王蘇里，周立發(fā)

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安　710069；2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安　710069)

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南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組碎屑巖地球化學(xué)特征及其源巖

王蘇里1,2，周立發(fā)1,2

(1.西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710069；2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069)

南祁連盆地在晚三疊世時(shí)期處于陸相沉積，上三疊統(tǒng)阿塔寺組碎屑巖十分發(fā)育。盆地三疊系砂巖的巖性及巖相特征與二疊系非常相似，但是源巖構(gòu)造背景、物質(zhì)組成及物質(zhì)來源與二疊系有所差異。根據(jù)地球化學(xué)主量元素、微量元素分析結(jié)果，上三疊統(tǒng)阿塔寺組源巖構(gòu)造背景活動(dòng)性較強(qiáng)，以活動(dòng)性較強(qiáng)的大陸島弧及活動(dòng)大陸邊緣為主，源巖物質(zhì)組成以長英質(zhì)火成巖為主。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景判斷，南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組沉積物源區(qū)以北物源為主，以南物源為輔，中祁連的前震旦系及下古生界變質(zhì)結(jié)晶巖系及花崗巖為其主要物源。

南祁連盆地；上三疊統(tǒng)；阿塔寺組；地球化學(xué)；構(gòu)造背景；物源

0　引　言

沉積區(qū)巖石的物質(zhì)組成往往受到物源區(qū)巖石組合類型的影響，而源區(qū)所處的大地構(gòu)造背景又控制著源區(qū)的巖石組合類型。通過對(duì)盆地內(nèi)沉積物的巖石學(xué)研究，可以揭示盆地充填物的物源區(qū)方向、性質(zhì)、大地構(gòu)造背景、盆地沉積史以及盆地周邊各構(gòu)造單元之間的關(guān)系，進(jìn)而揭示盆山之間的耦合關(guān)系[1-4]。

沉積盆地中的碎屑巖從其源巖區(qū)經(jīng)歷了風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)等地質(zhì)作用后到達(dá)現(xiàn)今所在位置沉積下來，其過程中雖然經(jīng)歷了一系列的物理化學(xué)變化，但必定還保留了許多其源巖最原始的信息。特別是化學(xué)信息，由于不同的化學(xué)元素在地質(zhì)作用過程中有著不同的遷移及賦存規(guī)律，據(jù)此，利用碎屑巖所攜帶的地球化學(xué)信息對(duì)物源區(qū)的地質(zhì)響應(yīng)所進(jìn)行的分析研究是可行的。沉積學(xué)家將現(xiàn)代不同類型盆地中的碎屑巖組成進(jìn)行系統(tǒng)研究，并將其與已知大地構(gòu)造背景的源區(qū)巖石組合進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)出來源于不同構(gòu)造背景下的沉積盆地中碎屑巖的碎屑組成以及地球化學(xué)特征，利用這些信息即可對(duì)源區(qū)進(jìn)行反演研究[5-7]。

祁連山作為一條典型的造山帶，東接鄂爾多斯地臺(tái)，西被阿爾金斷裂所截，北鄰阿拉善地塊，南為柴達(dá)木盆地和西秦嶺，歷來受到眾多地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注。20世紀(jì)80年代以來，在板塊構(gòu)造和碰撞造山理論的指導(dǎo)下，多學(xué)科聯(lián)合系統(tǒng)地開展了祁連與秦嶺造山帶組成、結(jié)構(gòu)和形成演化的研究，并取得了一批具有代表性的成果，但長期以來對(duì)南祁連—西秦嶺造山帶的研究更多地關(guān)注了造山帶的基底演化、洋陸格局與碰撞造山過程，而對(duì)陸內(nèi)構(gòu)造的研究則較為薄弱和籠統(tǒng)[8-13]。2008年青海天然氣水合物的發(fā)現(xiàn)[14]，使得南祁連盆地不僅成為了油氣資源勘探的重點(diǎn)區(qū)域，也成為了近年來科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

圖1　南祁連盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾唸DFig.1　Simplified map of divided tectonic units of the Southern Qilian Basin

迄今為止，對(duì)祁連地區(qū)的研究主要集中在早古生代以及新生代，而對(duì)晚古生代以及中生代的研究較少。就整個(gè)祁連地區(qū)而言，對(duì)北祁連的研究也明顯多于對(duì)南祁連的研究。長久以來，南祁連地區(qū)三疊系的研究程度較低，且對(duì)物源的研究十分稀少。事實(shí)上，南祁連與周邊各構(gòu)造單元有著密切的聯(lián)系，而其三疊紀(jì)沉積物源的研究對(duì)恢復(fù)盆地充填型式以及周邊地區(qū)古構(gòu)造背景等有著重要的意義。本文即是通過對(duì)南祁連三疊紀(jì)阿塔寺組砂巖的地球化學(xué)特征的研究，確定了含碎屑巖地層的元素特征，恢復(fù)了源巖的構(gòu)造背景以及源巖性質(zhì)，初步建立了盆地碎屑巖與源巖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為進(jìn)一步討論該區(qū)的大地構(gòu)造性質(zhì)和演化提供了有用的信息。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

南祁連盆地地處青藏高原東北緣，北側(cè)與中祁連山體和北祁連山體相鄰，南側(cè)與宗務(wù)隆山—青海南山相鄰，整體呈北西方向展布，總面積約6.3萬km2。南祁連盆地構(gòu)造(圖1)由包括天峻坳陷、下日哈坳陷、哈拉湖坳陷、木里坳陷、疏勒坳陷及陽康隆起、天棚隆起等多個(gè)隆起在內(nèi)的多個(gè)構(gòu)造單元構(gòu)成。從地質(zhì)結(jié)構(gòu)來看，南祁連構(gòu)造帶應(yīng)該與中祁連—隴西地塊和柴達(dá)木地塊共同構(gòu)成柴達(dá)木板塊[15-17]。

三疊紀(jì)時(shí)期，包括北祁連、中祁連、南祁連在內(nèi)的整個(gè)祁連構(gòu)造區(qū)處于穩(wěn)定的沉積環(huán)境，在此構(gòu)造區(qū)內(nèi)堆積了地臺(tái)蓋層型的沉積組合[18-19]。三疊系是南祁連盆地沉積蓋層的主體組成部分之一，與下伏二疊系呈平行不整合或整合覆蓋，分布范圍相當(dāng)廣泛，在南祁連盆地分布面積最大，石油地質(zhì)條件也較為理想。它廣泛出露于下日哈坳陷、哈拉湖坳陷和木里坳陷，在疏勒坳陷出露較少。南祁連盆地的上三疊統(tǒng)阿塔寺組主要分布在盆地中北部，平行不整合或微角度不整合于中三疊統(tǒng)切爾瑪溝組之上，整合于上三疊統(tǒng)尕勒得寺組之下，發(fā)育大量砂巖碎屑巖，為一套以長石砂巖為主夾粉砂巖、下部夾石英砂巖組合而成的、下粗且向上逐漸變細(xì)的地層序列[20]。

在地層劃分方面，楊遵儀[21]將南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組分為上、下兩段。但在本次研究過程中，根據(jù)巖石地層單位劃分標(biāo)準(zhǔn)，將阿塔寺組限定為楊遵儀[21]劃分的阿塔寺組下段，并將其含有炭質(zhì)頁巖的上段置于尕勒得寺組。

2　巖性及巖相特征

南祁連盆地的阿塔寺組主要為一套砂巖(圖2)，在整個(gè)盆地巖性較粗，在各坳陷發(fā)育不盡一樣且厚度變化較大。該組地層在哈拉湖坳陷發(fā)育最全，可劃分為下、中、上3段：下段為紫紅色、褐紫色中厚層狀砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，夾灰綠色、淺灰色中厚層狀細(xì)粒石英長石砂巖；中段以巖性變細(xì)為特征，主要是深灰色、黑色薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖；上段為灰白色、淺灰色、灰色中厚層狀長石石英砂巖。在下日哈坳陷和木里坳陷的阿塔寺組只發(fā)育與哈拉湖坳陷阿塔寺組下段相當(dāng)?shù)某练e，主要巖性為暗紫色、灰色、淺灰色長石石英砂巖。在木里坳陷還夾有灰黑色粉砂巖和灰綠色長石砂巖，底部為一層穩(wěn)定的灰白色厚層狀礫巖和含礫粗砂巖[22]。本次研究中的樣品采集集中在下日哈坳陷，下日哈拗陷中的阿塔寺組主要為陸相地層，近底部有海相夾層，含有少量海相雙殼類化石。

圖2　南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組砂巖三角分類圖Fig.2　Classification triangle chart of the detrital rocks in the Upper Triassic Atasi Formation of the Southern Qilian Basin

研究區(qū)內(nèi)阿塔寺組砂巖巖屑類型較為豐富，巖屑種類包括板巖、千枚巖、炭質(zhì)石英片巖、絹云石英片巖、白云片巖、石英巖、淺粒巖、石英片巖、花崗質(zhì)糜棱巖、花崗巖、酸性火山巖、玄武巖及脈石英。

石英碎屑包括單晶石英和多晶石英兩種，以單晶石英為主。單晶石英主要來源于酸性侵入巖或脈體，這說明南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組物源的物質(zhì)組成可能主要為酸性火成巖。石英顆粒內(nèi)部常見有電氣石、金紅石和磷灰石等礦物包裹體，有時(shí)還可見斜長石及黑云母等礦物包裹體，礦物包裹體有時(shí)被溶蝕成渾圓狀。單晶石英顆粒中普遍發(fā)育有氣、液兩相的熱液流體包裹體。多晶石英顆粒以燧石為主，燧石多呈致密隱晶質(zhì)，有時(shí)呈放射狀隱晶質(zhì)。

圖3　 南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖成分三角圖解(底圖據(jù)Dickinson等[23]，1983)Fig.3　Triangle diagram of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (after Dickinson et al.[23],1983)

長石碎屑包括鉀長石和斜長石，其中鉀長石含量略高于斜長石。鉀長石礦物以正長石和微斜長石為主。正長石表面常見有規(guī)則出溶條紋及不規(guī)則交代條紋。氣液流體包裹體也較為常見。有些正長石還保留有同石英構(gòu)成的顯微文象結(jié)構(gòu)，有時(shí)也可見卡式雙晶。上述特征表明正長石基本上是來自于中酸性侵入巖。斜長石以酸性斜長石為主，為奧-鈉長石，常見清晰的鈉長石雙晶，條紋長石也很常見。斜長石顆粒內(nèi)部有時(shí)可見有石英、黑云母、磷灰石及溶蝕鋯石包裹體。氣液流體包裹體也較為常見。部分斜長石顆粒還殘留有環(huán)帶結(jié)構(gòu)。斜長石顆粒發(fā)生鈉長石化的現(xiàn)象多見，顯示了巖漿期后作用。上述特征表明斜長石主要來自于酸性巖漿巖。另外，區(qū)內(nèi)長石砂巖中黑云母和白云母均很常見，顯示了變質(zhì)物源區(qū)的特征。

Dickinson等[23]1983年利用來自各種大地構(gòu)造環(huán)境的砂巖碎屑成分建立了各類三角圖解，對(duì)阿塔寺組樣品進(jìn)行投圖(圖3)，結(jié)果表明阿塔寺組砂巖物源區(qū)基本均屬于大陸地塊物源區(qū)的穩(wěn)定克拉通及隆起基底小區(qū)構(gòu)造背景。

上述跡象表明，南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組砂巖的巖性及巖相特征與南祁連盆地二疊系十分相似[24]，這一方面暗示了從二疊紀(jì)到三疊紀(jì)，南祁連盆地的構(gòu)造格局并未發(fā)生大的轉(zhuǎn)變；另一方面，南祁連盆地阿塔寺組的沉積物源可能與二疊系相似。

3　樣品分析方法及測(cè)試結(jié)果

由于砂巖的地球化學(xué)組成與其沉積盆地的構(gòu)造背景之間存在著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以本次研究共選取了6個(gè)露頭砂巖樣品，地球化學(xué)分析測(cè)試在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，主量元素采用X射線熒光光譜(XRF)分析法，對(duì)巖石樣品粉末進(jìn)行了熔片，在RIX2100儀器中進(jìn)行分析測(cè)試，精度與準(zhǔn)確度優(yōu)于5%；微量元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)分析法，將巖石樣品粉末制成溶液，在Agilent 7500a儀器中進(jìn)行分析測(cè)試，精度與準(zhǔn)確度優(yōu)于10%。

主量元素分析表明(表1)，阿塔寺組有較高的SiO2含量，為70.96%(70.02%～71.67%)，TFe2O3+MgO含量為5.79%(5.15%～6.54%)。由于樣品中有較高的SiO2含量，所以導(dǎo)致其他成分含量的減少，特別是Na2O以及K2O的含量較為接近，且顯示出了明顯的低值，這表明不穩(wěn)定成分降低，砂巖成熟度升高。

微量元素分析(表2)表明，阿塔寺組有很高的Sr、Zr、Ba含量，中等的V、Cr、Co、Zn、Rb等含量，其他各微量元素含量較低且相差不大。稀土元素分析表明(表2)，阿塔寺組稀土總量為179.2×10-6(162.0×10-6～195.3×10-6)；輕稀土元素含量顯著富集，(La/Yb)N為12.47(9.53～14.83)；有明顯的Eu負(fù)異常，δEu為0.74(0.62～0.81)；無Ce異常；重稀土元素配分曲線平坦。

4　物源區(qū)構(gòu)造背景分析

由于砂巖的常量元素及微量元素與礦物成分密切相關(guān)，并在一定程度上與其成分的成熟度有關(guān)，另外沉積物的化學(xué)組成受物源類型、風(fēng)化條件、搬運(yùn)方式及成巖作用等多種因素的制約，而這些因素主要受沉積盆地的構(gòu)造環(huán)境所控制。因此，砂巖的化學(xué)成分?？勺鳛槌练e盆地構(gòu)造環(huán)境分析的標(biāo)志[25]。目前，通過地球化學(xué)對(duì)沉積盆地構(gòu)造環(huán)境的分析，主要集中在國外研究者多年來通過總結(jié)得到的各類構(gòu)造環(huán)境判別圖解的應(yīng)用中。本文利用各類圖解對(duì)南祁連盆地阿塔寺組物源的構(gòu)造背景進(jìn)行了討論。

表1　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖主量元素分析結(jié)果(wB/%)

注：TFe2O3代表全鐵的含量。

表2　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖稀土元素和微量元素分析結(jié)果(wB/10-6)

注：L/H為輕重稀土比值；(La/Yb)N為La與Yb經(jīng)過球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的值；δEu=EuN/(SmN×GdN)1/2；δCe=CeN/(LaN×PrN)1/2。

Bhatia[26]在1983年利用主量元素某些參數(shù)綜合研究了不同構(gòu)造背景源區(qū)形成的砂巖，結(jié)果表明：TFe2O3+MgO和Al2O3/SiO2具有由大洋島弧、大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣、被動(dòng)大陸邊緣依次降低的特征。將計(jì)算得到的參數(shù)分別投入Al2O3/SiO2-(TFe2O3+MgO)與TiO2-(TFe2O3+MgO)源區(qū)構(gòu)造環(huán)境判別圖中(圖4)，從圖4中可以看出，阿塔寺組樣品全部投入了大陸島弧與活動(dòng)大陸邊緣的交界區(qū)域，整體上更加靠近大陸島弧的區(qū)域。

圖4　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖構(gòu)造環(huán)境主量元素判別圖解(底圖據(jù)Bhatia[26]，1983)Fig.4　Major elements diagrams for tectonic setting discrimination of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (Base map after Bhatia[26],1983)

圖5　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖構(gòu)造環(huán)境微量元素判別圖解(底圖據(jù)Bhatia等[27]，1986)Fig.5　Trace elements diagrams for tectonic setting discrimination of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (after Bhatia et al.[27],1986)

圖6　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖的Eu/Eu*-K2O判別圖解(底圖據(jù)Cullers和Stone[28]，1991)Fig.6　Eu/Eu*-K2O diagram for tectonic setting discrimination of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin(after Cullers and Stone[28],1991)

Bhatia等[27]在1986年還研究了澳大利亞東部古生代濁積巖層序中雜砂巖的微量元素特征與構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系，并認(rèn)為：從大洋島弧到大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣，再到被動(dòng)大陸邊緣，雜砂巖中的某些微量元素的含量或之間的比值會(huì)系統(tǒng)地增大(La、Th、Ba/Sr、La/Y)或減小(V、Sr、Ba/Rb、K/Th)。將得到的微量元素?cái)?shù)據(jù)分別投入La-Th-Sc與Th-Sc-Zr/10構(gòu)造背景判別圖中(圖5)，可以看出，阿塔寺組樣品全部落入了大陸島弧的區(qū)域，同時(shí)又十分靠近活動(dòng)大陸邊緣，這均與通過主量元素的判別十分相似，較好地印證了通過主量元素所得到的結(jié)果，即阿塔寺組的構(gòu)造背景屬于活動(dòng)性較強(qiáng)的大陸島弧。

Cullers和Stone[28]在1991年通過綜合利用主量及微量元素特征與構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系，提出了Eu/Eu*-K2O判別圖解(圖6)，在大洋島弧、大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣以及被動(dòng)大陸邊緣的基礎(chǔ)上還增加了隆起大陸地塊的源巖構(gòu)造背景。將樣品投入該圖，可以看出，阿塔寺組樣品都大多落入了大陸島弧區(qū)域，只有1個(gè)樣品點(diǎn)落入了活動(dòng)大陸邊緣，整體上顯示了活動(dòng)性較強(qiáng)的構(gòu)造背景。

REE由于具有在成巖過程中改造作用很小的穩(wěn)定化學(xué)特性，所以其分布特征可以用來恢復(fù)源巖性質(zhì)及特點(diǎn)。從稀土元素含量表(表2)以及稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(圖7)中可以看出，REE配分曲線形態(tài)為輕稀土富集、重稀土平坦，具有明顯的Eu負(fù)異常特征，這與Bhatia[29]在1985年歸納總結(jié)的不同構(gòu)造背景下的雜砂巖REE模式曲線特征(圖7)中的活動(dòng)大陸邊緣型特征曲線十分吻合，從REE的含量上來看，與大陸島弧較為相似。這同樣表明了阿塔寺組源巖活動(dòng)性較強(qiáng)的構(gòu)造背景特征。

圖7　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖REE的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值為Wakita等[30]在1971提供的12個(gè)球粒隕石平均值)Fig.7　Chondrite-normalized REE distribution patterns of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (chondrite-normalized value provided by Wakita et al.[30],1971)

通過上述各主量元素、微量元素判別圖解以及REE配分曲線所得到的南祁連盆地阿塔寺組的源巖構(gòu)造背景結(jié)果相互之間得到了印證，大致可以確定阿塔寺組源巖構(gòu)造背景。綜合分析可以看出，阿塔寺組源巖構(gòu)造背景最為復(fù)雜，但是更加接近大陸島弧以及活動(dòng)大陸邊緣，顯示了其較強(qiáng)的活動(dòng)性。

5　物源區(qū)分析

Roser等[31]于1988年將碎屑巖源巖根據(jù)砂泥巖的主元素判別函數(shù)分為4個(gè)主要源區(qū)：鐵鎂質(zhì)基性火成巖源區(qū)、安山質(zhì)中性火成巖源區(qū)、長英質(zhì)酸性火成巖源區(qū)以及石英質(zhì)沉積物源區(qū)(圖8)。將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的主量數(shù)據(jù)通過判別函數(shù)的計(jì)算后投入圖中，可以看出，樣品無一例外且相對(duì)集中地落入P3區(qū)域，即阿塔寺組的源巖主要屬于大陸邊緣弧的長英質(zhì)火成巖源區(qū)。

圖8　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖物源F1-F2判別圖(底圖據(jù)Roser等[31]，1988)Fig.8　F1-F2 diagram for provenances of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (after Roser et al.[31],1988)

Floyd和Leveridge[32]于1987年利用微量元素的La/Th-Hf判別圖(圖9)來反映物源區(qū)的情況，并且將源區(qū)進(jìn)一步細(xì)分。在該圖上，阿塔寺組除1個(gè)樣品外，其他樣品均落入大陸上地殼及長英質(zhì)源區(qū)。所到的結(jié)果與利用Roser的F1-F2判別圖所得到的結(jié)果十分相似。

圖9　南祁連盆地阿塔寺組碎屑巖物源La/Th-Hf判別圖(底圖據(jù)Floyd and Leveridge[32]，1987)Fig.9　La/Th-Hf diagram for provenances of the Atasi detrital rocks in the Southern Qilian Basin (Base map after Floyd and Leveridge[32]，1987)

研究表明，無論是碎屑巖的碎屑組成還是地球化學(xué)特征，都會(huì)受到從源區(qū)到沉積區(qū)過程中所經(jīng)歷的風(fēng)化、搬運(yùn)、成巖等一系列后生作用的影響，源巖信息可能遭到一定程度上丟失，從而使盆地分析復(fù)雜化。另外，通過現(xiàn)代特定盆地中的碎屑巖建立的各類判別模式是否能完全有效地應(yīng)用于地質(zhì)年代十分久遠(yuǎn)的不同盆地，還值得商榷[33-34]。所以，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化史以及盆地周邊巖石學(xué)特征，對(duì)物源區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的探討是有必要的。

區(qū)域地質(zhì)資料表明，中祁連大致經(jīng)歷了如下的演化歷史：元古宙中—晚期為華北陸塊南部陸源弧后區(qū)，沉積了深水濁積巖；晉寧運(yùn)動(dòng)時(shí)期全面褶皺隆升并拼貼在華北陸塊南緣；加里東早期從塔里木—華北板塊中分離，成為多島洋盆的南部大陸島弧帶。加里東運(yùn)動(dòng)使其隆升并構(gòu)成北祁連溝弧盆體系的南部加里東陸緣弧巖漿巖帶，并重新與華北陸塊拼接，自此形成了長期隆升的剝蝕區(qū)，在海西—印支期繼續(xù)隆升遭受剝蝕[35]。這也很好地證實(shí)了通過地化數(shù)據(jù)得到的南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組沉積物源區(qū)背景主要以活動(dòng)性較強(qiáng)的活動(dòng)大陸邊緣和大陸島弧為主的事實(shí)。

中祁連的巖石學(xué)資料表明，中祁連東段發(fā)育元古宙高級(jí)變質(zhì)巖和花崗巖，同時(shí)也有蛇綠巖和古生代花崗巖。有關(guān)地球化學(xué)資料顯示，古生代花崗巖的主量元素地化特征包括相對(duì)較高的SiO2含量、較低的Fe2O3與MgO含量以及比Na2O含量高出許多的K2O含量。微量元素及稀土元素地球化學(xué)特征也與本文得到的結(jié)果十分相似，包括：富集Rb、Th、Pb等元素，虧損Ba、Nb、Sr等元素，較高的稀土總量，輕稀土富集以及明顯的Eu異常[36]。這種相似性再次證實(shí)了南祁連阿塔寺組沉積物源區(qū)為中祁連，并進(jìn)一步證明了南祁連盆地阿塔寺組沉積物源巖性質(zhì)主要為酸性火成巖。

根據(jù)晚三疊世古流方位圖(圖10)，南祁連盆地上三疊統(tǒng)的物源以北物源為主，南物源次之，這可能與盆地北側(cè)物源區(qū)與沉積區(qū)地形高差相對(duì)較大有關(guān)。總體來看，在晚三疊世，南祁連盆地北部存在一個(gè)統(tǒng)一的晚三疊世拗陷型盆地。南祁連三疊系碎屑巖成分以石英巖最為普遍，其次為硅質(zhì)巖。重礦物以鋯石、電氣石、榍石較為常見，其次為磷灰石、金紅石、簾石等，因地層的時(shí)代或物源區(qū)母巖不同而有變化。根據(jù)巖屑成分和重礦物特點(diǎn)，結(jié)合祁連山的地質(zhì)情況，也表明南祁連盆地主要由南、北兩個(gè)物源區(qū)供給，局部受小島或丘陵影響。

南部物源區(qū)是上石炭統(tǒng)與下古生界的千枚巖、板巖、粉砂巖、石英巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r偶夾火山巖以及花崗巖等構(gòu)成的半島或半島-島鏈。在盆地南緣下三疊統(tǒng)普遍具底礫巖，礫石中板巖、千枚巖含量達(dá)40%～50%，砂巖都有波痕、泥裂、雨痕，砂巖巖屑中缺乏火山巖及云母片巖，重礦物中未見綠簾石，它們與南部陸源區(qū)的情況吻合。

北部物源區(qū)為現(xiàn)在的北祁連山和中祁連山北部一帶，主要由前震旦系及下古生界的混合巖、片麻巖、片巖、石英巖、千枚巖、板巖、硅質(zhì)巖、大理巖、安山巖等組成。其中前震旦系的含石榴石白云母斜長片麻巖等，石榴石含量達(dá)5%，寒武系的千枚巖化酸性火山凝灰?guī)r，綠簾石含量達(dá)15%，大部分巖石均含有鋯石、電氣石、榍石、磷灰石等。

圖10　南祁連盆地晚三疊世古流方位圖Fig.10　Paleocurrent diagram of the Late Triassic Period in the Southern Qilian Basin

晚三疊世的默勒群其碎屑具有大量的變質(zhì)巖、火山巖巖屑和綠簾石礦物，這主要與印支早期運(yùn)動(dòng)后沉積中心北移、搬運(yùn)距離縮短、疏勒山北緣及大通山北緣凹陷活動(dòng)性增強(qiáng)、沉積速度加快、北祁連山區(qū)上升、地形切割加劇等因素影響有關(guān)。

從阿塔寺組砂巖樣品的主量元素以及微量元素含量來看，其與二疊系砂巖樣品的含量差別不大[20]，表明了二者源區(qū)可能具有相似性。從判別圖解來看，二者源巖均來自活動(dòng)性較強(qiáng)的地區(qū)，但是三疊系砂巖主要來自于大陸島弧，物源以長英質(zhì)火成巖為主，而二疊系砂巖無論是源巖構(gòu)造背景還是物質(zhì)組成，均呈現(xiàn)復(fù)雜的特征。這說明南祁連盆地三疊系與二疊系物源有相似的地方，也有差異的地方。這主要是由于南祁連盆地的二疊系為北物源；三疊系南北物源皆有，以北物源為主，以南物源為輔。

綜上所述，南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組沉積時(shí)期南、北物源皆有，中祁連盆地的前震旦系及下古生界變質(zhì)結(jié)晶巖系及花崗巖為其主要物源。

6　結(jié)　論

(1)南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組沉積的碎屑巖的地球化學(xué)分析顯示，其源巖的構(gòu)造背景屬于大陸島弧及活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境，表明了其物質(zhì)來源于構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域。

(2)在對(duì)其源巖性質(zhì)的判斷中，阿塔寺組源巖主要為長英質(zhì)火成巖。結(jié)合當(dāng)時(shí)的區(qū)域地質(zhì)資料及有關(guān)地球化學(xué)資料判斷，南祁連盆地上三疊統(tǒng)阿塔寺組沉積時(shí)期南北物源皆有，中祁連盆地的前震旦系及下古生界變質(zhì)結(jié)晶巖系及花崗巖為其主要物源。

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Geochemistry Characteristics and Provenance Rock of the Upper Triassic Atasi Formation Detrital Rocks in the Southern Qilian Basin

WANG Su-li1,2, ZHOU Li-fa1,2

(1.StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,NorthwestUniversity,Xi’an,Shaanxi710069,China;2.DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi’an,Shaanxi710069,China)

The Southern Qilian Basin deposits of the continental facies with the development of the detrital rocks in the Upper Triassic Atasi Formation. The lithology and lithofacies characteristics of Triassic sandstone is very similar to Permian sandstone, but the tectonic setting, material composition and the source area of Triassic source rock is different from Permian source rock in Southern Qilian Basin. According to the analysis results of major elements and trace elements of the sandstones,the source rocks of Upper Triassic Atasi Formation belong to an active tectonic setting, mostly like the continental island arc and active continental margin. The material composition of the source rock is mainly the felsic volcanic rock. The source area of the deposition of the Upper Triassic Period in Southern Qilian Basin is most possibly the metamorphic crystalline rock series and granite of the Presinian System and Lower Paleozoic from Middle Qilian integrated with the regional tectonic setting.

Southern Qilian Basin; Upper Triassic; Atasi Formation; geochemistry; tectonic setting; provenance

2014-12-12；改回日期：2015-06-18；責(zé)任編輯：戚開靜。

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2012JZ5001)。

王蘇里，男，碩士研究生，1986年出生，沉積學(xué)專業(yè)，主要從事沉積盆地分析研究。Email:wangsuli1004@126.com。

P588.21

A

1000-8527(2016)01-0087-10