2018, Vol. 34
2. 中国地质科学院地质研究所, 北京 100037;
3. 东华理工大学地球科学学院, 南昌 330013;
4. 中国地质大学地球科学学院, 北京 100083
2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;
3. School of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, China;
4. School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
在青藏高原中部腹地，羌塘块体的中部，广泛出露浅变质石英砂岩。地表上，该浅变质石英砂岩常呈山脉产出，故又常称其为羌塘中央隆起带，大体呈北西-南东向断续延伸500km以上(图 1、图 2)。由于该岩石变形极强，没有发现化石，与其它地质体常呈断层接触，野外工作条件极为艰苦，因此长期以来对这套岩石的形成时代与构造背景的认识非常模糊，争议颇大。吴瑞忠等(1986)较早研究了这套岩石，认为其系羌塘盆地前泥盆纪变质基底的重要组成部分，王国芝和王成善(2001)对该浅变质石英砂岩开展了锆石U-Pb年代学研究工作，认为该岩石形成于元古代，属元古宙变质基底的一部分，但李曰俊等(1997)则认为此浅变质石英砂岩属于晚三叠世构造混杂岩的组成部分，不能当作羌塘盆地的基底，李才(2003)支持后一种观点。Pullen et al. (2011)认为该浅变质石英砂岩代表了南羌塘块体泛非晚期的变质基底。杨耀等(2014)报道了尼玛县荣玛乡西侧温泉附近的奥陶纪平行不整合。中、上奥陶统塔石山组底砾岩平行不整合于浅变质石英砂岩之上，因此将不整合面之下的浅变质石英砂岩命名为荣玛组，认为该浅变质石英砂岩形成于中、晚寒武世-早奥陶世初期(杨耀等，2014)，但目前尚不清楚该平行不整合面之空间展布规律，也不清楚荣玛乡附近被称为荣玛组的浅变质石英砂岩是否等同于其它地区的浅变质石英砂岩。
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图 1 西藏构造格架简图(据肖序常等，1988；李才等，2006；陆济璞等，2006；Liu et al., 2011；杨耀等，2014；张修政等，2014; Wang et al., 2017及本文调查数据修编) KLS-昆仑缝合带；JS-金沙江缝合带；LS-龙木错-双湖缝合带；BNS-班公湖-怒江缝合带；IYS-雅鲁藏布缝合带；NQB-北羌塘块体；SQB-南羌塘块体 Fig. 1 Tectonic sketch map showing major terranes and suture zones within the Tibetan Plateau (modified after Xiao et al., 1988; Li et al., 2006; Lu et al., 2006; Liu et al., 2011; Yang et al., 2014; Zhang et al., 2014; Wang et al., 2017;and our own investigational data) |
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图 2 研究区地质简图(据陆济璞等，2006；李才等，2006；Gehrel et al., 2011；Liu et al., 2011；Zhao et al., 2014；杨耀等，2014；Wang et al., 2017及本文调查数据修编) Fig. 2 Geological sketch map of the studying area(modified after Lu et al., 2006; Li et al., 2006; Gehrel et al., 2011; Liu et al., 2011; Yang et al., 2014; Zhao et al., 2014; Wang et al., 2017;and our own field mapping data) |
藏西北区域地质构造格架及其演化过程的认识存在较大的争议，其中一个长期争议的科学问题是究竟何处才是冈瓦纳大陆北界。前人很早就发现西藏西北部的龙木错断裂带是一重要的构造边界(图 1)，它将南部的冈瓦纳相冷水沉积岩与北部的暖水沉积岩区分开(Norin, 1946；梁定益等，1983；范影年，1985；李才，1987；肖序常等，1988；Sengor and Okurogullari, 1991; Matte et al., 1996；许志琴等，2007)，因此公认龙木错断裂带是西藏西北地区冈瓦纳大陆之北界。但向东，该构造边界如何延伸，由于研究程度非常低，争议颇大。前已指出在羌塘盆地中央有一山脉产出，大体将羌塘盆地分为北部的北羌塘盆地和南部的南羌塘盆地。北羌塘盆地前中生代地层多含煤碎屑岩，其中化石主要以暖水动物群为主；而南羌塘盆地前中生代地层不含煤碎屑岩，其化石则以冷水动物群为主(文世宣，1979；梁定益等，1983；范影年，1985；吴瑞忠等，1986)，因此认为北羌塘盆地亲亚洲陆块，而南羌塘盆地则属于冈瓦纳大陆(梁定益等，1983；范影年，1985；李才，1987；肖序常等，1988)，但这种古生物加地貌分类的模型还难以与前述之龙木错断裂带联系起来。由于在布尔嘎错断裂带附近发现了蓝片岩(又称为冈塘错蓝片岩)、蛇绿岩套等岩片(图 1、图 2)，因此早年另一种观点认为冈瓦纳大陆北界大体沿布尔嘎错断裂带呈近东西向延伸(胡克等，1995；李才等，2007；图 1、图 2)。另一种比较流行的观点则认为龙木错断裂带向东，与金沙江缝合带相连(Roger et al., 2003; Pullen et al., 2008; Gehrels et al., 2011; Leloup et al., 2012; Pullen and Kapp, 2014)，这种观点认为南、北羌塘盆地均属于冈瓦纳大陆，但却很难解释为何北羌塘盆地内的前中生代地层广泛出露暖水动物群和含煤碎屑岩。自从在红脊山一带发现了大规模的硬柱石蓝片岩(陆济璞等，2006)之后，一些学者认为冈瓦纳大陆的北界是经北西向的红脊山一线，大体呈北西南东向延伸(陆济璞等，2006；Zhang et al., 2011, 2012；Zhu et al., 2013；图 2)，但这些学者没有明确指出这种构造区划的依据(Zhang et al., 2011, 2012；Zhu et al., 2013)，也没有详细探讨红脊山与冈塘错这两地蓝片岩之间的关系。也有部分学者认为北羌塘块体可以一直从东向西不间断地延伸，与西侧的甜水海块体相连(潘桂棠等, 2004, 2009；Pan et al., 2012)。简言之，不同学者关于西藏西北部构造格架有完全不同的认识，争议长期存在(Tapponnier et al., 2001；Kapp et al., 2003；Leloup et al., 2012)。
需要强调的是，区域地质调查揭示出浅变质石英砂岩广泛出露于近东西走向布尔嘎错断裂带南、北两侧的查多岗日和南羌塘块体之内(图 1、图 2)，是进一步深入探讨研究程度颇低的西藏西北部地质构造演化过程的关键解剖对象。本文因此加强查多岗日和南羌塘块体内的浅变质石英砂岩的对比研究工作，试图为进一步提升研究程度颇低的西藏西北部地质认识提供新的依据。
1 区域地质背景 1.1 主要地块地质特征大量研究充分揭示出青藏高原系由不同块体拼合而成(Dewey et al., 1988；肖序常等，1988；许志琴等，2007；图 1)，是造山的高原(许志琴等，2007)。区域地质调查与研究工作充分揭示出西藏西北部地区主要由甜水海、多玛、查多岗日、南羌塘、北羌塘等地块组成(图 1、图 2；Dewey et al., 1988；肖序常等，1988；张以茀，1993；陆济璞等，2006；许志琴等，2007；Leloup et al., 2012)。
甜水海地块位于西藏西北部的北端，南以龙木错断裂带与多玛地块相邻(张以茀，1993；许志琴等，2007；Leloup et al., 2012；图 1)。甜水海地块西北部出露前震旦纪变质基底，盖层有早古生代的片岩、板岩、千枚岩、砂岩和大理岩(许志琴等，2007；Leloup et al., 2012)，以及石炭、二叠系等地层，后者以富含暖水型动物化石为特征，亲亚洲古陆(Norin, 1946；梁定益等，1983；范影年，1985；Dewey et al., 1988；肖序常等，1988；许志琴等，2007；Leloup et al., 2012)。
多玛地块北界为前述的龙木错断裂带，其南界和西南界为班公湖-怒江缝合带，东界为美马错断裂带(张以茀，1993；Leloup et al., 2012；图 1)。该块体广泛出露石炭、二叠系沉积杂岩，Norin (1946)将其命名为霍尔巴错群，是一套典型的冈瓦纳相冷水沉积杂岩。梁定益等(1983)进一步将其细分为擦蒙、展金、曲地、吞龙共巴、龙格、吉普日阿等组。这套沉积杂岩及所含化石充分反映了多玛地块曾属于冈瓦纳大陆(Norin, 1946;梁定益等，1983；范影年，1985；Leloup et al., 2012)，明显不同于其北侧甜水海地块。
查多岗日地块由陆济璞等(2006)命名，其范围最初是指红脊山含硬柱石蓝片岩带西侧，查多岗日山脉一带的小陆块(陆济璞等，2006)。最近笔者的调查发现，查多岗日地块出露的范围远远超过陆济璞等(2006)所言：其北界，西从帮达错，大体沿北纬35°向东延伸至东经83°40′附近，以金沙江缝合带与北部的松潘甘孜地块相邻(图 1、图 2)；该陆块的东界，即为陆济璞等(2006)所言的红脊山含硬柱石蓝片岩带(图 1、图 2)；南界为布尔嘎错断裂带；西边界为前述之美马错断裂带(图 1)。浅变质石英砂岩广泛出露于该地块内(图 1、图 2)，变形较强，未发现化石产出，已识别出中基性岩脉侵入于该岩石之中(图 2)。此外，该浅变质石英砂岩被未变质的长石石英砂岩平行不整合所覆盖(图 2)。
查多岗日地块之南，是南羌塘地块(图 1、图 2)。浅变质石英砂岩广泛出露于南羌塘地块的北部，同样被未变质的长石石英砂岩平行不整合覆盖(图 3)。地质填图与专题研究发现了大量的中基性、酸性岩脉侵入于该浅变质石英砂岩之中(Pullen et al., 2011; Zhao et al., 2014; Wang et al., 2017；图 1、图 2)，Pullen et al.(2011)率先在此浅变质石英砂岩之中识别出早奥陶世的花岗岩脉，随后在不同区域的浅变质石英砂岩之内，找到了更多的早奥陶世花岗岩脉(Zhao et al., 2014; Wang et al., 2017)。南羌塘地块南部，常被中、新生代地层覆盖(图 2)。
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图 3 南羌塘地块北部平行不整合野外照片 (a)长石石英砂岩、底砾岩(右)平行不整合于浅变质石英砂岩(左)之上；(b)底砾岩照片反映砾石多为椭圆形，其长轴方向平行于沉积层理面，砾石为浅变质石英砂岩，磨圆较好，粒径可达5~10cm，细粒未变质的长石石英砂岩充填于砾石之间 Fig. 3 Field pictures showing the parallel unconformity and basal conglomerates overlying the low-grade metamorphic sandstones within the northern South Qiangtang terrane |
北羌塘块体主要位于红脊山含硬柱石蓝片岩带的东侧，金沙江缝合带之南(图 1、图 2)。北羌塘块体的南界较为复杂，大体沿羌中隆起带北缘向东延伸(图 1、图 2)。在研究区内热觉茶卡一带(图 2)，北羌塘块体出露上二叠统热觉茶卡组，产华夏植物群化石和煤(文世宣，1979)，这与西侧的查多岗日地块、南侧南羌塘地块的地层截然不同，后者前中生代地层中根本不含煤。向东，北羌塘块体出露较为宽广(图 1)，但向西，该块体快速地向西北方向尖灭于东经83°40′，北纬35°附近，没有再向西延伸(图 1、图 2)。
1.2 主要构造边界特征(1) 龙木错断裂带
该断裂带大体呈近东西向产出，虽然现今该断裂带是一左行逆冲断裂带(图 1)，但沿此断裂带常断续出露蛇绿岩套混杂体，也是晚石炭-早二叠世时期的冷水动物群化石和冰水沉积岩的北界，因此，它是本研究区内的一级构造边界(Norin, 1946；梁定益等，1983；范影年，1985；Dewey et al., 1988；肖序常等，1988；许志琴等，2007；Leloup et al., 2012)。
(2) 美马错断裂带
当前该断裂带是一右行正断裂带(图 1)，其上盘为断裂带北东侧的查多岗日地块的浅变质石英砂岩，向南东方向及向下运动，常形成低洼的湖区，断裂带下盘为南西侧的多玛地块的石炭、二叠系冰水沉积岩，向北西方向及向上运动，形成高的山地。沿此断裂带发育一系列断陷湖泊，其中一个较大的断陷湖被称为美马错，故称此断裂带为美马错断裂带(张以茀，1993；Leloup et al., 2012)。该断裂带将西侧多玛地块的石炭、二叠系冰水沉积岩与东侧查多岗日地块的浅变质石英砂岩构造并置在一起(图 1)，暗示该断裂带长期活跃，是一重要的构造边界。
(3) 布尔嘎断裂带
沿此该断裂带断续出露少量的蓝片岩、含石榴子石斜长角闪岩、蛇绿岩套等岩石(图 1、图 2)。向西，东经84°之西侧，可见斜长角闪岩岩片逆冲于浅变质石英砂岩之上，未发现蓝片岩。野外还可见蛇绿岩套和蓝片岩的岩片对冲于浅变质石英砂岩之上(图 4)。邓希光等(2000)报道了该区蓝片岩两个蓝闪石的Ar-Ar年龄，介于275~285Ma之间。Wang et al. (2017)报道了沿此断裂带近东西向产出的蛇绿岩片，这些岩片多形成于泥盆-石炭纪时期。该断裂带南、北两侧，未发现大规模的晚三叠世以来的岩浆活动(图 1、图 2)。
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图 4 沿布尔嘎错断裂带断续出露的蛇绿岩套和蓝片岩 (a)布尔嘎断裂带北部的蓝片岩(深灰色)南向逆冲于紫红色新生代康托组之上；(b)布尔嘎断裂带内部的蛇绿岩套岩片和蓝片岩南北相向对冲于浅变质石英砂岩之上 Fig. 4 Blueschists and ophiolite rocks discontinuously exposing along the Buerga fault zone, northwestern Tibetan regions |
(4) 红脊山构造带
该构造带呈北西-南东走向，南东起于拉雄错，西北至83°40’E、35°N附近，与金沙江缝合带相连(图 1、图 2)。该带以发育硬柱石蓝闪片岩为特征。其南西侧为浅变质石英砂岩广泛出露的查多岗日地块，北东侧是发育上二叠统含煤地层的北羌塘地块(文世宣，1979)。陆济璞等(2006)认为该带为南、北羌塘块体的构造主边界，为龙木错-双湖缝合带的一部分，这一认识得到了Zhang et al.(2011, 2012)和Zhu et al. (2013)的支持。邓明荣等(2014)研究了红脊山一带的蛇绿岩套，识别出变质橄榄岩、变质堆晶辉长岩、变质基性岩墙群、变质玄武岩和斜长花岗岩，以及硅质岩等岩石，支持该带为一级构造边界的观点(邓明荣等，2014)。Tang and Zhang (2014)报道了红脊山硬柱石蓝片岩中蓝闪石的Ar-Ar年龄，为242Ma，与其南侧戈木日榴辉岩变质年龄(Pullen et al., 2008)相当。多硅白云母的Ar-Ar年龄为了209Ma，这也与藏北蓝片岩带的变质年龄(例如，李才等，2008)非常相似。最近的区域地质调查与研究工作揭示出沿红脊山构造带东、西两侧，广泛发育晚三叠世以来的岩浆活动，被解释为古洋壳俯冲所诱发的岛弧岩浆活动(张修政等，2014；Wang et al., 2017)。
2 浅变质石英砂岩岩石学特征利用带正交偏光的光学显微镜和配备50mm2牛津能谱仪的Nano 450热场发射扫描电镜开展岩相学研究工作。扫面电镜的工作条件为：加速电压15kV，工作距离为6.7mm，spot size为6。除特殊标注外，本文矿物缩写代码据Whitney and Evans (2010)。
2.1 查多岗日浅变质石英砂岩查多岗日浅变质石英砂岩主要包括石英、钠长石、绿泥石、白云母、钾长石、角闪石、金红石、磷灰石、独居石、磁铁矿、榍石、锆石等矿物。利用牛津能谱仪自带的矿物含量统计软件，统计薄片中各造岩矿物百分含量(以下均同)，查多岗日浅变质石英砂岩中石英含量高达80%，粒度介于0.1~0.3mm之间，颗粒分选较差，磨圆较差，多呈次棱角状。颗粒之间凹凸接触、线接触，无沉积胶结物。常见钠长石、绿泥石、白云母等新生矿物共生，共同充填于石英颗粒之间(图 5)，绿泥石多呈自形的长柱状或针状集合体产出(图 5b-d, f)，绿泥石与白云母发生变形(图 5c)，钠长石交代钾长石(图 5d, e)，钾长石多呈残晶产出于新生钠长石和石英颗粒之内(图 5d, e)。常见新生钠长石再被溶蚀，形成蜂窝状溶蚀孔洞(图 5f)。
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图 5 查多岗日浅变质石英砂岩岩相学特征显微照片(a)和背散射照片(b-f) (a)浅变质石英砂岩主要由石英(Qz)和钠长石(Ab)组成，绿泥石(Chl)和白云母(Ms)充填于石英和钠长石颗粒之间(单偏光)；(b)新生钠长石与石英、绿泥石、白云母共生，金红石(Rt)充填在钠长石次生孔隙中，绿泥石具弱定向性；(c)绿泥石与白云母共同充填于石英颗粒之间，并发生弯曲变形；(d)钠长石交代钾长石(Kfs)；(e)钾长石残晶产出于新生石英脉之中；(f)新生钠长石被溶蚀，内部充填大量自形的绿泥石和金红石 Fig. 5 Micrograph (a) and BSE images (b-f) showing petrological features of the low-grade metamorphic sandstones in Chaduogangri terrane, northwestern Tibetan regions |
在该浅变质石英砂岩中发现大量石英脉体的贯入，如在磁铁矿(图 6)、角闪石碎屑中发现了不规则状石英脉的贯入，形成较多次生孔隙(图 6)。阴极发光进一步揭示出浅变质石英砂岩中的石英普遍遭受了热流体的交代作用，相对暗色不发光的新生石英脉体贯入早期发光的石英碎屑颗粒之内(图 7)，石英次生加大明显(图 7)。
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图 6 查多岗日浅变质石英砂岩背散射电子图像 反映其遭受热流体交代作用，不规则新生石英脉充填于磁铁矿(Mag)之中，并形成较多的次生孔隙(a), Ser-绢云母 Fig. 6 BSE images showing that the quartz veins occurred in early minerals of the low-grade metamorphic sandstones in Chaduogangri terrane, northwestern Tibetan regions |
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图 7 查多岗日浅变质石英砂岩背散射和阴极发光照片 (a、b)早期石英颗粒遭受热流体交代作用之后形成明、暗发光不同的石英，充分反映了早期碎屑石英颗粒遭受了次生加大作用：较亮者为早期碎屑石英颗粒，较暗者为新生石英，后者常呈不规则状贯入前者；(c、d)钾长石残晶遭受热流体交代作用之后，在其附近形成不发光的新生石英颗粒，其背散射照片详见图 5e，充分反映了变质过程中碎屑钾长石逐渐消失，同时产生了新生石英.Ap-磷灰石; Zrn-锆石 Fig. 7 BSE and CL images of the low-grade metamorphic sandstones in Chaduogangri, northwestern Tibetan regions showing that the metamorphic sandstones underwent hot-water alteration |
岩相学观察表明查多岗日浅变质石英砂岩经历了绿片岩相的变质作用，形成了钠长石+绿泥石+白云母+石英的变质矿物组合。早期碎屑钾长石多呈残晶产出于新生石英、钠长石之内(图 5、图 7)。
2.2 南羌塘浅变质石英砂岩南羌塘浅变质石英砂岩位于平行不整合面之下(图 3)，由石英、钠长石、白云母、钾长石、绿泥石、金红石、磷灰石、独居石、磁铁矿、榍石、褐帘石、锆石等矿物组成。石英含量同样高达80%，粒度介于0.1~0.4mm之间，分选较差，磨圆较差，多为次棱角状。颗粒以凹凸接触为主，其次为线接触，无沉积胶结物。在石英颗粒之间充填有白云母和绢云母等新生矿物(图 8、图 9)。钠长石交代钾长石(图 9a)，残余钾长石产出于新生石英颗粒之内(图 9a, b)，新生钠长石与白云母共生(图 9c, d)。新生石英脉同样广泛发育于南羌塘浅变质石英砂岩之内(图 9b, e, f)。阴极发光反映该浅变质石英砂岩同样遭受了热流体的交代作用(图 10)。
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图 8 南羌塘浅变质石英砂岩显微照片(左为单偏光，右为正交偏光) Fig. 8 Micrograph of the low-grade metamorphic quartz sandstones in South Qiangtang terrane |
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图 9 南羌塘浅变质石英砂岩岩相学特征背散射电子图像 (a)钠长石交代钾长石，与白云母共生，石英内部可见钾长石残晶；(b)钾长石残晶产出于石英内部，新生白云母和方解石(Cal)充填于石英颗粒之间；(c)自形白云母充填于新生钠长石颗粒之内；(d)新生钠长石与自形白云母、细粒褐帘石(Aln)、榍石(Spn)共生，共同充填于石英颗粒之间；(e)在石英颗粒之间可以见到角闪石(Hbl)、金红石和绿泥石颗粒；(f)角闪石颗粒被后期石英脉贯穿 Fig. 9 BSE images showing petrological features of the low-grade metamorphic quartz sandstones in South Qiangtang terrane |
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图 10 南羌塘浅变质石英砂岩背散射和阴极发光照片 (a)背散射电子照片显示碎屑石英颗粒特征；(b)发光的石英为碎屑石英颗粒，不发光的为新生石英，左上角还可清楚看到碎屑石英发育明显的次生加大边 Fig. 10 BSE and CL images of the low-grade metamorphic sandstones in South Qiangtang terrane |
平行不整合面附近的底砾岩厚约15m(图 3a)。砾石主要来自下伏的浅变质石英砂岩，多呈椭圆状产出，磨圆极好，粒径多介于2~10cm之间(图 3b、图 11a)。砾石内部的矿物成分主要为：石英、绿泥石、钠长石、磷灰石、榍石、白云母、方解石和锆石等(图 11a)。砾石之间被细砂岩充填，粒径在0.1~0.6mm之间，分选中等，棱角-次棱角状(图 11b)。砾石层理面平行上、下岩层的原始层面，据此判断是沉积角砾，不是断层角砾(图 3b)。
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图 11 底砾岩显微镜照片(a, 单偏光)及充填于砾石之间的细砂岩(b, 正交偏光)显微镜照片 Fig. 11 Micrograph of the basal conglomerate from Tashisha Formation in South Qiangtang terrane, northwestern Tibetan regions |
与下伏浅变质石英砂岩相比，底砾岩砾石中钠长石和钾长石等相对不稳定矿物的含量明显下降，而石英含量则急剧增加，含量可高达90%以上(12a)。砾石内部的石英颗粒之间可见细粒绿泥石和榍石等矿物充填(图 12b)。底砾岩的细砂岩局部可见方解石矿物充填(图 12c, d)。此外还发现碎屑成因的独居石产于石英颗粒之间(图 12e)，黄铁矿被氧化成磁铁矿(图 12f)。
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图 12 背散射电子图像反映底砾岩岩相学特征 (a、b)来源于下伏浅变质石英砂岩的砾石，矿物组成包括石英、榍石、金红石、钾长石和钠长石，石英含量高达90%，钠长石交代钾长石；(c、d)充填于砾石之间的细砂岩，局部存在钙质胶结，方解石充填于石英、绿泥石等颗粒之间；(e)独居石(Mnz)和白云母产出于石英颗粒之间；(f)黄铁矿(Py)被氧化为磁铁矿 Fig. 12 BSE images showing petrological features of the basal conglomerate in South Qiangtang terrane |
平行不整合面之上的长石石英砂岩主要包括石英、钾长石、方解石、微斜长石、金红石、磁铁矿、白云石、独居石和磷灰石等矿物。
石英含量约85%左右，颗粒大小在0.1~0.4 mm之间；分选较差；磨圆多为次棱角状；表面干净无溶蚀孔洞，常见方解石作为胶结物产出于石英和钾长石之间(图 13)，可见方解石含有白云石的包体(图 13c)，常可见钾长石颗粒产出(图 13c, d)。与下伏浅变质石英砂岩相比，未见钾长石被钠长石交代，也未见钠长石、绿泥石和白云母的矿物组合产出，因此称其为未变质钙质胶结的长石石英砂岩。
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图 13 反映未变质钙质胶结长石石英砂岩微观特征的显微照片(a)和背散射电子照片(b-d) (a、b)方解石作为石英和钾长石(或微斜长石)之间的胶结物产出；(c)方解石含有白云石(Dol)包体；(d)常见钾长石颗粒产出，未见其被钠长石交代 Fig. 13 BSE images showing petrological features of feldspar quartz sandstones in South Qiangtang terrane |
本次测试样品共7件，分别为布尔嘎错断裂带南侧南羌塘块体不整合面之下的浅变质石英砂岩(1580404、1580406)、不整合面附近底砾岩(1580702、1580703)、未变质的长石石英砂岩(1580408)、布尔嘎错断裂带北侧查多岗日浅变质石英砂岩(1573101、1573105)。在河北廊坊宇拓公司通过以下步骤分选锆石：样品首先粉碎至~300μm，首先水淘、经磁选和重液分选之后，再在双目镜下挑选出较大颗粒、没有明显裂痕和包裹体的锆石开展后续定年工作。将待测锆石固定在环氧树脂靶上，抛光至中心部位之后观察其内部结构。在中国地质科学院地质研究所，采用配备Gatan Mono CL4的Nano SEM 450场发射扫描电镜完成锆石阴极发光、背散射等分析工作，厘定锆石内部结构。在中国冶金地质总局山东测试中心开展LA-ICP-MS锆石U-Pb定年与微量元素分析工作，具体测试过程及方法详见涂湘林等(2011)。采用ICP-MSDataCal (Liu et al., 2008)完成测试数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量、U-Pb同位素年龄计算等工作)，再采用Isoplot软件处理U-Pb同位素年龄数据，测试结果详见电子版附表 1。
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附表1 西藏西北部荣玛组浅变质石英砂岩与上覆石英砂岩碎屑锆石U-Pb定年分析结果 Appendix Table 1 U-Pb data for detrital zircons from low-grade metamorphic quartz sandstones of the Rongma Formation and quartz sandstones above the unconformity in northwestern Tibetan regions |
查多岗日浅变质石英砂岩中的锆石多呈近等轴状和椭圆状，次为长轴状，粒度大小在50~100 μm之间。阴极发光揭示出大多数锆石具有震荡环带，晶体完整，部分锆石颗粒有暗色增生边(图 14a)。对查多岗日浅变质石英砂岩样品(1573101、1573105)的150粒碎屑锆石开展了定年分析，这些碎屑锆石的Th、U含量分别为7×10-6~623×10-6、6×10-6~798×10-6，其Th/U比值介于0.05~2.05之间，多大于0.1(附表 1)。U-Pb年龄分布范围相同，均介于552~2702Ma之间(图 15a, b、附表 1)，最年轻碎屑锆石年龄为552±10Ma，谐和度为97%，最古老碎屑年龄为2702±25Ma，谐和度为99%(附表 1、图 15a, b)。
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图 14 锆石阴极发光图 (a)查多岗日浅变质石英砂岩碎屑锆石多具振荡环带，部分锆石还具有暗色变质增生边；(b)南羌塘不整合面之下浅变质石英砂岩碎屑锆石内部结构图，反映其多具振荡环带，部分锆石也具有暗色变质增生边；(c)南羌塘不整合面之上未变质钙质胶结长石石英砂岩的碎屑锆石多具振荡环带，部分锆石还具有暗色变质增生边；(d)底砾岩碎屑锆石内部结构，与前相似.图中数字为测点号，其下方括号中的数字为测年结果；若年龄值≤10亿年时，为206Pb/238U年龄，反之，则为207Pb/206Pb年龄，详见附表 1 Fig. 14 CL images showing internal structures of detrital zircons for the LA-ICP-MS zircon U-Pb dating |
南羌塘浅变质石英砂岩的锆石多呈等轴状和椭圆状，粒径在50~100μm之间。大多数锆石同样具有震荡环带，晶形完整，部分锆石颗粒也具有暗色增生边(图 14b)，表明它们来自结晶岩。对南羌塘浅变质石英砂岩2件样品(1580404和1580406)的240颗锆石开展了锆石U-Pb年分析，其Th、U含量分别为12×10-6~1160×10-6、15×10-6~1494×10-6，其Th/U比值介于0.02~5.6之间，常大于0.1(附表 1)。碎屑锆石年龄介于520~3850Ma之间(图 15c, d、附表 1)，其中最年轻碎屑锆石年龄是520±8Ma，谐和度为97%，最古老碎屑年龄为3850±28Ma，谐和度为96%(附表 1、图 15c, d)。
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图 15 碎屑锆石U-Pb年龄谐和图 (a)查多岗日浅变质石英砂岩样品(1573101)；(b)查多岗日浅变质石英砂岩样品(1573105)；(c)南羌塘浅变质石英砂岩样品(1580404)；(d)南羌塘平行不整合面之上未变质钙质胶结长石石英砂岩(1580408)；(e)不整合面之上底砾岩样品(1580702)；(f)不整合面之上底砾岩样品(1580703)；(g)平行不整合面之上长石石英砂岩样品(1580408) Fig. 15 U-Pb concordia diagrams of detrital zircon, northwestern Tibetan regions |
平行不整合面之上未变质钙质胶结的长石石英砂岩、底砾岩中的锆石多呈等柱状，少部分为椭圆状和长柱状，粒径介于50~150μm之间。阴极发光图像显示大部分锆石具有震荡环带，部分锆石颗粒具有暗色增生边(图 14c, d)。对3件样品(1580702、1580703、1580408)的360颗锆石开展了锆石U-Pb定年测试工作，测试结果表明锆石的Th、U含量变化较大，分别为1×10-6~1028×10-6、25×10-6~1104×10-6，Th/U比值变化范围也较大，介于0.02~3.5之间，一般大于0.1(附表 1)。其碎屑锆石年龄介于460~3770Ma之间(图 15e-g)，最年轻碎屑锆石年龄为460±8Ma，谐和度为98%；最古老碎屑锆石年龄为3770±27Ma，谐和度为96%(附表 1、图 15e-g)。
4 讨论 4.1 查多岗日、南羌塘浅变质石英砂岩对比查多岗日、南羌塘两地块内的浅变质石英砂岩曾被认为是石炭-二叠系的沉积岩(潘桂棠等, 2004, 2009；Gehrel et al., 2011；范建军等，2014；Wang et al., 2017)，充分反映了这两地的浅变质石英砂岩非常相似，但这种观点与地质事实相矛盾。前已指出，近年来在南羌塘地体内的浅变质石英砂岩中发现了较多的早奥陶世花岗岩脉(Pullen et al., 2011; Zhao et al., 2014; Wang et al., 2017)，充分证明了该浅变质石英砂岩的形成时代应早于早奥陶世。在布嘎尔断裂带之北，即本文所言的查多岗日地块内，Wang et al.(2017)报道了泥盆纪的火山岩不整合于浅变质石英砂岩之上。因此，查多岗日与南羌塘两地的浅变质石英砂岩一定不是石炭-二叠系沉积岩。这两地浅变质石英砂岩物质组成高度相似，均以石英为主，有少量的钾长石，均经历了绿片岩相的变质作用，形成了钠长石+绿泥石+白云母+石英为代表的新生矿物组合(图 5、图 9)。更为重要的是，无论是阴极发光所揭示的碎屑锆石的内部结构(图 14)，还是铀铅定年分析结果(图 15a-c、图 16)均表明查多岗日与南羌塘浅变质石英砂岩中的碎屑锆石高度相似，如它们均来自结晶岩，最年轻锆石年龄均大于520Ma(图 15a-c、图 16、附表 1)，碎屑锆石年龄主要分布于520~630Ma，680~1100Ma，2300~2650Ma三个区间之内(图 15a-c、图 16)。这些证据充分表明查多岗日、南羌塘两地块具有相似的构造演化过程。
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图 16 碎屑锆石年龄频率对比图 样品1580408为南羌塘不整合面之上未变质钙质胶结的长石石英砂岩；1580702和1580703为南羌塘不整合面附近的底砾岩；样品1580404和1580406为南羌塘不整合面之下浅变质石英砂岩；样品1573105和1573101为查多岗日地块浅变质石英砂岩 Fig. 16 Detrital zircon age frequency diagrams for the clastic rocks beneath and above the unconformity in the South Qiangtang terrane, as well as the low-grade metamorphic sandstones in the Chaduogangri terrane |
需要指出的是，Gehrels et al. (2011)报道了7件所谓的北羌塘块体石炭-二叠系样品的碎屑锆石年龄，作者进一步认为这些碎屑锆石与南羌塘浅变质石英砂岩中的碎屑锆石完全相同，据此认为南、北羌塘块体均源自冈瓦纳大陆(Gehrels et al., 2011)。根据其样品经纬度数据和岩石描述，结合笔者的实地调查，发现Gehrels et al. (2011)报道的这些样品均采自本文所指的查多岗日地块浅变质石英砂岩，即，Gehrels et al.(2011)将本文的查多岗日地块误认为北羌塘块体的一部分，但无论如何，他们的数据与本文的数据完全可以相互印证。此外，范建军等(2014)报道了一件采自查多岗日地块南部的浅变质石英砂岩样品的碎屑锆石年龄数据，其最年轻碎屑锆石的年龄为515Ma，110个碎屑锆石年龄的分布特征也完全与本文数据相似。这些证据充分反映了查多岗日与南羌塘的浅变质石英砂岩有共同的来源，支持前人提出的观点：查多岗日和南羌塘地块均源自冈瓦纳古陆(Gehrels et al., 2011; Pullen et al., 2011;范建军等，2014)。进而，可以得出一个推论：北羌塘块体并没有一直向西延伸，而是终止于红脊山一线(图 1、图 2)。
4.2 南羌塘平行不整合面形成时代及构造意义前已指出，在查多岗日与南羌塘地块内，浅变质石英砂岩被未变质钙质胶结的长石石英砂岩平行不整合所覆盖(图 2、图 3)。不整合面之下浅变质石英砂岩360粒碎屑锆石的最小年龄为520±8Ma(附表 1、图 15d)，反映其最大沉积年龄为520±8Ma。在此浅变质石英砂岩之中发现了较多的早奥陶世花岗岩脉(Pullen et al., 2011; Zhao et al., 2014; Wang et al., 2017)，表明浅变质石英砂岩形成时代一定大于480Ma，很可能形成于晚寒武世，而不整合面之上未变质钙质胶结的长石石英砂岩360粒碎屑锆石的最小年龄为460±8Ma(附表 1、图 15g)，指示这套沉积岩的最大沉积年龄为460±8Ma。因此，不整合面上、下两套沉积岩存在明显的沉积间断，进一步证实这是一个平行不整合面。本文报道的上寒武统浅变质石英砂岩、奥陶纪平行不整合面及其上的未变质长石石英砂岩，与杨耀等(2014)在东部荣玛乡建立的晚寒武世-奥陶纪地质剖面完全相同，表明杨耀等(2014)发现的奥陶纪平行不整合面广泛出露于包括查多岗日地块在内的藏西北高原(图 2)，再一次证实了杨耀等(2014)报道的奥陶纪平行不整合面确实是区域性构造事件的结果，在西藏广大的区域范围内具有良好的对比性(杨耀等，2014)。该不整合面之下的浅变质石英砂岩均属于上寒武统荣玛组(杨耀等，2014)，之上未变质钙质胶结的长石石英砂岩则属于中上奥陶统塔石山组(图 2)。查多岗日地块内奥陶纪平行不整合面的厘定，进一步表明该地块与南部地块群具有相似的构造演化过程，均属于冈瓦纳大陆的一部分。区域地质调查与研究揭示出北羌塘地块则不发育该时期的平行不整合构造面(杨耀等，2014)，表明北羌塘块体不能一直向西延伸至甜水海地块，而是终止于红脊山一线(图 1、图 2)。
4.3 西藏西北部大地构造格架讨论前已指出，由于沿近东西向的布尔嘎断裂带有蓝片岩、蛇绿岩等岩片产出，表明北部的查多岗日地块与南部的南羌塘地体确实曾被古洋盆分隔开，因此布尔嘎断裂带曾被认为是冈瓦纳大陆的北界(胡克等，1995；李才等，2007)。本文工作表明，该断裂带不能作为冈瓦纳大陆之北界。首先，前已指出，本文工作充分证明了该断裂带北侧的查多岗日地块与南部的南羌塘地体同属于冈瓦纳大陆，介于这两地块之间的古洋盆并没有导致这两地块构造演化过程发生明显的变化，因此这两地块之间的边界不是一级构造边界；其次，沿此断裂带，区域地质调查与研究工作并没有发现大规模的晚三叠世岩浆活动(图 1、图 2)。蓝片岩只是零星产出，相反，斜长角闪岩片却出露广泛，蓝片岩中蓝闪石氩-氩年龄指示该区洋壳俯冲发生于早、中二叠世(邓希光等，2000)，比东北部邻区红脊山硬柱石蓝片岩(Tang and Zhang, 2014)约早30Myr。虽然蓝闪石氩-氩年龄数据易受过剩氩的影响，导致变质年龄的测试结果偏大，但笔者在同一地区蓝片岩中获得的锆石U-Pb定年数据(未发表)却与邓希光等(2000)报道的年龄数据相近，表明布尔嘎断裂带附近的蓝片岩形成年代确实早于红脊山硬柱石蓝片岩，表明藏北高原存在两条不同的蓝片岩带，红脊山一线的蓝片岩变质年龄相对较年轻，且含有硬柱石，而布尔嘎错附近的蓝片岩形成时代相对较老，不含硬柱石，常变成斜长角闪岩。
沿布尔嘎断裂带产出的蛇绿岩套岩片多形成于泥盆纪，缺乏二叠纪至晚三叠世时期的蛇绿岩片(Wang et al., 2017)，这些线索均表明在三叠纪时期，查多岗日地块与南羌塘地块之间并没有发生大规模的洋壳俯冲、增生造山等构造事件。需要指出的是，大量的研究充分揭示出三叠纪却是藏北其它地区古特提斯洋壳俯冲、陆块汇聚的主要时期(肖序常等，1988；许志琴等，2007；李才等，2008)，晚三叠世的岩浆岩出露非常广泛(张修政等，2014；Wang et al., 2017;图 1)。由此可见，查多岗日地块与南羌塘地块之间只是发育一个中、小洋盆，不存在古大洋。早在二叠纪中、晚期，这个中、小洋盆就已消亡，最终在查多岗日与南羌塘地块之间形成了规模不大的斜长角闪岩片、变质时代相对较老的蛇绿岩片以及零星出露的蓝片岩，同时也表明这两地块先于南、北羌塘地块发生汇聚作用。与之相对应，查多岗日地块东侧的红脊山构造带才应该代表了冈瓦纳大陆之构造边界。该构造带将东北部的北羌塘地块与西南部的查多岗日地块分隔开(图 1、图 2)，前已指出，这两地块自晚寒武世就开始各自独立演化(杨耀等，2014)，表明一古大洋长期分隔开此两地块。该构造带内发育规模巨大的代表冷洋壳俯冲产物的硬柱石蓝片岩，其变质年龄(Tang and Zhang, 2014)完全可与藏北其它地区蓝片岩(李才等，2008)、榴辉岩(Pullen et al., 2008)的变质年龄进行对比，其主变质年龄均为三叠纪早期，充分反映了三叠纪早期，红脊山地区发生了大规模的古洋壳俯冲、增生造山等构造事件，岛弧岩浆活动强烈，这里才是古特斯洋的主洋盆。本文的工作因此支持“红脊山构造带才是冈瓦纳大陆的构造边界”的认识(陆济璞等，2006；李才等，2008；Zhang et al., 2011, 2012；Zhu et al., 2013)。西藏西北部地区，冈瓦纳大陆的北界因此为多玛地块与查多岗日地块之北界，即龙木错-帮达错-东经83度40分、北纬35度，然后再沿红脊山一线折向东南(图 1、图 2)。查多岗日、多玛地块因此是西藏境内最北端、源自冈瓦纳大陆的漂浮在古特提斯洋盆中的小陆块。
5 结论羌塘盆地中部广泛出露的浅变质石英砂岩形成于晚寒武-早奥陶世初期，归属于荣玛组，被未变质的塔石山组钙质胶结的长石石英砂岩平行不整合覆盖。查多岗日地块是西藏地区最北端的冈瓦纳大陆之碎块。北羌塘地块向西没有越过红脊山，而是沿西北方向尖灭于东经83度40分、北纬35度附近。
致谢 在中国冶金地质总局山东测试中心完成了碎屑锆石的U-Pb测年工作，测试工作得到了李凤春工程师等人的帮助；扫描电镜的分析工作得到施彬博士的帮助；匿名审稿人的评审意见提高了本文的质量；在此一并表示衷心的感谢。
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