西藏荣玛地区上三叠统日干配错组沉积环境及其构造意义

陈耀飞，侯恩刚，高金汉，肖红吉，王根厚

(1.江西省科学院科技战略研究所，江西 南昌 330096；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083)

0 引 言

青藏高原是地球的“第三极”，亦是至今最具活性的构造带之一[1-3]，保存着从古生代以来的多期威尔逊旋回记录。自北向南，青藏高原由祁连山—昆仑地块、松潘—甘孜地块、羌塘地块、拉萨地块和特提斯喜马拉雅地块构成，分别被昆仑、金沙江、班公湖—怒江和雅鲁藏布江缝合带分隔开来[4-10]。班公湖—怒江缝合带位于拉萨地块与羌塘地块之间，在中国境内，由东侧的丁青向西至中部的安多、尼玛，到西侧的改则、日土地区，其东西向延伸超2 000 km，带内及两侧残留的相关地质证据为研究班公湖—怒江洋的构造演化提供了天然的理想实验室[1, 8, 9, 11-12]。班公湖—怒江缝合带已被研究了几十年，国内外学者积累了大量宝贵的研究成果，但各研究区研究程度差异巨大，而且一些基础问题仍争议不断，如班公湖—怒江洋开始时间、俯冲极性、闭合时间等。

西藏荣玛地区发育着巨厚的上三叠统日干配错组碳酸盐岩沉积，该地层可能保留着班公湖—怒江洋开启阶段演化的关键信息，然而由于该区处于西藏腹地，自然条件较为恶劣，前人对该套地层的研究较少。本文在多次野外详细考察、剖面测制、样品采集的基础上，分析该区域日干配错组的沉积环境，揭示其沉积演化规律，以期从沉积学角度对班公湖—怒江洋的开启时间及开启模式进行探讨。

1 区域地质背景

羌塘地块介于金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间，是青藏高原主体板块之一，可进一步以中部的龙木错—双湖变质带为界限划分成南羌塘、北羌塘地块，也有学者称东、西羌塘地块[13-15]。南羌塘地块发育新元古代的强变形变质结晶基底，476～471 Ma的脉岩侵入其中[16-18]。奥陶纪—泥盆纪时期研究区发育大陆边缘稳定的碳酸盐岩沉积建造，其上被上石炭统—中下二叠统展金组冰碛砾岩夹玄武岩序列覆盖[13]，再往上是上二叠统曲地组深水浊积岩序列[19]和鲁谷组灰岩[15]。上三叠统日干配错组为碳酸盐岩夹少量细碎屑沉积，沉积相为浅海台地，其与下伏晚古生代地层呈不整合接触关系，与上覆侏罗系沉积序列也呈不整合接触关系[13, 20-21]。

西藏荣玛地区那岗日日干配错组(T3r)位于南羌塘盆地中心地带，地处龙木错—双湖缝合带以南，属于羌南—宝山板块(图1)。研究区日干配错组底部由于第四系覆盖，与下伏地层接触关系不明，顶部覆盖下侏罗统色哇组，二者为整合接触或存在短暂沉积间断。

2 剖面概况及研究方法

本文实测地层剖面位于西藏荣玛乡那岗日，起点坐标为N32°47′03″，E86°46′18″，海拔高度5 068 m，终点坐标为N32°44′18″，E86°44′06″，海拔高度5 071 m。剖面上，日干配错组岩性以灰岩为主，夹少量的中细砂岩，偶见以灰岩砾石为主的含砾砂岩(图2)。砂岩发育平行层理和小型交错层理(图2(a)和(b))。灰岩类型丰富，包括生物碎屑灰岩、藻礁灰岩、核形石灰岩、介壳灰岩等(图2(c)-(f))。

沉积学方法被广泛用于推演盆地旋回、重塑构造演化，而碳酸盐岩岩石微相分析作为恢复其沉积环境和成岩演化历史的重要手段，目前在国内外被广泛接受，并取得大量成果[22-24]。本文是借助显微镜等对岩石组成、结构及形貌特征进行分析(如颗粒组成、胶结结构、分选、磨圆及显微构造等)，以确定岩石成因机理和形成环境及沉积作用过程信息[25]。依据岩性变化，共采集了67件岩石样品，每件样品进行岩石薄片的磨制，薄片磨制及岩石薄片鉴定工作在河北省地矿局区调研究所实验室完成，碳酸盐岩命名及微相类型参照马永生2007的分类方案[25]。

3 岩石类型和微相分析

日干配错组碳酸盐岩主要颗粒类型有6种，包括生物碎屑、砂屑、砾屑、核形石、鲕粒和球粒，以一级标准为颗粒组分，碳酸盐岩岩石类型次级标准为结构分类与成岩作用特点，共划分出13种主要的岩石类型，各岩石类型特征如下。

灰泥灰岩(图3(a))：方解石灰泥和微晶方解石含量在95%以上，生物碎屑含量极少，低于5%。

含生物碎屑灰泥灰岩(图3(b))：主要由方解石灰泥和微晶方解石组成，偶见生物碎屑，生物碎屑含量低于10%。

灰泥灰岩和含生物碎屑灰泥灰岩的支撑结构为灰泥支撑，生物碎屑含量极低，类型也比较单一，主要为双壳类、腹足类、藻类等广适性的海洋生物，保存较完整，表明当时的水动力条件微弱，主要形成于低能的局限台地环境。

生物碎屑粒泥灰岩(图3(c))：颗粒主要为生物碎屑，含量低于50%，个别化石保存较完整，以双壳类、腹足类为主，偶见棘皮动物、腕足类、有孔虫；次要颗粒为内碎屑，砂级大小，磨圆度中等到较差；基质为灰泥、微晶方解石。生物种类多且保存较完整的特征以及灰泥基质的大量存在，表明沉积物形成于浪基面以下较低能的开阔台地。

生物碎屑泥粒灰岩(图3(d))：颗粒成分主要为生物碎屑，含量大于50%，化石保存较差。生物类型主要为双壳类、有孔虫、棘皮类等，其次含有腹足类、腕足类、介形虫、藻类、钙质海绵、六射珊瑚等，破碎较明显，生物碎屑受到重结晶作用的影响。基质为灰泥，含量30%～40%，偶见亮晶胶结。生物类型多样的特征和灰泥基质的存在表明其形成于水动力条件中等的开阔台地。

球粒泥粒灰岩(图3(e))：颗粒组分主要由球粒组成，球粒呈粉砂级大小，直径在0.1～0.2 mm之间，大小均一，形状规则，主要为球状-似球状。其它颗粒包括石英质粉砂和生物碎屑。生物碎屑含量很少，偶见有孔虫、双壳类碎片。颗粒间为灰泥和微亮晶。该类岩石主要形成于局限台地和能量较低的开阔台地。

砂屑泥粒灰岩(图3(f))：颗粒呈粉砂-砂级大小，含量大于50%，磨圆度较差，偶见生物碎屑，灰泥填充。该岩石类型主要发育于局限台地或水动能较弱的开阔台地。

砂屑颗粒灰岩(图3(g))：颗粒呈砂级大小，含量大于50%，分选、磨圆度较好。含少量生物碎屑(双壳类、腕足类、介形虫等)。亮晶胶结为主，少量灰泥基质填充。该类岩石主要产于能量较高的开阔台地和台地边缘浅滩环境。

砾屑颗粒灰岩(图3(h))：颗粒1～2 mm，细砾级大小，砾屑分选性差，以椭圆形为主，磨圆度较好，主要形成于水动能较高的开阔台地或台地边缘浅滩环境中，波浪及潮汐水流的作用较强，并混入了陆源碎屑。

核形石颗粒灰岩(图3(i))：由核形石、砂屑、生物碎屑及填隙物组成。核形石含量30%～40%，椭圆形，大小约2 mm。内碎屑呈粉砂级大小，磨圆度较好，零星分布。生物碎屑由腹足类、有孔虫和海百合茎等组成，亮晶胶结。该类岩石主要形成于台地边缘浅滩中。

放射鲕鲕粒颗粒灰岩(图3(j))：颗粒以放射鲕为主，含量约占50%，为圆形或椭圆形，大小0.2～0.5 mm。鲕粒核心主要为粉屑或方解石晶粒，含少量陆源碎屑，亮晶胶结。

同心鲕鲕粒颗粒灰岩(图3(k))：由鲕粒、生物碎屑、砂屑、石英及填隙物组成。鲕粒主要为同心鲕，含量约60%，为圆形、椭圆形或异形，大小1～2 mm不等；鲕粒核心主要为砂屑、粉屑或方解石晶粒，鲕核为石英及少量的介形虫等生物碎屑。多数同心鲕的同心圈层较为明显，呈亮层和暗层交互出现。生物碎屑由腕足类、海百合茎等组成。内碎屑呈砂级大小，磨圆度较好，零星分布。陆源碎屑由石英组成，次棱角状-次圆状，含量约5%，杂乱分布。鲕粒间主要为亮晶胶结。

鲕粒灰岩均形成于较高能环境中，其中放射鲕鲕粒颗粒灰岩主要形成于开阔台地内浅滩，同心鲕鲕粒颗粒灰岩主要形成于台地边缘浅滩中。

藻礁灰岩(图3(c))：造礁生物主要为绿藻类，多呈丛状、管孔状及不规则状，多已重结晶，次为海绵、六射珊瑚。藻礁灰岩主要以粘结岩的形式存在。

珊瑚礁灰岩(3(l))：造礁生物主要为六射珊瑚，次为海绵、藻类，含量30%～85%之间。六射珊瑚以丛状复体为主，呈树枝状，单枝较细，分枝间夹角较大；亦见有单体珊瑚，个体小，直径为0.1～0.3 cm。海绵在该区是一种重要的造礁生物，可单独成礁灰岩，造礁海绵主要为钙质海绵。附礁生物种类较多，以小型单体生物为主，有苔藓虫、有孔虫、腕足类、双壳类、腹足类和棘皮动物等，多呈碎屑，含量一般不超过20%，填集于生物格架之间；格架间填积物以灰泥为主，含量普遍高于附礁生物，变化于30%～65%之间。

4 沉积相及沉积环境分析

根据岩石特征及组合类型，可将日干配错组划分为陆源碎屑滨岸相、碳酸盐岩局限台地相、开阔台地相、台地边缘浅滩相、台地边缘生物礁相和斜坡相6个沉积相(图4)，并得出相应的碎屑岩-碳酸盐岩沉积模式(图5)。

陆源碎屑滨岸相主要为黑色、灰黑色薄层泥岩与中薄层粉细砂岩、细砂岩韵律性互层，砂岩中发育平行层理及小型交错层理(图2(a)和(b))。

局限台地相主要为灰黑色薄层灰泥灰岩和含生物碎屑粒泥灰岩，局部夹薄层钙质泥岩，生物碎屑含量较少，类型单一，主要为广盐度的双壳类、蓝绿藻和腹足类，存在少量有孔虫与介形虫。反映了浅水低能的沉积环境，即局限台地相。所含岩石类型以灰泥灰岩和含生物碎屑粒泥灰岩为主，其次是砂屑泥粒灰岩、球粒泥粒灰岩。

开阔台地相主要为灰黑色中厚层生物碎屑灰岩夹中薄层内碎屑灰岩。生物碎屑含量变化较大，类型多样，以半自形为主，偶见完整壳体的腹足类、有孔虫、介形虫及腕足类化石个体(图2(c))。内碎屑以砂屑为主，磨圆较差。基质为灰泥或以灰泥为主，反映波浪作用较弱或极弱，水动力能量指数(粒泥比)较低。在开阔台地相中存在一些浅滩和点礁，浅滩中岩性以灰黑色-灰色中厚层生物碎屑灰岩、内碎屑颗粒灰岩为主，夹薄层灰色鲕粒灰岩。生物碎屑含量高，较为破碎，类型丰富，以双壳类、棘皮动物为主，其次为腕足类、有孔虫、苔藓虫、腹足类和藻类等。点礁呈丘状产出，横向上不连续，隆起幅度不高，发育的规模较小，其岩性以灰黑色块状藻礁灰岩(图2(d))为代表，造礁生物主要为藻类、海绵和六射珊瑚。开阔台地相中所含岩石类型以生物碎屑粒泥灰岩、生物碎屑泥粒灰岩、砂屑泥粒泥灰岩和砂屑颗粒灰岩为主，其次有放射鲕鲕粒灰岩、藻礁灰岩及砾屑颗粒灰岩。

台地边缘浅滩相岩性整体表现为灰黑色厚层鲕粒灰岩与灰色中厚层砂屑、砾屑颗粒灰岩互层，有多种颗粒组分，鲕粒、内碎屑和核形石(图2(e))均可见，每层中鲕粒类型较为单一，或为放射鲕，或为同心鲕，内碎屑磨圆度较好。偶见生物碎屑，多保存不完整，较破碎。岩石类型以鲕粒灰岩、内碎屑颗粒灰岩为主，含少量颗粒灰岩。

台地边缘生物礁相呈浑圆孤峰突起状，高约数十米，横向延续(图2(f))。造礁生物主要有六射珊瑚、钙质海绵和钙藻类，附礁生物为苔藓虫、有孔虫、腕足类、双壳类、腹足类和棘皮动物等。礁基发育中-薄层的介壳灰岩(图2(g))，礁间为灰色、灰黑色生物碎屑泥粒灰岩。岩石类型以生物礁灰岩和生物碎屑泥粒灰岩为主，其次是生物碎屑粒泥灰岩和核形石颗粒灰岩。

斜坡相底部为灰色薄层状中细砂岩与粉砂岩韵律性互层，发育平行层理、小型交错层理，中细砂岩底面可见底模构造，细砂岩或粉砂岩层面上发育大量遗迹化石；中部以灰色、深灰色中厚层砾岩为主，局部夹砂岩，砾石主要为泥晶灰岩，含大量珊瑚、海绵、海百合茎、层孔虫碎片，胶结物为砂质、泥质和粉砂质(图2(i))；顶部灰色、深灰色薄层状泥质灰岩与粉砂质泥质灰岩呈韵律性互层，局部夹砂质、铁质灰岩透镜体(图2(h))。

5 讨 论

5.1 沉积旋回

碳酸盐岩岩石类型和沉积相研究表明(图4)，日干配错组碳酸盐岩沉积经历了4次海进-海退旋回。第一次旋回：陆源碎屑滨岸相→局限台地相→开阔台地相→台地边缘滩相→开阔台地相，在底部的局限台地相中发育大量的藻礁灰岩；第二次旋回：局限台地相→开阔台地相→台地边缘滩、礁相→斜坡相→开阔台地相→局限台地相，并间隔若干次级旋回，在该旋回中发育了较深水的斜坡相沉积，在开阔台地相中存在一些浅滩和点礁；第三次旋回：陆源碎屑滨岸相→局限台地相；第四次旋回：陆源碎屑滨岸相→局限台地相→开阔台地相→台地边缘滩。

5.2 构造意义

5.2.1 班公湖—怒江洋的开启时间

由于研究方法的差异，不同学者对于班公湖—怒江洋的打开时间争议较大，时间跨度从中二叠世到早侏罗世[5, 26-32]。研究区日干配错组沉积环境整体为碳酸盐岩台地-半深海，说明在晚三叠世时期，班公湖—怒江洋北缘的水体深度较大，且应力背景以张扭性为主[33]。前人认为日干配错组与下伏中二叠统龙格组呈不整合接触[34]，在研究区未见两者的直接接触界面；但在研究区荣玛乡往南约10 km处的剖面上，日干配错组呈角度不整合覆盖于下二叠统吞龙共巴组之上。因此，本文认为班公湖—怒江洋的打开时间在晚三叠世之前，可能为晚二叠世—中三叠世，这与缝合带内部最老的硅质岩放射虫年龄为中三叠世[5, 26]，羌塘地区内部普遍发育的晚三叠世与下伏地层的角度不整合[17, 34-37]等证据吻合。

5.2.2 班公湖—怒江洋的开启模式

班公湖—怒江洋的开启模式也存在争议，有学者认为是由东向西呈剪刀口式开启[38]，也有学者认为缝合带东西段开启时间是一致的[39]。从区域上来看，班公湖—怒江洋北缘晚三叠世广泛发育巨厚的灰岩及陆源细碎屑沉积物：在缝合带西段双湖地区晚三叠世以三角洲-滨浅海-半深海为主，岩性主要为灰岩和陆源细碎屑岩[40]；在改则热那错[20]及尼玛荣玛地区，日干配错组均以碳酸盐岩台地-斜坡相为主，并识别出了4次海进-海退旋回，岩性主要为灰岩夹砂岩及泥岩，但可能由于荣玛地区更靠近中央古陆，地层中的陆源碎屑含量略多于改则地区；在班公湖—怒江缝合带中段安多地区，南羌塘地块晚三叠世地层为土门格拉群，下段岩性以碳酸岩盐组合为主，上段岩性为碎屑岩组合，沉积环境为开阔台地-陆棚相[41]；在班公湖—怒江缝合带东段丁青地区，南羌塘地块发育上三叠统结扎群，沉积环境为三角洲-碳酸岩盐台地-半深水斜坡环境[35]，因此认为班公湖—怒江缝合带北缘晚三叠世的沉积环境几乎是一致的。另外，南羌塘地块晚三叠世地层与下伏地层的不整合也是近乎同时的：在西段日土地区，李晓勇和文丰2007年发现日干配错组呈角度不整合覆于下伏中二叠统龙格组之上[34]；在尼玛地区，日干配错组与下伏中二叠统吞龙共巴组呈不整合接触关系；在双湖南北两侧，发育着介于晚二叠世至晚三叠世之间的褐-紫红色的黏土质角砾岩风化壳，代表着两者之间的沉积间断[35-36]；在缝合带中-东段安多—丁青一带，上三叠统土门格拉群和结扎群与下伏晚二叠世地层都是呈角度不整合接触关系[35, 41-42]。

综上，本文认为班公湖—怒江洋在晚三叠世之前开启的，且东西段是准同时打开的。

6 结 论

(1)日干配错组剖面碳酸盐岩发育13种主要的微相类型：灰泥灰岩﹑含生物碎屑灰泥灰岩、生物碎屑粒泥灰岩、生物碎屑泥粒灰岩、球粒泥粒灰岩、砂屑泥粒灰岩、砂屑颗粒灰岩、砾屑颗粒灰岩、核形石颗粒灰岩、放射鲕鲕粒颗粒灰岩、同心鲕鲕粒颗粒灰岩、藻礁灰岩和珊瑚礁灰岩。根据岩石特征及组合类型识别出6个沉积相：陆源碎屑滨岸相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘浅滩相、台地边缘生物礁相和斜坡相，在日干配错组中构成四个有序的海侵-海退旋回。

(2)经区域地质对比，本文认为班公湖—怒江洋于晚三叠世之前打开，且打开模式为东西段准同时开启。