青藏高原龙木错-双湖板块缝合带与羌塘古特提斯洋演化记录

龙木错-双湖缝合带、西金乌兰-金沙江缝合带和昆仑-秦岭缝合带是青藏高原上3条主要的晚三叠世板块缝合带,目前的研究资料表明后2条缝合带不具备冈瓦纳北界的基本要素。简要介绍了龙木错-双湖缝合带中有关古特提斯洋存在的基本事实,即早古生代洋壳残片、二叠纪蛇绿岩、泥盆纪—二叠纪放射虫硅质岩、各类不同性质的增生岩片、2种类型的构造混杂岩带和蛇绿混杂岩盖层体系的时代与性质等,已有的资料初步确定羌塘古特提斯洋盆演化的时限为晚泥盆世到晚三叠世。认为龙木错-双湖缝合带是青藏高原上古特提斯洋消亡的主要场所,是恢复和反演青藏高原早期形成演化的最重要的窗口,也是地学界几十年关注的冈瓦纳大陆的北界。

青藏高原龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带研究二十年

龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带是笔者1987年首次提出,作为青藏高原石炭纪—二叠纪冈瓦纳与欧亚大陆界线,20年来一直是青藏高原大地构造研究领域争论的焦点之一。随着地质研究程度的不断深入,尤其是羌塘地区完成了1∶25万地质填图的全面覆盖,第三代青藏高原地质图已经面世,资料空前丰富,高原神秘的面纱进一步揭开。本文较详细地回顾了龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带与冈瓦纳北界的研究历史与过程、认识分歧和研究现状。笔者以羌塘地区为基础总结了龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带两侧的基底性质与构成、古生代沉积建造和生物地理区系、蛇绿岩、高压变质带、岩浆活动与变质作用、构造运动分期和地球物理性质等方面的研究进展。同时,笔者认为作为青藏高原地质演化历史上具有重要地位的缝合带,已经进行的工作只是深入研究的开始。

龙木错—双湖—吉塘板块缝合带与青藏高原冈瓦纳北界

青藏高原上冈瓦纳北界的讨论由来已久,随着基础地质研究程度的提高,羌塘地区成为解决冈瓦纳北界问题的关键地区。根据对缝合带的研究,青藏高原发育三条大规模的印支期缝合带,并将青藏高原分为三大板块:昆仑—秦岭缝合带以北为塔里木—华北板块,昆仑—秦岭缝合带与龙木错—双湖—吉塘缝合带之间为扬子板块,龙木错—双湖—吉塘缝合带以南为冈瓦纳板块。西金乌兰—金沙江缝合带是发育在扬子板块内部的印支期缝合带,班公湖—怒江和印度河—雅鲁藏布江缝合带是发育在冈瓦纳大陆框架下新特提斯阶段的缝合带,构不成冈瓦纳北界。文中简要介绍龙木错—双湖—吉塘缝合带的基本事实,着重阐述该缝合带对冈瓦纳板块和扬子板块的基底、沉积盖层与生物地理、沉积建造和构造运动等方面的制约。在青藏高原印支期主要板块缝合带的对比研究基础上,笔者认为龙木错—双湖—吉塘缝合带作为青藏高原上冈瓦纳大陆的北界是符合客观实际的。

藏北龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带发现晚石炭世—早二叠世洋岛型岩石组合

天泉群岛出露于龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带的中西段,也是目前该缝合带上所发现的第一套洋岛型岩石组合。通过野外踏勘、剖面测制等对天泉群岛进行了较为详细的研究,结果显示,天泉群岛由9个孤立、岩石组合不同的洋岛组成,其中独泉沟洋岛、屏风岭洋岛的洋岛组分齐全,见玄武岩、灰岩、砾岩、硅质岩等,其他洋岛的洋岛组分不全。天泉群岛与展金组复理石沉积为整合接触,表明其形成时代为晚石炭世—早二叠世。天泉群岛的厘定,说明龙木错—双湖—澜沧江大洋在晚石炭世—早二叠世仍具有成熟的洋壳。该项研究进一步丰富了龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带的演化内容,为反演区域地质演化历史提供了依据。

龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区地球物理特征

龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带位于青藏高原羌塘中部至藏东一带,相关研究将其厘定为冈瓦纳板块的北界,对探讨青藏高原早期形成与演化历史及区域资源勘查与评价有重要的地质意义.本文结合区域重磁数据、大地电磁数据对该缝合带地球物理特征进行分析论证.首先基于WGM2012全球重力场模型网格化数据,利用垂向一阶导数计算、构造增强滤波等处理方法,推测龙木错—双湖—澜沧江缝合带异常的空间分布.计算的区域莫霍面在缝合带南北两侧深度存在较大差异.重力数据及其处理结果论证了龙木错—双湖—澜沧江缝合带存在的可能性.其次,选取了龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区的高质量大地电磁数据进行反演解释,电阻率反演结果表明缝合带南北存在较大的电性差异,结合区域地质情况,推测缝合带是不同地质体的分界线.最后,对缝合带地球物理响应特征和地质认识进行了讨论.通过对地球物理数据分析处理,为进一步讨论缝合带形成提供了有利的科学依据.

大别-苏鲁造山带的东延及板块缝合线:郯庐-鸭绿江-延吉断裂的厘定

根据大别-苏鲁造山带北缘和吉林—黑龙江东部的三叠纪浅变质加积杂岩特征标志,认为大别地区的板块缝合线为信阳-舒城断裂,苏鲁地区的为郯庐-鸭绿江断裂,且苏鲁造山带向北延入东北的吉林—黑龙江东部地区,而华北与扬子板块之间构造缝合线的东延部分则为郯庐-鸭绿江-图们江-延吉断裂。在此基础上,提出了亚洲东部三叠纪以来连续的俯冲-加积模型:(1)三叠纪扬子板块在华北板块向南突出部位(大别—苏鲁一带)发生点碰撞形成超高压变质岩,之后扬子板块由点碰撞逐渐向两侧旋转拼贴形成加积杂岩;(2 )侏罗纪—新生代在三叠纪碰撞基础上,太平洋板块向欧亚大陆连续俯冲和加积。

西藏北部双湖-澜沧江缝合带中晚二叠世动力变质岩特征及地质意义

双湖-澜沧江缝合带是一条十分重要的板块缝合带,在带内的白云母石英构造片岩中获得251.5±2.6Ma年龄,表明韧性变形的时代为晚二叠世,认为是晚二叠世—早三叠世双湖-澜沧江缝合带A型俯冲碰撞期构造变形的产物。

西藏龙木错-双湖变质带变质地质特征

龙木错-双湖变质带由复杂的变质岩系岩石组成,表现为较典型的蛇绿构造混杂岩特征。该带经历不同的变质作用,浅变质岩系分布面积较广,总体变质程度不高,而变质程度较高的角闪岩相变质带与南侧蓝片岩-榴辉岩相高压变质带,大致沿龙木错-双湖结合带近东西向展布。根据各变质岩系岩石的变质作用期次,大致恢复该高压变质带的形成过程。

龙木错-双湖-昌宁-孟连结合带:冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线

冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线目前还没有形成统一的认识,在一定程度上制约了对青藏高原及三江造山带构造格局、特提斯演化等方面的深刻认识。根据新的地质调查资料与研究成果,在梳理有关冈瓦纳大陆与泛华夏大陆界线不同观点的基础上,系统总结了龙木错-双湖结合带与昌宁-孟连结合带不同时期蛇绿混杂岩的地质特征、发育时限及其构造环境,二者洋盆经历了相似的洋盆扩张、俯冲消减及弧-弧(陆)碰撞造山过程,发生深俯冲及折返的时间也基本相当,一致表明二者在构造属性上具有亲缘性,认为龙木错-双湖-昌宁-孟连特提斯洋共同构成了原-古特提斯大洋最终消亡后的残迹。南、北羌塘地块基底具有不同的航磁异常,指示龙木错-双湖特提斯洋两侧陆块演化过程不同。以龙木错-双湖-昌宁-孟连特提斯洋为界,南北分别为冈瓦纳大陆北缘中生代冈底斯-喜马拉雅造山系和泛华夏大陆南缘晚古生代羌塘-三江造山系,两大造山系经历了不同的构造演化过程。结合生物区系、地球物理等其他区域资料,认为龙木错-双湖-昌宁-孟连结合带是青藏高原上冈瓦纳大陆与泛华夏大陆的界线。

甘孜－理塘板块缝合带研究的新进展

本文首次将甘孜－理塘板块缝合带划分为韧性剪切带及断层构造系统、古生代构造推覆体、蛇绿岩构造组合体。被动陆缘复理石建造、活动陆缘弧前沉积建造、与板块俯冲碰撞有关的花岗岩体、断陷沉积盆地和第三纪推覆构造带等边界地质体。它们形成演化与甘孜－理塘洋壳的俯冲、弧－陆碰撞、陆内会聚、断陷和平移走滑等构造活动密切相关。

藏北羌塘中部上二叠统—下三叠统天泉山组的建立及意义——对龙木错-双湖-澜沧江洋构造演化的指示

藏北羌塘中部改则县以北天泉山、屏风岭等地区大面积分布一套浅变质岩系,岩性以变质杂砂岩、千枚岩为主,夹变质玄武岩、变质安山岩等火山岩夹层,因缺乏化石依据时代不明。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年测得安山岩的^(206)Pb/^(238)U年龄为251.4±2.4Ma,同时结合该地区已测得的254Ma的^(206)Pb/^(238)U年龄,证实这套浅变质岩系的时代应属于晚二叠世—早三叠世,并非传统意义的展金组。在剖面测制和区域对比的基础上,将天泉山、屏风岭一带的浅变质岩系重新厘定为上二叠统—下三叠统天泉山组。天泉山组的发现和建立不仅进一步完善了该区的地层系统,而且是龙木错-双湖-澜沧江洋首次发现的晚二叠世—早三叠世洋盆地层记录,为进一步丰富和研究龙木错-双湖-澜沧江洋的演化提供了重要的地层证据。

长春-延吉缝合带:性质与意义

长春-延吉缝合带(或长春-延吉增生杂岩带),是由佳木斯-兴凯地块与华北板块之间俯冲拼贴形成的增生杂岩带。该缝合带自西向东分为三个部分,具体包括西段吉林-红旗岭、中段桦甸-两江和东段华集岭-开山屯组成。长春-延吉增生杂岩带以延边地区发育的开山屯混杂岩为代表,自西向东包括石头口门-烟筒山高压红帘石片岩,以及原定为“呼兰群”、“色洛河群”、“青龙村群”等一系列沿着缝合带分布的构造杂岩等,它们均发育“基质包裹外来岩块(block-in-matrix)”的混杂岩结构,并在吉林东部石头口门、烟筒山和延边开山屯等地区发现高压矿物组合,因此,这些杂岩应代表了佳木斯-兴凯地块向华北板块俯冲-拼贴过程中形成的增生杂岩。长春-延吉增生杂岩原岩年龄大致为晚古生代-早中生代(最小峰期240~250Ma),并被时代为~220Ma的晚三叠世大酱缸组磨拉石层序不整合覆盖,这一直接证据与近期发表的年代学证据一致,共同证明了长春-延吉缝合带的就位时代为中三叠世(220~240Ma),而不是前人认为的晚古生代或更早。区域构造分析显示,长春-延吉增生杂岩带不是天山-北山-西拉木伦河-长春断裂带的东延部分,而是佳木斯-兴凯地块西南缘分布的吉林-黑龙江高压变质带的南部组成部分,形成于三叠纪-早侏罗世太平洋板块西向俯冲过程中,佳木斯-兴凯地块自东向西的“剪刀式”闭合过程。因此,长春-延吉增生杂岩带记录了古亚洲构造域的结束和太平洋俯冲开始的关键时期,为两大构造域叠加与转换的关键性地质证据。

藏北双湖山字形山玄武岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

首次对藏北双湖山字形山玄武岩进行了同位素年代学和岩石地球化学研究。锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果表明,玄武岩形成时代为中三叠世Ladinian期((235.8±2.7)Ma)。主量元素Si O_2质量分数为42.84%~52.22%,Ti O_2为1.61%~2.69%,Fe OT/Mg O为1.52~1.94,属亚碱性系列拉斑玄武岩。稀土元素∑REE含量为114.09×10^(-6)~208.47×10^(-6),(La/Yb)N为4.90~6.50,相对富集LREE。微量元素配分模式曲线与OIB型玄武岩相似。岩石成因研究表明岩浆在演化过程中主要受分离结晶作用控制,La/Nb、La/Ta、Zr/Ba等不相容元素比值与Ti含量表明,山字形山玄武岩可能是软流圈地幔与岩石圈地幔相互作用的产物。玄武岩较高的Zr含量与Zr/Y比值显示其处于板内伸展构造背景。结合区域地质资料推测,中三叠世玄武质岩浆是南、北羌塘地块碰撞造山过程中板片断离、软流圈物质上涌熔融的产物,而晚三叠世偏铝质-过铝质岩浆岩及高压变质岩折返剥露为造山带垮塌引起的伸展作用的结果。

藏北羌塘中部果干加年山早古生代堆晶辉长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄--兼论原-古特提斯洋的演化

位于羌塘中部龙木错-双湖缝合带中的果干加年山早古生代堆晶岩,主要由辉石橄榄岩、堆晶辉石岩、堆晶辉长岩、斜长岩等岩石类型组成。对堆晶辉长岩中锆石的矿物学与年代学研究表明,堆晶辉长岩中发育3种内部结构特征的锆石晶体,锆石Th、U含量和Th/U值揭示了同一岩浆系统中结晶形成的岩浆锆石。获得堆晶辉长岩SHRIMP锆石U-Pb谐和年龄461Ma±7Ma(MSWD=1.3)、431.7Ma±6.9Ma(MSWD=0.54),分别代表了青藏高原中部地区原-古特提斯洋扩张过程中早期(中奥陶世Darriwilian阶晚期)、晚期(早志留世Telychian阶中期)的岩浆作用事件。果干加年山早古生代堆晶岩具有MORB的特征,代表了龙木错-双湖缝合带中残存的早古生代蛇绿岩,也是青藏高原中南部地区目前为止认知时代最早的原-古特提斯洋壳的残迹。羌塘中部早古生代蛇绿岩的确定及其年代学的约束,使得龙木错-双湖特提斯洋盆的形成时代至少可以追溯到中奥陶世—早志留世,并推论龙木错-双湖缝合带、南羌塘古生代增生楔及其中生代盆地和班公湖-怒江缝合带共同构成了青藏高原特提斯大洋最终消亡的巨型缝合带,晚古生代原-古特提斯洋向南的俯冲消减导致了冈底斯带石炭纪—二叠纪岛弧型火山岩、二叠纪花岗闪长岩和大洋俯冲型榴辉岩的形成。

青藏高原羌塘高压变质带的特征及其构造意义

羌塘高压变质带分布于龙木错-双湖板块缝合带的南侧,西起红脊山,经片石山、蓝岭、角木查尕日、纳若,到双湖以东的才多茶卡,长约500km。向东已经延伸到巴青以北和昌都的吉塘地区,再向南进入滇西与澜沧江蓝片岩带共同构成一条断续延伸近2000km的高压变质带。羌塘高压变质带主要由蓝片岩和榴辉岩构成,蓝闪石片岩中蓝闪石和多硅白云母同位素定年结果为223～215Ma,榴辉岩的变质年龄为243～217Ma。估算蓝片岩的变质温度为410～460℃,变质压力为0.67～0.75GPa;榴辉岩相的变质作用温度不超过500℃,压力为1.56～2.35GPa。羌塘高压变质岩定年研究结果确定龙木错-双湖板块缝合带最终碰撞闭合发生在晚三叠世早期。羌塘高压变质带是冈瓦纳与欧亚大陆汇聚事件的重要记录。

藏北羌塘中部日湾茶卡地区花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与地球化学特征

报道了藏北羌塘中部日湾茶卡地区花岗闪长岩体锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征。该花岗闪长岩位于龙木错-双湖-澜沧江板块缝合带西段。岩石样品中的锆石具有较好的晶形，可见典型的岩浆振荡环带结构，具有较高的Th/U值，为典型的岩浆成因锆石。样品锆石LA-ICP-MS技术测得的锆石年龄为211.0Ma±1.8Ma，表明其时代为晚三叠世。全岩地球化学分析表明，该花岗闪长岩具有高SiO2、Al2O3，富碱，低TFe2O3、TiO2的特征，A/CNK值为0.97~1.04，为准铝质-弱过铝质岩石。稀土元素配分模式显示，配分曲线右倾，伴随较弱的Eu负异常；微量元素蛛网图表现出Nb、Ta、Ti、P亏损和Rb、Th、U、K、Pb富集的特征；样品点在构造环境判别图解上均落入碰撞型花岗岩区。初步分析，其岩浆来源可能为幔源岩浆底侵使古老地壳发生熔融。此碰撞型花岗闪长岩对龙木错-双湖-澜沧江洋碰撞的时限提供了一定的岩石学约束，为龙木错-双湖-澜沧江洋的演化提供了基础地质资料。

青藏高原龙木错地区志留纪大型古三角洲沉积体系的识别及其意义

青藏高原龙木错地区发现了完整的志留纪地层,新建了早中志留世龙木错组、中晚志留世单面山组和晚顶志留世心形湖组。志留纪经历了开阔海台地—闭塞海湾—三角洲—潮坪的环境演变过程。其中单面山组下段发育大型古三角洲沉积,由前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原构成。其中三角洲平原的分流河道、天然堤、决口扇、分流河道间湾、湖泊、沼泽等微相发育,沉积厚度巨大。晚志留世大型三角洲沉积的发现,海陆变化频繁的沉积环境,龙木错以东的五指山等地中上泥盆统不整合于奥陶系—志留系之上,证明龙木错-双湖缝合带北侧受到晚加里东运动的影响,与羌塘南部地区的沉积建造存在截然的差异。因此,这一现象的发现有助于了解羌南、羌北的构造演化,为探讨南、北古大陆的板块边界提供基础资料。

藏北羌塘中部日湾茶卡地区堆晶岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

在藏北羌塘中部日湾茶卡地区发现蛇绿混杂岩,岩石单元包括堆晶辉长岩、辉长岩岩墙、玄武岩等。通过对该蛇绿岩中堆晶辉长岩的地球化学研究发现,它们属于E-MORB型,与桃形湖和果干加年山地区的蛇绿岩比较相似。堆晶辉长岩(R12T11)中用于LA-ICP-MS定年的锆石具有明显的Ce正异常和Eu负异常,属于典型的岩浆成因锆石;12个测试点的年龄加权平均值为442.7Ma±3.4Ma,表明日湾茶卡蛇绿岩形成于早志留世。日湾茶卡蛇绿岩是龙木错—双湖—澜沧江缝合带内一处新的早古生代洋壳残片,将为进一步揭示龙木错—双湖—澜沧江洋的构造演化提供新依据。

藏北双湖鄂柔地区变质岩和玄武岩的^(40)Ar/^(39)Ar年龄及其意义

在藏北龙木错—双湖缝合带东段双湖鄂柔地区,获得绿泥阳起石片岩中阳起石矿物的40Ar/39Ar坪年龄为(235·9±2·6)Ma和枕状玄武岩中蚀变辉石斑晶的40Ar/39Ar坪年龄为(232·5±2·4)Ma,两个年龄具有极好的一致性,记录了中三叠世晚期—晚三叠世早期沿龙木错—双湖缝合带发生俯冲碰撞作用的构造-热事件。羌塘地区中三叠世晚期—晚三叠世早期的俯冲碰撞造山事件使得龙木错—双湖缝合带及其以北的大部分地区(即北羌塘盆地)转变为前陆盆地,区域上三叠统底部不整合面和底砾岩的发育是碰撞造山作用地质记录的重要标志。绿泥阳起石片岩的原岩主要为富含玄武岩的火山-沉积岩系,绿泥阳起石片岩和蚀变枕状玄武岩具有Ti O2、P2O5、MgO含量较高和LREE富集型、无Eu异常,以及“大隆起”微量元素配分模式和富集Nb、Ta、Ti元素等地球化学特征,显示为较典型的洋岛型碱性玄武岩性质。

华北板块北缘中二叠统于家北沟组植物化石及其大地构造意义

通过对内蒙古赤峰市广兴源乡于家北沟组模式剖面植物化石和安山质晶屑岩屑凝灰岩锆石UPb同位素年代学的研究,结合动物化石的分析,确认于家北沟组地质时代为中二叠世。于家北沟组植物化石以Gigantonoclea hallei Asama、Fascipteris sinensis Stockm.et Math.、Pecopteris taiyuanensis Halle、Pterophyllum daihoense Kaw.等众多华夏植物群典型分子为特征,属于典型的华夏植物群。目前,在中二叠世植物群中,从未发现有华夏和安加拉两大植物群的混生现象,这一事实进一步表明,中二叠世横亘于华北板块和佳蒙地块之间的古亚洲洋尚未闭合,在植物地理分布上起着重要的阻隔作用。