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(duì)在該區(qū)已完成了1:100萬(wàn)、1:20萬(wàn)、1:25萬(wàn)區(qū)調(diào),有大量的成果。前人對(duì)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(yuǎn)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(xué)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(wèn)題,但對(duì)該區(qū)系統(tǒng)的巖相古地理研究尚無(wú)人進(jìn)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(shù)-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(chóng)、藻類、有孔蟲(chóng)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(shí)為玄武巖、時(shí)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(tái)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(gè)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(gè)夾層;在麻絨鄉(xiāng)托波剖面T3q上部?jī)H見(jiàn)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(yáng)起長(zhǎng)英角巖、斜長(zhǎng)透輝角巖、斜長(zhǎng)陽(yáng)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(jiàn)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(jiàn)與下伏地層假整合關(guān)系。在南部的巴塘縣扎瓦拉,可見(jiàn)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(xì)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(cuò)組碳酸鹽巖地層之上。最近幾年,在青藏高原的新一輪國(guó)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(kāi)展了“四川理塘地區(qū)三疊紀(jì)火山-沉積盆地演化與成礦”的專題研究。研究工作對(duì)E99°00′~100°20′,N29°50′~31°10′范圍內(nèi)T3q的44條實(shí)測(cè)地層剖面進(jìn)行了修測(cè)或清理,各剖面位置見(jiàn)圖1。工作中對(duì)大部分剖面厚度重新計(jì)算,部分剖面重新進(jìn)行了地層劃分和沉積環(huán)境分析。2環(huán)境評(píng)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(xué)特征見(jiàn)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(diǎn)礁和介殼灘層序見(jiàn)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(xì)斜層理、波狀層理、透鏡狀層理,可見(jiàn)由鈣藻、珊瑚形成的點(diǎn)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(jiàn)鮞粒、條帶狀結(jié)構(gòu)。其中含較豐富的動(dòng)物化石,組成窄鹽度生物組合,計(jì)有菊石、雙殼類、腕足、珊瑚、鈣藻、棘皮、疊層石等。其中見(jiàn)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(dá)80%,內(nèi)含棘屑和介屑,它們?yōu)榕_(tái)地內(nèi)淺灘環(huán)境沉積的產(chǎn)物。在臺(tái)地內(nèi)局部還可見(jiàn)礁相沉積,計(jì)有鈣藻、海綿粘結(jié)巖和棘皮-珊瑚粘結(jié)障積巖。表明了當(dāng)時(shí)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(xì)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(cuò)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(duì)優(yōu)勢(shì),其次為石英片巖、石英巖、脈石英碎屑,缺乏長(zhǎng)石、火成巖碎屑。碳酸鹽臺(tái)地相可見(jiàn)到由泥晶、亮晶薄層生物灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地相和粒屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r組成的淺灘相,也可見(jiàn)到風(fēng)暴擾動(dòng)作用形成的臺(tái)地邊緣相(圖3)。2.4泥質(zhì)巖和粉砂巖沉積相見(jiàn)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(xì)粒石英砂巖組成,具由下而上由粗變細(xì)的韻律,表明海進(jìn)的沉積過(guò)程。其構(gòu)成成分主要為:細(xì)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(gè)韻律層厚0.2~3m。巖層具波狀、水平層理,水平層理常見(jiàn)于粉砂巖中,細(xì)砂巖的底層面局部可見(jiàn)重荷模。碎屑巖粒徑細(xì)(粉砂~細(xì)砂),Mx均小于3,λ值均小于1,反映分選中等的特點(diǎn)。概率累計(jì)曲線為兩段式,斜率52°(圖4)反映出分選中等的特點(diǎn)。雜基含量一般20%左右,個(gè)別可達(dá)25%。巖屑含量3%~5%,長(zhǎng)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(dòng)力能量弱,水體較早期明顯變深,主要為臺(tái)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(tái)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(jiàn)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(shí)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(jiàn)。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(diǎn)看,水動(dòng)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(dòng)力條件較弱的局限臺(tái)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(jí)火山-沉積盆地(圖5)。3.1義設(shè)置了一個(gè)細(xì)至粗的海退巖組晚三疊世早期,由于金沙江縫合帶強(qiáng)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(dòng)相對(duì)穩(wěn)定時(shí),陸源物質(zhì)減少,沉積補(bǔ)償速度小于盆地下降速度,扇三角洲被淹沒(méi)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(tái)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(dá)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(shí),遠(yuǎn)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(rèn)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(zhǎng)綠簾綠泥片巖,由厚度分別為188m、34m的火山巖構(gòu)成兩個(gè)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(dá)3022m,在白玉縣上麻絨厚達(dá)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(dǎo)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(jiàn)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(xì)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(jiàn)表1。綜上所述,義敦弧后前陸盆地的T3q總體上顯示了一個(gè)由細(xì)至粗的海退沉積序列,即T3q早期為淺海相碳酸鹽、細(xì)碎屑物沉積,僅底部及其間夾有少量不穩(wěn)定礫石,同時(shí)因火山活動(dòng)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(dǎo)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(jiàn)少量瓣鰓、菊石、腕足化石。3.2東部火山弧內(nèi)部的對(duì)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(dòng),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(diǎn),以安山巖為主的拉斑-鈣堿系列過(guò)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(guò)程已開(kāi)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(jí)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(lái)。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(gè)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(tái)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(gè)噴發(fā)旋回,每次均以凝灰?guī)r開(kāi)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(gè)火山噴發(fā)旋回。火山巖主要為蝕變細(xì)粒玄武巖,玄武巖中見(jiàn)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(shí)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(shí)期,由于義敦島弧尚處于未成熟島弧環(huán)境,大量次級(jí)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(dāng)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(tái)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(dòng),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(jìn)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(jì)有珊瑚、水螅、腹足、菊石、藻類、苔蘚、雙殼等。在接受沉積的同時(shí),伴隨海底斷裂的活動(dòng),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(dǎo)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(gè)沉積中心:其一位于昌臺(tái)至那楞海一帶,為一套淺海~半深海的、以細(xì)碎屑物為主的沉積,伴隨海底斷裂的活動(dòng),有強(qiáng)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(lái)體”,沉積厚約1886m,此外還有厚903m的火山巖夾層,其實(shí)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(guò)渡的玄武巖、安山巖、流紋巖組合,反映出不成熟島弧的特點(diǎn),表明構(gòu)造背景轉(zhuǎn)入擠壓為主,碰撞造山過(guò)程已開(kāi)始發(fā)生。晚三疊世T3q沉積時(shí)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(jìn)一步擴(kuò)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(shí)期,導(dǎo)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(kuò)張轉(zhuǎn)變?yōu)楦_、碰撞,溝-弧-盆體系配置開(kāi)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