班公湖-怒江缝合带东段八宿地区古生代地层碎屑锆石U-Pb年龄：物源分析及构造意义.pdf

2023年 7月CHINESEJOURNALOFGEOLOGY地质科学DOI：10.12017/dzkx.2023.05258（3）：94596411尹峥945班公湖怒江缝合带东段八宿地区古生代地层碎屑锆石 UPb年龄：物源分析及构造意义*尹峥1，2丁林1，2李金祥1王厚起1何振坤1，2次仁拉姆1赵晨圆1，2邓广隆1，2蔡福龙1（1.中国科学院青藏高原研究所，青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室 北京100101；2.中国科学院大学 北京100049）摘要八宿微陆块位于班公湖怒江缝合带东部，其古生代地层的构造属性存在争议，有增生楔和微陆块两种观点。古生代地层（邦达组和错绒沟口组）岩性为板岩、千枚岩，夹灰岩、砂岩等岩块。本文对八宿地区邦达组和错绒沟口组进行了野外调查、砂岩镜下观察以及碎屑锆石 UPb年代学研究，结果表明：1）地层中砂岩的地层最大沉积年龄为 510.22.5 Ma，结合岩块中古生物化石、玄武岩和辉绿岩锆石年龄，其沉积时代初步限定为寒武纪早石炭世。2）地层属于具有变质基底的微陆块，而不是增生楔。3）邦达组和错绒沟口组中碎屑锆石多为岩浆成因，测得 UPb 年龄可划分为 650500 Ma、1 200700 Ma、1 8501 550 Ma 和2 6002 400 Ma，表明物源区存在强烈的泛非期和格林威尔造山期构造岩浆事件。4）邦达组和错绒沟口组所在的微陆块与南羌塘地体具有相近的物源区，经历了相似的构造演化，属于冈瓦纳大陆的一部分。关键词八宿微陆块寒武系石炭系地层碎屑锆石 UPb 同位素定年沉积时代构造背景物源分析中图分类号：P54，P588，P597文献标识码：A文章编号：0563-5020（2023）03-945-20青藏高原是地球上最大最高的碰撞造山系统，其主体虽然是新生代印度欧亚板块碰撞的结果，但是，前新生代的构造演化、基底特征以及由此导致的岩石圈不均一性也是控制新生代各块体差异变形和隆升的关键（Yin and Harrison，2000；Ding et al.，2022）。班公湖怒江缝合带位于青藏高原拉萨地体和羌塘地体之间，记录了中特提斯洋（或班公湖怒江洋）的打开闭合历史（Yin and Harrison，2000；Kapp et al.，2003；许志琴等，2006；Kapp and DeCelles，2019；Li et al.，2019）。其中，安多和八宿微陆块呈透镜体状夹于缝合带中东部，曾经是中特提斯洋中独立的或者从羌塘地体裂解出*国家自然科学基金项目（编号：41941016，41972239）、第二次青藏科考项目（编号：2019QZKK0708）和中国科学院战略先导专项（编号：XDA20070301）资助。尹峥，男，1998年生，硕士研究生，构造地质学专业。Email：2022-11-10收稿，2023-02-02改回。11尹峥地质科学2023年946的微陆块，它们参与了拉萨羌塘地体的碰撞，因此，对研究中特提斯洋的构造演化及地球动力学过程具有重要意义（Guynn et al.，2006，2012；Zhang et al.，2012；Liu etal.，2020）。前人对安多微陆块变质岩和岩浆岩做了大量研究，并在基底时代、变质和冷却历史、岩浆活动和构造亲缘性等方面取得了大量的研究成果（Guynn et al.，2006，2012，2013；Zhang et al.，2010，2014；Zhang et al.，2012；解超明等，2014；贠晓瑞等，2019；Liu et al.，2020；Tian et al.，2022），但在构造属性等方面仍然存在很多争议（Zhang et al.，2008；张万平等，2010；Li et al.，2017；Chen et al.，2018；Peng et al.，2020；李化启等，2021；Xu et al.，2022）。安多微陆块南北两侧以早侏罗世蛇绿岩为界，出露片岩、片麻岩及后期侵入未变形的花岗岩，可能是班公湖怒江洋北向俯冲过程中从羌塘地体中裂解出的微陆块（Guynn et al.，2006；孙立新等，2011）。八宿微陆块也有相似特征，但可能存在丁青、同卡和八宿 3条蛇绿岩带，具有更为复杂的地质构造，还需进一步研究（Li et al.，2017；Chen et al.，2018；Peng et al.，2020）。根据花岗质片麻岩的锆石 UPb、LuHf同位素及全岩地球化学数据，安多和八宿微陆块在新元古代可能相连，位于华南克拉通西南缘，与罗迪尼亚超大陆有关（Guynn et al.，2012；Liu et al.，2020）。然而，也有学者通过对比安多、拉萨、羌塘古生代沉积物碎屑锆石年龄频谱，提出安多微陆块与南羌塘更具亲缘性（贠晓瑞等，2019；Hu et al.，2022）。另外，安多和八宿微陆块均发现前寒武结晶基底及早中侏罗世岩浆岩和高压榴辉岩（Zhang et al.，2008；张万平等，2010；解超明等，2013；Tian et al.，2022）。关于班公湖怒江洋的俯冲过程和微陆块构造背景的探讨，Guynn et al.（2006）和 Kapp andDeCelles（2019）认为早中侏罗世班公湖怒江洋向北俯冲过程中，在安多微陆块和南羌塘之间形成了弧后盆地，安多微陆块经过短暂的裂解并再次拼贴回羌塘地体，而八宿微陆块由于涉及多个块体和分支洋盆，俯冲过程更加复杂。陈言飞（2019）认为八宿微陆块为班公湖怒江洋中的独立微陆块。对比安多微陆块，八宿微陆块要更为复杂。近年来，有学者对八宿微陆块的俯冲过程和构造亲缘性进行探讨，多集中于中西部的岩浆岩和片麻岩，而对八宿微陆块东部的石炭系地层鲜有报道，对微陆块构造演化认识不足。本文选择研究程度低的八宿地区邦达组和错绒沟口组，在详细的野外调查基础上，通过碎屑锆石 UPb 同位素测年，对地层最大沉积年龄、构造背景、物源区及构造亲缘性进行讨论，从而为八宿微陆块以及班公湖怒江缝合带的地质构造演化提供更多证据。1区域地质概况班公湖怒江缝合带东部存在安多和八宿两个大的微陆块。安多微陆块也称为聂荣微陆块，主要由新元古代正片麻岩结晶基底、寒武纪侵入岩，以及中生代侵入岩和变质岩组成（Guynn et al.，2006）。八宿微陆块也称为嘉玉桥微陆块，呈透镜状夹持于班公湖怒江缝合带东部的嘉玉桥同卡八宿地区（图 1），其北部为丁青邦达蛇绿混杂带，南界为八宿十字卡蛇绿混杂带。微陆块以北是由古生代中生代的变质岩、岩浆岩和海相碳酸盐岩及碎屑岩组成的羌塘地块（李才等，2009），以南是由前寒武纪94611尹峥3期尹峥等：班公湖怒江缝合带东段八宿地区古生代地层碎屑锆石 UPb年龄：物源分析及构造意义947结 晶 基 底、中 生 代 新 生 代 沉 积 岩 和 岩 浆 岩 组 成 的 拉 萨 地 块（Zhu et al.，2011a，2011b）。由于八宿微陆块的中部（苏如卡同卡）蛇绿混杂带的存在，Li et al.（2017）将八宿微陆块分为东北侧同卡微陆块（Zhang et al.，2008）和西南侧嘉玉桥残余弧（潘桂棠等，2006）。同卡微陆块由新元古代片麻岩及大量侵入的侏罗纪岩浆岩组成，其岩石组合和时代与安多微陆块类似（Liu et al.，2020）。嘉玉桥残余弧由变沉积岩、变火山岩和图 1青藏高原大地构造简图（a.据 Liu et al.，2020修改）；班公湖怒江缝合带东段八宿微陆块区域地质简图（b.据 1250 000八宿县幅区调资料修改）JSSZ.金沙缝合带；LSSZ.龙木措双湖澜沧江缝合带；BNSZ.斑公怒江缝合带；IYZSZ.印度河雅鲁藏布缝合带Fig.1Schematic geological map of the Tibet Plateau（a，modified from Liu et al.，2020）；regional geological map ofthe Basu microcontinental block in the eastern section of the Bangong LakeNujiang suture zone（b，modified from 1250 000 Basu County area survey data）彩页94711尹峥地质科学2023年948灰岩组成。二者都被侏罗系地层不整合覆盖（王根厚，2006）。八宿微陆块的研究主要集中于同卡和嘉玉桥附近的岩浆岩和变质岩方面，而对同卡东部的石炭系地层的报道很少（图 1），这对限定八宿微陆块的规模及构造属性具有重要意义。本文研究的邦达组和错绒沟口组沿北西南东向展布，环绕于同卡微陆块东北部，呈断层接触，但两者没有明显的界限，将该地层归于同卡微陆块。其主体岩性为灰绿、灰黑色千枚岩夹灰黑色变质砂岩、灰黑色板岩、灰黑色结晶灰岩、大理岩，夹玄武岩、大理岩岩块，局部可见辉绿岩脉块，具有混杂特征。玄武岩块中基性锆石UPb 年龄为 338 Ma（王冬兵等，2021），辉绿岩块锆石年龄为 331 Ma（任飞等，2022）（图 1）。千枚岩或板岩混杂有大理岩团块、砂岩透镜体、灰岩及生物碎屑灰岩等块体，灰岩块体中含腕足类（Neospirifer，Spirifer，Syringothyris?，Asyrinxia，Rhynchonellide）、牙 形 石（Protognathodus sp.，Polygnathus purus，Spathognathodus cf.stabilis）、孢 粉（Punctisporites sp.，Verrcosisporites sp.，Calamospora sp.等）、双 壳 类（Andonychiidea，Parallelodon）及少许腹足类化石，化石年龄为早石炭世（王克勇，1998）。上述石炭纪岩块均与基质成断层接触关系。邦达组和错绒沟口组地层底部与中元古代地层卡穷岩群断层接触；上部覆盖侏罗系地层，东部与上三叠统甲丕拉组断层接触。2样品特征和分析方法2.1采样位置及样品特征本文研究的邦达组和错绒沟口组样品主要沿八宿至邦达国道采集，我们选取其中8件砂岩或变质砂岩进行碎屑锆石 UPb同位素年龄分析（图 1）。错绒沟口组主体为灰黑色板岩，夹中厚层块状变质砂岩，可见多处灰岩岩块。邦达组以灰色和灰黑色千枚岩为主，夹变质砂岩、板岩、大理岩以及玄武岩和辉绿岩岩块。邦达组和错绒沟口组野外可见明显的混杂特征，基质为板岩、千枚岩，岩块主要是较大规模（公里级）的大理岩（图 2e）和小规模（米和厘米级）的砂岩（图 2c、图 2f）、灰岩（图 2a）和辉绿岩等。岩层局部存在逆断层，野外可见鞘褶皱、紧闭褶皱（图 2d）等，地层发生强烈变形（图 2b）。镜下观察（图 3）：大部分砂岩样品经历了变形和变质作用，不适合碎屑骨架统计和分析，因此，本文中变砂岩的岩石学工作仅作为源区分析的辅助手段。2020TC116中以石英颗粒为主，受构造作用影响为长条状，可见沉积岩屑、变质岩屑及极少斜长石。2020TC117中可见石英颗粒，颗粒为近圆形或多边形，未见长石，可见火山岩屑。2020TC231 中碎屑和岩屑丰富，可见石英及斜长石颗粒，岩屑为沉积岩屑，应为近源沉积。2020TC232 中以石英和斜长石为主，颗粒较小，约为 150 m，沉积岩屑居多。2020TC233中石英颗粒表面含气液包裹体，可见斜长石、微斜长石，岩屑为沉积岩屑。2020TC234中以单晶石英颗粒为主，长石含量下降，具有弱定向，岩屑为沉积岩屑。2020TC235 中石英颗粒居多，长石极少，岩屑多为变质岩屑和沉积岩屑。2020TC236中石英颗粒边缘发生溶蚀，岩屑为沉积岩屑。岩石学总体特征是以石英为主，除 2020TC117 含少量火山岩岩屑外，其他样品均以变质岩屑和沉积岩屑为主。94811尹峥3期尹峥等：班公湖怒江缝合带东段八宿地区古生代地层碎屑锆石 UPb年龄：物源分析及构造意义9492.2锆石 UPb LAICPMS分析砂岩样品由河北省廊坊市科谱检测技术有限公司进