論從俯沖增生雜巖帶重建洋板塊地層主要類型與序列:以青藏特提斯二疊系為例

張克信,何衛紅,徐亞東,張雄華,宋博文,寇曉虎,王國燦,

(1.中國地質大學地質調查研究院,湖北 武漢 430074;2.中國地質大學生物地質與環境地質國家重點實驗室,湖北 武漢 430074;3.中國地質大學地球科學學院,湖北 武漢 430074)

從板塊構造觀點出發,審視地球演化史,自元古宙以來地球表面洋的面積總比陸地面積大,并且洋與陸的位置在不斷變化(李江海等,2014;潘桂棠等,2016;張克信等,2016,2020;Zhao et al.,2018;Zhang et al.,2018)。分布于大陸造山帶區的古縫合帶(又稱蛇綠混雜巖帶、俯沖增生雜巖帶)是地史時期大洋或古大陸邊緣小洋盆消亡的殘跡(潘桂棠等,2019)。

在穩定的克拉通蓋層區形成的地層只包括了沉積成因的(含沉積變質的)地層,雖然拓展包括了一部分火山噴出巖,如熔巖類、火山碎屑巖和火山灰等層狀火山巖,其形成的力學機制基本上是重力機制,即向地心方向受重力作用逐漸累積,因而由此產生了傳統地層學的疊覆律等五定律(層序疊加律、原始連續律、原始水平律、化石層序律、瓦爾特相律)。在造山帶區的縫合帶、增生雜巖帶和克拉通變質基底中,許多地層體的形成并非僅重力作用所致,熱力作用、機械力作用及它們間的相互復合作用形成的地層體隨處可見(張克信等,2001,2003)。在克拉通蓋層區應用了300多年的傳統地層學理論與方法,應用于經過古洋盆和洋-陸轉換帶強烈變動和構造混雜的造山帶區時已顯得力不從心。在造山帶研究中,如何正確重建造山帶洋板塊地層序列是亟待解決的關鍵問題,為了解決這一問題,國際上洋板塊地層學(Ocean Plate Stratigraphy,簡稱OPS)應運而生(Isozaki et al.,1990;Cawood et al.,2009;Kusky et al.,2013)。

洋板塊地層學是對地史時期古大洋(大洋盆地)和古大陸邊緣具洋殼的盆地(弧后和弧間盆地)在各種構造環境中形成的火成-沉積原生建造序列重建的地層學分支學科(Isozaki et al.,1990;張克信等,2016,2020)。OPS是指洋殼從洋中脊一直到海溝俯沖帶之間形成的火成巖基底序列,以及沉淀在洋底基底序列之上的沉積巖和火山巖的蓋層序列(Kusky et al.,2013;李光明等,2020)。OPS生成后在洋盆關閉歷程中被傳送進入海溝。在海溝中,部分被俯沖消減進入地幔,部分通過刮削拼貼、底劈拼貼和構造折返等方式堆積在海溝與弧前之間,形成俯沖增生雜巖(楔)帶(subductionaccreation complex,簡稱SAC)。因此,如何從SAC中重建OPS序列是當前國際地學研究熱點(Wakita,2012;Kusky et al.,2013)。OPS序列重建的關鍵是從SAC中劃分出屬于不同構造環境的亞類,在精細劃分亞類的基礎上,按不同的亞類分別進行OPS序列重建。本文以青藏特提斯二疊紀OPS為例,提出并論述了從SAC中劃分OPS亞類的方案和各亞類的OPS序列模型。

洋板塊地層序列記錄了洋底從其形成到消亡過程中的地質演化歷史。洋板塊地層學是理解現今縫合帶和造山帶地區古環境和古海洋歷史的重要手段,也是重建造山帶破碎巖片原始層序的有效方法,為蛇綠混雜巖地區區域地質填圖、編圖和深入開展研究提供了理論基礎(Isozaki et al,1990;Wakita and Metcalfe,2005;Kusky et al,2013)。

1 洋板塊地層主要類型與序列重建模型

洋板塊地層序列重建是洋板塊地層學研究的核心。洋板塊地層學的命名和定義者Isozaki et al.(1990)、Kusky et al.(2013)等學者認為,OPS是一個從玄武巖到濁積巖的序列,這個序列描繪了以下五個過程(圖1):(1)在洋中脊,洋板塊新生,形成自下向上的地幔超基性巖→輝長巖→洋中脊玄武巖序列;(2)隨洋板塊向洋中脊兩側擴張延伸,洋中脊玄武巖下沉被遠洋沉積(燧石層)覆蓋(無陸源碎屑混入);(3)洋殼之下的地幔柱熱點產生洋島玄武巖(OIB),之上被碳酸鹽巖(如礁灰巖)覆蓋(無陸源碎屑混入);(4)在海山及其周圍沉積了碳酸鹽巖(如灰巖)、碳、錳、凝灰質泥巖和(放射蟲)硅質巖(無陸源碎屑混入);(5)洋板塊遷移到海溝附近時,放射蟲燧石層之上開始接受半遠洋含陸源碎屑的硅泥質、粗碎屑濁積和滑混沉積(有陸源碎屑混入)。

OPS重建后自下而上的序列為枕狀玄武巖(MORB型或OIB型)、灰巖(礁灰巖為主)、硅質巖、硅質頁巖和碎屑濁積巖(含大量粗粒砂巖)(圖1),而這個序列與海溝到洋中脊自遠而近、自老而新的洋板塊地層物質組成形成過程一致(Wakita and Metcalfe,2005)。

本文以上述國際上對洋板塊地層的形成過程和序列重建模型為藍本(框架),按對接帶型(主大洋關閉的縫合帶)和疊接帶型(邊緣海小洋盆關閉的縫合帶)兩大類進一步補充和細化了洋板塊地層形成的各地質單元及其模式化的重建序列(圖1)。補充的主要內容是卷入俯沖增生雜巖帶中的洋內弧、裂離地塊、弧間盆地和弧后盆地的地層序列(圖1)。

本文引用的對接帶和疊接帶概念最初由中國地質科學院地質研究所(1985)提出,用于區分兩類不同的板塊縫合帶。對接縫合帶(簡稱對接帶):指兩個相對的古大陸邊緣區相互接近,使其間的大洋地殼及過渡地殼陸續形成褶皺帶,最后完全拼接時的結合帶;疊接縫合帶(簡稱疊接帶):指古大陸邊緣經過拉伸、張裂、地塊移離,形成具有島弧及邊緣海的主動邊緣,并向大陸俯沖消減,形成弧陸碰撞或弧弧碰撞的增生帶。潘桂棠和肖慶輝(2015)繼承了中國地質科學院地質研究所(1985)關于對接帶和疊接帶的劃分理念,將中國陸域造山系中的縫合帶劃分為對接帶和結合帶(結合帶等同于疊接帶),并以大地構造相的識別與劃分為主線,首次編制出版了1∶2500000比例尺的中國大地構造圖。張克信等(2018,2020)列述了如何區分對接帶和疊接帶,認為對接帶是大洋最終消亡的殘跡,疊接帶是弧后、弧間小洋盆消亡的殘跡。

由大洋盆地的巖石圈俯沖消減、直至最終關閉過程中遺留的各個單元的殘跡所重建的層序稱為對接帶型洋板塊地層,其中主要包含7個單元,分別是洋脊-海嶺(新洋殼產生的區域)、遠洋深海平原、洋島-海山、洋內弧、海溝(老洋殼俯沖消減區域)。可發育兩種類型的海溝,其一是洋殼對洋殼俯沖時發育在以洋殼為基底的洋內弧弧前海溝,其二是洋殼對陸殼俯沖時發育在以陸殼為基底的火山島弧弧前海溝(圖1)。這些單元在洋盆關閉過程中最終均進入增生雜巖楔遭受強烈的構造混雜(圖1)。對接帶型洋板塊地層的主要任務是從增生雜巖楔中識別和分離出上述7個單元,將它們恢復到原始位置,并重建原始的(混雜前的)建造序列,所重建的各個單元的洋板塊地層序列分別稱之為洋脊-海嶺亞型、深海平原亞型I和亞型II、洋島海山亞型、洋內弧亞型和海溝亞型(圖1)。

圖1 洋板塊地層形成的構造環境、形成過程、主要類型與序列重建模型(據Kusky et al.,2013,張克信等,2016,2020修改)Fig.1 A model showing the tectonic settings and the formation-process of OPS(after Kusky et al.,2013;Zhang et al.,2016,2020)

由古大陸邊緣經過拉伸裂離,形成具有島弧及邊緣海小洋盆的主動邊緣,小洋盆(弧后和弧間盆地)經俯沖消減,形成弧陸碰撞或弧弧碰撞的增生帶、直至最終關閉過程中遺留的各個單元的殘跡所重建的層序稱為疊接帶型洋板塊地層,主要包含弧間和弧后盆地及其相對應的亞型(圖1)。

需特別指出的是,按洋板塊地層定義,洋板塊地層是針對具洋殼盆地內的火山-沉積序列重建。因此,對洋內散布的裂離地塊、主動(活動)大陸邊緣具陸殼基底的弧前盆地、火山弧等地質單元,不能歸入洋板塊地層研究范疇(圖1)。洋內弧和洋島-海山是在洋殼基底之上建造的地質單元,屬洋板塊地層研究范疇(圖1)。弧間和弧后盆地是具有洋殼(其殘片為SSZ型蛇綠巖)的邊緣海盆地,是洋板塊地層研究范疇;弧后和弧間盆地中的洋板塊地層類型和各種類型的原生建造序列與對接帶內(主大洋盆地)的洋板塊地層類型和各種類型的原生建造序列相似(圖1)。

2 洋板塊地層序列重建的幾個關鍵時間點的確定

按照威爾遜旋回理論,一個大洋從開裂到閉合碰撞造山的運動演化,經歷了胚胎期→初始洋盆期→成熟大洋期→衰退大洋期→殘余洋盆期→消亡期共六個演化階段(圖2)。因此,確定各階段的起始和結束的時間點是洋板塊地層序列重建及闡明演化全過程的關鍵。圖2列出了威爾遜旋回洋板塊地層建造階段四個演化期的起始與終止時間點的識別標志。

2.1 對接帶生存時限確定

從多條SAC中識別出對接帶(主大洋消亡的殘跡),是劃分OPS亞類型與序列重建的關鍵。本文認為,一個對接帶所代表的大洋盆地從形成至消亡,通常需經歷4～8億年的演化歷程,至少大于3億年。如現今的大西洋的形成,最早可推到大約1.95億年前的早侏羅世中期開始。但大西洋的兩側至今還是被動大陸邊緣,只有擴張而無消減。試想,從大西洋初始拉張到最終消亡,沒有4億年以上的時間是無法完成的!因此,由大洋盆地關閉形成的SAC(對接帶),往往會出現持續時間4億年以上的不同時段的洋殼殘片(蛇綠巖)年齡,它們歸屬于同一大洋不同階段的產物的可能性最大。不能簡單地將同一SAC不同時段的蛇綠巖分割,錯誤地認為一個時段的蛇綠巖代表一個洋盆,并從同一SAC中分割出多個小洋盆的演化歷程,造成一群小洋盆疊加出現,導致始終認識不到制約小洋盆的主大洋在何處。

2.2 疊接帶生存時限確定

從圖1可看出,弧間和弧后盆地(具洋殼性質的邊緣海盆),必須受控于主大洋盆地。換言之,弧間和弧后盆地是主大洋盆地的一側或兩側在俯沖期間出現的依附盆地。隨著俯沖帶的階段性后撤,早先形成的老的邊緣海盆將會關閉,并隨之形成新的邊緣海盆。在一個主大洋俯沖帶的控制下,在橫向上和縱向上都會形成系列的邊緣海盆生長與消亡的殘跡,這些由邊緣海盆生長與消亡形成的殘跡就是疊接帶。由于疊接帶是主大洋分階段俯沖拼貼的產物,故單個疊接帶(含SSZ型蛇綠巖的縫合帶)的壽命相對較短,通常小于3億年(多數在1億年左右)。

2.3 初始洋盆(紅海型)形成時限確定

如圖2所示,初始洋殼的形成時代,可以用:(1)SAC帶內年齡最老的E-MORB蛇綠巖的年齡標定;(2)用初始洋殼的前身裂谷火山巖的年齡大致確定洋盆初始形成的時代,但其時代應稍晚于裂谷火山巖的年齡;(3)稍晚于裂谷火山-沉積序列結束的年齡。

2.4 成熟大洋期(大西洋型)形成時限確定

如圖2所示,成熟大洋的形成時代,可以用:(1)SAC帶內最老的N-MORB蛇綠巖的年齡標定;(2)遠洋沉積序列開始出現的年齡;(3)遠洋生物組合始現點。

圖2 洋板塊地層序列重建的幾個關鍵時間點的確定Fig.2 Timing of several key evolutionary stages and their features for reconstruction of oceanic plate stratigraphic sequences

2.5 衰退大洋期(太平洋型)形成時限確定

如圖2所示,衰退大洋期(太平洋型)的形成時限,也是大洋俯沖帶(海溝)始現的時間點,可識別的標志是:(1)SAC中最老的洋內弧或前弧巖漿巖始現年齡;(2)最老的弧火山-沉積序列的始現年齡;(3)SAC中卷入最老巖片的海溝濁積巖年齡;(4)覆蓋SAC的最老的楔頂盆地角度不整合面之上沉積序列的初始年齡(肖文交等,2019);(5)SAC中形成的最老的高壓變質年齡(肖文交等,2019);(6)SAC中形成的最老的高溫變質年齡(肖文交等,2019);(7)與弧相關盆地中大洋巖石圈巖石最老年齡(肖文交等,2019);(8)大型剪切帶中最老的新生礦物的年齡(肖文交等,2019)。

2.6 殘余洋盆(地中海型)形成和終止時限確定

如圖2所示,殘余洋盆初始形成的時間是:(1)遠洋沉積序列結束的年齡;(2)遠洋生物組合終止的點;(3)最年輕的蛇綠巖年齡。

殘余洋盆終止形成的時間,也是洋盆最終關閉的時間,其識別標志是(肖文交等,2019):(1)最小的弧巖漿巖年齡;(2)弧火山-沉積序列的上限年齡;(3)海相沉積序列的結束年齡;(4)海相生物組合分布上限年齡;(5)SAC中卷入最年輕巖片的海溝濁積巖最小年齡;(6)SAC中卷入最年輕的角度不整合面的形成年齡;(7)稍早于前陸盆地沉積序列的底界年齡。

3 洋板塊地層序列類型劃分與重建實例

3.1 青藏特提斯二疊紀SAC分布

本文以青藏特提斯二疊紀SAC為例(圖3,圖4),論述從俯沖增生雜巖中進行OPS類型劃分與序列重建。

圖3是青藏特提斯及鄰區古生代期間的構造-地層區劃圖,圖4展示了青藏特提斯及鄰區各構造-地層區在二疊紀時期的地層序列及其對比關系,圖3和圖4編圖的具體資料和依據主要引自潘桂棠等(2013)、潘桂棠和肖慶輝(2015)、王立全等(2013)和張克信(2015,2017)。圖3突出表達了二疊紀蛇綠巖分布點,圖4以綠色突出表達了二疊紀各條SAC在研究區地層格架中的位置和時代依據。如圖3所示,青藏特提斯二疊紀SAC分布在六個帶中,它們從北向南依次是:(1)宗務隆-甘家C—T1蛇綠混雜巖帶(圖3中的1-2-1區);(2)西昆侖Z—P蛇綠混雜巖帶(圖3中的2-1區);(3)東昆侖Qb—T1蛇綠混雜巖帶(圖3中的2-2區);(4)甘孜-理塘P—T3蛇綠混雜巖帶(圖3中的3-3區);(5)西金烏蘭-金沙江-哀牢山D—T2蛇綠混雜巖帶(圖3中的3-5區);(6)龍木錯-雙湖-怒江—K1蛇綠混雜巖帶(圖3中的4區)。關于上述各帶SAC的巖石組合和大地構造環境等特征參見潘桂棠等(2013)、潘桂棠和肖慶輝(2015)、肖慶輝等(2021)、王立全等(2013)和張克信(2015,2017),本文不再贅述。

圖3 青藏特提斯及鄰區古生代構造-地層區劃圖(圖中AA剖面參見圖9)Fig.3 Paleozoic tectonic-stratigraphic division of the Tethyan Qinghai-Tibetan Plateau(The section AA see the Fig.9)

圖4 青藏特提斯及鄰區二疊紀地層序列與對比數據來源:(1)中國地質調查局地層古生物研究中心,2005;(2)《中國地層典》編委會,2000;(3)甘肅省地質調查院,2021;(4)青海省地質調查院,2021;(5)高振家等,2000;(6)計文化等,2004;(7)朱志新,2021;(8)張鵬偉等,2019;(9)張克信等,2001;(10)張克信,2017;(11)張克信等,1999;(12)冀六祥和歐陽舒,1996;(13)尼瑪次仁等,2005;(14)姜春發等,1992;(15)張智勇等,2004;(16)閆全人等,2005;(17)四川省地質調查院,2021;(18)王立全等,2013;(19)簡平等,2003;(20)莫宣學等,1993;(21)簡平等,1998;(22)鐘大賚,1998;(23)凌聯海等,2015;(24)朱同興和董瀚,2010;(25)西藏藏族自治區地質調查院,2021;(26)云南省地質調查院,2021;(27)劉銀等,2014;(28)吳彥旺等,2010;(29)朱同興等,2006;(30)馬德勝等,2015;(31)安顯銀等,2015;(32)耿全如等,2012;(33)李慶武等,2005;(34)李日俊等,1997;(35)段其發等,2006Fig.4 Permian stratigraphic sequences and correlation of the Tethyan Qinghai-Tibetan Plateau

3.2 青藏特提斯二疊紀SAC中OPS亞類劃分與序列實例

圖5列舉了從青藏特提斯二疊紀SAC中識別出的5類OPS亞類及其序列,它們分別是洋中脊及洋脊海嶺亞型、深海平原亞型、海山亞型、洋內弧及弧前海溝亞型、陸緣弧弧前海溝亞型。

洋中脊及洋脊海嶺亞型實例是(圖5):(1)西昆侖蘇巴什SAC中帶和南帶北側:由橄欖巖、輝石巖、輝長巖、輝綠巖席、大洋拉斑玄武巖和硅質灰巖等組成。該蛇綠巖的稀土和微量元素豐度高,低Ti高K,大離子親石元素(LILF)相對于高強場元素(HFSE)更加富集,表明該蛇綠巖為SSZ型,形成于弧后盆地。與蛇綠巖緊密共生的硅質巖中含2個放射蟲組合,下部組合由Alb aillellacf.brushensis,A.cf.macrocephalata,A.aff.nigriniae,A.unusalat,Pseudoalbaillellaaff.annulata等分子組成,為晚石炭世的放射蟲組合;上部組合由Albaillella asymmetrica,Follicucullus scholasticu Pseudoalbaillella elongata等分子組成,為中二疊世的放射蟲組合(計文化等,2001,2004)。(2)東昆侖南部布青山SAC的中帶:由橄欖巖、輝長巖、大洋拉斑玄武巖和硅質灰巖等組成;玄武巖稀土總量較低,在TiO2-∑FeO/∑(FeO+MgO)中均落在高鈦拉斑玄武巖區(HT區),表明來自低壓巖漿房,屬洋中脊產物;在F1-F2圖中布青山玄武巖均落在OFB洋底拉斑玄武巖區;布青山輝長巖在Al2O3-CaO-MgO圖中均落在鎂鐵質堆晶巖區,反映它們應屬蛇綠巖的成員,隨SiO2的增加,MgO逐漸降低(張克信等,2001)。姜春發等(1992)在花石峽東南的下大武地區的該蛇綠混雜巖帶中選定玄武巖-安山巖-流紋巖組合測試了同位素年齡,獲得了260±10 Ma的Rb-Sr等時線年齡值。(3)四川德格縣竹慶浪多-三岔河SAC(屬甘孜-理塘SAC):由輝石巖、角閃輝石巖、輝綠巖、玄武巖和放射蟲硅質巖組成(圖6);甘孜-理塘蛇綠巖的M/F值為4.31～9.14,為鐵質超基性巖和鎂質超基性巖;Mg/(MgO+TFeO)值為0.71～0.83,與世界典型蛇綠巖的二輝橄欖巖(0.84)和雅魯藏布江蛇綠巖變質橄欖巖(0.85)比較均略偏低。甘孜-理塘蛇綠混雜巖帶中段玄武巖在TiO2/10-MnO-P2O5圖解中,28件樣品主要落在洋中脊玄武巖和洋島玄武巖范圍內,個別為鈣堿性玄武巖(四川省地質調查院,2021);甘孜縣城南7 km處的輝長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為292±4 Ma(閆全人等,2005)。(4)青海南部西金烏蘭SAC(屬西金烏蘭-金沙江SAC):由輝長巖、輝長輝綠巖、輝綠巖、玄武巖和放射蟲硅質巖等組成;在玄武巖的Nb-Zr-Y判別圖解中,輝綠巖投點集中在B區(P-MORB.富集型洋脊拉斑玄武巖),1件樣品點投入D區(NMORB.正常型洋脊拉斑玄武巖);在玄武巖的TiO2-FeOt/MgO判別圖解中,輝綠巖樣品投點集中分布在洋底拉斑玄武巖區,依據巖石學、巖石地球化學及構造判別圖解,認為形成于洋中脊擴張環境;巴音查烏馬輝長巖Rb-Sr等時線年齡為266±41 Ma,西金烏蘭玄武巖全巖同位素年齡為274 Ma,與石炭紀—二疊紀放射蟲組合Pseudoalbaillellasp.,Latentilistulasp.,Albaillella xiaodongeneis,A.sinuata,Follicacullussp.等共生(青海省地質調查院,2021)。(5)西藏東部嘎金雪山-貢卡-霞若SAC(屬西金烏蘭-金沙江SAC):由洋脊玄武巖、準洋脊玄武巖與蛇紋巖(原巖為方輝橄欖巖)、堆晶輝長巖、輝綠巖墻和放射蟲硅質巖等組成(王立全等,2013;西藏藏族自治區地質調查院,2021)。金沙江蛇綠巖的輕稀土普遍具弱-中等富集,被認為是E-MORB型蛇綠巖(西藏藏族自治區地質調查院,2021)。金沙江帶的東竹林層狀輝長巖也顯示輕稀土弱-中等富集,其Eu和Sr正異常表明斜長石堆晶作用明顯,未見繼承或捕獲鋯石,鋯石原位Hf同位素具有均一、較正的εHf(t)值(+10.3～+12.6),表明鋯石結晶于均一、無混染的巖漿源區,較正的εHf(t)值反映了鋯石母巖漿的幔源屬性。晚石炭世—早二疊世早期是金沙江弧后洋盆擴展的鼎盛時期,洋盆寬度約為1800 km(莫宣學等,1993)。簡平等(2003)在滇西拖頂-霞若、書松、白馬雪山、娘九丁、川西徐麥-雪堆等地區的輝長巖和斜長花崗巖中獲得328～282 Ma的SHRIMP鋯石U-Pb年齡。(6)西藏北部羌塘中西部紅脊山SAC(屬龍木錯-雙湖-怒江SAC):由變質橄欖巖、變質堆晶輝長巖、變質基性巖墻群、變質玄武巖、硅質巖和斜長花崗巖組成。玄武巖主量元素含量與典型的NMORB非常相似,稀土元素總量較低,具有輕稀土元素略虧損的近平坦左傾型配分型式,Eu異常不顯著。微量元素配分圖總體也與N-MORB相似,表明變質基性巖源于N-MORB型虧損地幔源區。與典型的大洋中脊玄武巖相比,微量元素配分圖顯示出部分大離子親石元素明顯富集和部分高場強元素明顯虧損的特征,尤其是Nb的虧損較為明顯,表明本區玄武巖受俯沖帶物質的影響(鄧明榮等,2014)。在龍木錯-雙湖SAC的果干加年山蛇綠巖中獲得輝長巖鋯石U-Pb年齡為273±2 Ma(吳彥旺等,2010)。

圖5 青藏特提斯二疊紀OPS類型劃分與序列重建實例Fig.5 Permian OPS types and sequence reconstruction of the Tethyan Qinghai-Tibetan Plateau

圖6 四川德格縣竹慶浪多-三岔河甘孜-理塘俯沖增生雜帶洋板塊地層類型劃分(構造-地層剖面圖引自四川省地質調查院,2021)Fig.6 OPS types of the Ganzi-Litang subduction-accretionary complex along the Zhuqinglangduo-Sanchahe,Dege County,Sichuan(revised after Sichuan Geology Survey Insitute,2012)

深海平原亞型實例是(圖5):(1)西昆侖蘇巴什SAC北帶:由輝長巖、片理化的基性火山巖、含凝灰質的放射蟲硅質巖組成(計文化等,2004)。所含放射蟲Albaillella asymmetrica,A.cf.brushensis,A.cf.macrocephalata,A.aff.nigriniae,A.unusalat,Pseudoalbaillellaaff.annulata,P.elongata和Follicucullus scholasticu等為遠洋深海環境的組合。(2)東昆侖南部布青山SAC中帶:由枕狀玄武巖和紫紅色放射蟲硅質巖組成。分布于花石峽西南部凍土研究站附近的紫紅色硅質巖中,產大量的遠洋深海環境的放射蟲化石,共獲3屬6亞種:Pseudoalbaillellascalpratam.postscalprata,Ps.scalprata m.scalprata,Ps.elegans,Ps.sp.cf.Ps.simplex,Ps. sp.,Latentifistulasp. cf.L.patagilaterata。其中Ps.scalpratam.scalprata,Ps.scalpratam.postscalprata和Ps.elegans的數量最多,Pseudoalbaillella屬是二疊紀的優勢分子(張克信等,1999,2001)。(3)四川德格縣竹慶浪多-三岔河SAC(屬甘孜-理塘SAC):由深海硅泥質巖、放射蟲硅質巖與輝石巖和玄武巖等組成(圖6)(四川省地質調查院,2021)。1∶25萬石渠幅區調在甘孜-理塘SAC帶內的洛須仁烤溝和洛須保絨隴硅質巖中獲中二疊世深海相放射蟲:Hegleria mammilla,Latentifistulasp.,Pseudoalbaillella longicornis,P.fusiformis,P.scalprata scalprata。(4)青海南部扎河地區通天河SAC(屬西金烏蘭-金沙江SAC):由具水平層理灰綠、灰黑色薄層狀泥巖夾黑色放射蟲硅質巖組成,其中放射蟲以中二疊世深海相的Pseudoalbaillella longtanensis最為豐富(段其發等,2006)。(5)西藏北部雙湖地區才多茶卡一帶SAC(屬龍木錯-雙湖-怒江SAC):灰綠色變基性巖、黑色中-薄層含放射蟲硅質巖夾黑色頁巖,富產二疊紀深海相放射蟲分子:Albaillella triangularis,A.levis,Copicyntraakikawaensis,Latentifistulacf.similicutis,Ishigaumobesum,I.trifustis,I.craticula,Neoalbaillellacf.ormithoformis,N.cf.optima,N.cf.gracilis,Neoalbaillellacf.pseudogrypa,Nazarovella scalae,Na.gracilis,Na.phlogedia,Ormistonellarobusta,Trilonchecf.crassispinosa,Triplanospongosmusashiensis。N.ormithoformis和N.optima是晚二疊世長興階帶化石(圖9)(朱同興等,2006)。

海山亞型的實例是(圖5):(1)東昆侖南部布青山SAC:由洋島玄武巖和生物碎屑灰巖共生組成(圖7)(殷鴻福和張克信,2003;張克信等,2004;李瑞保等,2014)。通過巖石地球化學判別,認為布青山SAC中的哥日卓托海山玄武巖與冰島和夏威夷噴發早期的拉斑玄武巖相似,巖石源區成分判別認為主要是地幔源區的尖晶石二輝橄欖巖部分熔融的產物(李瑞保等,2014)。(2)青海同仁縣隆務峽-甘肅夏河甘家鄉八角城SAC:由洋島玄武巖和生物碎屑灰巖-礁灰巖共生組成(圖8)(Kou et al.,2009)。(3)四川德格縣竹慶浪多-三岔河SAC(屬甘孜-理塘SAC):由含有孔蟲、苔蘚蟲、腹足類等化石的灰巖與深海硅泥質巖和放射蟲硅質巖共生組成(圖6))(四川省地質調查院,2021)。(4)西藏角木日SAC(屬龍木錯-雙湖-怒江SAC):由洋島玄武巖、灰巖、玄武質凝灰巖、凝灰質角礫巖、玄武質角礫巖和濁積巖共生組成(翟慶國等,2006)。(5)西藏革吉縣民卓茶卡班公湖SAC(屬龍木錯-雙湖-怒江SAC的南帶):由玄武巖和含中二疊世晚期化石組合灰巖組成(張以春等,2019)。

圖7 青海東昆侖南緣布青山俯沖增生雜巖帶布青山哥日卓托海山圖中C和D引自殷鴻福和張克信(2003),其他圖片均引自李瑞保等(2014)。A玄武巖與厚層灰巖共生景觀;B枕狀玄武巖外貌;C生物碎屑亮晶灰巖,含有孔蟲;D藻鮞亮晶灰巖;E玄武巖Ta/Yb—Th/Yb源區判別圖;F哥日卓托玄武巖-灰巖實測剖面Fig.7 Buqingshan subduction-accretionary complex at the Gerizhuotuohai Seamount,Southern East Kunlun Mountains,Qinghai

圖8 甘肅夏河甘家鄉八角城二疊紀海山(屬宗務隆山-隆務峽-甘家SAC,Kou et al.,2009)Fig.8 Permian seamount in Bajiaocheng,Ganjia Xiahe County,Gansu(belong to the Zongwulong-Longwuxia-Ganjia SAC,Kou et al.,2009)

洋內弧及弧前海溝亞型的實例是(圖5):(1)四川木里縣博窩鄉SAC(屬甘孜-理塘SAC):川西北地質大隊2016年開展1:5萬東朗鄉等6幅區調工作中,在木里縣給日公-博窩鄉、哈亞牛場、麥日鄉-薩利大山、巴爾牧場、東朗鄉以東等地,識別出洋內弧單元,呈長條狀、透鏡狀近東西向展布。巖石組成主要是高鎂島弧型玄武巖、堿長流紋巖及碎屑巖(四川省地質調查院,2021)。(2)西藏東部朱巴龍-羊拉-東竹林洋內弧SAC(屬西金烏蘭-金沙江SAC):由鈣堿性系列的安山巖、玄武巖、玄武安山巖、鈉化英安巖等組成,以高A12O3、低TiO2為特征。在貢卡、東竹林大寺一帶與蛇紋巖、輝長巖、輝綠巖墻、放射蟲硅質巖等一起構成增生雜巖帶(潘桂棠等,2013;王立全等,2013;西藏藏族自治區地質調查院,2021)。

陸緣弧弧前海溝亞型的實例是(圖5):(1)西昆侖蘇巴什SAC南帶中-南側:由絹云石英千枚巖和陸源碎屑復理石含大量蛇紋巖、橄輝巖、輝石巖、輝長巖、玄武巖、放射蟲硅質巖和灰巖巖塊組成(計文化等,2004)。(2)東昆侖南部布青山SAC南帶:由濁積巖(具鮑馬序列含礫雜砂巖、粗-細粒雜砂巖、粉砂巖、鈣碳泥質板巖和凝灰質板巖(圖9)、含玄武巖和生物碎屑灰巖等巖塊組成(張克信等,1999,2001)。(3)青海同仁縣隆務峽-甘肅夏河八角城SAC:由濁積巖(具鮑馬序列含礫凝灰質雜砂巖、粗-細粒雜砂巖、粉砂巖、鈣泥質板巖和鈣硅質板巖)、含蛇紋石化純橄巖、輝橄巖、橄輝巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖等巖塊組成(張克信等,2007;Kouet al.,2009;王繪清等,2009,2010)。(4)四川德格縣竹慶浪多-三岔河SAC(屬甘孜-理塘SAC):由含陸源碎屑濁積巖(雜砂巖、粉砂巖)與放射蟲硅質巖、基性巖和超基性巖共生組成(圖6)(四川省地質調查院,2021)。(5)云南永仁縣雙溝SAC(屬哀牢山SAC):由遠洋深海硅-灰-泥質巖和半深海近源濁積巖含大量的蛇紋石化變質橄欖巖、堆晶橄欖巖、堆晶輝長巖、塊狀輝長巖等巖塊組成(云南省地質調查院,2021)。(6)西藏果干加年山-桃形湖SAC(屬龍木錯-雙湖-怒江SAC):由絹云母千枚巖、絹云石英片巖為主,夾透鏡狀灰巖、大理巖、變玄武巖、綠簾石陽起石片巖、榴輝巖和藍片巖組成(耿全如等,2012)。

3.3 青藏特提斯二疊紀SAC中OPS序列重建與演化實例

本文以研究基礎較好的東昆侖布青山二疊紀俯沖增生雜巖帶和西藏北部的雙湖二疊紀俯沖增生雜巖帶為例(圖3、圖4、圖9),對洋盆不同構造環境下的OPS亞類進行序列重建。布青山和雙湖兩地的俯沖增生雜巖分別代表了古特提斯大洋的北支(本文簡稱布青山大洋)和南支(本文簡稱雙湖大洋),存在兩期OPS建造,分別是早古生代和晚古生代(張克信等,2001;殷鴻福和張克信,2003;劉戰慶等,2011;潘桂棠和肖慶輝,2017)。早古生代的OPS建造不在本文討論范圍中,本文僅討論晚古生代的二疊紀OPS建造與序列重建。晚古生代階段,布青山大洋約在石炭紀(332.8±3.1 Ma,劉戰慶等,2011)在洋中脊形成輝長巖-玄武巖洋殼建造序列,隨洋板塊向洋中脊兩側擴張延伸;至早二疊世早期,大洋中脊輝長巖-玄武巖下沉被含Pseudoalbaillellascalpratam .postscalprata,Ps.scalprata m.scalprata,Ps.elegans,Ps.sp.cf.Ps.simplex,Ps. sp.,Latentifistulasp. cf.L.patagilaterata等遠洋放射蟲硅質巖覆蓋(張克信等,1999);隨著洋板塊向北遷移,遠洋放射蟲硅質巖之上被中—晚二疊世遠洋泥巖覆蓋(泥質板巖的K-Ar全巖年齡為252.04±3.86 Ma,張克信等,2001);至早三疊世早期,向北遷移至海溝附近,晚二疊世遠洋泥巖層之上被海溝濁積巖覆蓋,濁積巖中產孢粉組 合Limatulasporites-Lundbladispora-Cycadospites-Veryhachium(冀六祥和歐陽舒,1996)(圖9)。

圖9 青藏特提斯二疊紀洋板塊地層序列重建圖(圖中的AA剖面線參見圖3)Fig.9 Permian OPS sequence reconstruction of the Tethyan Qinghai-Tibetan Plateau(The section line see the Fig.3)

晚古生代階段,雙湖大洋約在早—中二疊世之交(272.9±1.8 Ma,吳彥旺等,2010)在洋中脊形成輝長巖-玄武巖洋殼建造序列,隨洋板塊向洋中脊兩側擴張延伸;至晚二疊世晚期(長興期),大洋中脊輝長巖 -玄武巖下沉被含Neoalbaillellaormithoformis,N.optima,Albaillella triangularis,A.levis,Triplanospongos musashiensis,Ormistonella robusta,Ishigaum obesum,I.trifustis,I.craticula,Latentifistulasimilicutis,Nazarovellascalae,N.gracilis,N.phlogedia,Copicyntra akikawaensis等(朱同興等,2006)遠洋放射蟲硅質巖覆蓋(圖9)。

4 結論

(1)洋板塊地層(OPS)生成后在洋盆關閉歷程中被傳送進入海溝。在海溝中,部分被俯沖消減進入地幔,部分通過刮削拼貼、底劈拼貼和構造折返等方式堆積在海溝與弧前之間,形成俯沖增生雜巖(楔)帶(SAC)。對造山帶地層調查研究的聚焦點是從SAC中重建OPS序列。

(2)從SAC中開展OPS序列重建的關鍵環節是,需按OPS形成的構造環境與形成過程,合理劃分OPS亞型。

(3)按構造環境,可將OPS劃分出對接帶型和疊接帶型兩大類。對接帶型可細分為洋脊-海嶺、遠洋深海平原、洋島-海山、洋內弧和弧前海溝等亞型;疊接帶內的弧后和弧間盆地亦可劃分出與接帶型相類似OPS亞型。

(4)按照威爾遜旋回理論,一個大洋從開裂到閉合碰撞造山的運動演化,經歷了胚胎期→初始洋盆期→成熟大洋期→衰退大洋期→殘余洋盆期→消亡期演化共六個階段。因此,確定各階段的起始和結束的時間點是OPS序列重建及闡明演化全過程的關鍵。

(5)以青藏特提斯二疊紀OPS為例,列舉了從青藏特提斯二疊紀SAC中識別出的5類OPS亞類及其序列,它們分別是洋中脊及洋脊海嶺亞型、深海平原亞型、海山亞型、洋內弧及弧前海溝亞型、陸緣弧弧前海溝亞型。

我等晚輩追隨潘桂棠老師從事青藏特提斯地質二十多年,一直受潘老師熱情幫助與指導,非常感謝!潘老師熱愛青藏,傾心青藏,為青藏大地構造與演化等國際前沿研究、為青藏成礦背景與重大工程地質條件等國家建設急需做出了杰出貢獻。潘老師的正直廉潔、嚴謹學風、勇于創新、傾心奉獻我國地質事業的高尚品質是我們晚輩終生學習之榜樣。時值潘老師八十歲華誕之際,衷心祝愿潘老師健康長壽,繼續指導我等晚輩勇攀青藏特提斯地質高峰。謹以此文敬賀潘桂棠老師八十歲誕辰!