川西理塘地区雅江残余盆地西康群两河口组沉积地质特征及物源分析
Sedimentary Geological Characteristics and Provenance Analysis of Lianghekou Formation, Xikang Group, Yajiang Residual Basin, Litang Area, Western Sichuan
DOI: 10.12677/OJNS.2022.106113, PDF, HTML, XML,    科研立项经费支持
作者: 田光昊*, 胡新茁#, 王晓阳:中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心,河北 廊坊
关键词: 川西理塘地区两河口组沉积地质特征物源Litang Area Western Sichuan Lianghekou Formation Sedimentary Geological Features Provenance
摘要: 川西理塘地区雅江残余盆地西康群两河口组地层位于甘孜理塘蛇绿混杂岩带东侧,是研究西南三江造山带沟弧体系的重要地区,为了解研究区两河口组沉积地质特征及物源性质,丰富三江造山带沟弧体系中的沉积地层,利用沉积学及岩石地球化学特征方法,对研究区两河口组地层进行沉积地质特征和物源分析,取得以下进展:两河口组发育递变层理、平行层理、斜层理、包卷层理,可见4种基本层序类型。沉积相分析可知,两河口组为盆地–斜坡沉积环境形成。岩石地球化学特征及判别图解表扬,物源主要形成于被动大陆边缘,但明显有大陆岛弧的物质加入。
Abstract: The Lianghekou Formation of the Xikang Group in the Yajiang Residual Basin in the Litang Area of Western Sichuan is located on the east side of the Litang ophiolitic melange belt in Garzi, and it is an important window to study the gully arc system of the Sanjiang orogenic belt in the southwest. Source properties, enrich the sedimentary strata in the trench-arc system of the Sanjiang orogenic belt, and use the methods of sedimentology and petro-geochemical characteristics to analyze the sedimentary geological characteristics and provenance of the Lianghekou formation in the study area. The following progress has been made: the development of the Lianghekou Formation Variation bedding, parallel bedding, oblique bedding, and wrapping bedding can be seen in four basic sequence types. Sedimentary facies analysis shows that the Lianghekou Formation was formed in a basin-slope depositional environment. The petrochemical characteristics and identification diagrams show that the provenance of the Lianghekou Formation is mainly formed in the passive continental margin tectonic environment, but there are obvious additions from the continental island arc.
文章引用:田光昊, 胡新茁, 王晓阳. 川西理塘地区雅江残余盆地西康群两河口组沉积地质特征及物源分析[J]. 自然科学, 2022, 10(6): 1005-1015. https://doi.org/10.12677/OJNS.2022.106113

1. 引言

两河口组最早由四川区调队1980年创名于雅江县两河口。辜学达等人在1997年认为:两河口组岩性主要以变质砂岩、板岩为主 [1] [2]。本次研究在通过野外地质调查和采集岩石地球化学样品,查明两河口组沉积地质特征及其物源属性。

2. 地层概况

两河口组在理塘地区大面积出露。岩层可见明显的鲍玛层序,与雅江组(T3y1)和新都桥组(T3xd2)呈整合接触 [1] [3] [4] [5] [6]。岩性根据特征分为三段:

两河口组一段(T3lh1):岩性为深灰色中厚层中–细粒变质岩屑石英砂岩夹灰黑色中薄层粉砂质板岩 [3] [7],见图1。岩屑砂岩内部常发育劈理;发育平行层理、斜层理,底部发育重荷模、槽模,局部见泥砾,多呈圆–椭圆状,总体在1.2~2.0厘米之间。板岩常见水平层理,见有“Nereites”遗迹 [3]。两河口一段形成环境于深水环境。

两河口组二段(T3lh2):岩性为深灰色中厚层-块状变质岩屑石英砂岩与粉砂质板岩不等厚间互( [3] [7],见图1。砂岩内见平行层理、斜层理、包卷层理,见图2;底部发育重荷模、槽模,见泥砾,多呈圆–椭圆状,总体在0.5~5.0 cm之间。板岩内见水平层理,见有“Nereites”遗迹 [3],见图3。两河口二段形成环境于较深水环境。

Figure 1. Field rock characteristics of Lianghekou formation. (A) Section III of Lianghekou Formation; (B) Section II of Lianghekou Formation; (C) Section I of Lianghekou Formation

图1. 两河口组野外岩石特征。(A) 两河口组三段;(B) 两河口组二段;(C) 两河口组一段

Figure 2. Encapsulated bedding developed in metamorphic siltstone of the second member of Lianghekou Formation and “Nereites” traces in slate

图2. 两河口组二段变质粉砂岩中发育的包卷层理及板岩中“Nereites”遗迹

Figure 3. Measurement of groove model and ancient flow direction for the development of metamorphic lithic quartz sandstone in the second member of Lianghekou Formation

图3. 两河口组二段变质岩屑石英砂岩发育的槽模及古流向测量

两河口组三段(T3lh3):岩性为灰色粉砂质板岩夹中薄、中厚层状变质岩屑石英砂岩 [3] [7],见图1。砂岩内见平行层理、斜层理、包卷层理,见图4;发育重荷模、槽模;地层可见褶皱。板岩内见水平层理,可见动藻迹“Zoophycos”,见图5(B)。可见植物化石碎片(Neocalamites)及海百合茎 [3],见图5(A)。两河口组三段形成于深海盆地与大陆斜坡的过渡部位 [2]。

Figure 4. Sedimentary structure in the third member of Lianghekou Formation. (A) Encapsulation bedding in metamorphic lithic quartz sandstone; (B) Oblique bedding in metamorphic lithic quartz sandstone

图4. 两河口组三段岩层内沉积构造。(A) 变质岩屑石英砂岩中包卷层理;(B) 变质岩屑石英砂岩中斜层理

Figure 5. Plant fossil fragments and remains of the third member of Lianghekou Formation. (A) Plant fossil fragments in metamorphic lithic quartz sandstone; (B) “Zoophycos” relics in slate

图5. 两河口组三段岩层植物化石碎片及遗迹。(A) 变质岩屑石英砂岩中植物化石碎片;(B) 板岩中“Zoophycos”遗迹

3. 沉积相分析

两河口组一段(T3lh1):本段地层基本层序对应鲍马层序的ad、ac、abc、acd段 [3],见图6。根据包卷层理发育方向(282˚)和槽模古流向方向(102˚),沉积时古流向由东到西的同时,局部层出现小段逆流向。其特征变现为浊积扇的扇根沉积。

两河口组二段(T3lh2):本段地层基本层序对应鲍马层序的ac、ad、bd、bcd段 [3],见图6。根据古流向方位(282˚、234˚、235˚、220˚),沉积时古流向由东向西。其特征表现为浊积扇的扇中沉积。

两河口组三段(T3lh2):本段地层基本层序对应鲍马层序的ac、abc、bd、bcd、cd段 [3],见图6。根据古流向方位,沉积时由东向西。其特征表现为浊积扇的扇缘沉积。

Figure 6. Basic sequence of Lianghekou Formation

图6. 两河口组岩层基本层序

综上,两河口组地层基本层序主要有两种:① 基本层序Tabc + Tbcd段组合,由变质岩屑石英砂岩与板岩互层组成,主体为砂岩。② 基本层序Tac + Tbcd + Tcd段组合,由粉砂质板岩、变质岩石石英砂岩、变质长石砂岩等互层组成,主体为板岩。

一般在砂岩底面上可见十分发育的重荷模、沟模、槽模等沉积构造,见图3。两河口组的沉积环境为盆地–斜坡,属浊积扇扇根–扇中–扇缘沉积 [3]。

4. 沉积物源分析

4.1. 样品采集

本次工作在研究区雅江残余盆地两河口组内采集了7件岩石样品,进行了岩石地球化学分析,试图恢复雅江残余盆地晚三叠世沉积地球化学特征。其中两河口组一段3件,两河口组二段2件,两河口组三段2件,见表1

Table 1. Geochemical analysis samples of Lianghekou Formation of Upper Triassic Xikang Group in Yajiang Residual Basin

表1. 雅江残余盆地三叠系上统西康群两河口组地球化学分析样品表

4.2. 分析结果

本次研究采集的样品其测试结果均在允许误差范围内。分析结果见表2

Table 2. Petrochemical characteristics of sedimentary rocks of Lianghekou Formation, Xikang Group, Yajiang Residual Basin

表2. 雅江残余盆地西康群两河口组沉积岩岩石地球化学特征

注:(La/Yb)Na、(Ce/Ce)*a、(Eu/Eu)*a分别代表球粒陨石标准化的值,(La/Yb)Nb、(Ce/Ce)*b、(Eu/Eu)*b分别代表北美页岩(NASC)标准化的值,球粒陨石标准引自Sun and MacDonough(1989),北美页岩(NASC)标准引自Gromet等(1984)。

样品SiO2含量集中在56.71%~78.92%,其中粉砂质板岩样品PM14-26FX1 SiO2含量较低,为56.71%;其余砂岩SiO2含量为69.83%~78.92%。Al2O3含量集中在8.73%~19.01%。所有样品的CaO含量小于5%,表明碳酸盐化较弱。K2O/Na2O值集中在0.37~1.03,粉砂质板岩K2O/Na2O值较高,为4.64。

4.3. 元素地球化学特征

雅江残余盆地西康群两河口组沉积岩样品球粒陨石标准化的(La/Yb)N值为:两河口组12.18,略高于被动大陆边缘(10.8),与其他类型差别明显,见表3;显示西康群两河口组沉积岩主要形成于被动大陆边缘环境。

Eu异常(Eu/Eu*)是示踪地壳演化和壳–幔交换作用的重要探针 [3] [8] [9]。大陆上地壳的Eu/Eu*为0.65~0.75 (Gao, 1995),研究区两河口组沉积岩球粒陨石标准化的Eu/Eu*平均值为0.61,接近并略低于大陆上地壳的平均值。北美页岩标准化的Eu/Eu*为0.97。

沉积岩的Ce异常(Ce/Ce*)可以判断岩石形成的沉积环境。具体可表现为Ce在深海和深海沉积物中亏损,呈现负异常,在铁镁结核中正异常。当还原环境时,Ce异常不明显。研究区沉积岩北美页岩标准化的Ce/Ce*变化幅度较小,两河口组为0.82,表明三叠系雅江盆地沉积环境的氧化还原条件变化并不大,总体上处于弱还原环境。

Table 3. Main rare earth element parameters of sedimentary rock samples of Lianghekou Formation in Yajiang Residual Basin (Sun and MacDonough, 1989)

表3. 雅江残余盆地两河口组沉积岩样品稀土元素主要参数(球粒陨石数据采用Sun and MacDonough,1989)

5. 物源分析

碎屑岩的微量元素含量的变化与构造背景之间有着内在的必然联系,通过分析碎屑岩的化学成分,可以很好的反映物源区的大地构造背景和构造演化特征 [3]。

根据log(w(K2O)/w(Na2O))与w(SiO2)的关系图解,见图7(A),两河口组样品主要投在被动大陆边缘与活动大陆边缘之间,但相对被动大陆边缘占优势。这表明西康群沉积岩应形成于被动大陆边缘环境,但可能有活动大陆边缘或岛弧的物质参与。在La/Sc-Ti/Zr图解上,见图7(B),研究区大多数样品投在活动大陆边缘区域内或其附近。由前人的研究可知,雅江残余盆地的沉积环境为被动大陆边缘,并有一定程度大陆岛弧的参与影响 [10] [11]。本次研究的雅江残余盆地西康群两河口组构造环境符合前人观点。

Figure 7. Structural environment discrimination diagram of major and trace elements of sedimentary rocks in Lianghekou Formation of Xikang Group in Yajiang relict basin. (Based on Pettijohn et al., 1973; Bhatia and Crook, 1986)

图7. 雅江残余盆地西康群两河口组沉积岩主量及微量元素构造环境判别图解。(底图据Pettijohn et al.,1973; Bhatia and Crook,1986)

在Th-Co-Zr/10和Th-Sc-Zr/10构造环境判别图解上,研究区样品主要投在被动大陆边缘和大陆岛弧区域下方,见图8,这在一定程度说明晚三叠世雅江残余盆地西康群两河口组沉积岩的物源可能并不是来自单一的物源区,其形成构造背景可能为被动大陆边缘,但明显有大陆岛弧的物质加入。

Figure 8. Th Co Zr/10 and Th SC Zr/10 tectonic environment discrimination diagram of sedimentary rocks of Lianghekou Formation of Xikang Group in Yajiang Residual Basin. (A) Ocean island arc; (B) Continental island arc; (C) Active continental margin; (D) Passive continental margin (Base map according to Bhatia and Crook, 1986)

图8. 雅江残余盆地西康群两河口组沉积岩Th-Co-Zr/10、Th-Sc-Zr/10构造环境判别图解。(A) 大洋岛弧;(B) 大陆岛弧;(C) 活动大陆边缘;(D) 被动大陆边缘(底图据Bhatia and Crook,1986)

综合岩石地球化学特征及其判别图解,两河口组的物源主要形成于被动大陆边缘构造环境,但明显有大陆岛弧的物质加入。

6. 结论

1) 川西地区雅江残余盆地西康群两河口组岩性主要为变质岩屑石英砂岩、粉砂质板岩、变质长石岩屑砂岩等,发育递变层理、平行层理、斜层理等。

2) 川西地区雅江残余盆地西康群两河口组的沉积环境为盆地–斜坡。

3) 综合岩石地球化学特征及图解,两河口组的物源主要形成于被动大陆边缘,但明显有大陆岛弧的物质加入。

基金项目

中国地质调查局项目(12120114009001、12120113071300),中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心项目(ZD20220318)。

NOTES

*第一作者。

#通讯作者。

参考文献

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