北羌塘盆地唢呐湖组沉积环境与高原隆升响应

【摘要】：青藏高原是地球表面时代最新、面积最大、海拔最高的大陆高原。青藏高原隆升的时间和幅度,历来备受研究者关注。研究青藏高原内部新生盆地的形成背景、充填过程对了解高原新生代隆升历史具有重要意义。青藏高原的新生代盆地可很好的反映出其隆升变化情况,因而在研究隆升过程中,很有必要分析这些盆地的形成背景、充填和演化机制。羌塘盆地位于青藏高原的中部,沉积了完整的新生代地层,是研究青藏高原隆升历史的良好场所,其新生代地层保存了良好的高原隆升记录,是对青藏高原隆升最直观的反映。本文对北羌塘盆地始新世唢呐湖组开展地球化学特征、碳氧同位素、硫同位素、碎屑锆石U-Pb年龄、孢粉等综合研究,查明唢呐湖组沉积时代、沉积环境和物质来源,建立北羌塘盆地新生代地层演化格架,讨论了该时期青藏高原的隆升状态。论文主要获得以下成果与认识:(1)本文通过岩相学、沉积构造等指标,详细划分了唢呐湖组沉积相。北羌塘盆地唢呐湖组是一套以细碎屑岩为主的陆相沉积,底部为辫状河亚相,出露岩性为砂岩、含砾砂岩、砾岩,发育正粒序韵律沉积,可见冲刷面及交错层理,中部为滨湖亚相,出露岩性为砂岩和粉砂质泥岩,上部为浅湖亚相,出露岩性主要为紫红色泥岩,水平层理发育,可见薄层状石膏,顶部为蒸发盐湖环境,出露石膏、硬石膏,可见薄层泥岩,部分地区因盐类的析出和淡水的注入,还可见沉积含膏藻灰岩。整体为一套从辫状河亚相→滨湖亚相→浅湖亚相,最后转变为干旱盐湖沉积环境的沉积岩层。(2)本文通过最小碎屑锆石U-Pb年龄(59.57±9.21Ma)和孢粉组合特征(Distachya),对唢呐湖组沉积时代进行了厘定。北羌塘唢呐湖组沉积于始新世—渐新世早期(51～28Ma),其沉积时代及沉积环境与可可西里盆地雅西措组类似。(3)本文通过矿物学和地球化学指标(CIA,A–CN–K等)对比研究,确定了唢呐湖组古气候特征、构造背景、物质来源及物源区特征。唢呐湖组物源主要为长英质火成岩物源,少部分为中性火成岩物源,且物源区风化作用弱,其构造背景为大陆相关的裂谷环境,沉积时为半干旱—干旱的古气候条件。(4)本文通过碳氧同位素研究及硫同位素研究,计算了唢呐湖组沉积时的古海拔,并对其古湖泊环境进行研究。在唢呐湖组沉积时期,北羌塘盆地古海拔约为2830m+715/-862m,总体处于半开放—半封闭的浅水氧化的湖泊环境中,盐度较高。(5)本文通过碎屑锆石U-Pb年代学研究,对其碎屑锆石经历的构造热事件进行了说明。唢呐湖组碎屑锆石经历了多期构造热事件包括新太古—古元古代的构造热事件(2224～2668Ma),中元古代Columbia超大陆拼合热事件(1581～1929Ma),新元古的Rodinia超大陆聚合热事件(622～1198Ma),泛非运动构造热事件(422～578Ma),古特提斯样闭合热事件(204～269Ma)和中特提斯洋俯冲热事件(103～179Ma),结合唢呐湖组沉积期羌塘盆地为内陆湖泊沉积,表明其锆石的再旋回特征;3件样品碎屑锆石U-Pb年龄分布直方图的类似性,说明唢呐湖组物源较为稳定,没有较大的变化。(6)本文对唢呐湖组综合研究,通过沉积学的方法,对该时期的青藏高原隆升状态进行了分析,揭示了青藏高原隆升阶段性抬升的特征,并将其划分为了三个阶段。受印度—欧亚板块碰撞的影响,北羌塘盆地在古近纪已均为陆相环境:1)古新世至始新世—挤压造山阶段(康托组沉积时期51Ma),沉积河流相红色磨拉石岩性组合,整体表现为差异隆升;2)始新世—相对稳定抬升阶段/整体抬升(唢呐湖组沉积时期51～28Ma),沉积湖泊相细碎屑岩、膏岩及含膏藻灰岩,盆地内部地形高差较小,青藏高原整体稳定抬升;3)始新世末渐新世早期—快速隆升(鱼鳞山组火山岩28Ma),岩石圈地幔拆离、深部物质上涌使地壳发生快速抬升。