青藏高原可可西里地区晚三叠世苟鲁山克措组沉积体系特征及环境演化

王若谷 廖友运 王妍 李文厚 李兆扬

摘要：以研究区野外实测地层-沉积剖面为基础，根据岩石学、沉积构造及古生物化石等分析，以确定晚三叠世苟鲁山克措组的沉积体系特征及环境演化。研究结果表明，区内主要发育陆棚、碎屑海岸和扇三角洲沉积体系，并可进一步划分为浅海陆棚、潮坪、扇三角洲前缘和扇三角洲平原4种亚相。受区域构造演化的控制，苟鲁山克措组沉积期，研究区经历了由海到陆的沉积演化过程，T3g1期发育浅海陆棚亚相;T3g2期海水开始退出，区内主体为潮坪亚相;T3g3期过渡为扇三角洲前缘亚相;T3g4—T3g5期海水完全退去，区内发育扇三角洲平原亚相。

关键词：晚三叠世;苟鲁山克措组;沉积体系;沉积演化;可可西里地区

中图分类号：TE121.1

DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2020-04-016开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Sedimentary system characteristics and environment evolution of Late

Triassic Goulushankecuo Formation in Hoh Xil Area ofQinghai-Tibet Plateau

WANG Ruogu1， 2， LIAO Youyun3， WANG Yan4， LI Wenhou5， LI Zhaoyang3

（1.College of Engineering， Dali University， Dali 671003， China;

2.Research Institute of Yanchang Petroleum （Group） Co.， Ltd.， Xi′an 710065， China;

3.Aerophotogramrntry and Remote Sensing of China Coal， Xi′an 710199， China;

4.College of Petroleum Engineering， Xi′an Shiyou University， Xi′an 710065， China;

5.Department of Geology， Northwest University， Xi′an 710069， China）

Abstract： Hoh Xil area is located in the interior hinterland of Qinghai-Tibet Plateau， poor ecological condition leads to the low degree of research. The sedimentary system characteristics and environment evolution were constructed through the petrology， sedimentary structure and fossils analysis of the Upper Triassic Goulushankecuo Formation， based on a survey of a stratigraphic-sedimentary section in this area. The results showed that the main sedimentary systems in the study area included marine shelf， clastic coast and fan delta， which can be subdivided into subfacies including a shallow marine shelf， a tidal flat， a fan delta front and a fan delta plain. Controlled by the regional structural evolution， the study area has finished the change from sea to land. During the T3g1 period， the paleographic environment of the study area was mainly shallow marine shelf subfacies. Sea water was gradually withdrawn from the study area since T3g2 period， the main sedimentary facies was tidal flat， and changed into fan delta plainduring T3g3 period. Till T3g4 and T3g5 period， sea water has completely withdrawn from this area， and a fan delta plain was developed.

Key words： Late Triassic; Goulushankecuo Formation; sedimentary system; sedimentary evolution; Hoh Xil Area

青藏高原被稱为地球的“第三极”， 可可西里地区位于青藏高原腹地， 大部分地段山高谷深， 切割强烈， 河流纵横， 湖沼发育， 生态条件恶劣，地质研究程度非常低。 自20世纪60年代以来， 先后在本区及邻区开展了1∶100万，1∶25万和1∶20万的区域调查工作青海地质局区测队，1∶100万温泉幅地质矿产调查，1968；青海省区调综合地质大队，1∶20万沱沱河幅区域地质调查报告，1989；青海省地质调查院，1∶25万沱沱河幅区域地质调查报告，2005.，初步建立了地层层序、构造格架，为后续的研究打下了坚实的基础。

目前，研究区内尚未开展系统的沉积体系分析，已有的研究多是针对邻区新生代的沱沱河盆地的构造沉积演化进行的研究。如刘燕学等对“三江”北段沱沱河盆地古近纪—新近纪的沉积格架与盆地演化进行了分析［1］，也对沱沱河盆地古近纪—新近纪的盆地演化及青藏高原隆升的沉积响应进行了分析［2］;刘志飞等对沱沱河盆地渐新—中新世的沉积环境进行了分析［3］;孙暇等对中新统五道梁组的沉积特征及古环境进行了分析［4］;周江羽等细致分析了青藏高原中东部早期的构造隆升对古近纪盆地充填和演化的影响［5］;王成善等对青藏高原北部盆地的构造沉积演化做了详细的论述［6］。但是，关于沱沱河地区三叠系的沉积环境及沉积体系的研究却鲜有报道［7］。本研究通过大量的野外剖面实测工作，对三叠系苟鲁山克措组的沉积特征和沉积环境进行分析，进而还原其连续完整的沉积演化史，并对区域内可能成藏的沉积矿产进行预测。同时，通过该区域沉积构造演化的研究，为青藏高原三叠纪构造活动的研究提供参考。

1 研究区概况

可可西里地区地处泛华夏大陆晚古生代羌塘—三江构造区， 研究区主体位于郭扎错—西金乌兰—金沙江晚古生代缝合带［8］，南部与羌塘陆块相接，北邻巴彦喀拉边缘前陆盆地（见图1）。

苟鲁山克措组（T3g）为可可西里科学考察时所建的岩石地层单位，指出露于西金乌兰湖以东到特拉什湖和苟鲁措之间的一套海相磨拉石沉积，总体构成轴向近东西的向斜构造，代表性剖面位于苟鲁山克措南山①。剖面属中晚三叠世地层，岩性组合具有明显的两分性：下部为一套具浊积岩特征的复理石沉积（T3ga），该套浊积岩相带向西延伸到雪环湖、藏夏河一带，东至乌丽;上部为一套海相磨拉石沉积（T3gb），为苟鲁山克措组代表性剖面的西延部分。《青海省岩石地层》（1997）一书将分布于西金乌兰湖地区的该套晚三叠世地层统归为巴塘群，岩性由碎屑岩、火山岩和碳酸盐岩等组成［9］，与研究区内的该套地层对比，其岩性特征及组合方式，尚有较大区别。因此，本研究对分布于特拉什湖和苟鲁措一带的浅海相碎屑岩，仍沿用“苟鲁山克措组”之名。

区内苟鲁山克措组分布于特拉什湖—苟鲁措一线，呈近东西向带状展布，厚度大于6 470 m。北与早白垩世错居日组（K1c）或中—渐新世雅西措组（E3N1y）不整合接触，南界多被第四纪沉积覆盖，东西向延出研究区外，岩层风化强烈，十分破碎（見图1）。

2 地层特征与岩石组合

本研究在分析前人研究成果的基础上［9-12］，参照“国际地层表”“中国地质年代表”“青海省岩石地层”等相关资料， 根据剖面实测和路线地质调查等野外资料， 按时代对研究区进行了多重地层划分，对岩石地层单位进行了初步清理。

根据研究区剖面地层的接触关系、岩性组合、沉积旋回等，并结合邻区资料，将苟鲁山克措组下段的细粒沉积地层（T3ga）进一步细分为T3g1，T3g2， T3g3三个岩性段，将上段的粗粒沉积地层（T3gb）进一步细分为T3g4， T3g5两个岩性段。

2.1 苟鲁山克措组第一段（T3g1）

本段地层主要分布于研究区东部的苟鲁错湖以北、苟鲁曲北西及鄂茸曲至特拉什湖一带，呈北西—南东向展布，代表剖面为沱沱河晚三叠世苟鲁山克措组实测剖面（PM1剖面，PM2剖面）。实测剖面地层厚度大于1 905.9 m，下未见底，上与苟鲁山克措组第二段（T3g2）整合接触。苟鲁山克措组第一段多以细粒沉积为主，岩性主要为浅灰色中薄层状钙质粉砂岩和灰黑色薄层状泥岩的频繁互层，夹灰褐色中薄层状生物碎屑灰岩和灰色中薄层细砂岩等。

粉砂岩岩性多为石英粉砂岩及岩屑石英粉砂岩，碎屑矿物中，石英颗粒质量分数达85％以上，磨圆度多为圆—次圆状。填隙物以钙质（方解石、铁白云石）胶结物为主，次为泥质（水云母、绿泥石），另见硅质（隐晶—微晶质石英），部分样品见海绿石，呈鳞片集合体状，零散分布。

本段地层中见大量的植物化石， 粉砂岩和泥岩中主要以炭化植物碎屑和植物茎秆为主（见图2A）。 生物碎屑灰岩中， 生物碎屑主要为介壳类生物化石， 多呈介壳堆积体， 大小多在（2 mm×3 mm）～（6 mm×10 mm）（见图2B），生物碎屑基本由亮晶方解石组成。

2.2 苟鲁山克措组第二段（T3g2）

本段地层主要分布于研究区的中北部，鄂茸曲北东、苟鲁查如贡其金—苟鲁噶青龙、苟鲁错湖北侧一带，呈东西向展布，代表剖面为沱沱河晚三叠世苟鲁山克措组实测剖面（PM1剖面，PM2剖面）。实测剖面地层厚度大于2 492.03 m，与上下地层均呈整合接触。岩性以深灰色—灰色中薄层状细砂岩为主，夹深灰色薄层状细砂质粉砂岩，偶夹杂砂岩透镜体。

砂岩粒径碎屑物的粒径多在0.06～0.18 mm，以细粒沉积为主。砂岩类型多为石英砂岩岩屑及石英砂岩，碎屑矿物中石英颗粒的质量分数为80％～95％，磨圆度多为次圆状，成分及结构成熟度均较高。

在苟鲁重钦玛曲北部的第二段顶部地层中，见一层灰色变余叠层石灰岩，厚度3～6 m，呈不连续的条带状延续，岩石发生了重结晶。薄片显示，其具细粒结构，块状构造，方解石体积分数在95％以上，呈粉晶、细晶粒状，粒径大小在0.05～0.30 mm，呈叠层状分布，部分已绢云母化，层厚在0.10～0.50 mm。暗层和亮层已消失，全变成了重结晶方解石，但层与层平行分布（见图2C），且具穹状隆起构造，为叠层构造的残留，均匀分布。

岩层中见大量的植物化石，以植物叶片为主，部分化石已碳化。在泥岩中见保存较为完好的大羽羊齿（Gigantopteris）化石（见图2D），指示了水体较浅的沉积环境。

2.3 苟鲁山克措组第三段（T3g3）

本段地层主要分布于研究区中北部特拉什湖以南苟鲁重钦玛—鄂茸曲一带及苟鲁噶青龙以北地区，主体呈东西向展布，代表剖面为特拉什湖南侧晚三叠世苟鲁山克措组实测剖面（PVIII-2剖面）。实测剖面地层厚度大于1 212.33 m，与上下地层均呈整合接触。岩性较为简单，主体为浅灰—浅灰绿色中厚层状细砂岩，夹深灰色中—薄层粉砂岩。

砂岩类型多样，可见石英砂岩、岩屑石英砂岩及长石岩屑砂岩，磨圆度相较上两段差，呈棱角—次棱角状。

岩层内化石以植物叶片与炭化植物碎屑为主（见图2E），其中，在特拉什湖西侧的细砂岩中见大量新芦木化石（见图2F），垂直于地层生长，是未经搬运的产物，指示了近岸水体较浅、水动力较弱的沉积环境。

2.4 苟鲁山克措组第四段（T3g4）

本段地层主要分布于研究区西北部的苟弄噶提沟、苟鲁重钦玛及特拉什湖南侧一带，呈东西向展布，代表剖面为苟弄仲钦东侧晚三叠世苟鲁山克措组实测剖面（PⅩⅫ剖面）。实测剖面地层厚度大于161.07 m，与上下地层均呈整合接触。岩性以灰色中厚层状含砾砂岩为主，夹灰色中薄层状粉砂岩、灰色中厚层状细砂岩。本段地层底部为一套灰色厚层状含砾中砂岩，厚度约40 m，岩层比较稳定，延伸较远，与第三段细砂岩可以明显区分；顶部见一层厚约0.2 m的煤线。

本段含砾中砂岩中，砾石质量分数一般10％～15％，砾径一般2.0～3.5 cm，呈次圆状，成分以硅质岩为主，另见少量灰岩砾石。碎屑物以硅质岩屑为主，质量分数约占80％。

本段地层中未见动物及植物化石。

2.5 苟鲁山克措组第五段（T3g5）

本段地层主要分布于研究区西北部的苟鲁重钦玛一带，东西向展布，以复成分砾岩的出现为标志，代表剖面为特拉什湖南侧晚三叠世苟鲁山克措组实测剖面图（PⅩⅫ剖面），实测剖面地层厚度大于701.12 m。本段地层可识别出多个沉积旋回，单个旋回岩性自上而下分别为灰褐色厚层状复成分砾岩、含砾粗砂岩、中厚层状中砂岩、中薄层状细砂岩、深灰色中薄层状粉砂岩。其中，最底部的一套灰褐色中厚层—厚层状复成分砾岩，厚度约40 m，岩层厚度稳定，延伸较远。

复成分砾岩中，砾石的质量分数约65％，砾径2.0～3.5 cm，最大可达5 cm，呈次棱角—次圆状。砾石成分复杂，可见硅质岩、砂岩、少量千枚岩及灰岩等。

本段地层中亦未见动物及植物化石。

3 沉积体系类型及特征

根据研究区剖面岩性组合、沉积结构、沉积构造和古生物化石等特征，采用Miall（1984）的沉积相分析方法［13］，认为可可西里地区晚三叠世苟鲁山克措组发育一套濱海—三角洲相沉积，可识别出陆棚、碎屑海岸和扇三角洲3种沉积体系，并可进一步划分为浅海陆棚、潮坪、扇三角洲前缘和扇三角洲平原4种亚相，不同的沉积体系分布层位各有差异（见表1）。

3.1 浅海陆棚沉积

浅海陆棚沉积主要发育于苟鲁山克措组一段。浅海陆棚是正常浪基面以下至陆棚坡折的广大浅海水域［14］，阳光充足，氧气充分，底栖生物大量繁殖，苟鲁山克措组一段中发育大量呈堆积状的介壳类化石。浅海陆棚的水动力条件复杂而多样，碎屑沉积物主要以粉砂和泥质沉积为主，粉砂岩的成分及结构成熟度较高，不稳定组分少，圆度及分选较好，填隙物多为化学胶结物。而碳酸盐沉积物主要为生物碎屑灰岩、生物泥晶灰岩及泥灰岩，灰岩内化石丰富，种类繁多。

G.Einsele（2000）依据沉积物的注入（供给）量，将浅海陆棚划分为高注入盆地和低注入盆地两大类浅海沉积序列［15］。区内浅海陆棚沉积，垂向上多见浅灰色粉砂岩和灰黑色薄层状泥岩的韵律互层（见图3A），夹中薄层细砂岩，单层粉、细砂岩厚度多不超过半米，向上粒度略变粗，单层厚度变大（见图4A），应属高注入盆地；但其水动力较弱，属低能砂、泥型浅海陆棚；生物介壳层较发育，但生物搅动并不强烈。粉砂岩中可见中小型砂纹交错层理（见图3B），中薄层细砂岩的成因可能与风暴沉积相关。矿物组分中可见指示正常广海环境的自生海绿石。

3.2 潮坪沉积

潮坪沉积主要发育于苟鲁山克措组二段地层中，多以碎屑岩潮坪沉积为主，在苟鲁重钦玛曲北部地区相变为碳酸盐岩潮坪沉积。

碎屑岩潮坪可细分为潮下砂坪、潮间混合坪和潮上泥坪3种微相。在低潮线附近，波浪的作用与潮坪较高部位相比要强一些，作用的时间也长，形成砂坪沉积，岩性多为灰色石英、岩屑石英细砂岩，可见羽状层理、波状交错层理及浪成波痕（见图3C，D，E）。高潮线附近水动力条件较弱，沉积的主要为簸选出来的泥，形成泥坪微相，岩性多为夹粉砂岩薄层的灰黑色、灰色厚层泥岩，可见水平纹层，泥岩中亦见保存较完好的植物茎叶化石。砂坪和泥坪之间为砂与泥质的混合沉积带，称为混合坪。垂向上由底及顶，水动力不断减弱，泥质含量呈增高趋势（见图4B），可见脉状层理及透镜状层理。

碳酸盐潮坪中，水位变化频繁，潮汐作用往复，沉积物主要为泥灰岩，成分多不纯，富含陆源碎屑物质，发育的层状叠层石也是潮坪潮间带的典型相标志［16-17］，多属潮间带上部的产物。

3.3 扇三角洲沉积

扇三角洲沉积主要发育于苟鲁山克措组三段、四段、五段地层中，可识别出扇三角洲前缘和扇三角洲平原两大亚相。

3.3.1 扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘亚相发育于苟鲁山克错组三段地层中，岩性以中厚层状细砂岩为主，夹中—薄层粉砂岩。其主要由扇三角洲扇面辫状河道延伸到水下所形成的水下分流河道沉积和水下分流间湾沉积组成，河口坝不发育。因为河口坝砂体需要相对稳定的河道给提供物源补给，而辫状河容易改变河道，河口坝砂体缺乏稳定的物源供给会受到湖浪的淘洗而被改造。由于山前扇三角洲的进积作用，后期的陆源粗碎屑沉积常常覆盖在前期的细粒沉积之上，构成了向上变粗的垂向层序（见图4C）。

水下分流河道沉积以细砂岩为主，砂岩类型多样，可见石英砂岩、岩屑石英砂岩及长石岩屑砂岩。岩石结构成熟度一般，分选性、磨圆度中等—较好，颗粒支撑为主。砂岩单层厚度多在5 m以上，砂岩中可见平行层理、板状交错层理及波状层理（见图3F，G）。

水下分流间湾的岩石类型以深灰色中—薄层粉砂岩为主，发育水平层理、小型交错层理及波状层理。由于海水极浅，大量新芦木生长于此，繁殖茂盛。

3.3.2 扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原亚相发育于苟鲁山克措组四段和五段地层中，是位于海平面低水位线以上的扇三角洲体系的近源部分，主要由粗粒的辫状分流河道夹河道间漫洪沉积构成。岩性主要以厚度巨大的混杂砾岩、砂砾岩、中—细砂岩互层为主，偶夹中薄层粉砂岩或煤线；可识别出辫状分流河道和分流河道间两类沉积微相。

辫状分流河道为扇三角洲平原的重要组成部分，岩性主要为灰褐色厚层状复成分砾岩（见图3H）、含砾粗砂岩及中砂岩，由底至顶发育 “砾—砂”正韵律沉积序列（见图4D）。岩石结构成熟度低，砾岩及含砾砂岩中，砾石呈次棱角状，分选性和磨圆度均较差—中等，杂基支撑结构为主。砂砾岩多以块状层理为主，亦可见板状及平行层理（见图3I）。扇面辫状水道沉积在横剖面上多呈不规则透镜状。

研究区分流河道间微相的发育程度较低，岩性主要为中—薄层灰色粉砂岩及煤线，主要由漫洪沉积物构成，表现为不稳定充填型构造，发育水平层理和块状层理。在分流河道间的低洼局限环境中，可形成小面积的沼泽，具有一定的聚煤性，发育薄层煤线。

4 沉积演化

由上述沉积相分析可以看出，晚三叠世，苟鲁山克措组沉积环境经历了由海到陆的重要演化过程，其沉积环境的演化与研究区外北部巴颜喀拉前陆盆地的隆升息息相关。晚三叠世早期，巴颜喀拉前陆盆地表现出以隆升作用为特征的构造活动，这一阶段，东昆仑造山带处于持续隆升、剥蚀的过程［18-19］，这一规模宏大的剥蚀区为巴颜喀拉前陆盆地的快速堆积提供了充足的物源。苟鲁山克措组沉积早期至中期，研究区整体处于海相—海陆过渡相环境中（见图5）。其中，T3g1沉积期，其以浅海陆棚环境为主，处于浪基面以下，水体较浅，氧气充足，生物繁茂，主要以细粒泥质沉积为主。T3g2期起，伴随北部巴颜喀拉前陆盆地的隆升，海水开始缓慢向南退去，研究区逐步过渡为潮坪环境，区内南部水体相对较深，发育小范围碳酸盐岩潮坪，向北部水体逐步变浅，发育大范围的碎屑岩潮坪。T3g3期，研究区持续海退，北部巴颜喀拉前陆盆地的隆升带来较充足的物源，研究区进入扇三角洲前缘浅覆水沉积环境，沼泽发育，大量的新芦木生长于此。新芦木属喜湿植物，多发育在沼泽滨浅湖等浅水环境中，其赖以生长的水体深度一般不会超过5 m，与现今芦苇在生活习性上比较相似［20］。T3g4期，海水已基本退出，研究区仅见厚度不足0.5 m的煤线，砂砾岩颜色也由灰色逐渐过渡为灰褐色，指示了陆上氧化环境，自此研究区进入到陆相沉积环境。北部物源区持续遭受剥蚀，为研究区提供了大量的粗碎屑物质，沉积物粒度变粗，岩石沉积速率加快，岩层加厚，区内过渡为扇三角洲平原环境，辫状分流河道微相较为发育，沉积物多为中—厚层细—粗砂乃至砾级碎屑岩。T3g5期延续了T3g4期沉积环境，且碎屑岩粒度持续增大，砂体厚度也显著增大。

5 结 论

1）可可西里地区晚三叠世，苟鲁山克措组地层整体为一套灰色、灰绿色、灰褐色细—粗粒碎屑岩沉积，下部夹中—薄层生物碎屑灰岩及泥灰岩等碳酸盐岩沉积；由底至顶，砂岩显示出向上变粗变厚的垂向序列。

2）沉积相分析表明，晚三叠世，苟鲁山克措组可识别出陆棚、碎屑海岸和扇三角洲3类沉积体系，并可进一步划分为浅海陆棚、潮坪、扇三角洲前缘和扇三角洲平原4種亚相。

3）沉积演化过程表明，晚三叠世，苟鲁山克措组沉积环境经历了由海到陆的海退演化过程：T3g1处于海相浅海陆棚环境中，T3g2—T3g3期逐步过渡为海陆过渡相的潮坪、扇三角洲前缘沉积环境，T3g4—T3g5期则进入陆相扇三角洲平原环境。

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（编 辑 雷雁林）