沱沱河地区上三叠统苟鲁山克措组物源区特征

陈琳，张杰，史俊波



沱沱河地区上三叠统苟鲁山克措组物源区特征

陈琳，张杰，史俊波

（四川省核工业地质局二八二大队，四川德阳 618000）

沱沱河地区的苟鲁山克措组是保存于西金乌兰—金沙江缝合带内唯一的晚三叠世地层，该地层总体出露较好，是研究该区三叠世晚期沉积环境及构造演化进程的良好载体。前人对其沉积环境、物源区背景等有过简要论述，但未进行过系统的物源及源区构造背景方面的研究，该文以野外实测地层剖面为基础，结合室内薄片鉴定及地球化学分析等工作，对苟鲁山克措组物源来源及物源区构造背景进行了分析。

物源区；上三叠统；构造背景；沱沱河

不同物源区的母岩和构造背景在沉积盆地中有不同的沉积、地球化学响应（王成善等，2003），物源分析就是根据沉积物的不同沉积、地球化学属性来推断物源区的母岩的岩石学特征及构造背景，物源区分析在确定沉积物物源来源和性质及沉积物的搬运过程，甚至在沉积盆地和岩相古地理分析及构造演化等方面都有重大意义。研究区内苟鲁山克措组岩性以砂岩为主，夹有砾岩、粉砂岩、泥页岩组成，本文拟通过砂岩碎屑组分分析方法（Dickinson三角图解）结合稀土、微量元素等地球化学方法来对苟鲁山克措组沉积物物源区进行分析。

1 区域地质构造

研究区位于青藏高原腹地，横跨西金乌兰—金沙江缝合带，地处羌塘地块中段北缘和可可西里—巴颜喀拉地块中段南缘缝合部位（图1）。

图1 研究区大地构造位置示意图（据李荣社等，2008）

Ⅰ喜马拉雅地块；Ⅱ冈底斯—念青唐古拉山地块；Ⅲ羌塘地块；Ⅳ可可西里—巴颜喀拉地块；Ⅴ昆仑地块；Ⅵ祁连地块；①主边界断层；②雅鲁藏布江缝合带；③班公湖—怒江缝合带；④西金乌兰—金沙江接合带；⑤阿尼玛卿—昆仑—木孜塔格缝合带；⑥祁连山南缘断裂缝合带；⑦库地缝合带；⑧阿尔金断裂带；⑨北祁连缝合带；⑩龙门山断裂带

根据项目安排，笔者曾两次到青海沱沱河地区进行了为期半年的野外地质调查，实测了多条地质剖面，通过实测地质剖面结合野外调查，初步归纳该地区苟鲁山克措组（T3g）岩性总体为灰色、灰黑色砂岩夹泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩，下部偶夹灰黑色有机质（炭质）泥岩、页岩，上部见一套杂色复成分砾岩夹层，由底至顶，泥质含量逐渐增多。砂岩中多见平行层理，泥岩、粉砂岩发育水平层理，局部见底冲刷面。该组产双壳类及少量蕨类植物化石。

2 砂岩碎屑组分特征

本次工作从苟鲁山克措组采集的样品中选取56件砂岩薄片，通过室内光学显微镜对采取的砂岩薄片中的石英、长石、岩屑等含量进行统计，然后用GEOKIT软件将碎屑颗粒百分含量投至Dickinson三角图Q-L-F主图解及Qm-F-Lt辅助图解中，投点结果如图2。

从Dickinson三角图Qt-L-F主图解及Qm-F-Lt辅助图解中可看出，数据点基本上全落在再旋回造山带物源区。岩屑中复杂的变质岩、岩浆岩、沉积岩成分也佐证了物源区再旋回造山带的特征。

图2 三叠纪苟鲁山克措组砂岩QFL和QmFLt图解（Dickinson，1983）

3 岩石地球化学特征

3.1 常量元素

Bhatia（1983）和Roser等（1986）提出了用砂岩等碎屑岩的常量元素地球化学特征来判别物源区类型,用K2O、Na2O、SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO等主要元素的判别图解来判别岛弧（大洋岛弧、大陆岛弧）、活动大陆边缘和被动大陆边缘。本文选取了11件样品的测试数据进行分析，见表1。

表1 苟鲁山克措组砂岩化学成分及参数值 样品号化学成分（ωB/10-2）特征参数 SiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3FeOK2ONa2OP2O5MnOTiO2LOSH2O＋ΣⅠⅡ 7P2GS2-161.687.592.858.830.394.171.721.20.150.060.72.61.399.861.370.92 7P2GS7-172.883.452.158.530.791.941.71.440.140.0290.646.081.499.77-0.352.59 7P2GS13-169.245.931.78.520.682.221.561.420.150.030.667.552.6299.660.361.47 7P2GS23-169.377.21.157.761.082.291.321.560.140.0320.666.990.7299.550.460.19 7P2GS33-165.725.663.48.981.753.081.81.480.140.0340.857.281.42100.170.362.34 9P1GS2-178.931.341.368.241.291.211.981.90.0980.0260.582.641.2699.59-1.351.28 GS9409-171.143.51.988.911.153.410.594.120.0760.0520.544.221.7899.671.441.33 9P1GS9-284.791.241.344.930.631.571.181.260.0780.450.651.830.34100.13-3.373.15 9P1GS11-160.3810.52.284.945.431.641.190.940.120.210.4811.43.2599.51-0.632.44 9P1GS15-188.710.290.983.910.980.951.080.840.060.0150.461.290.6699.57-2.911.95 GS911468.065.972.557.711.261.751.61.760.140.070.478.231.7699.570.513.06 *该数据引用至1∶25万可可西里湖幅区调报告（分析测试单位为：中国科学院地质与地球物理研究所，青海省地质中心实验室）判别函数Ⅰ=-0.044SiO2-0.972TiO2+0.008Al2O3-0.267Fe2O3+0.208FeO-3.082MnO+0.14MgO+0.195CaO+0.719Na2O -0.032K2O +7.51P2O5+0.303判别函数Ⅱ=-0.421SiO2+1.988TiO2-0.526Al2O3-0.551Fe2O3-1.61FeO+2.72MnO+0.881MgO-0.907CaO -0.177Na2O -1.84K2O +7.244P2O5+43.57

ARC-岛弧；ACM-活动大陆边缘；PM-被动大陆边缘

在Bhatia提出的根据11个常量元素所计算并投点得出的“判别函数Ⅰ”与“判别函数Ⅱ”的判别图解（图4）中，多数样品（63.6%）数据主要落在大洋岛弧区域，少量点落在大陆岛弧（27.3%）和活动大陆边缘（9.1%）。

苟鲁山克措组砂岩的常量元素化学特征判别源区大地构造背景总体显示出以活动大陆边缘和大洋岛弧为主的多物源区特点。

3.2 微量元素

本文共选取了27个该组样品的微量元素分析数据（表2），将其投入Bhatia提出的Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10图解（图5）中，样品数据点主要落在大陆岛弧区域，少量样品落入大洋岛弧区域。

表3 苟鲁山克措组稀土元素分析数据表 （含量单位：10-6）

*该数据引用至1∶25万沱沱河幅区调报告（分析测试单位为：武汉综合岩矿测试中心）

将样品微量元素分别用上地壳微量元素标准值标准化（图6、7），下部样品中Cs、Ni弱富集，Cr、Nb弱亏损；上部样品中Ni富集较为明显，Cr、Nb弱亏损；整个苟鲁山克措组样品蛛网曲线一致性均较好。将苟鲁山克措组样品微量元素标准化蛛网图与标准微量元素多元素模式图（Floyd，1991）进行对比，苟鲁山克措组样品数据与大陆岛弧+活动陆缘环境下杂砂岩微量元素分布模式较为相近。

图4 主量元素函数判别图

OLA-大洋岛弧；CLA-大陆岛弧；ACM-活动大陆边缘；PM-被动大陆边缘

图5 苟鲁山克措组砂岩微量元素Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10图解

A-大洋岛弧B-大陆岛弧C-活动大陆边缘D-被动大陆边缘

3.3 稀土元素

根据稀土元素分析结果（表3）可知，苟鲁山克措组La含量（10-6，下同）在14.5～28.1之间，Ce含量在25.6～64.8之间，集中分布在30～60之间；LaN/YbN数据在7.2～11.54之间；与Bhatia（1985）研究的各种构造环境下稀土元素含量和比值的变化进行对比可知，该组样品稀土元素含量特征所指示的构造背景为大陆岛弧为主，以及活动大陆边缘以及被动大陆边缘。

4 重矿物组合特征

砂岩中的重矿物及组合特征可以反映其母岩性质（刘宝珺、曾允孚，1985年）。研究区苟鲁山克措组砂岩中普遍含有锆石、电气石，多数含有磁铁矿，少数几个样品含有磷灰石，个别样品含有榍石、石榴子石、绿帘石，个别样品见石英次生加大；四件砾岩样品中砾石成分总体以沉积岩为主，变质岩次之、花岗岩最少；长石类型主要为正长石、微斜长石、斜长石；砂岩岩屑类型以沉积岩岩屑为主，变质岩岩屑次之，岩浆岩岩屑最少，其中侵入岩岩屑以花岗岩岩屑为主，喷出岩岩屑以中基性喷出岩岩屑为主。

对比苟鲁山克措组剖面样品分析数据，越靠近南边的剖面中，锆石+电气石含量越高，重矿物的成熟度越高，由此可推，苟鲁山克措组中段物源大致来源于北北西方。

综合分析，苟鲁山克措组沉积岩物源应来自于北方，母岩应以沉积岩为主，变质岩次之，花岗岩和中基性喷出岩又次之；重矿物中对风化最敏感的角闪石未出现，低稳定的磷灰石、中等稳定的绿帘石亦较少，说明矿物的沉积经过较长时间的搬运。

5 物源区讨论

Dickinson三角图解反映了苟鲁山克措组物源主要来源于再旋回造山带物源区，指示了其源区具有剧烈活动型的构造背景的特点；其复杂的多种岩屑反映了其沉积物物源主要来自造山带等复杂地区。在Log（K2O/Na2O）- SiO2图解（Roser，1986）及“判别函数Ⅰ”与“判别函数Ⅱ”的函数判别图解（Bhatia，1983）中，样品数据投点多落在活动大陆边缘及大洋岛弧环境下；在Th-Sc-Zr/10和Th-Co-Zr/10图解中，物源区显示为大陆岛弧及大洋岛弧的构造背景；微量元素标准化蛛网图显示该组样品数据与大陆岛弧+活动陆缘环境下杂砂岩微量元素分布模式相近；稀土元素数据分析显示苟鲁山克措组源区构造背景以大陆岛弧为主。

图6 该组下部样品微量元素蜘蛛网图

(标准化采用 Taylor大陆上地壳)

图7 该组上部样品微量元素蜘蛛网图

(标准化采用 Taylor大陆上地壳)

综合以上分析，苟鲁山克措组物源区构造背景主要为大陆岛弧与活动大陆边缘两种类型，大洋岛弧、被动大陆边缘次之，反映了活动构造背景下的造山带物源特征。

通过重矿物特征等分析，苟鲁山克措组沉积岩大致来源于北方，母岩应以沉积岩为主。由区域地质资料可知：可可西里—巴颜喀拉地块位于研究区北边，区内二叠系开心岭群和汉台山群等岩性以碎屑岩和碳酸盐岩为主，少量变质岩和岩浆岩，而北羌塘地层区岩性则是以侵入岩为主。因此，可推测苟鲁山克措组物源主要来自于可可西里—巴颜喀拉地块。

[1] 成都理工大学地质调查研究院. 1∶25万乌兰乌拉幅区域地质调查报告[R]. 2003．

[2] 陈琳. 青海沱沱河地区上三叠统苟鲁山克措组沉积特征分析[D]. 成都理工大学沉积地质研究院．

[3] 陈守建，李荣社, 等. 巴颜喀拉构造带二叠—三叠纪岩相特征及构造演化[J]. 地球科学:(中国地质大学学报), 2011, 36(3): 393-408．

[4] 青海省地质调查院. 1∶25万沱沱河幅区域地质调查报告[R]. 2005.

[5] 青海省地质调查院. 1∶25万可可西里幅区域地质调查报告[R]. 2003．

[6] 刘增乾，徐宪，潘桂棠, 等. 青藏高原大地构造与形成演化[M]. 北京：地质出版社，1990．

[7] 李荣社，计文化，杨永成, 等. 昆仑山及邻区地质[M]. 北京: 地质出版社. 2008．

[8] 刘宝珺, 曾允孚. 岩相古地理基础和工作方法[M]. 北京: 地质出版社. 1985．

[9] 沙金庚主编. 青海可可西里地区古生物[M]. 科学出版社, 1995．

[10] 王建新，康孔跃, 等. 青海沱沱河地区晚三叠世苟鲁山克措组沉积相及物源分析[J]. 西北地质. 2014, 47(4):123-130．

[11] 王中刚，于学元，赵振华. 稀土元素地球化学[M]. 北京:科学出版社, .1989, 1-535．

[12] 王成善，李祥辉. 沉积盆地分析原理与方法[M]. 高等教育出版社, 2003, 86～111．

[13] 武莉娜，王志畅，汪云亮. 微量元素La，Nb，Zr在判别大地构造环境方面的应用[J]. 华东地质学院学报, 2003, 26 (4):343-348．

[14] 徐亚军, 杜远生, 等. 沉积物物源分析研究进展[J]《地质科技情报》, 2007, 26(3):26-32．

[15] 杨伟, 等. 青海沱沱河地区倒流沟幅、寨冒拉昆幅、赛日布米幅1:5万区域地质调查总结报告[R]. 2013．

[16] 闫义，林舸，王岳军, 等. 盆地陆源碎屑沉积物对源区构浩背景的指示意义[J]. 地球科学讲展. 2002, 17 (1) : 85-90．

[17] 张以茀，庞存廉，李长利, 等. 可可西里三叠纪沉积盆地的形成与演化[M]. 西宁：青海人民出版社. 1997．

[18] 张以茀. 青海及邻区地质构造演化初探[J]. 高原地震, 1994, 6( 3) :10-16.．

[19] 张以茀，郑祥身. 青海可可西里地区地质演化[M ]. 北京：科学出版社, 1996, 28-79.

[20] 张雪亭，王秉璋, 等. 巴颜喀拉残留洋盆的沉积特征[J], 地质通报, 200524(7):613-620．

[21] 赵振华. 微量元素地球化学原理[M]. 北京: 科学出版社. 1997．

[22] 赵红格，刘池洋. 物源分析方法及研究进展[J], 沉积学报. 2003, 21(3): 409-415．

[23] 中国地质大学（武汉）地质调查研究院. 1∶25万库赛幅区域地质调查报告[R]. 2006.

[24] 朱迎堂，伊海生, 等. 可可西里—巴颜喀拉三叠纪沉积盆地的形成及演化[J]. 成都理工大学, 2006.

[25] Bhatia M R. 1983,Plate tectonics and geochemical composition of sandstone [J].Journal of Geology, 91: 611- 627.

[26] Bhatia M R, Crook K A W. 1986,Trace element characteristics of graywackes and tectonic setting discriminating of sedimentary basin[J].Contribution of Mineralogy Petrology, 92: 181- 193.

[27] Dickinson W R. 1974,Plate tectonics and sedimentation. In: Dickinson W R. Tectonics and Sedimentation. Society of Economic Paleontologists as Mineralogists, Special Publication, a22:1-27.

[28] Dickinson W R.1974 Structure and stratigraphy of fore arc regions. American Association of Petroleum Geologists, Bulltin, b,63:2-31.

[29] Dickinson W R, Suczek C C. 1979,Platetectionics and sandstone compositions. American Association of Petroleum Geologists,Belletin, 63:2164-2182.

[30] Dickinson W R. 1980,Plate tectonics and key Petrologic associations. Geological Association of Canada Special Paper, 20:341-360.

[31] Dickinson W R. Beard L S, Brackenridge G R, Erjavec J L, Ferguson R C, Inman K F, Knapp R A, Lind beg F A, Ruberg P T. 1983,Provenance of north anmerican Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting. Geological Society of Amerea, Bulletin, 94:225-235.

[32] Dickinson W R, Harbaugh D W, Saller A H, et al.1983, Detritalmodes of upper Paleozoicsandstones derived from Antler orogenin Nevada: implications from nature of Antler Orogeny [J]. American Journal of Science, 283: 481- 509.

[33] Dickinson W R. 1985,Interpreting Provenance relations from detritsl modes of sandstones. In:Zuaff G G. Provenance of Arenites. Dordrecht: Reidel Publishing Company,.

[34] Floyd P A, Shail R, Leveridge B E, et al. 1991, Geochemistry and provenance of Rhenohercynian synorogenic sandstones: implications for tectonic environment discrimination[A]. Morton A C, Todd S P, Haughton P D W. Developments in Sedimentary Provenance Studies[C]. Geol Soc Spec Pub, 57: 173-188.

[35] Roser B P, Korsch R J. 1986, Determination of tectonic setting of sandstones-mudstone suites using SiO2 Content and K2O/Na2O ratio[J]. Joumal of Geology, 94: 635-650.

[36] Taylor S R, McLennan S M. 1985,The Continental Crust: Its Composition and Evolution. An Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks [M]. OxfordLondon: Blackwell Scientific Publication,: 1-301.

Provenance of the Upper Triassic Goulushankecuo Formation in the Tuotuo River Region

CHEN Lin ZHANG Jie SHI Jun-bo

(No. 282 Geological Party, Sichuan Bureau of Uranium Geology, Deyang, Sichuan 618000)

The Upper Triassic Goulushankecuo Formation in the Tuotuo River region is exposed in the Xijinwulan-Jinsha River suture. This paper deals with material source and provenance of the Goulushankecuo Formation based on measured section in combination with thin section observation and chemical analyses.

provenance; Upper Triassic Series; tectonic setting; Tuotuo River

P534.5

A

1006-0995（2017）03-0363-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.003

青海沱沱河地区1∶5万I46E006005、I46E006006、I46E007005、I46E007006四幅区域地质调查

陈琳（1985-），男，四川仪陇人，工程师，硕士学位，主要从事区域地质调查

投稿日期：2016-12-22