拉薩地塊晚古生代冰期沉積特征研究以申扎地區為例

關鍵詞拉薩地塊;申扎地區;晚古生代冰期;巖相;沉積環境;冰川演化第一作者簡介，男，1997年出生，碩士研究生，冰川沉積學，E-mail：1124107240@qq.com通信作者許歡，男，副教授，碩士生導師，E-mail：xhO816@ynu.edu.cn

中圖分類號P512.2 文獻標志碼A DOI：10.14027/j.issn.1000-0550.2023.084 CSTR： 32268.14/j.cjxb.62-1038.2023.084

0 引言

晚古生代冰期是顯生宙以來持續時間最長、影響范圍最廣、地質記錄最豐富的大冰期]，完整記錄了地球由冰室氣候向溫室氣候的轉變過程，被認為是可以與現今人類生存的第四紀冰室氣候進行對比的相似型[8-9]

晚古生代冰期主要發育在南半球岡瓦納大陸上，也被稱為岡瓦納冰期，時代介于晚泥盆世一晚二疊世。前人研究將晚古生代冰期分為三個時期，包括晚泥盆世一早石炭世、中石炭世和晚石炭世一早二疊世[0-1]。其中，前兩個時期的冰期記錄主要分布在南美洲、非洲和澳大利亞東部等地，以持續時間較短、分布范圍有限的山岳型冰川為特征，受地勢和雪線控制。相比之下，最后一個時段的冰期持續時間最長，廣泛分布于岡瓦納大陸及親岡瓦納大陸地塊群之上，陸地和海洋冰川均較為發育[2，7，0，12-21]。雖然許多學者對晚古生代冰期做了大量研究并取得了重要成果，但目前對于諸如冰期的起止時間]6，，2-23]）冰川的時空遷移過程[10-1，5，23]、冰期的觸發機制[24-2]以及冰期的氣候演變歷史[7，2130-31]等關鍵科學問題還存在許多爭議和不確定性。

拉薩地體起源于岡瓦納大陸，在晚古生代時期位于岡瓦納大陸東北緣[2-34]。前人已對拉薩地塊晚古生代冰期沉積開展了部分研究，并取得了一定的認識。例如，趙兵等[35基于改則地區晚石炭世拉嘎組中普遍存在的大小不等、分布不均的冰磧礫石和冷水型的腕足類生物化石提出拉嘎組為一套冷水型的冰海陸棚相沉積。張予杰等對西藏申扎地區石炭系一二疊系進行了詳細的研究，認為拉嘎組為近岸冰海相沉積，并劃分出分支水道與間灣、水下冰水扇、冰磧物與冰筏和濱岸內陸棚六類沉積環境。季躍通過對西藏羅倉地區拉嘎組的系統調查和分析，提出羅倉地區拉嘎組為海相沉積，并劃分出：濱岸相和冰海陸棚相。Wangetal.38通過對西藏巴若地區拉嘎爾組碎屑巖進行野外地質調查、巖石學以及化石研究，在地層中發現普遍存在冰海相冰磷巖，認為拉嘎組沉積于晚石炭世一早二疊世岡瓦納北緣的淺海環境中，初步推測拉薩地塊為晚石炭世一早二疊世冰期作用下的淺海盆地。顯然，與岡瓦納大陸其他地區的晚古生代冰期研究相比，拉薩地塊的研究程度明顯不足，尤其是冰期沉積旋回和氣候變化研究，這在很大程度上阻礙了我們開展全球晚古生代冰期古地理、古環境和古氣候等方面的對比研究。

基于此，本文選取拉薩地塊中部申扎地區晚古生代冰期沉積為研究對象，在大比例尺實測剖面的基礎上，開展了詳細的巖相和沉積相分析，恢復了冰川沉積體系和環境，探討了拉薩地塊晚古生代冰期沉積演化歷史，為進一步揭示冰期古地理、古環境變遷規律、開展全球對比研究提供支撐。

1地質背景

拉薩地塊位于青藏高原南部，北接羌塘地塊，南靠喜馬拉雅地塊（圖1）。晚古生代時期，拉薩地塊位于岡瓦納大陸東北緣。隨著特提斯洋的演化，拉薩地塊逐漸從岡瓦納大陸裂離并向北運動，在早白堊世沿著班公湖一怒江縫合帶與羌塘地塊碰撞，在古近紀早期與特提斯喜馬拉雅地塊在雅魯藏布江縫合帶拼合[323，4142]。目前，對于拉薩地塊晚古生代的具體古地理位置仍然存在較大爭議，主要存在親澳大利亞[3.43]親印度[444介于澳大利亞與印度之間[7等多種觀點。

拉薩地塊晚古生代沉積記錄較為完整，由下向上依次發育石炭系永珠組、上石炭統一下二疊統拉嘎組、二疊系昂杰組、下拉組和木糾錯組（圖1）。其中，晚古生代冰期沉積主要發育在拉嘎組中。

拉嘎組在拉薩地塊分布廣泛，且厚度較為穩定，與下伏永珠組和上覆昂杰組均為整合接觸。其巖性主要為灰白色、灰黃色或灰綠色石英砂巖、黑色或深灰綠色雜砂巖、粉砂巖和泥巖等，雜砂巖中常見漂礫。前人基于拉嘎組巖石組合、冰筏墜石等特征，認為拉嘎組是岡瓦納大陸晚古生代冰期時期形成的冰海沉積[3648-49]。此外，拉嘎組中發育大量冷水生物群化石，這為拉嘎組的形成時代提供了限定。例如，李曉勇等5認為拉嘎組的腕足與澳大利亞西部等地區的Stepanouiella動物群相似，時代為早二疊世的薩克馬爾期一亞丁斯克期。趙兵等35首次在改則昂拉仁錯地區拉嘎組內建立了2個腕足類生物組合帶，即晚石炭世早期Choristites xainzaensis-Eomarginifera組合帶和早二疊世Neospirifer kubeiensis-Fusispiriferplicatus-Stepanoviella（Bandoproductus）組合帶，后者與薩克馬爾期一亞丁斯克期相當。張予杰等在申扎地區拉嘎組中發現了以裸子植物花粉為主的孢粉化石，并建立了Hamiapolle-nites-Striatoabieites組合，與新疆北部早二疊世石人子溝組的孢粉組合較為相近。因此，拉嘎組形成時代為晚石炭世一早二疊世。

2 研究方法

選取拉薩地塊中部那曲地區申扎縣買巴鄉魯久村一帶為研究區，通過廣泛的文獻調研和野外調查，查明了研究區石炭紀一二疊紀地層的時空分布和序列特征，尤其是拉嘎組中發育的冰川沉積。根據地層出露情況，對四條剖面開展了1：200比例尺剖面實測，包括永珠組上部、拉嘎組下部和上部，以及昂杰組下部，總厚度約為 393m 。其中1號剖面位于永珠組頂部一拉嘎組底部，2號剖面位于拉嘎組下部，3號剖面位于拉嘎組上部，4號剖面位于拉嘎組一昂杰組過渡層段（圖2）。實測剖面描述內容包括巖石顏色、層厚、巖性、結構、沉積構造、生物化石、變形特征、側向延伸等。

在野外露頭觀察和剖面實測工作的基礎上，對冰期發育層位開展沉積巖相及巖相組合劃分。運用沉積構型分析方法，查明沉積層在橫向及縱向上的變化，判別沉積環境，恢復沉積體系（主要為冰川沉積體系）。其中巖相代碼主要依據Miall提出的10類巖相，并在此基礎上參考了Eyles、Zand-Moghadam、Lee等人的巖相劃分方案[53-59]，部分巖相代碼由本文獨自提出。

3 沉積環境分析

3.1 巖相分析

通過對研究區拉嘎組實測剖面冰期發育層位的沉積學分析，共劃分出了20種主要巖相類型（表1）。

（1）顆粒支撐塊狀礫巖相（ ：主要發育于拉嘎組上部，巖相厚 1～3m ，由深灰色、灰黑色塊狀礫巖組成，巖相側向上斷斷續續出露，延伸大于 30m ，呈楔狀或板狀體產出，通常與砂巖、冰巖有突變或漸變的界面，底部常見沖刷面或侵蝕界面。這種巖相通常是由于細粒物質被水流帶走，只剩下較粗的顆粒堆積，反映了濕潤型沖積扇根部一中部的高密度泥石流沉積[54.58.60]，，或者是近源河流下快速堆積作用形成的河床底部滯留沉積[52-54，61-63]

（2）楔狀交錯層理礫巖相（Gw）：主要發育于拉嘎組上部，巖相厚 0.2～1m ，由深灰色、灰黑色中一厚層、塊狀礫巖組成，礫巖可見楔狀交錯層理，巖相側向延伸相對較短，最短僅 2m 。該巖相呈楔狀或板狀產出，與楔狀交錯層理砂巖或塊狀礫巖漸變過渡，接觸面相對平直或略有起伏。這種巖相通常指示辮狀河河道和心灘礫巖沉積環境或者曲流河河道和邊灘沉積環境[54，62.64]，反映了辨狀河道沖刷充填沉積[52-53，57，65]

（3）塊狀砂巖相 ?Sm? ：發育于拉嘎組上部，巖相厚度約 1m ，巖性主要為灰黃色、灰黑色塊狀中一粗砂巖，部分砂巖含礫較多，巖相側向延伸普遍小于20m 。該巖相多與泥巖、交錯層理砂巖、冰磧巖相對平直接觸，接觸面略微起伏，拉嘎組頂部的塊狀砂巖則呈楔狀或透鏡狀夾于礫巖之中。該巖相常常反映高流態下砂質沉積物快速搬運、卸載、堆積的過程[5，5，63.6.68]，或者生物對原生層理的完全破壞。

（4）槽狀交錯層理砂巖相（St）：發育于拉嘎組下部和上部，巖相厚度變化較大，約 50cm～7m 范圍內，巖性主要為黃色、灰黑色中層、塊狀中一粗砂巖，部分槽狀交錯層理砂巖底部含礫，可見槽形沖刷面。小型槽狀交錯層理砂巖相側向延伸較短，長度約1m ，大一中型槽狀交錯層理砂巖相延伸較長，最大可達 30m 。該巖相通常與交錯層理砂巖或冰磧巖的接觸面起伏不平或少部分呈楔狀或透鏡狀夾于砂巖之中。槽狀交錯層理砂巖通常是由于不同規模的不對稱新月形或舌形床沙形體遷移或者河道渦流反復運動造成的[55.6.69-72]，反映了低流態下牽引流沉積的特征，為辮狀河水下沙丘下切、遷移、充填的產物[52-53，65，68]

（5）平行層理砂巖相 （Sp） ：僅在拉嘎組上部可見，巖相厚 0.5～1m ，巖性為黃色中厚層細砂巖，巖相在地表出露較差，目測側向延伸最大可達 25m ，呈楔狀或板狀產出，與上下部的交錯層理砂巖或泥巖的接觸面相對平直。該巖相反映了河道高流態下水淺流急的平坦床沙環境[52.60.63.72]，屬于辮狀河高流態面狀層流沉積[65-66]

（6）波狀交錯層理砂巖相 （Sr） ：發育于拉嘎組上部和下部，巖相厚 0.5～2.0m ，主要由黃色、灰黑色中層細一中砂巖組成，呈板狀或楔狀產出，側向延伸最大可達 20m 。該巖相與其他交錯層理砂巖、礫巖連續變化，或與泥巖有突變界面，接觸面相對平直，偶有起伏，呈透鏡狀產出則夾于中一厚層交錯層理砂巖之中。此巖相反映了低流態下水中的動蕩環境[73]，主要由單向水流造成浪成沙波遷移形成[52-5，66]

（7）含墜石波狀交錯層理砂巖相（ Sr（d）） ：發育于拉嘎組上部，巖相厚約 0.5～2.0m ，巖性為灰黃色中層細砂巖，砂巖中夾墜石，墜石巖性主要為砂巖，墜石大小不一，其下部紋層翹曲，上部紋層繞過墜石生長。該巖相側向出露較好，延伸長度大于 30m ，其上部被泥巖覆蓋，下部為楔狀交錯層理砂巖或塊狀冰磧巖，接觸面略微起伏。這種巖相反映了冰川消融，冰筏所包含的碎屑顆粒墜入水下正在遷移的沙波之中。

（8）軟沉積變形砂巖相（Sd）：發育于拉嘎組上部，巖相厚 1～2m ，巖性主要為灰黃色、深灰色中層細一中砂巖，發育以褶皺變形為主的軟沉積變形構造，側向延伸較短，長 1～2m 。該巖相常與楔狀、波狀、槽狀交錯層理砂巖伴生，界面上連續過渡。這類巖相通常指示了沉積物在不穩定情況下發生變形，多是在快速堆積時由于流水或垮塌作用造成的[53]，常出現

表1申扎地區實測剖面巖相代碼表

在河流堤岸、三角洲前緣、大陸斜坡等環境中。

（9）低角度交錯層理砂巖相（SI）：發育于拉嘎組上部，巖相厚度介于 0.5～1.0m ，主要由灰黃色中層細砂巖組成，側向延伸有限，最大延伸長度約 5m ，該巖相常呈透鏡狀夾于交錯層理砂巖之間，底部可見沖刷面。這類巖相反映了水下低流態環境和高流態環境之間的過渡區中沙浪的遷移[52，54，66，69，72]

（10）楔狀交錯層理砂巖相（Sw）：發育于拉嘎組下部和上部。巖相厚 1.0～2.5m ，主要由黃色、深灰色中一厚層、塊狀中一粗砂巖組成，在部分層位側向出露情況較差，延伸最短僅 3m 。該巖相在地層中與泥巖、冰磧巖、砂巖、礫巖接觸，常呈楔狀或板狀與交錯層理砂巖或礫巖連續過渡，或呈透鏡狀夾于砂礫巖之中，與泥巖或冰磧巖則存在突變界面。這類巖相反映了異向運動的水動力條件或單向水流造成了沙壩的遷移，通常指示河流心灘或邊灘中低流態條件下充足碎屑物質的側向加積，或者床沙底形向下游的前積[56.67.，72]

（11）沙紋爬升層理砂巖相（Scr）：發育于拉嘎組頂部，巖相厚度約 2m ，巖性為深灰色塊狀細砂巖，側向出露較差，延伸僅見約 2m ，該巖相與上部塊狀冰磧巖和下部的波狀交錯層理細砂巖接觸面較為平直。這類巖相是由沙紋向前遷移同時還向上爬疊加積而成，反映了低流態條件、沉積物供應較足、沉積速率較快的環境[72.74]

（12）水平層理粉砂巖、泥巖相（FI）：大量發育于拉嘎組上部和下部，巖相厚度變化較大，最厚可達20m ，最薄不足 1m ，由灰黑色、灰綠色薄一厚層泥巖、粉砂巖組成，泥巖呈紋層狀，粉砂巖多發育水平層理。巖相側向出露較好，延伸可超過 100m ，與砂巖、礫巖、冰磧巖、灰巖均有接觸，接觸面形態視其他巖石形態而定，既存在平直，也存在起伏不平。這類巖相為靜水條件下的懸浮負載[60.66.68]，反映了水動力不足、沉積速率緩慢、水體不受外界擾動的環境，水平層理和近水平的紋層指示了低流態條件下床沙的遷徙[52.68]

（13）含墜石粉砂巖、泥巖相（FId））：主要發育于拉嘎組下部，上部僅零星出露，巖相厚度最大近15m ，最薄僅 2m ，由灰黑色、灰綠色薄層泥巖、薄一中層粉砂巖組成，泥巖、粉砂巖中夾有墜石，在不同的層位甚至同一層位中，墜石常常大小各異、分布不均、數量不一。墜石巖性主要為砂巖，其次為灰巖，其下部紋層翹曲，上部紋層繞過墜石生長，具有典型的冰川墜石特征。巖相側向出露一般，最大延伸可達 50m ，被泥巖相包裹，與其連續過渡。這類巖相反映了冰川在消融時，脫離的浮冰所包含的冰筏碎屑顆粒在遠端墜人下方較安靜的深水環境中[53]。

（14）塊狀冰磷巖相（ Dmm ：大量發育于拉嘎組上部，巖相厚度變化較大，約 1～10m 范圍內，由灰綠色、灰黃色、灰黑色塊狀冰巖組成，部分層位側向出露較好，延伸最長可達 50m ，多與泥巖、砂礫巖接觸，接觸面略微起伏。冰巖中廣泛分布的零散、未分選的碎屑具有剪切結構和弱至中等取向的組構，表明冰下沉積物在冰川侵蝕和搬運過程中發生了變形和再沉積，該巖相指示了冰川底部的碎屑快速堆積而形成變形[53，77]

（15）塊狀含巨型巖塊冰磧巖相 （Dmm（r） ）：發育于拉嘎組下部，巖相厚度約為 20m ，由灰綠色塊狀冰磷巖組成。巖層中含有較多的巨型巖塊，巖塊表面可見冰川擦痕。巖塊分選較差，最大的巖塊長 4.35m 、寬 19.42m 高 4.54m ，最小的巖塊長 0.80m， 寬2.90m 高 1.35m ，巖塊外形呈次圓球狀，整體呈疊瓦狀排列，分布較廣泛，側向延伸近 1km 。巖塊巖性主要為砂巖，僅極少數為花崗巖和灰巖，表面可見擦痕和雁列張節理。巖塊出露于地表，嵌入在灰綠色泥巖、粉砂巖基質中，由于受冰川推覆應力而引起下部粉砂、泥巖基質發生褶皺變形[76.78]。該巖相整體與泥巖、含泥灰巖結核的泥巖呈連續過渡。這類巖相反映了冰川攜帶巨型巖塊運動引起冰底的構造變形，同時巖塊與冰底碎屑一起快速堆積形成構造。

（16）塊狀變形冰磧巖相（ Dmm（c） ）：僅在拉嘎組上部有一處可見，巖相厚度約 1m ，由灰綠色塊狀冰磧巖組成，側向延伸不足 1m ，冰碩巖中可見軟沉積變形構造，與塊狀冰磧巖伴生，上下部為泥巖。變形構造是冰下沉積物發生黏性變形的結果，該巖相反映了冰底碎屑在快速堆積時受到融化水流的牽引改造作用，屬于冰底環境下的構造。

（17）塊狀含砂巖塊冰磧巖相（ Dmm（s） ：在拉嘎組上部和下部各有一處可見，巖相厚度介于 5～7m ，由灰綠色塊狀冰磷巖組成，冰磧巖中含有分選較差、無規則排列的砂巖塊，巖塊呈次圓球狀，表面多風化破碎，最小砂巖塊長軸約 0.7m ，最大砂巖塊長軸約3m ，側向出露一般，延伸可達 10m ，與砂巖、泥巖或粉砂巖的接觸面略微起伏。該巖相反映了受冰川作用較強的環境，指示了冰底巖石受冰川改造發生變形破碎和冰底碎屑經短距離搬運，且未經持續研磨和壓實而快速堆積的變形]。

（18）平行層狀、弱層狀冰巖相（Dms）：發育于拉嘎組下部和上部，巖相厚 7～15m ，由灰綠色厚層冰磧巖組成，側向分布廣泛，延伸距離超過 100m ，與交錯層理砂巖、泥巖、粉砂巖接觸，接觸面起伏不平。該巖相反映了冰川近岸水下卸載冰底碎屑，碎屑流在冰川接地區堆積成巖，或者冰川融水加強，導致冰底邊緣的塊狀冰磧物在堆積過程受流水影響而形成成層的變形[53.59.77]。

（19）再沉積平行層狀、弱層狀冰磧巖相（Dms（r））：發育于拉嘎組下部，巖相厚度介于 8～15m ，主要由灰綠色中一厚層冰巖組成，側向延伸距離約100m ，多與交錯層理砂巖、泥巖接觸，接觸面輕微起伏。冰磷巖中包含有砂礫巖和極少的花崗巖冰筏碎屑，碎屑多呈次圓球狀，分布不均、大小不一，其下部紋層翹曲，上部紋層繞過墜石生長，具有典型的冰筏碎屑墜入水下冰物中的特點[3]。此外，冰巖中還可見高含量的較大碎屑巖塊，巖塊成分以石英砂巖為主，少部分為花崗巖。該巖相反映了在接地區斜坡上，冰底前緣冰磧物與冰川融水沉積物或滑塌沉積物疊合，同時冰川釋放碎屑進入水體中受流水影響成層的冰磧物這一現象[。

（20）平行層狀、弱層狀變形冰磷巖相（Dms（c））：發育于拉嘎組上部，巖相厚度約為 10m ，由灰黑色厚層冰磧巖組成，側向分布廣泛，延伸距離超過50m 。冰磧巖中含有較大的巖塊，成分以石英砂巖為主，少部分為花崗巖，基質中顯示受水流活動改造的證據，如波狀交錯層理、軟沉積變形。與塊狀冰碩巖、交錯層理砂巖的接觸面略有起伏。該巖相反映了塊狀冰磧物在快速堆積過程中不穩定，被流水牽引力二次改造或發生了垮塌變形[53.7，屬于冰底環境下的構造。

3.2 巖相組合分析

根據巖相類型及其空間相互關系，結合冰期層位特征，本研究共劃分出16類典型巖相組合，識別出5類沉積體系（圖3）。綜合分析巖相和巖相組合特征，本文認為拉嘎組的沉積物組合為正常的濱淺海碎屑巖和受近岸一陸棚冰海環境影響的冰水沉積，與冰期有關的沉積環境主要有淺海陸棚、基線扇、冰底、冰河、冰湖、冰水扇這六類（圖4，5），存在多次海平面波動，六類沉積環境詳細描述如下。

淺海陸棚：位于拉嘎組下部，橫向分布十分廣泛，雖然在多個層位可見，但與冰期相關的沉積相僅有一處，厚度約為 7m 。過渡帶的冰筏碎屑沉積以含墜石灰綠色薄一中層粉砂巖為特征，墜石巖性為砂巖[80-81]，由于沒有遭受近岸濱海波浪作用及水道牽引流的影響，泥巖、粉砂巖沉積構造以水平層理為特征，但墜石在野外不易識別。

基線扇：位于拉嘎組底部，橫向分布十分廣泛，沉積相厚度約為 15m 。主要由灰綠色薄層泥巖、薄一中層粉砂巖、中層細砂巖組成，泥巖呈紋層狀且發育冰筏墜石，墜石巖性主要為砂巖和灰巖，細砂巖可見波狀交錯層理。楔狀的細砂巖體是冰川融水攜帶砂礫質碎屑從冰下隧道中流出，經過水下斜坡時沉積形成的[2，代表著基線扇近端的沉積。含冰筏墜石的泥巖、粉砂巖屬于基線扇體近端到遠端的過渡區（圖6a），這些冰筏碎屑來自富含沉積物的溫基潮水冰川，而不含冰筏墜石的泥巖屬于基線扇遠端，表明冰川崩解的浮冰在到達基線扇體外圍時就已完全消融[82]。

冰底：位于拉嘎組下部和上部，沉積相度變化較大，約在 2～30m 范圍內。主要由灰綠色、灰黃色、灰黑色塊狀或平行層狀冰磧巖組成。拉嘎組底部的灰綠色塊狀冰巖中含有多個巨型巖塊，這些巨型巖塊呈疊瓦排列嵌入灰綠色泥巖、粉砂巖基質中（圖6b），并引起基質褶皺變形；疊瓦狀排列的現象顯然是由冰底推覆作用造成的，推進應力還使得巖塊下部的粉砂巖、泥巖層發生了褶皺變形[76.78（圖6c），這是典型的冰底構造變形現象，最后這些巨型巖塊隨同冰底碎屑堆積并與下部基質一起成巖。其他塊狀冰磧巖主要分布在拉嘎組上部（圖6d），基質中可見漂礫或巖塊，其巖性主要為砂巖，部分冰巖基質發育同沉積變形，這是垮塌變形或者冰底內部融水流改造的結果，這一類廣泛分布沉積較厚的塊狀冰碩巖常被解釋為冰川底部的沉積[59.80]，用來指示冰川作用加強和冰進的過程。常與泥巖或交錯層理砂巖接觸的平行層狀、弱層狀冰磧巖（圖6e），是由于冰川底部近端處的高能水流對不穩定的塊狀冰磧物進行改造的結果[83]，常反映冰川作用的減弱和冰川融水的加強[53.59]，屬于冰川底部前緣沉積。

冰河：主要位于拉嘎組上部，拉嘎組下部局部發育，各層位沉積相厚度差距較大，最大可達 20m ，最小僅約 3m 。冰河沉積下部一般由黃色、灰黑色、深灰色細礫巖、含細礫粗砂巖、中砂巖、細砂巖組成，上部為灰黑色泥巖、粉砂巖和深灰色、灰黃色、灰黑色含細礫砂巖，砂巖發育有槽狀交錯層理、楔狀交錯層理、低角度交錯層理、波狀交錯層理、局部的軟沉積變形和平行層理，該沉積體系為辨狀河沉積[54.64.84]。存在沖刷面的透鏡狀或疊瓦狀構造礫巖、含礫砂巖指示河道沖刷后的河床滯留沉積[52，61，65.85]（圖6f）。下覆含礫砂巖、砂巖常發育楔狀交錯層理和槽狀交錯層理（圖6g），向上發育小型低角度交錯層理、小型波狀交錯層理和平行層理的砂巖（圖6h），指示心灘沉積或河道沙壩沉積8。夾于交錯層理含礫砂巖中的透鏡狀小型交錯層理砂巖或透鏡狀礫巖很可能是由于高流態下水流突然加快而在心灘頂部形成的流槽沉積[72.87]。發育模糊不清的楔狀或波狀交錯層理砂巖之上的水平層理粉砂巖和泥巖，屬于泛濫平原沉積[]。礫巖中夾有透鏡狀砂巖，或含礫砂巖呈楔狀體覆蓋在礫巖之上，且礫巖局部發育疊瓦狀構造，與砂巖均可見楔狀交錯層理，指示洪水期的高能河道充填沉積[54.57，62]

冰湖：位于拉嘎組上部，橫向分布十分廣泛，沉積相厚 3～15m 。主要由灰黑色薄層泥巖、灰黑色中層細一中砂巖、深灰色塊狀細砂巖組成，泥巖呈紋層狀且局部層位泥巖中可見砂巖墜石，發育波狀交錯層理的中層細一中砂巖中也含有砂巖墜石，深灰色塊狀細砂巖發育沙紋爬升層理和波狀交錯層理。泥巖覆蓋在含有墜石的波狀交錯層理細砂巖之上（圖6i），且波狀交錯層理細砂巖之下的楔狀交錯層理中一粗巖頂部可見浪成波痕，反映了淺水環境下的波浪以及與冰川接觸時對沉積物的作用，屬于受冰川墜石影響的淺湖沉積[89-90]。紋層狀泥巖分布最為廣泛且厚度最大可達 15m ，反映了水動力較弱或安靜的環境，屬于未與冰川接觸的深湖環境84，8.901]。泥巖層頂底零星可見的冰筏墜石，屬于冰筏碎屑墜入湖盆底的深湖沉積。夾于厚層泥巖中的塊狀冰磧巖和砂巖應是在近岸的濱、淺湖環境中受冰川作用而發生的冰底沉積。下部為波狀交錯層理細砂巖，上部為沙紋爬升層理細砂巖的巖石組合，屬于淺湖環境下的三角洲前緣沉積[74.84]（圖6j）。

冰水扇：位于拉嘎組頂部，在以中一厚層生物碎屑灰巖為代表的碳酸鹽臺地沉積層之下，橫向分布廣泛，側向延伸可達 30m ，沉積相厚度約 9m 。主要以塊狀、雜亂的灰黑色礫巖為主（圖6k），與深灰色、灰黑色含礫粗一中砂巖互層。下部礫巖可見疊瓦狀構造，和砂巖均有楔狀交錯層理（圖61），上部為中層塊狀粗砂巖與礫巖互層，構成粗一細旋回。塊狀、雜亂、分選差、次棱角一次圓狀的礫巖與含礫砂巖是由冰川融水噴射流輸送到水下融水扇而沉積的，構成冰水扇環境，其中扇體下部或中部的泥石流和片狀洪水占主導地位。具有顆粒支撐的大礫石的厚層礫巖屬于泥石流沉積[85]，片狀的層狀粗砂巖與礫巖互層屬于漫流沉積[85.90.92]。具有沖刷基底的疊瓦狀礫石可能與辮狀河道的縱向沙壩有關，由高能河道流產生[85，9.92-93]。夾于礫巖中的楔狀交錯層理砂巖是辨狀河道充填沉積[57-58.62.，93]。

4討論

4.1冰川沉積體系

冰川依據其整體發育環境的不同，可分為陸地型冰川和海洋型冰川，同時冰川沉積物又可以出現在一系列不同的亞環境中8]，這些亞環境可以由它們的地貌和相對于冰體的位置來定義，每一種環境都創造了不同的沉積體系，具有其獨特的沉積特征，而沉積環境是否受到冰川的影響，取決于對冰磷巖的判斷[49]。

研究區冰川演化階段可分為位于拉嘎組下部的早期演化階段（剖面1、2）和位于拉嘎組上部的晚期演化階段（剖面3、4）。通過上述對研究區實測剖面拉嘎組及其上覆和下伏地層的沉積環境的恢復，加之拉嘎組中發育有指示淺海相的苔蘚蟲等化石，可以確定拉薩地塊中部的晚古生代冰川位于近岸冰海環境中。其不是正常的海洋型冰川，存在位于低潮帶附近的冰墻及延伸至淺海的冰舌及斷離的冰筏[83]，冰川沉積體系主要分為海相和陸相（圖7）。

從上文對巖相、巖相組合的劃分，及沉積環境的分析來看，研究區冰底沉積體系指示冰川底部沉積環境，位于海岸或近海環境中。地層保留了塊狀、平行層狀或弱層狀冰巖，以及代表冰川向海推進過程的含疊瓦排列巨型巖塊的冰巖。但拉嘎組這些冰期沉積物表面很難見到擦痕，可能是冰川消融發生卸載時在原地或近原地釋放碎屑來堆積，使得冰體所承載的碎屑顆粒沒有發生明顯的相互運動或擠壓。基線扇沉積體系指示近岸一陸棚沉積環境，地層中既保存了指示水下位于水下斜坡靠近冰川的楔狀砂巖體，同時也保留了切穿正常巖層層理的冰筏墜石等指示冰海沉積的證據。淺海陸棚沉積體系指示淺海陸棚沉積環境，粉砂巖中保存有較多的冰筏墜石，指示遠端浮冰或海上冰舌釋放冰筏碎屑的作用，反映冰海相沉積特征。冰河和冰湖主要由冰川融水或排水提供水流和沉積物，冰河沉積體系多指示冰緣河流沉積環境，主要由砂巖、含礫砂巖、礫巖組成，巖石普遍發育交錯層理，巖石組合也較為豐富（a）含墜石泥巖、粉砂巖;（b）巨型砂巖巖塊；（c）冰底基質褶皺變形;（d）塊狀冰巖;（e）層狀冰巖;（f）具沖刷面含礫砂巖； Π（Π_g） 槽狀交錯層理砂巖;（h）波狀交錯層理砂巖;（i）含墜石砂巖;（j）沙紋爬升層理砂巖;（k）塊狀礫巖;（1）楔狀交錯層理礫巖

（sd fied diamictite; （f） pebbled sandstone with erosion surface; trough cross-bedded sandstone; （h）rippled cross-bedded sandstone; （i） sandstone containing dropstone; （j. sandclimbing ripple bedding sandstone;（k） massive conglomerate;（l） wedge-shaped cros-bedded conglomerate

多樣，具備辨狀河沉積的一般特征；冰湖沉積體系指示位于近海的陸上湖泊環境，主要由泥巖，以及砂巖組成，泥巖呈紋層狀且分布廣泛，砂巖具有爬升沙紋層理、波狀交錯層理等特征，冰筏墜石的出現與否可指示湖盆與冰川是否接觸。冰水扇沉積體系指示冰川邊緣的沖積扇環境，以塊狀、雜亂的礫巖和含礫砂巖為主，可見泥石流沉積、漫流沉積、河道充填沉積等特征，冰水扇的砂礫巖相是由冰川邊緣的強大融水噴射流輸送到水下融水扇上并沉積形成的[94]。

早期演化階段，發育于低海拔地區的冰川在潮坪沉積體之上形成并逐漸向海推進，這一運移使得冰川底部對先前海岸附近的灰巖、花崗巖及砂巖巨型巖塊產生明顯的摩擦、擠壓和推移作用，加之海浪不斷拍打使其逐步磨圓，最終呈疊瓦狀堆積在冰川底部。隨后冰川推進到濱岸附近，發生卸載堆積，冰川融水析出的碎屑物質會形成層狀、弱層狀冰巖以及楔狀砂巖體，反映冰川消融后沉積物原地或近原地的卸載。此外，漂浮在海上的冰蓋或脫離冰蓋的冰筏，攜帶有較多的漂礫及細碎屑物質，這些冰筏碎屑快速卸載，在淺海陸棚陡坡深水地帶與粉砂或泥巖沉積混合，形成以墜石沉積為特點的冰海相沉積[77.80]。晚期演化階段，塊狀冰巖向層狀、弱層狀冰磧巖轉變，最后再向砂泥質沉積的粗一細序列變化，反映了冰進時冰川對先前沉積物強烈的冰川構造化作用到冰退時冰川融水流沉積作用這一過程[7.80，895]。冰河沉積環境和冰湖沉積環境主要由冰川融水或排水提供水流和沉積物，冰水扇的砂礫巖相是由冰川邊緣的強大融水噴射流輸送到水下融水扇并沉積形成的94。晚期演化階段的冰川已較為成熟且逐步走向衰退，冰底、冰河、冰湖沉積環境韻律的頻繁出現，暗示該陸地型冰川在研究區經歷了多次冷暖事件。拉嘎組頂部和昂杰組的大規模碳酸鹽巖沉積則指示該冰川完全消亡，研究區最終恢復為溫暖氣候背景下的正常濱淺海沉積。

4.2對拉薩地塊晚古生代冰期的指示意義

本文利用冰川層序地層方法來分析剖面垂向上沉積序列的變化趨勢，識別研究區早期演化階段和晚期演化階段的冰進一冰退旋回。早期演化階段，冰川旋回層序位于海洋環境中，冰底構造或變形磧代表著冰進過程，基線扇中的含冰筏墜石泥巖或粉砂巖，以及冰河的含礫砂巖或砂巖則代表著冰退過程。在冰期到間冰期的轉變過程中，大量冰川融水進入海洋導致海平面的快速上升。晚期演化階段，冰川旋回層序則位于陸相環境中，從塊狀冰巖到層狀、弱層狀冰磷巖，再到整體粒度細化的砂巖、泥巖這一垂向變化，說明冰川體量逐漸變小，氣候逐漸變暖，冰川持續消退直至完全消融。塊狀冰磧巖與指示河流的砂礫巖韻律，則說明多次小規模冰期一間冰期的出現。在拉嘎組上部，可識別出一次特殊的冰期，冰川融水攜帶的大量泥沙礫石形成冰水扇環境覆蓋在冰底環境之上，而拉嘎組頂部和昂杰組中下部約 50m 的中一厚層灰巖則恰好位于冰水扇沉積之上，說明這一次的冰水扇沉積代表研究區氣候變暖和晚古生代冰期的結束。冰川融化使得海平面上升，海侵加劇，因此，研究區開始恢復為溫暖氣候背景下的正常濱淺海沉積。總體上，拉嘎組在早期演化階段和晚期演化階段均可劃分出較多的小冰期一間冰期沉積序列，佐證了晚古生代冰期存在過多次小規模的冰期事件，發生了多次小規模的冷一暖氣候化11，978] ○

冰海環境中與冰川有關的沉積物數量的多少不僅與盆地性質有關，而且與冰川的熱狀態有很大關聯，正在解凍的冰川要比完全處于冷凍狀態下的冰川所提供的沉積物多的多[3。通過前文對申扎地區拉嘎組的巖相、巖相組合特征及沉積環境分析，可以發現地層中的沉積物特別是冰期沉積物的數量及類型十分豐富，反映了十分高的沉積速率背景，由此可以判斷影響拉薩地塊申扎地區的冰川處于解凍或正在解凍的狀態中3。此外，通過上述對研究區冰期地層垂向上的沉積序列分析，不難看出冰川沉積環境整體由深水區向淺水區的變化，這指示了申扎地區存在海洋型冰川向陸地型冰川的演化，說明了冰川向陸地方向的不斷退縮。這種大型冰川由海到陸的退縮與晚石炭世一早二疊世期間全球氣候變化息息相關，為此，結合前人對此時期的氣候變化研究可以更好理解拉薩地塊冰川消融的原因。20世紀90年代，Berner9就利用硅酸鹽礦物風化的反饋函數來計算 CO₂ 水平，建立了過去5.7億年間大氣中的二氧化碳水平的模型，結果顯示在晚石炭世一早二疊世大氣 CO₂ 濃度呈增高趨勢。進入21世紀后，也有許多學者為這一時期的氣候變化研究做出不小的貢獻，如Milleretal.[o匯編了顯生宙各階段的海平面變化，認為在不同時間尺度，海平面與氧同位素的變化相對應，可以反映百萬年尺度上的冰量變化，在賓夕法尼亞亞紀中期一早二疊世，全球海平面上升，冰川總體量減少，與Rosa et al.、，Fielding et al.[15]、Rygel et al.[o1]發現此時期全球海平面上升及冰川覆蓋面積減少的結果一致;Frank[匯編了來自俄羅斯、華南、澳大利亞東部、歐美等地的牙形石和腕足類化石穩定碳氧同位素研究，分析發現在晚石炭世一早二疊世，全球大氣 O₂ 濃度呈降低趨勢，大氣 CO₂ 濃度呈增高趨勢，海平面處于上升階段。上述前人的研究說明在晚石炭世一早二疊世這一階段，全球大氣 O₂ 濃度降低、大氣CO₂ 濃度增高、海平面上升、冰川總體量降低（圖8），此外更直觀的海水古溫度升高[103]植物優勢種向干旱植被轉變104等現象，均指示了全球氣候整體變暖的趨勢。因此，可以認為晚石炭世一早二疊世的全球氣候變暖是驅動拉薩地塊冰川消融的主要原因。

5結論

（1）根據地層巖石巖性、沉積構造及空間展布等特點，申扎地區晚古生代冰期早期演化階段可識別出潮坪相、濱岸相、冰川相和淺海陸棚相，冰川相以冰筏墜石和冰底沉積為主；晚期演化階段中可識別出冰河相、冰湖相、冰川相、冰水扇相和碳酸巖臺地相，冰川相以冰底沉積為主。

（2）通過對拉嘎組冰磧巖特征和沉積序列的綜合分析，識別出申扎地區晚古生代冰期存在頻繁的冰期一間冰期旋回，說明拉薩地塊晚古生代冰期是由多次冰期事件組成的，指示地球在這一時期存在多次的冷一暖氣候交替。

（3）根據冰川層序地層學研究，得出申扎地區拉嘎組中冰川沉積環境由早期海相轉變為晚期陸相的結果，說明冰川整體向陸退縮，處于消融狀態，反映了全球氣候在晚石炭世一早二疊世逐漸變暖的趨勢。

（4）本次研究未能呈現拉薩地塊申扎地區拉嘎組整個沉積序列，中間缺少的地層可能保留了其他冰期沉積記錄，下一步對研究區完整的拉嘎組沉積序列分析是工作的重點。關于拉薩地塊晚古生代冰期的研究較少，前人多聚焦于拉嘎組碎屑鋯石U-Pb年代學和生物化石研究，需要加強對晚古生代冰期沉積學的研究，以此恢復拉薩地塊晚古生代冰期沉積演化歷史。

致謝感謝兩位審稿專家和編輯部老師的寶貴意見和建議。申扎縣自然資源局在野外工作中給予了大力支持，碩士研究生趙瀟然也參與了部分野外工作，在此一并感謝。

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Abstract：[Objective]The climate records oftheLatePaleozoic icechamber，which developed mainlyin the Gondwana continent，are quite similar to the evolution of the currnt climate.It has becomea focus for comparative studies of Quaternary ice ages and icechamber climate.The Late Paleozoic ice age was a glacial event with the most widely ranging influence and the richest geological record since the Phanerozoic.Itsevidence of thecomplete greenhouseicehouse-greenhouse climate change processisof great significanceforanunderstanding of the evolutionof the present climateon Earth.The Lhasa Block was locatedatthe northeastern marginof theGondwanacontinent during the Late Paleozoic.Although many studies have been conducted on the spatial and temporal evolution and controling factors of theLatePaleozoic ice age，thesedimentary evolution historyof the Lhasa Block during thattime remained unclear.[Methods]In viewof this，inthis studythe Late Paleozoic strata inthe Xainza area of the Lhasa Block was selected for a 1：200 scale profile survey，which included rock color，lithological characteristics，rock thickness， sedimentary structures，fosilsand contactrelationships.Lithofacies and theirassociations were clasifiedforglacial development，andsedimentaryarchitecture analysis wasappliedtofind the lateraland vertical changes ofsedimentaryfaciesthat would identifythe sedimentary environmentand restorethe glacial sedimentary system.[Results]The study showed thatthe Late Paleozoic iceage records in the Lhasa Block are mainlyevident at the Lagar Formation， with the ageconstrained betweenthe Late Carboniferous and EarlyPermian.The glacial deposits of the Lagar Formationindicate twenty lithofacies and sixteen typical lithofacies asociations indicating six sedimentary environments ： shallow sea shelf，baselinefan，subglacial，iceriver，ice lakeandoutwash fan.Conclusions]TheLatePaleozoic glaciers inthecentral part of the Lhasa Block were located inanearshore glaciomarine environment，and the glacial deposition system was mainlydivided into marine and terrestrial phases.In adition，a numberof small glacialinterglacialcyclones weredelineated inboth theEarlyandlateevolutionarystagesof theLagarFormation，basedon vertical variation of glacial and non-glacial environments.Thesedimentary system analysis for theLagar Formation sedimentary sequences indicates thattheLatePaleozoic ice age inthe Xainza area of theLhasa Block experienced a transition fromearlymarine to late terrstrial glaciations，indicatingaglobal trendof gradual climate warming from the LateCarboniferous tothe Early Permianconsistent with global Late Paleozoic iceage evolutionary features.The Late Paleozoic iceage was the closest global iceage tothe Quaternaryiceage and isan important window forunderstanding future climate shifts suchas glacial melting and global warming.Conducting research into Late Paleozoic sedimentary records inthe Lhasa Block is greatlysignificantfor explorationofthe spatial and temporal evolution，climate change and driving mechanisms of the global Late Paleozoic ice age.

Key words：Lhasa Block；Xainzaarea；Late Paleozoic ice age；lithofacies；sedimentary environment；glacier evolution