新疆东昆仑且地塔格西地区志留系白干湖组初步研究

岳跃破，张军进，张天池

1.山东省第三地质矿产勘查院，山东 烟台 264000；2.四川省核工业地质调查院，四川 成都 610052

0 引言

昆仑造山带位于青藏高原北缘，是中国中央造山带的重要组成部分，以阿尔金断裂为界，将其分为东昆仑造山带和西昆仑造山带。东昆仑造山带历经多次板块的拼合裂解作用，伴随多旋回洋陆的相互转化，是一条复杂的复合造山带。近年来，作为东特提斯构造域的重要组成部分受到地学界的广泛关注[1-6]。对该造山带内的地层进行沉积特征及年代学研究，能为东昆仑造山带的构造演化史提供依据。

1 地质概况

研究区位于新疆、西藏、青海三省(区)交界处的东昆仑山西段，库木库里盆地南缘，南临藏北高原的可可西里山，北靠祁漫塔格山，属于青藏高原北缘的高山区，平均海拔在4 800 m以上，整体呈高山环绕的封闭性盆地，呈“两山夹一盆”地貌格局。自然条件较差，整体研究程度较低。

研究区地处秦祁昆造山系东昆仑造山带南缘，北接北昆仑岩浆弧带，南邻可可西里—松潘前陆盆地，特殊的区域大地构造位置造就了区内构造复杂多样性。地质构造演化经历了较长的发展历史，自海西期以来，区内构造活动呈多期次的特点。构造线方向以北西向为主，局部发育南北向、北东向或近东西向构造。区内挤压、推覆构造发育，且推覆界面极不规则，褶皱构造复杂，构造条带清晰，新老地层相间。主要的构造-沉积建造实体记录了晚古生代—新生代构造演化的历程。

区内地层出露较全，从古生界—中、新生界均可见及，整体呈北西—南东向展布，向两侧延伸相对稳定。主要出露地层为下志留统白干湖组(S1b)、下石炭统托库孜达坂组(C1tk)、下二叠统碧云山组(P1by)、上三叠统桃湖组(T3th)、上侏罗统库孜贡苏组(J3kz)、中新统唢呐湖组(N1s)和中新统鲸鱼湖组(N1jy)等(图1)。其中下志留统白干湖组出露于研究区迎阳坡一带早古生代变形带内，面积约43 km2，与区域构造线方向一致，整体呈北西—南东向展布，两侧延伸出研究区，南侧与下石炭统托库孜达坂组断层接触，与上侏罗统库孜贡苏组整体角度不整合接触，局部断层接触，北侧被第四系覆盖。该组整体为一套海相复理石浅变质碎屑岩建造，据岩石组合特征划分为上下两段，上段为变碎屑岩段，下段为片岩段。

2 白干湖组创名及沿革

白干湖组系黎敦朋等于2000—2002年开展1∶25万阿牙克库木湖幅区调时从原祁漫塔格群(1)新疆地质矿产局第一区调队. 阿其克库勒以北地区1∶1 000 000区调报告[R]. 内部出版, 1985.第一亚群解体出来新建立的地层单位，指分布于东昆仑祁漫塔格山西段大沙河—白干湖—鸭子泉一带的含Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn),Monograptussp.,Streptograptuscf.becki等志留纪笔石化石的复理石建造。

1980—1982年，新疆地质局第一区调大队在该区做1∶100万区域地质调查工作时，将这套地层划为托库孜达坂群。2000—2002年，陕西省地质调查院在1∶25万鲸鱼湖幅区域地质调查时，发现该套地层岩相建造、岩性及变质程度与托库孜达坂群差异较大，经与西昆仑下志留统温泉沟群对比后，将该套地层定为下志留统温泉沟群(S1w)。该群为1976年由新疆地质局区测队焦生瑞、赵明钰在叶尔羌河上游定名，原始定义：“与上覆达坂沟群整合接触，由一套海相碎屑岩夹碳酸盐岩组成，碎屑岩中含黄铁矿晶体，纵横向稳定。”

2008—2011年，甘肃省地质调查院开展的1∶5万白干湖地区J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅区域地质调查，沿用1∶25万阿牙克库木湖幅区调成果，且依据在鸭子达坂西采集的蓝藻孢子等微体化石，将白干湖组地层时代进一步厘定为早志留世(S1b)，并根据岩石组合特征进一步划分了四个段。

2012年由新疆地矿局编制的《新疆岩石地层手册》(内部资料)将该套地层归为下志留统白干湖组，为一套低绿片岩相变质的灰、灰绿、浅青灰色陆源细碎屑岩旋回式沉积建造，产笔石化石Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，Streptograptuscf.becki，Torngnigraptuscf.arcuatus等，时代为早志留世，该组与下志留统温泉沟组的区别主要是未夹碳酸盐岩。本次研究仍沿用白干湖组的名称，并将本区实测剖面及地质特征分述如下。

3 地层剖面描述及特征

3.1 地层特征

新疆东昆仑且地塔格西地区志留系白干湖组(S1b)实测地质剖面(PM10)，位于研究区迎阳坡北，起点坐标：北纬36°36′27.0″，东经88°50′47.3″；终点坐标：北纬36°37′49.3″，东经88°50′48.7″(见图1)。

图1 研究区地质图Fig.1 Geological map of the study area1.第四系；2.新近系中新统鲸鱼湖组；3.新近系中新统唢呐湖组；4.上侏罗统库孜贡苏组；5.上三叠统桃湖组；6.下二叠统碧云山组；7.下石炭统托库孜达坂组；8.下志留统白干湖组；9.地质界线；10.实测断层；11.推测断层；12.剖面位置及编号

第四系(未见顶)

下志留统白干湖组变碎屑岩段(S1b2)

>1 799.18 m

37.浅灰褐色中薄层状千糜岩化变质中细粒岩屑砂岩，岩石弯曲变形，局部小揉皱发育

93.64 m

36.浅灰绿色厚层状千糜岩化变质细粒岩屑砂岩

59.53 m

35.浅灰褐色中薄层状千糜岩化变质不等粒岩屑砂岩，局部夹深灰色钙泥质粉砂板岩

20.75 m

34.浅灰褐色中薄层状千糜岩化绢云母变质化细粒岩屑砂岩

113.71 m

33.浅灰色中薄层千糜岩化变质不等粒岩屑砂岩，局部夹灰黑色粉砂质板岩

127.48 m

32.灰色-深灰色中薄层状千糜岩化变质细粒岩屑砂岩，岩石发育片理化，见小揉皱

32.73 m

31.浅灰褐色薄层状片理化变质中细粒岩屑砂岩，局部夹深灰色钙质粉砂板岩

41.04 m

30.浅灰褐色薄层状片理化变质不等粒岩屑砂岩

13.73 m

29.浅灰色薄层状千糜岩化绢云母化变质中细粒岩屑砂岩，偶见粒状黄铁矿

13.70 m

28.浅灰褐色长英质千糜岩，变形强，黄铁矿呈星点状分布

29.89 m

27.浅灰色薄层状糜棱岩化变质中粒岩屑砂岩，弯曲变形，小揉皱局部发育

58.53 m

26.灰色薄层状片理化变质粉砂质细粒岩屑砂岩，层理面上绢云母含量较多

26.24 m

25.浅灰色绢云母千枚岩与深灰色中薄层状变质中细粒岩屑砂岩互层，变形强，小揉皱局部发育

34.88 m

24.浅灰白色中薄层状片理化变质不等粒岩屑砂岩，片里面绢云母含量较多

98.57 m

23.深灰色长英质千糜岩，局部变形强

32.38 m

22.由一个下粗上细的旋回层序构成：a.灰色中薄层状变质含砾中粗粒岩屑砂岩；b.浅灰色中薄层状变质中细粒岩屑砂岩；c.灰色薄层状变质粉砂岩；d.深灰色粉砂板岩，发育平行层理

68.33 m

21.深灰色薄层状糜棱岩化变质粉砂岩

40.49 m

20.浅灰褐色薄层状变质含粉砂中细粒岩屑砂岩，发育平行层理，局部发育小揉皱，偶见膝折构造，

2.32 m

19.浅灰色长英质千糜岩，弯曲变形，小揉皱发育

8.44 m

18.灰色中薄层片理化变质粉砂质细砂岩，岩石破碎

29.15 m

17.浅灰褐色长英质千糜岩，局部夹灰黑色粉砂板岩

294.96 m

16.灰色中薄层状千糜岩化变质中细粒岩屑砂岩，夹灰黑色绢云千枚岩，偶见硅质岩透镜体，岩石弯曲变形，发育小揉皱

60.52 m

15.浅灰色中薄层状千糜岩化变质细粒碎屑岩，夹灰黑色薄层状千糜岩化粉砂岩，局部小揉皱发育

32.61 m

14.浅灰色中薄层状千糜岩化变质中细粒岩屑砂岩，夹红褐色薄层状变质长石石英砂岩，发育平行层理及卷层理，可见膝折构造

69.84 m

13.浅灰色中层状变质细砂质粉砂岩，发育平行层理，偶见尖棱褶皱

23.72 m

12.灰色中层状变质中细粒岩屑砂岩与灰黑色绢云粉砂板岩互层，发育尖棱褶皱

41.72 m

11.灰色绢云母千枚岩，夹灰黑色粉砂板岩

80.66 m

10.灰色中薄层状糜棱岩化变质岩屑砂岩，层理面绢云母含量较多

124.29 m

9.浅灰色薄层状片理化变质粉砂岩，石英细脉发育，宽2～10 cm

8.52 m

8.浅灰色中薄层状糜棱岩化细砂岩，石英细脉发育呈网状

8.87 m

7.浅灰褐色中薄层状片理化变质中细粒岩屑砂岩，岩石弯曲变形，小揉皱发育

47.63 m

6.灰黑色片理化钙质粉砂板岩

60.31 m

下志留统白干湖组片岩段(S1b1)

>276.80 m

5.浅灰色绢绿泥绢云片岩，夹浅灰绿色绿泥绢云千枚岩，小揉皱发育，可见膝折构造

30.15 m

4.灰色薄层状糜棱岩化变质粉砂质细砂岩，发育平行层理

12.22 m

3.深灰色绢云母片岩，岩石具糜棱岩化，矿物拉长定向排列

88.98 m

2.浅灰色绢云石英片岩，岩石塑性变形强，片理化发育

77.19 m

1.灰色中薄层糜棱岩化变质细砂质粉砂岩，矿物拉长定向排列(未见底)

68.26 m

上侏罗统库孜贡苏组(J3kz1)砾岩段：紫红色中薄层状含砾粗砂岩受木孜塔格—鲸鱼湖深大断裂影响，研究区浅表层次构造作用较强烈，逆冲断裂构造发育，故地层层序多不连续或不完整，通过剖面测量结合路线地质调查，根据岩石组合特征将其划分为两个岩性段，即下段片岩段(S1b1)、上段变碎屑岩段(S1b2)，二者断层接触，其特征如下。

图2 迎阳坡北下志留统白干湖组(S1b)地层实测剖面图Fig.2 Measured stratigraphic section of the Lower Silurian Baiganhu Formation (S1b)in the north of Yingyangpo

片岩段(S1b1)：研究区片岩段出露相对少，其主要岩性为浅灰色—深灰色绢云母片岩夹浅灰绿色绿泥绢云片岩、浅灰色绢云石英片岩、灰色中薄层状糜棱岩化变质细砂质粉砂岩、灰色薄层状糜棱岩化变质粉砂质细砂岩等，受构造应力作用，该段强烈变形变质，总体无序。表现为片理化、糜棱面理发育，原生面理多数不明显，局部岩层中残留有原始层理面，可见平行层理、水平层理等，属典型的构造地层体。

变碎屑段(S1b2)：其出露主要岩性为浅灰褐色、浅灰色、灰色中薄层状千糜岩化变质中细粒岩屑砂岩，千糜岩化变质绢云母化细粒岩屑砂岩、千糜岩化变质不等粒岩屑砂岩夹深灰色粉砂板岩、浅灰褐色长英质千糜岩、浅灰色绢云母千枚岩夹灰黑色粉砂板岩、浅灰色—深灰色(千糜岩化)变质细砂质粉砂岩、浅灰色中薄层状(糜棱岩化)细砂岩、灰黑色片理化粉砂板岩，局部见硅质岩透镜体等。该段沉积层理明显，以中薄层状为主，普遍发育粗细相间的韵律层理，韵律层厚一般10～80 cm，表现为复理石特征。局部发育上粗下细的旋回层序(第22层，由下至上为含砾中粗粒岩屑砂岩—中细粒岩屑砂岩—粉砂岩—粉砂板岩)。该碎屑岩段绝大部分原始沉积组分、沉积构造、结构，如砂状结构、胶结方式、各种层理层面构造等皆较好保留。泥质岩因能干性强度较低，故多形成了一些板岩及千枚岩类，其中部分原始沉积组分仍然保留；而中细碎屑岩能干性相对较高，故仅以其中较易变质的杂基和胶结物发生重结晶作用而已，少部分形成千枚岩类，故而原岩特征明显。该段大部分保留原生面理S0，可识别的沉积构造主要有平行层理、水平层理、交错层理、小型波痕、粒序层理等。岩石主体受构造应力作用强，发育片理化带及糜棱岩化带，变形明显，可见膝折构造。

白干湖组总体为一套低绿片岩相的复理石沉积碎屑岩，以片岩、变碎屑岩、板岩、千枚岩为主的变质岩建造，受区域构造作用影响叠加动力变质作用，区域动力变质作用明显，其强度与层次密切相关，岩石片理化、糜棱岩化、千糜岩化及构造角砾岩等较为发育，发育宽几米到上百米的糜棱岩化带、千糜岩化带，具有片理化及破碎特征。岩石构造变形强烈，以浅—表部构造层次脆性变形为主，次为挤压间隔性劈理及等厚、尖棱褶皱，发育S-C组构。

3.2 岩石学特征

该组砂岩主要为岩屑砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩等，碎屑为(火山岩、硅质岩、粉砂岩、片岩、石英岩等)岩屑、长石、石英等，以次棱—次圆状为主，少棱角状，磨圆不佳，大小一般0.1～0.25 mm。杂基体积分数一般5%～10%，颗粒—杂基支撑，钙质、泥质呈孔隙式—基底式胶结。总体表现为结构成熟度和成分成熟度较低。

4 沉积环境

通过野外地质调查，白干湖组鲍马序列为AB、ABC、ABD、BCD和BD段组合，以中薄层砂岩为主，基本层序下部均以鲍马层序列A或B段开始，E段不发育。鲍马层序列中沉积构造发育：A段下部发育冲刷构造、重荷模，A段上部表现为粒序层理；B段为平行层理；C段显示为波纹层理、斜层理、波状层理、交错层理；D段为平行层理。在每个基本层序中中粗砂岩或砂岩厚度向上逐渐减薄，而细砂或千枚岩向上增大。综上所述特征分析，该组岩石组合总体面貌具有复理石建造特征，其沉积相应为大陆斜坡次深海—深海相。

经粒度分析，白干湖组上部碎屑岩中碎屑体积分数90%～95%，填隙物体积分数5%～10%，平均粒度2.066 7～2.766 7φ，以细砂为主；标准偏差0.688 7～0.769 1，分选较好—中等；偏度0.046 7～0.234 9，为正偏态，属海洋沉积。峰态1.024 6～1.405 2，为窄—很窄。累计概率曲线图(图3)由跳跃和悬浮两个次总体组成，缺失滚动次总体，跳跃次总体含量83%～88%，斜率较高，为50°～55°，反映分选中等至较好，悬浮次总体含量低，为1%～2%，斜率0～1°，反映分选差。S截点4.8～5φ，两个次总体之间多为渐变关系，混合度为0.5φ左右。概率图显示与浅海—次深海沉积的特征十分相似。

图3 粒度分析累积概率曲线图Fig.3 The cumulative curves of probability of granulometric distribution

另外结合路线地质调查，发现白干湖组砂质板岩中夹含砾粗砂岩及中基性火山岩，火山岩顺砂岩走向为透镜状不稳定产出，反映为典型构造活动带之产物，所夹表明沉积环境为动荡环境下的沉积。从碎屑岩中岩屑及砾石成分以火山岩、硅质岩及石英岩为主，部分为砂岩、片岩等，与岛弧组分十分相似，部分与大陆组分相似，故物源区稍具有双向性，但以岛弧为主，反映了该套沉积物具弧后盆地沉积特征。

根据白干湖组岩石结构成熟度和成分成熟度较低、发育鲍马序列、粒度特征，发育代表深水环境的笔石化石，可以确定其为海相浊积岩，具复理石特征。白干湖组基本层序类型反映一种自下而上由粗变细、由厚变薄的正粒序层理，而浊流沉积的鲍马沉积序列及重荷模等特征，反映了一种由下向上由浅海—次深海斜坡、水体由浅入深的沉积环境，主体为海平面上升过程中海浸体系域。因此白干湖组为复理石弧后盆地沉积，代表被动陆缘大陆斜坡—深海平原的沉积物，是该区原特提斯洋发生俯冲消减到碰撞闭合的填满沉积记录。

5 时代讨论

2000年至2002年，新疆地质调查院开展的1∶25万阿牙克库木湖幅于阿牙克库木湖西北部大沙河—白干湖—鸭子泉一带的该组地层中采集到含Monoclimacisgriest-oniensis(Nicol)，Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，S-treptograptuscf.becki(Barrande)等志留纪笔石化石，将其时代归属志留纪。2008年至2011年，甘肃省地质调查院开展的1∶5万白干湖地区J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅区域地质调查工作，依据在鸭子达坂西采集的蓝藻孢子等微体化石，将白干湖组时代进一步厘定为早志留世。

本次工作在研究区迎阳坡一带的下志留统白干湖组地层南侧的蚀变玄武岩中获得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成岩年龄；在西邻区黄沙河一带该组地层中采集了U-Pb同位素样品，获得了(429.6±3.7)Ma碎屑岩浆锆石U-Pb同位素年龄，结合区域上该组岩层取得的笔石化石和蓝藻孢子微体化石，将白干湖组时代归为早志留世。

6 结论

(1)根据岩石组合特征将白干湖组划分为两个岩性段，即下部片岩段、上部碎屑岩段，二者断层接触。

(2)白干湖组总体为一套低绿片岩相的复理石沉积碎屑岩，受区域构造作用影响叠加动力变质作用，岩石构造变形强，发育糜棱岩化带、千糜岩化带及片理化带。

(3)岩石结构成熟度和成分成熟度较低，发育鲍马序列，结合粒度特征，白干湖组为复理石弧后盆地沉积，代表被动陆缘大陆斜坡—深海平原的沉积物，是该区原特提斯洋发生俯冲消减到碰撞闭合的填满沉积记录。

(4) 利用取得的(429.6±3.7)Ma碎屑岩浆锆石U-Pb同位素年龄及地层南侧蚀变玄武岩获得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成岩年龄，结合区域取得笔石化石及蓝藻孢子微体化石，将白干湖组时代定为早志留世。