北羌塘坳陷夏里组碎屑岩地球化学特征及其对风化、物源与构造背景的启示^*

Geochemical characteristics of clastic rocks from the Xiali Formation in North Qiangtang Depression and their implications for weathering,provenance and tectonic setting

摘要

北羌塘坳陷中侏罗世夏里组沉积期发生了一次大规模海退,发育大量含膏碎屑岩。本研究以北羌塘坳陷胜利河西剖面和羌科1井夏里组碎屑岩岩石学及元素地球化学资料为基础,分析其物源区化学风化强度、沉积物源属性及大地构造背景,明确其对侏罗纪盆地演化及成盐响应的意义。 结果表明: (1)研究区夏里组碎屑岩化学风化指数(CIA)受颗粒大小与分选性影响较大,且基本不受沉积旋回的影响,故泥页岩样品的CIA值能够较真实地反映物源区的化学风化强度。羌科1井夏里组泥页岩CIA值波动较大(60~77),基本不受钾交代作用影响,表明羌科1井物源区总体上经历了中等—弱的化学风化作用。胜利河西剖面夏里组泥页岩样品的CIA值受钾交代作用影响较大,经钾校正后的泥页岩样品CIA值(CIAcorr)为80~85,表明胜利河西剖面物源区经历了强烈的化学风化作用。(2)依据La/Th vs. Hf、Co/Th vs. La/Sc、La/Yb vs. 􀰐REE及A-CN-K等判别图解,结合显著的Eu负异常,推测夏里组物源主要来自长英质岩石。其中, 北羌塘坳陷西部胜利河和中部羌科1井地区夏里组碎屑岩主体形成于碰撞型构造背景,而东部沱沱河地区夏里组主体形成于岛弧构造背景,这一结论与北羌塘坳陷侏罗纪中期的构造体制一致, 即侏罗纪中期北羌塘中、西部为陆内弱挤压前陆盆地,而东部可能为班公湖—怒江新特提斯洋俯冲消减诱发的弧后前陆盆地。(3)侏罗纪早、中期北羌塘地区多期次海侵—海退、相对干旱的古气候条件及局限的古地理背景为夏里组膏盐岩形成奠定了有利条件。

Abstract

A large-scale marine regression occurred during the depositional period of the Middle Jurassic Xiali Formation in the North Qiangtang Depression,accompanied by the widespread deposition of gypsum-bearing clastic sediments. Based on integrated petrological characteristics and elemental geochemical analyses of clastic rocks from the Xiali Formation in the Shenglihexi section and Well QK-1,we systematically analyzed the intensity of chemical weathering,provenance characteristics,and tectonic setting of these sediments,which is critical for understanding the evolutionary history and evaporite response of the Jurassic basin system. The results indicate that the Chemical Index of Alteration(CIA)values of these clastic rocks are significantly influenced by grain size and sediment sorting,but minimally affected by sedimentary recycling;thus,the CIA values of mudstone samples reflect the intensity of chemical weathering in the source region. Mudstones from the Xiali Formation in Well QK-1 exhibit considerable variation in CIA values(60-77),with negligible influence from potassium metasomatism,indicating that the source area underwent generally moderate to weak chemical weathering. In contrast,mudstones from the Shenglihexi section show significant effects of potassium metasomatism;after correction for this influence(CIAcorr),their values range from 80 to 85,suggesting intense chemical weathering in the corresponding source region. Discriminant diagrams based on La/Th vs. Hf,Co/Th vs. La/Sc,La/Yb vs. 􀰐REE,and A-CN-K plots,along with pronounced negative Eu anomalies,collectively indicate a predominantly felsic rock provenance for these clastic deposits. Clastic sediments from the western and central segments of the North Qiangtang Depression were deposited in a continental collision setting,whereas those from the eastern segment were formed in an arc-related tectonic environment. This interpretation aligns well with the established tectonic framework of the North Qiangtang Depression during the Middle Jurassic. During this period,the central and western regions functioned as a weakly magmatic intracontinental foreland basin,while the eastern region likely developed as a back-arc foreland basin,induced by southward subduction of the Bangonghu-Nujiang Tethys Ocean. Multiple transgressive-regressive cycles,combined with a relatively arid palaeoclimate and restricted paleogeographic conditions in the North Qiangtang Depression during the Early to Middle Jurassic,may have created favorable conditions for the formation of extensive gypsum-rich evaporites within the Xiali Formation.

Graphical abstract

关键词

化学风化 / 物源 / 碰撞型背景 / 夏里组 / 羌塘盆地

Key words

chemical weathering / provenance / collision setting / Xiali Formation / Qiangtang Basin

1 概述

羌塘盆地位于青藏高原腹部,中生代隶属于含油气资源最为丰富的特提斯构造域东段(王成善等,2001)。该盆地不仅是青藏高原地区油气资源潜力最大的沉积盆地(谭富文等,2002;王剑等,2009,2022;吴珍汉等,2014),同时也是极具成盐远景的蒸发岩盆地(郑绵平等,2006;Fang et al., 2016)。然而,侏罗纪羌塘盆地的形成演化过程及其构造属性目前还存在很大争议。例如,王剑和付修根(2018)基于沉积相及岩相古地理分析,认为羌塘盆地经历了早—中侏罗世巴柔期被动陆缘裂陷→中侏罗世巴通期被动陆缘坳陷→中侏罗世卡洛期被动大陆向活动大陆边缘转化→晚侏罗世提塘期—早白垩世贝里阿斯期盆地萎缩消亡的演化过程; 沈安江等(2024)认为,早、中侏罗世北羌塘受龙木错—双湖和可可西里—金沙江造山带挤压影响发育陆内弱挤压前陆盆地, 晚侏罗世—早白垩世受班公湖—怒江特提斯洋关闭、碰撞影响发育陆内强挤压前陆盆地。以上争议导致对侏罗纪早、中期规模性膏盐岩的发育产生了不同的认识。中侏罗世卡洛期夏里组沉积期,盆地沉积中心迁移并发生了一次大规模的快速海退,以泥灰岩、粉砂质泥岩、砂岩、粉砂岩夹石膏沉积为特征,可能记录了侏罗纪羌塘盆地演化的关键信息(王剑和付修根,2018;Gao et al., 2020)。

已有研究证实,碎屑岩的化学成分与源区的化学风化程度及构造背景密切相关(Mclennan et al., 1993),被广泛用于判别沉积物物源属性、大地构造背景及源区的化学风化过程(Yang et al., 2016;Wang et al., 2018;吴晨骁等,2022;秦何星等,2024)。Bhatia(1983)在研究澳大利亚东部杂砂岩化学成分与源区构造背景关系时发现,在被动大陆边缘→活动大陆边缘→大洋岛弧→大陆岛弧背景下,Fe₂ O_3^T+MgO、TiO₂含量和Al₂O₃/SiO₂值依次增大,而Al₂O₃/(CaO+Na₂O)值依次减小,由此建立了(Fe₂ O_3^T+MgO) vs. Al₂O₃/SiO₂、(Fe₂ O_3^T+MgO) vs. TiO₂和(Fe₂ O_3^T+MgO) vs. Al₂O₃/(CaO+Na₂O)等源区构造背景判别图解。另外,Bhatia和Crook(1986)在对澳大利亚东部5个已知物源区构造背景的杂砂岩及泥岩的地球化学特征进行研究时提出了La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10、Th-Sc-Zr/10三角图解和La/Sc-Ti/Zr双变量图解。近年来研究发现,上述图解在源区构造背景判别中的可靠性较低(准确率低于30%),目前被认为需谨慎使用(Verma and Armstrong-Altrin,2013)。Verma和Armstrong-Altrin(2013)利用统计学原理,依据新生代沉积物中的主要氧化物提出了2个多维判别图, 其可以有效地区分碰撞、裂谷和岛弧构造背景,很大程度上提高了沉积岩构造背景判别的准确率(Moradi et al., 2016;Deng et al., 2019)。

羌塘盆地夏里组广泛出露地表,前人研究主要集中在石油地质条件分析(李亚林等,2008)、沉积古环境重建(夏国清等,2010)及成盐前景评价方面(曾永耀等,2014;Fang et al., 2016;徐其辉等,2023),而对其沉积物源及大地构造属性研究涉及较少。基于此,本研究拟以北羌塘坳陷西南缘胜利河西剖面及中部羌科1井夏里组砂岩和泥岩为研究对象,通过主量元素、微量及稀土元素、砂岩碎屑颗粒组分特征及前人研究成果来约束夏里组碎屑岩的化学风化历史、沉积物源及大地构造属性,进而探讨侏罗纪羌塘盆地性质及形成的地球动力学机制。研究成果对揭示夏里组成盐古构造环境具有重要意义。

2 区域地质背景

羌塘盆地位于青藏高原腹部(图 1-a),是该地区最大的海相沉积盆地,面积约20×10⁴ km²(王剑等,2004)。该盆地北邻可可西里—金沙江缝合带,南邻班公湖—怒江缝合带,可进一步划分为南羌塘坳陷、北羌塘坳陷和中央隆起带3个次级构造单元(图 1-b),构成了“两坳夹一隆”的羌塘盆地构造格局(谭富文等,2002;王剑等,2004;吴珍汉等,2014)。最新高精度航磁资料显示,南、北羌塘具有截然不同的重磁场特征,为2个完全不同的构造单元,中央隆起带为晚三叠世龙木错—双湖古特提斯洋关闭形成的缝合带(熊盛青等,2020;周道卿等,2021)。中生代羌塘盆地的形成演化受其北侧可可西里—金沙江古特提斯洋、中部龙木错—双湖古特提斯洋及南侧班公湖—怒江新特提斯洋演化控制。可可西里—金沙江古特提斯洋于晚泥盆世打开,石炭纪—晚二叠世处于持续扩张期,晚二叠世—中三叠世分别向北和向南双向俯冲,晚三叠世早期消亡闭合(Kapp et al., 2003;Ding et al., 2013)。中部龙木错—双湖古特提斯洋于寒武纪初始裂解,奥陶纪—泥盆纪处于扩张阶段,石炭纪—早三叠世发生多期次俯冲消减, 中—晚三叠世早期闭合消亡(李才等,2007)。班公湖—怒江新特提斯洋演化较晚,其于二叠纪早期打开,晚二叠世—晚三叠世进入持续扩张期,早侏罗世向北局部俯冲,中侏罗世进入全面俯冲消减阶段,晚侏罗世—早白垩世闭合消亡(Hu et al., 2022)。

自侏罗纪以来,北羌塘坳陷连续发育中—下侏罗统雀莫错组、中侏罗统布曲组、中侏罗统夏里组、上侏罗统索瓦组及上侏罗统—下白垩统白龙冰河组,这些地层构成了侏罗纪海相盆地的主体(王剑等,2004)。侏罗系整体具“三砂夹两灰”的特点,这是对大规模海侵—海退旋回的沉积响应(李勇等,2001;王剑等,2004;王剑和付修根,2018)。区域上,夏里组碎屑岩地层中产丰富的Chlayms(Radulopecten)vegans(sowerby),Plagiostoma sp.,Pterperna burensis,Ansisocardia tenera,Protocardia stichlandi等双壳类化石和Dorsoplicathyris ovalis, urmannella penptyChina等腕足类化石,据此将其时代归属为中侏罗世卡洛期(王剑等,2009)。近年来,关于夏里组形成时代也有不同的认识,如Fang等(2016)依据磁性地层学的原理和方法将雁石坪地区的夏里组形成时代归属为中—晚侏罗世,李焕纪等(2024)基于碎屑锆石定年数据认为夏里组的最大沉积年龄不早于173 Ma,为中侏罗世。

羌科1井位于北羌塘坳陷中部半岛湖地区(图 1-b,1-c),是目前全球海拔最高(井口海拔5030 m)的第1口高原油气科探井,井深4696.18 m,从上到下分别钻遇了上侏罗统索瓦组、中侏罗统夏里组和布曲组、中—下侏罗统雀莫错组及上三叠统那底岗日组(王剑等,2020,2022)。夏里组井深为50~1050 m,与上覆索瓦组和下伏布曲组均呈整合接触,并可进一步分为2段, 其中下段主要为灰色含膏泥岩、钙质泥岩夹硬石膏层,上段主要为灰色钙质泥岩夹泥晶灰岩、泥岩、砂岩及粉砂岩,主要形成于潮坪—潟湖环境(王剑等,2020)。

胜利河西剖面位于北羌塘坳陷西南缘,毗邻中央隆起带(图 1-b,1-d),夏里组出露厚度约116 m,未见底。下部主要为灰色细砂岩、紫红色粉砂岩及灰色颗粒灰岩的不等厚互层,内部夹少量薄层灰色粉砂质泥岩,发育明显的波纹层理; 向上砂岩粒度变细,颗粒灰岩含量减少,泥页岩增多,主要为灰色粉细砂岩、粉砂岩,夹深灰色泥页岩和少量泥晶灰岩。夏里组砂岩发育浪成波纹层理,沉积序列上见典型混积岩及混积层系,指示开阔、强水动力条件的混积滨岸环境(李磊等,2025a)。

3 样品与方法

本次研究在北羌塘坳陷胜利河西剖面及羌科1井夏里组自下而上分别采集24件和12件样品(包含30件泥岩、 4件砂岩和2件砂质灰岩),具体采样位置见图 1-e和图1-f。为了避免污染,样品表面的风化物及其脉体均被剔除,并存于密封袋中。本次研究针对36件样品开展了系统的元素地球化学分析(主量、微量和稀土元素),同时针对4件砂岩和2件砂质灰岩样品开展了显微特征观察。

主量元素和微量元素分析在核工业北京地质研究院完成, 分别通过Philips PW2404 X射线荧光光谱仪(XRF)和Finnigan MAT高分辨率电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)进行测试。全岩主量元素分析采用熔片法,首先称取0.5 g全岩粉末(200目)和5 g助熔剂放入铂金坩埚中均匀混合并加热至1050 ℃; 随后将熔融后的液体倒入指定模具中, 待冷却后制成熔片,测试流程参照GB/T 14506.28-2010标准。烧失量测定是称取1 g干燥的粉末样品放入刚玉坩埚中,随后将其放在马沸炉中加热至1000 ℃并持续90 min,待马沸炉冷却后称量并记录加热过程中烧失的重量。微量元素和稀土元素分析采用酸溶法,称取0.5 g烘干的全岩粉末置于Teflon坩埚中,加入1~2滴高纯水润湿样品,然后依次加入1.5 mL高纯HNO₃和1.5 mL高纯HF,将Teflon坩埚放入钢套,拧紧后置于烘箱中于190±5 ℃恒温加热48 h。待坩埚冷却后开盖置于电热板上蒸干(140 ℃恒温),然后加入1 mL HNO₃并再次蒸干,再加入3 mL 浓度30%的HNO₃, 再次将Teflon坩埚放入钢套,拧紧后置于烘箱中于190±5 ℃恒温加热12 h; 将溶液转入聚乙烯塑料瓶中,并用浓度2% 的HNO₃稀释至100 g(稀释因子为2000),密闭保存以备测试,测试流程参照GB/T 14506.30-2010标准。主、微量元素测试误差均低于5%。

针对岩石薄片, 主要是观察岩石中碎屑颗粒组成、填隙物成分、结构、粒度、圆度、形状、表面特征及成熟度等特征。该项工作在西南石油大学实验室完成,使用仪器为德国徕卡DM750P偏光显微镜。

4 结果

4.1 岩石学特征

胜利河西剖面夏里组4-6B和4-14B样品以碳酸盐组分为主,含少量石英、长石及岩屑(10%~20%)。碎屑颗粒以棱角状—次棱角状为主(图 2-a,2-d),而碳酸盐颗粒组分多为鲕粒,鲕粒主要呈放射状,部分鲕粒核心为石英颗粒或变质石英岩,可见少量的变质岩岩屑(图 2-a,2-d)。相比而言,4-6B样品含有更多的碎屑组分,故将其定名为砂质鲕粒灰岩(图 2-a),而4-14B样品定名为含砂质鲕粒灰岩(图 2-d)。样品 4-10B 和 4-12B 整体上以棱角状—次棱角状的陆源碎屑颗粒为主,碎屑颗粒之间充填大量泥晶和亮晶方解石胶结物及少量顺层分布的沥青(图 2-c),以颗粒支撑为主(图 2-b,2-c),为灰质岩屑砂岩。样品4-15B和4-18B中陆源碎屑颗粒组分显著增多,碳酸盐组分明显减少(图 2-e,2-f),为典型的碎屑岩。

在4件砂岩样品(4-10B,4-12B,4-15B和 4-18B)中, 石英含量最多,达60%~65%,以棱角状—次棱角状的单晶石英为主, 多晶石英较少,整体为次圆状,重结晶作用较强, 局部可见少量燧石(图 2-b,2-c,2-e,2-f)。岩屑含量为28%~32%,以次棱角状的低级变质岩岩屑(板岩和片岩)为主,含少量泥岩岩屑(图 2-b,2-c,2-e)。长石含量最少,仅2%~5%,可见次棱角状斜长石(见细的聚片双晶)及卡氏双晶正长石,部分发生黏土化和绢云母化(图 2-b,2-e)。整体上,胜利河西剖面夏里组砂岩具有较低的成分成熟度和结构成熟度。

4.2 元素地球化学特征

4.2.1 主量元素

北羌塘坳陷胜利河西剖面和羌科1井夏里组样品主量元素分析结果见附表 1。夏里组泥岩样品中, SiO₂和Al₂O₃含量分别为39.2%~59.3%(均值为55.0%)和11.1%~18.6%(均值为15.2%),Fe₂ O_3^T和MgO含量分别为3.61%~8.37%(均值为6.19%)和1.78%~3.89%(均值为2.83%),碱金属Na₂O和K₂O含量分别为0.20%~1.59%(均值为0.63%)和2.11%~4.51%(均值为3.61%),CaO和TiO₂含量分别为1.97%~17.6%(均值为5.36%)和0.57%~1.30%(均值为0.96%),MnO和P₂O₅含量均低于1%。与羌科1井泥岩相比,胜利河西剖面泥岩普遍具有更高的Fe₂ O_3^T、MgO、K₂O和TiO₂含量及更低的Na₂O和MnO含量。胜利河西剖面砂岩中, SiO₂含量波动较大,含量为58.6%~70.2%(均值为64.4%),Al₂O₃和CaO含量分别为4.50%~9.73%(均值为8.10%)和4.39%~9.82%(均值为7.05%),Fe₂ O_3^T和MgO含量分别为3.87%~4.34%(均值为4.11%)和1.83%~4.99%(均值为2.72%),K₂O和Na₂O含量分别为1.15%~2.21%(均值为1.81%)和0.37%~1.20%(均值为0.81%),TiO₂含量为0.67%~1.33%(均值为1.00%),其他氧化物如MnO和P₂O₅含量均低于1%。胜利河西剖面夏里组砂质灰岩(样品4-6B和样品4-14B)比砂岩具有更低的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂ O_3^T、MgO、K₂O、TiO₂含量和更高的CaO含量。

夏里组碎屑岩主量元素含量经大陆上地壳标准化后,SiO₂、MnO和P₂O₅呈弱的亏损,Na₂O则为显著亏损, CaO和TiO₂以富集为主,Al₂O₃、Fe₂ O_3^T、MgO和K₂O既有亏损又有富集(图 3-a)。砂质灰岩样品中, SiO₂、Al₂O₃、Fe₂ O_3^T、MgO、K₂O、TiO₂和P₂O₅表现出弱的亏损,MnO呈弱富集,Na₂O和CaO分别为显著亏损和显著富集(图 3-a)。在SiO₂/Al₂O₃ vs. Fe₂ O_3^T/K₂O判别图解中,胜利河西剖面和羌科1井大多数泥岩样品都位于页岩区域,砂岩样品几乎都位于岩屑砂岩区域(图 4),该结果与薄片观察结果(图 2)基本一致。

夏里组碎屑岩中, K₂O与Al₂O₃之间具有显著的相关性(图 5-a),与Na₂O之间无相关性,表明K₂O主要来源于黏土矿物,而非长石矿物(Ross and Bustin,2009)。Fe₂ O_3^T、MgO与Al₂O₃之间具有显著的相关性(图 5-b,5-c),且MgO与CaO之间呈较显著负相关(图 5-d),表明Fe₂ O_3^T和MgO具有相同的性质,且多来源于陆源碎屑,而非碳酸盐矿物。TiO₂和Al₂O₃之间具有显著的正相关性(图 5-e),表明大部分Ti来自于陆源碎屑,并以重矿物的形式赋存于黏土矿物中。SiO₂与Al₂O₃之间无相关性(图 5-f),表明Si非黏土矿物来源,可能主要赋存于石英碎屑中。

4.2.2 微量元素

胜利河西剖面和羌科1井夏里组样品微量元素分析结果见附表 2,其中泥岩微量元素含量普遍高于砂岩和砂质灰岩(Sr、Pb和Hf除外)。

泥岩中大离子亲石元素Rb、Sr、Cs、Ba、Pb、Th和U的含量分别为97.8~209.0 μg/g、59.0~863.0 μg/g、6.51~27.8 μg/g、208~813 μg/g、4.62~87.80 μg/g、10.4~17.7 μg/g和1.80~2.90 μg/g。相比而言,羌科1井夏里组泥岩中元素Cs、U、Pb和Sr含量普遍高于胜利河西剖面。此外, 泥岩中元素Rb、Ba和Th含量普遍高于砂岩和砂质灰岩。经大陆上地壳标准化后,砂岩和砂质灰岩中大离子亲石元素都表现出明显的亏损,而泥岩中大离子亲石元素Rb、Cs和Th呈一定的富集,但Ba、U、Pb和Sr普遍表现为亏损(图 3-b)。

泥岩中高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf和Y含量分别为12.4~25.3 μg/g、0.87~2.26 μg/g、105~241 μg/g、2.74~6.29 μg/g和17.1~30.9 μg/g。相比而言,羌科1井夏里组泥岩中元素Nb、Ta含量普遍低于胜利河西剖面,但高于砂岩和砂质灰岩; 元素Zr、Hf含量高于胜利河西剖面砂质灰岩,但低于泥岩和砂岩; 元素Y含量普遍高于胜利河西剖面。

经大陆上地壳标准化后,泥岩中元素Nb、Ta及Y普遍表现出一定的富集,而Zr和Hf元素在羌科1井泥岩中表现为亏损,但在胜利河西剖面泥岩中既有亏损又有弱富集(图 3-b)。胜利河西剖面砂质灰岩中元素Nb、Ta、Zr、Hf和Y含量均表现出一定程度的亏损,砂岩中Nb、Ta、Hf和Y含量既有亏损又有富集,Zr含量表现出一定的亏损。

泥岩中过渡元素Sc、Cr和Co含量分别为9.77~22.1 μg/g、47~152 μg/g和8.77~29.5 μg/g。与大陆上地壳相比,胜利河西剖面泥岩中元素Sc、Cr和Co均表现出一定程度的富集,砂质灰岩中Sc、Cr和Co均表现出一定程度的亏损,砂岩中Sc和Co表现出一定亏损,而Cr既有亏损又有富集。元素Cr和Co在羌科1井泥岩中呈不同程度的亏损,但Sc元素既有亏损又有富集(图 3-b)。

4.2.3 稀土元素

胜利河西剖面和羌科1井夏里组样品稀土元素分析结果见附表 3。测试结果表明,夏里组稀土元素总量(􀰐REE)波动较大,为51.4~203 μg/g,其中砂岩样品(80.0~153.0 μg/g)和砂质灰岩样品(51.4~87.0 μg/g)稀土元素总量普遍低于大陆上地壳稀土元素含量的总和(148 μg/g;Rudnick and Gao,2003),而泥岩样品(138~203 μg/g)虽高于大陆上地壳稀土元素含量总和,但普遍低于澳大利亚后太古代平均页岩的含量(185 μg/g;Taylor and McLennan,1985)。相比而言,羌科1井及胜利河西剖面夏里组泥岩稀土元素含量无明显差异。轻稀土元素含量(45.7~183 μg/g)均明显高于重稀土(5.69~21.2 μg/g),LREE/HREE值为6.53~11.7,表明轻、 重稀土元素发生了明显的分异,其中胜利河西剖面泥岩稀土元素分异作用强度普遍高于羌科1井泥岩,而砂岩和砂质灰岩分异作用则更弱。研究区夏里组样品、大陆上地壳及澳大利亚后太古代平均页岩稀土元素经球粒陨石标准化后如图 6所示,表现为夏里组样品稀土元素配分曲线与澳大利亚后太古代平均页岩及大陆上地壳曲线类似,呈轻稀土元素富集、重稀土元素相对平稳。研究区样品经球粒陨石标准化后的(La/Yb)_N值为7.54~11.4,同样反映轻、重稀土元素分异程度高。研究区碎屑岩样品稀土元素总量(􀰐REE)与Al₂O₃含量之间具有显著的相关性(图 5-g),表明其主要来源于陆源碎屑的输入。另外,研究区样品均表现出明显的Eu负异常(δEu=0.39~0.76;均值为0.63),但基本未出现Ce异常(δCe=0.86~1.08;均值为0.98),同时δEu、δCe与􀰐REE之间基本无相关性(图 5-h,5-i)。

5 讨论

5.1 物源区化学风化作用

物源区的风化过程往往会导致碱金属元素和碱土金属元素离子(如K⁺和Na⁺)发生迁移,而某些稳定元素离子(Al³⁺和Ti⁴⁺等)则不易迁移依然滞留在沉积物中(Nesbitt and Young,1982;Fedo et al., 1995)。因此,可以利用某些特定元素的含量和比值来评价源区的化学风化强度(Price and Velbel,2003;Roy and Roser,2013;Yang et al., 2016)。

Nesbitt和Young(1982)提出的化学蚀变指数(CIA)在定量判别物源区化学风化程度方面应用最广(冯连君等,2003;Yan et al., 2010;Hessler et al., 2017),其计算公式为CIA=molar[Al₂O₃/(Al₂O₃+CaO^*+Na₂O+K₂O)]×100,其中CaO^*仅指硅酸盐中的CaO含量(Nesbitt and Young,1982)。但截至目前,仍无直接的方法用于区分硅酸盐和非硅酸盐(磷酸盐和碳酸盐岩)中的CaO含量。本研究中CaO^*的获取采用McLennan等(1993)提出的校正方法,molar(CaO_剩余)=molar(CaO-P₂O₅×10/3),若molar(CaO_剩余)<molar(Na₂O),则molar(CaO^*)=molar(CaO_剩余);若molar(CaO_剩余)>molar(Na₂O),则molar(CaO^*)=molar(Na₂O)。值得注意的是,化学蚀变指数(CIA)易受成岩过程中钾交代作用、沉积再循环作用、粒度及分选的影响(Cox et al., 1995;Roy and Roser,2013;Yang et al., 2016;徐小涛和邵龙义,2018),故在开展物源区风化作用研究时必须对上述因素的影响进行评估,以保证风化作用强度判别的准确性和可靠性。

5.1.1 钾交代作用对化学风化指数的影响

通过碎屑岩的CIA指数来评估化学风化作用强度时首先需要考虑的是成岩作用和钾交代作用(Rieu et al., 2007; Yang et al., 2016; 徐小涛和邵龙义,2018; Wang et al., 2023)。本研究采用Nesbitt和Young(1982)提出的A-CN-K图解(图 7)来探讨化学风化作用是否受成岩作用和钾交代作用的影响。

来自弱风化区的物源具有较低的CIA值(50~70)且靠近长石端元,来自强烈风化区的物源具有高的CIA值(80~100)且靠近A端元(Nesbitt and Young,1982;Mclennan,1993)。如果样品的CIA值在A-CN-K图解中偏离理想风化趋势线(平行A-CN轴),表明其遭受到成岩作用和钾交代作用的影响,偏离趋势线越远,受钾交代作用越强(Yan et al., 2010;徐小涛和邵龙义,2018)。在A-CN-K图解(图7)中,羌科1井泥岩样品的CIA值与花岗闪长岩的理想风化趋势线近乎平行,表明该样品几乎未受钾交代作用的影响,其CIA值可以真实反映物源区的化学风化强度。胜利河西剖面砂岩样品K₂O含量(0.48%~2.85%)明显低于大陆上地壳(2.80%)和澳大利亚后太古代页岩(3.68%),反映砂岩样品几乎未受钾交代作用的影响,但砂岩计算出的CIA值不能采用泥岩的判断标准来分析物源区风化程度(徐小涛和邵龙义,2018)。胜利河西剖面泥岩样品偏离理想风化趋势线较为严重,且具有较高的K₂O含量(3.50%~4.51%),反映该样品受钾交代作用较为明显,故钾交代校正后的泥岩CIA值(CIA_corr)可以反映物源区的化学风化强度。

5.1.2 沉积再旋回作用对化学风化指数的影响

沉积旋回主要控制着岩石的成分成熟度,在一定程度上影响其化学成分及化学风化程度(Cox et al., 1995)。成分变异指数(ICV;Cox et al., 1995)是判断沉积物是否经历过沉积旋回较为常用的方法(Armstrong-Altrin et al., 2015;Wang et al., 2023;秦何星等,2024),计算公式为ICV=(Fe₂ O_3^T+K₂O+Na₂O+CaO^*+MgO+MnO+TiO₂)/Al₂O₃,式中氧化物为摩尔量。

一般情况下,碎屑岩中的云母、高岭石和伊利石等矿物中Al₂O₃含量较高,ICV值小于1,而长石、辉石和角闪石等造岩矿物中Al₂O₃含量较低,ICV值大于1(Cox et al., 1995;冯连君等,2003;徐小涛和邵龙义,2018)。高成分成熟度常具有低的ICV值,代表再旋回的产物或者是在强风化作用下初次沉积的产物,而低成分成熟度沉积物则具有高的ICV值,代表在构造活动带内初次旋回的产物(Cox et al., 1995;徐小涛和邵龙义,2018;Wang et al., 2023)。胜利河西剖面和羌科1井中侏罗统夏里组碎屑岩样品的ICV值分别为0.83~1.37(均值为1.14)和1.17~4.17(均值为1.50),绝大多数样品的ICV值都大于1.0(图 8-a),表明夏里组碎屑岩样品主要来源于不成熟的物源区,没有经历多期次的沉积旋回,是构造活动带首次沉积的产物。

此外,沉积循环过程通常会导致某些重矿物(如Zr)的富集(McLennan et al., 1993),故重矿物中的微量元素(如锆石中的Zr)也可用于评估沉积旋回作用。碎屑岩中Th/Sc和Zr/Sc值及它们的交汇图是评价物源区沉积循环和成分变化的重要方法(McLennan et al., 1993;Ma et al., 2015)。羌科1井夏里组泥页岩Zr/Sc值和Th/Sc值分别为6.93~13.2(均值为9.11)和0.84~1.25(均值为1.02),比胜利河西剖面夏里组砂岩和泥岩的Zr/Sc值(8.05~21.0,均值为11.7)和Th/Sc值(0.67~0.89,均值为0.74)略高(附表 2)。在Th/Sc vs. Zr/Sc交汇图(图 8-b)中,研究区夏里组碎屑岩样品位于成分变化的趋势线上,远离沉积旋回趋势线,反映夏里组碎屑岩沉积过程中基本未受沉积旋回的影响。同时,研究区夏里组碎屑岩样品CIA值与Zr/Sc值无正相关性(图 8-c)。因此,研究区夏里组碎屑岩弱的沉积旋回反映CIA值并非沉积物循环过程中化学风化作用累积的结果,而是直接代表了物源区的化学风化强度。

5.1.3 颗粒大小与分选性对化学风化指数的影响

对悬浮沉积物和现代河流河床沉积物研究时发现, 分选性和颗粒大小是影响沉积物化学成分最重要的因素,进而影响风化指标的真实性和可靠性(Korsch,1993;Roy and Roser,2013;Guo et al., 2018), 因此在对化学风化程度解释时必须对颗粒大小和沉积分选的影响进行判断。本次研究选取粒度大小不同的砂岩和颗粒较细的泥岩进行化学风化程度对比。胜利河西剖面夏里组泥岩和砂岩的CIA值具有明显的差异,可能反映了CIA值受碎屑颗粒大小的控制。SiO₂/Al₂O₃值是反映颗粒大小和分选性的一个重要指标,其通常随着分选性变好或粒度变粗而增大(Armstrong-Altrin et al., 2012;Roy and Roser,2013)。羌科1井和胜利河西剖面夏里组泥页岩SiO₂/Al₂O₃值波动小,分别为2.98~5.11(均值为3.81)和3.11~4.14(均值3.57),普遍高于PAAS和低于UCC的SiO₂/Al₂O₃值(分别为3.32和4.32;Taylor and McLennan,1985;Rudnick and Gao,2003)。相比而言,胜利河西剖面夏里组砂岩SiO₂/Al₂O₃值明显偏高且波动较大,为6.30~13.3(均值为9.13;附表 1)。研究区碎屑岩样品CIA值和SiO₂/Al₂O₃值之间均呈显著的负相关性(图 8-d),表明颗粒大小和分选性对CIA值的影响较大, 因此研究区泥页岩的CIA值更能真实反映源区的化学风化程度。

5.1.4 物源区化学风化强度

上述研究表明研究区夏里组碎屑岩化学风化指数CIA受颗粒大小与分选性影响较大,但基本不受沉积旋回的影响,因此在恢复北羌塘坳陷夏里组物源区化学风化强度时应选取泥页岩样品进行约束。通常情况下,未风化物源区的CIA值低于50,CIA值介于50~70之间则反映较弱的化学风化强度, CIA值介于70~80之间反映中等的化学风化强度, CIA值大于80时则反映强烈的化学风化强度(Fedo et al., 1995)。

研究区羌科1井夏里组泥页岩的CIA值为60~77(均值为68),该值基本不受钾交代作用影响(图 7)。从CIA值垂向分布来看,羌科1井上部(68~77)和下部(68~72)样品CIA值整体高于中部(60~67),具有先减小后增大的变化趋势,反映羌科1井地区夏里组泥页岩物源区经历了中等—弱的化学风化作用。

胜利河西剖面夏里组泥页岩样品的CIA值为73~75(均值为74),但该值受钾交代作用影响较大(图 7)。本研究主要采用Nesbitt和Young等(1982)提出的A-CN-K三角图进行钾校正: 首先在A-CN-K三角图中作1条尽可能穿过所有钾交代泥岩样品的假想线,并让其与斜长石—钾长石线相交,过交点作1条平行于A-CN的虚线,该虚线则代表样品未发生钾交代作用的理想风化趋势线; 然后,通过K端元作1条与样品点连线反向的延伸线,并与样品的理想风化趋势线相交,交点值即代表钾交代作用之前样品的CIA值(Fedo et al., 1995)。胜利河西剖面夏里组泥页岩样品经钾校正后的CIA(CIA_corr)值为80~85(图 7),表明胜利河地区夏里组物源区经历了强烈的化学风化作用。胜利河西剖面夏里组泥页岩CIA值明显高于羌科1井泥页岩样品,主要是由于胜利河西剖面夏里组层位仅对应羌科1井上部某一段。

5.2 物源属性

碎屑岩中某些微量元素,如La、Yb、Th、Co、Sc和Hf等,性质相对稳定,几乎不受成岩和变质作用的影响,对物源具有良好的指示意义(Armstrong-Altrin et al., 2004;Moradi et al., 2016;秦何星等,2024)。—般而言,La、Th和Zr更多地赋存在长英质岩石及其风化产物中,而Co、Sc和Cr更多地赋存在铁镁质岩石及其风化产物中(Armstrong-Altrin et al., 2004)。其中,La/Th vs. Hf(Floyd and Leveridge,1987)和Co/Th vs. La/Sc(Condie,1993)图解被广泛应用于物源的判别(Ma et al., 2015;Wang et al., 2018)。在La/Th vs. Hf图解中,羌科1井和胜利河西剖面夏里组碎屑岩具有较低且集中的La/Th值和波动较大的Hf含量,分别为2.15~3.32和0.96~6.29 μg/g,大部分样品位于长英质物源区,仅少量样品位于基性和酸性混合物源区(图 9-a)。在Co/Th vs. La/Sc图解中,羌科1井和胜利河西剖面夏里组碎屑岩样品具有低的Co/Th值和La/Sc值,分别为1.04~3.37(均值为1.61)和1.56~4.33(均值为2.29),全部位于长英质火山岩和安山岩之间,反映其主要为长英质物源(图 9-b)。在A-CN-K图解中,羌科1井及胜利河西剖面夏里组泥岩样品风化趋势与花岗闪长岩的风化趋势线基本一致(图 7),同样表明北羌塘坳陷夏里组的物源可能是长英质岩类。另外,在Th/Sc vs. Zr/Sc交汇图(图 8-b)中,羌科1井及胜利河西剖面夏里组碎屑岩样品几乎全部位于成分变化的趋势线上(靠近花岗岩端元),而远离沉积旋回趋势线,反映其以长英质物源为特征。

稀土元素由于其稳定的地球化学性质而被广泛应用于沉积物源的示踪(Moradi et al., 2016;Wang et al., 2018;吴晨骁等,2022)。通常情况下,长英质源岩具有显著的Eu负异常和高的LREE/HREE值,而铁镁质源岩具有不明显的Eu负异常和低的LREE/HREE值(Roddaz et al., 2006;吴晨骁等,2022)。但需要注意的是,碎屑沉积岩的Eu异常值(δEu)也会受到成岩作用的影响,进而与δCe和􀰐REE之间显示显著的正相关性(Shields and Stille,2001;李磊等,2025b)。研究区夏里组碎屑岩样品δEu与δCe和􀰐REE之间无明显的相关性(图 5-h,5-i),反映碎屑岩样品δEu值基本不受成岩作用的影响,而是继承于源岩。羌科1井和胜利河西剖面经球粒陨石标准化后的夏里组碎屑岩样品稀土元素具有显著的Eu负异常,分别为0.58~0.72(均值为0.62)和0.39~0.73(均值为0.63),表明其主要为长英质物源(图 6)。另外,Allègre等(1978)提出的La/Yb vs. 􀰐REE图可以有效区分沉积岩、花岗岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩4类源岩性质,在该图解中,所有夏里组碎屑岩样品均位于花岗岩区域,反映其母岩主要为花岗岩等酸性岩类,同时混入少量古老沉积岩(图 9-c)。

5.3 构造背景

沉积物的构造背景在很大程度上决定了碎屑岩的化学成分(Bhatia and Crook,1986;Roser and Korsch,1988)。为了限定沉积物的构造背景,前人提出了许多传统的判别图用于区分被动大陆边缘、活动大陆边缘、大陆岛弧和大洋岛弧等构造背景,如K₂O/Na₂O vs. SiO₂、Th-Co-Zr/10和La-Th-Sc图解(Bhatia and Crook,1986;Roser and Korsch,1988)。然而,这些传统的图解在构造背景判别方面成功率很低,近年来一直被认为需谨慎使用(Verma and Armstrong-Altrin,2013)。

最近,Verma和Armstrong-Altrin(2013)利用统计学的原理,依据新生代沉积物主要氧化物提出了2个多维的判别图,因其可以有效地区分碎屑岩沉积期碰撞、裂谷和岛弧3种不同的构造背景而被广泛应用(Moradi et al., 2016;Deng et al., 2019)。在多维判别图中,这些沉积物被进一步分为高硅型((SiO₂)_adj=63%~95%)和低硅型((SiO₂)_adj=35%~63%),其中下标“adj”表示氧化物综合校正到100%的值(忽略烧失量),更多信息详见Verma和Armstrong-Altrin(2013)。为了更精确地限定研究区夏里组碎屑岩沉积期构造背景,本研究主要采用上述2个多维判别图,而非传统判别图解。羌科1井夏里组12件泥页岩样品中, (SiO₂)_adj含量分布在60.2%~65.4%之间(附表 1),其中4件样品为高硅型,8件样品为低硅型。胜利河西剖面22件碎屑岩样品中, (SiO₂)_adj含量分布在47.9%~74.7%之间(附表 1),其中6件样品为高硅型,16件样品为低硅型。在高硅型和低硅型构造背景判别图(图 10-a,10-b)中,研究区所有的夏里组碎屑岩样品都位于或靠近碰撞的区域中,表明北羌塘坳陷夏里组碎屑岩形成于碰撞型的构造背景下,这与北羌塘坳陷中侏罗世陆内挤压的构造体制(李勇等,2001;沈安江等,2024)一致。

对收集的东部沱沱河地区夏里组砂岩地球化学数据(李焕纪等,2024)处理分析,发现其位于岛弧区域,与中部羌科1井和西部胜利河地区大地构造背景存在明显的差异,这可能与安多微陆块及南羌塘发育的大量早—中侏罗世岛弧岩浆岩碎屑被搬运过东部潜伏隆起区后输入北羌塘有关(Zhu et al., 2011;Yan et al., 2016;Li et al., 2017)。

5.4 对侏罗纪盆地演化的启示

羌塘盆地经历了多期复杂的构造演化,包括前寒武纪结晶基底形成、早古生代褶皱基底形成、晚古生代—中生代多块体俯冲消减及碰撞造山、新生代陆内挤压隆升(王成善等,2001;赵政璋等,2001;王剑等,2004;谭富文等,2009)。其中,侏罗纪北羌塘次级盆地的演化是受龙木错—双湖和可可西里—金沙江造山带陆内挤压影响还是与班公湖—怒江特提斯洋俯冲消减有关,目前还存在争议(李勇等,2001;Ding et al., 2013;王剑和付修根,2018;王剑等,2020;沈安江等,2024)。本研究在明确北羌塘坳陷中侏罗统夏里组化学风化强度、沉积物源及大地构造属性的基础上,结合区域构造演化探讨侏罗纪盆地性质及其对成盐的响应。

研究发现,羌塘地块南缘的安多微陆块出露大量早侏罗世(约194—173 Ma)钙碱性中酸性侵入岩(Zhu et al., 2011;Yan et al., 2016),其与班公湖—怒江特提斯洋的俯冲及安多微陆块与南羌塘陆块拼合有关,南羌塘由被动大陆边缘转换为活动大陆边缘,自南向北发育沟—弧—盆体系(Hu et al., 2022),同时沉积了下侏罗统曲色组和色哇组浅海相灰黑色泥页岩夹粉砂岩和泥灰岩。北羌塘目前暂未发现该时期岩浆记录,自下而上以沉积雀莫错组冲洪积相—河流相紫红色粗碎屑岩、潟湖—台地相膏岩—碳酸盐岩及潮坪—滨岸相含膏细碎屑岩为特征,被认为是北羌塘被动大陆边缘裂陷充填的产物(王剑等,2009,2020;Wang et al., 2019),但也有观点认为是北羌塘受北侧可可西里—金沙江造山带和南侧龙木错—双湖造山带挤压影响充填的磨拉石沉积(李勇等,2001;Ding et al., 2013;沈安江等,2024)。中—晚侏罗世,南羌塘地块自西向东出露大量中酸性岩浆岩(约170—150 Ma),指示班公湖—怒江特提斯洋进入全面俯冲消减阶段(Li et al., 2017),南羌塘大地构造属性仍为活动大陆边缘,北羌塘目前仍未发现该时期岩浆记录,沉积属性为被动大陆边缘或受造山带活化影响的弱挤压背景。班公湖—怒江特提斯洋全面俯冲消减引起盆地发生大规模海退,布曲组碳酸盐岩沉积体系消亡,进而被夏里组碎屑岩沉积体系所取代(Gao et al., 2020)。北羌塘胜利河西和羌科1井夏里组碎屑岩沉积期大地构造属性为碰撞型,而沱沱河地区为岛弧型,说明此时北羌塘坳陷西部和中部具有碰撞挤压型构造背景,东部具有俯冲消减型背景。夏里组沉积期,南羌塘南缘班公湖—怒江特提斯洋处于全面俯冲消减阶段,北羌塘作为弧后地区应具伸展或岛弧的大地构造属性,与沱沱河地区岛弧背景一致,但胜利河西和羌科1井地区碰撞挤压型构造背景却与其不一致,反映该时期北羌塘坳陷中、西部地区受班公湖—怒江特提斯洋俯冲消减影响较小,仅东部受影响较大(图 11)。结合前人研究资料,笔者认为侏罗纪中期北羌塘中、西部整体为陆内弱挤压前陆盆地,其形成与南侧龙木错—双湖和北侧可可西里—金沙江造山带活化挤压有关(Ding et al., 2013;沈安江等,2024),而东部可能为班公湖—怒江特提斯洋俯冲消减诱发的弧后前陆盆地。

5.5 对盆地膏盐岩形成的启示

北羌塘坳陷夏里组膏盐及含膏泥质岩分布广泛,其中羌科1井、向阳湖、那底岗日、托纳木、毕洛错、土门和雁石坪地区膏盐岩厚度普遍大于40 m(王剑等,2004,2022;曾永耀等,2014;Fang et al., 2016)。三元耦合成盐理论表明,稳定的构造环境、充足的物源供给及相对干旱的气候条件是规模性膏盐岩形成的必要条件(刘成林等,2010;Warren,2010),那么羌塘盆地夏里组沉积期是否具备形成规模性膏盐岩的条件呢?

北羌塘坳陷龙尾湖地区夏里组石膏硫和锶同位素反映其盐源主要来自于同期海水(徐其辉等,2023)。侏罗纪早、中期北羌塘地区出现多次完整的海侵—海退旋回(王剑和付修根,2018),多期次海水补给为成盐提供了良好的物质来源,Sr/Ba和Rb/K值是示踪古盐度的重要指标(Wei and Algeo,2020;张妍等,2024), 其中Sr/Ba值小于0.2代表淡水环境,位于0.2~0.5之间代表半咸水环境,大于0.5代表咸水环境(Wei and Algeo,2020;周武等,2024),而Rb/K值小于0.0028时为淡水环境,位于0.0028~0.0040之间时为半咸水环境,大于0.0040时为咸水环境(张妍等,2024)。北羌塘坳陷羌科1井夏里组泥页岩Sr/Ba和Rb/K值分别为0.44~1.14(仅2件样品略低于0.50)和0.0054~0.0066(均大于0.0040)(附表2),反映羌科1井夏里组沉积期整体上为咸水环境。垂向上,研究区Sr/Ba和Rb/K值均呈现出由下到上逐渐增大再逐渐减小的趋势,反映水体古盐度自下而上存在一定波动,中上部古盐度最高,为盐类形成提供了较好的物质基础。

另外,干旱气候条件有利于海水蒸发并析出盐类矿物,Sr/Cu和Rb/Sr值对古气候恢复具有重要意义。Sr为一种典型的喜干型元素,当Sr/Cu值在1.3~5之间反映温湿气候,大于5时指示干热气候(陈骏等,2001;张春良等,2016);同时,高Rb/Sr值反映湿润气候,低Rb/Sr值反映干旱气候(陈骏等,2001;雷开宇等,2017)。羌科1井夏里组泥页岩Sr/Cu值为3.23~23.7,自下而上整体呈现先增大后减小的变化趋势,Rb/Sr值为0.15~1.28,自下而上整体呈现先减小再增大的趋势(附表 2)。综合上述参数,认为羌科1井夏里组沉积期古气候自下而上经历了温暖潮湿➝炎热干旱➝温暖潮湿的变化。相反,胜利河西剖面泥页岩具有较高的Rb/Sr值(0.73~2.59,均值为1.82)和较低的Sr/Cu值(0.61~3.88,均值为2.30,不包含样品4-28的异常高值11.2)(附表 2),反映了温暖潮湿的气候条件。结合地层接触关系(图 1-e,1-f)可知,胜利河西剖面夏里组仅对应羌科1井上部某一层段,故其表现出温暖潮湿的气候条件。综上所述,北羌塘坳陷羌科1井夏里组沉积中期具备成盐的古气候条件。同时,前人在那底岗日、雁石坪地区分别根据碳酸盐岩碳、氧、锶稳定同位素和不同的酸不溶态元素比值、化学蚀变指数(CIA)、赤铁矿和针铁矿等不同的环境代用指标,约束了北羌塘不同地区夏里组沉积期古气候,得出中晚侏罗世夏里组沉积期具有干旱化的古气候条件,同时证实具有盐类形成的有利气候条件(谢渊等,2002;曾永耀等,2014;潘佳秋等,2015;Fang et al., 2016)。

另外,古地磁资料显示夏里组沉积期北羌塘地块位于北纬24.3°,处于北半球的副热带高压带内(程鑫等,2012;Yan et al., 2016),反映北羌塘坳陷夏里组沉积期具有利于成盐的气候条件。

封闭与半封闭的古构造条件有利于盐类物质的保存。研究区夏里组形成于南侧龙木错—双湖造山带和北侧可可西里—金沙江造山带活化挤压的碰撞背景,为陆内弱挤压前陆盆地,构造相对稳定,盆地逐渐萎缩。岩相古地理资料显示夏里组沉积期北羌塘坳陷与班公湖—怒江特提斯洋不连通,除边缘发育滨岸—三角洲环境外,整体为局限的潮坪—潟湖环境(Fang et al., 2016;王剑和付修根,2018;王剑等,2020),这为盐类保存创造了良好的古地理条件。

依据上述分析得到的多期次海侵—海退带来丰富的物源、相对干旱的古气候及稳定且局限的古地理条件,初步推断北羌塘坳陷具有良好的成盐条件(图 11)。

6 结论

1)北羌塘坳陷胜利河西和羌科1井地区夏里组碎屑岩化学风化指数(CIA)受颗粒大小与分选性影响较大,但基本不受沉积旋回的影响,故泥页岩样品的CIA值能够较真实地反映物源区的化学风化强度。羌科1井夏里组泥页岩CIA值波动较大(60~77),基本不受钾交代作用影响,表明羌科1井夏里组物源区总体上经历了中等—弱的化学风化作用。胜利河西剖面夏里组泥页岩样品的CIA值为73~75,受钾交代作用影响较大,经钾校正后的泥页岩样品CIA值(CIA_corr)为80~85,表明胜利河西剖面夏里组物源区经历了强烈的化学风化作用。

2)综合La/Th vs. Hf、Co/Th vs. La/Sc、La/Yb vs. 􀰐REE及A-CN-K等判别图解, 认为北羌塘坳陷夏里组碎屑岩主要来自长英质物源,同时可能混有少量安山质物源和古老的沉积岩物源。球粒陨石标准化后显示夏里组碎屑岩具有显著的Eu负异常(0.39~0.73),该异常值主要继承于长英质的源岩,而非成岩作用的影响。

3)北羌塘坳陷西部胜利河和中部羌科1井地区夏里组碎屑岩主体形成于碰撞型构造背景,而东部沱沱河地区夏里组主体形成于岛弧构造背景,这与北羌塘坳陷侏罗纪中期的构造体制一致。侏罗纪中期北羌塘中、西部为陆内弱挤压前陆盆地,而东部可能为班公湖—怒江新特提斯洋俯冲消减诱发的弧后前陆盆地。侏罗纪早、中期北羌塘地区多期次海侵—海退、相对干旱的古气候条件及稳定且局限的古地理条件为夏里组膏盐岩形成奠定了有利条件。

附加文件:附表1至附表3见古地理学报网站(www.gdlxb.cn)或中国知网(www.cnki.net)中该文的附加文件。

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基金资助

*国家自然科学基金项目(42241202)

国家自然科学基金项目(42372129)

四川省自然科学基金项目(2024NSFSC0833)