西藏班公湖—怒江结合带西段沙木罗组火山岩锆石LA-ICP-MS年龄及地质意义①

2015-01-15彭头平

福建地质 2015年3期

彭头平

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

图1 测区位置图Fig.1 Location of the study area1—测区范围；2—剖面位置

西藏改则县1∶5万6幅区域地质矿产调查区位于西藏班公湖—怒江结合带西段改则县一带 (图1)，属班公湖—怒江地层区的蛇绿岩小区(木嘎岗日地层分区)[1]。1987年，沙木罗组由西藏区调队1∶100万日土幅命名于革吉县盐湖区南部的沙木罗。原指中上部为浅灰、灰色中-厚层状灰岩、生物碎屑灰岩及鲕粒灰岩；上部为灰白色中厚层状砂岩、粉砂岩、岩屑砂岩夹页岩及泥灰岩。为一套较稳定环境下形成的上侏罗统滨浅海相沉积，出露厚度大于340 m。之后，众多学者在不同地区分解出“木嘎岗日群”(主体为侏罗系)和“沙木罗组”(下白垩统)。1∶100万日喀则幅区域地质调查将其归属中-上三叠统巫嘎群(T2-3wg)*西藏自治区地质局区域地质调查大队，1∶100万日喀则幅区调报告，1983。，1∶150万青藏高原及邻区地质图将其划归为中侏罗统[2]；1∶150万西藏自治区地质图定属于上三叠统确哈拉群(T3gh)[3]。

测区内沙木罗组是从木嘎岗日群中解体出来[4],根据1∶25万改则幅区调报告，认为其与下伏木嘎岗日群的关系为不整合接触关系；而有些学者则认为前人所称沙木罗组，实为木嘎岗日群上部地层的相变产物。笔者根据西藏改则县1∶5万6幅区域地质调查，通过路线勘察及实测地层剖面研究，发现区内沙木罗组呈断层逆冲覆于蛇绿混杂岩之上。在沙木罗组内采获了多个海相动物化石，并在沙木罗组上段发现有中-基性火山岩夹层，在火山岩夹层中采集锆石样品，开展锆石特征及LA-ICP-MS U-Pb测年工作，获得锆石LA-ICP-MS年龄数据为(72.3±0.3)Ma。根据岩性组合、鉴定成果、锆石LA-ICP-MS年龄数据等，对前人的地层划分及时代认识提出了新的看法，认为沙木罗组时代应为晚白垩世，其代表班公湖—怒江特提斯洋闭合年代的上限。

1 地层剖面特征

1.1 实测剖面

西藏改则县扎嘎尔沟，测区露头较好，层序较全，起点坐标N 32°19′40.26″、E 84°33′55.84″，H 4 612 m，终点坐标N 32°21′18.21″、E 84°34′26.26″，H 4 839.87 m。剖面控制厚度1 098.6 m，实测剖面层序(图2)。

图2 西藏改则县扎嘎尔沟晚侏罗-早白垩世沙木罗组实测地层剖面Fig.2 Tibet county changed zagal ditch late Jurassic Early Cretaceous shamuluo formation strata section

早侏罗-晚白垩世沙木罗组上段(J1K3s2) 厚1 098.6 m

18 灰色中厚层状钙质细粒石英砂岩与深灰色泥质粉砂岩互层，偶夹薄层砾岩、细粉砂厚114.9 m

17 灰色中-中厚层状钙质细粒石英砂岩、偶见夹有双壳类生物化石碎片厚93.2 m

16 灰色中厚层状中细粒石英砂岩厚215.5 m

15 灰-深灰色中-中薄层状钙质细砂岩厚122.7 m

14 灰色中厚层状钙质石英细砂岩夹深灰色薄层状泥质粉砂岩厚92.0 m

13 灰-深灰色中-中薄层状钙质石英细砂岩与深灰色薄层状粉砂岩互层，细粉砂厚79.2 m

12 深灰-灰黑色杏仁状玄武安山岩厚4.9 m

11 灰色细粒石英砂岩与深灰色泥质粉砂岩互层,细粉砂泥厚14.1 m

10 深灰-灰黑色杏仁状玄武安山岩厚3.7 m

9 灰色细粒石英砂岩与深灰色泥质粉砂岩互层，砂泥厚80.4 m

8 浅灰黄色细粒石英砂岩夹泥质粉砂岩厚124.2 m

7 灰色中薄层状钙质细砂岩与灰黑色薄层状泥质粉砂岩互层厚61.5 m

6 灰色中薄层状钙质细粒石英砂岩厚66.0 m

5 浅灰黄色中-中薄层状中粒钙质石英砂岩、底部含有一约1 m厚中厚层状砂砾岩厚26.3 m

早侏罗-晚白垩世沙木罗组下段(J1K3s1) 厚>390.8 m

4 浅黄色中-中薄层状中粒钙质石英砂岩厚145.9 m

3 浅黄色中厚层状含砾中粗粒钙质石英砂岩厚7.6 m

2 浅黄色中-中薄层状中粒钙质石英砂岩,产海相双壳类化石碎片厚65.5 m

1 深灰色薄层状钙质细砂岩(未见底) 厚>171.8 m

1.2 综合地质特征

综合实测地质剖面及野外地质路线调查，沙木罗组未见顶、底。为一套浅海相-滨海相沉积的钙质碎屑岩沉积组合，下部发育生物礁，上部见有基性火山岩夹层(剖面第10，12层，照片1，2)。根据岩石组合、地层层序、接触关系、沉积旋回，可进一步划分为上、下2个岩性段,区内只出露完整的上段，下段为部分出露，扎嘎尔沟剖面仅控制了上段地层。上段岩性为厚层状砾岩、中-厚层状中砂岩、中-厚层状细砂岩及薄层状的泥质粉砂岩韵律组合，产双壳类、海胆化石。地层由底部往顶部形成2～3个由粗-细的沉积韵律旋回，其中发育有中型、小型的交错层理、斜层理，大型褶皱十分发育，出露厚度为1 098.6 m。下段于区内出露不全，岩性主要为中厚层状中砂岩、灰色钙质细砂岩、砂质板岩，局部夹有粗砂岩、泥质粉砂岩等，综合区域地质特征，下段底部还夹有礁灰岩，厚度大于390.8 m。

照片1 玄武安山岩与砂岩整合接触近照Photot.1 Conformable contact between basaltic andesite and sandstone

照片2 玄武安山岩与砂岩整合接触远景Photot.2 Far view of conformable contact between basaltic andesite and sandstone

2 样品特征及同位素分析结果

该套地层中化石较丰富，主要为双壳、腕足等化石碎片，保存不完整。1∶25万改则幅区域地质调查在该套地层中采获化石坛螺未定种Ampullinasp.，瘤结螺未定种Tylostomasp.，海娥螺未定种Nerineasp.。超微化石LotharingiuscontractusBownand Cooper,(1989)，CyclagelosphaeramargereliiNoel，(1965)，并采获珊瑚碎片Scleractinia，时代反映为中侏罗世-晚白垩世，其根据区域资料暂将时代置于晚侏罗-晚白垩世。该次地质调查中发现了多处化石，主要有珊瑚、海星等(照片3，4)，但因其年代跨度太大，难以准确确定地层时代。

照片3 贝类化石Photot.3 Shellfish fossil

照片4 腕足类化石Photot.4 Brachiopod fossils

野外工作在沙木罗组上段发现了玄武安山岩夹层。玄武安山岩呈灰-深灰色，具斑状结构，斑晶主要为斜长石，含量大于10%，偶见辉石斑晶。基质为微晶结构，杏仁状构造，基质中斜长石微晶含量为70%，斜长石微晶之间的隐晶物含量小于20%。少见细小的杏仁体，粒径小于0.3 mm，由方解石、石英-方解石-石英充填。斜长石斑晶呈半自形柱状，大小不一，常有碎裂，碎裂纹发育，裂纹平行密集，裂纹由绢云母充填。少量斑晶强碳酸盐化。偶见辉石斑晶呈八边形的假象，完全被碳酸盐交代。基质中斜长石微晶呈定向-半定向排列，其间隙中见隐晶物充填，含量小于20%。

对在玄武安山岩中采集的样品进行LA-ICP-MS U-Pb年龄测年(表1)，对21颗锆石进行测试，锆石颗粒形态好、环带发育(图3)，Th含量140×10-6～3 652×10-6、U含量251×10-6～1 630×10-6、Th/U比值变化较小，绝大部分为0.45～1.0，显示为岩浆锆石特征。获得锆石LA-ICP-MS年龄数据，加权平均年龄(72.3±0.59)Ma(MSWD=0.74)，谐和度好(图4，5)，谐和年龄(72.3±0.3)Ma(MSWD=6.1)。加权平均年龄与谐和年龄数据一致，年龄数据可靠。

表1 玄武安山岩锆石测年数据Table 1 Dating data of zircons from Andesite

图3 玄武安山岩中锆石阴极发光图像及U-Pb测试位置Fig.3 Cathodoluminescence image of the zircom from Andesite and the test location

图4 安山岩U-Pb同位素年龄加权平均值图Fig.4 U-Pb concordia diagram of zircons from Andesite

图5 安山岩U-Pb同位素年龄等值线图Fig.5 U-Pb concordia diagram of zircons from Andesite

3 沉积环境及形成时代讨论

关于沙木罗组沉积环境主流观点为残留海盆沉积*西藏自治区地质调查院，1∶25万改则幅区调报告，2003。。在火山岩夹层中针对玄武安山岩采集地球化学样品2件， La/Yb-Sc/Ni判别图解投点于安山弧区(图6)，表示其为大陆板内火山岩，也说明当时沙木罗组接受沉积的时候，洋壳已经消失，洋陆转换完成。沙木罗组总体为一套上粗下细的的类复理石建造。下部为细碎屑岩夹生物礁灰岩沉积，粒序层理不明显；上部为中细粒碎屑岩夹砾岩及中-基性火山岩，常发育粒序层理、交错层理、斜层理及包卷层理，并见有不对称波浪构造，岩石中粗、细粒碎屑岩呈韵律互层。碎屑岩中见有双壳类、海星等化石，其形成环境明显为浅海-滨海相大陆斜坡，而不是部分学者认为的河流相[5]。

图6 沙木罗组安山岩La/Yb-Sc/Ni判别图Fig.6 Discrimination diagram of La/Yb-Sc/Ni for andesite from Shamuluo formation

沙木罗组为班公湖—怒江结合带内一个重要的组成单元，其上覆于班公湖—怒江特提斯洋壳残留之上，代表了班公湖—怒江特提斯洋盆闭合时代的上限。前人在该地层的时代归属上做了大量的工作，但地层本身依据的缺乏或时代依据跨度大，使得沙木罗组形成时代一直定义为晚侏罗-早白垩世。该次工作在沙木罗组上段发现的火山岩夹层中获得锆石LA-ICP-MS加权平均年龄数据为(72.3±0.3)Ma，其时代为晚白垩世。这一发现不仅明确了沙木罗组的地质时代，同时也为区域地层对比奠定了基础，基本确定了班公湖—怒江特提斯洋闭合时代上限为晚白垩世，与前人认为的班公湖—怒江特提斯洋闭合时代上限为晚侏罗-早白垩世不同。