藏東碧土蛇綠巖對羌塘構(gòu)造屬性和羌塘油氣勘察的啟示*

王世鋒 許 光 吳中海 姚海濤

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所 北京 100081；2.中國地質(zhì)調(diào)查局資源評價部 北京 100038）

狹義上的羌塘塊體是指夾持于金沙江縫合帶和班公湖—怒江縫合帶之間的藏中地區(qū)，而廣義上的羌塘塊體是指包括藏中和藏東地區(qū)且與思茅盆地相鄰的廣大區(qū)域。隨著藏東地區(qū)研究工作的持續(xù)展開，許多研究者將藏東地區(qū)的昌都盆地和左貢盆地均歸為廣義上的羌塘地塊組成部分（Metcalfe，2013；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019，2021），本文關(guān)于羌塘的概念是指廣義上的羌塘。自Yin and Harrison（2000）總結(jié)前人研究成果，建立青藏高原及鄰區(qū)的構(gòu)造框架以來，夾持于金沙江縫合帶和班公湖—怒江縫合帶之間的羌塘地塊以羌塘復(fù)背斜或羌塘穹窿的構(gòu)造形象深入人心，影響深遠。羌塘板塊的構(gòu)造屬性對全球塊體的特提斯演化、新生代高原變形、區(qū)域的礦產(chǎn)能源勘探甚至大型工程建設(shè)（如川藏鐵路、雅江下游水庫）等都具有巨大的影響。然而，多年來關(guān)于羌塘塊體如何與相鄰地區(qū)塊體的對接一直得不到很好的解決，例如，羌塘地塊向東南，金沙江縫合帶和班公湖—怒江縫合帶之間存在思茅地塊和保山地塊，這兩個地塊之間的昌寧—孟連縫合帶是毫無爭議的古特提斯縫合帶，甚至被認為是分隔岡瓦納塊體與華夏塊體的分界線（Wu et al.，1995；馮慶來等，2002；Sone and Metcalfe，2008）；向西到帕米爾高原，金沙江縫合帶和Tanymas縫合帶對接，而班公湖—怒江縫合帶是與Rushan-Pshart縫合帶還是Shyok縫合帶對接則存在很大的爭議（Lacassin et al.，2004；Phillips et al.，2004；Schwab et al.，2004；Wang et al.，2012）。隨著雙湖地區(qū)高壓榴輝巖和蛇綠巖帶的發(fā)現(xiàn)（李才等，2006；Zhang et al.，2006；Zhai et al.，2016），以龍木措—雙湖縫合帶為界將羌塘地塊一分為二的觀點逐漸引起人們的關(guān)注。在帕米爾高原一些研究者將Rushan-Pashart縫合帶與龍木措—雙湖縫合帶相連，認為北羌塘與中帕米爾塊體是一體的；南羌塘與南帕米爾塊體對接，而Shyok縫合帶與班公—怒江縫合帶相連（Angiolini et al.，2013；Wang et al.，2020；Tang et al.，2020）。向東，一些研究者建議北羌塘與思茅—印支地塊相連，塊體具有華夏板塊屬性；而南羌塘與保山地塊相連，塊體具有岡瓦納塊體屬性（李才等，2009；Metcalfe，2013；Wang et al.，2018，2019），而藏東地區(qū)蛇綠巖帶的缺失是這種建議的短板。近期隨著左貢碧土蛇綠巖研究工作的逐步深入（Wang et al.，2021），這種將羌塘塊體一分為二的觀點在藏東逐漸得到認可?；诮谛碌恼{(diào)查研究，筆者將進一步展示藏東碧土蛇綠巖帶的巖石學(xué)及年代學(xué)新認識，根據(jù)藏東地區(qū)古特提斯洋存在的新證據(jù)，為羌塘構(gòu)造研究及油氣勘探提供新的約束。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

根據(jù)1∶200 000地質(zhì)圖（西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993），藏東地區(qū)的羌塘盆地由左貢中生代盆地、北瀾滄江構(gòu)造帶和芒康—昌都中生代沉積盆地3個次級構(gòu)造單元組成（圖1a中IV構(gòu)造單元）。兩個中生代盆地連續(xù)沉積了超過4 km厚的中三疊—早白堊紀沉積地層，晚白堊—第三紀地層零星出露于一些小型陸間沉積盆地中。而古生代地層及結(jié)晶基底在兩個中生代沉積盆地中很少出露，僅部分可見于分隔兩個盆地的北瀾滄江構(gòu)造帶，例如在北瀾滄江構(gòu)造帶西坡的札玉—碧土一線，零星可見強烈變形變質(zhì)的二疊系砂巖和板巖、石炭紀碳酸鹽與砂板巖。北瀾滄江構(gòu)造帶分布大面積的印支期花崗巖和噴出巖，故又叫北瀾滄江巖漿巖帶（圖1a中IV2單元）。一些研究者將這些巖漿巖與古特提斯洋的閉合聯(lián)系起來（Tao et al.，2014；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019）。近期，Zhang et al.（2018）在丁青地區(qū)的北瀾滄江構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)超高壓榴輝巖，從側(cè)面表明此構(gòu)造帶的俯沖碰撞帶屬性。吳根耀（2006）在左貢碧土—札玉一線的北瀾滄江構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)一系列蛇綠巖套的巖石組合，并將碧土蛇綠巖帶歸為古特提斯縫合帶（圖1a中IV3單元），但這種認識一直沒有引起足夠的重視。Wang et al.（2021）對碧土蛇綠巖帶展開了詳細的巖石學(xué)、年代學(xué)及構(gòu)造學(xué)研究，得到432～254 Ma的年齡數(shù)據(jù)，并將碧土蛇綠巖作為樞紐與龍木措—雙湖縫合帶和昌寧—孟連縫合帶連接成一個整體，在青藏高原上構(gòu)成一條完整的古特提斯縫合帶（圖1a）。藏東地區(qū)的羌塘盆地在新生代經(jīng)歷了強烈的擠壓縮短變形，3個次級構(gòu)造單元均發(fā)育一系列北西—南東走向的斷裂（圖1b）。由于東構(gòu)造結(jié)的持續(xù)向北東方向的擠入，昌都—芒康中生代盆地在德欽附近逐漸尖滅。德欽—奔子欄斷裂表現(xiàn)出右旋走滑特征，將一些地層單元和不活動構(gòu)造錯開至少10～30 km。沿德欽—奔子欄斷裂帶，歷史上曾發(fā)生多次大于MS6級的地震。

圖1 喜馬拉雅—青藏高原造山帶及鄰區(qū)古特提斯縫合帶框架圖（a）；藏東地區(qū)碧土混雜巖帶地質(zhì)構(gòu)造圖（b.據(jù)1∶200 000德欽幅地質(zhì)圖）；碧土混雜巖帶與采樣位置圖（c）Fig.1 A sketch map of the Paleotethyan sutures in Himalayan-Tibetan orogenic belt and its neighborhood（a）；simplified geologic map of the eastern Tibet（b，after 1∶200 000 Deqin geological map）；the site of the GB04 gabbro sample in the Bitu ophiolite mélange profile（c）

2 碧土混雜巖帶地質(zhì)特征

沿左貢扎玉—碧土一線扎曲河沿線發(fā)育一套石炭—二疊系板巖片巖，這套巖石厚度超過4 km，地層后期變形較強，呈緊密褶皺狀，地層走向北西—南東。在區(qū)域上這套地層被區(qū)分為上、中、下石炭地層，但無明確的群組劃分。在地層中零星出露一些超基性、基性巖，以及硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖夾塊（圖1b、圖1c）；此外，可見走向呈北西—南東向的花崗質(zhì)糜棱巖。野外考察發(fā)現(xiàn)，沿扎曲一線，蛇紋石化橄欖巖包裹在石炭—二疊系板巖中，二者呈斷層接觸；同樣，輝長巖巖體也包裹在板巖中，輝長巖體大小從幾米到近千米在野外均觀察到，輝長巖與圍巖呈斷層接觸，沿此混雜巖帶，玄武巖體出露面積較大，最大的巖體長度在2～3 km左右（圖2）。硅質(zhì)巖和碳酸鹽呈不規(guī)則團塊狀同樣出露在扎曲河谷兩岸。顯微鏡下，可明顯看到橄欖巖中蛇紋石和透閃石晶體，輝長巖中斜長石和輝石晶體清晰可辨，玄武巖中斜長石碎斑被基質(zhì)包圍（圖2）。這些均表明在區(qū)域上被劃為石炭系地層的這套沉積物，并不是一套完整的沉積體系，更有可能是一條代表著洋殼消失的混雜巖帶。

圖2 碧土混雜巖帶內(nèi)的巖石特征Fig.2 Rocks from the Bitu mélange zone

由于新生代東構(gòu)造結(jié)的擠入，三江地區(qū)金沙江縫合帶、北瀾滄江縫合帶（碧土縫合帶）和怒江縫合帶相距僅有40～60 km（圖1b）。特別是怒江縫合帶和碧土縫合帶在地理上均處于怒江匯水盆地，因此，傳統(tǒng)上碧土混雜巖帶被認為可能是由于逆沖推覆作用從怒江混雜堆積搬運到碧土地區(qū)。為了區(qū)別這兩條混雜巖帶，我們對碧土混雜巖帶中輝長巖進行了測年（圖1c）。鋯石U-Pb LA-ICPMS年齡顯示碧土蛇綠巖中輝長巖形成于285.6 Ma，屬于古特提斯洋巖石，從而將兩者區(qū)分開來。

3 測試流程與年代學(xué)數(shù)據(jù)

3.1 實驗流程

鋯石的分選采用重液和磁選方法在河北省地質(zhì)隊實驗室完成。運用陰極發(fā)光圖像來觀測鋯石顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并選取合適的點位用以分析研究。U、Th、Pb的測定在中國科學(xué)院青藏高原研究所LA-ICP-MS進行，詳細分析方法見Liu et al.（2008）。鋯石標樣與鋯石樣品以1∶3比例交替測定。U-Th-Pb同位素比值用標準鋯石Plésovice（337 Ma；Sláma et al.，2008）校正獲得，以標準樣品Qinghu（159.5 Ma；Liu et al.，2008）作為未知樣監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。同位素比值及年齡誤差均為1σ。數(shù)據(jù)結(jié)果處理采用ISOPLOT軟件（Ludwig，2003）。表1為鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)。

3.2 實驗結(jié)果

樣品GB-04中的鋯石為淺黃至透明，自形晶，短柱狀。CL圖像顯示鋯石一般具有發(fā)光的核部（低U）以及晶形較弱的巖漿巖振蕩環(huán)帶（圖3），顆粒通常長60～100μm，寬40～60μm。9個測試點 的年齡值范 圍在在293±2.2 Ma～279±3.0 Ma之間（表1），206Pb/238U的平均年齡為285.6±3.2 Ma（圖3）。Th/U比值為0.33～1.18，指示典型巖漿來源。285.6 Ma代表了特提斯洋殼內(nèi)有一期輝長巖基性巖漿的侵位年齡。

表1 藏東碧土混雜巖帶輝長巖鋯石LA-ICPMSU-Pb年齡表Table 1 LA-ICP-MSU-Pb analyses of zircon grains from gabbro rock in the Bitu mélange，eastern Tibet

圖3 輝長巖鋯石LA-ICPMSU-Pb年齡諧和圖Fig.3 Concordia diagram of zircon LA-ICPMSU-Pb dating for gabbro rock

4 討 論

4.1 古特提斯域的對比

碧土地區(qū)零星出露的蛇紋石化橄欖巖、輝長巖和玄武巖塊體及硅質(zhì)條帶，表明一條蛇紋混雜巖帶的存在，其中輝長巖中285.6 Ma鋯石U-Pb年齡表明本區(qū)在該時代存在一條還沒有閉合的特提斯洋，即碧土洋。雖然碧土洋現(xiàn)今遺留的位置與班公湖—怒江縫合帶的位置相距很近（圖1b），但根據(jù)現(xiàn)有的大量資料表明班公湖—怒江中特提斯洋裂開的時間晚于260 Ma（Li et al.，2019），本文蛇綠巖套的年齡老于班公湖—怒江特提斯洋年齡，因此，我們將碧土洋歸于古特提斯洋的一部分；同時，與碧土洋洋殼年齡對應(yīng)的是在該帶東側(cè)存在一條270～220 Ma的I-S型酸性巖漿巖帶（Tao et al.，2014；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019），表明這段時間碧土洋逐漸向北東方向俯沖消減。本區(qū)特提斯演化與鄰區(qū)的龍木措—雙湖縫合帶和昌寧—孟連縫合帶可對比（Wu et al.，1995；Sone and Metcalfe，2008；Zhai et al.，2016），由此表明在高原存在一條連續(xù)的、完整的古特提斯縫合帶。同時，以雙湖—碧土—昌寧縫合帶為界，南羌塘和保山地塊均具有古生代冰水沉積物特征，它們是岡瓦納地塊的組成部分，同時屬于基梅里地塊（Cimmerian）的東緣（Sone and Metcalfe，2008；李才等，2009；Fan et al.，2015；Wang et al.，2019，2021）。基梅里地塊向西還有中帕米爾地塊、阿富汗地塊、伊朗地塊及土耳其地塊等。在能源勘探中一直認為阿拉伯地區(qū)與羌塘同屬于古特提斯域，阿拉伯地區(qū)豐富的油藏為羌塘地區(qū)找油提供了參考。雖然伊朗和土耳其兩個國家擁有豐富的石油資源，實際的石油勘查表明這些油藏均產(chǎn)出于阿拉伯地盾（板塊），伊朗和土耳其板塊上并沒有豐富的石油資源（饒勇等，2016），因此將阿拉伯地區(qū)與羌塘對比的說法并不成立。同時，古生代古生物研究表明北羌塘和昌都—思茅地塊均含有豐富的熱帶動植物群化石，這些微板塊具有華夏板塊的屬性。由此，雙湖—龍木措—碧土—昌寧—孟連縫合帶是岡瓦納與華夏兩大塊體的分界帶，而不是更南部的班公湖—怒江或更北部的金沙江縫合帶（Kapp et al.，2000；潘桂棠等，2012）。

南羌塘的岡瓦納屬性和北羌塘的華夏屬性對以中生代生儲蓋層為目標的石油勘探影響并不大，因為龍木措—雙湖古特提斯洋閉合以后，南北羌塘兩個盆地巖相古地理環(huán)境是相似的。例如已有的油氣勘探表明，無論南羌塘還是北羌塘，3個含油氣豐富的地層分別是晚三疊肖茶卡組，早侏羅雀莫錯組和中侏羅布曲組—夏里組（王劍等，2018）。如果考慮到古生代地層，則具有溫暖化石群的北羌塘具有更大的勘探潛力。同時，羌塘沉積盆地晚期，南羌塘塊體經(jīng)歷了班公湖—怒江中特提斯洋的閉合，南羌塘構(gòu)造變形情況較北羌塘更復(fù)雜。

4.2 古特提斯域?qū)π律冃文Ｊ降南薅皩η继劣蜌饪碧降挠绊?/h3>

自Tapponnier（1982）提出側(cè)向擠出模式以來，新生代青藏高原變形模式的爭論一直很大，直到Zhang et al.（2004）通過GPS觀測驗證了Wang et al.（1998）提出的藏東塊體分散變形與旋轉(zhuǎn)模式，這種爭論才逐漸被channel flow模式的爭論所取代。但GPS觀測只能說明全新世以來塊體的活動特征，不能完全否認塊體自古近紀以來具有擠出模式的活動特征。而且側(cè)向擠出模式建立的基礎(chǔ)是喀喇昆侖斷裂將班公湖—怒江縫合帶與Rushan-Pshart縫合帶錯開480 km和紅河—哀牢山斷裂將印支板塊奠邊府縫合帶從金沙江縫合帶錯開500～700 km（Leloup et al.，1995；Lacassin et al.，2004）。因此，建立正確的縫合帶對比方案才是解決新生代變形模式爭論的基礎(chǔ)。本文關(guān)于龍木措—雙湖—碧土—昌寧—孟連古特提斯縫合帶的提議對羌塘塊體與相鄰塊體對接及新生代羌塘變形模式具有重要意義。碧土古特提斯帶的存在支持將羌塘一分為二的觀點，在青藏高原與帕米爾塊體對比方案上，金沙江縫合帶與Tanymas縫合帶相連，龍木措—雙湖縫合帶與Rushan-Pshart縫合帶相連，而班公湖—怒江縫合帶與Shyok縫合帶相連（Robinson et al.，2009；Angiolini et al.，2013；Wang et al.，2020；徐天德等，2020），由此喀喇昆侖斷裂錯斷南北羌塘地塊與中南帕米爾地塊，錯距在150 km左右（Phillips et al.，2004；Robinson et al.，2009；Wang et al.，2012；徐天德等，2020；圖4a）。而藏東南地區(qū)，已有的證據(jù)同樣表明印支地塊與思茅地塊是同一地塊（Metcalfe，2013；Faure et al.，2014；Wang et al.，2016），不存在金沙江縫合帶與奠邊府縫合帶被錯開500 km，同樣不存在萬象（呵叻盆地）盆地是從楚雄或四川盆地擠出500 km的說法（Leloup et al.，1995；圖4b），因為這兩者分屬于思茅—印支地塊和揚子地塊，從而排除沿紅河斷裂大規(guī)模擠出的說法。

圖4 帕米爾高原、青藏高原和東南亞塊體初步修正（a.據(jù)Wang et al.，2020修改）；青藏高原和東南亞塊體初步修正（b.據(jù)Metcalfe et al.，2013；Wang et al.，2020修改）顯示建立在奠邊府縫合帶與金沙江縫合帶對比和呵叻盆地與楚雄盆地對比基礎(chǔ)上的大規(guī)模擠出模型不成立Fig.4 Preliminary correlation of tectonic blocks among the Pamir Plateau，the Tibetan Plateau，and Southeast Asia（a，modified after Wang et al.，2020）；blocks correlation from the Tibetan Plateau to Southeast Asia（b，modified after Metcalfe et al.，2013；Wang et al.，2020）

第三紀以來青藏高原擠出模型和分散變形模型對羌塘油氣勘察具有重要的理論意義。青藏高原在新生代無大規(guī)模板塊側(cè)向擠出行為表明新生代以來印度板塊與歐亞板塊之間1 500～2 500 km的匯聚主要被高原主體與鄰近地區(qū)的擠壓縮短增厚隆升過程所吸收，羌塘塊體作為為青藏高原主體部分，所吸收的縮短量可能遠遠大于前人所估計的200 km（Yin and Harrison，2000）。Rutte et al.（2017）曾估算北帕米爾地塊上地殼增厚了3倍，同樣，對超過5 km沉積厚度的中生代地層而言，羌塘中生代地層的實際厚度應(yīng)該超過15 km。羌塘地層的變形強度和深度應(yīng)該遠超當前的估算。然而，現(xiàn)今的地球物理剖面解譯與這種認識相差很遠。已有的二維地震剖面解譯顯示的斷裂密度和變形強度甚至遠小于天山山前庫車盆地，而深部構(gòu)造解譯無論褶皺、斷裂還是構(gòu)造層存在過于平緩的特征（圖5）。如果前人這種地震解譯正確的話，則表明薄層構(gòu)造致使地層發(fā)生多次逆掩推覆活動，這會造成地層的多次重復(fù)與地層的不連續(xù)性，從而生儲蓋層在地表以下應(yīng)以多次重復(fù)出現(xiàn)為特征。這種情況下，我們不應(yīng)只局限于地殼淺層的勘查，加強深部勘測是取得油氣突破的關(guān)鍵因素。在構(gòu)造變形程度和變形深度遠超以往預(yù)估的前提下，加強超深鉆工程顯得尤為迫切。到目前為止，在中石油和地調(diào)局共40余口鉆探井中（王劍等，2018），絕大部分是小于1 000 m深度的淺鉆，僅有一口是4 600 m左右的深井，無論井位的密度還是井深，遠遠低于成熟的石油勘探區(qū)塊，這遠遠不能控制羌塘盆地萬米深度內(nèi)的生儲蓋層和構(gòu)造圈閉。

圖5 二維地震解譯下的羌北托納木凹陷（a）和羌南凹陷（b）構(gòu)造樣式（據(jù)王劍等，2018）Fig.5 Fault deformation style under seismic interpretation in northern Qiangtang Tuonamu Sag（a）and South Qiangtang Sag（b）（after Wang et al.，2018）

4.3 南北向正斷層對羌塘特提斯域油氣勘探的影響

已有的油氣測試已經(jīng)表明羌塘盆地并不缺少優(yōu)質(zhì)的烴源巖、良好的儲層和蓋層（王成善等，2004；王劍等，2018）。同時高原擠壓縮短階段與羌塘二次生烴、油氣運移及新的蓋層形成時間吻合，這些均表明羌塘盆地的構(gòu)造變形并不全是破油構(gòu)造，只是新生代強烈的擠壓縮短使很多淺層油氣逸散至地表，因此加強深部勘探是未來油氣勘探的重要方向。此外，除高原主體的35～20 Ma期間的強烈擠壓縮短變形外（吳珍漢等，2011），14 Ma以來的南北向伸展構(gòu)造在油氣勘探中的作用被有意無意的忽略掉。雙湖裂谷將中央隆起帶（龍木措—雙湖—碧土縫合帶）一分為二（圖6），西側(cè)的斷層下盤冰峰海拔高度超過6 400 m，而斷層上盤最低海拔高度在4 900 m左右，考慮到不同高度風化剝蝕速率不同，作為高地形的斷層下盤意味著相對較高的剝蝕速率，這表明雙湖裂谷兩側(cè)有大于1 500 m的地層差異。裂谷西側(cè)出露一系列與龍木措—雙湖縫合帶有關(guān)的變質(zhì)巖、基性巖和花崗巖帶（Zhang et al.，2006；Zhai et al.，2016），而東側(cè)僅出露中生代沉積蓋層也是這種差異隆升的最好例證。此外，斷層上盤發(fā)育一系列平行于裂谷主干斷裂的分支伸展構(gòu)造（湯文坤等，2019），目前這些次級伸展斷裂影響深度并沒有在地球物理剖面上有明確的顯示。因此，以雙湖裂谷為界，西側(cè)的光明湖區(qū)塊、半島湖區(qū)塊，與裂谷東側(cè)的托納木區(qū)塊、隆鄂尼區(qū)塊油氣圈閉應(yīng)該在深度上存一定的差異，這在以往的工作中并沒有充分體現(xiàn)出來。

圖6 雙湖裂谷將羌塘盆地油氣勘探遠景區(qū)分隔為東西兩個塊體（底圖據(jù)王劍等，2018）Fig.6 Shuanghu graben divided the Qiangtang petroleum and gas target areas into two parts（after Wang et al.，2018）

5 結(jié) 論

近南北走向碧土混雜巖帶中內(nèi)可見蛇紋橄欖巖、輝長巖和基性巖脈，玄武巖也是混雜巖帶內(nèi)常見的巖性之一。此外石炭—二疊系板巖—片巖地層中還可以看到灰?guī)r團塊與硅質(zhì)條帶，這些巖石組合和巖石特征表明碧土混雜巖帶可能是殘留的特提斯洋殼的組成部分。輝長巖鋯石U-Pb LA-ICP-MS測年顯示輝長巖形成于285.6 Ma，這個年齡老于班公湖—怒江中特提斯洋的打開時間，因此，碧土蛇綠巖套具有古特提斯屬性。

碧土蛇綠巖帶的發(fā)現(xiàn)及其古特提斯縫合帶屬性的確立支持將羌塘塊體一分為二的觀點，同時支持北羌塘具有華夏板塊屬性，南羌塘具有岡瓦納塊體屬性。通過羌塘地塊與鄰區(qū)塊體對比，限定青藏高原新生代陸內(nèi)變形以擠壓縮短增厚隆升為特征，羌塘塊體由于擠壓發(fā)生側(cè)向擠出的規(guī)模是很小的。由此，羌塘盆地中生代地層構(gòu)造變形強度和深度很大，南北羌塘盆地烴源巖和生儲蓋組合應(yīng)該在地表以下多次重復(fù)出現(xiàn)。加強油氣的深部勘探是高原分散變形模型支持的未來油氣勘探方向。