新疆東昆侖且地塔格西地區志留系白干湖組初步研究

岳躍破，張軍進，張天池

1.山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264000；2.四川省核工業地質調查院，四川 成都 610052

0 引言

昆侖造山帶位于青藏高原北緣，是中國中央造山帶的重要組成部分，以阿爾金斷裂為界，將其分為東昆侖造山帶和西昆侖造山帶。東昆侖造山帶歷經多次板塊的拼合裂解作用，伴隨多旋回洋陸的相互轉化，是一條復雜的復合造山帶。近年來，作為東特提斯構造域的重要組成部分受到地學界的廣泛關注[1-6]。對該造山帶內的地層進行沉積特征及年代學研究，能為東昆侖造山帶的構造演化史提供依據。

1 地質概況

研究區位于新疆、西藏、青海三省(區)交界處的東昆侖山西段，庫木庫里盆地南緣，南臨藏北高原的可可西里山，北靠祁漫塔格山，屬于青藏高原北緣的高山區，平均海拔在4 800 m以上，整體呈高山環繞的封閉性盆地，呈“兩山夾一盆”地貌格局。自然條件較差，整體研究程度較低。

研究區地處秦祁昆造山系東昆侖造山帶南緣，北接北昆侖巖漿弧帶，南鄰可可西里—松潘前陸盆地，特殊的區域大地構造位置造就了區內構造復雜多樣性。地質構造演化經歷了較長的發展歷史，自海西期以來，區內構造活動呈多期次的特點。構造線方向以北西向為主，局部發育南北向、北東向或近東西向構造。區內擠壓、推覆構造發育，且推覆界面極不規則，褶皺構造復雜，構造條帶清晰，新老地層相間。主要的構造-沉積建造實體記錄了晚古生代—新生代構造演化的歷程。

區內地層出露較全，從古生界—中、新生界均可見及，整體呈北西—南東向展布，向兩側延伸相對穩定。主要出露地層為下志留統白干湖組(S1b)、下石炭統托庫孜達坂組(C1tk)、下二疊統碧云山組(P1by)、上三疊統桃湖組(T3th)、上侏羅統庫孜貢蘇組(J3kz)、中新統嗩吶湖組(N1s)和中新統鯨魚湖組(N1jy)等(圖1)。其中下志留統白干湖組出露于研究區迎陽坡一帶早古生代變形帶內，面積約43 km2，與區域構造線方向一致，整體呈北西—南東向展布，兩側延伸出研究區，南側與下石炭統托庫孜達坂組斷層接觸，與上侏羅統庫孜貢蘇組整體角度不整合接觸，局部斷層接觸，北側被第四系覆蓋。該組整體為一套海相復理石淺變質碎屑巖建造，據巖石組合特征劃分為上下兩段，上段為變碎屑巖段，下段為片巖段。

2 白干湖組創名及沿革

白干湖組系黎敦朋等于2000—2002年開展1∶25萬阿牙克庫木湖幅區調時從原祁漫塔格群(1)新疆地質礦產局第一區調隊. 阿其克庫勒以北地區1∶1 000 000區調報告[R]. 內部出版, 1985.第一亞群解體出來新建立的地層單位，指分布于東昆侖祁漫塔格山西段大沙河—白干湖—鴨子泉一帶的含Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn),Monograptussp.,Streptograptuscf.becki等志留紀筆石化石的復理石建造。

1980—1982年，新疆地質局第一區調大隊在該區做1∶100萬區域地質調查工作時，將這套地層劃為托庫孜達坂群。2000—2002年，陜西省地質調查院在1∶25萬鯨魚湖幅區域地質調查時，發現該套地層巖相建造、巖性及變質程度與托庫孜達坂群差異較大，經與西昆侖下志留統溫泉溝群對比后，將該套地層定為下志留統溫泉溝群(S1w)。該群為1976年由新疆地質局區測隊焦生瑞、趙明鈺在葉爾羌河上游定名，原始定義：“與上覆達坂溝群整合接觸，由一套海相碎屑巖夾碳酸鹽巖組成，碎屑巖中含黃鐵礦晶體，縱橫向穩定。”

2008—2011年，甘肅省地質調查院開展的1∶5萬白干湖地區J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅區域地質調查，沿用1∶25萬阿牙克庫木湖幅區調成果，且依據在鴨子達坂西采集的藍藻孢子等微體化石，將白干湖組地層時代進一步厘定為早志留世(S1b)，并根據巖石組合特征進一步劃分了四個段。

2012年由新疆地礦局編制的《新疆巖石地層手冊》(內部資料)將該套地層歸為下志留統白干湖組，為一套低綠片巖相變質的灰、灰綠、淺青灰色陸源細碎屑巖旋回式沉積建造，產筆石化石Monoclimacisgriestoniensis(Nicol),Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，Streptograptuscf.becki，Torngnigraptuscf.arcuatus等，時代為早志留世，該組與下志留統溫泉溝組的區別主要是未夾碳酸鹽巖。本次研究仍沿用白干湖組的名稱，并將本區實測剖面及地質特征分述如下。

3 地層剖面描述及特征

3.1 地層特征

新疆東昆侖且地塔格西地區志留系白干湖組(S1b)實測地質剖面(PM10)，位于研究區迎陽坡北，起點坐標：北緯36°36′27.0″，東經88°50′47.3″；終點坐標：北緯36°37′49.3″，東經88°50′48.7″(見圖1)。

圖1 研究區地質圖Fig.1 Geological map of the study area1.第四系；2.新近系中新統鯨魚湖組；3.新近系中新統嗩吶湖組；4.上侏羅統庫孜貢蘇組；5.上三疊統桃湖組；6.下二疊統碧云山組；7.下石炭統托庫孜達坂組；8.下志留統白干湖組；9.地質界線；10.實測斷層；11.推測斷層；12.剖面位置及編號

第四系(未見頂)

下志留統白干湖組變碎屑巖段(S1b2)

>1 799.18 m

37.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，巖石彎曲變形，局部小揉皺發育

93.64 m

36.淺灰綠色厚層狀千糜巖化變質細粒巖屑砂巖

59.53 m

35.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖，局部夾深灰色鈣泥質粉砂板巖

20.75 m

34.淺灰褐色中薄層狀千糜巖化絹云母變質化細粒巖屑砂巖

113.71 m

33.淺灰色中薄層千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖，局部夾灰黑色粉砂質板巖

127.48 m

32.灰色-深灰色中薄層狀千糜巖化變質細粒巖屑砂巖，巖石發育片理化，見小揉皺

32.73 m

31.淺灰褐色薄層狀片理化變質中細粒巖屑砂巖，局部夾深灰色鈣質粉砂板巖

41.04 m

30.淺灰褐色薄層狀片理化變質不等粒巖屑砂巖

13.73 m

29.淺灰色薄層狀千糜巖化絹云母化變質中細粒巖屑砂巖，偶見粒狀黃鐵礦

13.70 m

28.淺灰褐色長英質千糜巖，變形強，黃鐵礦呈星點狀分布

29.89 m

27.淺灰色薄層狀糜棱巖化變質中粒巖屑砂巖，彎曲變形，小揉皺局部發育

58.53 m

26.灰色薄層狀片理化變質粉砂質細粒巖屑砂巖，層理面上絹云母含量較多

26.24 m

25.淺灰色絹云母千枚巖與深灰色中薄層狀變質中細粒巖屑砂巖互層，變形強，小揉皺局部發育

34.88 m

24.淺灰白色中薄層狀片理化變質不等粒巖屑砂巖，片里面絹云母含量較多

98.57 m

23.深灰色長英質千糜巖，局部變形強

32.38 m

22.由一個下粗上細的旋回層序構成：a.灰色中薄層狀變質含礫中粗粒巖屑砂巖；b.淺灰色中薄層狀變質中細粒巖屑砂巖；c.灰色薄層狀變質粉砂巖；d.深灰色粉砂板巖，發育平行層理

68.33 m

21.深灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂巖

40.49 m

20.淺灰褐色薄層狀變質含粉砂中細粒巖屑砂巖，發育平行層理，局部發育小揉皺，偶見膝折構造，

2.32 m

19.淺灰色長英質千糜巖，彎曲變形，小揉皺發育

8.44 m

18.灰色中薄層片理化變質粉砂質細砂巖，巖石破碎

29.15 m

17.淺灰褐色長英質千糜巖，局部夾灰黑色粉砂板巖

294.96 m

16.灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，夾灰黑色絹云千枚巖，偶見硅質巖透鏡體，巖石彎曲變形，發育小揉皺

60.52 m

15.淺灰色中薄層狀千糜巖化變質細粒碎屑巖，夾灰黑色薄層狀千糜巖化粉砂巖，局部小揉皺發育

32.61 m

14.淺灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，夾紅褐色薄層狀變質長石石英砂巖，發育平行層理及卷層理，可見膝折構造

69.84 m

13.淺灰色中層狀變質細砂質粉砂巖，發育平行層理，偶見尖棱褶皺

23.72 m

12.灰色中層狀變質中細粒巖屑砂巖與灰黑色絹云粉砂板巖互層，發育尖棱褶皺

41.72 m

11.灰色絹云母千枚巖，夾灰黑色粉砂板巖

80.66 m

10.灰色中薄層狀糜棱巖化變質巖屑砂巖，層理面絹云母含量較多

124.29 m

9.淺灰色薄層狀片理化變質粉砂巖，石英細脈發育，寬2～10 cm

8.52 m

8.淺灰色中薄層狀糜棱巖化細砂巖，石英細脈發育呈網狀

8.87 m

7.淺灰褐色中薄層狀片理化變質中細粒巖屑砂巖，巖石彎曲變形，小揉皺發育

47.63 m

6.灰黑色片理化鈣質粉砂板巖

60.31 m

下志留統白干湖組片巖段(S1b1)

>276.80 m

5.淺灰色絹綠泥絹云片巖，夾淺灰綠色綠泥絹云千枚巖，小揉皺發育，可見膝折構造

30.15 m

4.灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂質細砂巖，發育平行層理

12.22 m

3.深灰色絹云母片巖，巖石具糜棱巖化，礦物拉長定向排列

88.98 m

2.淺灰色絹云石英片巖，巖石塑性變形強，片理化發育

77.19 m

1.灰色中薄層糜棱巖化變質細砂質粉砂巖，礦物拉長定向排列(未見底)

68.26 m

上侏羅統庫孜貢蘇組(J3kz1)礫巖段：紫紅色中薄層狀含礫粗砂巖受木孜塔格—鯨魚湖深大斷裂影響，研究區淺表層次構造作用較強烈，逆沖斷裂構造發育，故地層層序多不連續或不完整，通過剖面測量結合路線地質調查，根據巖石組合特征將其劃分為兩個巖性段，即下段片巖段(S1b1)、上段變碎屑巖段(S1b2)，二者斷層接觸，其特征如下。

圖2 迎陽坡北下志留統白干湖組(S1b)地層實測剖面圖Fig.2 Measured stratigraphic section of the Lower Silurian Baiganhu Formation (S1b)in the north of Yingyangpo

片巖段(S1b1)：研究區片巖段出露相對少，其主要巖性為淺灰色—深灰色絹云母片巖夾淺灰綠色綠泥絹云片巖、淺灰色絹云石英片巖、灰色中薄層狀糜棱巖化變質細砂質粉砂巖、灰色薄層狀糜棱巖化變質粉砂質細砂巖等，受構造應力作用，該段強烈變形變質，總體無序。表現為片理化、糜棱面理發育，原生面理多數不明顯，局部巖層中殘留有原始層理面，可見平行層理、水平層理等，屬典型的構造地層體。

變碎屑段(S1b2)：其出露主要巖性為淺灰褐色、淺灰色、灰色中薄層狀千糜巖化變質中細粒巖屑砂巖，千糜巖化變質絹云母化細粒巖屑砂巖、千糜巖化變質不等粒巖屑砂巖夾深灰色粉砂板巖、淺灰褐色長英質千糜巖、淺灰色絹云母千枚巖夾灰黑色粉砂板巖、淺灰色—深灰色(千糜巖化)變質細砂質粉砂巖、淺灰色中薄層狀(糜棱巖化)細砂巖、灰黑色片理化粉砂板巖，局部見硅質巖透鏡體等。該段沉積層理明顯，以中薄層狀為主，普遍發育粗細相間的韻律層理，韻律層厚一般10～80 cm，表現為復理石特征。局部發育上粗下細的旋回層序(第22層，由下至上為含礫中粗粒巖屑砂巖—中細粒巖屑砂巖—粉砂巖—粉砂板巖)。該碎屑巖段絕大部分原始沉積組分、沉積構造、結構，如砂狀結構、膠結方式、各種層理層面構造等皆較好保留。泥質巖因能干性強度較低，故多形成了一些板巖及千枚巖類，其中部分原始沉積組分仍然保留；而中細碎屑巖能干性相對較高，故僅以其中較易變質的雜基和膠結物發生重結晶作用而已，少部分形成千枚巖類，故而原巖特征明顯。該段大部分保留原生面理S0，可識別的沉積構造主要有平行層理、水平層理、交錯層理、小型波痕、粒序層理等。巖石主體受構造應力作用強，發育片理化帶及糜棱巖化帶，變形明顯，可見膝折構造。

白干湖組總體為一套低綠片巖相的復理石沉積碎屑巖，以片巖、變碎屑巖、板巖、千枚巖為主的變質巖建造，受區域構造作用影響疊加動力變質作用，區域動力變質作用明顯，其強度與層次密切相關，巖石片理化、糜棱巖化、千糜巖化及構造角礫巖等較為發育，發育寬幾米到上百米的糜棱巖化帶、千糜巖化帶，具有片理化及破碎特征。巖石構造變形強烈，以淺—表部構造層次脆性變形為主，次為擠壓間隔性劈理及等厚、尖棱褶皺，發育S-C組構。

3.2 巖石學特征

該組砂巖主要為巖屑砂巖、長石石英砂巖、粉砂巖等，碎屑為(火山巖、硅質巖、粉砂巖、片巖、石英巖等)巖屑、長石、石英等，以次棱—次圓狀為主，少棱角狀，磨圓不佳，大小一般0.1～0.25 mm。雜基體積分數一般5%～10%，顆粒—雜基支撐，鈣質、泥質呈孔隙式—基底式膠結。總體表現為結構成熟度和成分成熟度較低。

4 沉積環境

通過野外地質調查，白干湖組鮑馬序列為AB、ABC、ABD、BCD和BD段組合，以中薄層砂巖為主，基本層序下部均以鮑馬層序列A或B段開始，E段不發育。鮑馬層序列中沉積構造發育：A段下部發育沖刷構造、重荷模，A段上部表現為粒序層理；B段為平行層理；C段顯示為波紋層理、斜層理、波狀層理、交錯層理；D段為平行層理。在每個基本層序中中粗砂巖或砂巖厚度向上逐漸減薄，而細砂或千枚巖向上增大。綜上所述特征分析，該組巖石組合總體面貌具有復理石建造特征，其沉積相應為大陸斜坡次深海—深海相。

經粒度分析，白干湖組上部碎屑巖中碎屑體積分數90%～95%，填隙物體積分數5%～10%，平均粒度2.066 7～2.766 7φ，以細砂為主；標準偏差0.688 7～0.769 1，分選較好—中等；偏度0.046 7～0.234 9，為正偏態，屬海洋沉積。峰態1.024 6～1.405 2，為窄—很窄。累計概率曲線圖(圖3)由跳躍和懸浮兩個次總體組成，缺失滾動次總體，跳躍次總體含量83%～88%，斜率較高，為50°～55°，反映分選中等至較好，懸浮次總體含量低，為1%～2%，斜率0～1°，反映分選差。S截點4.8～5φ，兩個次總體之間多為漸變關系，混合度為0.5φ左右。概率圖顯示與淺海—次深海沉積的特征十分相似。

圖3 粒度分析累積概率曲線圖Fig.3 The cumulative curves of probability of granulometric distribution

另外結合路線地質調查，發現白干湖組砂質板巖中夾含礫粗砂巖及中基性火山巖，火山巖順砂巖走向為透鏡狀不穩定產出，反映為典型構造活動帶之產物，所夾表明沉積環境為動蕩環境下的沉積。從碎屑巖中巖屑及礫石成分以火山巖、硅質巖及石英巖為主，部分為砂巖、片巖等，與島弧組分十分相似，部分與大陸組分相似，故物源區稍具有雙向性，但以島弧為主，反映了該套沉積物具弧后盆地沉積特征。

根據白干湖組巖石結構成熟度和成分成熟度較低、發育鮑馬序列、粒度特征，發育代表深水環境的筆石化石，可以確定其為海相濁積巖，具復理石特征。白干湖組基本層序類型反映一種自下而上由粗變細、由厚變薄的正粒序層理，而濁流沉積的鮑馬沉積序列及重荷模等特征，反映了一種由下向上由淺海—次深海斜坡、水體由淺入深的沉積環境，主體為海平面上升過程中海浸體系域。因此白干湖組為復理石弧后盆地沉積，代表被動陸緣大陸斜坡—深海平原的沉積物，是該區原特提斯洋發生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄。

5 時代討論

2000年至2002年，新疆地質調查院開展的1∶25萬阿牙克庫木湖幅于阿牙克庫木湖西北部大沙河—白干湖—鴨子泉一帶的該組地層中采集到含Monoclimacisgriest-oniensis(Nicol)，Monograptuspriodon(Bronn)，Monograptussp.，S-treptograptuscf.becki(Barrande)等志留紀筆石化石，將其時代歸屬志留紀。2008年至2011年，甘肅省地質調查院開展的1∶5萬白干湖地區J45E013022、J45E013023、J45E014021、J45E014022四幅區域地質調查工作，依據在鴨子達坂西采集的藍藻孢子等微體化石，將白干湖組時代進一步厘定為早志留世。

本次工作在研究區迎陽坡一帶的下志留統白干湖組地層南側的蝕變玄武巖中獲得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成巖年齡；在西鄰區黃沙河一帶該組地層中采集了U-Pb同位素樣品，獲得了(429.6±3.7)Ma碎屑巖漿鋯石U-Pb同位素年齡，結合區域上該組巖層取得的筆石化石和藍藻孢子微體化石，將白干湖組時代歸為早志留世。

6 結論

(1)根據巖石組合特征將白干湖組劃分為兩個巖性段，即下部片巖段、上部碎屑巖段，二者斷層接觸。

(2)白干湖組總體為一套低綠片巖相的復理石沉積碎屑巖，受區域構造作用影響疊加動力變質作用，巖石構造變形強，發育糜棱巖化帶、千糜巖化帶及片理化帶。

(3)巖石結構成熟度和成分成熟度較低，發育鮑馬序列，結合粒度特征，白干湖組為復理石弧后盆地沉積，代表被動陸緣大陸斜坡—深海平原的沉積物，是該區原特提斯洋發生俯沖消減到碰撞閉合的填滿沉積記錄。

(4) 利用取得的(429.6±3.7)Ma碎屑巖漿鋯石U-Pb同位素年齡及地層南側蝕變玄武巖獲得(428±7.7)Ma的U-Pb同位素成巖年齡，結合區域取得筆石化石及藍藻孢子微體化石，將白干湖組時代定為早志留世。