陳雷 閆臻 付長(zhǎng)壘

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037

柴北緣構(gòu)造帶處于柴達(dá)木地塊北緣，與北側(cè)的祁連造山帶被歐龍布魯克地塊所分割(圖1a)。該構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育有高壓-超高壓變質(zhì)巖(楊經(jīng)綏等, 2001; 張建新等, 2015; Songetal., 2005, 2014; Zhangetal., 2019)、蛇綠巖(孫延貴等, 2000; 韓英善和彭琛, 2000; 張貴賓等, 2005; 朱小輝等, 2014; Fuetal., 2021)、灘間山群(史仁燈等, 2003; Fuetal., 2021)以及早古生代花崗巖(吳才來(lái)等, 2004, 2008; Wuetal., 2014)等原特提斯洋俯沖、碰撞及后碰撞過(guò)程的構(gòu)造-巖石單元。該構(gòu)造帶是中國(guó)西部重要的鉛鋅銅金成礦帶之一(賈群子等, 2007)，灘間山群是柴北緣地區(qū)塊狀硫化物礦床和造山帶型金礦床最主要的含礦巖系(張德全等, 2001, 2005a, b)。前人已從巖石學(xué)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)和礦床學(xué)等角度先后對(duì)柴北緣構(gòu)造帶內(nèi)的不同構(gòu)造-巖石單元的形成大地構(gòu)造環(huán)境和成礦構(gòu)造背景進(jìn)行了研究，并取得了系列認(rèn)識(shí)，成為柴北緣構(gòu)造帶形成與原特提斯洋演化關(guān)系研究的寶貴資料和依據(jù)。

灘間山群是柴北緣構(gòu)造帶的重要巖石-構(gòu)造單元，為一套海相火山-沉積巖系，分為火山巖組和碎屑巖組(王惠初等, 2003; 李峰等, 2006, 2007)。關(guān)于灘間山群的形成構(gòu)造環(huán)境和形成時(shí)代，前人主要通過(guò)火山巖組的研究，認(rèn)為灘間山群是形成于寒武紀(jì)-志留紀(jì)的島弧、弧后盆地或者大陸裂谷等環(huán)境。這些不同認(rèn)識(shí)也導(dǎo)致了人們對(duì)柴北緣構(gòu)造帶的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造演化和原特提斯洋演化存在分歧，從而影響了柴北緣構(gòu)造帶成礦地質(zhì)背景的認(rèn)識(shí)和區(qū)域找礦工作部署。相對(duì)于火山巖組而言，碎屑巖組的研究薄弱，特別是碎屑巖組的巖石組合序列、沉積相和沉積物源區(qū)缺乏深入研究。區(qū)域地質(zhì)資料顯示，灘間山群碎屑巖組主要為一套富含火山物質(zhì)的海相碎屑巖。這些富含火山物質(zhì)的碎屑巖沉積組合序列、沉積環(huán)境及火山碎屑成分共同記錄了火山活動(dòng)和沉積盆地演化歷史(Dickinson, 1974; Manvilleetal., 2009)。因此，開展灘間山群碎屑巖組的巖石組合序列、沉積相以及沉積物源區(qū)研究，可為灘間山群形成構(gòu)造環(huán)境研究提供沉積學(xué)依據(jù)，將有助于柴北緣構(gòu)造帶的形成與原特提斯洋演化關(guān)系研究，也有助于理解成礦作用，并指導(dǎo)區(qū)域找礦。

作者在1:5萬(wàn)地質(zhì)填圖過(guò)程中，對(duì)柴北緣托莫爾日特地區(qū)的灘間山群開展了系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查。本文是在作者地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了灘間山群碎屑巖組的巖石組合序列和沉積相研究，結(jié)合古水流、巖石薄片觀察結(jié)果以及區(qū)域地質(zhì)資料，綜合探討了灘間山群碎屑巖組的沉積構(gòu)造環(huán)境，從而有助于柴北緣及微陸塊與原特提斯洋之間的構(gòu)造演化。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柴北緣構(gòu)造帶夾持于柴達(dá)木地塊和歐龍布魯克地塊之間(圖1b)，呈北西-南東向的狹長(zhǎng)帶狀展布，自西向東沿著賽什騰山、綠梁山、錫鐵山和沙柳河一帶分布。東、西兩側(cè)分別被中-新生代瓦洪山斷裂和阿爾金斷裂所截，與秦嶺、阿爾金造山帶相鄰；北側(cè)與祁連造山帶之間被歐龍布魯克地塊相隔。該構(gòu)造帶內(nèi)出露的地層主要有前寒武系、寒武-奧陶系、泥盆系，同時(shí)出露有高壓-超高壓變質(zhì)巖、蛇綠巖、中酸性侵入巖。根據(jù)前人研究資料，這些早古生代的火山-沉積巖(灘間山群)、中酸性侵入巖、蛇綠巖和高壓-超高壓變質(zhì)巖及泥盆紀(jì)沉積巖共同記錄了原特提斯洋盆演化、陸-陸碰撞及后碰撞過(guò)程(Zhangetal., 2017; Songetal., 2015, 2019; Luetal., 2018; Lietal., 2019; 史仁燈等, 2003; 王惠初等, 2003; 吳才來(lái)等, 2004, 2008; 朱小輝等, 2015; 高曉峰等, 2011; 夏文靜等, 2014)。

前寒武系在柴北緣構(gòu)造帶和歐龍布魯克地塊中廣泛發(fā)育，主要包括早期所確定的古元古代達(dá)肯大阪巖群、中元古代萬(wàn)洞溝群和震旦紀(jì)全吉群(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)。隨著區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和同位素年代學(xué)工作的持續(xù)開展，人們對(duì)這些前寒武紀(jì)巖石-構(gòu)造地層的組成、構(gòu)造屬性和形成時(shí)代認(rèn)識(shí)逐漸趨于一致。陸松年等(2002)通過(guò)綜合區(qū)域地質(zhì)資料，從原達(dá)肯大阪巖群中解體出了德令哈雜巖、萬(wàn)洞溝群、全吉群和沙柳河(魚卡河)巖群，并認(rèn)為德令哈雜巖、達(dá)肯大阪巖群、萬(wàn)洞溝群、全吉群屬于歐龍布魯克地塊，而沙柳河巖群則主要分布于柴北緣構(gòu)造帶。其中德令哈雜巖、達(dá)肯大阪巖群是歐龍布魯克地塊的古元古代變質(zhì)基底，萬(wàn)洞溝群、全吉群為中元古代以來(lái)的沉積蓋層，且大量早古生代基性-酸性侵入巖發(fā)育于該陸塊中。德令哈雜巖主要由強(qiáng)烈變形的花崗片麻巖及變質(zhì)基性巖透鏡體共同組成，分布于全吉山、德令哈、烏蘭等地，花崗片麻巖原巖年齡為2340～2400Ma(張建新等, 2001; 陸松年等, 2002; 李懷坤等, 2003; 郝國(guó)杰等, 2004; 陳能松等, 2007; 王勤燕等, 2008; 路增龍等, 2017; Chenetal., 2009, 2013; Wangetal., 2015; Yuetal., 2017; Heetal., 2018; Gongetal., 2012, 2019)。達(dá)肯大阪巖群是由斜長(zhǎng)角閃巖、變粒巖、二云母石英片巖、石英巖、大理巖和少量麻粒巖組成的一套表殼巖組合(陸松年等, 2002; 郝國(guó)杰等, 2004)，與德令哈雜巖在空間上密切相伴。它們均經(jīng)歷了1.8～1.96Ga角閃巖相-麻粒巖相變質(zhì)作用和深熔作用(張建新等, 2001; 郝國(guó)杰等, 2004; 路增龍等, 2017; 王勤燕等, 2008; 張璐等, 2011; Chenetal., 2013)。萬(wàn)洞溝群由炭質(zhì)絹云母片巖、鈣質(zhì)片巖、大理巖和千枚巖組成；全吉群角度不整合于達(dá)肯大阪巖群之上，由礫巖、石英砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、白云巖等組成，為典型的克拉通沉積蓋層(郝國(guó)杰等, 2004)。沙柳河巖群主要由石榴石云母片巖、二云母石英片巖、白云母石英巖、大理巖、石榴角閃巖、榴輝巖等組成；榴輝巖呈似層狀、布丁狀或透鏡體形式分布于云母片巖中(楊經(jīng)綏等, 2001; 陸松年等, 2002; 郝國(guó)杰等, 2004)，出露于沙柳河、野馬灘、錫鐵山、綠梁山和魚卡等地。它們被新元古代花崗片麻巖侵入，其形成時(shí)代被限定為中元古代-新元古代(陸松年等, 2002; Zhangetal., 2006; Songetal., 2012)。榴輝巖原巖年齡為750～870Ma和540～500Ma，變質(zhì)年齡主要集中在420～460Ma(Zhangetal., 2008, 2010)。最近，作者通過(guò)專題地質(zhì)填圖，在托莫爾日特東北側(cè)識(shí)別出了一套片麻巖和角閃巖組合，且斜長(zhǎng)角閃巖呈“布丁狀”或透鏡體形式分布于片麻巖中，被志留紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖所侵入。巖石學(xué)、地球化學(xué)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果表明，它們的原巖分別為花崗閃長(zhǎng)巖和基性巖，花崗閃長(zhǎng)巖巖漿結(jié)晶年齡為2413±28Ma，兩者變質(zhì)年齡分別為1966±46Ma和1922±22Ma，與北側(cè)德令哈雜巖相一致(付長(zhǎng)壘等, 2021)。

灘間山群是柴北緣構(gòu)造帶的重要構(gòu)造-巖性單元以及錫鐵山Pb-Zn礦床、青龍灘Cu-S礦床以及灘間山、青龍溝、紅柳溝、賽壩溝等Au礦床的主要含礦巖系(張德全等, 2001; 2005a, b; 張拴宏等, 2001; 豐成友等, 2002)。灘間山群最初是由青海省地層表編寫小組(1980)創(chuàng)名，原指分布于柴達(dá)木盆地北緣賽什騰山、綠梁山、錫鐵山、灘間山一帶的一套低綠片巖相綠色巖系，總體呈北西向展布，原巖包括碎屑巖、中-基性火山巖夾生物碎屑灰?guī)r和大理巖。后來(lái)，青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局(1991)、孫崇仁(1997)把灘間山群的分布范圍擴(kuò)展至整個(gè)柴達(dá)木盆地北緣和西南緣；新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局(1993)將東昆侖地區(qū)延伸至新疆范圍的同一套地層稱為祁漫塔格群。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，柴達(dá)木盆地周緣地區(qū)灘間山群的構(gòu)造變形、巖石組合及變質(zhì)程度存在明顯差異。其中柴北緣灘間山群中的火山巖以安山巖、玄武巖和火山碎屑巖為主，玄武巖枕狀構(gòu)造不發(fā)育，而東昆侖地區(qū)的灘間山群火山巖巖石類型相對(duì)復(fù)雜，以玄武巖為主(枕狀構(gòu)造發(fā)育)，安山-英安質(zhì)火山碎屑巖次之，少量玄武安山巖、基性火山角礫巖、細(xì)碧巖等。王惠初等(2003)、李峰等(2006, 2007)根據(jù)巖石組合特征，把灘間山群分為中-基性火山巖組和碎屑巖組。此外，柴北緣地區(qū)灘間山群與達(dá)肯大坂巖群為斷層接觸，與上覆不同時(shí)代地層之間為斷層接觸或者高角度不整合接觸；柴達(dá)木盆地南緣東昆侖地區(qū)的灘間山群底部與金水口群斷層接觸，與上覆不同時(shí)代地層均為斷層接觸，且被早泥盆世之后的花崗巖侵入(青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1991)。

關(guān)于柴北緣構(gòu)造帶灘間山群的形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境，前人已經(jīng)對(duì)中-基性火山巖及相關(guān)侵入巖開展了大量同位素年代學(xué)和地球化學(xué)相關(guān)的工作。同位素年代學(xué)資料顯示，灘間山群形成于寒武-志留紀(jì)(542～431Ma; 鄔介人等, 1987; 張德全等, 2001; 趙風(fēng)清等, 2003; 王惠初等, 2003; 史仁燈等, 2004; 吳冠斌等, 2010; 周賓等, 2019; 江小強(qiáng)等, 2020)。已有的巖石學(xué)、地球化學(xué)資料顯示，灘間山群包含有島弧(王惠初等, 2003; 江小強(qiáng)等, 2020)、弧后盆地(史仁燈等, 2004; 張德全等, 2005a, b; 高曉峰等, 2011; 孫華山等, 2012; 張孝攀等, 2015)、洋中脊(賴紹聰?shù)? 1996)、地幔柱(朱小輝等, 2012)以及同碰撞和后碰撞(付建剛等, 2014)等不同構(gòu)造屬性的巖石組合。趙風(fēng)清等(2003)根據(jù)巖石組合，認(rèn)為灘間山群是由下部雙峰式火山巖建造與上部碎屑巖沉積共同組成，形成于大陸裂谷環(huán)境。樊俊昌和李峰(2006)在分析前人資料和實(shí)測(cè)錫鐵山灘間山群剖面的基礎(chǔ)上，把灘間山群分為下部、中部和上部三個(gè)巖組，其中下部火山碎屑巖組由基性火山巖、中酸性火山熔巖、火山碎屑巖和沉積巖構(gòu)成，形成于活動(dòng)陸緣裂谷階段，時(shí)代為早-中奧陶世；中部沉積巖組為硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖組合，時(shí)代為晚奧陶世；上部熔巖次火山巖組是中-基性火山碎屑巖、熔巖夾沉積巖組合，時(shí)代為晚奧陶世，形成于碰撞構(gòu)造環(huán)境。汪勁草等(2013)把灘間山群分解為下、中、上三個(gè)構(gòu)造-巖性組，認(rèn)為下巖性組由島弧中酸性、基性火山巖構(gòu)成，時(shí)代為晚寒武-中奧陶世；中巖性組包括硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖，時(shí)代為中-晚奧陶世，形成于弧后盆地環(huán)境；上巖性組主體由紫紅色含礫砂巖構(gòu)成，時(shí)代為早志留世，形成于陸-陸碰撞環(huán)境。由此可見，柴北緣灘間山群火山-沉積巖系的組成復(fù)雜，包含有不同時(shí)代、不同構(gòu)造屬性的巖石組合，但它們的形成與原特提斯洋俯沖、碰撞密切相關(guān)。

區(qū)域上，灘間山群內(nèi)的基性火山巖、硅質(zhì)巖及早古生代基性-超基性巖組合被視為柴北緣構(gòu)造帶蛇綠巖的主要組成部分(王惠初等, 2005; 朱小輝等, 2015)。它們主要斷續(xù)出露于沙柳河、托莫爾日特及綠梁山等地區(qū)。其中沙柳河蛇綠巖經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用并形成了榴輝巖，榴輝巖具有E-MORB地球化學(xué)特征且原巖年齡為516Ma，變質(zhì)年齡為445Ma(Zhangetal., 2016)；綠梁山蛇綠巖中的玄武巖具有MORB和島弧地球化學(xué)特征(朱小輝等, 2015)，超基性巖形成于弧前環(huán)境(Caietal., 2021)，輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖的形成年齡分別為535Ma和493Ma(朱小輝等, 2014)；托莫爾日特蛇綠巖中的玄武巖具有弧后盆地拉斑系列和鈣堿性系列地球化學(xué)特征(韓英善和彭琛, 2000; 孫延貴等, 2000)，玄武巖和斜長(zhǎng)花崗巖Rb-Sr等時(shí)線年齡分別為450±4Ma和477±22Ma(孫延貴等, 2000)。最近，F(xiàn)uetal.(2021)獲得托莫爾日特蛇綠巖中的輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為506±4Ma和512±4Ma。

專題填圖結(jié)果顯示，托莫爾日特地區(qū)的灘間山群自北向南依次出現(xiàn)三類巖性組合，分別為中-基性火山巖組、碎屑巖組、火山-沉積巖組(圖1b)。根據(jù)前人資料及區(qū)域地質(zhì)背景，這些巖石單元被認(rèn)為分別屬于柯柯島弧、托莫爾日特弧前盆地和布拉斯塔格增生雜巖(Fuetal., 2021; 曹泊等, 2019)。其中北部的火山巖組由玄武巖(局部發(fā)育枕狀構(gòu)造)、安山巖及少量英安巖和火山碎屑巖組成，具有典型島弧火山巖地球化學(xué)特征(韓英善和彭琛, 2000)，英安巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為497±3Ma(Fuetal., 2021)，并被志留-泥盆紀(jì)花崗巖侵入；中部碎屑巖組包括砂巖、礫巖、沉凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖及少量薄層灰?guī)r，分布于柯柯島弧南側(cè)且二者主體呈斷層接觸，僅在托莫爾日特西北側(cè)可見碎屑巖組角度不整合于柯柯島弧火山巖之上，并被奧陶紀(jì)(471～463Ma)英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖侵入；南側(cè)火山-沉積巖組與北側(cè)的碎屑巖組之間被第四系所覆蓋，未見到二者的直接接觸關(guān)系，由薄層凝灰質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖以及玄武巖、灰?guī)r和輝長(zhǎng)巖塊體構(gòu)成，構(gòu)造變形強(qiáng)烈，顯示混雜巖塊裹挾于基質(zhì)(block-in-matrix)的典型結(jié)構(gòu)特征(曹泊等, 2019; Fuetal., 2021)。此外，在托莫爾日特東側(cè)的石棉溝地區(qū)，碎屑巖組不整合于由蛇紋巖、蛇紋化橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖及斜長(zhǎng)花崗巖共同組成的蛇綠巖之上(Fuetal., 2021)。在托莫爾日特西側(cè)，泥盆紀(jì)牦牛山組陸相碎屑巖角度不整合于灘間山群中-基性火山巖組和碎屑巖組之上(夏文靜等, 2014)。

2 托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組的巖石組合特征

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖石學(xué)分析結(jié)果，托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組可分為上、下2個(gè)巖性段。其中下巖性段出露良好，分別在托莫爾日特西側(cè)和東側(cè)石棉溝一帶直接不整合于柯柯島弧火山巖和石棉溝蛇綠巖之上，而在其它地區(qū)與柯柯島弧之間為斷層接觸；上巖性段出露相對(duì)局限，平面上主要分布于下巖性段的南側(cè)，且被471Ma花崗閃長(zhǎng)巖所侵入(圖1b)。

2.1 下巖性段

下巖性段在托爾日特地區(qū)出露厚度最大(約為1500m)，向東逐漸尖滅，在石棉溝地區(qū)的出露厚度約為150m。該巖性段主要由中-薄層凝灰質(zhì)砂巖、沉凝灰?guī)r組成。剖面上，凝灰質(zhì)砂巖的厚度向上變薄，巖層數(shù)量減少(圖2a)，而沉凝灰?guī)r的巖層數(shù)量增多、單層厚度變大(圖3a)。凝灰質(zhì)砂巖層的厚度通常為5～15cm，沉凝灰?guī)r層厚度為8～20cm。露頭上，沉凝灰?guī)r層的厚度通常比凝灰質(zhì)砂巖層厚。在凝灰質(zhì)砂巖層底部，通?？梢姷讻_刷面構(gòu)造。同時(shí)，凝灰質(zhì)砂巖普遍發(fā)育正粒序和平行層理，局部露頭可見波紋層理(圖3b)。灰綠色凝灰質(zhì)泥巖與硅質(zhì)凝灰?guī)r互層，二者通常構(gòu)成正粒序(圖3c)。

圖2 托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組沉積結(jié)構(gòu)柱狀圖(位置見圖1b)

圖3 灘間山群碎屑巖組下巖性段典型露頭照片

在托莫爾日特東側(cè)，下巖性段相對(duì)發(fā)育，主要由沉凝灰?guī)r、硅質(zhì)凝灰?guī)r和薄層灰?guī)r組成(圖2b)，與柯柯島弧火山巖之間呈斷層接觸。受后期構(gòu)造破壞強(qiáng)烈和下巖性段的底部未出露等因素影響，我們未對(duì)下巖性段開展詳細(xì)的剖面測(cè)量。為了解巖性組合及沉積構(gòu)造特征，我們僅選取了構(gòu)造破壞較弱的部分地段進(jìn)行了觀察測(cè)量。結(jié)合專題地質(zhì)填圖結(jié)果，下巖性段下部主要為沉凝灰?guī)r、灰?guī)r組合，且二者構(gòu)成韻律層，成為野外識(shí)別的典型標(biāo)志(圖3d)。沉凝灰?guī)r的單層厚度一般為1～5cm，發(fā)育水平層理；灰?guī)r的單層厚度為3～5cm。灰?guī)r層中通常夾有0.5～1cm灰綠色凝灰質(zhì)泥巖(圖3e)，顯示其沉積是伴隨有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，且局部露頭可見灰?guī)r層內(nèi)發(fā)育軟沉積褶皺變形。上部以沉凝灰?guī)r為主，局部夾薄層硅質(zhì)凝灰?guī)r；沉凝灰?guī)r單層厚度為5～20cm，硅質(zhì)凝灰?guī)r單層厚度為5～8cm。

在石棉溝地區(qū)，下巖性段直接不整合覆于蛇綠混雜巖之上(圖2c)，巖性組合相對(duì)簡(jiǎn)單，主要為淺灰綠色薄層沉凝灰?guī)r，單層厚度約5～10cm，局部夾淺灰色薄層凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖(圖3f)，以發(fā)育波紋層理和水平層理為特征。

2.2 上巖性段

托莫爾日特地區(qū)，上性段主要由礫巖、含礫砂巖、粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、凝灰?guī)r和硅質(zhì)巖組成，總體具有向上粒度變細(xì)特征。含礫砂巖、粗砂巖通常表現(xiàn)為中-厚層狀，層理不發(fā)育，以發(fā)育正粒序?yàn)樘卣鳎植靠梢娔媪Ｐ颉?/p>

剖面下部主要為一套厚度大于28m的礫巖、含礫粗砂巖夾少量粉砂巖組合(圖2g)，被471Ma花崗閃長(zhǎng)巖侵入。空間上，該套礫巖、含礫粗砂巖組合在北西方向未出露。含礫粗砂巖、粗砂巖主要呈透鏡體形式分布于礫巖中。露頭上，單層礫巖厚度約0.5～1m，表現(xiàn)為砂質(zhì)膠結(jié)(圖4a)和礫質(zhì)支撐(圖4b)兩類。垂向上，礫巖由礫質(zhì)支撐逐漸變?yōu)樯百|(zhì)膠結(jié)。礫石大小混雜，礫徑變化于0.5～25cm，由棱角-次棱角狀安山巖、紅色硅質(zhì)凝灰?guī)r、灰?guī)r、硅質(zhì)巖組成。

圖4 灘間山群碎屑巖組上巖性段典型露頭照片

剖面中部為含礫粗砂巖、粗砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖組合，厚度大于50m，且向西北方向該套組合厚度增大。少量礫巖以透鏡體形式分布于含礫粗砂巖中，礫石為似“竹葉狀”紫紅色泥巖(圖4c)和灰綠色凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖(圖4d)兩類，礫石具有明顯的定向性，其長(zhǎng)軸方向常常與砂巖層面相平行；含礫粗砂巖、粉砂巖、紫紅色泥巖構(gòu)成韻律，發(fā)育底沖刷面(圖4e)、波紋斜層理(圖4f)以及正粒序、平行層理。

剖面上部為灰綠色凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥巖、凝灰?guī)r組合(圖4g)，厚度為8～32m，向西北方向厚度減薄。單層凝灰?guī)r厚度為5～35cm，凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖層厚一般為12～15cm，二者形成正粒序，在局部露頭上可見波紋層理、平行層理。細(xì)砂巖、粉砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r韻律層發(fā)育正粒序、小型波紋層理；紫紅色或青灰色薄層硅質(zhì)凝灰?guī)r發(fā)育水平層理。在局部露頭上，可見凝灰?guī)r中夾有透鏡狀淺灰色礫巖，發(fā)育正粒序和底侵蝕面。礫巖礫石為淺灰色凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖，礫石長(zhǎng)軸與巖層層面平行，礫徑為3～12cm。

剖面頂部以粉砂巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖組合為主(圖4h)，底部常斷續(xù)出露有中-薄層礫巖、含礫粗砂巖和砂巖。該套組合的厚度為10～35m，總體厚度具有向北西方向增大的趨勢(shì)特征?？臻g上，西側(cè)主體為硅質(zhì)凝灰?guī)r夾粉砂巖，向東砂巖層逐漸增多，構(gòu)成砂巖夾硅質(zhì)凝灰?guī)r組合。硅質(zhì)凝灰?guī)r單層厚度5～25cm，發(fā)育平行層理；粉砂巖中可見小型波紋層理和波痕。礫巖、含礫砂巖、粗砂巖多以透鏡體形式出現(xiàn)，發(fā)育底侵蝕面以及正粒序，礫石主要為硅質(zhì)凝灰?guī)r。粗砂巖發(fā)育正粒序，硅質(zhì)凝灰?guī)r發(fā)育水平層理。砂巖、粉砂巖構(gòu)成向上變細(xì)的韻律層。

3 碎屑組成特征

為了查明礫巖和砂巖的碎屑組成特征、砂巖巖石類型，推斷其沉積物源區(qū)巖石類型、沉積構(gòu)造背景，我們野外選擇出露良好的礫巖露頭，對(duì)其開展了礫石成分統(tǒng)計(jì)，同時(shí)系統(tǒng)采集了砂巖巖石樣品并對(duì)其開展了室內(nèi)巖石學(xué)工作。對(duì)于礫巖的礫石成分統(tǒng)計(jì)，野外對(duì)每個(gè)礫巖露頭1m2范圍內(nèi)的礫石按照面積法進(jìn)行直接統(tǒng)計(jì)，具體方法詳見Dürr(1994)。對(duì)于砂巖碎屑成分，室內(nèi)利用偏光顯微鏡對(duì)19件砂巖巖石薄片開展觀察，首先觀察其基質(zhì)含量，按照基質(zhì)含量的多少將砂巖分為雜砂巖(基質(zhì)>15%)和凈砂巖(基質(zhì)<15%)，然后對(duì)砂巖巖石薄片中的各類碎屑成分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)石(分為鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石)、石英(分為單晶、多晶石英)、巖屑(分為火山巖、變質(zhì)巖、沉積巖)及重礦物骨架顆粒。針對(duì)火山巖、變質(zhì)巖、沉積巖三大類巖屑，按照巖石學(xué)分類進(jìn)一步詳細(xì)確定它們的巖性類型，如玄武巖、安山巖、片巖、硅質(zhì)巖等。為了消除人為因素引起的誤差，每件巖石薄片的骨架顆粒盡可能統(tǒng)計(jì)超過(guò)400個(gè)。碎屑成分分析和統(tǒng)計(jì)采用Gazzi-Dickinson點(diǎn)記法，具體見Ingersoll(1990)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 砂巖碎屑成分統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果

3.1 礫巖礫石類型

礫巖主要見于上巖性組(圖2)。礫石成分相對(duì)簡(jiǎn)單，包括安山巖、硅質(zhì)巖和少量凝灰?guī)r和灰?guī)r礫石(圖4a, b)。其中安山巖礫石含量約為65%、硅質(zhì)巖含量約20%、凝灰?guī)r含量約10%，灰?guī)r含量<5%。

空間上，礫石呈現(xiàn)自東南向西北方向礫徑逐漸減小特征；安山巖礫石含量向西北方向逐漸減少、硅質(zhì)巖和凝灰?guī)r礫石含量逐漸增多之趨勢(shì)?；?guī)r礫石僅見于托莫爾日特東南側(cè)。

3.2 砂巖碎屑組成

巖石學(xué)分析結(jié)果顯示，托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組的砂巖類型以為長(zhǎng)石巖屑雜砂巖為主(圖5)，其次為巖屑長(zhǎng)石雜砂巖。砂巖碎屑組分主要為巖屑(70%～75%)、長(zhǎng)石(25%～30%)，個(gè)別樣品見有少量石英<1%(圖5b, f)。此外，個(gè)別砂巖樣品中可見灰?guī)r巖屑(圖5d)。由于碎屑巖組中缺乏灰?guī)r，故可推斷這些棱角狀灰?guī)r巖屑為外源碎屑，并非內(nèi)碎屑。因此我們?cè)趲r屑統(tǒng)計(jì)過(guò)程中將其計(jì)入沉積巖屑中。

圖5 灘間山群碎屑巖組砂巖正交偏光顯微鏡下照片

巖屑為火山巖巖屑和少量灰?guī)r、硅質(zhì)巖巖屑，缺乏變質(zhì)巖和砂巖等其它陸源碎屑組份?；鹕綆r巖屑以安山巖為主，其次為玄武巖及英安巖，約占巖屑總量的90%～96%，多呈棱角狀-次棱角狀。安山巖巖屑斑晶多為微晶斜長(zhǎng)石，呈半定向分布，基質(zhì)多為隱晶質(zhì)(圖5c)；玄武巖巖屑斑晶多為發(fā)育聚片雙晶的板條狀斜長(zhǎng)石，基質(zhì)多為間粒-間隱結(jié)構(gòu)(圖5d)；英安巖巖屑多呈玻晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖5b)或霏細(xì)結(jié)構(gòu)(圖5e)。灰?guī)r巖屑僅見于托爾日特東側(cè)的少數(shù)樣品中，為棱角狀碳酸鹽巖或者鮞?；?guī)r(圖5d)。長(zhǎng)石主要為斜長(zhǎng)石(圖5a)，個(gè)別樣品中見極少鉀長(zhǎng)石碎屑，棱角狀，顯示未發(fā)生搬運(yùn)磨蝕。石英顆粒僅在極少數(shù)樣品中見到，為圓-次圓狀(圖5f)，主要為單晶石英，煙灰色，較潔凈透明，無(wú)波狀消光，且部分發(fā)育裂紋(圖5b)，表明其來(lái)源于火山巖。此外，褐簾石、綠簾石、輝石等重礦物也見于部分巖石中。

4 沉積環(huán)境分析

巖石組合類型以及相關(guān)的沉積構(gòu)造特征共同顯示，托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組為一套形成于海底扇環(huán)境的富含火山質(zhì)的密度流沉積組合。

4.1 下巖性段—海底扇外扇沉積

下巖性段主體為薄層沉凝灰?guī)r、硅質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖夾少量薄層灰?guī)r，以發(fā)育底沖刷面、正粒序、平行層理、波紋層理和水平層理為特征，主體為典型的不完整鮑馬序列Bbc、Bcd組合，并有少量Babc組合。其中Babc組合代表外扇水道沉積，而Bbc和Bcd組合的重復(fù)出現(xiàn)，可能代表外扇扇葉垛體沉積。此外，發(fā)育滑塌褶曲構(gòu)造的薄層灰?guī)r和硅質(zhì)凝灰?guī)r層，可能是由于其沉積時(shí)期發(fā)生區(qū)域構(gòu)造抬升等事件引起?；?guī)r中夾有薄層凝灰質(zhì)泥巖以及其與凝灰?guī)r形成韻律層，表明灰?guī)r沉積時(shí)期伴隨有火山活動(dòng)。這些特征也說(shuō)明，灰?guī)r與沉凝灰?guī)r韻律層中的同沉積褶皺的形成與區(qū)域火山活動(dòng)同時(shí)期發(fā)生。

4.2 上巖性段—海底扇沉積

根據(jù)巖石組合和沉積構(gòu)造特征，上巖性段由海底扇內(nèi)扇、中扇和外扇沉積共同組成(圖2)。

4.2.1 內(nèi)扇沉積

內(nèi)扇沉積通常以距離物源區(qū)最近的水道環(huán)境沉積的粗碎屑巖為特征(Ingersoll, 1978)。灘間山群碎屑巖組上巖性段下部的粗碎屑巖主要分布于托莫爾日特南側(cè)東段，主要由透鏡狀礫質(zhì)支撐和粗砂質(zhì)膠結(jié)礫巖、含礫粗砂巖及少量粗砂巖組成。礫巖層內(nèi)部普遍缺乏沉積構(gòu)造，偶見逆粒序，部分頂部可見正粒序；含礫粗砂巖總體為厚層塊狀，缺乏層理，部分見有底沖刷面和正粒序，偶爾見有逆粒序，反映了海底扇內(nèi)扇水道沉積特征(Mutti and Normark, 1991)。垂向上逐漸過(guò)渡為薄層砂巖、粉砂和泥巖，發(fā)育正粒序和小型波紋斜層理，為水道邊緣堤壩沉積(Walker, 1978)。

4.2.2 中扇沉積

中扇沉積主要由含礫砂巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r以及少量礫巖等組合共同構(gòu)成。垂向上，該套沉積覆于內(nèi)扇沉積組合之上；橫向上，自東向西延伸穩(wěn)定。空間上，自托莫爾日特東、西兩側(cè)向中部地區(qū)，礫巖層數(shù)逐漸減少且?guī)r層厚度減薄，而厚層砂巖、粉砂巖和硅質(zhì)凝灰?guī)r逐漸增多，反映水體深度增加。該套沉積總體由分支水道沉積和分支水道漫灘沉積共同構(gòu)成。

分支水道沉積為中-厚層礫巖、含礫砂巖和粗砂巖夾中-薄層細(xì)砂巖、粉砂巖以及硅質(zhì)凝灰?guī)r組合。單層礫巖的厚度通常為20～50cm，呈透鏡狀產(chǎn)出；礫石粒徑主要為0.5～10cm，明顯小于內(nèi)扇礫巖。含礫砂巖發(fā)育正粒序和底侵蝕面，為高密度濁流沉積(Lowe, 1982)。粗砂巖和粉砂巖分別發(fā)育正粒序和平行層理，構(gòu)成鮑馬序列不完整的Bab組合；細(xì)砂巖和粉砂巖發(fā)育小型波紋層理，硅質(zhì)凝灰?guī)r發(fā)育水平層理，構(gòu)成鮑馬序列不完整的Bcd組合，代表水道頂部沉積(Mutti and Normark, 1991)。垂向上，整體構(gòu)成向上變細(xì)的正旋回，同時(shí)向上巖層逐漸變薄?？傮w上，呈現(xiàn)出鮑馬序列Bab、Bad、Babc為主以及少量Bcd組合。

分支水道漫灘沉積構(gòu)成中扇的主要巖石組合，為中-薄層粗砂巖-薄層泥巖和中-薄層細(xì)砂巖/粉砂巖-硅質(zhì)凝灰?guī)r構(gòu)成的韻律層，其上多為水道沉積覆蓋。粗、細(xì)砂巖構(gòu)成正粒序，粉砂巖發(fā)育波紋層理，硅質(zhì)凝灰?guī)r和泥巖發(fā)育水平層理，構(gòu)成不完整的鮑馬序列Bacd和Bad組合為主的巖石組合序列，僅在局部露頭上出現(xiàn)Babcd組合。此外，局部露頭上可見薄層粉砂巖發(fā)育小型不對(duì)稱波痕(圖4e)，可能為底流作用所致(Walker, 1978)。

4.2.3 外扇沉積

外扇沉積在研究區(qū)內(nèi)橫向延伸穩(wěn)定，為遠(yuǎn)離扇端的無(wú)水道化細(xì)粒沉積，上覆于中扇沉積組合。巖性主要為青灰色薄層硅質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖和深褐色中-薄層粉砂巖或細(xì)砂巖，局部夾少量薄層灰?guī)r，構(gòu)成在剖面上具有向上粒度變細(xì)的沉積韻律。砂巖或粉砂巖發(fā)育小型波紋層理，硅質(zhì)凝灰?guī)r發(fā)育水平層理，主要構(gòu)成不完整的鮑瑪序列Bcd組合。

5 古水流及物源區(qū)特征

灘間山群碎屑巖組可以直接反映古水流方向的大型沉積構(gòu)造缺乏，主要為小型波紋層理(圖3b、圖4f)，局部可見小型不對(duì)稱波痕(圖4h)。發(fā)育這些沉積構(gòu)造的粉砂巖常常與下伏發(fā)育底沖刷面的粗砂巖緊密相伴，因而屬于流水成因，可指示沉積物源區(qū)相對(duì)位置。為了初步限制沉積物源區(qū)和重建沉積盆地古地理格局，野外系統(tǒng)測(cè)量了砂巖層中的波紋斜層理和波痕產(chǎn)狀，室內(nèi)按層面產(chǎn)狀對(duì)其進(jìn)行了矯正，獲得古水流玫瑰花圖(圖2)。由于研究區(qū)處于青藏高原的東北緣并受中新生代構(gòu)造活動(dòng)影響，我們對(duì)所獲得的古水流數(shù)據(jù)未進(jìn)行中新生代構(gòu)造引起旋轉(zhuǎn)誤差的校正，因而所獲得的古水流主要是對(duì)沉積物源區(qū)相對(duì)位置的推斷。

上巖性段剖面露頭上，波紋斜層理和波痕測(cè)量結(jié)果顯示其具有SW-SSE古水流特征，表明沉積物源區(qū)位于其NE-NNW側(cè)。此外，托莫爾日特下巖性段西側(cè)剖面頂部(圖2d)以及下巖性段凝灰質(zhì)砂巖波紋層理的古水流方向，指示碎屑沉積物來(lái)自于西側(cè)的物源區(qū)。這些結(jié)果表明，托莫爾日特地區(qū)的灘間山群碎屑巖組的沉積物源區(qū)位于其北側(cè)，應(yīng)為柯柯島弧。

礫石和砂巖成分研究表明，其碎屑沉積物主要為棱角狀-次棱角狀安山巖以及少量玄武巖、凝灰?guī)r、灰?guī)r和硅質(zhì)巖巖屑，表明托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組為一套成熟度極低的近源沉積。砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)顯示，碎屑巖組的碎屑鋯石U-Pb年齡峰值為491Ma和486Ma，與北側(cè)柯柯島弧形成年齡(497Ma)及石棉溝蛇綠巖年齡(512～502M)基本一致(Fuetal., 2021)。這些特征也表明，灘間山群碎屑巖組的碎屑物主要來(lái)自其北側(cè)的柯柯島弧，且石棉溝蛇綠混雜巖也是其重要的沉積物源區(qū)。

6 形成構(gòu)造環(huán)境

托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組是一套海底扇密度流沉積，由富含火山物質(zhì)的礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖以及凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖、凝灰質(zhì)泥巖和少量薄層灰?guī)r共同組成。柯柯島弧、石棉溝蛇綠混雜巖為它們提供碎屑沉積物。礫巖和砂巖碎屑組成分析顯示，其沉積物源區(qū)缺乏變質(zhì)巖、沉積巖和石英碎屑等陸源物質(zhì)組分。這表明，灘間山群碎屑巖組沉積于遠(yuǎn)離大陸邊緣的盆地中。

在砂巖構(gòu)造背景Q-F-L、Qm-K-P和Lm-Lv-Ls判別圖中，砂巖樣品分別落入未切割弧和洋內(nèi)島弧區(qū)域內(nèi)(圖6)。這說(shuō)明，灘間山群碎屑巖組的沉積物源區(qū)不是大陸弧，而是洋內(nèi)島弧。正是如此，灘間山群碎屑巖組砂巖和礫巖缺少大陸來(lái)源的變質(zhì)巖、花崗巖等巖屑及石英顆粒。它們應(yīng)該屬于遠(yuǎn)離大陸邊緣的沉積盆地填充物(Dickinson, 1974; Marsaglia and Ingersoll, 1992)。

圖6 托莫爾日特盆地砂巖源區(qū)構(gòu)造背景判別圖(據(jù)Marsaglia and Ingersoll, 1992)

區(qū)域上，托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組夾持于柯柯島弧和布拉斯塔格增生雜巖之間(圖1b)，且在石棉溝地區(qū)碎屑巖組不整合于蛇綠巖之上。這與弧前盆地的空間結(jié)構(gòu)特征(Dickinson, 1995)相一致。碎屑巖組的碎屑鋯石U-Pb年齡峰值(491Ma和486Ma)與花崗閃長(zhǎng)巖侵入體(471Ma)共同限定托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組的形成時(shí)代為486～471Ma。同時(shí)，碎屑巖的下伏基底石棉溝弧前蛇綠巖及柯柯島弧的形成時(shí)代分別為506～512Ma和497Ma(Fuetal., 2021)。這些特征表明，托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組具有弧前盆地充填物的結(jié)構(gòu)和組成特征。

7 結(jié)論

(1)托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組為一套近源的海底扇密度流沉積組合，具有自北東向西南水體加深的沉積特征。

(2)砂巖以長(zhǎng)石巖屑雜砂巖為主，由棱角狀-次棱角狀安山巖、少量玄武巖、英安巖、灰?guī)r等巖屑以及長(zhǎng)石和極少量石英組成；礫巖中的礫石主要為棱角狀-次棱角狀安山巖、硅質(zhì)巖以及少量凝灰?guī)r、灰?guī)r。

(3)托莫爾日特地區(qū)灘間山群碎屑巖組是一套缺乏陸源碎屑來(lái)源而以洋內(nèi)島弧為主要沉積物源區(qū)的弧前沉積組合。

致謝感謝三位審稿人和貴刊編輯提出的建設(shè)性修改意見！