新疆東昆侖且地塔格西地區(qū)志留系白干湖組初步研究

岳躍破，張軍進，張?zhí)斐?/p>

1.山東省第三地質礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264000；2.四川省核工業(yè)地質調查院，四川 成都 610052

0 引言

昆侖造山帶位于青藏高原北緣，是中國中央造山帶的重要組成部分，以阿爾金斷裂為界，將其分為東昆侖造山帶和西昆侖造山帶。東昆侖造山帶歷經(jīng)多次板塊的拼合裂解作用，伴隨多旋回洋陸的相互轉化，是一條復雜的復合造山帶。近年來，作為東特提斯構造域的重要組成部分受到地學界的廣泛關注[1-6]。對該造山帶內的地層進行沉積特征及年代學研究，能為東昆侖造山帶的構造演化史提供依據(jù)。

1 地質概況

研究區(qū)位于新疆、西藏、青海三省(區(qū))交界處的東昆侖山西段，庫木庫里盆地南緣，南臨藏北高原的可可西里山，北靠祁漫塔格山，屬于青藏高原北緣的高山區(qū)，平均海拔在4 800 m以上，整體呈高山環(huán)繞的封閉性盆地，呈“兩山夾一盆”地貌格局。自然條件較差，整體研究程度較低。

研究區(qū)地處秦祁昆造山系東昆侖造山帶南緣，北接北昆侖巖漿弧帶，南鄰可可西里—松潘前陸盆地，特殊的區(qū)域大地構造位置造就了區(qū)內構造復雜多樣性。地質構造演化經(jīng)歷了較長的發(fā)展歷史，自海西期以來，區(qū)內構造活動呈多期次的特點。構造線方向以北西向為主，局部發(fā)育南北向、北東向或近東西向構造。區(qū)內擠壓、推覆構造發(fā)育，且推覆界面極不規(guī)則，褶皺構造復雜，構造條帶清晰，新老地層相間。主要的構造-沉積建造實體記錄了晚古生代—新生代構造演化的歷程。

區(qū)內地層出露較全，從古生界—中、新生界均可見及，整體呈北西—南東向展布，向兩側延伸相對穩(wěn)定。主要出露地層為下志留統(tǒng)白干湖組(S1b)、下石炭統(tǒng)托庫孜達坂組(C1tk)、下二疊統(tǒng)碧云山組(P1by)、上三疊統(tǒng)桃湖組(T3th)、上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組(J3kz)、中新統(tǒng)嗩吶湖組(N1s)和中新統(tǒng)鯨魚湖組(N1jy)等(圖1)。其中下志留統(tǒng)白干湖組出露于研究區(qū)迎陽坡一帶早古生代變形帶內，面積約43 km2，與區(qū)域構造線方向一致，整體呈北西—南東向展布，兩側延伸出研究區(qū)，南側與下石炭統(tǒng)托庫孜達坂組斷層接觸，與上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組整體角度不整合接觸，局部斷層接觸，北側被第四系覆蓋。該組整體為一套海相復理石淺變質碎屑巖建造，據(jù)巖石組合特征劃分為上下兩段，上段為變碎屑巖段，下段為片巖段。

2 白干湖組創(chuàng)名及沿革

白干湖組系黎敦朋等于2000—2002年開展1∶25萬阿牙克庫木湖幅區(qū)調時從原祁漫塔格群(1)新疆地質礦產(chǎn)局第一區(qū)調隊. 阿其克庫勒以北地區(qū)1∶1 000 000區(qū)調報告[R]. 內部出版, 1985.第一亞群解體出來新建立的地層單位，指分布于東昆侖祁漫塔格山西段大沙河—白干湖—鴨子泉一帶的含Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn),Monograptussp.,Streptograptuscf.becki等志留紀筆石化石的復理石建造。

1980—1982年，新疆地質局第一區(qū)調大隊在該區(qū)做1∶100萬區(qū)域地質調查工作時，將這套地層劃為托庫孜達坂群。2000—2002年，陜西省地質調查院在1∶25萬鯨魚湖幅區(qū)域地質調查時，發(fā)現(xiàn)該套地層巖相建造、巖性及變質程度與托庫孜達坂群差異較大，經(jīng)與西昆侖下志留統(tǒng)溫泉溝群對比后，將該套地層定為下志留統(tǒng)溫泉溝群(S1w)。該群為1976年由新疆地質局區(qū)測隊焦生瑞、趙明鈺在葉爾羌河上游定名，原始定義：“與上覆達坂溝群整合接觸，由一套海相碎屑巖夾碳酸鹽巖組成，碎屑巖中含黃鐵礦晶體，縱橫向穩(wěn)定。”

2008—2011年，甘肅省地質調查院開展的1∶5萬白干湖地區(qū)J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅區(qū)域地質調查，沿用1∶25萬阿牙克庫木湖幅區(qū)調成果，且依據(jù)在鴨子達坂西采集的藍藻孢子等微體化石，將白干湖組地層時代進一步厘定為早志留世(S1b)，并根據(jù)巖石組合特征進一步劃分了四個段。

2012年由新疆地礦局編制的《新疆巖石地層手冊》(內部資料)將該套地層歸為下志留統(tǒng)白干湖組，為一套低綠片巖相變質的灰、灰綠、淺青灰色陸源細碎屑巖旋回式沉積建造，產(chǎn)筆石化石Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，Streptograptuscf.becki，Torngnigraptuscf.arcuatus等，時代為早志留世，該組與下志留統(tǒng)溫泉溝組的區(qū)別主要是未夾碳酸鹽巖。本次研究仍沿用白干湖組的名稱，并將本區(qū)實測剖面及地質特征分述如下。

3 地層剖面描述及特征

3.1 地層特征

新疆東昆侖且地塔格西地區(qū)志留系白干湖組(S1b)實測地質剖面(PM10)，位于研究區(qū)迎陽坡北，起點坐標：北緯36°36′27.0″，東經(jīng)88°50′47.3″；終點坐標：北緯36°37′49.3″，東經(jīng)88°50′48.7″(見圖1)。

圖1 研究區(qū)地質圖Fig.1 Geological map of the study area1.第四系；2.新近系中新統(tǒng)鯨魚湖組；3.新近系中新統(tǒng)嗩吶湖組；4.上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組；5.上三疊統(tǒng)桃湖組；6.下二疊統(tǒng)碧云山組；7.下石炭統(tǒng)托庫孜達坂組；8.下志留統(tǒng)白干湖組；9.地質界線；10.實測斷層；11.推測斷層；12.剖面位置及編號

第四系(未見頂)

下志留統(tǒng)白干湖組變碎屑巖段(S1b2)

>1 799.18 m

37.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，巖石彎曲變形，局部小揉皺發(fā)育

93.64 m

36.淺灰綠色厚層狀千糜巖化變質細粒巖屑砂巖

59.53 m

35.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖，局部夾深灰色鈣泥質粉砂板巖

20.75 m

34.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化絹云母變質化細粒巖屑砂巖

113.71 m

33.淺灰色中薄層千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖，局部夾灰黑色粉砂質板巖

127.48 m

32.灰色-深灰色中薄層狀千糜巖化變質細粒巖屑砂巖，巖石發(fā)育片理化，見小揉皺

32.73 m

31.淺灰褐色薄層狀片理化變質中細粒巖屑砂巖，局部夾深灰色鈣質粉砂板巖

41.04 m

30.淺灰褐色薄層狀片理化變質不等粒巖屑砂巖

13.73 m

29.淺灰色薄層狀千糜巖化絹云母化變質中細粒巖屑砂巖，偶見粒狀黃鐵礦

13.70 m

28.淺灰褐色長英質千糜巖，變形強，黃鐵礦呈星點狀分布

29.89 m

27.淺灰色薄層狀糜棱巖化變質中粒巖屑砂巖，彎曲變形，小揉皺局部發(fā)育

58.53 m

26.灰色薄層狀片理化變質粉砂質細粒巖屑砂巖，層理面上絹云母含量較多

26.24 m

25.淺灰色絹云母千枚巖與深灰色中薄層狀變質中細粒巖屑砂巖互層，變形強，小揉皺局部發(fā)育

34.88 m

24.淺灰白色中薄層狀片理化變質不等粒巖屑砂巖，片里面絹云母含量較多

98.57 m

23.深灰色長英質千糜巖，局部變形強

32.38 m

22.由一個下粗上細的旋回層序構成：a.灰色中薄層狀變質含礫中粗粒巖屑砂巖；b.淺灰色中薄層狀變質中細粒巖屑砂巖；c.灰色薄層狀變質粉砂巖；d.深灰色粉砂板巖，發(fā)育平行層理

68.33 m

21.深灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂巖

40.49 m

20.淺灰褐色薄層狀變質含粉砂中細粒巖屑砂巖，發(fā)育平行層理，局部發(fā)育小揉皺，偶見膝折構造，

2.32 m

19.淺灰色長英質千糜巖，彎曲變形，小揉皺發(fā)育

8.44 m

18.灰色中薄層片理化變質粉砂質細砂巖，巖石破碎

29.15 m

17.淺灰褐色長英質千糜巖，局部夾灰黑色粉砂板巖

294.96 m

16.灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，夾灰黑色絹云千枚巖，偶見硅質巖透鏡體，巖石彎曲變形，發(fā)育小揉皺

60.52 m

15.淺灰色中薄層狀千糜巖化變質細粒碎屑巖，夾灰黑色薄層狀千糜巖化粉砂巖，局部小揉皺發(fā)育

32.61 m

14.淺灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，夾紅褐色薄層狀變質長石石英砂巖，發(fā)育平行層理及卷層理，可見膝折構造

69.84 m

13.淺灰色中層狀變質細砂質粉砂巖，發(fā)育平行層理，偶見尖棱褶皺

23.72 m

12.灰色中層狀變質中細粒巖屑砂巖與灰黑色絹云粉砂板巖互層，發(fā)育尖棱褶皺

41.72 m

11.灰色絹云母千枚巖，夾灰黑色粉砂板巖

80.66 m

10.灰色中薄層狀糜棱巖化變質巖屑砂巖，層理面絹云母含量較多

124.29 m

9.淺灰色薄層狀片理化變質粉砂巖，石英細脈發(fā)育，寬2～10 cm

8.52 m

8.淺灰色中薄層狀糜棱巖化細砂巖，石英細脈發(fā)育呈網(wǎng)狀

8.87 m

7.淺灰褐色中薄層狀片理化變質中細粒巖屑砂巖，巖石彎曲變形，小揉皺發(fā)育

47.63 m

6.灰黑色片理化鈣質粉砂板巖

60.31 m

下志留統(tǒng)白干湖組片巖段(S1b1)

>276.80 m

5.淺灰色絹綠泥絹云片巖，夾淺灰綠色綠泥絹云千枚巖，小揉皺發(fā)育，可見膝折構造

30.15 m

4.灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂質細砂巖，發(fā)育平行層理

12.22 m

3.深灰色絹云母片巖，巖石具糜棱巖化，礦物拉長定向排列

88.98 m

2.淺灰色絹云石英片巖，巖石塑性變形強，片理化發(fā)育

77.19 m

1.灰色中薄層糜棱巖化變質細砂質粉砂巖，礦物拉長定向排列(未見底)

68.26 m

上侏羅統(tǒng)庫孜貢蘇組(J3kz1)礫巖段：紫紅色中薄層狀含礫粗砂巖受木孜塔格—鯨魚湖深大斷裂影響，研究區(qū)淺表層次構造作用較強烈，逆沖斷裂構造發(fā)育，故地層層序多不連續(xù)或不完整，通過剖面測量結合路線地質調查，根據(jù)巖石組合特征將其劃分為兩個巖性段，即下段片巖段(S1b1)、上段變碎屑巖段(S1b2)，二者斷層接觸，其特征如下。

圖2 迎陽坡北下志留統(tǒng)白干湖組(S1b)地層實測剖面圖Fig.2 Measured stratigraphic section of the Lower Silurian Baiganhu Formation (S1b)in the north of Yingyangpo

片巖段(S1b1)：研究區(qū)片巖段出露相對少，其主要巖性為淺灰色—深灰色絹云母片巖夾淺灰綠色綠泥絹云片巖、淺灰色絹云石英片巖、灰色中薄層狀糜棱巖化變質細砂質粉砂巖、灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂質細砂巖等，受構造應力作用，該段強烈變形變質，總體無序。表現(xiàn)為片理化、糜棱面理發(fā)育，原生面理多數(shù)不明顯，局部巖層中殘留有原始層理面，可見平行層理、水平層理等，屬典型的構造地層體。

變碎屑段(S1b2)：其出露主要巖性為淺灰褐色、淺灰色、灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，千糜巖化變質絹云母化細粒巖屑砂巖、千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖夾深灰色粉砂板巖、淺灰褐色長英質千糜巖、淺灰色絹云母千枚巖夾灰黑色粉砂板巖、淺灰色—深灰色(千糜巖化)變質細砂質粉砂巖、淺灰色中薄層狀(糜棱巖化)細砂巖、灰黑色片理化粉砂板巖，局部見硅質巖透鏡體等。該段沉積層理明顯，以中薄層狀為主，普遍發(fā)育粗細相間的韻律層理，韻律層厚一般10～80 cm，表現(xiàn)為復理石特征。局部發(fā)育上粗下細的旋回層序(第22層，由下至上為含礫中粗粒巖屑砂巖—中細粒巖屑砂巖—粉砂巖—粉砂板巖)。該碎屑巖段絕大部分原始沉積組分、沉積構造、結構，如砂狀結構、膠結方式、各種層理層面構造等皆較好保留。泥質巖因能干性強度較低，故多形成了一些板巖及千枚巖類，其中部分原始沉積組分仍然保留；而中細碎屑巖能干性相對較高，故僅以其中較易變質的雜基和膠結物發(fā)生重結晶作用而已，少部分形成千枚巖類，故而原巖特征明顯。該段大部分保留原生面理S0，可識別的沉積構造主要有平行層理、水平層理、交錯層理、小型波痕、粒序層理等。巖石主體受構造應力作用強，發(fā)育片理化帶及糜棱巖化帶，變形明顯，可見膝折構造。

白干湖組總體為一套低綠片巖相的復理石沉積碎屑巖，以片巖、變碎屑巖、板巖、千枚巖為主的變質巖建造，受區(qū)域構造作用影響疊加動力變質作用，區(qū)域動力變質作用明顯，其強度與層次密切相關，巖石片理化、糜棱巖化、千糜巖化及構造角礫巖等較為發(fā)育，發(fā)育寬幾米到上百米的糜棱巖化帶、千糜巖化帶，具有片理化及破碎特征。巖石構造變形強烈，以淺—表部構造層次脆性變形為主，次為擠壓間隔性劈理及等厚、尖棱褶皺，發(fā)育S-C組構。

3.2 巖石學特征

該組砂巖主要為巖屑砂巖、長石石英砂巖、粉砂巖等，碎屑為(火山巖、硅質巖、粉砂巖、片巖、石英巖等)巖屑、長石、石英等，以次棱—次圓狀為主，少棱角狀，磨圓不佳，大小一般0.1～0.25 mm。雜基體積分數(shù)一般5%～10%，顆粒—雜基支撐，鈣質、泥質呈孔隙式—基底式膠結。總體表現(xiàn)為結構成熟度和成分成熟度較低。

4 沉積環(huán)境

通過野外地質調查，白干湖組鮑馬序列為AB、ABC、ABD、BCD和BD段組合，以中薄層砂巖為主，基本層序下部均以鮑馬層序列A或B段開始，E段不發(fā)育。鮑馬層序列中沉積構造發(fā)育：A段下部發(fā)育沖刷構造、重荷模，A段上部表現(xiàn)為粒序層理；B段為平行層理；C段顯示為波紋層理、斜層理、波狀層理、交錯層理；D段為平行層理。在每個基本層序中中粗砂巖或砂巖厚度向上逐漸減薄，而細砂或千枚巖向上增大。綜上所述特征分析，該組巖石組合總體面貌具有復理石建造特征，其沉積相應為大陸斜坡次深海—深海相。

經(jīng)粒度分析，白干湖組上部碎屑巖中碎屑體積分數(shù)90%～95%，填隙物體積分數(shù)5%～10%，平均粒度2.066 7～2.766 7φ，以細砂為主；標準偏差0.688 7～0.769 1，分選較好—中等；偏度0.046 7～0.234 9，為正偏態(tài)，屬海洋沉積。峰態(tài)1.024 6～1.405 2，為窄—很窄。累計概率曲線圖(圖3)由跳躍和懸浮兩個次總體組成，缺失滾動次總體，跳躍次總體含量83%～88%，斜率較高，為50°～55°，反映分選中等至較好，懸浮次總體含量低，為1%～2%，斜率0～1°，反映分選差。S截點4.8～5φ，兩個次總體之間多為漸變關系，混合度為0.5φ左右。概率圖顯示與淺海—次深海沉積的特征十分相似。

圖3 粒度分析累積概率曲線圖Fig.3 The cumulative curves of probability of granulometric distribution

另外結合路線地質調查，發(fā)現(xiàn)白干湖組砂質板巖中夾含礫粗砂巖及中基性火山巖，火山巖順砂巖走向為透鏡狀不穩(wěn)定產(chǎn)出，反映為典型構造活動帶之產(chǎn)物，所夾表明沉積環(huán)境為動蕩環(huán)境下的沉積。從碎屑巖中巖屑及礫石成分以火山巖、硅質巖及石英巖為主，部分為砂巖、片巖等，與島弧組分十分相似，部分與大陸組分相似，故物源區(qū)稍具有雙向性，但以島弧為主，反映了該套沉積物具弧后盆地沉積特征。

根據(jù)白干湖組巖石結構成熟度和成分成熟度較低、發(fā)育鮑馬序列、粒度特征，發(fā)育代表深水環(huán)境的筆石化石，可以確定其為海相濁積巖，具復理石特征。白干湖組基本層序類型反映一種自下而上由粗變細、由厚變薄的正粒序層理，而濁流沉積的鮑馬沉積序列及重荷模等特征，反映了一種由下向上由淺海—次深海斜坡、水體由淺入深的沉積環(huán)境，主體為海平面上升過程中海浸體系域。因此白干湖組為復理石弧后盆地沉積，代表被動陸緣大陸斜坡—深海平原的沉積物，是該區(qū)原特提斯洋發(fā)生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄。

5 時代討論

2000年至2002年，新疆地質調查院開展的1∶25萬阿牙克庫木湖幅于阿牙克庫木湖西北部大沙河—白干湖—鴨子泉一帶的該組地層中采集到含Monoclimacisgriest-oniensis(Nicol)，Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，S-treptograptuscf.becki(Barrande)等志留紀筆石化石，將其時代歸屬志留紀。2008年至2011年，甘肅省地質調查院開展的1∶5萬白干湖地區(qū)J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅區(qū)域地質調查工作，依據(jù)在鴨子達坂西采集的藍藻孢子等微體化石，將白干湖組時代進一步厘定為早志留世。

本次工作在研究區(qū)迎陽坡一帶的下志留統(tǒng)白干湖組地層南側的蝕變玄武巖中獲得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成巖年齡；在西鄰區(qū)黃沙河一帶該組地層中采集了U-Pb同位素樣品，獲得了(429.6±3.7)Ma碎屑巖漿鋯石U-Pb同位素年齡，結合區(qū)域上該組巖層取得的筆石化石和藍藻孢子微體化石，將白干湖組時代歸為早志留世。

6 結論

(1)根據(jù)巖石組合特征將白干湖組劃分為兩個巖性段，即下部片巖段、上部碎屑巖段，二者斷層接觸。

(2)白干湖組總體為一套低綠片巖相的復理石沉積碎屑巖，受區(qū)域構造作用影響疊加動力變質作用，巖石構造變形強，發(fā)育糜棱巖化帶、千糜巖化帶及片理化帶。

(3)巖石結構成熟度和成分成熟度較低，發(fā)育鮑馬序列，結合粒度特征，白干湖組為復理石弧后盆地沉積，代表被動陸緣大陸斜坡—深海平原的沉積物，是該區(qū)原特提斯洋發(fā)生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄。

(4) 利用取得的(429.6±3.7)Ma碎屑巖漿鋯石U-Pb同位素年齡及地層南側蝕變玄武巖獲得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成巖年齡，結合區(qū)域取得筆石化石及藍藻孢子微體化石，將白干湖組時代定為早志留世。