班公湖-怒江洋打开时间的地层古生物约束*

张以春 张予杰 袁东勋 徐海鹏,3 乔枫,3

1. 现代古生物和地层学国家重点实验室，中国科学院南京地质古生物研究所，生物演化与环境卓越创新中心，南京 2100082. 中国地质调查局成都地质调查中心，成都 6100813. 中国科学技术大学，合肥 2300261.

特提斯造山带是横贯欧亚的巨型造山带，西起阿尔卑斯，东至东南亚，绵延数千千米，记录了多重特提斯洋盆的开启、扩张和闭合碰撞的过程(engör，1979；Stampfli and Borel，2002)。重塑特提斯的演化历史日益成为各学科地质学家共同关心的重大科学问题。

学术界一般认可伴随着基墨里陆块(Cimmerian Continent)从冈瓦纳大陆裂解，北面的古特提斯洋越来越小，而南面的新特提斯洋逐步打开并扩张(Stampfli and Borel，2002)。古特提斯洋和新特提斯洋在青藏高原上分别对应于龙木错-双湖缝合带和雅鲁藏布江缝合带(李才，1987; Zhangetal.，2013a; Zhuetal.，2013)。而在这两个缝合带之间还存在另一缝合带，即班公湖-怒江缝合带(潘桂棠等，1983; Fanetal.，2018)(图1)。这个缝合带向西如何跨越喀喇昆仑断裂延伸到喀喇昆仑地块及东南帕米尔地区，以及向东如何穿越滇西与缅甸境内的缝合带相连一直是学术界关注的焦点(Mitchelletal.，2012；Robinsonetal.，2012； Liuetal.，2016)。

同样，关于班公湖-怒江洋的打开时间也有诸多观点。一些学者认为班公湖-怒江洋打开时间是早侏罗世(Baxteretal., 2009)，而部分学者认为班公湖-怒江洋是一个在早古生代早期就存在的大洋(Panetal.，2012)。目前，在班公湖-怒江缝合带中报道的最早的放射虫记录是出露在丁青一带的Capnuchosphaera动物群，时代为晚三叠世卡宁期(王玉净等，2002)。这表明班公湖-怒江洋缝合带的打开时间至少是在晚三叠世卡宁期以前。同样，近年来诸多蛇绿岩的研究也证实班怒带中晚三叠世存在洋壳(Fanetal., 2018；武勇等，2018)。最新古地磁的研究也表明南羌塘在晚三叠世诺利期的古纬度是北纬27°(宋春彦等，2012)，而此时拉萨地块位于南纬16°～18°(Zhouetal.，2016)。因此，班公湖-怒江洋打开的时间明显要早于晚三叠世。最近，学者在洞错一带报道了榴辉岩，并认为其原岩为260Ma左右的基性岩，因此认为班怒洋在晚二叠世时已经是成熟的洋盆(Zhangetal.，2016c)。同样，在那曲一带新发现277.8Ma左右的基性岩墙群，它的出露可能与班公湖-怒江洋的初始打开有关(Chenetal.，2017)。从近年来的这些研究可以看出，班公湖-怒江洋的打开时间可能发生在二叠纪。

二叠纪是地质历史时期古生物地理分区最为明显的一个时间段，这得益于晚古生代发育于冈瓦纳北缘的大陆型冰川(Montaezetal.，2007；Isbelletal.，2012)。冰川的发育使得从赤道向南半球高纬度地区形成较明显的古温度梯度。因此，在二叠纪的不同时期，古生物地理的研究证实从华南到印度板块北缘不同纬度区上，存在明显的生物地理区系(Shenetal.，2001，2009，2013；Shen and Shi，2004)。最新的研究证实，除了二叠纪最末期的全球升温事件可以短暂打破古生物地理区系的格局，待温度降低后，古生物地理分区在中晚三叠世又显现出来(Keetal.， 2016)。这意味着由纬度控制的古生物地理分区几乎在整个二叠纪时期都可以识别。古生物地理分区的存在就使得在不同纬度区的不同地块上有特殊的动物群组合，而同一纬度范围往往都有较相似的组合，这一因素就使得可以通过地块上的动物群组合来判断地块与地块之间的古地理关系，从而进行古地理重建，这一方法在近年来得到了很好的应用(Ueno，2003；Metcalfe，2013；Zhangetal.，2016a)。

现今关于拉萨地块在晚古生代是位于印度板块北缘还是位于西澳大利亚北缘仍然有较大的争议性(Zhangetal.，2013a；Zhuetal.，2013；Chenetal.，2017；Fanetal.，2017)。但不可否认的是，南羌塘地块、保山地块和Sibumasu地块在中晚三叠世已分别和北羌塘地块、思茅地块和Indochina地块碰撞，完成古特提斯洋的闭合(Liaoetal.，2013；Zhaietal.，2013；Gardineretal.，2016)，而拉萨地块和南羌塘地块的碰撞(即班公湖-怒江洋的闭合)一般发生于晚侏罗世至早白垩世或者更晚(Kappetal.，2007；Liuetal.，2017；Maetal.，2017；Fanetal.，2018)。因此，无论拉萨地块当时的位置如何，南羌塘地块和拉萨地块之间的地层和古生物地理差异性就可以约束位于它们之间的班公湖-怒江洋的开启时间。

本文将基于近年来在南羌塘地块和拉萨地块上的研究进展，从地层和古生物地理角度探讨南羌塘地块和拉萨地块的差异性，从而为班公湖-怒江洋的打开时间提供有效约束。

图1 青藏高原大地构造划分图及地层剖面位置 1-日土县多玛乡脱塔拉剖面；2-革吉县民卓茶卡剖面；3-双湖县措折羌玛乡安木剖面；4～6-双湖县措折羌玛乡多玛A-C剖面；7-噶尔县狮泉河朗久剖面；8-噶尔县狮泉河羊尾山剖面；9-措勤县阿多嘎布剖面；10-措勤县夏东剖面；11-申扎县木纠错剖面；12-林周县乌鲁龙剖面Fig.1 Tectonic subdivision of the Qinghai-Tibet Plateau and the position of the sections studied in the paper 1-Tuotala section in Duoma, Rutog County; 2-Mingzhuochaka section in Gê’gyai County; 3-Anmu section in Cuozheqiangma, Shuanghu County; 4～6-Duoma A-C sections in Cuozheqiangma, Shuanghu County; 7-Langjiu section in Shiquanhe, Gar County; 8-Yangweishan section in Shiquanhe, Gar County; 9-Aduogabu section in Tsochen County; 10-Xiadong section in Tsochen County; 11-Mujiucuo section in Xainza County; 12-Wululong section in Lhunzhub County

1 南羌塘地块的二叠纪地层及动物群

南羌塘地块位于龙木错-双湖缝合带以南、班公湖-怒江缝合带以北。该地冈瓦纳相地层最早被称为霍尔巴错岩系(Norin，1946)。梁定益等(1983)称之为霍尔巴错群，并把它自下而上划分为擦蒙组、展金组和曲地组。

擦蒙组和展金组广泛见于南羌塘地块的中部和西部，这两个组在野外不易严格区分。擦蒙组是一套典型的冰海杂砾岩，发育落石结构(图2a)，其基质是暗色极薄层状粉砂岩和泥岩呈韵律性互层。展金组与擦蒙组为连续过渡，展金组中最典型的特征是发育滑塌构造和包卷层理(图2b)，背景沉积环境可能是斜坡相。擦蒙组中至今未有化石报道，时代不确定；而展金组中的砂质灰岩夹层中报道有双壳类Eurydesmaperversum和腕足类Martiniachamongensis,Anidanthusfusiformis等，时代相当于早二叠世萨克马尔(Sakmarian)期(梁定益等，1983)。南羌塘地块中部一带的擦蒙组和展金组同样分布较广，但普遍受到变质作用影响，多数呈板岩或片岩(范建军等，2012)。

图2 南羌塘地块二叠纪地层及沉积相 (a)擦蒙组中的冰碛落石；(b)展金组中的滑塌体；(c)吞龙共巴组底部的鲕粒灰岩；(d)上二叠统吉普日阿群不整合于下二叠统吞龙共巴组之上； (e)上二叠统吉普日阿群底部的砾岩沉积；(f)砾岩的显微照片，灰岩砾石全部来自于下伏吞龙共巴组Fig.2 Permian strata and sedimentary facies in the South Qiangtang Block (a) glacio-marine dropstone in the Cameng Formation; (b) slumped sandstone in the Zhanjin Formation; (c) oolic limestone in the base of the Tunlonggongba Formation; (d) The Tunlonggongba Formation is overlain unconformably by the Upper Permian Jipuria Group; (e) conglomerates in the base of the Upper Permian Jipuria Group; (f) microscopic picture showing the Tunlonggongba limestone rocks in the conglomerate

总之，南羌塘地块的二叠系向自向东呈现较大的岩相差别(图3)。西部多玛地区下二叠统下部地层变质程度轻，下二叠统和上二叠统之间存在不整合面；而中部荣玛地区下二叠统下部地层变质强，并且区域上存在广泛的玄武岩和灰岩组成的中二叠统鲁谷组地层。

2 拉萨地块的二叠纪地层及动物群

拉萨地块位于班公湖-怒江缝合带以南、雅鲁藏布江缝合带以北，内部又以狮泉河-纳木错蛇绿混杂岩带和洛巴堆-米拉山断裂为界分为北拉萨、中拉萨和南拉萨(Zhuetal.，2013)。前寒武系至上古生界的地层绝大部分保存在中拉萨地块上。

图4 拉萨地块二叠系地层及沉积相 (a)申扎县永珠剖面拉嘎组的冰碛落石；(b)林周县旁多乡旁多群中的冰碛落石；(c)申扎县木纠错二叠系；(d)林周县旁多乡乌鲁龙剖面的乌鲁龙组Fig.4 Permian strata and sedimentary facies in the Lhasa Block (a) glacio-marine dropstone in the Largar Formation in Yunzhug, Xainza County; (b) glacio-marine dropstone in Poindo Group, Poindo, Lhunzhub County; (c) Permian sequences in the Mujiucuo section, Xainza County; (d) Wululong Formation in the Wululong section, Poindo, Lhunzhub County

下二叠统的地层以拉嘎组或旁多群为代表，岩性主要以细碎屑岩为主，可见明显冰筏作用的冰碛砾石。在申扎县永珠乡一带可见明显的花岗岩落石刺穿原有正常层序(图4a)；同样，在林周县乌鲁龙村旁多群中，亦可见到冰筏相的落石结构，并且落石上有明显冰川作用的痕迹(图4b)。旁多群含有特征的腕足Bandoproductus动物群，时代可能是早二叠世萨克马尔期(金玉玕和孙东立，1981)。在申扎地区，拉嘎组下伏永珠组的顶部也含有Trigonotretamagnifica-Bandoproductusintermedia组合，这说明永珠组的顶部时代已经是萨克马尔期(詹立培等，2007)。拉嘎组之上直接过渡为昂杰组。昂杰组最主要特征是底部为一套厚度不等的含丰富苔藓虫的灰岩，上部为极薄层粉砂岩，粉砂岩中偶夹灰岩透镜体(图4c)。值得指出的是，昂杰组底部的灰岩层可作为一标志层，在整个拉萨地块都可以识别到，在林周地区相当于乌鲁龙组下部(图4d)(文世宣等，1984)。昂杰组中含大量的苔藓虫化石，主要由Fenestella,Polyora等分子组成；腕足类主要以凉水型分子为主，如：Costiferinaindica,Stenoscismapurdoni,Spiriferellasalteri,Neospiriferkubeiensis等，被称为Spiriferella-Costiferina组合(郑春子等，2005)。昂杰组中的牙形刺是以Neostreptognathodus为主，时代是空谷期(郑春子等，2005)。

下拉组上部以中厚层灰岩为主，含有孔虫、腕足、腹足等化石。其中在申扎木纠错剖面下拉组的上部发现了暖水型牙形刺类Clarkinaliangshanensis,C.orientalis，时代相当于晚二叠世吴家坪(Wuchiapingian)晚期(Yuanetal.，2014)。在木纠错地区，下拉组之上的地层为巨厚的白云质灰岩和白云岩组成的木纠错组，其中含有珊瑚类Waagenophyllumindicumcrassiseptatum和Liangshanophyllumstreptoseptatum两种(程立人等，2002)。而措勤至狮泉河一带，下拉组可一直延续到二叠纪最末期。在措勤县西北阿多嘎布一带，下拉组最顶部由灰岩和少量砂岩组成，含丰富的有孔虫Colaniellaparva，C.cylindrica，C.nana，Reichelinachanghsingensis，Paraglobivalvulinasp.等，时代属于晚二叠世长兴(Changhsingian)期(Qiaoetal.，2019)。在其北面的文布当桑一带，二叠和三叠纪的海相地层为连续沉积(Wuetal.，2014)。同样，在狮泉河的左左乡一带也含有晚二叠世晚期和早三叠世早期的牙形刺化石记录(纪占胜等，2007)。

总之，整个拉萨地块的二叠系从地层层序上来看非常稳定，它都是逐步从受冰期影响的碎屑岩相地层转变为以碳酸盐岩为主的地层，东西向的差别仅表现在岩层厚度上(图5)。

3 南羌塘地块和拉萨地块二叠纪地层和动物群对比

西藏南羌塘地块和拉萨地块的特征是呈东西向条带状分布，宽度较窄。如果当时南羌塘地块和拉萨地块同属于一个地块(班公湖-怒江洋未开启)，那么这两个地块上的地层层序变化、古生物地理特征应具有一致性。反之，如果两地块在地层序列、古生物地理上表现出明显的差异，则说明两地块之间可能有洋盆隔离。因此，南羌塘地块和拉萨地块二叠纪地层层序和动物群古生物地理的对比将对班公湖-怒江洋的开启时间有重要指示意义。

3.1 晚二叠世

拉萨地块和南羌塘地块在晚二叠世地层层序和动物群上差异性较大。从地层上来看，上二叠统至下三叠统海相地层在拉萨地块广泛分布(纪占胜等，2007; Wuetal.，2014；Qiaoetal.，2019)。而南羌塘地块上的上二叠统地层仅分布在西部多玛-热合盘一带(梁定益等，1983；吴瑞忠和蓝伯龙，1990)，而在中部的羌多至双湖一带，则未有上二叠统地层的报道。

从动物群组合上来看，拉萨地块总体呈现暖水的特色。从腕足方面来看，拉萨地块中部措勤地区和东部却桑寺一带的晚二叠世腕足基本都是华南常见的类型，如Transennatia，Spinomarginifera，Peltichia,Haydenella等(孙东立等，1981; Xuetal., 2019)。同样，牙形刺动物群也和华南有较大的相似性(Yuanetal.，2014; Wuetal.，2014)。但是拉萨地块上的晚二叠世有孔虫动物群却给出了不同的信息。

与拉萨地块上述地区的晚二叠世地层剖面不同，南羌塘地块西部上二叠统的地层中则发现有Palaeofusulina的报道(吴瑞忠和蓝伯龙，1990)。

综上所述，在拉萨地块上以及在拉萨地块以南的冈瓦纳大陆北缘(Pakistan-Japanese Working Group，1985)或雅鲁藏布江缝合带中的灰岩外来体中(Wangetal.，2010)，仅能见到丰富的Colaniella分子，但缺少了Palaeofusulina分子。而在南羌塘地块上与其对应的地层中则有Palaeofusulina，造成这一差异的一个原因可能是在晚二叠世长兴期时，南羌塘已经进入到低纬度区的热带区域，而此时拉萨地块却没有进入低纬度区域，因此它缺失Palaeofusulina动物群(Qiaoetal.，2019)。

图5 拉萨地块不同剖面二叠系地层对比图Fig.5 Permian stratigraphic correlations among different sections in the Lhasa Block

因此，拉萨地块晚二叠世的地层层序和有孔虫动物群组合与南羌塘地块展现出较明显的差异性，据此可推断南羌塘地块与拉萨地块至少从晚二叠世就已经发生分离，即班公湖-怒江洋开启的时间早于晚二叠世。

3.2 中二叠世

和晚二叠世一样，拉萨地块中二叠世的地层和动物群与南羌塘地块也表现出明显的差异。首先从地层方面来讲，拉萨地块是以下拉组为代表的稳定碳酸盐岩地层，它在西部分布于狮泉河一带(郭铁鹰等，1991)，在中部分布于措勤和申扎(Zhangetal.，2010，2019)，在东部分布于林周和八宿一带(文世宣等，1984)。拉萨地块内部微小的沉积分异可能表现在西部的狮泉河一带，该地区中二叠世地层中的硅质条带和硅质结核要明显多于措勤和申扎一带。但从整体面貌上来看，拉萨地块属于稳定的碳酸盐台地相沉积。相比之下，南羌塘地块中二叠世地层表现出极大的不稳定性。如前所述，在南羌塘地块西部东汝乡一带，上二叠统吉普日阿群不整合覆盖于下二叠统吞龙共巴组之上，两者之间缺失了中二叠统地层；而羌多至双湖一带的中二叠统地层多数夹有玄武岩夹层(孙东立和徐均涛，1991)。因此，整个南羌塘地块的中二叠统从西往东表现出明显的差异性和不稳定性。它和拉萨地块中二叠统地层的稳定性形成明显差别。

总之，拉萨地块中二叠世的沉积层序及特色动物群组合与南羌塘地块产生明显的差异性。因此，它们之间的班公湖-怒江洋在中二叠世(～269Ma)时应该已经形成一定的宽度。

3.3 早二叠世

早二叠世最早期，受到冈瓦纳北缘大陆型冰川的影响，南羌塘地块、拉萨地块等冈瓦纳北缘的这些块体上都发育与冰川作用相关的冰筏相沉积。这意味着这些块体都位于冈瓦纳大陆北缘不远的位置上，即当时的班公湖-怒江洋可能并未打开。而一般认为印度板块北缘和西澳大利亚北缘冰期结束的时期是在萨克马尔期早中期(Fieldingetal.，2008；Isbelletal.，2012)。那么，班公湖-怒江洋的打开时间应该是在萨克马尔期之后。因此，南羌塘与拉萨地块亚丁斯克期和空谷期地层层序和动物群的对比将对洋盆打开提供有效约束。

如上所述，南羌塘地块在早二叠世晚期时沉积相发生较大的变化。南羌塘地块西部的地层是以吞龙共巴组为代表(梁定益等，1983)，中部羌多至双湖一带的地层以含玄武岩的鲁谷组为代表(孙东立和徐均涛，1991；Zhangetal.，2012b)。拉萨地块空谷期的地层相当于从昂杰组至下拉组下部的这段地层。值得提出的是，拉萨地块从昂杰组至下拉组下部的这段地层在区域上非常稳定，尤其是昂杰组底部的灰岩段，在整个拉萨地块都可以追踪到。因此从地层层序上来讲，南羌塘地块与拉萨地块在空谷期时产生了较大的差异性。

因此，南羌塘地块和拉萨地块在早二叠世晚期地层层序上有明显差别，南羌塘地块上具有的很多暖水动物群和特色动物群至今在拉萨地块上未见，这或许也因为拉萨地块的研究程度不及南羌塘地块。因此，值得进一步研究。

图6 南羌塘地块和拉萨二叠纪层序、特色动物群对比图Fig.6 Correlations of the Permian sequences and characteristic faunas between the South Qiangtang and Lhasa blocks

4 班公湖-怒江洋的打开时间

如上所述，从地层层序上来讲，至少从空谷期开始，南羌塘地块与拉萨地块具有显著区别。拉萨地块上从昂杰组到下拉组(空谷期至长兴期)是一连续从砂岩至碳酸盐岩的层序，从西边的狮泉河到东边的八宿都可以完全对比。而南羌塘地块空谷期时，西部是台地相吞龙共巴组，而中部是多层玄武岩与灰岩组成的层序；中二叠时，地层展布不均衡，南羌塘地块西部东汝乡一带吞龙共巴组顶部发生抬升，缺失中二叠统。晚二叠世时，海相地层仅分布在西部多玛一带，而在中部缺失。因此，从地层层序上来看，南羌塘地块与拉萨地块至少从空谷期开始就不会是连在一起的同一地块。

然而，拉萨地块的古地理位置一直悬而未决，尽管火山岩的分布、碎屑锆石、古生物地理等多方面的证据表明拉萨地块很可能位于西澳大利亚北缘(Zhangetal.，2013a；Zhuetal.，2013；Liaoetal.，2015)，但也有证据表明拉萨地块还是来源于印度板块北缘(Fanetal., 2017)。如果拉萨地块是位于印度板块与南羌塘地块之间，那么南羌塘地块与拉萨地块不同的地层层序预示着这两个地块至少从空谷期就分开了。

5 结论

(1)南羌塘地块和拉萨地块早二叠世早期都受晚古生代大冰期影响，发育冰海杂砾岩，表明此时班公湖-怒江洋并未开启。

(2)地层层序上，南羌塘地块在冰期结束以后东西向地层层序表现出较大的差异性；而拉萨地块整体在冰期结束后是以碎屑岩到碳酸盐岩过渡的稳定层序。

(4)班公湖-怒江洋的打开时间约束在早二叠世早期冰期结束以后、中二叠世以前的时间段内。

致谢感谢吉林大学李才教授和中国地质科学院地质研究所金小赤研究员对本文提出建设性意见。同时也感谢中国地质科学院地质研究所翟庆国研究员推荐我们来撰写这篇从地层古生物角度探讨班公湖-怒江洋盆开启时间的文章。青藏高原广袤辽阔，地质构造异常复杂，地质资料零散，一些认识可能存在偏颇，恳请学者同仁批评指正！

今年恰逢肖序常院士90华诞暨从事地质事业70周年，我们撰写此文，表达对肖院士的衷心祝愿。