徐 琳，肖 进，刘大明，2，胡 林，罗绍强，唐 华，赵 宇

1.四川省地质矿产勘查开发局 川西北地质队，四川 绵阳 621000；2.成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059；3.西藏自治区地质矿产勘查开发局 第六地质大队，西藏 拉萨 851400

从碎屑岩的地球化学特征能够发掘大量的物源和构造背景方面的信息.据已有的地质资料显示，南、北羌塘盆地均发育有中侏罗统雀莫错组，针对该套地层前人作了较多的研究.谭富文等［1］通过碳、氧同位素分析认为北羌塘雁石坪地区雀莫错组为陆源近海湖沉积环境；王建坡等［2］报道了北羌塘雁石坪地区雀莫错组地层剖面，通过生物化石研究认为其属于 湖沉积环境；王剑等［3］介绍了北羌塘盆地雀莫错组岩石组合特征及古地理面貌；付修根等［4］通过下伏地层测年数据及接触关系将北羌塘胜利河地区雀莫错组时代厘定为早—中侏罗世，认为其形成于偏潮湿的热带-亚热带环境；曾胜强等［5］通过粒度分析认为北羌塘盆地沃若山地区雀莫错组一段属于辫状河沉积；冯兴雷等［6］通过砂岩地球化学分析认为北羌塘盆地沃若山地区雀莫错组砂岩碎屑主要为花岗岩类，并形成于被动大陆边缘裂陷阶段.高远等［7］以北羌塘盆地雀莫错组三段为研究对象，讨论了其混合沉积层系特征及控制因素；占王忠等［8］讨论了北羌塘坳陷雀莫错期岩相古地理特征与成钾意义.前人的研究主要以北羌塘的雀莫错组为研究对象，且主要围绕沉积环境开展，部分学者还作了地球化学、物源和构造背景探讨.南羌塘盆地的该套碎屑岩与北羌塘盆地是否具有相同的物源和构造环境不得而知.笔者在南羌塘盆地北缘一带获得了雀莫错组砂岩样品，通过地球化学特征的研究，揭示了岩石的风化特征、沉积环境、物质来源和源区构造背景.

1 区域地质背景

羌塘盆地属于羌塘-昌都板块的一部分，北界为拉竹龙-金沙江缝合带，南界为班公湖-怒江缝合带.在大地构造上，其位于欧亚大陆与冈瓦纳古陆毗连的特提斯构造域内，可划分为北羌塘拗陷（北羌塘次级盆地）、中央隆起带和南羌塘拗陷（南羌塘次级盆地）三部分［9］.江鱼玛洛地区位于中央隆起带南侧，南羌塘拗陷北缘的帕度错-扎加藏布褶皱带内（图1），带内发育一系列东西向—北西西向的断层和近东西向展布的褶皱.该地区主要出露有三叠系、侏罗系、白垩系及第四系地层（图2）.其中上三叠统土门格拉组为一套三角洲相的含煤碎屑岩，其上与中侏罗统雀莫错组平行不整合接触；中侏罗统雀莫错组为一套滨浅海碎屑岩沉积，在研究区主要分布在吉开结成玛大型复背斜的两翼，下部角度不整合在上三叠统土门格拉组之上，局部为断层接触，其上为布曲组整合覆盖；中侏罗统色哇组为陆棚至斜坡相的细碎屑岩沉积，与雀莫错组属于同时异相的地层单元；中侏罗统布曲组为整合于雀莫错组之上的浅海碳酸盐相沉积，其上整合沉积了一套海陆交互相、潟湖潮坪相的紫红色及灰绿色砂、泥岩互层的夏里组，上侏罗统-下白垩统索瓦组为一套障壁碳酸盐岩缓坡-陆棚相的灰岩、粉砂岩沉积，整合于夏里组之上；上白垩统阿布山组为一套陆相盆地夹火山岩沉积，角度不整合于三叠系和侏罗系地层之上.

图1 研究区构造位置图（据文献［9-10］）Fig.1 Tectonic location map of the study area（From References［9-10］）

图2 江鱼玛洛地区地质简图及采样位置Fig.2 Geological sketch map of Jiangyumaluo area with sampling location

2 雀莫错组岩石组合特征

雀莫错组岩性主要为灰绿、紫灰、紫红色砾岩、砂砾岩、含砾石英砂岩，长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩、泥岩等.在南羌塘一带可划分为三段，一段为灰白—灰绿色厚层状砾岩、砂砾岩、含砾粗砂岩、钙质砂岩，砂砾岩和砾岩中常见冲刷面及槽状交错层理.二段为紫红色厚层状泥岩夹中—厚层状砂岩，局部夹砂砾岩透镜体.三段为紫红色中—厚层状岩屑石英砂岩与泥岩互层.总体为一套正粒序沉积，反映为海进的滨浅海沉积.

3 样品测试

样品采集于雀莫错组一段，岩性主要为浅灰—浅灰白色中细粒长石岩屑砂岩和岩屑石英砂岩.长石岩屑砂岩中碎屑颗粒主要为石英，以单晶石英为主，矿物表面洁净，部分发育裂纹，含少量燧石；其次为岩屑，主要为泥岩岩屑、千枚岩和石英岩岩屑，部分为片岩和变质砂岩岩屑，塑性岩屑多发生假杂基化；长石包括钾长石和斜长石，长石表面较脏，普遍发生黏土化；胶结物主要是菱铁矿，呈亮晶孔隙式胶结，因铁质析出而呈黄褐色；含少量云母、铁质、有机质等分布于粒间（图3a）.岩屑石英砂岩碎屑颗粒主要为石英，以单晶石英为主，矿物表面洁净，部分发育裂纹，富含燧石；其次为岩屑，主要为片岩岩屑和石英岩岩屑，其次为泥岩岩屑；含少量长石，包括钾长石和斜长石，长石表面较脏，普遍发生黏土化；胶结物主要是铁质，呈红褐色、深褐色，反射光下呈黄褐色，孔隙式胶结（图3b）.采集样品11件，主量元素、微量元素分析由四川省科源工程技术测试中心完成.按《GB/T14506—2010硅酸盐岩石化学分析方法》对样品进行分析，主量元素采用英国帕拉科X射线荧光光谱仪分析测试，微量元素采用等离子质谱仪（ICP-MS）测试，元素分析误差小于5%，具有较高精度.

图3 雀莫错组岩石显微特征Fig.3 Microphotographs of rocks from Quemocuo Formation

4 岩石地球化学特征

4.1 主量元素特征

从样品主量元素测试结果（表1）可以看出，砂岩的SiO2的含量较高，为56.46%～80.59%，平均为72.85%，说明岩石中石英或富硅矿物含量较高.Al2O3含量为8.11%～14.20%，平均为11.54%，说明岩石富含云母、黏土矿物等.Al2O3/SiO2值可判别砂岩中碎屑沉积物成熟度，比值越大，成熟度越小［11-12］.雀莫错组砂岩Al2O3/SiO2值介于0.11～0.19之间，平均值0.16，位于长石砂岩（0.11）和杂砂岩（0.20～0.23）之间，成熟度不高，沉积物中普遍包含长石和岩屑等不稳定碎屑.CaO含量为0.39%～8.64%，平均2.54%，除2个样品可能受上覆碳酸盐岩地层（布曲组）后期淋滤作用影响含量较高外，其余的均小于4%.为去除后期淋滤作用的影响，本研究数据计算采用硅酸盐中的氧化钙（CaO*）含量［13］.

表1 江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩主量元素分析结果Table 1 Contents of major elements in sandstone of Quemocuo Formation in Jiangyumaluo area

江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩在SiO2-Al2O3图解（图4a）中显示，岩石矿物成分主要在石英、钾长石、斜长石、绿泥石之间变化.在Fe2O3-Al2O3图解上，雀莫错组砂岩矿物类型分布于含镁黑云母-长石之间（图4b），表明岩石中黏土矿物和长石含量很高.黏土矿物含量高指示源岩可能来自于基性岩或变质岩，长石含量很高指示源岩可能来自于花岗岩，因此雀莫错组砂岩碎屑源岩可能既有基性岩或变质岩又有花岗岩.

图4 江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩SiO2-A12O3和Fe2O3-Al2O3图解Fig.4 The SiO2-A12O3 and Fe2O3-Al2O3 diagrams for sandstone of Quemocuo Formation in Jiangyumaluo area

4.2 微量元素特征

根据表2和微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5a），江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩各岩石样品微量元素丰度相近，曲线高度一致，具有富集K、Rb、Ba、Th、La、Ce、Nd，亏损Nb、Sr、Ti等特征.

表2 江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩微量元素、稀土元素分析结果Table 2 Contents of trace elements and REEs in sandstone of Quemocuo Formation in Jiangyumaluo area

图5 雀莫错组砂岩标准化蛛网图和球粒陨石标准化稀土配分模式图Fig.5 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams and chondrite-normalized REE patterns of sandstone from Quemocuo Formation

岩石微量元素间含量差别较大，Rb的含量为42.0×10-6～81.9×10-6（均值：67.7×10-6），表明富集一定程度的泥质颗粒；Sr为80.3×10-6～148.9×10-6（均值：101.6×10-6），Ba的含量较高，为422.4×10-6～860.1×10-6（均值：640.2×10-6）.Sr/Ba值与沉积时期的古气候相关，Sr/Ba值越小，显示古盐度越低，气候越温湿［14］.该砂岩Sr/Ba值为0.12～0.31，平均值0.17，表明雀莫错组沉积时期古盐度较低，气候温暖潮湿，也印证了滨浅海相的沉积环境特征.

4.3 稀土元素特征

江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩稀土元素分析结果见表2，球粒陨石标准化配分模式见图5b.总的来看，砂岩的稀土元素总量ΣREE为84.14×10-6～223.98×10-6，均值为184.77×10-6，表明雀莫错组砂岩稀土元素较富集.ΣLREE值 为77.15×10-6～205.26×10-6，均值为132.85×10-6，ΣHREE值为5.82×10-6～18.73×10-6，均值为12.23×10-6，ΣLREE/ΣHREE值为8.23～15.35，均值为11.39，（La/Yb）N值为8.75～18.18，均值为13.98，显示轻重稀土分馏明显，具有富集轻稀土元素、亏损重稀土元素的特征.稀土元素配分模式图上（图5b）显示分布曲线总体特征向右倾斜，轻稀土元素La～Sm段曲线较陡，重稀土元素Dy～Lu段曲线较平坦，具有明显的Eu负异常，δCe均小于1，变化于0.86～0.89之间，均值为0.88，呈若负异常，与上地壳和PAAS（澳大利亚后太古宙平均页岩）配分模式图相似［15］，表明砂岩成分主要来源于上地壳源区，同时也有幔源区的基性岩混入.

5 讨论

5.1 源岩风化作用

CIA值、ICV值和CIW值通常是砂岩风化强度判别指标.前人的研究认为，不同的CIA值代表着不同环境下的风化蚀变程度［16-20］.ICV值用于判别碎屑岩是初次沉积的沉积物还是沉积再循环的沉积物［20］.一般黏土矿物组分ICV值小于非黏土矿物碎屑源岩组分（例如：高岭石约0.03～0.05、蒙脱石0.15～0.3、伊利石0.3、斜长石0.6、碱性长石0.8～1、黑云母8、角闪石和辉石10～100）.首次沉积的砂岩，很少含黏土矿物，其ICV值一般大于1［6，20-21］；而经历过沉积再循环或是遭受强烈风化的砂岩，往往含有较多的黏土矿物，因此其ICV值通常小于1［6，22］.本研究样品中CIA值介于65.61～74.87之间，平均70.62，反映江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩主要经历了温暖、湿润气候条件下的中等风化而形成的.样品的ICV值介于0.56～1.01，平均为0.75，表明该砂岩可能是沉积再循环的产物或是遭受过强烈风化的首次沉积.但在Th/Sc-Zr/Sc图解（图6）中，雀莫错组砂岩样品投点均位于玄武岩-长英质岩石-花岗岩连线之上，趋势与成分演化线小角度相交，说明砂岩主要为首次沉积形成，可能伴有少量的沉积再循环物质.样品的CIW值介于81.09～93.78之间，平均86.16，也反映出较强烈的风化环境.

图6 雀莫错组砂岩Zr/Sc-Th/Sc图解Fig.6 The Zr/Sc-Th/Sc diagram for sandstone of Quemocuo Formation

在A-CN-K图解（图7）中，雀莫错组砂岩样品投在平均页岩附近，表明砂岩处于较强烈风化阶段，其风化趋势线延长交于伊利石、白云母附近，砂岩源区的化学风化主要是斜长石向白云母、伊利石的转换，这与镜下观察结果一致.反向延长与斜长石-钾长石连线的交点分布在花岗闪长岩附近，砂岩源岩中斜长石与钾长石比率约为62∶15，碎屑主要源于长英质岩石.

图7 雀莫错组砂岩A-CN-K图解Fig.7 The A-CN-K diagram for sandstone of Quemocuo Formation

综上，江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩是第一旋回沉积物，经历过较强烈的风化作用.

5.2 源区岩石类型

（1）Al2O3/TiO2值可用来判别碎屑岩源岩性质［23］.铁镁质源岩的Al2O3/TiO2比值通常小于14，长英质源岩的Al2O3/TiO2比值一般介于19～28之间［20］.江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩的Al2O3/TiO2值为15.36～39.97，平均值为29.03，说明本区雀莫错组砂岩碎屑主要源于长英质岩石.

（2）Th和Sc在沉积过程中的分异较小，Th/Sc＞1，代表源岩为长英质岩石，Th/Sc＜1时，代表源岩为铁镁质岩石［20，24］.Cr/Zr比值小于1时，代表源岩主要为长英质岩石，比值大于1时，代表源岩主要为铁镁质岩石.江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩的Th/Sc值为0.86～2.40，均值为1.45，Cr/Zr比值为0.21～1.22，均值为0.88，反映其源岩主要来源于长英质岩石，并可能混入有少量铁镁质岩石.

（3）在La/Th-Hf图解（图8）中［25］，投点主要落于长英质/基性物质混合源区和安山质岛弧源区附近.反映雀莫错组砂岩源岩可能是以长英质岩石为主，并混入有基性物质.

图8 江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩源区判别图解Fig.8 The source discrimination diagram for sandstone of Quemocuo Formation in Jiangyumaluo area

综上，江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩源岩主要为长英质岩石，并可能混入有少量的基性铁镁质岩石.

5.3 构造环境判别

碎屑岩的元素特征能够有效地反映物源区的大地构造环境.江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩样品与不同构造背景下的地球化学成分对比，具有稀土总量和（La/Yb）N值高、Eu负异常明显和Ce异常不明显等特征，显示本区砂岩与活动大陆边缘的元素特征相近（表3）.

表3 雀莫错组砂岩与不同构造环境砂岩地球化学参数对比表Table 3 Comparison of geochemical parameters between sandstones of Quemocuo Formation and other tectonic settings

Roser等［11］根据主量元素K2O/Na2O比值和SiO2的含量，把沉积盆地划分为大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘3个类型.在微量元素La-Th-Sc（图9a）、Co-Th-Zr/10（图9b）、Sc-Th-Zr/10（图9c）三角图解中投图，雀莫错组砂岩样品均落入活动大陆边缘区中.在SiO2-K2O/Na2O图解中（图9d），雀莫错组砂岩投点主要落在活动大陆边缘区，反映砂岩物源区为活动大陆边缘构造环境.

图9 江鱼玛洛地区雀莫错组砂岩构造环境判别图解Fig.9 Tectonic discrimination diagrams for sandstone of Quemocuo Formation in Jiangyumaluo area

已有的资料显示，研究区北侧的龙木错-双湖缝合带在三叠纪已经闭合，侏罗纪时期南北羌塘已然拼合在一起；而南侧的班公湖-怒江洋在早二叠世进入裂谷阶段，并可能在晚二叠世末期）—早三叠世开始进入MOR型大洋阶段，在晚侏罗世早期洋盆才快速向北俯冲、消减、洋盆闭合［26-27］.因此在早—中侏罗世时期，研究区受班公湖-怒江洋的控制，盆地北浅南深，随着班公湖-怒江洋盆的进一步扩张，全区发生裂陷［4］.而裂陷阶段所形成的砂岩与活动大陆边缘所形成的砂岩具相似的主量和微量元素地球化学特征［6］.南羌塘盆地江鱼玛洛地区中侏罗统雀莫错组砂岩正是在此裂陷背景下形成的，与区域大地构造背景一致.

6 结论

南羌塘盆地江鱼玛洛地区的雀莫错组砂岩以长石岩屑砂岩为主，成熟度低，为近源堆积形成，岩石地球化学特征显示其形成于温暖潮湿环境，主要为第一沉积旋回的产物，可能伴有少量沉积再循环物质，经历过较强烈的风化作用.源区岩石来源于上地壳长英质源区，混入有少量的基性铁镁质岩石，构造背景指示为大陆边缘裂陷阶段的沉积.