青藏高原南部邛多江盆地新建更新統(tǒng)洛村組地層特征及意義

王 燚, 董 磊, 楊學(xué)俊, 陳東升, 呂志偉,葉春林, 韓 飛, 黃 波, 賈小川

(1. 四川省地質(zhì)調(diào)查院稀有稀土戰(zhàn)略資源評(píng)價(jià)與利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610081;2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心, 四川 成都 610081; 3. 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物探隊(duì), 四川 成都 610032)

前言

二十世紀(jì)七、八十年代,中外科學(xué)家通過遙感方式發(fā)現(xiàn)青藏高原南部地區(qū)分布有一系列近南北向的裂谷構(gòu)造帶[1-4]。 錯(cuò)那-沃卡裂谷是這些近南北向裂谷中最東邊的一條,也是其中一個(gè)規(guī)模較大的裂谷。 該裂谷位于東經(jīng) 92°左右,北緯 27.5° ～32°之間,呈NNE 方向延伸,北側(cè)起始于墨竹工卡縣日多鄉(xiāng)東側(cè),經(jīng)桑日縣的沃卡、曲松縣、邱多江鄉(xiāng)、拿日雍措,最南段為錯(cuò)那縣的達(dá)旺地區(qū),全長(zhǎng)約230km。 邱多江盆地為邱多江地塹形成的盆地,其位于錯(cuò)那-沃卡裂谷中段(圖1)。 地塹邊界斷裂在調(diào)查區(qū)切割了雅魯藏布江縫合帶(IYS)和藏南拆離線(STDS)中的三疊系復(fù)理石沉積、雅拉香波穹隆的前寒武亞堆扎拉巖群(ANY)和古生代曲得貢巖組(Pzq. )[5]。 邱多江盆地邊界斷裂自5Ma 開始活動(dòng),累計(jì)垂直位移量達(dá)2.6km 以上,平均活動(dòng)速率估計(jì)為1.2 ～0.6mm/a,初始斷陷應(yīng)晚于11 ～12Ma BP,略早于上新世[5-7]。 2006 ～2008 年,哈廣浩[8]等對(duì)該裂谷的位置、形態(tài)、邊界斷裂、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征等進(jìn)行了研究。

洛村-邛多江盆地處于錯(cuò)那- 沃卡裂谷的中段,位于曲松縣、堆隨鄉(xiāng)、邱多江鄉(xiāng)一帶,寬度大約18 ～20km,盆地中有大量的古湖積物沉積。 2016 ～2017 年,王根秋[9]、楊珍[10]、李杜文等[11]對(duì)這些古湖積物進(jìn)行了14C 測(cè)年和古環(huán)境分析。 但是由于調(diào)查程度較低的原因,此前古湖積物的地表調(diào)查工作基本屬于空白,其形態(tài)、分布特征不清。 2016 ～2019年,四川省地質(zhì)調(diào)查院和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心在該地區(qū)聯(lián)合開展了1∶5 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[12],本次調(diào)查對(duì)洛村-邛多江盆地古湖積物進(jìn)行了詳細(xì)研究,在洛村地區(qū)發(fā)現(xiàn)了完整的古湖積物的連續(xù)沉積,并測(cè)制了地層剖面,開展了精確的光釋光定年分析,結(jié)果顯示其沉積時(shí)代為上更新世。 鑒于區(qū)域上該套更新世地層出露面積廣、厚度大,故新建地層定名為洛村組(Qp3lc)。

圖1 邱多江盆地Srtm 3D 渲染視圖Fig.1 SRTM 3D vision for Qiuduojiang basin

圖2 邱多江盆地第四紀(jì)更新統(tǒng)地層分布圖(根據(jù)文獻(xiàn)[12-16]修改)Fig.2 Distribution map of Quaternary Pleistocene strata in Qiuduojiang basin (modified according to literature [12-16])

1 地層特征

在邱多江盆地內(nèi)分布有大量第四系河湖相沉積物,這些沉積物分布面積廣,厚度達(dá)數(shù)百米,且被后期河流切割,形成土林景觀。 主要由半膠結(jié)礫石層、砂層、黏土層、泥灰?guī)r等組成。 本次進(jìn)行了細(xì)致的野外地質(zhì)填圖和剖面測(cè)制,新建了洛村組(Qplc),將其劃分為5 個(gè)巖性段,其分布特征見圖2 和圖3。

從行政區(qū)劃上看,洛村古河流-湖泊沉積物主要分布于洛村、龍村、江當(dāng)村、色吾村等地區(qū),為河湖相交替沉積。 本次調(diào)查的最低沉積點(diǎn)位于洛村附近,海拔3940m;最高沉積點(diǎn)位于賽舍村附近,海拔4530m,高差約590m。 洛村組野外特征見圖4。

1.1 剖面測(cè)制

本次在古湖沉積中心的洛村附近,測(cè)制了完整的古湖積物地層剖面(PM14),沉積厚度為264.1m。(剖面位置:圖3;實(shí)測(cè)剖面:圖5)。 為控制剖面整體效果,該剖面分三段測(cè)制(見圖5)。 三段的起始點(diǎn)坐標(biāo)分別為:PM14(Ⅰ)起點(diǎn)坐標(biāo)為東經(jīng)92°07′33",北緯 28°57′53",海拔 3982 m;終點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)92°07′40",北緯28°57′58",海拔4035 m;PM14(Ⅱ)起點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng) 92°07′54",北緯 28°57′42",海拔4043 m;終點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)92°07′54",北緯28°57′46",海拔4088 m;PM14(Ⅲ)起點(diǎn)坐標(biāo)為東經(jīng) 92°08′36",北緯 28°57′33",海拔 4088 m;終點(diǎn)坐標(biāo)為東經(jīng)92°08′39",北緯28°57′24",海拔4199 m。 該剖面反映了古洛村-邱多江湖從形成到消亡的完整沉積序列。 剖面列述如下:

圖3 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖及剖面位置Fig.3 Geological map and section locations of studied areas

圖4 洛村組野外特征Fig.4 The field views of Luocun Formation

圖5 西藏自治區(qū)曲松縣堆隨鄉(xiāng)洛村湖積物(Qplc)實(shí)測(cè)地層剖面(PM14)Fig.5 Measured profiles of lake deposition of Luocun Formation in Qusong,Tibet

邱多江鄉(xiāng)附近實(shí)測(cè)剖面PM17 位于西藏自治區(qū)曲松縣邱多江鄉(xiāng)南側(cè),距離大路橋頭約100m 處,可見30m 左右厚度的第四系湖積物(圖6)。 該剖面起點(diǎn)和終點(diǎn)均在同一位置,坐標(biāo): 東經(jīng)92°06′39"m,北緯 28°50′28"m,海拔 4388.00 m。 該剖面反映了古洛村-邱多江湖具有湖泊相和河流相互交替沉積特征,圖6 中1 ～5 層為湖泊沉積,第6 層為河流沉積。

1.2 地層綜述

1.2.1 古沖洪積物、泥石流沉積

在洛村組的最底部,發(fā)育一層古湖泊形成之前沉積的沖洪積-泥石流相堆積物。 本次將其劃分為洛村組第一巖性段(Qp3lc1),出露面積較小,最低海拔約為3940m。 底部與瓊結(jié)增生雜巖不整合接觸。 整體表現(xiàn)為一套雜亂無分選、磨圓差的含砂質(zhì)、砂土礫石層(圖3),不具水平層理,砂土礫石比大約1∶2,兩者混合無序,礫石巖性以千枚狀板巖為主,分選差,磨圓度差,棱角狀,礫度以0.3 ～6cm 為主。 該段出露面積較小,僅在洛村附近有發(fā)現(xiàn),厚度30.4m。

1.2.2 下部河湖相沉積

洛村組下部為一套河流、湖泊交替沉積作用形成的含砂土黏土礫石層,沉積厚度為49m,本次將其劃分為洛村組第二巖性段(Qp3lc2)。 主要以含砂土礫巖為主,局部夾少量砂土層和黏土層。 礫石一般呈次棱角狀-次圓狀,分選性較好,礫石含量一般為30% ～50%;砂土一般呈透鏡狀,向兩邊殲滅。整體上看該段底部的砂土和黏土含量相對(duì)頂部更高,頂部礫石磨圓度比底部的更好。 反映出從水流相對(duì)平緩的環(huán)境逐漸演變?yōu)檩^強(qiáng)烈的環(huán)境變化。

1.2.3 中部深湖相沉積

洛村組中部主要以青灰色黏土層為主,夾薄層狀泥灰?guī)r或鈣質(zhì)砂巖,為深湖相沉積,厚度為48.8m,本次將其劃分為第三巖性段(Qp3lc3)。 該段與第二巖性段界線為黃褐色的古風(fēng)化殼。 該段主要特征是黏土層中夾薄層狀泥灰?guī)r,泥灰?guī)r的厚度一般為2 ～5cm;底部黏土層中夾少量細(xì)礫石層,礫石大小0.3 ～1cm,礫石層厚度一般為10 ～20cm。整體上看該段沉積環(huán)境從擾動(dòng)相對(duì)較強(qiáng)的靜水環(huán)境變化為深水環(huán)境。

圖6 曲松縣邱多江鄉(xiāng)湖積物實(shí)測(cè)地層剖面(PM17)Fig .6 Measured stratigraphic profile of lake deposits in Qiuduojiang, Qusong County (PM17)

1.2.4 上部河湖相沉積

洛村組上部以礫石層為主,局部夾少量黏土層和砂土層,為河流-湖泊交替沉積形成,本次將其劃分為第四巖性段(Qp3lc4),厚度為135.9m,與洛村組三段接觸為一層含青灰色黏土層中細(xì)礫石層。該段底層為中粗礫石層局部夾黏土層;往上可見發(fā)育透鏡狀砂礫石層;再往上礫石層中發(fā)育中厚層砂黏土,含少量細(xì)礫;頂部為厚層狀中粗礫石層。 整體上,水動(dòng)力條件表現(xiàn)為弱—強(qiáng)—弱—強(qiáng)的變換過程。

1.2.5 濱湖相沉積物

在邱多江盆地四周半山坡上可見到一些古湖積物沉積,屬于濱湖相沉積,這些沉積物海拔一般大于4300m,最高處海拔可達(dá)4530m,本次將其劃分為洛村組第五巖性段(Qp3lc5)。 在半山坡上斷斷續(xù)續(xù)都有分布,局部地區(qū)與1 ～4 段連成片。 主要巖性為含砂礫石層和半膠結(jié)砂層互層。

2 地層年齡測(cè)定

本次采集了10 個(gè)樣品進(jìn)行光釋光實(shí)驗(yàn),分別位于剖面PM14、PM17 上。 樣品采集首先移除表層約50cm 厚的浮土,然后將長(zhǎng)約70cm 的且外側(cè)已經(jīng)密封的鋼管灌入砂土中;當(dāng)鋼管取出后快速將鋼管的另外一側(cè)密封。 在運(yùn)輸過程中避免放射性、高溫等環(huán)境。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)由國(guó)土資源部海洋地質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中心完成。 所有樣品前處理都在裝有紅光(波長(zhǎng)為600 ～700nm)的暗室內(nèi)操作,用30%的 H2O2、0.1N HCl 與40% HF 分別去除有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽與長(zhǎng)石礦物,獲取純石英顆粒進(jìn)行等效劑量的測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)使用美國(guó)Daybreak 公司生產(chǎn)的Daybreak 2200 型釋光測(cè)量?jī)x,測(cè)試誤差<10%。

表1 中前面10 個(gè)樣品為本次測(cè)試成果,后面6個(gè)樣品為收集的邱多江幅1 ∶5 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查[12,14]成果。 從表1 中可以看出,年齡主要集中在0.025 ～0.078Ma 之間,為第四系更新統(tǒng)中階。

另外,2018 年,王秋根、楊光文、朱利東等[8]在洛村地區(qū)采集了樣品進(jìn)行了14C 同位素實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)在美國(guó)BETA 實(shí)驗(yàn)室完成,該同位素測(cè)年為洛村組沉積年齡提供了較精確的數(shù)據(jù)。 測(cè)得年齡值介于30ka ～40ka 之間,與本文獲得的光釋光年齡基本一致。

3 關(guān)于古邱多江湖的討論

3.1 沉積時(shí)代

本次對(duì)新定名的洛村組進(jìn)行了光釋光測(cè)試。綜合前人數(shù)據(jù)認(rèn)為洛村組沉積年齡主要位于30ka～40ka 之間,最早沉積年齡可能開始于78ka 左右,最晚結(jié)束于大約25ka,屬上更新世中階。

3.2 古環(huán)境

中國(guó)科學(xué)院青藏高原綜合科學(xué)考察隊(duì)(1983)測(cè)制了曲松縣邛多江盆地麻熱曲剖面,剖面位于曲松縣邛多江鄉(xiāng)。 根據(jù)科考成果,洛村組湖積物沉積時(shí)主要發(fā)育原始草原,具有闊葉樹為主的溫帶山地針闊葉混交林成分和濕生的草本植物,氣候溫暖濕潤(rùn),類似于海拔2400 ～2800m 的環(huán)境。

本文在洛村組中獲得第四紀(jì)的植物孢粉包括Artemisaepollenites leatusZheng、Zygophyllum xanthoxylon(Bunge)Maxim、Chenopodipollis multiporatus(Pflug et Thoms)Zhou、Pluricellaesporites等,這些孢粉常分布于我國(guó)華北、西北地區(qū),氣候相對(duì)溫暖,由此說明邱多江湖積物形成氣溫應(yīng)比現(xiàn)階段更為溫暖。 王秋根等(2018)認(rèn)為可能與印度洋超強(qiáng)夏季風(fēng)有關(guān),也可能是由于地殼上升導(dǎo)致邱多江地區(qū)的環(huán)境發(fā)生了改變[9]。

3.3 古湖特征

3.3.1 出水口

1∶5 萬區(qū)調(diào)項(xiàng)目[12]在擦彰-宗許一線新發(fā)現(xiàn)大量古河流沖積物,這些沖積物從邱多江開始沿著擦彰、宗許一線,斷斷續(xù)續(xù)地往東延伸,寬度約為0.5 ～2km,厚度約150m,野外判斷該古河流的流向?yàn)樽晕魍鶘|,古河流沖洪物積的野外特征見圖7。推測(cè)邱多江—擦彰—宗許一線的河流沖積物應(yīng)為古邱多江湖的出口。

3.3.2 湖面高程

本次調(diào)查在賽舍村獲得洛村組湖積物最高沉積點(diǎn)海拔4530m,在擦彰—宗許沖積物中測(cè)得最高沉積海拔約為4770m。 不過由于湖積物最高沉積高度不能代表湖面的水位高度,出水口沖積物的高度才更能代表湖面的水位高度。 若不考慮地殼隆升因素,古湖水面高程應(yīng)為4770m。

圖7 擦彰-宗許古河流沖積物照片F(xiàn)ig.7 Photos showing alluvial deposits of Cazhang-Zongxu paleo-river

3.3.3 湖面大小

根據(jù)擦彰-宗許更新統(tǒng)沖積物的沉積規(guī)模(厚150m,寬2km)需要一條超大流量的河流才可能形成,本文推斷這條河流極有可能就是雅魯藏布江。陳建軍等[17]認(rèn)為30ka 年前,雅魯藏布江中游存在一個(gè)古湖,與本次測(cè)得的年齡值大致一致。

本文認(rèn)為邱多江古湖可能是更新世雅魯藏布江中部超大古堰塞湖的一部分,該古湖的湖面海拔4770m 左右,臨時(shí)出水口位于擦彰—宗許一帶,湖面范圍包括曲松—乃東—貢嘎—曲松等地區(qū)。

3.4 演化分析

上文已經(jīng)提到洛村組的主要沉積時(shí)代集中于30 ～40ka 之間。 推測(cè)在雅魯藏布江峽谷形成之后,30 ～40ka 時(shí)期,由于冰川活動(dòng)及崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,堵住了雅魯藏布江出水口,使得水位上升形成堰塞湖[17-20]。 在邱多江盆地中堆積了幾百米厚的湖積物,在擦彰—宗許一線形成臨時(shí)出口,最終由于地殼隆升形成現(xiàn)在的湖積物。 上更新世中階形成的古堰塞湖是洛村組形成的先決條件,錯(cuò)那-沃卡裂谷形成的邱多江盆地為洛村組提供沉積空間。 當(dāng)水位退卻之后,由于邱多江盆地匯水面積有限,未能發(fā)生強(qiáng)烈的剝蝕沉積作用,僅在湖積物的頂上重新沉積了一層河流沖積物,在洛村一帶形成了數(shù)條沖溝。

4 結(jié)論

(1)本次新建的上更新的洛村組可劃分為五個(gè)巖性段:底部湖積物形成之前的泥石流和沖洪積物為第一段;下部河湖相沉積為第二段;中部深湖相沉積物為第三段;上部河湖交替相沉積物為第四段;湖泊四周海拔較高沉積的濱湖相沉積物為第五段。

(2)通過光釋光實(shí)驗(yàn)以及收集到的14C 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),綜合認(rèn)為洛村組沉積年齡主要位于30 ～40ka 之間,屬上更新世中階。

(3)邱多江-洛村古湖可能是雅魯藏布江中部超大古堰塞湖的一部分。 洛村組是由藏南地區(qū)錯(cuò)那-沃卡裂谷和超大古堰塞湖共同作用形成。

致謝:感謝中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地調(diào)中心、四川省地質(zhì)調(diào)查院和西藏地勘局專家對(duì)項(xiàng)目的指導(dǎo)和建議;感謝審稿專家的修改建議。