羌塘地块西南缘上侏罗统—下白垩统海相地层的发现

毕志伟，李志敏，李 强，王艳凯，孙 肖，张 涛

(河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000)

羌塘盆地是西藏地区规模最大、保存最完整的中生代海相沉积盆地之一，也是中国大陆目前勘探程度最低的中生代海相含油气盆地，中生界具有巨大的油气资源潜力[1-5]。长期以来，多数研究者认为，侏罗纪末盆地发生一次明显的构造隆升，转变为陆相盆地，白垩纪大部分地区以剥蚀为主，缺失下白垩统[1,7]。近年来，先后有北羌塘盆地内上侏罗统—下白垩统海相沉积的报道和研究[7_9]，并先后对该时期海相地层沉积特征、沉积相、形成时代和物源分析等方面开展了进一步研究工作[10-13]。陈文彬等(2012)在南羌塘盆地东部安多县鄂斯玛一带发现了孢粉化石Dicheiropollis，填补了南羌塘盆地东部地区下白垩统地层生物化石的空白[10]，但在南羌塘地区并未发现有确凿大化石依据的上侏罗统—下白垩统地层。本次西藏1∶5万埃永错东地区四幅区调项目，研究区均位于羌塘盆地中东部，在调查区所属的南羌塘盆地内新发现了一套上侏罗统—下白垩统地层，初步命名为雪山组(暂引用北羌塘地层分区组名)。本文以日土县鸡夯地区中生代发育并出露较完整的实测剖面为依托分析，该套地层为一套碎屑岩夹灰岩条带或透镜体和中性火山熔岩，主要形成于海相三角洲环境。依据在生屑灰岩中所采集的珊瑚、双壳类、腕足、腹足类化石鉴定成果，并结合玄武岩夹层的锆石U-Pb年龄，认为该套地层形成于晚侏罗世—早白垩世。

1 地质背景

调查区地处青藏高原西部，属南羌塘地块西南缘。据《西藏自治区岩石地层》(1997)和《青藏高原及邻区地质图及说明书(1∶1 500 000)》(成都地质矿产研究所，王立全等2010年8月)，研究区属班公湖-双湖-怒江-昌宁地层大区(Ⅵ)、南羌塘地层区(Ⅵ2)(图1)。

调查区内主要出露上古生界地层，次为中生界地层和新生界地层(图2)。古生代地层主要有下—中二叠统吞龙共巴组和中二叠统龙格组。吞龙共巴组以一套下粗上细的碎屑岩组合为主，夹硅质岩、石英砂岩、生物碎屑泥晶灰岩和基性火山岩等特殊岩性层；龙格组整体为一套碳酸盐岩岩石组合，出露生物碎屑灰岩、竹叶状灰岩、砾屑灰岩、灰质砾岩和钙质细砂岩夹层，与侵入岩接触带灰岩多接触交代变质为含方解白云大理岩、含白云方解大理岩。

中生界地层有上三叠统日干配错群一组、二组、下—中侏罗统曲色组和上侏罗统—下白垩统雪山组(图2)。日干配错群一组主要为一套砾岩夹砂岩的岩性组合，见透镜状生物碎屑泥晶灰岩夹层，主要分布于研究区西南部，向北东零星可见。日干配错群二组主要为一套台地相碳酸盐岩组合，见有透镜状细砂岩夹层，主要分布于研究区西南部和中北部；曲色组为一套次深海-浅海相浊积岩建造，发育鲍马序列，局限分布于研究区东南部；雪山组主要为一套下细上粗的滨浅海相碎屑岩组合，夹灰岩、硅质岩和中性火山岩的火山-沉积建造，主要分布于测区中北部。

图1 调查区地层区划图(据青藏高原及邻区地质图及说明书(1∶1 500 000))

1.调查区位置；2.一级地层区界线；3.二级地层分区界线；4.三级地层分区界线；Ⅴ.羌塘-三江地层大区；Ⅵ.班公湖-双湖-怒江-昌宁构造-地层大区；Ⅶ.冈底斯-喜马拉雅地层大区；Ⅱ2.塔南地层区；Ⅴ5-1.喇嘛昆仑地层分区；Ⅴ5-2.北羌塘地层分区；Ⅵ1.日土-改则构造-地层分区；Ⅵ2.南羌塘地层区；Ⅵ3.龙木错-双湖构造-地层区；Ⅶ1-2.班戈-八宿地层分区

Fig.1 Stratigraphic regionalization of the study area

新生界地层主要有始新统—渐新统纳丁错组、渐新统—中新统康托组、中新统—上新统唢呐湖组和第四系沉积物(图2)。纳丁错组为一套高钾钙碱性系列基性-中酸性火山熔岩夹火山碎屑岩组合；康托组主要为一套磨圆、分选中等的紫红色复成分砾岩；唢呐湖组下部主要为一套单一成分的厚层灰质砾岩，中部为中-厚层藻屑藻团块灰岩夹砾岩组合，上部为厚层砾岩夹灰岩组合。

雪山组为本次工作从上三叠统日干配错群中新解体的上侏罗统—下白垩统海相三角洲地层，该时期的海相地层在南羌塘地块属于首次发现。

2 上侏罗统—下白垩统雪山组(J3K1x)的含义

雪山组首次于1966年地矿部石油局综合大队总结沿青藏公路考察的报告中内部启用，其含义是指雁石坪群灰岩及其以上的地层，当时雪山组定为上侏罗统。1983年由蒋忠惕正式发表论文，将温泉地区雁石坪群(后称温泉群)顶部的碎屑岩正式命名为雪山组。该组顶部碎屑岩(15～16段)中采到了日本蚌(Nippononaia)为代表的N.P.T.动物群，时代定为下白垩统中期[3]。1996～1997年中国石油天然气集团公司青藏项目经理部曾两次组织专家对其进行讨论，于1996年10月下文明确以雪山组作为羌塘盆地上侏罗统大套灰岩之上的一套上侏罗统—下白垩统填图单元，含义是指整合于上侏罗统索瓦组大套灰岩之上的一套杂色、紫红色碎屑岩，并将岩性组合相近的扎窝茸组归入雪山组。2002年方德庆将白龙冰河组之上含有N.P.T.淡水双壳化石动物群、反映羌塘盆地结束海侵历史后的陆相碎屑岩系定义为雪山组[10]。2004年谭富文根据瓦尔特相律，将雪山组、扎窝茸组、白龙冰河组及索瓦组上段处理成同期异相的产物[11]。2006年金玮在“羌塘盆地托纳木区块1∶5万石油构造详查与化探项目”中，将雪山组按岩性组合及沉积特征等系统划分为3段，其沉积环境为三角洲-冲积扇[12]。2008年李金祥在南羌塘南侧鸟江-扎普-多不杂-热那错一线,于原划中—上侏罗统中发现较多的杏仁状玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩等火山岩，获得SHRIMP锆石U-Pb年龄为118.1～105.7Ma，其赋存层位相当于白龙冰河组-雪山组。2013年王立全、潘桂棠等编著的《青藏高原及邻区1∶150万地质图及说明书》中，认为上侏罗统—早白垩地层存在是一个争论的问题，但仍继续应用雪山组，并将雪山组置于白龙冰河组之上，时代为上侏罗统—下白垩统[14]。本次工作所发现的雪山组是从原上三叠统日干配错群中解体出一套碎屑岩夹少量碳酸盐岩、中性火山岩建造，其中生物碎屑灰岩中含有珊瑚、腹足类和双壳类等化石。结合化石鉴定及火山岩样品年龄测试结果，其形成时代归为晚侏罗世—早白垩世，经区域地泛对比，暂沿用《青藏高原及邻区1:150万地质图及说明书》中的雪山组[15]。

图2 鸡夯地区地质草图及其周边构造单元划分图

Fig.2 Simplified geological map and tectonic division of the Jihang area and its adjacent areas

3 实测剖面及综述

研究区位于南羌塘地块西南部鸡夯一带(图2)，地层呈近东西向展布，沿走向延长30km左右，与下伏日干配错群和龙格组均呈断层接触，上未见顶(仅控制到向斜构造的核部)。区内雪山组(J3K1x)较完整剖面见于日土县热邦乡扎普村鸡夯(图3)。本次工作以鸡夯剖面为例，对雪山组进行解剖，将其整体分为下、中、上3个部分①。同时根据鸡夯剖面雪山组岩石组合、沉积构造、古生物面貌等特征开展了沉积相分析，在剖面上共识别出3种沉积亚相类型，即前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原分流河道。

3.1 前三角洲亚相

剖面1～4层和7～8层形成于前三角洲亚相。该亚相主要为细粒沉积物，岩性以深灰色页岩为主，夹中细粒长石岩屑砂岩、薄层状粉砂岩。页岩呈深灰色-灰黑色，泥质结构，页片状构造，发育水平层理；粉砂岩呈深灰色，粉砂状结构，单层厚多在2～8cm，发育水平层理；中细粒长石岩屑砂岩呈中细粒砂状结构，单层厚多在4～16cm，发育平行层理，呈薄层夹层状或透镜状不均匀分布于页岩之中。本岩相主要为细粒沉积物，碎屑岩成分以及沉积构造显示水动力条件微弱，以静水沉积为主，其河流以及波浪作用影响微弱。

图3 日土县热邦乡鸡夯上侏罗统—下白垩统雪山组实测剖面柱状图

Fig.3 Measured section through the Upper Jurassic to Lower Cretaceous Xueshan Formation in the Jihang area, Rutog

图4 三角洲前缘亚相发育的沉积构造

A．粉砂岩水平层理；B.中细粒岩屑砂岩楔状交错层理。地质锤长25cm;记录本长16cm

Fig.4 Sedimentary structures developed in the delta front subfacies

图5 三角洲平原分流河道发育的沉积构造

A．雪山组上部含砾粗砂岩中的羽状交错层理；B.含砾中-粗粒岩屑砂岩底部发育的冲刷面；C.雪山组上部细砂岩中的槽状交错层理；D.粗砂质细砾岩正粒序层理。地质锤长32cm；卷尺两相邻读数之间为1cm

Fig.5 Sedimentary structures developed in the delta plain distributary channel subfacies

3.2 三角洲前缘亚相

剖面5～6层以及9～20层形成于三角洲前缘亚相。剖面上该亚相岩性为中细粒岩屑砂岩/长石砂岩夹粉砂岩或与其互层为特征，见页岩、粉砂质泥岩透镜体。中细粒岩屑砂岩呈中细粒砂状结构，岩层单层厚在2～10cm，发育平行层理、低角度楔状交错层理(图4B)，局部中细粒岩屑砂岩和页岩构成压扁层理；粉砂岩为深灰色，粉砂状结构，岩层单层厚在3cm至10cm之间，发育水平层理(图4A)；页岩为深灰-灰黑色，泥质结构，页片状构造，发育水平层理，页岩大多呈透镜状不均匀分布于中细粒岩屑砂岩之中，整体呈夹层状。该亚相内还有生物碎屑灰岩夹层，生物碎屑灰岩内见珊瑚、双壳、腹足、腕足类化石及其碎片，其中见有较为完整的珊瑚、双壳和腹足类化石，化石特征见下文古生物特征的描述。

3.3 三角洲平原分流河道亚相

剖面21～25层形成于三角洲平原分流河道亚相。该亚相主要以粗粒沉积物为主，沿走向延伸较差，岩性组合为含砾中粗粒岩屑砂岩、细-中粒长石岩屑砂岩夹泥岩、粗砂质细砾岩等，另见有中基性火山熔岩夹层。含砾中粗粒岩屑砂岩呈浅灰黄色-浅灰红色，含砾中粗粒砂状结构，单层厚15cm至40cm之间。岩石由砾石、中粗砂以及胶结物组成，分选较差，砾石、中粗砂多呈次圆状，部分次棱角状，大小不一。岩石为接触-镶嵌胶结，发育槽状交错层理、羽状交错层理(图5A)和正粒序层理，底部发育冲刷面(图5B)。细-中粒长石岩屑砂岩呈细-中粒砂状结构，单层厚2～11cm之间。岩石中砂粒大多呈次棱角状-次圆状，分选中等，属于颗粒支撑类型，发育楔状交错层理、槽状交错层理(图5C)、平行层理和羽状交错层理。粗砂质细砾岩呈黄褐色，粗砂质细砾状结构，砂砾石大多呈次棱角状-次圆状，分选较差，接触-镶嵌胶结，发育正粒序层理(图5D)，底部发育冲刷面。另见泥岩呈似层透镜状或与中基性火山熔岩互层整体呈透镜状产出于粗粒碎屑沉积物之中。本亚相分布于剖面顶部，岩层厚度相对较大，岩性沿走向延伸相对较差，浅水沉积构造较发育，属于河道沉积。

通过鸡夯地区雪山组地层剖面测量(图3)，该套地层整体上为一套碎屑岩夹生物碎屑灰岩、中基性火山熔岩建造，垂向层序为下细上粗、厚度达到578.7m的反向旋回沉积序列。雪山组下部为深灰色页岩夹中薄层状中细粒长石岩屑砂岩、深灰色薄层状粉砂岩，页岩和粉砂岩发育水平纹理，长石/岩屑砂岩见平行层理。根据其岩性组合、沉积构造推断其主要形成于前三角洲和三角洲前缘沉积环境；中部为灰黄色中薄层状细粒长石岩屑砂岩、灰绿色薄层状粉砂岩夹深灰色页岩、灰黄色薄层状生物碎屑灰岩。细粒长石岩屑砂岩发育平行层理、羽状交错层理，局部砂岩与页岩构成压扁层理。生物碎屑灰岩见珊瑚、双壳、腹足、腕足类化石及碎片，判断其主要形成于三角洲前缘沉积环境；上部主要为黄褐色中厚层含砾中-粗粒岩屑砂岩、中细粒长石岩屑砂岩夹玄武岩、泥岩和透镜状细砾岩等。含砾中-粗粒岩屑砂岩、中细粒长石岩屑砂岩多见楔状交错层理、槽状交错层理、平行层理和羽状交错层理，含砾中粗粒岩屑砂岩、砾岩具正粒序层理，底部多发育冲刷面，判断其形成于三角洲平原分流河道沉积环境。剖面显示雪山组从下至上由前三角洲、三角洲前缘逐步转变为三角洲前缘，靠近上部转变为三角洲平原分流河道，整体上反映沉积的水体逐渐变浅的反向旋回特征。

4 古生物特征及时代讨论

4.1 古生物特征

本此工作在剖面上10层生物碎屑灰岩中采获大剑鞘珊瑚ThecosmiliamagnaThurmann et Etallon(图6A)、环棱-螺Bellamyasp. (图6B)和花蛤Astarte？sp.(图6C)(中国地质大学(武汉)吴顺宝鉴定)，在19层的深灰色薄层生物碎屑灰岩中采获高壁珊瑚(未定种)Montlivaltiasp.(图6F)、剑销珊瑚(未定种)Thecosmiliasp. (图6E)(中科院南古所邓占球鉴定)、色雷斯蛤(未定种)Thraciasp.(图6D)(中科院南古所文世宣鉴定)。珊瑚动物为海底底栖，绝大部分生活在温暖而清澈的正常浅海。双壳、腹足纲动物分布较广，海水、半咸水及陆生均有产出；双壳纲动物从泥盆纪开始出现淡水双壳后，进入并适应淡化海水体(潟湖、三角洲等)，然后经由河流到达湖泊、沼泽。生物碎屑灰岩中珊瑚纲占优势比例，从古生物方面反映了该套地层沉积环境以海相为主。

4.2 时代讨论

调查区雪山组形成时代的确定主要参考在生物碎屑灰岩中所采集的珊瑚、双壳类、腕足、腹足类化石，其中靠近剖面下部采集的大剑鞘珊瑚ThecosmiliamagnaThurmannetEtallon多见于上侏罗统，高壁珊瑚(未定种)Montlivaltiasp.和剑销珊瑚(未定种)Thecosmiliasp.多见于侏罗纪至早白垩世；腹足类环棱螺Bellamyasp. 一般多见于侏罗纪及其后；双壳类花蛤Astarte? sp.一般多见于三叠纪及其后，色雷斯蛤(未定种)Thraciasp.一般多见于侏罗纪及其后。

综合上述分析，调查区内雪山组即见有晚侏罗世的化石分子，又见有早白垩世的化石分子，其中分布的各类珊瑚化石属于海相化石分子，各类双壳和腹足类化石均以海相化石分子居多。综合判断调查区出露的雪山组形成于上侏罗统—下白垩统。

图6 生物碎屑灰岩中发育的化石

A．大剑鞘珊瑚：ThecosmiliamagnaThurmannetEtalons；B.棱螺：Bellamya sp.；C.花蛤：Astartesp.；D.色雷斯蛤(未定种)Thraciasp.；E.剑销珊瑚(未定种)：Thecosmiliasp.；F.高壁珊瑚(未定种)：Montlivaltiasp.

Fig.6 The palaeontological fossils recognized in bioclastic limestones

5 锆石U-Pb同位素年龄

古生物化石显示该套地层形成于上侏罗统—下白垩统，本次工作在该套地层上部的杏仁状玄武岩夹层采集同位素样品，并做了锆石U-Pb同位素测试工作(野外取样位置见图7，样品编号TW0663-1-1，测试方法为LA-ICP-MS)。

测试锆石挑选由河北省区调队廊坊实验室完成。采用人工破碎、淘洗、重液和电磁分选技术分选锆石，后在双目镜下人工挑纯。锆石制靶在北京皓年领航科技有限公司完成。锆石原位微区U-Pb定年分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。激光剥蚀系统为德国MicroLas公司生产的GeoLasPro (Coherent Lambda Physik GmbH,Germany)。该系统由德国Lambda Physik公司的ComPexProArF准分子激光器(波长193 nm)与MicroLas公司设计的光学系统组成,斑束直径设定为24μm，剥蚀深度为20～40m。ICP-MS为日本Agilent公司生产的Agilent7500a。具体分析方法及仪器参数见文献[16-18]。锆石测定点的Pb同位素比值、U-Pb表面年龄采用ICPMS Data Cal 6.4程序计算[19]。锆石加权平均年龄的计算及谐和图的绘制采用Microsoft程序和基于该程序开发的ISOPLOT 3.0程序，文中图件制作采用Geokit软件[20]，其他参数设置及数据处理参考路凤香、刘昌实等[21,22]。本次测试所挑选的锆石在CL图像上多数呈柱状，晶棱锋锐、晶面平直，震荡环带特征明显，成因单一(图8)。各测量点数据的Th/U比值多在0.3～0.75之间(表1)，锆石U-Pb一致线年龄值为118.3±2.1Ma(图9)。根据国际地层表，该年龄值应属于早白垩世，表明该套地层上部地层形成时代应属于早白垩世。

6 结论

前人在南羌塘西部有下白垩统欧利组地层的记录，但后人对该套地层的形成时代争议较大。该组由中国地质大学与西藏地质队联合考察时建组，代表多玛-双湖分区的残余海盆沉积。1∶25万日土县幅区调报告②，在原划欧利组的下段与上段之间发现明显的不整合面，因此，将以灰岩为主的下段归为欧利组，以碎屑岩为主的上段归为牛堡组。在下段采获的化石有珊瑚Stylinasp.、腹足ActaeonellamicraPan、Nerinellacf.dayiBlanckanhorn和Ampullospiracf.bullimoides(d'orbiny)、双壳Nemocardiumsp.及植物化石组合。化石显示的时代为早白垩世至古近纪，时代跨度较大。故欧利组为一套碳酸盐岩岩石组合，形成于海陆过渡环境。本次工作新发现的上侏罗统—下白垩统地层主要为一套海相三角洲碎屑岩岩石组合，该套地层岩性组合及沉积环境均明显区别于欧利组。综合区域构造演化资料、沉积环境和古生物等资料，认为雪山组形成时代应略早于欧利组。

图7 杏仁状玄武岩夹层及显微照片特征

Fig.7 Field picture and photomicrograph of amygdaloidal basalts

图8 上侏罗统—下白垩统雪山组中玄武岩LA-ICP-MS锆石 U-Pb测年CL图像

Fig.8 The cathodoluminescence (CL) images of the representative zircons in the basalts from the Upper Jurassic to Lower Cretaceous Xueshan Formation in the Jihang area, Rutog

图9 上侏罗统—下白垩统雪山组中玄武岩的锆石U-Pb年龄谐合图

Fig.9 Concordia plot of the zircon U-Pb age data for the basalts from the Upper Jurassic to Lower Cretaceous Xueshan Formation in the Jihang area, Rutog

表1TW0663-1-1样品LA-ICP-MSU-Pb测年数据

Table1LA-ICP-MSzirconU-PbagedeterminationsofthebasaltsfromtheUpperJurassictoLowerCretaceousXueshanFormationintheJihangarea,Rutog

本次工作新识别出的雪山组是首次在羌塘地块西南缘识别出具有确凿古生物及同位素证据的上侏罗统—下白垩统的海相地层，这一发现进一步丰富了该区域的地层系统，最终通过剖面实测研究，认为该套地层具有以下特征：

(1)雪山组为一套碎屑岩夹生物碎屑灰岩和中基性火山熔岩的岩石组合，垂向层序整体上为下细上粗、厚度达到578.7m的反向旋回沉积序列。从下至上沉积环境由前三角洲、三角洲前缘逐步转变为三角洲前缘，靠近上部转变为三角洲平原分流河道，整体上反映沉积水体逐渐变浅的反向旋回特征。

(2)雪山组中下部发育的生物碎屑灰岩夹层中发育大量的古生物化石，有珊瑚、双壳、腹足和腕足等，通过化石鉴定认为该套地层形成于晚侏罗世—早白垩世。靠近上部发育的杏仁状玄武岩夹层通过锆石U-Pb同位素测年，获得锆石U-Pb一致线年龄值为118.3±2.1Ma，根据国际地层委员会(2014)，属于早白垩世。

总之，羌塘地块在晚侏罗世—早白垩世时期伴随班怒洋向北俯冲消亡和羌塘地块整体抬升，海水逐渐退出，在羌塘地块的西南缘发育海相三角洲相沉积。

致谢：论文撰写过程中，得到成都地质矿产研究所耿全如研究员等的建议和帮助；审稿专家对本文进行了详细的审阅和修改，在此一并表示谢意。

注释:

①矿产调查研究所.西藏1∶5万埃永错东地区四幅区域地质调查报告. 2015. 1-273.

②江西省地质调查研究院.中华人民共和国区域地质调查报告1∶25万日土幅.2004.1-285.