摘要
羌塘盆地是我国陆域勘探程度最低、面积最大的中生界海相含油气沉积盆地。晚三叠世末,北羌塘盆地突然从碳酸盐岩(或碎屑岩)沉积转变为火山-火山碎屑岩沉积,之后被早中侏罗世冲积扇-河流相沉积超覆,羌塘盆地由前陆盆地转换为裂谷盆地,那么,该沉积转换过程中的沉积序列、古气候、古环境及物源等有什么变化规律,沉积转换开始于何时?同时,该时期在南羌塘、藏南等海相地层中发生了碳同位素偏移和生物绝灭事件,这些事件与北羌塘盆地晚三叠世末-早中侏罗世沉积转换和晚三叠世岩浆活动有什么联系?这些问题的解决,对于深化认识羌塘中生代盆地沉积构造演化及揭示东特提斯地区晚三叠世末生物绝灭、火山喷发以及海退海侵事件的联系等都具有重要意义。因此,本文选择北羌塘盆地出露连续的晚三叠世末-早中侏罗世地层(包括岩心和岩屑)为研究对象,通过薄片、粒度、微体古生物学、元素地球化学和同位素年代学等手段,揭示了北羌塘盆地晚三叠世末-早中侏罗世沉积转换期的沉积序列、古气候、古环境、物源等变化规律,确定了晚三叠世火山喷发幕事件和盆地转换时间,并揭示了该沉积转换与同时期火山喷发、生物绝灭等事件之间的联系。主要认识如下:晚三叠世卡尼期,羌塘前陆盆地逐渐萎缩,上三叠统碎屑岩沉积(肖茶卡组上段、巴贡组等)总体表现为一套水深逐渐变浅的海陆过渡相硅质碎屑沉积序列。肖茶卡组上段呈现前三角洲-三角洲前缘-三角洲平原完整的海退序列,之后被那底岗日组冲洪积相底砾岩沉积超覆。巴贡组从局限海转变为海陆过渡环境,之后过渡为火山碎屑岩沉积,与上覆火山碎屑岩整合接触。在羌塘中央隆起周缘,主要发育三角洲前缘水下分流河道、河口砂坝以及三角洲平原含煤沉积。晚三叠世诺利-瑞替期,羌塘盆地发生了大规模的火山-沉积事件,沉积了那底岗日组或鄂尔陇巴组,主要表现为陆上火山沉积序列,局部为水下火山沉积序列。根据典型剖面特征,分为三种沉积类型:类型1,上三叠统那底岗日组呈角度不整合沉积超覆于古生代褶皱地层之上,见于羌塘中央隆起以及盆地北部;类型2,晚三叠世火山-沉积不整合于上三叠统地层之上,不整合面常发育古风化壳以及冲洪积相底砾岩,见于盆地西南缘和北部;类型3,晚三叠世火山-沉积与下伏地层为连续沉积,主要分布于盆地东部和中部。中下侏罗统雀莫错组主要发育两类沉积序列:类型1,由冲洪积-河流相开始,逐渐向三角洲、潮坪-潟湖和局限台地演化的海侵序列,主要分布于北羌塘中部地区;类型2,由于受海水的影响相对较小,雀莫错组沉积期为陆缘近海湖相硅质碎屑沉积序列,包括河流、蒸发盐湖和浅湖等沉积环境,分布于北羌塘东部和北部地区。羌塘盆地晚三叠世火山活动呈幕式喷发过程。雀莫错南剖面发育完整的晚三叠世火山-沉积序列,从底到顶完整的记录了四期火山-沉积旋回,凝灰岩的沉积年龄分别为220.0±1.1 Ma、210.9±0.9 Ma、208.3±0.8 Ma和202.9±1.1 Ma,顶部年龄位于三叠系/侏罗系界限附近,与鄂尔陇巴组和雀莫错组的地层界限基本一致。羌塘盆地晚三叠世火山喷发时间在202~227 Ma之间,跨越了整个诺利期-瑞替期,火山喷发的持续时间约~25 Ma,并且呈现出203 Ma,208 Ma,211 Ma,217 Ma和221 Ma五个年龄峰值。北羌塘盆地于~227 Ma发生沉积盆地转换,由前陆盆地转换为裂谷盆地,~202 Ma之后,开启了羌塘侏罗纪裂谷盆地的早期充填过程。北羌塘盆地晚三叠世末-早中侏罗世沉积转换期间古气候和古环境均发生了重大转变。沉积转换之前,碎屑岩的CIA、CIW和PIA值均较大,平均值分别为75.06,75.50和71.55,为中等~强风化强度,地化指标及微体化石结果显示该时期总体为半干旱~半湿润的气候环境,部分为半湿润气候,水体为正常海水~半咸水环境,向上过渡为微咸水环境。沉积转换期间,化学风化指标大幅度降低,平均值分别下降到47.24,47.44和45.03,为低等风化强度,整体为半干旱气候,部分处于极端干旱气候,水体为淡水~微咸水环境。沉积转换后,化学风化强度整体回升,平均值分别增加到76.12,76.55和72.48,古风化为中等~高等风化强度,古气候整体为半湿润,部分为湿润气候,沉积转换后早期水体盐度较低,为淡水~半咸水的水体条件。通过对比研究发现,该沉积转换时期的古环境转变与同时期的火山喷发、碳同位素异常及生物绝灭等事件是基本同步的,晚三叠世幕式火山喷发造成大气圈和水圈中温室气体(二氧化碳或甲烷)的大量快速增加,形成极端干旱的气候环境和海洋酸化等条件,可能是导致南羌塘等地区晚三叠世末生物危机的重要原因。另外,晚三叠世末-早中侏罗世沉积转换前后的物源区也发生了变化。沉积转换之前,碎屑岩的锆石年龄大多集中在220~250 Ma之间,物源区主要为羌塘中央隆起;沉积转换之后,碎屑岩的锆石年龄主要集中在1700~1900 Ma和2100~2700 Ma,其次为200~220 Ma之间,羌塘中央隆起和松潘-甘孜复理石带为该时期的主要物源区。最后,本文将北羌塘盆地晚三叠世末-早中侏罗世沉积转换过程分为三个阶段:前陆盆地萎缩阶段、裂谷盆地开启阶段和裂谷盆地早期充填阶段,建立了该时期的沉积演化模式,并进一步阐述了各阶段的沉积演化历史。