藏北羌塘中部上二叠统-下三叠统天泉山组的建立及意义——对龙木错-双湖-澜沧江洋构造演化的指示

刘金恒; 胡培远; 李才; 解超明; 范建军; 于云鹏

藏北羌塘中部上二叠统-下三叠统天泉山组的建立及意义——对龙木错-双湖-澜沧江洋构造演化的指示

1.
吉林大学地球科学学院, 吉林长春 130061
2.
中国地质科学院地质研究所, 北京 100037

基金项目:

国家自然科学基金项目 41402190、41272240

中国地质调查局项目 1212011221093、12120113036700

中国地质科学院地质研究所基本科研业务费项目 J1524

详细信息

作者简介:
刘金恒(1992-),男,在读硕士生,从事青藏高原研究。E-mail:976996529@qq.com

通讯作者:
胡培远(1987-),男,博士,助理研究员,从事青藏高原大地构造与区域地质研究。E-mail:azure_jlu@126.com

中图分类号: P534.46;P534.51
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出版历程
- 收稿日期: 2015-12-19
- 修回日期: 2016-01-31
- 网络出版日期: 2023-08-16
- 刊出日期: 2016-04-30

The establishment and significance of the Upper Permian-Lower Triassic Tianquanshan Formation in central Qiangtang, northern Tibet: The constraint on the tectonic evolution of Lungmu Co-Shuanghu-Lancang River area

1.
College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China
2.
Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China

摘要

摘要:
藏北羌塘中部改则县以北天泉山、屏风岭等地区大面积分布一套浅变质岩系,岩性以变质杂砂岩、千枚岩为主,夹变质玄武岩、变质安山岩等火山岩夹层,因缺乏化石依据时代不明。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年测得安山岩的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为251.4 ҙ2.4Ma,同时结合该地区已测得的254Ma的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄,证实这套浅变质岩系的时代应属于晚二叠世-早三叠世,并非传统意义的展金组。在剖面测制和区域对比的基础上,将天泉山、屏风岭一带的浅变质岩系重新厘定为上二叠统-下三叠统天泉山组。天泉山组的发现和建立不仅进一步完善了该区的地层系统,而且是龙木错-双湖-澜沧江洋首次发现的晚二叠世-早三叠世洋盆地层记录,为进一步丰富和研究龙木错-双湖-澜沧江洋的演化提供了重要的地层证据。
- 羌塘中部 /
- 龙木错-双湖-澜沧江缝合带 /
- 天泉山组 /
- 晚二叠世-早三叠世 /
- LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄
Abstract:
There exist extensive epimetamorphic rocks in Tianquanshan and Pingfengling of Gaize County. These rocks are mainly metamorphic complex sandstone, phyllite and some interlayered volcanic rocks which are metamorphic basalt and andesite. Due to the lack of fossils, their formation epoch is unknown. There exists interlayered andesite, and the authors obtained the ²⁰⁶Pb/²³⁸U age of andesite (251.4±2.4Ma) by LA-ICP-MS zircon U-Pb isotope dating. Combined with the 254Ma ²⁰⁶Pb/²³⁸U age obtained by Fan Jianjun in the region, it is confirmed that the epimetamorphic rocks in the region should belong to the Late Permian-Early Triassic rather than to the Zhangjin Formation held by the traditional opnion. Based on the profile measurement and regional correlation, the strata of Tianquanshan and Pingfengling along the shallow metamorphic rocks are redefined as the Upper Permian-Lower Triassic Tianquanshan Formation (P₃T₁t). The discovery and establishment of Tianquanshan Formation (P₃T₁t) not only further improve the regional stratigraphic system but also provide the first oceanic basin record for Late Permian-Early Triassic strata in Lungmu Co-Shuanghu-Lancang River area. The results obtained by the authors provide important evidence for furthe study of the evolution of Lungmu Co-Shuanghu-Lancang River suture zone.
- Central Qiangtang /
- Lungmu Co-Shuanghu-Lancang River suture zone /
- Tianquanshan Formation /
- Late Permian-Early Triassic /
- LA-ICP-MS zircon U-Pb ages

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藏北羌塘中部改则县以北的天泉山地区大地构造位置处于龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带的中西段（图 1）。近年来围绕龙木错-双湖-澜沧江缝合带构造演化的研究，许多关键地质问题都集中到羌塘地区。因此，羌塘已经成为揭示青藏高原早期形成与演化的关键地区^[1-4]，但对羌塘中部地区广泛分布的浅变质岩系的研究程度还比较低，因其总体岩性单调、化石稀少，长期以来对其时代归属和构造属性没有统一的认识，严重制约了对该区构造演化的认识^[5]。本文在详细的野外地质调查基础上，依据火山岩夹层LA-ICPMS锆石U-Pb 测年，厘定出天泉山组，为进一步研究龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带在晚二叠世—早三叠世的构造演化提供了重要的地层学证据^[6-7]。

图 1 藏北改则县察布乡天泉山地区地质图

1—冰海杂砾岩夹层；2—安山岩夹层；3—玄武岩夹层；4—样品采样点；5—走滑断层；6—逆断层；7—地层剖面。Cz—新生界；C₂P₁z—展金组；P₃T₁t—天泉山组；O2-3d—达瓦山组

Figure 1. Geological map of the Tianquanshan area in Chabu Town of Gaize County, northern Tibet

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1. 研究历史及建组依据

在羌塘中部发育一套以变质杂砂岩、千枚岩为主夹基性火山岩的岩系，前人依据该套浅变质岩系部分地区的冰海杂砾岩夹层^[8-10]和局部地区少量生物化石^[11-14]，将整套岩系归为上石炭统—下二叠统展金组（C2P1z）^{[11-12, 15-18]}。然而，羌塘中部许多地区的浅变质岩系没有冰海杂砾岩夹层和生物化石，其时代及归属尚需进一步研究。

在羌塘中部天泉山、屏风岭一带也分布以变质杂砂岩、千枚岩为主，夹变质玄武岩、变质安山岩、变质灰岩、变质硅质岩等的地质体，但未见到冰海杂砾岩夹层，且缺乏化石依据，这与展金组（C2P1z）有较大区别。本文在该套地层的安山岩夹层中获得251Ma 的锆石U-Pb 年龄，结合Fan 等^[19]在该地区获得的254Ma 的安山岩锆石U-Pb 年龄，初步证实该套地层形成于为晚二叠世—早三叠世，不属于展金组（C₂P1z），且区域上没有可以进行对比的上二叠统—下三叠统。因此，根据《中国地层指南及中国地层指南说明书》^[20]中关于划分岩石地层单位的规定，首次在该缝合带建立上二叠统—下三叠统天泉山组（P₃T₁t），时代为晚二叠世—早三叠世，岩性以变质杂砂岩、千枚岩为主，夹变质玄武岩、变质安山岩、变质灰岩、变质砾岩、变质硅质岩等，局部可见变质砂岩与千枚岩互层地质体。

2. 剖面描述

天泉山组主要分布在藏北改则县天泉山、屏风岭一带（图 1），岩性复杂，以变质杂砂岩、千枚岩为主，见有较多的变质硅质岩夹层和少量变质玄武岩、变质安山岩、变质灰岩和变质砾岩的夹层，其中变质砾岩的砾石成分较简单，以玄武岩为主，少量为灰岩（图 2），具体位置见图 1。

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图 2 改则县察布乡天泉山组实测剖面

（地层代号同图 1）

Figure 2. Geological section of Tianquanshan Formation in Chabu Town，Gaize County

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3. 天泉山组的特征与时代

3.1 天泉山组的特征

从前述剖面特征可以看出，天泉山组（P₃T₁t）可见厚度大于1194m，出露不完全，未见顶底，北与展金组（C₂P₁z）呈断层接触，南被第四系沉积物角度不整合覆盖。

天泉山组（P₃T₁t）岩性描述如下：底部以变质杂砂岩夹硅质岩为主，变质杂砂岩野外观察多呈层状或碎块状，块状构造，中粗粒碎屑结构，风化面灰褐色，新鲜面灰绿色，风化破碎中等，以次棱角状为相比硅质岩夹层减少，出现薄层千枚岩夹层，局部可见变质杂砂岩与千枚岩互层现象（图版Ⅰ-D）。在变质杂砂岩底部可见印模构造（图版Ⅰ-E），印模尖端指向浊流方向^[21-22]。

图版Ⅰ A.变质杂砂岩野外露头；B.变质杂砂岩镜下特征；C.硅质岩野外层状露头D.变质杂砂岩与千枚岩互层；E.印模构造；F.变质砾岩野外露头；G.玄武岩和灰岩互层；F.安山岩镜下特征

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相比硅质岩夹层减少，出现薄层千枚岩夹层，局部可见变质杂砂岩与千枚岩互层现象（图版Ⅰ-D）。在变质杂砂岩底部可见印模构造（图版Ⅰ-E），印模尖端指向浊流方向^[21-22]。天泉山组上部以变质砾岩、变质玄武岩、变质灰岩、变质安山岩为主。砾岩的砾石为玄武岩和灰岩，其中灰岩含量较少，显示洋岛组分特点。另外，砾岩磨圆度很差，且无砂岩等陆源组分加入，说明该地区砾岩形成环境为大洋深海盆地中洋岛周围近源、远岸、封闭的沉积环境（图版Ⅰ-F）[23- 24]。局部可见薄层玄武岩与薄层灰岩互层（图版Ⅰ-G）。该地区安山岩厚度约3m，向两侧延伸较差，镜下呈斑状结构，斑晶主要为斜长石，含量较多，在30%~50%之间（图版Ⅰ-H）。玄武岩野外可见数层，分布较多，岩层厚度在5~10m 之间，与安山岩相比延伸较好，镜下同样为斑状结构，斑晶主要为斜长石和辉石，但含量较少，约10%。玄武岩基质镜下可见典型的间粒结构，表现为细小的长条状斜长石搭成格架，辉石等暗色矿物充填其中。

3.2 天泉山组的时代依据

3.2.1 测试方法

在天泉山组采集安山岩样品（R14T2），用LA-ICP-MS 技术对其中的锆石进行U-Pb 同位素测定。锆石单矿物在河北省区域地质调查院选矿实验室用常规方法分选。在双目镜下挑选出较好的锆石颗粒制靶。将样品靶中的锆石打磨抛光至中心暴露，再进行阴极发光（CL）、背散射、反射光和透射光照相。样品靶制备和锆石U-Th-Pb 同位素测定在中国地质大学（北京）地学实验中心完成，锆石CL 照相在北京大学完成^[25-29]。

3.2.2 测试结果及其意义

锆石以自形为主，多为短柱状，阴极发光图像显示典型的岩浆振荡环带结构，粒径在100mm左右，晶体主要为透明-半透明（图 3），锆石Th/U 值在1.01~1.82之间，均大于1，为典型的岩浆成因锆石^[30-33]。测得的15 个锆石U-Th-Pb 同位素数据见表 1，它们在U-Pb 谐和图中的投影点位于谐和线上及其附近，²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄介于245±10~260±11Ma 之间，年龄加权平均值为251.4 ± 2.4Ma（MSWD=0.00042）（图 4），说明安山岩形成于早三叠世。同时，范建军等^[19]在该地区安山岩夹层中获得的²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄为254Ma，证实天泉山、屏风岭一带地层形成时代为晚二叠世—早三叠世。

图 3 安山岩（R14T2）锆石阴极发光图像、测点编号及²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄

Figure 3. CL images,measuring point serial number and ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages ofthe zircons separated from the andesite（R14T2）

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表 1 安山岩样品（R14T2）LA-ICP-MS 锆石U-Th-Pb 同位素测年数据

Table 1. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of andesite sample（R14T2）

点号	元素含量/10^-6			Th/U	同位素比值						年龄/Ma
点号	Pb	²³²Th	²³⁸U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	ratio	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ
01	2.93	61.4	59.6	1.03	0.051	0.0085	0.28	0.046	0.039	0.0015	243	283	247	36	247	9
02	3.63	110.6	64.8	1.71	0.051	0.010	0.28	0.056	0.040	0.0016	261	329	254	44	254	10
03	2.35	51.2	44.1	1.16	0.051	0.019	0.29	0.10	0.041	0.0017	261	575	260	84	260	11
04	3.02	97.7	53.5	1.82	0.051	0.0099	0.28	0.055	0.040	0.0015	249	326	253	43	254	9
05	2.59	64.7	48.8	1.33	0.051	0.012	0.28	0.062	0.039	0.0016	238	360	248	50	249	10
06	3.34	82.4	61.9	1.33	0.052	0.0086	0.28	0.045	0.039	0.0016	265	288	251	37	250	10
07	1.97	43.1	36.6	1.18	0.051	0.017	0.28	0.091	0.040	0.0020	247	498	252	72	252	13
08	2.36	48.7	47.3	1.03	0.051	0.011	0.28	0.062	0.040	0.0016	250	357	250	49	250	10
09	2.81	56.6	54.1	1.05	0.051	0.013	0.29	0.071	0.041	0.0017	239	398	256	56	257	10
10	4.42	119.7	79.2	1.51	0.051	0.0099	0.28	0.054	0.040	0.0015	260	324	252	43	252	9
11	2.16	46.2	45.8	1.01	0.051	0.011	0.27	0.060	0.039	0.0016	244	351	245	48	245	10
12	3.47	79.7	60.3	1.32	0.051	0.0095	0.28	0.052	0.040	0.0015	257	310	252	41	252	9
13	3.13	88.8	54.1	1.64	0.052	0.012	0.28	0.065	0.040	0.0014	266	371	253	51	252	9
14	2.97	73.2	54.0	1.35	0.051	0.0064	0.28	0.036	0.040	0.0014	243	222	254	28	255	9
15	2.89	79.3	51.3	1.55	0.051	0.0082	0.27	0.044	0.039	0.0014	243	281	245	35	246	9

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图 4 安山岩（R14T2）锆石U-Pb 谐和图

Figure 4. U-Pb concordia diagram of the zircons in the andesite（R14T2）

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4. 结论及意义

笔者在实测剖面和安山岩夹层定年的基础上，将天泉山地区出露的该套地层重新厘定为上二叠统—下三叠统天泉山组。天泉山组岩性主要为变质杂砂岩、千枚岩，夹较多变质硅质岩夹层及少量变质玄武岩、变质安山岩、变质灰岩。天泉山组中见有大洋深海盆地的硅质岩夹层，发育薄层千枚岩和变质杂砂岩互层，在变质杂砂岩底部可见印模构造，说明天泉山组是一套次深海-深海的复理石建造^[34]。

天泉山组是在龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带内厘定的第一套具有复理石建造特征的次深海-深海沉积，该结果弥补了龙木错-双湖-澜沧江洋在晚二叠世—早三叠世洋盆记录的缺失，对于恢复晚二叠世—早三叠世龙木错-双湖-澜沧江洋的演化具有重要意义。

致谢: 在此由衷感谢吉林大学徐锋老师，吴浩博士、许伟硕士、李兴奎硕士等师兄在论文过程中的帮助。

图 1 藏北改则县察布乡天泉山地区地质图

Figure 1. Geological map of the Tianquanshan area in Chabu Town of Gaize County, northern Tibet

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图 2 改则县察布乡天泉山组实测剖面

（地层代号同图 1）

Figure 2. Geological section of Tianquanshan Formation in Chabu Town，Gaize County

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图 3 安山岩（R14T2）锆石阴极发光图像、测点编号及²⁰⁶Pb/²³⁸U 年龄

Figure 3. CL images,measuring point serial number and ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages ofthe zircons separated from the andesite（R14T2）

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图 4 安山岩（R14T2）锆石U-Pb 谐和图

Figure 4. U-Pb concordia diagram of the zircons in the andesite（R14T2）

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表 1 安山岩样品（R14T2）LA-ICP-MS 锆石U-Th-Pb 同位素测年数据

Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb isotopic data of andesite sample（R14T2）

点号	元素含量/10^-6			Th/U	同位素比值						年龄/Ma
点号	Pb	²³²Th	²³⁸U	Th/U	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	1σ	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ	²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb	ratio	²⁰⁷Pb/²³⁵U	1σ	²⁰⁶Pb/²³⁸U	1σ
01	2.93	61.4	59.6	1.03	0.051	0.0085	0.28	0.046	0.039	0.0015	243	283	247	36	247	9
02	3.63	110.6	64.8	1.71	0.051	0.010	0.28	0.056	0.040	0.0016	261	329	254	44	254	10
03	2.35	51.2	44.1	1.16	0.051	0.019	0.29	0.10	0.041	0.0017	261	575	260	84	260	11
04	3.02	97.7	53.5	1.82	0.051	0.0099	0.28	0.055	0.040	0.0015	249	326	253	43	254	9
05	2.59	64.7	48.8	1.33	0.051	0.012	0.28	0.062	0.039	0.0016	238	360	248	50	249	10
06	3.34	82.4	61.9	1.33	0.052	0.0086	0.28	0.045	0.039	0.0016	265	288	251	37	250	10
07	1.97	43.1	36.6	1.18	0.051	0.017	0.28	0.091	0.040	0.0020	247	498	252	72	252	13
08	2.36	48.7	47.3	1.03	0.051	0.011	0.28	0.062	0.040	0.0016	250	357	250	49	250	10
09	2.81	56.6	54.1	1.05	0.051	0.013	0.29	0.071	0.041	0.0017	239	398	256	56	257	10
10	4.42	119.7	79.2	1.51	0.051	0.0099	0.28	0.054	0.040	0.0015	260	324	252	43	252	9
11	2.16	46.2	45.8	1.01	0.051	0.011	0.27	0.060	0.039	0.0016	244	351	245	48	245	10
12	3.47	79.7	60.3	1.32	0.051	0.0095	0.28	0.052	0.040	0.0015	257	310	252	41	252	9
13	3.13	88.8	54.1	1.64	0.052	0.012	0.28	0.065	0.040	0.0014	266	371	253	51	252	9
14	2.97	73.2	54.0	1.35	0.051	0.0064	0.28	0.036	0.040	0.0014	243	222	254	28	255	9
15	2.89	79.3	51.3	1.55	0.051	0.0082	0.27	0.044	0.039	0.0014	243	281	245	35	246	9

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1. 研究历史及建组依据
2. 剖面描述
3. 天泉山组的特征与时代
3.1 天泉山组的特征
3.2 天泉山组的时代依据
3.2.1 测试方法
3.2.2 测试结果及其意义
4. 结论及意义

藏北羌塘中部上二叠统-下三叠统天泉山组的建立及意义——对龙木错-双湖-澜沧江洋构造演化的指示

作者简介: 刘金恒(1992-),男,在读硕士生,从事青藏高原研究。E-mail:976996529@qq.com

通讯作者: 胡培远(1987-),男,博士,助理研究员,从事青藏高原大地构造与区域地质研究。E-mail:azure_jlu@126.com

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