藏东碧土蛇绿岩对羌塘构造属性和羌塘油气勘察的启示*

王世锋 许 光 吴中海 姚海涛

（1.中国地质科学院地质力学研究所 北京 100081；2.中国地质调查局资源评价部 北京 100038）

狭义上的羌塘块体是指夹持于金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间的藏中地区，而广义上的羌塘块体是指包括藏中和藏东地区且与思茅盆地相邻的广大区域。随着藏东地区研究工作的持续展开，许多研究者将藏东地区的昌都盆地和左贡盆地均归为广义上的羌塘地块组成部分（Metcalfe，2013；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019，2021），本文关于羌塘的概念是指广义上的羌塘。自Yin and Harrison（2000）总结前人研究成果，建立青藏高原及邻区的构造框架以来，夹持于金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间的羌塘地块以羌塘复背斜或羌塘穹窿的构造形象深入人心，影响深远。羌塘板块的构造属性对全球块体的特提斯演化、新生代高原变形、区域的矿产能源勘探甚至大型工程建设（如川藏铁路、雅江下游水库）等都具有巨大的影响。然而，多年来关于羌塘块体如何与相邻地区块体的对接一直得不到很好的解决，例如，羌塘地块向东南，金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间存在思茅地块和保山地块，这两个地块之间的昌宁—孟连缝合带是毫无争议的古特提斯缝合带，甚至被认为是分隔冈瓦纳块体与华夏块体的分界线（Wu et al.，1995；冯庆来等，2002；Sone and Metcalfe，2008）；向西到帕米尔高原，金沙江缝合带和Tanymas缝合带对接，而班公湖—怒江缝合带是与Rushan-Pshart缝合带还是Shyok缝合带对接则存在很大的争议（Lacassin et al.，2004；Phillips et al.，2004；Schwab et al.，2004；Wang et al.，2012）。随着双湖地区高压榴辉岩和蛇绿岩带的发现（李才等，2006；Zhang et al.，2006；Zhai et al.，2016），以龙木措—双湖缝合带为界将羌塘地块一分为二的观点逐渐引起人们的关注。在帕米尔高原一些研究者将Rushan-Pashart缝合带与龙木措—双湖缝合带相连，认为北羌塘与中帕米尔块体是一体的；南羌塘与南帕米尔块体对接，而Shyok缝合带与班公—怒江缝合带相连（Angiolini et al.，2013；Wang et al.，2020；Tang et al.，2020）。向东，一些研究者建议北羌塘与思茅—印支地块相连，块体具有华夏板块属性；而南羌塘与保山地块相连，块体具有冈瓦纳块体属性（李才等，2009；Metcalfe，2013；Wang et al.，2018，2019），而藏东地区蛇绿岩带的缺失是这种建议的短板。近期随着左贡碧土蛇绿岩研究工作的逐步深入（Wang et al.，2021），这种将羌塘块体一分为二的观点在藏东逐渐得到认可。基于近期新的调查研究，笔者将进一步展示藏东碧土蛇绿岩带的岩石学及年代学新认识，根据藏东地区古特提斯洋存在的新证据，为羌塘构造研究及油气勘探提供新的约束。

1 区域地质背景

根据1∶200 000地质图（西藏自治区地质矿产局，1993），藏东地区的羌塘盆地由左贡中生代盆地、北澜沧江构造带和芒康—昌都中生代沉积盆地3个次级构造单元组成（图1a中IV构造单元）。两个中生代盆地连续沉积了超过4 km厚的中三叠—早白垩纪沉积地层，晚白垩—第三纪地层零星出露于一些小型陆间沉积盆地中。而古生代地层及结晶基底在两个中生代沉积盆地中很少出露，仅部分可见于分隔两个盆地的北澜沧江构造带，例如在北澜沧江构造带西坡的札玉—碧土一线，零星可见强烈变形变质的二叠系砂岩和板岩、石炭纪碳酸盐与砂板岩。北澜沧江构造带分布大面积的印支期花岗岩和喷出岩，故又叫北澜沧江岩浆岩带（图1a中IV2单元）。一些研究者将这些岩浆岩与古特提斯洋的闭合联系起来（Tao et al.，2014；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019）。近期，Zhang et al.（2018）在丁青地区的北澜沧江构造带发现超高压榴辉岩，从侧面表明此构造带的俯冲碰撞带属性。吴根耀（2006）在左贡碧土—札玉一线的北澜沧江构造带发现一系列蛇绿岩套的岩石组合，并将碧土蛇绿岩带归为古特提斯缝合带（图1a中IV3单元），但这种认识一直没有引起足够的重视。Wang et al.（2021）对碧土蛇绿岩带展开了详细的岩石学、年代学及构造学研究，得到432～254 Ma的年龄数据，并将碧土蛇绿岩作为枢纽与龙木措—双湖缝合带和昌宁—孟连缝合带连接成一个整体，在青藏高原上构成一条完整的古特提斯缝合带（图1a）。藏东地区的羌塘盆地在新生代经历了强烈的挤压缩短变形，3个次级构造单元均发育一系列北西—南东走向的断裂（图1b）。由于东构造结的持续向北东方向的挤入，昌都—芒康中生代盆地在德钦附近逐渐尖灭。德钦—奔子栏断裂表现出右旋走滑特征，将一些地层单元和不活动构造错开至少10～30 km。沿德钦—奔子栏断裂带，历史上曾发生多次大于MS6级的地震。

图1 喜马拉雅—青藏高原造山带及邻区古特提斯缝合带框架图（a）；藏东地区碧土混杂岩带地质构造图（b.据1∶200 000德钦幅地质图）；碧土混杂岩带与采样位置图（c）Fig.1 A sketch map of the Paleotethyan sutures in Himalayan-Tibetan orogenic belt and its neighborhood（a）；simplified geologic map of the eastern Tibet（b，after 1∶200 000 Deqin geological map）；the site of the GB04 gabbro sample in the Bitu ophiolite mélange profile（c）

2 碧土混杂岩带地质特征

沿左贡扎玉—碧土一线扎曲河沿线发育一套石炭—二叠系板岩片岩，这套岩石厚度超过4 km，地层后期变形较强，呈紧密褶皱状，地层走向北西—南东。在区域上这套地层被区分为上、中、下石炭地层，但无明确的群组划分。在地层中零星出露一些超基性、基性岩，以及硅质岩和碳酸盐岩夹块（图1b、图1c）；此外，可见走向呈北西—南东向的花岗质糜棱岩。野外考察发现，沿扎曲一线，蛇纹石化橄榄岩包裹在石炭—二叠系板岩中，二者呈断层接触；同样，辉长岩岩体也包裹在板岩中，辉长岩体大小从几米到近千米在野外均观察到，辉长岩与围岩呈断层接触，沿此混杂岩带，玄武岩体出露面积较大，最大的岩体长度在2～3 km左右（图2）。硅质岩和碳酸盐呈不规则团块状同样出露在扎曲河谷两岸。显微镜下，可明显看到橄榄岩中蛇纹石和透闪石晶体，辉长岩中斜长石和辉石晶体清晰可辨，玄武岩中斜长石碎斑被基质包围（图2）。这些均表明在区域上被划为石炭系地层的这套沉积物，并不是一套完整的沉积体系，更有可能是一条代表着洋壳消失的混杂岩带。

图2 碧土混杂岩带内的岩石特征Fig.2 Rocks from the Bitu mélange zone

由于新生代东构造结的挤入，三江地区金沙江缝合带、北澜沧江缝合带（碧土缝合带）和怒江缝合带相距仅有40～60 km（图1b）。特别是怒江缝合带和碧土缝合带在地理上均处于怒江汇水盆地，因此，传统上碧土混杂岩带被认为可能是由于逆冲推覆作用从怒江混杂堆积搬运到碧土地区。为了区别这两条混杂岩带，我们对碧土混杂岩带中辉长岩进行了测年（图1c）。锆石U-Pb LA-ICPMS年龄显示碧土蛇绿岩中辉长岩形成于285.6 Ma，属于古特提斯洋岩石，从而将两者区分开来。

3 测试流程与年代学数据

3.1 实验流程

锆石的分选采用重液和磁选方法在河北省地质队实验室完成。运用阴极发光图像来观测锆石颗粒的内部结构并选取合适的点位用以分析研究。U、Th、Pb的测定在中国科学院青藏高原研究所LA-ICP-MS进行，详细分析方法见Liu et al.（2008）。锆石标样与锆石样品以1∶3比例交替测定。U-Th-Pb同位素比值用标准锆石Plésovice（337 Ma；Sláma et al.，2008）校正获得，以标准样品Qinghu（159.5 Ma；Liu et al.，2008）作为未知样监测数据的精确度。同位素比值及年龄误差均为1σ。数据结果处理采用ISOPLOT软件（Ludwig，2003）。表1为锆石U-Pb年龄数据。

3.2 实验结果

样品GB-04中的锆石为浅黄至透明，自形晶，短柱状。CL图像显示锆石一般具有发光的核部（低U）以及晶形较弱的岩浆岩振荡环带（图3），颗粒通常长60～100μm，宽40～60μm。9个测试点 的年龄值范 围在在293±2.2 Ma～279±3.0 Ma之间（表1），206Pb/238U的平均年龄为285.6±3.2 Ma（图3）。Th/U比值为0.33～1.18，指示典型岩浆来源。285.6 Ma代表了特提斯洋壳内有一期辉长岩基性岩浆的侵位年龄。

表1 藏东碧土混杂岩带辉长岩锆石LA-ICPMSU-Pb年龄表Table 1 LA-ICP-MSU-Pb analyses of zircon grains from gabbro rock in the Bitu mélange，eastern Tibet

图3 辉长岩锆石LA-ICPMSU-Pb年龄谐和图Fig.3 Concordia diagram of zircon LA-ICPMSU-Pb dating for gabbro rock

4 讨 论

4.1 古特提斯域的对比

碧土地区零星出露的蛇纹石化橄榄岩、辉长岩和玄武岩块体及硅质条带，表明一条蛇纹混杂岩带的存在，其中辉长岩中285.6 Ma锆石U-Pb年龄表明本区在该时代存在一条还没有闭合的特提斯洋，即碧土洋。虽然碧土洋现今遗留的位置与班公湖—怒江缝合带的位置相距很近（图1b），但根据现有的大量资料表明班公湖—怒江中特提斯洋裂开的时间晚于260 Ma（Li et al.，2019），本文蛇绿岩套的年龄老于班公湖—怒江特提斯洋年龄，因此，我们将碧土洋归于古特提斯洋的一部分；同时，与碧土洋洋壳年龄对应的是在该带东侧存在一条270～220 Ma的I-S型酸性岩浆岩带（Tao et al.，2014；Peng et al.，2015；Wang et al.，2018，2019），表明这段时间碧土洋逐渐向北东方向俯冲消减。本区特提斯演化与邻区的龙木措—双湖缝合带和昌宁—孟连缝合带可对比（Wu et al.，1995；Sone and Metcalfe，2008；Zhai et al.，2016），由此表明在高原存在一条连续的、完整的古特提斯缝合带。同时，以双湖—碧土—昌宁缝合带为界，南羌塘和保山地块均具有古生代冰水沉积物特征，它们是冈瓦纳地块的组成部分，同时属于基梅里地块（Cimmerian）的东缘（Sone and Metcalfe，2008；李才等，2009；Fan et al.，2015；Wang et al.，2019，2021）。基梅里地块向西还有中帕米尔地块、阿富汗地块、伊朗地块及土耳其地块等。在能源勘探中一直认为阿拉伯地区与羌塘同属于古特提斯域，阿拉伯地区丰富的油藏为羌塘地区找油提供了参考。虽然伊朗和土耳其两个国家拥有丰富的石油资源，实际的石油勘查表明这些油藏均产出于阿拉伯地盾（板块），伊朗和土耳其板块上并没有丰富的石油资源（饶勇等，2016），因此将阿拉伯地区与羌塘对比的说法并不成立。同时，古生代古生物研究表明北羌塘和昌都—思茅地块均含有丰富的热带动植物群化石，这些微板块具有华夏板块的属性。由此，双湖—龙木措—碧土—昌宁—孟连缝合带是冈瓦纳与华夏两大块体的分界带，而不是更南部的班公湖—怒江或更北部的金沙江缝合带（Kapp et al.，2000；潘桂棠等，2012）。

南羌塘的冈瓦纳属性和北羌塘的华夏属性对以中生代生储盖层为目标的石油勘探影响并不大，因为龙木措—双湖古特提斯洋闭合以后，南北羌塘两个盆地岩相古地理环境是相似的。例如已有的油气勘探表明，无论南羌塘还是北羌塘，3个含油气丰富的地层分别是晚三叠肖茶卡组，早侏罗雀莫错组和中侏罗布曲组—夏里组（王剑等，2018）。如果考虑到古生代地层，则具有温暖化石群的北羌塘具有更大的勘探潜力。同时，羌塘沉积盆地晚期，南羌塘块体经历了班公湖—怒江中特提斯洋的闭合，南羌塘构造变形情况较北羌塘更复杂。

4.2 古特提斯域对新生代变形模式的限定及对羌塘油气勘探的影响

自Tapponnier（1982）提出侧向挤出模式以来，新生代青藏高原变形模式的争论一直很大，直到Zhang et al.（2004）通过GPS观测验证了Wang et al.（1998）提出的藏东块体分散变形与旋转模式，这种争论才逐渐被channel flow模式的争论所取代。但GPS观测只能说明全新世以来块体的活动特征，不能完全否认块体自古近纪以来具有挤出模式的活动特征。而且侧向挤出模式建立的基础是喀喇昆仑断裂将班公湖—怒江缝合带与Rushan-Pshart缝合带错开480 km和红河—哀牢山断裂将印支板块奠边府缝合带从金沙江缝合带错开500～700 km（Leloup et al.，1995；Lacassin et al.，2004）。因此，建立正确的缝合带对比方案才是解决新生代变形模式争论的基础。本文关于龙木措—双湖—碧土—昌宁—孟连古特提斯缝合带的提议对羌塘块体与相邻块体对接及新生代羌塘变形模式具有重要意义。碧土古特提斯带的存在支持将羌塘一分为二的观点，在青藏高原与帕米尔块体对比方案上，金沙江缝合带与Tanymas缝合带相连，龙木措—双湖缝合带与Rushan-Pshart缝合带相连，而班公湖—怒江缝合带与Shyok缝合带相连（Robinson et al.，2009；Angiolini et al.，2013；Wang et al.，2020；徐天德等，2020），由此喀喇昆仑断裂错断南北羌塘地块与中南帕米尔地块，错距在150 km左右（Phillips et al.，2004；Robinson et al.，2009；Wang et al.，2012；徐天德等，2020；图4a）。而藏东南地区，已有的证据同样表明印支地块与思茅地块是同一地块（Metcalfe，2013；Faure et al.，2014；Wang et al.，2016），不存在金沙江缝合带与奠边府缝合带被错开500 km，同样不存在万象（呵叻盆地）盆地是从楚雄或四川盆地挤出500 km的说法（Leloup et al.，1995；图4b），因为这两者分属于思茅—印支地块和扬子地块，从而排除沿红河断裂大规模挤出的说法。

图4 帕米尔高原、青藏高原和东南亚块体初步修正（a.据Wang et al.，2020修改）；青藏高原和东南亚块体初步修正（b.据Metcalfe et al.，2013；Wang et al.，2020修改）显示建立在奠边府缝合带与金沙江缝合带对比和呵叻盆地与楚雄盆地对比基础上的大规模挤出模型不成立Fig.4 Preliminary correlation of tectonic blocks among the Pamir Plateau，the Tibetan Plateau，and Southeast Asia（a，modified after Wang et al.，2020）；blocks correlation from the Tibetan Plateau to Southeast Asia（b，modified after Metcalfe et al.，2013；Wang et al.，2020）

第三纪以来青藏高原挤出模型和分散变形模型对羌塘油气勘察具有重要的理论意义。青藏高原在新生代无大规模板块侧向挤出行为表明新生代以来印度板块与欧亚板块之间1 500～2 500 km的汇聚主要被高原主体与邻近地区的挤压缩短增厚隆升过程所吸收，羌塘块体作为为青藏高原主体部分，所吸收的缩短量可能远远大于前人所估计的200 km（Yin and Harrison，2000）。Rutte et al.（2017）曾估算北帕米尔地块上地壳增厚了3倍，同样，对超过5 km沉积厚度的中生代地层而言，羌塘中生代地层的实际厚度应该超过15 km。羌塘地层的变形强度和深度应该远超当前的估算。然而，现今的地球物理剖面解译与这种认识相差很远。已有的二维地震剖面解译显示的断裂密度和变形强度甚至远小于天山山前库车盆地，而深部构造解译无论褶皱、断裂还是构造层存在过于平缓的特征（图5）。如果前人这种地震解译正确的话，则表明薄层构造致使地层发生多次逆掩推覆活动，这会造成地层的多次重复与地层的不连续性，从而生储盖层在地表以下应以多次重复出现为特征。这种情况下，我们不应只局限于地壳浅层的勘查，加强深部勘测是取得油气突破的关键因素。在构造变形程度和变形深度远超以往预估的前提下，加强超深钻工程显得尤为迫切。到目前为止，在中石油和地调局共40余口钻探井中（王剑等，2018），绝大部分是小于1 000 m深度的浅钻，仅有一口是4 600 m左右的深井，无论井位的密度还是井深，远远低于成熟的石油勘探区块，这远远不能控制羌塘盆地万米深度内的生储盖层和构造圈闭。

图5 二维地震解译下的羌北托纳木凹陷（a）和羌南凹陷（b）构造样式（据王剑等，2018）Fig.5 Fault deformation style under seismic interpretation in northern Qiangtang Tuonamu Sag（a）and South Qiangtang Sag（b）（after Wang et al.，2018）

4.3 南北向正断层对羌塘特提斯域油气勘探的影响

已有的油气测试已经表明羌塘盆地并不缺少优质的烃源岩、良好的储层和盖层（王成善等，2004；王剑等，2018）。同时高原挤压缩短阶段与羌塘二次生烃、油气运移及新的盖层形成时间吻合，这些均表明羌塘盆地的构造变形并不全是破油构造，只是新生代强烈的挤压缩短使很多浅层油气逸散至地表，因此加强深部勘探是未来油气勘探的重要方向。此外，除高原主体的35～20 Ma期间的强烈挤压缩短变形外（吴珍汉等，2011），14 Ma以来的南北向伸展构造在油气勘探中的作用被有意无意的忽略掉。双湖裂谷将中央隆起带（龙木措—双湖—碧土缝合带）一分为二（图6），西侧的断层下盘冰峰海拔高度超过6 400 m，而断层上盘最低海拔高度在4 900 m左右，考虑到不同高度风化剥蚀速率不同，作为高地形的断层下盘意味着相对较高的剥蚀速率，这表明双湖裂谷两侧有大于1 500 m的地层差异。裂谷西侧出露一系列与龙木措—双湖缝合带有关的变质岩、基性岩和花岗岩带（Zhang et al.，2006；Zhai et al.，2016），而东侧仅出露中生代沉积盖层也是这种差异隆升的最好例证。此外，断层上盘发育一系列平行于裂谷主干断裂的分支伸展构造（汤文坤等，2019），目前这些次级伸展断裂影响深度并没有在地球物理剖面上有明确的显示。因此，以双湖裂谷为界，西侧的光明湖区块、半岛湖区块，与裂谷东侧的托纳木区块、隆鄂尼区块油气圈闭应该在深度上存一定的差异，这在以往的工作中并没有充分体现出来。

图6 双湖裂谷将羌塘盆地油气勘探远景区分隔为东西两个块体（底图据王剑等，2018）Fig.6 Shuanghu graben divided the Qiangtang petroleum and gas target areas into two parts（after Wang et al.，2018）

5 结 论

近南北走向碧土混杂岩带中内可见蛇纹橄榄岩、辉长岩和基性岩脉，玄武岩也是混杂岩带内常见的岩性之一。此外石炭—二叠系板岩—片岩地层中还可以看到灰岩团块与硅质条带，这些岩石组合和岩石特征表明碧土混杂岩带可能是残留的特提斯洋壳的组成部分。辉长岩锆石U-Pb LA-ICP-MS测年显示辉长岩形成于285.6 Ma，这个年龄老于班公湖—怒江中特提斯洋的打开时间，因此，碧土蛇绿岩套具有古特提斯属性。

碧土蛇绿岩带的发现及其古特提斯缝合带属性的确立支持将羌塘块体一分为二的观点，同时支持北羌塘具有华夏板块属性，南羌塘具有冈瓦纳块体属性。通过羌塘地块与邻区块体对比，限定青藏高原新生代陆内变形以挤压缩短增厚隆升为特征，羌塘块体由于挤压发生侧向挤出的规模是很小的。由此，羌塘盆地中生代地层构造变形强度和深度很大，南北羌塘盆地烃源岩和生储盖组合应该在地表以下多次重复出现。加强油气的深部勘探是高原分散变形模型支持的未来油气勘探方向。