and histogram (b，d) of U-Pb ages for detrital zircons from the sandstones of the Lower Triassic Feixianguan Formation (HT1) and the Upper Triassic Xujiahe Formation (HT8) on the western margin of the Yangtze Craton

4 討論

揚(yáng)子西緣造山帶較多，都可能成為三疊系的物源區(qū)。因松潘—甘孜造山帶三疊系發(fā)育濁積巖(夏磊等，2017)，不能成為揚(yáng)子西緣的物源區(qū)。三江造山帶位于研究區(qū)西南，巖相古地理顯示(崔可信，2004；馬永生，2009；Li Yingqiang et al.，2021)，三疊紀(jì)康滇古陸已經(jīng)隆起，阻擋了三江造山帶的沉積物搬運(yùn)至研究區(qū)，因此，三江造山帶不可能作為揚(yáng)子西緣的物源區(qū)。雪峰造山帶位于研究區(qū)東南，晚三疊世時(shí)期，雪峰造山帶作為物源區(qū)為川東南的須家河組提供了沉積物源，而滎經(jīng)地區(qū)須家河組的物源方向和沉積相的時(shí)空展布(崔可信，2004；馬永生，2009)表明，滎經(jīng)地區(qū)的沉積物源來(lái)自于西部或西北，因此，排除雪峰造山帶作為物源區(qū)。

4.1 飛仙關(guān)組物源區(qū)

古水流顯示，飛仙關(guān)組物源主要來(lái)自于西部(圖1)，其潛在物源區(qū)包括康滇古陸等。

251～265 Ma鋯石年齡與峨眉山大火成巖省侵入巖和酸性巖的時(shí)間一致(Hei Huixin et al.，2018)。且鉻尖晶石顯示，部分物源來(lái)自大火成巖省巖石(圖5)。因此，大火成巖省玄武巖及同期巖漿巖為飛仙關(guān)組提供物源。且鋯石和鉻尖晶石呈次棱角狀，表明峨眉山玄武巖及同期巖漿巖幾乎未經(jīng)歷再旋回過(guò)程，為近源沉積。因電氣石呈現(xiàn)次圓狀，因此該時(shí)期沉積物不是電氣石的物質(zhì)來(lái)源。460～519 Ma顆粒碎屑年齡與秦嶺造山帶的年齡較接近(Wang Xiaoxia et al.，2013；曾俊杰等，2021)，且鋯石顆粒呈次圓狀，經(jīng)歷再旋回過(guò)程。525～544 Ma鋯石顆粒呈次圓狀、環(huán)帶清晰，年齡值與康滇古陸的筇竹寺組(539.4±2.9 Ma，Compston et al.，2008)和燈影組凝灰?guī)r(539.6±1.4 Ma，資金平等，2017)接近，這些地層應(yīng)當(dāng)為母巖。

544～987 Ma鋯石顆粒占比45.45%，Th/U比值>0.1，鋯石顆粒具有振蕩環(huán)帶，為巖漿成因。部分鋯石呈次棱角狀，部分呈次圓狀，表明近源和長(zhǎng)距離搬運(yùn)的巖石均有。因此，研究區(qū)西側(cè)區(qū)域上該時(shí)期的巖石均可能為飛仙關(guān)組提供物源，包括燈影組下部凝灰?guī)r(553.6±2.7 Ma，Yang Chuan et al.，2017)、陡山沱組凝灰?guī)r(621±7 Ma，Zhang Shihong et al.，2005)、閃長(zhǎng)巖(754±10 Ma和748±11 Ma，Lai Shaocong et al.，2015；772.4±5.5 Ma，賴紹聰?shù)龋?017)、蘇雄組巖漿巖(780±12 Ma和838±12 Ma，卓皆文等，2017)和天全花崗巖(851±15 Ma，賴紹聰?shù)龋?015)等。因表現(xiàn)OIB型特征的碎屑尖晶石以及全部電氣石呈次圓狀，表明源巖經(jīng)歷了長(zhǎng)距離搬運(yùn)。因電氣石部分物源以貧鋰花崗巖為主，結(jié)合區(qū)域飛仙關(guān)組的物源特征(張英利等，2016)，因此，上述部分源巖經(jīng)歷剝蝕、搬運(yùn)、沉積等過(guò)程，為飛仙關(guān)組提供物源。1158～2177 Ma的鋯石顆粒較少，且相對(duì)分散，沒有形成明顯的峰值。碎屑鋯石顆粒呈次圓狀，表明經(jīng)歷長(zhǎng)距離的搬運(yùn)。碎屑鋯石古元古代和新太古代年齡主要集中在2435～2494 Ma和2503～2528 Ma，而研究表明揚(yáng)子西緣古元古代鋯石年齡主要為2000～2400 Ma(Wu Yuanbao et al.，2012)，2435～2494 Ma和2503～2528 Ma鋯石年齡與碧口地塊魚洞子群年齡更接近(2449±4 Ma，Hui Bo et al.，2017；2477±18 Ma，Zhou Guangyan et al.，2018)，表明碧口地塊的沉積物剝蝕、搬運(yùn)至揚(yáng)子西緣。上述源巖中，僅碧口地塊發(fā)育變沉積巖，因此，電氣石的來(lái)源為碧口地塊。

因此，峨眉山玄武巖和康滇古陸成為飛仙關(guān)組重要的物源區(qū)，碧口地塊等南秦嶺造山帶少量沉積物經(jīng)歷剝蝕等過(guò)程，為飛仙關(guān)組的間接物源區(qū)。

4.2 須家河組物源區(qū)

區(qū)域研究成果(Tan Xiucheng et al.，2013；戴朝成等，2014；Yan Zhaokun et al.，2019；Yang Wei et al.，2019)和物源方向表明，須家河組物源來(lái)自西北，潛在物源區(qū)包括康滇古陸、碧口地塊等。

228～251 Ma碎屑鋯石顆粒10粒，占有效年齡的鋯石總數(shù)12.50%，鋯石Th/U值介于0.36～1.16。鋯石呈次棱角狀，具有明顯的振蕩環(huán)帶(圖6)，為典型的巖漿成因。與～228 Ma碎屑鋯石年齡相當(dāng)?shù)膸r漿作用在康滇古陸很少。南秦嶺造山帶印支期巖漿作用發(fā)育(Qin Jiangfeng et al.，2013；Chen Yanjing et al.，2014)，與揚(yáng)子板塊和華北板塊的碰撞時(shí)間(～244 Ma)一致(Roger et al.，2004)。且碎屑鋯石次棱角狀表明為近物源。因此，晚三疊世，南秦嶺造山帶抬升、剝蝕，成為須家河組的物源區(qū)。且花崗巖類也是須家河組電氣石的主要母巖。

255～387 Ma，峰值年齡為259 Ma，輔助尖晶石的電子探針?lè)治鼋Y(jié)果表明，峨眉山玄武巖及同期的巖漿巖為須家河組的重要物源區(qū)。429～523 Ma鋯石年齡較分散，沒有明顯的峰值，但總體與秦嶺造山帶的巖漿作用時(shí)間一致(Wang Xiaoxia et al.，2013)，這表明秦嶺造山帶巖石隆升、剝蝕、搬運(yùn)等，成為須家河組的物源區(qū)。573～954 Ma鋯石顆粒占比26.25%，Th/U值0.27～2.07(>0.1)，鋯石顆粒具有振蕩環(huán)帶，為巖漿成因。根據(jù)尖晶石電子探針顯示，其主要來(lái)自島弧類巖石。區(qū)域資料表明，秦嶺造山帶(包括碧口地塊)和康滇古陸均發(fā)育新元古代島弧性質(zhì)的巖石，且尖晶石呈次圓狀，表明經(jīng)歷多次搬運(yùn)，因此，無(wú)法斷定尖晶石是來(lái)自秦嶺造山帶還是康滇古陸?？档峁抨懼袨o定雜巖、瀘定安山巖類(Lai Shaocong et al.，2015；賴紹聰?shù)龋?017)、石棉輝長(zhǎng)巖(Zhao Junhong et al.，2017)等基性巖漿巖發(fā)育尖晶石。同時(shí)，北秦嶺中商南輝長(zhǎng)巖(李惠民等，2006)、天水關(guān)子鎮(zhèn)巖體(裴先治等，2005)、松樹溝輝石巖(董云鵬等，1997; Su Li et al.，2004)等巖漿巖也可發(fā)育尖晶石。1720～2004 Ma鋯石顆粒較多，且碎屑鋯石顆粒呈次圓狀，表明經(jīng)歷長(zhǎng)距離的搬運(yùn)。碎屑鋯石的峰值年齡1863 Ma與華北板塊巖石鋯石年齡接近(王洪亮等，2007；陳岳龍等，2008)，如太華雜巖(Xu Xisheng et al.，2009)、花崗巖(Zhao Taiping and Zhou Meifu，2009)和基性巖墻(胡國(guó)輝等，2010)等，表明華北板塊的沉積物剝蝕、搬運(yùn)至揚(yáng)子西緣。而且揚(yáng)子西緣古元古代河口群碎屑鋯石年齡結(jié)果也證明～1800 Ma巖石來(lái)自于華北板塊(Chen Weiterry et al.，2013)。2453～2494 Ma以及新太古代年齡與碧口地塊的峰值年齡2400 Ma(Wu Yuanbao et al.，2012；Hui Bo et al.，2017；Zhou Guangyan et al.，2018)接近，因此，碧口地塊巖石是須家河組的母巖。須家河組電氣石中變沉積巖可能也來(lái)源于古元古代—新太古代巖石。

因此，峨眉山玄武巖、康滇古陸、秦嶺造山帶(包括碧口地塊)和華北板塊成為須家河組的物源區(qū)。

4.3 三疊紀(jì)物源變化及構(gòu)造響應(yīng)

電氣石探針?lè)治鼋Y(jié)果顯示，三疊紀(jì)沉積物源巖主要來(lái)自變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖，少量來(lái)自貧鋰花崗巖類。相比飛仙關(guān)組，嘉陵江組和須家河組在貧鋰花崗巖類物源區(qū)(圖4a和圖4b中的2區(qū)域)比例增加。這表明，更多的花崗巖成為嘉陵江組和須家河組的物源。碎屑鋯石分析結(jié)果表明，嘉陵江組主要來(lái)自康滇古陸新元古代花崗巖，而須家河組則主要來(lái)自于秦嶺造山帶早中生代花崗巖。須家河組在變質(zhì)板巖和變質(zhì)砂巖(圖4a中4+5區(qū)域)比例最多，這表明須家河組時(shí)期，更多的變板巖和變砂巖隆升、剝蝕、搬運(yùn)成為其物源。這可能與碎屑鋯石分析的華北板塊中較多前寒武紀(jì)物質(zhì)作為沉積物源有關(guān)。

尖晶石的探針?lè)治鼋Y(jié)果表明，飛仙關(guān)組以大火成巖省和洋島玄武巖類為主，嘉陵江組以洋島玄武巖類為主，而須家河組以島弧類為主。研究成果表明，峨眉山玄武巖具有大火成巖省特征(Xu Yigang et al.，2004)，飛仙關(guān)組和嘉陵江組的洋島玄武巖類主要來(lái)自于新元古代蘇雄組，蘇雄組玄武巖具有OIB型巖漿特征(Li Xianhua et al.，2002)。須家河組島弧類巖石在康滇古陸和秦嶺造山帶分布廣泛(Xiao Long et al.，2007；Dong Yunpeng et al.，2011；Zhao Junhong et al.，2017)。結(jié)合碎屑鋯石分析，早三疊世時(shí)期，尖晶石主要來(lái)自于峨眉山玄武巖和康滇古陸新元古代巖石，至須家河組時(shí)期尖晶石主要來(lái)自于康滇古陸和秦嶺造山帶新元古代巖石。

碎屑鋯石表明，三疊紀(jì)沉積物的物源主要來(lái)自康滇古陸、秦嶺造山帶和華北板塊。來(lái)自康滇古陸的沉積物主要是新元古代巖石和峨眉山玄武巖，來(lái)自秦嶺造山帶的沉積物則略有差異：飛仙關(guān)組的物源區(qū)年齡主要是460～519 Ma和2435～2528 Ma，嘉陵江組無(wú)秦嶺造山帶物源(張英利等，2019)，而須家河組物源的年齡值為228～251 Ma、429～523 Ma和2453～2653 Ma(圖7d)。來(lái)自于華北板塊的物源區(qū)年齡僅須家河組1720～2004 Ma。

從物源分析看，早三疊世飛仙關(guān)組沉積物的主要源區(qū)包括峨眉山玄武巖、康滇古陸和南秦嶺造山帶，嘉陵江組的物源區(qū)包括峨眉山玄武巖、康滇古陸和華北地塊，而晚三疊世沉積物的主要源區(qū)包括峨眉山玄武巖、康滇古陸、秦嶺造山帶和華北板塊。物源的變化主要受沉積時(shí)期的構(gòu)造環(huán)境所控制。從早—中三疊世至晚三疊世，構(gòu)造環(huán)境從伸展轉(zhuǎn)換為擠壓的前陸盆地，那么沉積物源也發(fā)生相應(yīng)變化。早三疊世飛仙關(guān)組至嘉陵江組，構(gòu)造環(huán)境具有繼承性，物源區(qū)變化不大，隨著剝蝕作用的持續(xù)，逐漸以新元古代巖石為主要源區(qū)。而晚三疊世，區(qū)域處于前陸盆地的演化階段。南秦嶺造山帶與揚(yáng)子板塊逆時(shí)針碰撞，從大巴山、米倉(cāng)山向西至揚(yáng)子西緣(Yin An and Nie Shangyou，1993；Meng Qingren et al.，1999，2005)，碰撞時(shí)間逐漸變新，而且揚(yáng)子西緣北部較早，而南部較晚。受秦嶺造山帶和揚(yáng)子板塊碰撞影響，須家河組物源區(qū)古元古代巖石比例增多，因此研究區(qū)北側(cè)秦嶺造山帶、華北板塊抬升，為須家河組提供沉積物源。

5 結(jié)論

揚(yáng)子克拉通西緣三疊紀(jì)地層出露較好，通過(guò)對(duì)砂巖重礦物物源的綜合分析，得出以下結(jié)論：

(1)下三疊統(tǒng)主要源自貧鋰花崗巖類及其伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)硅酸鹽巖和電氣石石英巖，上三疊統(tǒng)主要來(lái)自貧鋰花崗巖類及其伴生偉晶巖和細(xì)晶巖、貧鈣變質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和電氣石石英巖，且自下三疊統(tǒng)至上三疊統(tǒng)變板巖和變砂巖的物源區(qū)比重逐漸增加。

(2)下三疊統(tǒng)砂巖主要來(lái)自大火成巖省、洋島玄武巖和島弧玄武巖類，上三疊統(tǒng)主要來(lái)自島弧玄武巖類。

(3)揚(yáng)子西緣下三疊統(tǒng)沉積物主要來(lái)自峨眉山玄武巖、康滇古陸，少量來(lái)自南秦嶺造山帶，而上三疊統(tǒng)的物源區(qū)主要為峨眉山玄武巖、康滇古陸、秦嶺造山帶和華北板塊，主要與不同造山帶的隆升有關(guān)。

致謝：電子探針測(cè)試工作得到中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)電子探針實(shí)驗(yàn)室郝金華博士的幫助！碎屑鋯石U-Pb測(cè)年工作感謝中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所侯可軍副研究員的幫助！同時(shí)感謝評(píng)審專家對(duì)本文工作的建議。