刘　奎，南国卫

(西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)



羌塘地区特提斯构造域演化新认识

刘奎，南国卫

(西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

[摘要]立足于羌塘地体内发育的龙木错—双湖构造带最新研究进展，尝试对冈瓦纳北缘以及古特提斯洋构造演化历史进行探讨，认为特提斯从寒武纪打开，可能在早石炭世发生了向北的初始俯冲，在中晚三叠世古特提斯洋闭合，南北羌塘碰撞形成统一的羌塘盆地并开始接受新一轮沉积。但这并不是单一的威尔逊旋回，其经历的构造演化过程可能更为复杂。结合区域内岩浆活动、蛇绿岩、古生物、古地磁资料以及其他大量相关地质事实，在前人工作基础上初步构建了全新的构造演化模式。建立了古特提斯从早古生代到中晚三叠世、从大洋演化到最终闭合碰撞造山相对完整的时空演化格架，对整个特提斯演化与相关超大陆(Rodinia超大陆和Pangea超大陆)的研究具有其特殊的意义。

[关键词]特提斯演化；龙木错—双湖构造带；时空演化格架

青藏高原特提斯演化及冈瓦纳和欧亚大陆构造界线的研究是目前地学界研究的前沿和热点。羌塘地区以特殊的地理位置和复杂的构造地质环境，是研究这一关键问题的理想选区。羌塘中部龙木错—双湖构造带一线保留大量与特提斯演化相关的地质记录，然而，由于地质构造复杂，时间跨度之大，目前对于这一复杂演化过程的理解十分有限，直接制约了对羌塘地区乃至冈瓦纳北缘构造演化历史的认识。本文通过整合前人已有成果和吸收消化区域内地质资料，以期初步构建古特提斯洋从泥盆纪到三叠纪、从大洋演化到最终碰撞闭合造山相对完整的时空演化格架，为研究羌塘地区及特提斯构造演化提供重要的参考。

1区域地质背景

羌塘位于青藏高原北部，地处冈瓦纳大陆与欧亚大陆的结合部位，夹持于班公湖-怒江缝合带和金沙江缝合带之间，是研究古特提斯洋俯冲消减和两大陆碰撞造山过程的关键地区。李才[11]提出龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带，并认为其代表了冈瓦纳大陆和欧亚大陆的界线。近年来，大量地与古特提斯洋构造演化以及俯冲消减相关的地质记录的新发现，沿龙木错-双湖构造带一线很好地出露，包括不同时代蛇绿岩、石炭纪弧岩浆岩、泥盆纪和二叠纪放射虫硅质岩、二叠纪洋岛玄武岩、中晚三叠世低温高压变质带、晚三叠世后碰撞岩浆活动，以及首例志留纪基性高压麻粒岩的发现，这些证据的不断积累证实了缝合带的存在，同时也暗示着羌塘地区可能具有更为复杂的构造演化历史。

缝合带将羌塘进一步划分为羌南-保山地块和羌北-昌都地块两个次级地块。羌北地区泥盆纪—三叠纪的地层均有不同程度出露，泥盆系仅出露于猫耳山—香桃湖一带，为一套中级变质岩系，与上覆地层上石炭统擦蒙组、展金组呈韧性变形带接触；上石炭统—上二叠统出露范围较广，以稳定的台型碳酸盐沉积为主，中二叠纪地层含大量暖水型生物，显示扬子地区的亲缘性[15]。羌南地区的奥陶系—二叠系发育齐全，其中上石炭统—下二叠统地层(展金组)大面积出露，是一套以碎屑岩夹有基性火山岩为特点的裂谷型沉积建造，含冷水型生物和夹有冰海杂砾岩，显示了与冈瓦纳大陆的亲缘性[11,12,15]。同时这些地层中普遍发育大量二叠纪基性岩墙群，为冈瓦纳北缘二叠纪地幔柱活动及相关裂解事件的产物[6]。

2特提斯研究概述

对特提斯的地质研究一直以来是地学的热点。国外学者以板块构造、碰撞造山的经典理论和模式为基础对特提斯构造演化进行深入研究，但有些重要问题解释上遇到难题。近年来中国学者针对青藏高原特殊的地质特征，提出“特提斯主洋盆”和“边缘多岛弧盆”模式。

图1　青藏高原羌塘中西部地区地质简图

(a)青藏高原大地构造单元划分简图(据李才等， 2006b)，JSSZ，金沙江缝合带；LSSZ，龙木错-双湖-澜沧江缝合带；BNSZ，班公湖-怒江缝合带； YZSZ，印度河-雅鲁藏布江缝合带；(b)羌塘中部西部地区地质简图(据 Zhai et al., 2011修改)

根据Suess在1893年最初提出的定义，特提斯指中生代存在于欧亚大陆和冈瓦纳大陆之间的海域，在新生代闭合造山，形成阿尔卑斯和喜马拉雅造山带。特提斯经历了一个漫长的演化历史，现今，一般将特提斯发展划分为原特提斯(Z-O 或 S)、古特提斯(D-T)、新特提斯(T 以来)等阶段。原特提斯在泥盆纪闭合造山，在劳亚大陆南缘形成海西早期褶皱带。随着原特提斯的萎缩，从晚志留世开始，从冈瓦纳板块北缘裂离出Hun 地块群，并形成古特提斯洋(Paleo-Tethys)。其中，中国华北、塔里木、北羌塘等地块为亚洲Hun 地块群的一部分。石炭纪末，古特提斯洋西段关闭，形成欧洲海西造山带主体，并在早二叠世短暂的时期内形成泛大陆Pangea，古特提斯东段在晚三叠世闭合，形成印支期造山带。

特提斯演化运用板块构造和碰撞造山经典模式对有些重要问题难以解释。青藏高原内发现20多条蛇绿岩带，并非仅存在原、古、新3条特提斯缝合带。蛇绿岩一般为SSZ(俯冲带上叠)型，并非形成于典型的大洋环境。龙木错-双湖蛇绿岩带的时代跨越早古生代至二叠纪，难以用古特提斯或原特提斯解释。在普遍认同的雅鲁藏布江新特提斯蛇绿岩带中，发现晚泥盆世洋岛残余，也难以用单一的中生代新特提斯洋盆解释。蛇绿岩与广泛分布的增生楔混杂带共生。针对这些问题，中国学者在大量的区域地质调查资料的基础上，提出了“多岛弧盆系”、“一个特提斯大洋、两个大陆边缘”和增生型造山等模式，能够更好地解释青藏高原的地质特征，对于正确认识冈瓦纳北缘和古特提斯洋构造演化史十分重要，也有利于丰富和发展板块构造理论。

3研究区的演化阶段

3.1研究区早古生代—泥盆纪演化阶段

早古生代—泥盆纪演化阶段显示了研究区从被动大陆边缘、裂陷边缘到特提斯洋盆的演化过程。本阶段为特提斯洋盆演化和局部收缩阶段，结合南羌塘早古生代古地理位置、冈瓦纳东北缘早古生代安第斯型活动大陆边缘、羌塘中部早古生代蛇绿岩、相关古生物及古地磁资料，以及志留纪-早泥盆世中高压麻粒岩的发现，我们认为古特提斯洋构造演化可能经历了如下几个重要演化阶段：原特提斯俯冲→古特提斯洋盆初始拉张→古特提斯洋慢速扩张阶段→古特提斯洋盆整体收缩，局部闭合。

1)原特提斯俯冲→古特提斯洋盆初始拉张

羌塘地区早古生代的岩浆活动与原特提斯洋向冈瓦纳北缘持续的俯冲有关，为冈瓦纳北缘的部分地区古特提斯洋通过弧后拉张的方式打开的产物，其洋盆打开的方式与西方主流观点一致[2]，但在打开的时限上，主要依据龙木错—双湖—澜沧江缝合带中早古生代蛇绿岩的最新研究[11,14,16]及缝合带内早古生代蛇绿岩中大部分样品具有 SSZ 型蛇绿岩地球化学特征，将其由西方学者普遍认为的泥盆纪提前到寒武纪，此外，目前在果干年山地区获得最古老堆晶辉长岩年龄为 517 Ma[14]，也说明洋盆在早寒武世已经存在，但洋盆初始拉张时限应晚于原特提斯向冈瓦纳北缘的初始俯冲[1]。

2)中寒武世—早志留世：古特提斯洋慢速扩张阶段

这一阶段古特提斯洋的构造演化具有特殊性，需要通过两个不同的方面进行探讨：(1)区域内蛇绿岩研究结果表明，沿龙木错-双湖-澜沧江缝合带一线的桃形湖、果干加年山、以及藏东南亭河地区寒武纪—志留纪(517～432 Ma)蛇绿岩均有出露，且时代基本连续[11,13,16]，说明古特提斯洋盆自早寒武世开启之后，至少持续演化到早志留纪世；(2)古地磁和古生物研究表明，古特提斯洋北侧代表性陆块(如华南、华北、塔里木和印度支那等)在这一时期仍位于南半球中低纬度并具有印度—澳大利亚冈瓦纳北缘相近的古生物特征，说明这一时期古特提斯洋虽然已经开启(蛇绿岩存在证据)，但洋壳扩张速度十分缓慢，一直到早志留世古特提斯洋盆的宽度仍十分有限，导致大洋分割的两侧大陆或代表性陆块仍具有相似的古生物特征以及相近的古地理区系。需要说明的是，这一时代的蛇绿岩中大部分样品兼具 N-MORB 和岛弧岩浆岩的地球化学特征，显示出典型 SSZ 型蛇绿岩的亲缘性[14,16,17]，但是区域内中晚奥陶世部分蛇绿岩则显示了 OIB和 E-MORB 的地球化学特征，如香桃湖高压麻粒岩的围岩以及果干加年山地区的中晚奥陶世的变质堆晶辉长岩[13]，暗示了这一时期区域内存在部分热点活动的叠加。

3)晚志留世：古特提斯洋盆整体收缩，局部闭合

香桃湖志留纪(427～422 Ma)基性高压麻粒岩[8]、桃形湖蛇绿岩中早泥盆世(411 Ma)石榴石斜长角闪岩[5]、以及藏东澜沧江岩群中早泥盆世(410 Ma)蓝闪石片说明区域内在志留纪-早泥盆世存在一期重要的汇聚型事件。香桃湖-桃形湖早古生代洋盆，随着不断收缩最终碰撞闭合(点碰撞)，在洋盆的闭合阶段造成了地壳局部加厚，香桃湖早古生代 SSZ 型蛇绿岩则在这一过程中被带入到了局部加厚地壳根部，由于高的地热梯度以及较高的压力条件使其发生了高压麻粒岩相变质作用。同时由于处于地壳层次不同，所造成的变质程度不同，即相对较浅层次的蛇绿岩可能发生了角闪岩相变质，而处于更浅层次的蛇绿岩仅遭受了绿片岩相变质作用改造。

志留纪—早泥盆世是古特提斯洋由寒武纪-志留纪的慢速扩张转换为泥盆纪之后的快速扩张之间重要转折时期，古特提斯洋盆在志留纪—早泥盆世短期的收缩以及局部碰撞闭合暗示这一时期区域内存在一期重要的构造事件，这一期事件可能诱发了原特提斯俯冲板片的断离，从而导致区域内构造机制发生了根本性变化——冈瓦纳东北缘进入全面伸展拉张的构造背景，为香桃湖基性高压麻粒岩的快速折返以及古特提斯洋快速扩张提供了重要的动力学机制。与此同时，欧洲古特提斯早古生代构造演化研究结果得出，原特提斯洋中脊的俯冲以及与冈瓦纳北缘的碰撞可能是导致俯冲板片断离以及区域内整体伸张构造背景形成重要结论。志留纪-早泥盆世原特提斯也可能经历类似的过程，洋中脊发生俯冲消减以及与冈瓦纳东北缘或东北缘微陆的碰撞作用，在碰撞初期即俯冲板片尚未断离之际，使区域内形成一个短暂的汇聚挤压环境，使龙木错-双湖-澜沧江缝合带所代表的古特提斯洋由慢速扩张转换为短暂收缩，部分相对窄洋盆甚至碰撞闭合，香桃湖地区留有基性高压麻粒岩的地质记录就是很好的证据。

3.2石炭纪、二叠纪演化阶段

北羌塘地块在石炭纪、二叠纪仍以稳定的碳酸盐台地沉积为主，晚二叠世热觉察卡组出现长石石英砂岩、含细砾粗砂岩和含炭质页岩夹煤线组合，代表隆升过程。本阶段在龙木错—双湖带、南羌塘和班公湖—怒江带出现弧盆系统，目前主要有以下几个方面的证据。

(1)在龙木错-双湖带中发现的年龄为348 Ma、356 Ma的具有俯冲消减特征岛弧花岗岩，时代均为早石炭世[7]，因此推断古特提斯洋可能在早石炭世开始消减。

(2)龙木错-双湖带以南的角木日—双湖一带，发现具有洋岛玄武岩的地球化学特征二叠纪玄武岩。野外观察，可见灰岩覆盖在玄武岩之上，或互层，构成典型的洋岛结构。这一带石炭纪擦蒙组和展金组主要为深水—半深水复理石沉积岩。石炭系中广泛分布的基性岩墙群和玄武岩为碱性系列，属地幔柱成因的板内基性岩类，时代为318～284 Ma[13]，代表伸展环境。角木日—双湖一带的石炭系—二叠系具有增生杂岩的特点，由陆源深水—半深水复理石沉积岩、洋岛残片、浅水碳酸盐岩建造等组成。因此，推测龙木错-双湖古特提斯洋可能在早石炭世开始向北的俯冲消减，在该带南侧形成成熟洋壳和弧前增生楔。此时羌塘地区整体处于俯冲消减的大背景下，局部地区出现伸展环境，意味着龙木错-双湖特提斯洋是沿着红脊山—果干加年山—双湖这一线进行的，与区域地质事实相吻合。

(3)在角木日-双湖构造带以南的南羌塘地区，广泛分布着晚三叠世—侏罗纪海相盆地沉积。在南羌塘西段多玛、日土和羌多地区，广泛分布的石炭系、二叠系主要为浅变质砂板岩、冰海碎屑岩、碳酸盐岩等，代表较稳定的沉积环境，称为多玛地块。表明龙木错-双湖特提斯洋在中晚三叠世已经完成了碰撞闭合的过程，又卷入了新一轮的沉积过程。

3.3中生代演化阶段

二叠纪—三叠纪是特提斯演化的重要转化阶段，在经典理论中，是古特提斯向新特提斯转换的阶段。特提斯北侧的“羌塘-三江多岛弧盆系”、龙木错-双湖洋在二叠纪大规模消减、萎缩，于三叠纪逐渐闭合。晚三叠世发生大规模的印支运动，使上古生界褶皱，造成华南、华北、羌塘和塔里木地块之间闭合、造山，形成印支期高压变质带，羌塘—三江多岛弧造山系增生到扬子大陆边缘，构成亚洲大陆板块的一部分。

晚三叠世末，由于全球海平面的下降和区域性构造隆升，金沙江和龙木错-双湖洋盆闭合，造成晚三叠世地层与下伏地层的不整合，局部隆升成陆。在果干加年山及其以北，晚三叠世望湖岭组以生物礁灰岩、细砂岩、硅质粉砂岩为主，底部夹有流纹岩，具有残余海盆的沉积特征。望湖岭组角度不整合于果干加年山蛇绿混杂岩之上[12]。龙木错-双湖缝合带以北局部出露的上三叠统称为菊花山组，为含菊石、珊瑚等的灰岩。该带东段(土门格拉隆起带)为碎屑岩夹煤系地层，称为土门格拉群，代表海陆交互环境的沉积建造。由于北羌塘盆地南、北两侧在晚三叠世的隆升和造山作用，之上沉积的侏罗纪雁石坪群具有弧后前陆盆地的沉积特点。在南羌塘地区，三叠纪仍为海相盆地，形成欧拉组、日干配错群灰岩和碎屑岩夹玄武岩建造，是代表被动陆缘裂陷环境还是增生楔之上的岛海环境，上三叠统之上不整合覆盖着侏罗纪海相沉积。从岩性和岩石组合特点看，南羌塘侏罗纪盆地主要具有弧后盆地的性质，但其南缘的部分地段具有增生楔混杂带的特征。侏罗纪—早白垩世，由于班公湖-怒江洋盆的扩张和随后的南、北向俯冲，本区进入弧盆系统演化阶段，龙木错-双湖带部分地段处于隆升、剥蚀状态。至此，羌塘地区在晚白垩世均隆升成陆。

羌塘中部低温高压变质带是古特提斯洋俯冲消减、南北羌塘最终碰撞拼合的重要证据。高压带主要沿龙木错-双湖缝合带一线展布，西起红脊山和冈玛错，经果干加年山、片石山以及蓝岭，向东一直延伸到双湖一带，断续出露超过 500 km。主要由榴辉岩、蓝片岩、石榴石多硅白云母片岩、蓝闪石大理岩等组成。锆石 SHRIMP -Pb 定年以及石榴石 Lu-Hf 同位素定年结果表明羌塘中部高压带峰期变质时代为 244～223 Ma[5]，单矿物 Ar-Ar 定年结果揭示了高压带的快速折返和退变发生在 227～203 Ma[3]。上述年代学资料表明，在中晚三叠世龙木错—双湖构造带所代表的特提斯洋盆可能已完全关闭，实现了南北羌塘的陆陆碰撞。而在晚三叠世(225～202)区域内大规模伸展构造背景的岩浆活动[10,20]，暗示了区域内已由陆陆碰撞环境开始向板内环境过渡[19]。晚三叠世末期望湖岭组以角度不整合覆盖到构造混杂岩带之上，标志着南北羌塘已作为统一盆地开始新一轮的沉积[12]。至此，龙木错-双湖-澜沧江构造带所代表的古特提斯洋从寒武纪-晚三叠世漫长而复杂的构造演化历史也落下帷幕。而在这一碰撞闭合过程，时间跨度之大，大量的关键性的岩石学证据有待丰富，不应理解为单一的构造旋回。需结合区域已有的地质事实，增加野外考察活动，获取新的地质证据，从而客观全面的认识羌塘地区的时间构造演化序列。

4结语

龙木错—双湖构造带是羌塘中部的一条重要的古特提斯大洋最终闭合消亡的巨型结合带，被认为是大陆和欧亚大陆界线，丰富地记录了青藏高原原—古特提斯洋形成与演化的重要信息。但随着研究的深入，不可避免地出现一些具有争议的问题。羌塘地区处于特殊的地理位置，复杂的地质条件，成为揭开羌塘地区特提斯及冈瓦纳大陆构造演化的天然实验室。

通过对冈瓦纳北缘以及古特提斯洋构造演化历史进行深入探讨，在前人工作基础上初步构建了全新的构造演化模式。结合区域内蛇绿岩、岩浆岩、古生物和古地磁证据，以及香桃湖基性高压麻粒岩研究成果，初步构建了古特提斯洋从泥盆纪到三叠纪、从大洋演化到最终碰撞闭合造山相对完整的时空演化格架，对整个特提斯演化与相关超大陆(Rodinia超大陆和Pangea超大陆)的研究具有其特殊的意义，从而更好地指导科学研究和生产实践工作。

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[中图分类号]P542

[文献标识码]A

[文章编号]1004-1184(2016)02-0203-03

[作者简介]刘奎(1991-)，男，陕西商南人，在读硕士研究生，主攻方向：区域大地构造。

[收稿日期]2016-02-24