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1、藏北那曲盆地中 - 上侏罗统拉贡塘组浊流沉积特征及微量元素地球化学李光明雍永源(中国地质科学院成都地质矿产研究所)摘 要 藏北那曲地区中2上侏罗统拉贡塘组发育典型的深水浊流沉积 ,根据浊积岩鲍马序列和粒度特征 ,可以进一步将其区分为近源砂质浊积岩和远源细屑浊积岩 。微量及稀土元素地球 化学研究表明 ,拉贡塘组浊积岩富集 Cr 、Co 、Sc 、Th 等元素 ,无 Ce 负异常或负异常不明显 ,沉积物物源主要来自于变质岩区或再循环的沉积岩分布区 。那曲盆地是冈底斯中生代多岛弧盆系统的组成部分之一 ,中2上侏罗世深水浊流沉积形成于活动大陆边缘中的弧后盆地环境 ,该弧后 盆地的形成与班公湖2怒江中特
2、提斯洋盆的洋壳向南的俯冲作用有关 。关键词 拉贡塘组浊积岩 微量元素 地球化学 西藏那曲广泛分布于西藏冈底斯主弧带以北 ,班公湖2怒江板块结合带以南班戈 、那曲 、下秋卡一带的中2上侏罗统拉贡塘组 ,在地层区划上属东特提斯构造域的冈底斯2念青唐古拉地层 区 。其岩性由灰色泥岩 、粉砂岩 、砂岩及少量薄层灰岩 、细砾岩与中 、酸性火山岩组成 ,产少量 A s pi doce ras sp . , . Ku as pi doce ras v a ri n a , V i rgatos p hi nctes dens pl icat us 等化石 ( 西藏地质 志 ,1993) 。由于该地层为一套复
3、理石沉积 ,不但地层厚度巨大 ( 3 000 m) ,而且岩石组合 变化明显 ,化石稀少 ,并有轻微的变质作用 。长期以来对这套地层的划分 、沉积环境 、沉积盆地性质及所 处 的 大 地 构 造 背 景 的 认 识 存 在 很 大 的 争 议 , 分 别 有 滨 浅 海 相 ( 西 藏 地 质 志 ,1993) 、深水弧后盆地1 ,2 或被动大陆边缘环境3 之说 。1997 年 ,笔者在出露于那曲县南侧 青藏公路 3 5953 596 km 碑一带的中2上侏罗统拉贡塘组中识别出一套深水浊积岩系 。1浊积岩特征及类型划分那曲盆地拉贡塘组深水浊积岩系出露不全 ,地层剖面因第四系掩盖而未见顶底 ,出
4、露地层厚度约 300 m ,岩性组合由灰色泥岩 、粉砂质泥岩 、粉砂岩夹杂砂岩组成的复理石韵律层构成 ,发育有典型的浊积岩鲍马序列 。杂砂岩呈中厚层状 ,薄片观察砂屑颗粒含量 65 %85 % ,杂基含量约 15 %30 % ,另见少量的钙质 、硅质或铁质胶结物 ,具颗粒支撑2杂基支撑 结构 。碎屑颗粒呈棱角状 次棱角状 ,磨圆度很差 ,主要由石英 、斜长石 、微斜长石及少量的玉燧 、云母 、泥屑和晶屑凝灰岩等岩屑组成 。岩屑含量一般不超过 8 % 。石英普遍发育次生 加大边和波状消光 。杂砂岩的成分与结构特征 ,反映了这套深水浊积岩形成于有变质岩物国土资源部大调查项目“西藏一江两河地区综合找
5、矿预测与评价”;编号 :19991020190003第一作者 :李光明 ,男 ,1965 年生 ,博士 、副研究员 ,从事沉积及地层学研究 ,邮编 :610082由李璞等 1951 年创建的“拉贡塘层”进一步划分而来源分布和火山活动的活动大陆边缘环境 ,并具有快速堆积的特点 。浊积岩沉积相剖面特征见图 1 。浊积岩发育典型的鲍马序列 ,主要的浊流沉积序列见图 2 。图 1 拉贡塘组浊积岩系沉积相柱状剖面图Fig. 1 Sedmentary facies column digram of t urbidite series in L ago ngtang formatio n图 2 拉贡塘组浊积
6、岩中不同的浊流沉积序列Fig. 2 Different t urbidite sequences in L ago ngtang formatio n根据浊积岩粒度及鲍马序列可以把浊积岩类型划分为 :近源砂质浊积岩主要发育于剖面的中部 ,粒度相对较粗 ,主要由中 厚层状中 细粒 杂砂岩 、粉砂岩和少量泥岩构成 ,砂泥层厚度比为 1315 。以发育底冲刷构造 、槽模 、滑 塌变形层理 ( 图 3 ) 以 及 典 型 的 浊 流 沉 积 鲍 马 序 列 为 特 征 。剖 面 中 常 见 的 浊 积 岩 序 列 有 Tabcde 、Tbcde 、Tabd 、Tcde 等组合 。各序列间为底冲刷面分隔
7、 ,厚度分别为 20 100 cm 不 等 。a 段由细 中砂组成 ,为浊积岩正粒序层或块状层段 ,常见泥屑及底模构造 ,厚一般 2065 cm ; b 段属平行层理段 ,一般不太发育 ,厚 035 cm ; C 段由粉砂岩组成 ,发育小型砂纹 层理 ,厚 220 cm ; d 、e 段一般难以区分 ,由灰色泥岩或粉砂质泥岩组成 ,发育水平或块状层理 ,厚 540 cm 。滑塌及变形层理主要发育于 a 、b 段的砂岩层中 。根据滑塌变形层理 、c 段的砂纹层理和砂岩底部的槽模判断滑动和古水流方向均为 N W 向 。第 4 期李光明等 :藏北那曲盆地中 、上侏罗统拉贡塘组浊流沉积特征及微量元素地
8、球化学375远源细屑浊积岩发育于剖面的下部和上部 ,主要由粒度较细的泥岩 、粉砂质泥 岩和粉砂岩组成 ,见少量的薄层状细砂岩夹 层 。常见的浊流沉积序列有 Tcde 、Tde 等 , 粉砂岩中常发育有小型砂纹层理 ,正粒序层 理和底冲刷构造不发育或不明显 ,单一浊流层序厚度亦较小 ,一般为 n20 cm ,或仅在 泥岩中构成 mm 级和 cm 级的粉砂质条带 。 从总 体 看 , 中2上 侏 罗 统 拉 贡 塘 组 浊 积 岩为深海海底扇浊积岩 。根据 Walker 的海 底扇沉积模式 ,中部的近源砂质浊积岩属高密度浊流沉积 ,相当于深海海底扇模式中的 中 外扇 ;下部和上部的远源细屑浊积岩属
9、图 3 拉贡塘组砂岩中的滑塌变形构造Fig. 3 Deformatio n st ruct ure of sandsto ne in L ago ngtang formatio n低密度浊流沉积 ,相当于海底扇外扇边缘和欠补偿环境的深水盆地相的沉积 。垂向上 ,浊积岩系从下部海底扇外扇边缘相和盆地相 ,往上逐渐演变为中部的中 外扇组合和上部的外 扇边缘相及盆地相 ,也反映了那曲中2晚侏罗世浊流沉积盆地在构造背景上的一个由拉张至挤压转换和沉积进退积变化的过程 。2浊积岩地球化学特征对拉贡塘组浊积岩的细粒沉积物共采样 11 件 ,其中下部层位 3 件 ( 编号 G2 1g13) ,中部层位 8 件
10、 (编号 G2lg411) ,分别用中子活化法进行了微量元素和稀土元素分析 ,分析结果见表 1 、2 。表 1 那曲盆地拉贡塘组浊积岩微量元素分析数据表Trace elements a bundence of Lagongtang f ormation f rom Laqu basin w( Au) / 10 - 9 ; wB/ 10 - 6Ta ble 1G2lg- 1泥岩G2lg- 2细砂岩G2lg- 3泥岩G2lg- 4粉砂岩G2lg- 5粉砂岩G2lg- 6粉砂岩G2lg- 7细砂岩G2lg- 8粉砂岩G2lg- 9细砂岩G2lg- 10细砂岩G2lg- 11泥岩样号岩性As Au B
11、a Co Cr Cs Hf Rb Sb Sc Sr Ta Th U W Zn10 . 98 . 721814 . 381 . 85 . 75 . 41262 . 014 . 3771 . 116 . 53 . 332 . 659 . 16 . 424 . 121213 . 61303 . 05 . 181 . 80 . 912 . 36 . 99 . 028216 . 587 . 15 . 46 . 31211 . 015 . 22 . 65 . 04 . 73999 . 243 . 410 . 73 . 71170 . 77 . 891691 . 219 . 04 . 91 . 958 .
12、411 . 05 . 732612 . 232 . 93 . 75 . 31151 . 68 . 2212 . 82 . 217810 . 936 . 13 . 75 . 856 . 21 . 95 . 33810 . 710 . 53 . 94 . 4463 . 37 . 13895 . 824 . 34 . 94 . 41620 . 238 . 994 . 14 . 23538 . 837 . 36 . 15 . 31051 . 37 . 23781 . 318 . 54 . 73 . 549 . 813 . 25 . 11968 . 428 . 72 . 14 . 245 . 81 .
13、46 . 371131 . 318 . 14 . 52 . 133 . 44 . 53 . 93425 . 929 . 94 . 34 . 41460 . 98 . 853225 . 436 . 19 . 34 . 31340 . 229 . 541231 . 319 . 96 . 21 . 645 . 30 . 59 . 63 . 60 . 649 . 20 . 915 . 12 . 82 . 450 . 41 . 320 . 95 . 71 . 553 . 91 . 318 . 95 . 31 . 720 . 98 . 83 . 44949 . 6 Zr 280 244 270 145 1
14、54 206 238 132 290 122 180 分析方法 INAA ; 测试单位 :成都理工学院应用核技术研究所2 . 1微量元素地球化学特征从表 1 可以看出 ,在测试的 17 个微量元素中 ,相对于元素在地壳页岩 、粘土岩的平均丰度值 (维诺格拉多夫 ,1962) 而言 ,该套浊积岩系中元素富集系数大于或接近于 1 的有 As 、Sc 、Th 、U 、W 、Zr 、Hf 、Au ,其他元素均亏损 ,其中强烈亏损的元素有 Ba 、Cs 、Ta 、Sr 。因微量元素 Sc 、Th 、Zr 、Co 在沉积 、成岩过程中具有较低的活动性 ,它们在海水中停留的时间较短 ,因 而它们在沉积岩中的
15、含量及相互关系反映了源区的物源特点及盆地所处的构造环境 。B ha2tia 等4 ,5 在这方面进行过有益的尝试 ,他发现在不同构造环境 (大洋岛弧 、大陆岛弧 、活动大 陆边缘及被动大陆边缘) 中 ,部分微量元素含量及其比值呈现有规律的变化 。从拉贡塘组浊 积岩的 L a- Th- Sc 、Th- Co- Zr/ 10 构造环境判别图 (图 4) 可以看出 ,投点主要落入活动大陆边 缘区 ,少量落入大陆岛弧区 。结合到浊积岩中有火山岩屑和拉贡塘组中有安山质火山岩夹层的这一事实 ,笔者认为拉贡塘组浊积岩形成于活动大陆边缘环境 ,物源为有古老变质岩分布的古岛链区 。同时浊积岩的下部层位明显富集微
16、量元素 Co 、Cr 、Sc 、Th 、Zr 等 , Th/ Sc 、L a/Sc 比值较低 , Th/ U 比值较高 ,而在浊积岩的中部层位 Co 、Cr 、Sc 等元素含量降低及 Th/ Sc 、L a/ Sc 比值升高 ,暗示着这些元素含量及来源与深部物源的变化有关6 。表 2 那曲盆地拉贡塘组浊积岩稀土元素分析数据表Ta ble 2 Rare- earth elements a bundence of Lagongtang f ormation f rom Laqu basinwB/ 10 - 6样号岩性G2lg- 1泥岩G2lg- 2细砂岩G2lg- 3泥岩G2lg- 4粉砂岩G2l
17、g- 5粉砂岩G2lg- 6粉砂岩G2lg- 7细砂岩G2lg- 8粉砂岩G2lg- 9细砂岩G2lg- 10细砂岩G2lg- 11泥岩L a Ce Pr Nb Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb L uR EEL R EEHR EE44 . 786 . 09 . 8736 . 25 . 801 . 135 . 220 . 895 . 781 . 223 . 370 . 492 . 990 . 46204 . 11183 . 7020 . 4228 . 151 . 26 . 2523 . 04 . 250 . 824 . 770 . 713 . 970 . 721 . 740
18、 . 221 . 160 . 26127 . 17113 . 6213 . 5545 . 383 . 110 . 3138 . 46 . 461 . 205 . 660 . 966 . 231 . 313 . 610 . 523 . 180 . 47206 . 71184 . 7721 . 9447 . 486 . 59 . 9135 . 45 . 440 . 806 . 241 . 026 . 341 . 283 . 390 . 472 . 760 . 42207 . 38185 . 4621 . 9232 . 366 . 48 . 1031 . 75 . 850 . 786 . 211 .
19、 016 . 251 . 253 . 310 . 462 . 670 . 41166 . 71145 . 1421 . 5735 . 773 . 48 . 6133 . 06 . 560 . 624 . 290 . 775 . 311 . 183 . 450 . 533 . 420 . 49177 . 33157 . 8819 . 4527 . 955 . 76 . 7125 . 75 . 030 . 815 . 500 . 875 . 241 . 022 . 620 . 352 . 000 . 30139 . 77121 . 8517 . 9245 . 689 . 59 . 9036 . 0
20、6 . 360 . 945 . 850 . 996 . 351 . 323 . 620 . 523 . 150 . 47210 . 56188 . 2922 . 2734 . 970 . 38 . 4932 . 76 . 500 . 897 . 611 . 237 . 561 . 513 . 950 . 553 . 150 . 44179 . 77153 . 7825 . 9927 . 860 . 07 . 1528 . 36 . 280 . 765 . 981 . 006 . 351 . 313 . 550 . 513 . 020 . 44152 . 45130 . 2922 . 1634
21、. 972 . 88 . 8734 . 97 . 300 . 7710 . 731 . 8211 . 742 . 466 . 750 . 985 . 920 . 84200 . 77159 . 5441 . 23L R EE9 . 008 . 388 . 428 . 466 . 738 . 126 . 808 . 465 . 925 . 883 . 87HR EEEuCe0 . 630 . 990 . 560 . 930 . 610 . 930 . 420 . 960 . 400 . 990 . 351 . 000 . 470 . 980 . 471 . 020 . 390 . 980 . 3
22、81 . 030 . 271 . 00分析方法 : INAA ; 测试单位 :成都理工学院应用核技术研究所2 . 2稀土元素地球化学特征稀土元素是反映沉积环境及物源特征的重要指示剂 。研究表明 ,拉贡塘组浊积岩与澳 大利亚后 太 古 宙 泥 质 岩 稀 土 元 素 具 有 类 似 的 稀 土 分 布 特 征7 。浊 积 岩 稀 土 总 量 较 高 , R EE 为 (127 . 7 210 . 56) 10 - 6 , 平均 179 . 34 10 - 6 , L R EE 为 ( 113 . 62 188 . 29 ) 第 4 期李光明等 :藏北那曲盆地中 、上侏罗统拉贡塘组浊流沉积特征及微
23、量元素地球化学377图 4 微量元素 L a- Th- Sc 、Th- Co- Zr/ 10 构造环境判别图Fig. 4 Discriminant Diagrams of t race element s L a- Th- Sc、Th- Co- Zr/ 10 for tecto nic set tings(af ter Bhatia ,1986)A - 大洋岛弧 ;B - 大陆岛弧 ; C - 活动大陆边缘 ;D - 被动大陆边缘10 - 6 , HR EE 为 ( 13 . 55 41 . 23) 10 - 6 ,L R EE/HR EE 平 均 为 7 . 28 , 属 轻 稀 土 富 集
24、型 。稀土元素分布模式 (图 5) 与上地壳稀土元素分布具有较好的一致性 。Eu 负异常 明显 , Eu 介 于 0 . 27 0 . 63 之 间 , 平 均 0 .45 ,低于澳大利亚后太古宙泥质岩Eu 平均 值 0 . 67 7 , 也 低 于 西 藏 前 寒 武 系 沉 积 岩 的Eu 值 0 . 63 8 。Ce 平 均 为 0 . 98 , 属 无 Ce 负异常或负异常不明显 。这一稀土元素特 征反映了拉贡塘组浊积岩形成于大陆边缘 沉积环境 ,而且沉积物物源主要来自于变质 岩区或再循环的沉积岩分布区 。值得一提 的是 ,下部细屑浊积岩Eu 介于 0 . 560 . 63图 5 拉贡
25、塘组浊积岩稀土元素分布模式图Fig. 5 Dist ributio n pat terns of rare2eart h element s of t urbidite in lago ngtang formatio n之间 ,平均 0 . 60 ;中部砂屑浊积岩Eu 介于 0 . 270 . 47 之间 ,平均 0 . 39 ,这一变化特点也暗示着下部沉积物中Eu 较高与有深部物质的加入有关 ,与微量元素所反映的特点相一致 。3沉积环境和大地构造背景沉积岩是表生地质作用 、沉积事件 、沉积盆地充填特征及其演化过程的直接记录 ,对研究沉积盆地类型 、沉积环境 、指示物源以及古构造格架恢复具有十
26、分重要的意义 。拉贡塘组浊积岩属深水斜坡2盆地相的沉积 ,并在区域上发育中 、酸性火山岩夹层 。岩石中稀土元素 、 微量元素特征亦表明 ,沉积物形成于活动大陆边缘环境 。结合野外观察中浊积岩的滑塌构 造 、槽模所指示的 N W 方向的古流向和该深水浊流沉积盆地南侧当雄县青藏公路 3 639 km碑一带 ,大量盆地边缘滨岸相带的中厚层状灰白色纯中细粒石英砂岩和细砾岩的发育 ,以及班戈侏罗纪残余岩浆弧的存在2 ,笔者认为那曲地区侏罗纪深水盆地南侧发育的残余岩浆 弧 ,为具有古老变质岩出露和岛弧型岩浆活动的古岛链体 ,发育于冈底斯北缘的那曲侏罗纪深水浊流沉积盆地 ,属弧后盆地性质 ,属于西藏冈底斯构
27、造带在中生代发育的多岛弧2盆系 统的一部分 ,该盆地的形成始于三叠纪 , 侏罗纪为该盆地的主要发育时期 , 消亡于早白垩世1 ,2 ,9 ,10。该盆地的形成与北侧中特提斯班公湖2怒江洋壳在三叠2侏罗纪时期向南侧冈底斯构造带的俯冲作用所引起的弧后拉张背景有关9 ,10 。在东巧 下秋卡弧2弧碰撞结合带和桂牙 依拉山弧2弧碰撞结合带中发育的蛇绿混杂岩带 ,就是这一深水弧后盆地在碰撞 机制下消亡的物质记录 ,早白垩世多尼组海陆交互相含煤碎屑岩 ,代表了该弧后盆地萎缩期的残留海盆地阶段沉积 。论文完成后 ,承蒙刘本培教授和罗建宁 、潘桂棠研究员审阅 ,并提出宝贵意义 ,在此一并表示感谢 。参 考 文
28、 献潘桂棠等. 东特提斯多弧2盆系统演化模式. 献给三十届地质大会地质科学研究论文集. 北京 :中国经济出版社. 1996 .潘桂棠 ,陈智梁等. 东特提斯地质构造形成演化. 北京 :地质出版社. 1997 .饶荣标等. 青藏高原的三叠系. 北京 :地质出版社. 1987 .Bhatia M R et al . Trace element s characteristics of graywackes and tecto nic set ting discriminatio n of sedimentary basin . Co n2t ributio n to Mineralogy and
29、Pet rology ,1986 ,92 ( 2) :181193 .Murray R W , Buchholtz ten Brink M R , Jo nes D L et al . Rare eart h element s an indicato rs of different marine depo sitio mal enviro nment s in chert and shale . Geology ,1990 ,18 :228271 .于炳松 ,裘愉卓. 扬子地块西南部沉积地球化学演化与成矿作用. 北京 :地震出版社. 1998 .Nance W B , Taylo r S R
30、. Rare- eart h element pat terns and crustal evolutio n21 . Aust ralian Po st Archean Sedimentary rock . Geochem. et Co smochim. , Acta . 1976 ,40 ( 2) .游再平. 西藏前寒武系沉积岩稀土地球化学特征及意义. 西藏地质 ,1994 , ( 1) .刘宝田 ,李光明. 冈底斯构造带中生代构造演化. 中国西部特提斯演化及成矿作用学术讨论会文集. 成都 : 电子科技大学出版社. 1991 .12345678910 潘桂棠等. 初论班公湖2怒江结合带.
31、青藏高原地质文集 ( 15) . 北京 :地质出版社. 1984 .Sedimentary Characterist ics an d Trace Elements Geochemistryof Middle2Upper Jura ssic Turbidite in Nagqu Ba sin , TibetLi GuangmingYo ng Yo ngyuan( Chen g d u I nst i t ute of Geology a n d M i neral Resou rces , Chen g d u , S ich ua n)The aut ho rs have identifie
32、d deep2water t urbidite sediment s in Middle2Upper J uras2Abstractsic st rata of Nagqu basin ,no rt her n Gandise , Tibet . The t urbidite sediment s are characterized byt ypeical Buma sequence . Acco rding to grain sizes of sediment s and sedimentary st ruct ures ,t ur2 bidites can be classified in
33、to t wo sedimentary t ypes ,namely p ro ximal sandy t urbidite and distal muddy t urbidite . Geochemical st udies of rocks indicate t hat t he sedimentary so urce rock of t het urbidites was derived f ro m so ut her n old arc2island chain . The apparent enrichment of t race ele2ment s Cr ,Co ,Sc and
34、 Th and t he negative Eu ano maly of t urbidites suggest t hat t he t urbidite was fo r med in t he back2arc basin enviro nment of active co ntinental margin ,and t he fo r matio n of Nagqu back2arc basin was related to so ut hward subductio n of Bango ng L ake2N ujiang River o2 cean crust .Key words Tibet Middle2Upper J urassic t urbidite geochemist ry
