東昆侖花石峽北部上二疊統格曲組源區特征：來自碎屑組成和巖石地球化學的證據

黃曉宏 張海軍 王訓練 王 勛 沈智軍 黃宇飛

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院 北京 100083；2.中國人民武裝警察部隊黃金第九支隊 海口 571127；3.中國人民武裝警察部隊黃金第三支隊 黑龍江牡丹江 157000)

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東昆侖花石峽北部上二疊統格曲組源區特征：來自碎屑組成和巖石地球化學的證據

黃曉宏1,2張海軍1王訓練1王 勛1沈智軍3黃宇飛1

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院 北京 100083；2.中國人民武裝警察部隊黃金第九支隊 海口 571127；3.中國人民武裝警察部隊黃金第三支隊 黑龍江牡丹江 157000)

東昆侖南緣上二疊統(樂平統)格曲組為一套由礫巖、砂巖和鈣質泥巖構成的扇三角洲—淺海碳酸鹽臺地相沉積組合，記錄了東昆侖造山帶海西—印支過渡期構造演化過程，是解析該構造演化過程的理想對象。通過分析花石峽北坦地克借地區格曲組碎屑巖的碎屑組成與主量、微量和稀土元素特征，探討了其物源區屬性。結果顯示，砂巖類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，石英、長石和巖屑平均含量分別為50.9%、36.8%、12.4%，長石以鉀長石為主，巖屑和礫石成分復雜。砂巖的SiO2、Al2O3、TiO2、TFe2O3、MgO、K2O和Na2O平均百分含量分別為 62.06%、13.26%、0.44%、4.53%、3.02%、2.42%和3.18%；微量元素比值Th/Sc和Th/U較高，平均為1.06和7.71；稀土元素總量∑REE平均120.43×10-6，LREE/HREE和(La/Yb)N均值分別為9.34和12，輕稀土相對富集，δEu平均為0.96，Eu異常不明顯，REE特征與大陸島弧背景區雜砂巖相似，與東昆侖地體加里東期俯沖—碰撞型火山弧花崗巖具有親緣性。碎屑組分和主量、微量元素特征與判別圖解揭示，格曲組砂巖物源區為海西旋回早期從東昆侖地體裂離的東昆南微地塊，源巖以花崗巖為主，變質巖、沉積巖和酸性—基性火山巖較少，其中花崗巖形成構造背景為加里東期的大陸島弧。結合區域地質和前人研究成果，認為格曲組為前陸盆地系統的隆后盆地沉積。

上二疊統格曲組 東昆侖 物源分析 構造演化

0 引言

昆侖造山帶演化過程具有多島洋、軟碰撞、多旋回、構造遷移等特殊性和復雜性[1]，受到地學界的廣泛關注。一般認為青白口紀的匯聚作用使東昆侖形成統一的塊體，此后東昆侖經歷了兩個主要洋陸轉化階段，即南華紀—早古生代洋陸轉化階段和晚古生代—早中生代的洋陸轉化階段[2-6]。對于后一洋陸轉化階段的晚期造山過程，不同學者理解不盡一致。姜春發等[2]認為，中二疊世末的匯聚作用使昆侖南北聯為一體，阿尼瑪卿蛇綠巖代表了晚二疊世沿東昆南地塊南緣再次開裂形成的印支期洋殼。張克信等[3]認為阿尼瑪卿洋在中二疊世晚期開始向北俯沖，形成上二疊統格曲組、下三疊統洪水川群和中二疊統鬧倉堅溝組復理石、磨拉石建造為代表的弧后前陸盆地(相對于阿尼瑪卿造山帶)沉積。許志琴等[5]認為海西期的碰撞造山帶主要存在青藏高原的外部(天山—內蒙古—興安一線)，晚二疊世的灰巖披蓋不整合于弧前加積楔之上。李榮社等[6]和陳守建等[7]認為格曲組與下伏地層的角度不整合、巖相及生物礁的變化說明晚二疊世為海西旋回結束后新的構造旋回的開始。劉戰慶等[8]和李瑞保等[9]認為格曲組磨拉石組合為阿尼瑪卿洋晚二疊世開始向北俯沖在東昆侖南緣的沉積響應。

顯然，前人對海西期與印支期過渡時期東昆侖南緣所處的構造背景的認識存在較大分歧，從而導致對這一關鍵時期沉積的地層——格曲組的構造意義及其物源產生不同的認識，這些認識亦缺乏碎屑組成和巖石地球化學的證據。因此，在分析格曲組沉積特征的基礎上，結合砂巖碎屑組成和巖石地球化學特征，對其物源區特征和構造背景進行研究，為該區的構造演化提供沉積學信息。

1 區域地質背景

東昆侖造山帶位于中央造山系西部、昆侖造山帶最東端(圖1a，b)，其北為柴達木盆地，東鄰共和盆地與西秦嶺相望，南為巴顏喀拉造山帶。從北向南劃分為東昆北構造帶、東昆中蛇綠混雜巖帶和東昆南構造帶，各帶之間均為斷層接觸[4]。

東昆侖造山帶前寒武基底巖系包括古元古界白沙河巖群、中元古界小廟巖群、苦海巖群和新元古代萬保溝群，變形變質強烈，多以巖片形式產出(圖1c)[4]。此后東昆侖地區經歷新元古代晚期—早古生代和晚古生代—中生代早期兩期主要洋陸轉化過程，發育早古生代納赤臺群砂板巖，泥盆系牦牛山組磨拉石，上石炭統—中二疊統灰巖與碎屑巖夾火山巖，上二疊統—中三疊統為一套礫巖、砂巖、灰巖組合，中三疊世以后東昆侖造山帶內進入陸內調整期[4]。

東昆中蛇綠混雜巖帶由烏妥、清水泉和塔妥三條蛇綠巖帶組成，代表了中元古代、加里東期和海西期多期洋陸轉化階段[10]。布青山—阿尼瑪卿復合型蛇綠混雜巖帶包含了早古生代、早石炭—早二疊世和晚二疊—中三疊世三個時代的蛇綠巖[8,11-12]。晉寧期、加里東期、海西—印支期和燕山期等不同造山旋回的侵入巖均有出露[13-14]，其中形成于海西—印支期造山過程不同階段的巖漿巖出露最廣，加里東晚期的侵入巖多與板塊俯沖和碰撞相關[4,15-16]。

圖1 東昆侖構造位置圖和研究區地質簡圖(a和b據李瑞保等[9]修改；c據殷鴻福等[4]和文獻①修改)COB.中央造山系；EKOB.東昆侖造山帶；WKOB.西昆侖造山帶；QDB.柴達木盆地；TRMB.塔里木盆地；ALTF.阿爾金斷裂。1.第四系；2.古近系—新近系；3.侏羅系；4.三疊系；5.上二疊統格曲組；6.二疊系；7.石炭—二疊系；8.石炭系；9.泥盆系；10.新元古界—下古生界；11.元古宇；12.酸性侵入巖；13.中性侵入巖；14.基性—超基性巖塊；15.斷層；16.剖面位置及采樣點。Fig.1 Simplified tectonic map of the East Kunlun Mountains and geological sketch map of the study area (a and b modified from Li, et al.[9]; c modified from Yin, et al.[4] and ①)

①青海省地質調查院. 中華人民共和國區域地質調查報告：興海縣幅 I47C001003(含地質圖). 2001.

2 格曲組層序特征

上二疊統格曲組分布于東昆侖山—阿尼瑪卿山，分為上下兩段。下段為碎屑巖段，與下伏地層呈斷層接觸，或不整合于下—中二疊統馬爾爭組、樹維門科組等老地層之上[4,17]*青海省第一區域地質測量隊. 東溫泉幅I-48-(8) 1/20萬區域地質調查報告(地質部分).1983.*中國地質大學(武漢)地質調查研究院. 中華人民共和國區域地質調查報告：阿拉克湖幅I47C001001. 2004.；上段為灰巖段，與下三疊統洪水川組呈平行不整合接觸[4]。根據格曲組所含化石[18-19]④*青海省第一區域地質測量隊. 東溫泉幅I-48-(8) 1/20萬區域地質調查報告(地質部分).1983.*中國地質大學(武漢)地質調查研究院. 中華人民共和國區域地質調查報告：阿拉克湖幅I47C001001. 2004.*中國地質大學(北京). 東昆侖成礦帶顯生宙若干關鍵層段綜合地層學研究. 2015.，將其時代歸為晚二疊世，即國際上的二疊紀樂平世。

東昆侖最東端花石峽北坦地克借剖面的格曲組主要出露碎屑巖段(圖2)，下未見底，下部由厚層—塊狀礫巖、復成分礫巖(圖3a)夾少量中細砂巖、鈣質膠結細—粉砂巖組成；上部主要為粗—細粒鈣質膠結長石砂巖、中細粒巖屑長石砂巖、鈣質膠結長石巖屑砂巖，局部含順層產出礫石(圖3b)。礫巖礫石磨圓好，成分成熟度高，具底礫巖性質，為典型的磨拉石組合。砂巖發育交錯層理、平行層理(圖3b，c)。頂部出現少量灰巖段地層，由鈣質粉砂巖、鈣質細砂巖夾生物碎屑泥晶灰巖組成，含大量腕足化石，上被樹維門科組推覆體所壓蓋。總體上，從下向上礫巖厚度變薄、礫石粒徑減小，砂巖比例增加，呈現出扇三角洲—淺海碳酸鹽臺地相組合特征[9]。在東部的瑪沁地區和西部的馬爾爭山，均可見格曲組上部灰巖段塊狀生物礁灰巖[18]。

馬爾爭組為一套沉積于被動大陸邊緣構造環境的大陸斜坡相深海—半深海濁積巖，由于后期的構造置換及變質作用的影響而表現出“整體無序而局部有序”的特征[17]。樹維門科組在東段阿拉克湖和冬給措納湖地區以生物礁相為主，碎屑巖亦發育[4]*中國地質大學(北京). 東昆侖成礦帶顯生宙若干關鍵層段綜合地層學研究. 2015.。洪水川組在洪水川地區發育較典型，下部為砂礫巖，中部為灰巖夾砂巖，上部為砂板巖，總體為沖積扇—河流—濱海—淺海陸棚相—大陸斜坡的陸緣沉積演化序列[20-21]。

圖2 坦地克借地區格曲組地層柱狀圖(據殷鴻福等[4]和李瑞保等[9]繪制)Fig.2 Stratigraphic column of the Gequ Formation in Tandikejie area(drawing after Yin, et al.[4] and Li, et al.[9])

3 樣品采集與分析方法

分析樣品均采自青海省花石峽北坦地克借地區，具體采樣位置和層位見圖1和圖2。砂巖碎屑組分統計與分析在普通偏光顯微鏡下完成，選取的14件樣品雜基含量均小于25%[22]，統計過程中為了減小碎屑顆粒大小變化的影響，采用Gazzi-Dickinson點計法[23]，每個樣品統計碎屑顆粒數不少于400個，對于發育不規則裂紋的石英顆粒歸為單晶石英[24]。考慮到砂巖與含灰巖礫石的礫巖共生，且格曲組碎屑巖段無共生的灰巖層，統計過程中，將盆外來源的灰巖碎屑歸入沉積巖屑。統計結果見表1。

6件細砂巖樣品的主量、微量元素的分析在河北省區域地質礦產調查研究所實驗室完成。主量元素采用壓片法X射線熒光光譜(XRF)分析，微量(含稀土)元素采用電感耦合等離子質譜儀(ICP-MS)分析完成。主量元素分析精度和準確度優于5%，微量元素的分析精度和準確度優于10%。分析結果見表2。

表1 坦地克借地區上二疊統格曲組碎屑組分統計表(%)

注：Qm.單晶石英；Qp.多晶石英；Qt.總石英(Qm+Qp)；P.斜長石；K.鉀長石；F.長石(P+K)；Lv.火山巖屑和變火山巖屑；Ls.沉積巖屑和變沉積巖屑；L.不穩定巖屑(Lv+Ls)；Lt.總巖屑(L+Qp)。

表2 格曲組砂巖地球化學數據(主量元素：wt%，微量元素：×10-6)

注：表中標準化數據引自文獻[27]球粒隕石數據；K/N=K2O/Na2O；δEu=2EuN/(SmN+GdN)。

4 結果

4.1 砂巖碎屑組成

格曲組砂巖樣品主要由石英、長石和巖屑組成，平均含量分別為50.9%、36.8%、12.4%。石英以次棱角狀為主，有的發育不規則裂紋、波狀消光和包裹體(圖3d～4b)，有時與長石緊密伴生(圖3e)。多晶石英較少，以燧石、變質燧石為主，石英巖和脈石英少見(圖3f，h)，燧石多具“小米粒結構”，變質燧石具弱定向性；石英巖粒狀或鑲嵌狀；脈石英呈不規則鑲嵌狀；Qp/Q小于0.07。長石以鉀長石為主，K/P平均4.33。

樣品中巖屑類型較為復雜，其中沉積巖巖屑有泥巖、粉砂巖和灰巖(圖3g)。火山巖巖屑有玄武巖和酸性火山巖屑，玄武巖屑具玻基斑狀結構、間隱結構(圖3h、4a，b)，酸性火山巖屑具隱晶質結構(圖4b)。花崗巖巖屑由鉀長石、斜長石和石英組成(圖4c)，花崗結構，其中長石絹云母化，石英發育不規則裂紋和波狀消光；另一種花崗巖屑由長石和石英共同組成，具有“梳狀”結構(圖4d)。變質巖巖屑主要有石英云母片巖、云母片巖、千枚巖(圖3f，h、圖4a)，明顯具定向構造。火山巖屑(包括變質火山巖屑)含量明顯低于沉積巖屑(包括變質沉積巖屑)，Lv/L平均為0.34。依據Folk的砂巖分類方案[25]，將多晶石英歸入巖屑(L)端元中，格曲組砂巖歸為長石砂巖和巖屑長石砂巖(圖5)。

礫巖呈礫質支撐，礫石多為次圓狀—圓狀，分選中等—較差(圖3a)，礫石成分復雜，以生物碎屑灰巖、砂巖和硅質巖為主，少量泥巖、板巖和玄武巖，灰巖礫石最大粒徑可達30 cm。

4.2 砂巖巖石地球化學

主量元素方面，SiO2含量59.05%～61.19%，Al2O3含量為12.72%～13.83%，TiO2含量較低，為0.37%～0.53%，TFe2O3含量較高，為3.69%～5.84%，MgO、K2O和Na2O含量分別為2.76%～3.34%、2.2%～2.52%和2.97%～3.64%。K2O/Na2O值較高，平均0.76。

樣品的微量元素與上地殼平均含量[26]相比較(圖6)，Rb、Yb、Y和Ce含量均較低，Ba含量較高；Co、La、Cs、Ni、Sc和Cr的含量變化較小，分別為(12.16～18.65)×10-6、(22.55～31.4)×10-6、(2.99～4.47)×10-6、(40.26～58.98)×10-6、(12.5～17.94)×10-6和(83.78～165.1)×10-6，Co、La和Cs平均值均小于上地殼平均含量；Ni、Sc和Cr平均值大于上地殼平均含量；Hf、Zr和Th含量變化較大，分別為(3.3～9.65)×10-6、(101～309.39)×10-6和(10～42.3)×10-6；其他元素含量接近上地殼。La/Sc和Th/Sc比值平均為1.84和1.06。

稀土元素方面，樣品的∑REE平均120.43×10-6，略低于上地殼∑REE值(約146×10-6)[26]，主要因為Ce含量較低。REE配分模式圖解中(圖7a)，輕稀土元素配分曲線均較陡，重稀土元素配分曲線較緩，但都呈現“右傾”型，說明輕稀土比重稀土分餾程度高。LREE/HREE、La/Yb和(La/Yb)N平均為9.34、17.7和12，輕稀土元素相對富集。δEu均值為0.96，Eu異常不明顯。各樣品REE配分曲線形態相似，反映沉積物具有同源性。

圖4 格曲組砂巖碎屑類型顯微照片(正交光)a,b, c.長石砂巖；d.巖屑長石砂巖；Qm.單晶石英；K.鉀長石；Lmm.云母片巖巖屑；Lma.云母石英片巖巖屑；Lg.花崗巖巖屑；Lvl.基性火山巖巖屑；Lvf.酸性火山巖巖屑。Fig.4 Photomicrographs of grain types of sandstones in Gequ Formation

圖5 格曲組砂巖分類圖解(底圖據Folk[25])Fig.5 Sandstones classification(Base diagram after Folk[25])

圖6 格曲組細砂巖微量元素上地殼標準化蛛網圖(上地殼標準化數據引自McLennan[26])Fig.6 Upper crust-normalized trace element patterns of analyzed samples (Upper crust data from McLennan[26])

圖7 格曲組砂巖和東昆侖不同時期花崗巖REE球粒隕石標準化配分圖(花崗巖數據引自殷鴻福等[4]；球粒隕石數據引自Boynton[27])Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns of sandstone of Gequ Formation and different periods granites in the East Kunlun Orogen(Data of granite from Yin, et al.[4]; chondrite data from Boynton[27])

5 物源區屬性分析

5.1 砂巖碎屑組成模式

碎屑組成研究表明，格曲組砂巖類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，具高的長石含量和K/P比值，且砂巖中可見花崗巖巖屑，這些特征反映格曲組沉積物源巖以花崗巖為主。樣品中巖屑含量較低(平均12.4%)，但種類復雜，以石英云母片巖、云母片巖等變質巖屑為主，還有少量泥巖、灰巖、粉砂巖、硅質巖等沉積巖屑以及基性、酸性火山巖和花崗巖巖屑，與礫巖的礫石成分一致，直接表明物源區有這些巖石出露。

在源區構造背景Qt-F-L判別圖(圖8a)上，樣品分布比較分散，4件樣品落入“陸塊”物源區的“隆升基底”一側；1件樣品落入“切割巖漿弧”；1件落入“再旋回造山帶”物源區大洋/大陸物質較高一側，其他8件投于三者間的混合區。在更強調源巖類型的Qm-F-Lt判別圖上(圖8b)，11件樣品落入“陸塊”源區的“隆升基底”一側，3件落入“混合”區和“切割巖漿弧”。碎屑組份分析表明格曲組砂巖物源主要為花崗巖和部分變質巖、沉積巖、酸性—基性火山巖，它們主要屬于“隆升基底”構造環境。

5.2 砂巖地球化學成分判別

前人總結出了一系列用于識別沉積巖物源區構造環境、源巖組成和盆地形成構造環境的特征元素、判別系數和判別圖解[28-36]，并得到了廣泛運用。在主量元素系數判別圖解(圖9a)上，分析樣品1件落入中性巖漿巖區，1件落入沉積巖區，其他全落入長英質巖漿巖區。在La/Th-Hf源巖判別圖上(圖9b)，

圖8 格曲組砂巖源區構造背景判別圖(底圖據Dickinson[24])B.隆起基底；C.穩定克拉通；P.深成巖；V.火山巖Fig.8 Tectonic setting discrimination diagram of the source region for Gequ Formation sandstones(after Dickinson[24])

圖9 格曲組砂巖源區性質主量元素函數和La/Th-Hf判別圖(底圖a據Roser and Korsch[28]，b據Floyd and Leveridge[29])F1=-1.773TiO2+0.607Al2O3+0.76TFe2O3-1.5MgO+0.616CaO+0.509Na2O-1.224K2O-9.09，F2=0.445TiO2+0.07Al2O3-0.25TFe2O3-1.142MgO+0.438CaO+1.475Na2O+1.426K2O-6.861Fig.9 Discrimination diagrams for the provenance signature of sandstone using major elements and La/Th-Hf(a. after Roser and Korsch[28]; b. after Floyd and Leveridge[29])

樣品具有酸性弧物源區背景，個別樣品顯示出含較多古老沉積物成分的特征。樣品的Th/Sc，Th/U比值較高，也指示古老上地殼物源的存在[30]。Bhatia[31]分析了形成于不同構造背景的雜砂巖REE特征(表3)，對比發現，格曲組砂巖與大陸島弧背景雜砂巖稀土元素特征值最接近。樣品中(Ba/La)N>1，亦顯示出源區具有巖漿弧的特征[30]。在TFe2O3+MgO-Al2O3/SiO2判別圖(圖10a)中，個別樣品落在大洋島弧和大陸島弧間的區域，其余均落入大陸島弧區；在La/Sc-Ti/Zr判別圖(圖10b)中，樣品全落入大陸島弧區，說明源區巖漿弧具有大陸島弧性質。

主量、微量元素特征表明，格曲組細砂巖源巖以長英質巖漿巖為主，中性巖漿巖和沉積巖較少，它們具有大陸島弧構造背景。

物源區巖石REE特征能被可靠的保存在近源沉積物中[31,34-36]。據此，通過對比目標砂巖與可能的源巖REE平均值，判斷其是否有成因聯系，從而確定物源，該方法取得了很好效果[37-38]。格曲組砂巖結構成熟度和成分成熟度均較低，反映搬運距離不長，其REE能反映源巖特征。REE配分曲線對比顯示(圖7b，c，d)，格曲組砂巖REE配分曲線與加里東期俯沖碰撞型火山弧花崗巖高度吻合，而與晉寧期的板內花崗巖區別較大，海西期的俯沖碰撞型花崗巖以顯著地Eu負異常區別于格曲組細砂巖。此外，采自坦地克借剖面格曲組下部礫巖段中的砂巖69個碎屑鋯石諧和年齡顯示，最小諧和年齡為412±2 Ma，加里東期年齡區間出現最大峰值489 Ma(圖11，具體碎屑鋯石年齡數據及分析另文報道)。顯然，格曲組砂巖與加里東期俯沖碰撞型火山弧花崗巖具有親緣性，即加里東期俯沖碰撞型火山弧花崗巖為格曲組砂巖主要物源。

6 討論

詳細的區域地質調查研究表明，加里東末期的碰撞造山作用使東昆侖地區焊結為統一塊體。晚古生代洋陸轉化階段，東昆南微陸塊群從東昆北地體裂離，并形成由東昆中洋、阿尼瑪卿洋和分布于其間的東昆南古陸塊群構成的多島洋格局[4]。中二疊世晚期以塔妥—拉瑪托洛胡為代表的昆中洋發生碰撞閉合[9]，而南側阿尼瑪卿洋晚二疊世開始向北俯沖(圖12a)[3-4,15,39]。在Dickinson的砂巖碎屑組份構造環境判別模型中，典型的隆升基底物源屬于初始裂谷或轉換斷層構造背景[22,24]，與上述構造背景顯然不符。砂巖的主量和微量元素分析進一步表明源巖主要為加里東期具大陸島弧背景的俯沖造山型花崗巖，而非海西旋回的巖漿巖。結合區域地質，認為海西旋回早期從東昆侖地體裂離的東昆南微地塊群由卷入古造山帶的加里東期大陸島弧組成，晚二疊世時已被侵蝕至根部，作為“陸塊”區的“隆升基底”為微地塊南緣的格曲組提供沉積物(圖12b)，這就不難解釋個別點在Qt-F-L判別圖(圖8a)上投入或靠近“切割巖漿弧”區。上述分析還體現了造山帶周緣盆地的陸緣沉積物中，砂巖地球化學特征具有源區構造屬性的繼承性，類似于蘇魯造山帶北側的早白堊世膠萊盆地[40]和大別山南麓中生代盆地[41]沉積。

表3 格曲組與不同構造背景沉積盆地雜砂巖REE特征對比(據Bhatia[31])

注：OIA.大洋島弧，CIA.大陸島弧，ACM.活動陸緣，PM.被動陸緣。

圖10 格曲組砂巖形成構造環境TFe2O3+MgO-Al2O3/SiO2和La/Sc-Ti/Zr判別圖解(底圖a據Bhatia[32]；b據Bhatia and Crook[33])Fig.10 Tectonic setting discrimination diagrams for the sandstones of the Gequ Formation(a, after Bhatia[32]; b, after Bhatia and Crook[33])

圖11 格曲組砂巖碎屑鋯石年齡分布圖Fig.11 Age distribution of detrital zircons from the Gequ Formation sandstone

同時，基于晚二疊世東昆侖南緣構造疊加、干涉的復雜構造背景，有的學者認為格曲組及下—中三疊統為前陸盆地沉積[3-4,42]，有的則認為是弧前盆地沉積[43-45]。碎屑鋯石出現最小諧和年齡為412±2 Ma(圖11)，結合碎屑組分和巖石地球化學證據表明，東昆侖南緣上二疊統沒有與海西期俯沖—碰撞造山作用直接相關的火成巖物源沉積記錄，這一特征同樣出現在馬爾爭組中[17,46]。顯然，格曲組沉積盆地不受區域性火山活動的影響，具有前陸盆地“冷盆地”的特征[47]。

事實上，東昆侖地體存在大量晚海西—印支期與造山作用相關的巖漿活動產物，但主要出露于東昆中蛇綠混雜巖帶以北(圖12a)[4,15,48]，相關的物源信息直至早三疊世才出現在洪水川組中[21,49]。這意味著晚二疊世格曲組沉積盆地與東昆北地體之間不存在物源轉移的通道，格曲組沉積的構造位置很可能相當于Decellesetal.[50]提出的前陸盆地系統中的隆后盆地(圖12b)。也就是說中二疊世末東昆中洋的碰撞造山使東昆南微地塊形成前陸隆起和北側的前淵，二者有效的阻斷了北側物源向南輸送的通道。但是，東昆侖微地塊并非典型的大陸塊，格曲組隆后盆地南側并非克拉通而是向北俯沖的阿尼瑪卿洋。前隆的剝蝕導致格曲組與石炭系—下中二疊統被動陸緣沉積間的不整合的形成。格曲組礫巖礫石成分以灰巖、砂巖和硅質巖為主，主要來自蓋層沉積，而上部砂巖的主要物源為加里東期花崗巖，自下而上碎屑組成的變化體現了典型的物源區削頂過程。

圖12 東昆侖石炭紀—中三疊世構造演化示意圖(據殷鴻福等[4]修改)1.碳酸鹽巖；2.碎屑巖；3.火山巖；4.花崗巖；5.洋殼；6.蛇綠巖；7.變質巖面理；8.韌性剪切帶；9.古—中元古界；10.新元古界—下古生界；11.上古生界；12.上二疊統；13.三疊系Fig.12 The tectonic evolution of the East Kunlun during Carboniferous and Middle Triassic(modified from Yin, et al.[4])

格曲組上部礁灰巖的發育，代表造山作用減弱，環境趨于穩定[7]。而洪水川組砂礫巖段的發育及砂巖中火山碎屑的大量出現，指示東昆侖構造活動又趨于活躍。更多的研究[21,49,51]認為，洪水川組為一套弧前盆地沉積，其物源不僅來自北側的東昆侖地體，還有南側的弧前增生楔(圖12c)。這說明晚二疊世的隆后盆地到早三疊世時已演化為受阿尼瑪卿洋俯沖造山控制的弧前盆地，二疊系和三疊系間的不整合[4]代表的構造運動不僅改變了物源輸送通道，還改變了東昆侖的盆山格局，具有重要的構造意義。

7 結論

(1) 砂巖碎屑組份統計顯示，格曲組砂巖類型為長石砂巖和巖屑長石砂巖，Qt/(F+L)平均為1.03，石英主要為單晶石英，長石以鉀長石為主，巖屑含量少，包括沉積巖、變質巖、火山巖和花崗巖巖屑。Qt-F-L與Qm-F-Lt圖解共同說明物源區屬于“隆升基底”構造環境。

(2) 格曲組砂巖主量、微量元素特征及相關判別圖解表明，源巖以長英質巖漿巖為主，具有大陸島弧構造背景。LREE相對富集，Eu異常不明顯，REE特征顯示格曲組砂巖與加里東期俯沖碰撞型火山弧花崗巖具有親緣性。

(3) 礫石成分、砂巖碎屑組份和元素地球化學綜合分析揭示，格曲組碎屑巖物源區為海西旋回早期從東昆侖地體裂離的東昆南微地塊，源巖以花崗巖為主，變質巖、沉積巖和酸性—基性火山巖較少，花崗巖形成構造背景為加里東期的大陸島弧。結合區域地質和前人研究成果，認為中二疊世末東昆中洋的碰撞造山導致了格曲組沉積盆地——隆后盆地的形成。二疊系和三疊系間的不整合代表重要的構造運動，導致弧前盆地的形成。

致謝 衷心感謝周洪瑞教授、王振濤、沈陽和吳晨博士在寫作過程中給予的寶貴意見和建議。感謝張立軍碩士在野外工作中給予的幫助。

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Provenance of the Upper Permian Gequ Formation in the Southern Margin of the East Kunlun Mountains: Constraints from Detrital Composition and Geochemistry

HUANG XiaoHong1,2ZHANG HaiJun1WANG XunLian1WANG Xun1SHEN ZhiJun3HUANG YuFei1

(1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. 9th Gold Team of Chinese People’s Armed Police, Haikou 571127, China; 3. 3rd Gold Team of Chinese People’s Armed Police, Mudanjiang, Heilongjiang 157000, China)

The Upper Permian (Lopingian) Gequ Formation in the southern margin of the East Kunlun Mountains is composed of conglomerates, sandstones and calcareous mudstones of fan delta-sea carbonate plateau. It recorded the tectonic evolution of the East Kunlun orogenic belt during Late Hercynian-Early Indosinian. This paper studies the detrital modes and the compositions of major, trace and rare earth elements for sandstones of the Gequ Formation in Tandikejie area, north of Huashixia, and investigates the tectonic attributes and provenance types. Sandstone detrital modes show that the Gequ Formation consists of arkose and lithic arkose. The QtFL averages of sandstones are Qt 50.9%, F 36.8%, L 12.4%, feldspars are mainly K-feldspar, the composition of gravel and lithic is complex. Geochemistry analysis shows that average concentrations of SiO2, Al2O3, TiO2, TFe2O3, MgO, K2O and Na2O are 62.06%, 13.26%, 0.44%, 4.53%, 3.02%, 2.42% and 3.18%, respectively. Trace elements ratios such as Th/Sc, Th/U have high averages of 1.06, 7.71. The Gequ Formation sandstones have REE gross of 120.43×10-6. In the sandstones, LREE is relatively rich, the LREE/HREE ratio is 9.34, the (La/Yb)Nratio is 12, δEu is 0.96 and the anomaly of δEu is not obvious. According to the REE features, the Gequ Formation show similarities to the greywackes from continental island arc and affinity to the Caledonian subduction-collision arc type granites of the East Kunlun terrane. Based on the features and discriminant diagrams of clastic composition, major elements and trace elements, the provenance of the Gequ Formation sandstones came from the south microblock of East Kunlun, which was rifted from the East Kunlun terrane during Early Hercynian. The source rocks consisted of mainly granites and little sedimentary rocks, metamorphic rocks and acid-basic volcanic rocks, and the granites belong to the Caledonian continental island arc. Combined with regional geological background and previous basin studies, the Gequ Formation formed in back-bulge of foreland basin system.

Upper Permian Gequ Formation; East Kunlun Mountains; provenance; tectonic evolution

1000-0550(2016)06-1133-14

10.14027/j.cnki.cjxb.2016.06.011

2016-01-08； 收修改稿日期： 2016-02-25

中國地質調查局(12120113028800，1212011121258)和中央高校基本科研業務費專項資金(2652014005)[Foundation: China Geological Survey Project, No. 12120113028800，1212011121258; The Fundamental Research Funds for the Central Universities, No. 2652014005]

黃曉宏 男 1988年出生 碩士研究生 助理工程師 古生物學與地層學 E-mail：huangxh_cugb@163.com

P534.46 P595

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