四川義敦地區(qū)曲嘎寺組火山-沉積盆地的劃分及古地貌意義

四川義敦地區(qū)曲嘎寺組火山-沉積盆地的劃分及古地貌意義

1地質(zhì)背景和剖面位置宜敦島拱是一種經(jīng)典的古島拱。四川區(qū)調(diào)隊在該區(qū)已完成了1:100萬、1:20萬、1:25萬區(qū)調(diào),有大量的成果。前人對該區(qū)有較多的研究,如胡世華等(1992)《川西義敦島弧的火山-沉積作用》、候立瑋等(1994)《四川西部義敦島弧碰撞造山帶與成礦系列》、中科院南京古生物研究所(1979)《川西藏東地區(qū)地層與古生物》、候立瑋等(1990)《白玉-中甸地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)特征與遠景》、四川省地礦局(1996)《四川省巖石地層清理》、羅建寧等(1992)《三江特提斯沉積地質(zhì)與成礦》、莫宣學等(1993)《三江特提斯火山作用與成礦》、《四川省巖石地層(1997)》等,都涉及到義敦島弧的火山、沉積、成礦等問題,但對該區(qū)系統(tǒng)的巖相古地理研究尚無人進行。義敦島弧地層屬華南地層大區(qū)→巴顏喀拉地層區(qū)→玉樹-中甸地層分區(qū)→稻城地層小區(qū),其上三疊統(tǒng)曲嘎寺組(T3q)是一套以碳酸鹽巖為主夾大量基性、中基性火山巖和少量復(fù)成分礫巖、變質(zhì)砂板巖的復(fù)雜巖性組合。碳酸鹽巖以灰~灰白色結(jié)晶灰?guī)r、砂泥質(zhì)灰?guī)r、介殼灰?guī)r為主,產(chǎn)大量瓣鰓、腕足、牙形刺、菊石和少量腹足、珊瑚、苔鮮蟲、藻類、有孔蟲等化石。義敦地區(qū)的T3q巖性復(fù)雜,總體為結(jié)晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r、變質(zhì)砂巖和板巖夾變質(zhì)基性至中性火山巖?；?guī)r沿走向厚度變化較大,呈似層狀、透鏡狀,含豐富的生物化石?；鹕綆r沿走向極不穩(wěn)定,呈不連續(xù)的透鏡狀,且時為玄武巖、時為輝綠巖。曲嘎寺組內(nèi)的火山巖隨地理位置不同可出現(xiàn)在不同的層位:在白玉縣昌臺的根隆、擦青松多的郎格、理塘縣曲登鄉(xiāng)一帶中基性~基性火山巖夾層明顯增大,甚至成為T3q的全部;在白玉縣拿它鄉(xiāng)舍日拖剖面僅有約100m的玄武巖位居T3q底部;在白玉縣麻絨鄉(xiāng)日絨剖面上為厚5~50m的9個夾層出現(xiàn)于T3q下部;在麻絨鄉(xiāng)碰翁措普剖面的T3q上部出現(xiàn)厚約150m、250m的兩個夾層;在麻絨鄉(xiāng)托波剖面T3q上部僅見厚數(shù)米的薄層;在巴塘縣義敦日文剖面上可能由火山巖蝕變而成的陽起長英角巖、斜長透輝角巖、斜長陽起角巖出現(xiàn)在T3q的中下部;在巴塘縣義敦至白玉縣蓋玉一帶少有火山巖出現(xiàn),在理塘縣曲登鄉(xiāng)扎隆剖面和巴塘縣義敦海子山剖面未發(fā)現(xiàn)火山巖;在理塘縣下壩一帶火山巖多以薄夾層出現(xiàn),并可見硅質(zhì)巖夾層,碳酸鹽巖夾層極少?？傮w上,T3q整合于列衣組砂板巖之上,局部可見與下伏地層假整合關(guān)系。在南部的巴塘縣扎瓦拉,可見T3q假整合于中下三疊統(tǒng)列衣組粉砂巖地層之上,為一套灰色中厚層狀變質(zhì)極細砂巖夾炭質(zhì)板巖和少量基性凝灰質(zhì)礫巖,底部為灰?guī)r、角巖質(zhì)角礫巖;在北部的白玉縣蓋玉鄉(xiāng)貢納一帶,T3q也是超覆于中下三疊統(tǒng)的變質(zhì)砂巖、板巖之上;向西部邊界最老可超覆于中咱小區(qū)泥盆系窮錯組碳酸鹽巖地層之上。最近幾年,在青藏高原的新一輪國土資源大調(diào)查中,為了研究義敦火山島弧帶的火山噴發(fā)韻律、旋回,沉積環(huán)境與構(gòu)造環(huán)境,及火山盆地演化與成礦的關(guān)系,開展了“四川理塘地區(qū)三疊紀火山-沉積盆地演化與成礦”的專題研究。研究工作對E99°00′~100°20′,N29°50′~31°10′范圍內(nèi)T3q的44條實測地層剖面進行了修測或清理,各剖面位置見圖1。工作中對大部分剖面厚度重新計算,部分剖面重新進行了地層劃分和沉積環(huán)境分析。2環(huán)境評估根據(jù)工作區(qū)T3q巖性組合、地層序列、沉積構(gòu)造、古生態(tài)特征,古構(gòu)造等,可劃分為如下5種沉積相組合。2.1巖石學特征見于義敦T3q下部,由鈣泥質(zhì)絹云板巖、鈣泥質(zhì)絹云千枚巖夾杏仁狀玄武巖、輝綠巖及灰?guī)r透鏡體。具水平層理、微波狀層理和沙紋層理,板巖中產(chǎn)菊石、雙殼、腕足等化石。2.2點礁和介殼灘層序見于義敦列衣鄉(xiāng)一帶T3q中下部、亥隆一帶T3q底部~下部,主要巖性為厚層至塊狀亮晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r夾薄至中層狀含生物泥晶灰?guī)r和條帶狀含白云質(zhì)泥晶灰?guī)r,具微細斜層理、波狀層理、透鏡狀層理,可見由鈣藻、珊瑚形成的點礁和介殼灘。顆粒類型有生物介屑(介屑、棘屑)、內(nèi)碎屑、陸源碎屑,可見鮞粒、條帶狀結(jié)構(gòu)。其中含較豐富的動物化石,組成窄鹽度生物組合,計有菊石、雙殼類、腕足、珊瑚、鈣藻、棘皮、疊層石等。其中見有的泥晶棘屑-介屑灰?guī)r及亮晶砂屑泥屑灰?guī)r沉積,前者中棘皮、腕足、雙殼類化石碎片含量一般大于60%;后者中砂屑礫屑由泥晶方解石組成,磨圓度較好,分選性中等,含量可達80%,內(nèi)含棘屑和介屑,它們?yōu)榕_地內(nèi)淺灘環(huán)境沉積的產(chǎn)物。在臺地內(nèi)局部還可見礁相沉積,計有鈣藻、海綿粘結(jié)巖和棘皮-珊瑚粘結(jié)障積巖。表明了當時海水潔凈、清徹、溫暖的廣淺海。2.3有關(guān)扇和碎屑主要分布于T3q中~中下部,是組成義敦弧后前陸盆地的主體相之一。扇三角洲相主要由石英質(zhì)礫巖和石英雜砂巖組成,可劃分為內(nèi)扇、中扇、外扇沉積。內(nèi)扇由水道礫石、粗砂組成,底部具侵蝕面;中扇由石英雜砂巖和含礫砂巖組成;外扇由細粒石英雜砂巖、粉砂巖與泥巖組成(圖2)。巖層普遍發(fā)育正粒序和小型交錯層理。T3q沉積物碎屑成分很特殊,石英質(zhì)糜棱巖碎屑占絕對優(yōu)勢,其次為石英片巖、石英巖、脈石英碎屑,缺乏長石、火成巖碎屑。碳酸鹽臺地相可見到由泥晶、亮晶薄層生物灰?guī)r組成的開闊臺地相和粒屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r組成的淺灘相,也可見到風暴擾動作用形成的臺地邊緣相(圖3)。2.4泥質(zhì)巖和粉砂巖沉積相見于義敦地區(qū)T3q中部,由鈣泥質(zhì)絹云板巖、含粉砂質(zhì)絹云板巖、薄至中層狀白云質(zhì)膠結(jié)變質(zhì)粉砂質(zhì)巖屑細粒石英砂巖組成,具由下而上由粗變細的韻律,表明海進的沉積過程。其構(gòu)成成分主要為:細砂巖→粉砂巖→泥質(zhì)巖和粉砂巖→泥質(zhì)巖兩種基本組合,單個韻律層厚0.2~3m。巖層具波狀、水平層理,水平層理常見于粉砂巖中,細砂巖的底層面局部可見重荷模。碎屑巖粒徑細(粉砂~細砂),Mx均小于3,λ值均小于1,反映分選中等的特點。概率累計曲線為兩段式,斜率52°(圖4)反映出分選中等的特點。雜基含量一般20%左右,個別可達25%。巖屑含量3%~5%,長石含量15%~25%,成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均較低。這表明該期沉積環(huán)境水動力能量弱,水體較早期明顯變深,主要為臺后(間)盆沉積,可能間有濁流沉積。從沉積物厚度大于千米看,臺盆有持續(xù)下降可能,但基本與沉積速率保持一致,水體深度變化不大。2.5泥質(zhì)及生物組合見于義敦地區(qū)T3q上部,出現(xiàn)較多砂質(zhì)、泥質(zhì)巖夾層,其巖性組合為厚層塊狀粉晶灰?guī)r、薄層泥質(zhì)鈣質(zhì)泥晶灰?guī)r,時夾砂質(zhì)或粉砂質(zhì)泥晶灰?guī)r,除局部發(fā)育水平層紋外,其它沉積構(gòu)造少見。生物組合以雙殼-藻類為特征,含量較少。從水平層理發(fā)育、生物化石減少、層理不明顯等特點看,水動力較早期弱,環(huán)境帶局限性,但大環(huán)境仍相似,代表了水動力條件較弱的局限臺地環(huán)境。3陸內(nèi)火山-沉積盆地義敦島弧中段T3q的巖相地理圖顯示,該區(qū)可劃分為義敦弧后前陸盆地、義敦火山弧及弧內(nèi)火山洼地、沙魯里邊緣海等一系列次級火山-沉積盆地(圖5)。3.1義設(shè)置了一個細至粗的海退巖組晚三疊世早期,由于金沙江縫合帶強烈造山作用引起的剝離陸屑在義敦弧后前陸盆地快速堆積,發(fā)育扇三角洲相沉積,在構(gòu)造活動相對穩(wěn)定時,陸源物質(zhì)減少,沉積補償速度小于盆地下降速度,扇三角洲被淹沒而演化為碳酸鹽沉積,從而形成曲嘎寺組濱岸扇三角洲與碳酸鹽臺地交互沉積的特征(圖6)。該弧后前陸盆地的沉積中心位于義敦一帶,最大沉積厚度達3962m。向北至白玉縣貢納一帶,T3q與下伏中下三疊統(tǒng)呈角度不整合或假整合接觸,其碎屑巖、灰?guī)r厚約945m,中間還出現(xiàn)基性火山巖透鏡體。與此同時,遠離蓋玉-巴塘古陸的擦哈海底古隆起東緣,T3q早期的鐵錳質(zhì)沉積和含炭鐵質(zhì)粉砂質(zhì)的沉積,認為可能與該海底古隆起有關(guān);再向北至章都一帶T3q中出現(xiàn)較多的火山巖變質(zhì)而成的鈉長綠簾綠泥片巖,由厚度分別為188m、34m的火山巖構(gòu)成兩個火山旋回。區(qū)域上,T3q沉積厚度變化大,從數(shù)百米至三千余米不等。在義敦海子山剖面上厚達3022m,在白玉縣上麻絨厚達2686m。由于晚三疊世曲嘎寺期,西部蓋玉-巴塘古陸的逐漸抬升,導致義敦弧后前陸盆地的海域范圍有所縮小,古陸東緣的拉納山上升為陸,遭受剝蝕而缺失T3q。向南至巴塘縣扎瓦拉,也可見T3q假整合于中下三疊統(tǒng)粉砂巖地層之上,T3q為一套中厚層狀變質(zhì)極細砂巖夾炭質(zhì)板巖和少量基性凝灰質(zhì)礫巖,底部為灰?guī)r質(zhì)、角巖質(zhì)角礫巖,厚約510m。其它各地T3q沉積巖的厚度見表1。綜上所述,義敦弧后前陸盆地的T3q總體上顯示了一個由細至粗的海退沉積序列,即T3q早期為淺海相碳酸鹽、細碎屑物沉積,僅底部及其間夾有少量不穩(wěn)定礫石,同時因火山活動出現(xiàn)了海底基性火山噴發(fā),沉積厚度1558m。沉積環(huán)境的改變,海水變淺,導致生物大量繁衍,腕足、瓣鰓、珊瑚、腹足、菊石、水螅、海百合、藻等門類相繼出現(xiàn),保存了豐富的化石。T3q晚期沉積了大量礫石、砂、泥及碳酸鹽的淺海-濱海相碎屑物、碳酸鹽沉積,厚2295m。由于鐵質(zhì)、白云質(zhì)增加,生物顯著減少,僅見少量瓣鰓、菊石、腕足化石。3.2東部火山弧內(nèi)部的對比晚三疊世曲嘎寺期,義敦火山弧已出現(xiàn),其中的根隆火山穹隆已大量活動,果德火山穹隆已成雛形,郎格火山穹隆和曲登火山穹隆已萌生,而東部的沙魯里火山巖漿弧尚未出現(xiàn)。這些火山穹隆的火山巖反映出不成熟島弧的特點,以安山巖為主的拉斑-鈣堿系列過渡的玄武巖、安山巖、流紋巖組合,表明構(gòu)造背景轉(zhuǎn)入擠壓為主,碰撞造山過程已開始發(fā)生。在火山弧內(nèi)部,還可出現(xiàn)一些與義敦弧后前陸盆地充填序列不一致次級火山洼地沉積。這種穹隆與洼地相間的火山弧局面,使義敦-理塘的古地理、古構(gòu)造格局變得十分復(fù)雜起來。3.2.1曲氏火山大變形方面果德火山穹隆分布于西北,主體部分在圖區(qū)外,主體由圖姆溝組(T3t)火山巖構(gòu)成,但在T3q也有中基性火山堆積,且從曲嘎寺期至圖姆溝期,穹隆中心有東移現(xiàn)象。曲嘎寺期,果德火山穹隆有3個火山噴發(fā)旋回:早期由塊狀安山玄武巖→凝灰質(zhì)砂板巖組成,厚70m米左右;中期由蝕變杏仁狀玄武巖、斑狀玄武巖→條帶狀灰?guī)r組成,厚約466m米;晚期為安山玄武巖→凝灰質(zhì)板巖,厚約23m。3.2.2把火山大理巖設(shè)置到火山巖位于白玉縣昌臺區(qū)根隆柯,其火山堆積厚1226m。下部為杏仁狀、氣孔狀玄武巖、玄武玢巖、含礫玄武巖的海底基性火山噴發(fā)巖,共有大小不等的5個噴發(fā)旋回,每次均以凝灰?guī)r開始到熔巖結(jié)束。上部為中基性火山噴發(fā)巖,主要為安山玢巖、安山玄武質(zhì)凝灰?guī)r。該火山穹隆在東側(cè)的昌根寺一帶形成了厚僅33.1m的基性含礫凝灰?guī)r,礫石為石英巖、綠泥片巖、粗玄巖、玄武巖,略具定向性。此外,北部那楞海一帶,也出現(xiàn)了曲嘎寺期的火山穹隆,火山巖厚約588.8m,有3個火山噴發(fā)旋回?；鹕綆r主要為蝕變細粒玄武巖,玄武巖中見氣孔構(gòu)造,其上沉積石英片巖、薄~中厚層狀大理巖。因此,盡管曲嘎寺時期火山噴發(fā)中心數(shù)量少,但規(guī)模仍很大。3.2.3夏塞、拿它火山洼地曲嘎寺時期,由于義敦島弧尚處于未成熟島弧環(huán)境,大量次級弧間盆地尚未形成,尚不能形成與相鄰盆地大差別的沉積建造,屬于火山洼地性質(zhì),其中規(guī)模最大的當屬扎翁拉火山洼地。受巴其扣-路日坎多海底古斷裂的影響,夏塞、拿它一帶也處于義敦火山弧內(nèi)的火山洼地環(huán)境,在夏塞火山洼地中,形成了一套砂板巖夾礫巖、灰?guī)r的沉積,在拿它火山洼地中形成了一套臺地相碳酸鹽巖,北部勉戈火山洼地也形成了一套砂板巖、灰?guī)r地層。扎翁拉火山洼地位于義敦火山弧西側(cè)、擦哈古隆起東南的麻絨鄉(xiāng)扎翁拉一帶,由于冷通-擦青松多海底古斷裂活動,火山弧上的T3q沉積與義敦弧后前陸盆地不同,不是海退層序而是海進層序,形成了濱?！鷾\?！肷詈Ｏ嗟乃樾紟r、碳酸鹽巖沉積。在此洼地內(nèi),由于在暖流海區(qū)的條件下,底棲生物群十分繁盛,計有珊瑚、水螅、腹足、菊石、藻類、苔蘚、雙殼等。在接受沉積的同時,伴隨海底斷裂的活動,有微弱的海底基性火山噴發(fā)。3.3巴其扣-路日坎多海底古洋盆海中三疊世晚期海水退出后,中部經(jīng)歷了短暫的陸地期,北部白玉縣舍日拖一帶具有明顯的河流作用。晚三疊世早期又一次海侵發(fā)生,海水再次侵入研究區(qū),形成濱岸環(huán)境,導致T3q下部碎屑巖向西逐漸超覆于先前的沉積巖之上,并在巴其扣-路日坎多海底古斷裂以東、理塘洋盆以西,形成沙魯里邊緣海。該邊緣海主要有兩個沉積中心:其一位于昌臺至那楞海一帶,為一套淺海~半深海的、以細碎屑物為主的沉積,伴隨海底斷裂的活動,有強烈的基性~中性海底火山噴發(fā)。生物群較為單一,只有雙殼海燕哈及漂浮植物碎片,最大沉積厚度為3349m。其二位于邊緣海東緣、理塘縫合帶西側(cè),為一套中基性火山巖夾砂板巖、硅質(zhì)巖的沉積。理塘縣塔青弄巴T3q下部為片理化石英砂巖夾板巖、硅質(zhì)巖及少量基性火山巖、灰?guī)r,上部為中-基性火山巖、變質(zhì)石英砂巖夾灰?guī)r、硅質(zhì)巖及含古生代化石的灰?guī)r“外來體”,沉積厚約1886m,此外還有厚903m的火山巖夾層,其實質(zhì)可能已超越沙魯里邊緣海的范圍。4晚三疊世之期巖相古地理T3q火山巖是以安山巖為主的拉斑-鈣堿系列過渡的玄武巖、安山巖、流紋巖組合,反映出不成熟島弧的特點,表明構(gòu)造背景轉(zhuǎn)入擠壓為主,碰撞造山過程已開始發(fā)生。晚三疊世T3q沉積時期,隨著西部金沙江縫合帶的陸內(nèi)俯沖、碰撞,蓋玉-巴塘古陸的巖石圈基底應(yīng)力松馳,古陸范圍也進一步擴大,擦哈海底古隆起也出現(xiàn),義敦弧后前陸盆地轉(zhuǎn)入彈性回跳時期,導致了該弧后前陸盆地的上部地層單元(T3q、T3t)假整合、局部整合覆于中下三疊統(tǒng)的義敦群之上,義敦盆地仍保持早中三疊世沉積中心的大致形態(tài),而上麻絨盆地早中三疊世的沉積中心已漸東移至扎翁拉一帶,在西部形成了義敦弧后前陸盆地。在中部,由于東部的理塘洋盆也從擴張轉(zhuǎn)變?yōu)楦_、碰撞,溝-弧-盆體系配置開始出現(xiàn),義敦島弧處于初弧期,形成了T3q的中基性火山巖,火山巖的微量元素環(huán)境