0 引言

西昆仑造山带位于印度板块与欧亚板块的结合部位，处于古亚洲构造域和特提斯构造域的重叠部位，因而具有复杂的构造演化史^[1]。从地质历史演化至今，其构造活动十分活跃，是研究青藏高原与特提斯演化、岩石圈结构和板块运动的极好场所^[2]。其基本构造-地层格架主要奠基于古生代，是早古生代和晚古生代多次洋陆转换、碰撞造山的结果^[3]。早古生代末的加里东碰撞造山运动，使早古生代洋盆闭合，昆仑地区焊结成一个统一块体，转换为相对稳定的陆内环境^[4-5]。早、中泥盆世表现为前陆盆地沉积特征，晚泥盆世开始，由于受到造山带南侧古特提斯洋板块向北俯冲的影响，总体处于伸展背景下的拉张环境^[6-7]，裂陷首先从东部开始，然后向中西部扩张，并在石炭纪逐渐发展成为一个两堑夹一垒、洋岛遍布、南深北浅的多岛小洋盆的构造-古地理格局^[3]。早、中二叠世扩张作用更为剧烈，洋盆规模达到晚古生代最大期，中二叠世晚期的华力西运动，结束了石炭纪—早、中二叠世的多岛小洋盆的构造-古地理格局，全区隆升遭受剥蚀，缺失了相当层位的沉积，完成了一次盆山转换^{[3, 8-10]}。中二叠世晚期再次俯冲，早、中三叠世两侧羌塘地块和昆仑地块碰撞造山，古特提斯洋完全闭合消失，闭合位置位于麻扎—康西瓦缝合带^[11]。之后，以该缝合带(即库祖克山—黑恰道班一线)为界，其北侧沉积了下—中侏罗统叶尔羌群(J_1-2Y)含煤碎屑建造^[12]，与此同时，其南侧伊力克—红旗拉甫达坂—团结峰—龙木错一带则沉积了一套以龙山组(J_1-2l)为代表的滨—浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩建造^[13]。

近年来，新疆地矿局等单位在西昆仑地区相继发现了多处铅锌矿床，其中位于新疆和田的火烧云铅锌矿床资源量近1.90×10⁷ t，为超大型原生沉积成因的碳酸盐型矿床，其赋矿地层为下—中侏罗统龙山组。火烧云铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为(186±6) Ma^[14]，为早—中侏罗世，与地层年代相近，指示西昆仑地区相应构造层位具有寻找同类型矿床的潜力，所以对龙山组的沉积构造背景进行分析可为寻找火烧云式铅锌矿提供基础资料，对了解区域成矿地质背景具有重要意义。前人对新疆和田地区龙山组沉积构造背景有所研究^[12-13]，而对西昆仑西部塔什库尔干地区侏罗纪沉积地层研究尚未涉及，一是因为该地区自然和交通条件较为恶劣，二是与该时期地层保留很少有关，只在塔什库尔干明铁盖沟有少量出露^[15]。笔者在2011—2013年参与1:5万喀英迪等5幅区域地质调查项目的基础上，在提孜拉甫乡西侧重新厘定了下—中侏罗统龙山组，并对其进行了详细野外地质调查和剖面测制，本次工作结合样品的室内薄片鉴定及岩石地球化学特征，综合分析了其沉积环境和物源区的大地构造背景，以期为西昆仑造山带侏罗纪岩相古地理及构造背景研究提供沉积学和地球化学方面的依据。

1 区域地质背景

本文研究区位于西昆仑造山带的西侧，行政区划属于新疆维吾尔自治区塔什库尔干塔吉克自治县。研究区以唐盖河—新迭村构造混杂岩带为界，划分为2个二级构造单元，其北为昆仑造山带(Ⅱ)之昆北地块(Ⅱ₁)，其南为北羌塘—唐古拉地块(Ⅲ)之塔什库尔干地块(Ⅲ₁) (图 1)。根据本次1:5万喀英迪等5幅区域地质调查最新成果^①，在研究区沿塔什库尔干河一带填绘出了唐盖河—新迭村构造混杂岩带，认为该构造混杂岩带在区域上是康西瓦构造带的西延部分，物质记录较为丰富，主要由中—新元古界其其力克片麻岩(Pt_2-3q)，中—上奥陶统塔县电站火山-沉积岩(O_2-3t)，上三叠统新迭村火山岩构造块体(T₃x)、大理岩构造块体、寒武纪超基性岩块和高压麻粒岩等组成。其中，其其力克片麻岩和塔县电站火山-沉积岩既以独立的构造岩块出现，又可作为混杂岩带的基质。

① 陕西省地质调查院.1:5万新疆喀英迪等5幅区域地质调查报告.西安：中国地质调查局西安地质调查中心，2015.

昆北地块位于构造混杂岩带之北，古元古界库浪那古岩群构成了其结晶基底。该地块侵入活动较频繁，侵入岩有寒武纪变质闪长岩、石炭纪变质闪长岩脉和三叠纪片麻状变辉长岩、角闪闪长岩、花岗闪长岩、黑云二长花岗岩等，主要活动期次为寒武纪和三叠纪^[16]，岩性成分由基性、中性到酸性均有分布，总体上显示出时间由早到晚、侵入活动由弱到强的特点。

塔什库尔干地块位于构造混杂岩带之南，古元古界布伦阔勒岩群构成了该地块最老的结晶基底，在地质特征方面与其北侧的昆仑地块有类似也有差异。物质组成以古元古界布伦阔勒岩群中深变质的碎屑岩夹碳酸盐岩为主，还有蓟县系索斯达坂变粒岩稳定沉积、下—中侏罗统龙山组碳酸盐岩-碎屑岩沉积，物质组成相对简单。

本次工作主要对位于塔什库尔干县提孜拉甫乡西侧索斯达坂一带的龙山组开展岩石学和地球化学方面的研究。常量、稀土、微量元素分析在核工业二○三研究所分析测试中心完成。FeO采用容量法分析，依据标准GB/T14506.142010^[17]；其余常量元素、TFe₂O₃和微量元素中P、Ba、V、Cr、Rb、Sr、Zr、Sc均采用XRF法分析，使用仪器为荷兰帕纳科公司制造的Axios X射线光谱仪，依据标准GB/T14506.282010^[18]；所有稀土元素及微量元素中Co、Ni、Nb、Hf、Ta、Th、U采用ICP-MS法分析，使用仪器为Thermo Fisher Scientific公司制造的XSERIES2型ICP-MS，依据标准GB/T14506.302010^[19]；w(TFe₂O₃)值通过计算公式w(TFe₂O₃)＝w(Fe₂O₃)+1.111 3w(FeO)得出。常量元素分析数据中烧失量值介于11.45%~20.09%之间，总量介于99.30%~100.00%之间，满足精度标准要求；常量元素分析误差小于1%，微量元素和稀土元素分析精度优于5%。

2 地层特征

龙山组在区内分布较少，主要分布于中南部索斯达坂附近，在遥感影像上表现为白色影纹，与围岩接触关系清楚(图 2a)，东部与蓟县系索斯达坂变粒岩呈断层接触(图 2b)，西部被第四系上更新统冰碛物覆盖，为一套青灰色—灰色碳酸盐岩-碎屑岩沉积，出露总面积约2 km²，总厚度大于222.71 m。现以塔什库尔干县索斯达坂下—中侏罗统龙山组实测剖面(PM005)为例进行描述(图 3)，该剖面起点坐标：X 13515252，Y 4191057，H 3 451 m，终点坐标：X 13515512，Y 4190739，H 3 348 m，剖面方向为134°，总长为500 m，构造相对简单，未见顶、底。

该套地层面理为层理，向南东倾，倾角40°左右，岩石未发生变质，层理清楚，总体为一套滨浅海碳酸盐岩-碎屑岩沉积，主要岩石类型为泥灰岩和长石石英杂砂岩，大致可分为下、中、上三部分。下部，剖面中(1)—(8)层，以碳酸盐岩沉积为主，主要岩性为青灰色薄层状泥灰岩、灰黑色薄层状炭化泥灰岩、深灰色薄层状含生物屑泥灰岩和青灰色中层状泥灰岩等，夹少量灰黄色薄层状细粒长石石英杂砂岩、灰色薄层状细粒钙质长石石英杂砂岩和石膏层。其中：(5)层中可见韵律型基本层序泥灰岩-杂砂岩(图 4a)，二者比例约4:1；(6)层中可见韵律型基本层序泥岩-石膏(图 4b)。下部总体为浅海陆棚环境沉积，局部发育数层石膏，为咸化泻湖相沉积特征。中部，剖面中(9)—(10)层，为碳酸盐岩夹碎屑岩沉积，主要岩性为青灰色中薄层状泥灰岩夹灰色中薄层状中细粒钙质长石石英杂砂岩，可见韵律型基本层序泥灰岩-杂砂岩，有向上变厚变粗的趋势，总体为近滨环境沉积。上部，剖面中(11)层，以碎屑岩沉积为主，主要岩性为灰色中薄层状细粒长石石英杂砂岩，总体为前滨环境沉积。龙山组在研究区岩性、岩相稳定，横向变化不大，自下而上由浅海陆棚环境演变为近滨和前滨环境，反映海水逐渐变浅，总体为一个海退序列。

3 岩石地球化学特征 3.1 常量元素特征

下—中侏罗统龙山组6件样品的常量元素分析结果见表 1。6件样品的SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MnO、MgO、CaO、Na₂O、K₂O和P₂O₅的平均质量分数分别为45.09%、0.41%、9.58%、2.31%、1.55%、0.26%、1.42%、18.64%、1.47%、2.32%和0.12%。在Pettijon等^[20]的lg(Na₂O/K₂O)-lg(SiO₂/Al₂O₃)判别图(图 5)中，4件碎屑岩样品均落入杂砂岩区。可见，下—中侏罗统龙山组中碎屑沉积岩主要为杂砂岩，源区岩石没有经过充分的搬运、分选，成熟度比较低，这与薄片鉴定结果基本一致。

3.2 稀土元素特征

下—中侏罗统龙山组6件样品的稀土元素分析结果见表 2。稀土元素总量w(ΣREE)为114.69×10^-6~203.09×10^-6，平均值为144.19×10^-6，与上地壳平均值(148.14×10^-6)基本接近。样品轻重稀土分馏明显，ΣLREE/ΣHREE值和(La/Yb)_N值较高，分别为9.91~11.20和11.50~14.05，平均值分别为10.53和13.02。δEu值为0.57~0.61，平均值为0.59，具中等负铕异常。在球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线图(图 6a)上，表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对平坦和Eu亏损明显的右倾型特征，且6个样品显示非常一致的趋势，表明它们来自于相同的物源。同时，经上地壳标准化后稀土元素配分曲线(图 6b)表现为较为平坦的折线，进一步表明稀土元素特征与典型上地壳非常相似。轻稀土元素富集表明上地壳中大离子亲石元素的质量分数相对于原始幔源要明显偏高, 重稀土元素质量分数稳定则是上地壳中缺乏使之分馏的因素，Eu元素负异常则是上地壳中的元素分异作用使得Eu元素缺失。

3.3 微量元素特征

下—中侏罗统龙山组9件样品的微量元素分析结果见表 3。大部分样品微量元素质量分数平均值与Taylor等^[22]发表的大陆上地壳值相似，但U、Th、W、Mo、Cs等元素质量分数略高于上地壳值，Zr、Hf等元素质量分数明显偏低，结合其稀土元素特征也与上地壳特征非常相似，说明龙山组物源来源于上地壳，而Zr和Hf质量分数的明显偏低可能与样品在测试中锆石未完全熔融有关。

4 沉积环境分析

沉积环境作为沉积学研究的主要内容，早期人们主要通过对沉积岩中保留的原生沉积结构、构造及所含古生物化石的分析等手段去研究。随着沉积地球化学学科的发展，利用沉积岩或沉积物在沉积—成岩过程中所含元素及同位素迁移、聚集与分布规律来判定和恢复沉积环境越来越成为沉积学研究的重要手段。沉积岩中记录着源区物质成分和构造环境等丰富而重要的信息，可以利用岩石地球化学特征来恢复和重建古沉积环境，下面主要利用V/(V+Ni)值、镁铝比值m、I_CA指数和I_CV指数来探讨下—中侏罗统龙山组古水深变化和古气候环境。

碎屑岩中V/(V+Ni)值可以作为古缺氧环境的判识标志^[23]，因为V/(V+Ni)值的变化主要由氧化还原电位控制。当V/(V+Ni)＜0.46时，为富氧环境；0.46≤V/(V+Ni)≤0.54对应贫氧环境；当V/(V+Ni)＞0.54时，为厌氧环境，表明水体较深或水体流动不畅。下—中侏罗统龙山组9件样品的V/(V+Ni)值在0.67~0.80之间，平均值为0.73，均大于0.54，表明下—中侏罗统龙山组形成于厌氧环境，水体较深。

镁铝比值m=100×(MgO)/(Al₂O₃)是根据沉积岩层中MgO的亲海性和Al₂O₃的亲陆性特征而建立的比值关系。在由淡水向海水过渡的沉积环境中，m值随沉积环境中水体盐度的增大而增大，m值主要反映沉积环境中水体的盐度特征，还可作为各地史时期的沉积物形成环境的判断标志^[24]。在不同类型的沉积环境中m值的变化范围是：①淡水沉积环境m＜1；②海、陆过渡性沉积环境m为1~10；③海水沉积环境m为10~500；④陆表海环境(或泻湖碳酸盐岩沉积环境)m＞500。根据计算，下—中侏罗统龙山组6个样品的m值介于8.62~24.33之间，其中剖面下部2个样品的m值分别为24.33和18.17，为海水沉积环境，剖面上部4件样品的m值分别为9.51、8.75、8.71和8.62，为海、陆过渡性沉积环境。剖面从下往上，m值逐渐变小，海水逐渐变浅，由海水沉积环境转变为海、陆过渡性沉积环境，这与剖面分析结果一致。

I_CA指数可以用来确定物源区的化学风化程度，目前被广泛地用于确定物源区风化特征。I_CA值介于50~65之间，反映寒冷、干燥的气候条件下低等的化学风化程度；I_CA值介于65~85之间，反映温暖、湿润的气候条件下中等的化学风化程度；I_CA值介于85~100之间，反映炎热、潮湿的热带亚热带的气候条件下强烈的化学风化程度^[25]。化学蚀变指数的表达式：I_CA=n(Al₂O₃)/[n(Al₂O₃)+ n(CaO^*)+ n(Na₂O)+ n(K₂O)]×100。式中各元素采用摩尔分数，其中CaO^*仅指硅质矿物中的CaO摩尔分数。采用Bock等^[26]提出的方法进行计算，当n(CaO)＞n(Na₂O)时，n(CaO^*)= n(Na₂O)；当n(CaO)≤n(Na₂O)时，n(CaO^*)= n(CaO)。本文下—中侏罗统龙山组n(CaO)＞n(Na₂O)，所以n(CaO^*)= n(Na₂O)，经过计算I_CA指数变化范围在43.45~57.26之间，平均值为50.31，反映寒冷、干燥的气候条件下低等的化学风化程度，从下往上I_CA指数逐渐变小，风化程度逐渐变弱，气候越来越干冷。而风化程度与沉积物搬运距离存在正相关性^[27]，因此也表明其沉积碎屑物质为短途搬运且快速堆积的近源沉积特征。

I_CV指数可以用来定量反映沉积物的成分成熟度，该指数与沉积物形成的气候背景和构造背景有关，成分成熟度的表达式为：I_CV=[n(Fe₂O₃)+n(K₂O)+n(Na₂O)+n(CaO)+ n(MgO)+ n(TiO₂)/n(Al₂O₃)^[28]。当I_CV值＞1时, 表明其含黏土矿物较少, 反映是在构造活动带初始沉积；当I_CV值＜1时, 表明其含较多黏土矿物，可能经历了再沉积或是强烈的风化条件下初始沉积^[29]。下—中侏罗统龙山组的I_CV指数在2.32~6.74之间，平均值为5.22，均大于1，表明样品几乎未受到再沉积作用的影响，其物源区可能处于构造活动带。

通过以上沉积地球化学分析可知，下—中侏罗统龙山组形成于厌氧环境，从下往上，海水逐渐变浅，由海水沉积环境转变为海、陆过渡性沉积环境，为寒冷、干燥的气候条件下低等化学风化程度的沉积，从下往上气候越来越干冷，物源区可能处于构造活动带，这与剖面分析结果完全一致。综合分析下—中侏罗统龙山组基本层序、沉积环境和沉积地球化学特征(图 7)可以看出，从下到上沉积物由细—粗，单层厚度由薄—厚，其沉积环境由浅海陆棚—近滨—前滨环境，表现出进积的结构特征，总体为一个海退序列，反映了寒冷干燥的气候条件下，海平面下降，残留海盆收缩的沉积构造环境。

区域上前人关于龙山组的沉积环境还存在一些争议。陈哲夫等^[30]认为可能为挤压环境成因；《1:25万康西瓦幅区域地质调查报告》^①认为龙山组主要为滨浅海相的碳酸盐岩夹碎屑岩沉积，其所处大地构位置为弧间盆地或者弧前盆地；王炬川等^[12]认为其为造山后的伸展盆地，并认为其为一套滨浅海台地相碳酸盐岩沉积；李振兴等^[11]认为龙山组属障壁岛的潮坪—泻湖沉积，可进一步区分出泥坪、砂坪、混合坪、灰坪、云坪、潮道、泻湖等多个沉积单元。综上所述，前人对龙山组的研究基本上沿用了原始的定义，即为一套浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩，局部夹火山岩建造，并且其为海陆过渡环境也基本上被认可；但由于沉积时间和地点的不同而有所差异，早期表现为弧间盆地或者弧前盆地，之后向前陆盆地转换，最后表现为造山后的伸展盆地，并伴随着双峰式火山岩喷发。本文龙山组也为早—中侏罗世由海向陆转换过程中残留海盆收缩背景下的浅海陆棚—近滨—前滨相沉积，属羌塘地块和昆仑地块拼合之后形成的残留洋边缘沉积。

① 陕西省地质调查院. 1:25万康西瓦幅区域地质调查报告.西安：中国地质调查局西安地质调查中心，2004.

5 构造背景分析 5.1 常量元素构造背景分析

Bhatia^[31]在研究东澳大利亚古生代浊积岩的基础上，提出了不同板块构造环境下砂岩的平均化学成分，利用氧化物质量分数及其相对比值, 如w(Fe₂O_3^*+MgO)，w(TiO₂)，Al₂O₃ /SiO₂, K₂O /Na₂O等参数，给出了构造背景判别图。将龙山组4件杂砂岩样品分析结果投入到该图解中，可见4件样品点均投入活动大陆边缘区(图 8)，表明下—中侏罗统龙山组物源构造环境以活动大陆边缘为主。

5.2 稀土和微量元素构造背景分析

由于沉积物在风化、搬运、成岩作用及蚀变过程中对REE影响较弱，所以REE的质量分数主要受控于物源。将下—中侏罗统龙山组的稀土元素与Bhatia^[21]总结的4类典型构造环境砂岩的稀土元素质量分数进行对比(表 2)，发现龙山组4件杂砂岩样品稀土元素特征参数与活动大陆边缘构造环境相似。

Bhatia等^[32]认识到，杂砂岩的微量元素La、Th、Zr、Nb、Y、Sc、Co和Ti等在区分不同大地构造环境上十分有用，并运用这些元素提出了多种双变量图解和三角图解来划分出大洋岛弧、大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘等大地构造环境。将龙山组6件杂砂岩样品分析结果投入到该图解中(图 9)，可见大部分样品点落在活动大陆边缘构造背景区，个别样品点落入活动大陆边缘与大陆岛弧构造背景交互区。

综上所述，从物源区构造背景来看，龙山组以活动大陆边缘为主，兼具大陆岛弧性质。

5.3 物源分析

从物源来看，龙山组物源具有混源性和多期次的特点，以活动大陆边缘为主，兼具大陆岛弧性质。早期物源属性表现出活动大陆边缘构造背景，表明碰撞造山带经风化剥蚀向沉积盆地输送沉积物时，先由活动大陆提供物源，随着陆块进一步碰撞缝合，稳定大陆地块开始剥蚀，并逐步活化，产生岩浆岛弧，同时为沉积盆地提供沉积物，故此时物源兼具活动大陆边缘及大陆岛弧性质，这种特征总体上反映了碰撞造山过程在沉积盆地的沉积响应。结合前人侏罗系沉积构造演化成果^[13]，认为研究区龙山组属于洋-陆板块拼合之后形成的残留洋边缘沉积，是古提斯洋消减，羌塘地块与西昆仑造山带碰撞的造山作用的沉积记录。早—中侏罗世，随着康西瓦构造带南部的羌塘地块继续向北俯冲，北侧的昆北地块由于受到南部的构造挤压，逐渐抬升造山，此时羌塘地块由于俯冲消减影响形成局限的残留洋盆，该盆地已具有弧前盆地性质；而康西瓦构造带在抬升隆起的过程中，为沉积盆地提供物源，在盆地边缘沉积了下—中侏罗统龙山组。

6 结论

1) 新疆塔什库尔干地区下—中侏罗统龙山组，总体为一套青灰色—灰色碳酸盐岩-碎屑岩沉积，主要以泥灰岩和杂砂岩为主，源区岩石没有经过充分的搬运、分选，成熟度比较低。

2) 地球化学特征表明，龙山组稀土元素表现为轻稀土元素富集、重稀土元素相对平坦和Eu亏损明显的特征，与典型上地壳非常相似，而微量元素质量分数也接近于大陆上地壳值，说明物源来自于上地壳。

3) 沉积环境综合分析表明，龙山组为浅海陆棚—近滨—前滨相沉积，表现出进积特征，总体为一个海退序列，反映了寒冷干燥的气候条件下，海平面下降，由海向陆转换过程中的残留海盆收缩的沉积构造环境。

4) 从物源区构造背景来看，龙山组以活动大陆边缘为主，兼具大陆岛弧性质。结合区域地质构造背景，认为下—中侏罗统龙山组为羌塘地块和昆仑地块拼合之后形成的残留洋边缘沉积，其主要物源来源于其北侧的康西瓦构造带，也进一步表明早—中侏罗世羌塘地块和昆仑地块之间的古特提斯洋已经闭合。