岡底斯帶東段色日絨岡瓦納相冰海雜礫巖特征

楊繼友，秦　松，張　偉，尼瑪次仁

（1. 四川省地礦局402地質隊，成都 611730；2. 四川省地礦局區域地質調查隊，成都 610213；3. 成都理工大學地球科學學院，成都 610059；4. 西藏地勘局第二地質大隊，拉薩 851400）

岡底斯帶東段色日絨岡瓦納相冰海雜礫巖特征

楊繼友1，秦松2，3，張偉2，尼瑪次仁4

（1. 四川省地礦局402地質隊，成都 611730；2. 四川省地礦局區域地質調查隊，成都 610213；3. 成都理工大學地球科學學院，成都 610059；4. 西藏地勘局第二地質大隊，拉薩 851400）

色日絨地區冰海雜礫巖產于砂泥質為主的陸緣碎屑巖段中，累積出露厚度325m，沉積于淺海環境。該段頂部化石生物組合指示其沉積于早二疊世阿丁斯克期的冷水型海洋環境。巖層地質構造特征，與同層位產出的冷水型生物群為冰海雜礫巖的成因提供了證據，指示其形成于冰川作用下，由冰筏搬運的海相沉積。通過收集資料對比，確定其在近似冰期南半球15°~35°的古緯度范圍內，環境平均水溫0～10℃。在陸內裂谷或被動陸緣裂谷形成的廣闊島塊、谷槽相間的構造古地理格局下，冰筏攜帶基底礫石，在赤道洋流作用等因素影響下，在消融以后，下落至色日絨地區淺海環境中，與砂泥質、砂質基質一同沉積形成冰海雜礫巖層。

冰海雜礫巖；岡瓦納相；沉積環境；色日絨

岡瓦納相地層具有三要素：冷水動物群、舌羊齒植物群、冰海雜礫巖，其沉積性質及特征在古地理分區和構造上是劃分南北大陸、特別是北部邊界的重要依據[1-6]。長期以來，對岡瓦納大陸的北部界線不同學者有著不同的認識：①以印度河—雅魯藏布江縫合帶為界[7-8]；②以班公湖—怒江縫合帶為界[3,5，9-13]；③以喀喇昆侖南坡—龍木—查?！p湖—八宿—雙江縫合帶為界[14-22]；④是一漸變的界限，喀喇昆侖南坡—龍木錯—查?！p湖—八宿—雙江縫合帶可視為冰期時岡瓦納特提斯與勞亞特提斯的一條生物一巖相分界線過渡帶，它代表岡瓦納的北界，但隨著時間推移而向南退縮[23,24]。但其沉積相特征基本存在三要素：冰海雜礫巖、冷水動物群、舌羊齒植物群是大家的共識。對于其南北界限本文只引用以往學者的觀點，不再深入討論；但冰海雜礫巖作為岡瓦納相地層的重要組成部分，本文就其沉積特征、古構造控制條件、古地理、古氣候控制條件進行綜合分析，擬為岡瓦納相的沉積環境研究提供依據。

圖1　西藏色日絨地區地質簡圖及剖面位置[（a）圖[25,26]]

圖2　色日絨郎弄來姑組三段實測地質剖面圖

1 區域地質背景

色日絨地區位于林周縣唐古鄉—嘉黎縣措多鄉一帶，距林周縣97km；大地構造上位于岡底斯帶的隆格爾—念青唐古拉復合火山巖漿弧，也稱之為岡底斯弧背斷隆帶。島弧基底巖系主要為念青唐古拉群（Ano或Pt2-Pt3）、石炭—二疊系沉積地層，色日絨地區沉積了較為典型的石炭—二疊系來姑組地層（圖1）。

據剖面測制資料，來姑組主要為一套輕微變質的陸源碎屑巖，但夾有碳酸鹽巖條帶或透鏡體。根據碎屑顆粒成分的變化，將來姑組分為三個巖性段，由一、二、三段組成，分別為：一段砂質板巖夾長石石英砂巖、砂質條帶狀大理巖；二段千枚狀板巖、千枚巖；三段冰海雜礫巖、砂質板巖互層，并夾透鏡狀碳酸鹽巖條帶。本文就其特殊的巖性段—三段冰海雜礫巖及上下層位的巖石學特征、構造控制條件、古地理、古氣候控制條件展開綜合分析，探討了岡瓦納相的沉積環境。

2 巖石學特征

在嘉黎縣色日絨郎弄一帶測制了來姑組冰海雜礫巖剖面（即來姑組三段巖石剖面），地層厚約785m（圖2、圖3）：

（未見頂）

洛巴堆組上部

10. 灰白色生物碎屑灰巖，重結晶現象明顯；產大量的生物碎屑，含量約為20%～25%；產苔蘚蟲化石：Fistuliramus bifidus Yang et Hsia, Maychella sp.; 腕足類化石：Cleiothyridina roissyi（Eeville）等。35m來姑組三段

9. 變質細-粉砂巖夾碳酸鹽巖透鏡體，兩者比例約7∶1。變質砂巖層理面見波痕，頂部見交錯層理；碳酸鹽巖透鏡體厚0.1~0.4m，產苔蘚蟲化石Fenestella cf. tenox Ulrich, Fenestella elusa Reed等。60m

8. 砂質板巖與冰海雜礫巖互層，兩者比例約8∶1。冰海雜礫巖基質為砂質、粉砂質物，礫石成分復雜。層中產苔蘚蟲化石：Fenestella cf. tenox Ulrich, Fenestella elusa Reed等。 95m

7. 灰色千枚狀板巖。 88m

6. 冰海雜礫巖，礫石粒徑2～150mm，成分為花崗巖、砂巖、板巖等；另可見少量板巖夾層；兩者比例約12∶1。 69m

5. 灰色千枚狀板巖夾冰海雜礫巖，兩者比例約15∶1。冰海雜礫巖沉積呈條帶狀、透鏡狀分布，厚約0.3~1.5m。 48m

4. 深灰色變質細-粉砂巖，為細砂～粉砂質，含量約90%；該層水平層理較為發育。 21m

3. 灰色千枚狀板巖夾冰海雜礫巖，兩者比例約12∶1。冰海雜礫巖呈條帶狀，礫石成分復雜，含量約15%。 92m

2. 冰海雜礫巖，礫石含量較少，礫徑2~100mm，含量約10%，顯墜石結構，落石刺穿層理，礫石上下的砂泥質巖類的紋層具有頂凸下撓的現象，礫石壓裂面常見。另可見板巖夾層，兩者比例約10∶1。 224m來姑組二段

1. 灰色砂質板巖。 53m

（未見底）

由上可見，來姑組三段主要巖石組合為冰海雜礫巖、粉砂質/砂質板巖、千枚巖夾冰海雜礫巖、砂巖夾碳酸鹽巖條帶等，其中冰海雜礫巖累積厚約325m，上、下均為粉砂質、砂泥質巖類，砂泥質巖石中水平層理常見。經薄片鑒定：上下巖層砂泥質含量高，一般在80%~85%左右，礫石含量較少，約10%~15%。這樣的沉積特征顯示該段大部分巖層是遠離海岸線，形成于浪基面之下的寧靜水體環境，以粉砂質、砂泥質沉積為主的淺海環境；直至頂部砂巖及透鏡狀碳酸鹽巖的出現，腕足及苔蘚蟲等生物化石豐富，并見波痕及交錯層理等沉積構造，其沉積環境才有所變淺，但仍處于淺海的環境（局部淺灘）（圖3）。

圖3　色日絨郎弄來姑組三段實測剖面柱狀圖

此套巖石中雜礫巖的礫石粒徑大小約2~150mm；礫石雜亂無序分布于砂泥質基質中，分選性差或無分選性，呈棱角狀、次棱角狀（圖4a）。巖層雖然經歷了較為強烈的變形，但在巖石中仍可見墜石結構（圖4b、c）及礫石壓裂面（圖4d）。礫石成分復雜，有石英砂巖、脈石英、花崗巖、灰巖、大理巖、安山巖、玄武巖等。另在同層位的改則縣扎布區（西藏羌塘南部）、滇西以及中南半島（早二疊世）等地區，也大量出現冰海雜礫巖，礫石表面見冰川擦痕和壓坑等現象。上述的特征均證明了冰海雜礫巖的礫石是冰川作用的產物：墜石結構是礫石經冰筏搬運，冰筏消融后墜落在已形成的砂泥質基質中而形成的刺穿層理的現象，具體表現為較大的礫石刺穿下部沉積物的層理，又為后續的沉積所覆蓋；礫石壓裂面為冰川作用、搬運的結果。

本次1∶5萬礦產遠景調查及1∶25萬門巴幅區域地質調查工作[27]，在來姑組三段頂部共鑒定出苔蘚蟲：Fenestella cf. tenox Ulrich，Fenestella elusa Reed，Fenestella pulcherrima Sch.-Nest.，F. microretiformis Sch.-Nest.，Strelelascopara angustimarginalis Hsia；珊瑚：? Amplesocarinia sp.；腕足：Spiriferella rajah（Salter）；通過與模式標本產出層位及臨區生物組合類型特征對比，指示此段巖層沉積于早二疊世阿丁斯克期的冷水型海洋環境[2,5,6,13,19,24]。該段的生物群組合特征也印證了來姑組三段冰海雜礫巖形成于冰川作用影響下的冰海環境，為岡瓦納相地層的典型代表。

圖4　色日絨地區冰海雜礫巖沉積特征照片及素描

圖5　岡瓦納大陸冰海雜礫巖理想成因圖[16]

圖6　晚石炭世—早二疊世主要陸塊的位置及生物分布[2]

3 古構造控制條件

冰海雜礫巖的分布范圍大體上代表著岡瓦納裙邊海的范圍，也是岡瓦納巖系最顯著的標志[17]，它包含著重要的構造信息。經過對剖面中化石的鑒定與對比，表明含冰海雜礫巖段沉積于早二疊世阿丁斯克期。在這個時期，岡底斯帶與喜馬拉雅帶已開始發生分解，總體呈現出“北臺南盆，東坳西隆”的構造格局[25]。研究區即位于陸內裂谷或被動陸緣裂谷形成的廣闊島塊、谷槽相間的構造古地理格局下，這樣的構造環境控制了冰海雜礫巖礫石來源。

經綜合分析表明，冰海雜礫巖在岡瓦納大陸邊緣廣泛分布，并存在著北厚南薄的現象：喀喇昆侖（日土多瑪）至岡底斯區（色日絨）再到喜馬拉雅區（定日），冰海雜礫巖的厚度從500~1000m變化至300m再變化不足1m[23]。根據冰海雜礫巖的成因，本文對此做出了較為合理的解釋：冰筏攜帶基底礫石，在古氣候、赤道洋流作用等因素影響下，由南向北，向低緯度地區加快融解，從而形成了南薄北厚的冰海雜礫巖沉積現象（圖5）。

4 古地理、古氣候條件

前文已述，冰海雜礫巖為冰川呈消融狀態下，冰筏搬運沉積的產物，與之相伴生的冷水生物群也輔證了這樣一個寒冷的氣候條件。那么色日絨地區冰海雜礫巖的出現也應具備這樣必不可少的古地理、古氣候條件。大量的研究證明：早二疊世是地史上最冷的時期，古水溫要比現代海洋低得多，熱帶與亞熱帶必然比現代范圍小得多。雖然目前國內外對青藏高原古地磁和古溫度研究數據不多，但在晚石炭世—早二疊世時期岡瓦納大陸位于南半球中—高緯度區域是確定的（圖6）[10,28-30]。用生物地理單元反映出的古緯度可用于判定有關陸塊的大體位置；但古地磁數據反映出的古緯度更為可靠。本文借用以往學者的各項古地磁、古溫度數據（表1）：早二疊世，在澳大利亞南部產Eurydesma的冰海雜礫巖獲得了古水溫7.7℃的氧同位素測溫數據[31]；早石炭世，喜馬拉雅位于29.7°的古緯度區域[32]；早二疊世，申扎位于23.2°的古緯度區域[33]；早二疊世，羌塘位于16.5°的古緯度區域[34]；早二疊世，騰沖、保山地區古水溫度為0~10℃，且位于30°的古緯度區域[35]。

本文借用當今的水溫帶，將早二疊世西藏的古溫度、古緯度與之進行對比（表2）。根據收集的各古緯度、古溫度數據資料（表1），即可較為準確的推斷色日絨地區當時的古溫度及古氣候條件：早二疊世岡底斯地區位于寒溫帶—暖溫帶，近似冰期南半球15°~35°的古緯度范圍，平均水溫0~10℃的環境。

在這樣的古氣候、古地理條件下，造就了冰海雜礫巖的沉積模式：早二疊世岡底斯東段伸展、裂解，在陸內裂谷或被動陸緣裂谷環境下，形成廣闊的島塊、谷槽相間的構造古地理格局。在赤道洋流的作用下，冰筏攜帶大量的礫石廣泛分布，但同時也限制了礫石來源的就地性；在消融以后，沉落至色日絨地區淺海環境中，與砂泥質、砂質基質一同沉積成巖，在多條件的控制下形成了如今剖面中所見的冰海雜礫巖。

表1　石炭—二疊紀時期岡瓦納大陸各地古溫度、古地磁數據

表2　各氣候帶平均水溫與近似緯度對照表[36]

5 結論

1）來姑組三段沉積環境為淺海相，層位中的墜石結構、壓裂面以及與其同層位產出的冷水型生物群為冰海雜礫巖的確定提供了有力的證據，并指示其形成于冰川作用下，由冰筏搬運的海相沉積。該地區冰海雜礫巖的沉積及冷水型生物群的出現均體現了岡瓦納相地層寒冷的沉積環境。

2）通過資料綜合收集、對比，確定了冰海雜礫巖在近似冰期南半球15°~35°的古緯度范圍內，平均水溫0~10℃的環境下，在陸內裂谷或被動陸緣裂谷形成的廣闊島塊、谷槽相間的構造古地理格局下形成。

3）根據色日絨地區古構造位置及古地理特征，大致總結出了該地區岡瓦納相冰海雜礫巖的成因模式：早二疊世岡底斯東段伸展、裂解，在陸內裂谷或被動陸緣裂谷環境下，形成廣闊的島塊、谷槽相間的構造古地理格局。在赤道洋流的作用下，冰筏攜帶大量的礫石廣泛分布，但同時也限制了礫石來源的就地性；在消融以后，下落至色日絨地區淺海環境中，與砂泥質、砂質基質一同沉積成巖，在多條件的控制下形成了如今剖面中所見的冰海雜礫巖。

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Glacial-Marine Diamictite of Gondwana Facies in the Sêbrong, East Gangdisê

YANG Ji-you1QIN Song2,3ZHANG Wei2NI Ma-ciren4
(1-No. 402 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611730; 2-Regional Geological Surveying Team, BGEEMRSP, Chengdu 610213; 3-College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 4-No. 2 Geological Party, Tibet Bureau of Geology and Mineral Resources, Lhasa 851400)

Glacial-marine diamictite with a total thickness of 325 m in the Sêbrong, East Gangdisê occurs in terrigenous clastic rock. The petrology and sedimentary characteristics indicate a coastal-neritic environment. Fossil assemblage indicates the cold water environment in Early Permian Artinskian. These show that the glacial-marine diamictite was formed by glaciations in an intracontinental rift environment with an average temperature of 0-10℃ and within paleolatitude of 15o-35o S.

Sêbrong area; Early Permian; Gondwana facies; glacial-marine diamictite; sedimentary environment

P588.2

A

1006-0995（2016）02-0195-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.004

2015-07-16

楊繼友（1956—），男，四川成都人，高級工程師，從事區域地質調查及管理工作