藏南柳区砾岩中古植物化石群的时代及其在大地构造上的意义.pdf

"=%&
第 !" 卷
第 !# 期
#$$" 年 !# 月
整合覆盖于蛇绿岩和印度大陆被动陆缘三叠系—白 垩系浅变质岩系之上 ! 主要岩性为一套比较醒目的 紫红色复成分砾岩，其物源分别来自印度被动陆缘 的中生代沉积和缝合带中的蛇绿岩 ! 因在拉孜县柳 区一带出露情况较好，尹集祥曾于 "#$# 年将其定名 为“柳区砾岩” ，但未予描述 ! 随后，在 %& 世纪
化所形成的一套具有重要大地构造意义的山前磨拉石建造，它对确定印度和亚洲板块碰撞时间上 限、探讨陆*陆碰撞后的构造演化及青藏高原隆升历史具有重要意义 $ 但长期以来，有关该套磨拉 石的时代以及地层对比仍然存在较大争议，特别是近年来随着对藏南磨拉石沉积大地构造意义认 识的深入，对其形成时代的争议更趋激烈 $ 笔者等最近在野外考察过程中在该套磨拉石的上部层 位重新找到了一批保存相对完整的植物化石，经鉴定确定其时代为始新世中、晚期，从而对该套 磨拉石的形成时代提出了新的制约 $ 文中报道这些植物化石组合及其时代，并结合区域地质资料 探讨其在区域大地构造上的意义 $ 关键词
" 柳区砾岩中植物化石及其组合特征
此次野外采集的化石样品约 &’ 余块，经整理后 约有 ,’ 余块保存较好 $ 由于沉积地区在古近纪时是 地质活动 频 繁 期，故 保 存 的 化 石 材 料 很 少 压 型 化 石，几乎全为印痕化石 $ 为提高植物化石鉴定与分 类的可信度，我们主要采用叶脉结构及其外貌特征 分析的方法来鉴定这些植物叶化石，并对照所收集 的参考资料及标本进行了比较讨论 $ 本次采 集 的 植 物 化 石 标 本 大 多 是 叶 部 印 痕 化
柳区砾岩 植物化石 时代 始新世 大地构造
印度板块和欧亚大陆的汇聚碰撞是全球中生代以 来最重要的地质事件，上述两板块的不断汇聚并最终 碰撞不仅结束了特提斯洋的演化，而且在碰撞后随着 印度板块向欧亚板块之下的进一步俯冲下插，还直接 导致了青藏高原的隆起，从而形成了地球上最壮观的 自然景观之一— — —地球第三极 $ 因此，揭示这一地球 历史演化进程也就成为地质学研究的重要议题之一 $ 板块 汇 聚 边 缘，随 着 造 山 带 的 形 成 并 不 断 隆 起，也伴随着很多盆地的形成、发育和演化，而这 些盆地中的沉积物及其层序 则 记 录 了 这 一 演 化 过 程 $ 雅鲁藏布江缝合带两侧断续分布着一些磨拉石 盆地 （图 !） ，其内堆积充填了与缝合带演化具有密 切关系的大量磨拉石质沉积，它们显然是在印度和 欧亚两板块发生陆壳对陆壳的碰撞造山阶段以后所 形成的近海相和陆相碎屑岩系 $ 因此，其本身蕴含 了这一陆*陆碰撞之后的地质演化信息
第 !" 卷
第 !# 期
#$$" 年 !# 月
!)!&
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
"%%)*%(*!+ 收稿，"%%)*%+*!) 收修改稿
［!］
来，由于受到青藏高原极其恶劣的自然地理条件的 限制，人们对这些磨拉石盆地沉积地层的研究程度 仍然比较低，从而也制约了青藏高原大地构造演化 研究的深入 $ 笔者等近年来对具有代表性的上述磨 拉石盆地沉积地层之一— — —柳区砾岩，进行了细致 考察，对 其 层 序、形 成 环 境 和 沉 积 时 代 进 行 了 研 究，特别是在该套磨拉石的上部层位重新找到一批 保存相对 完 整 的 植 物 化 石，并 确 定 其 形 成 时 代 为 中、晚始新世 $ 这一成果不仅为西藏地区始新世磨 拉石沉积的地层划分和对比提供了比较确凿的古生 物学证据，而且也为探讨该套磨拉石的形成背景和 大地构造意义提供了新的制约材料 $
!
研究区基础地质资料
柳区砾岩沿着雅鲁藏布蛇绿岩带的南缘断续分
$ 但长期以
布，近东西向延伸约 !(%?5$ 其南、北两侧分别不
（批准号： ,-./"*01*!!&） 和国家重点基础研究发展规划 （编号："%%".2)!"3%%） 资助项目 " 中国科学院知识创新工程重要方向 4*5678：965: 5678 $ 7;<6=$ 6<$ <>
［#］ ［%］ ［1］
"
柳区砾岩的沉积层序及化石产出层位
由于受到后期构造的影响，研究区内柳区砾岩南
北两侧的蛇绿岩和印度被动陆缘中生代浅变质岩系均 以高角度逆断层冲断其上 （图 （ ， （<） ） ，此外在强烈 % 4） 的后期构造运动改造下，柳区砾岩中褶皱和断层极其 发育，从而为整个剖面地层层序的测定带来了很多困 难 ! 笔者等在野外在构造形态分析的基础上，对整套 地层的层序进行了恢复，并根据岩性组合及其宏观沉 积结构、构造特征，自下而上将其划分为 * 段：
"）
’& 年代尹集祥等通过比较系统的地层学研究，将其 ［%］ 改称为“柳 区 组” ，并 将 它 作 为“外 磨 拉 石 带” 与冈底斯砾岩“内磨拉石带”一起构成雅鲁藏布江 缝合带南北两侧“双磨拉石带”这一比较独特的地 质景观 ! 自此，这套磨拉石建造也逐渐成为令人瞩 目的对象，受到了国内外很多学者的关注 !
区砾岩形成于渐新世2中新世 ! 而近年来， 345,.等
通过对柳区砾岩与上下地层之间接触关系的研究， 并根据对前人资料的总结认 为 其 形 成 时 代 为 古 新 世，由此他们提出该套磨拉石沉积代表了由早期洋
"）尹集祥主编《西藏南部科学旅行指南》第二部分，"#’&
第 !" 卷
Leabharlann Baidu第 !# 期
#$$" 年 !# 月
!#%%
第 !" 卷
第 !# 期
#$$" 年 !# 月
图!
柳区砾岩与蛇绿岩和印度被动陆缘沉积的冲断接触关系及植物化石的产出层位
（!）块层状灰绿色粗砾岩， " # $； （%）暗红色泥岩，约 %& ’$； （(）灰绿色砂岩，内夹细砾岩透镜体，具一定层理， ! ) * $； （#）块层状灰绿色粗砾岩，# $； （+）灰绿色中粗砂岩夹薄层灰绿色泥岩，砂岩表面的泥岩薄层中发现大量保存完好的植物叶 化石，厚约 !& $；其中，又可进一步细分为上下两层：上部为厚层状细砾岩夹砂泥岩薄层，* $；下部为砂岩和泥岩，为植 物化石产出层，厚 %$， 野外观察某些叶化石直径 !& ’$ 以上，网脉保存相当完整； （,） 块层状灰绿色粗砾岩，%& $， 砾岩主要 为角砾状，最大砾径达 ! ) ( $，砾石成分包括硅质岩和浅变质泥岩、板岩、砂岩、灰岩等，以后者为主，具混杂堆积和碎屑 流沉积特征，属于近源山区河流及山麓坡积扇堆积； （-）灰绿色中厚层角砾状中砾岩和薄层细砾岩，基底支撑，混杂堆积， 为冲积扇沉积，( $； （*）灰绿色块层状混杂堆积角砾岩，颗粒支撑，为坡积扇堆积，# $； （.）中层状中粗砾岩，混杂堆积，
究方面获得了比较一致的结论 ! 但对于其沉积时代 和地层对比，不同的研究者则有不同的观点 ! 最早在 "#)’ 年，尹集祥和常承法对柳区一带出 露的红色砂砾岩进行首次考察时就在其中发现了植 ! "#’% 年，尹集祥和刘成杰又在公路北面出露的砂砾 岩层中发现了 * 个产植物化石层位
［"*］ ［%］
区的磨拉石沉积地层和古生物化石后则认为这些砾岩 形成于晚渐新世 ; 中新世 ! 综上所述，可以看出对柳 区砾岩的形成时代存在很大争议，其跨度之大基本上 涵盖了整个古近纪，即自古新世至中新世均有可能， 而印度和欧亚板块的碰撞时限也大致分布在此范围 内 ! 因此这一时代跨度显然很难对雅鲁藏布江缝合带 两侧陆块的碰撞时代上限提供比较精确的制约，有必 要对这套磨拉石中的植物化石及其时代进行更细致的 研究，为澄清上述争议提供确凿证据 !
图!
柳区砾岩和岗仁布齐峰砾岩分布地质简图及研究区位置
目前，该套磨拉石的砾石成分、沉积环境、形 成时代、物源区性质及沉积大地构造背景等方面均
［% ( ""］ 受到了不同程度的研究 ，并在其沉积环境的研
内俯冲形成的大洋岛弧与印度板块碰撞并仰冲到后
［""］ 者之上这一早期造山过程的产物；而 6,789,.:- 等 在研究了罗布莎、大竹卡、秋乌和岗仁布齐峰等地
石，少量为果实种子的印痕 $ 经研究鉴定约有 %’ 余 种，隶属 - 个科 . 个属，主要是被子植物，未见蕨 类及裸子植物等类型；在被子植物中，主要是双子 叶植物 $ 除个别种属外，这次发现的植物化石与陶
［%,］ 君容报道 的第一次发现于柳区砾岩中的植物化石
种属 （另文发表） 有很大区别 $ 虽然化石标本的数量 及属种不多，但由于发现的这些化石植物物种大多 数是已经灭绝的类型，与现生种的关系较远，因而 它为西藏及喜马拉雅地区的古生物研究提供了重要 的信息 $ 具体来说，这次鉴定出的化石植物种名包 括： !"#$#%&’ #/ $ ()*’$)+, ， !"#$#%&’ 01 $ ， -)./",$0’ *01#23/""# ， -)./",$0’ 01 $ ， !)2&"&’ 1,1#%$)23/""# ， 4,5 (&’ 01 $ ， 6#"")$&’ 01 $ ， 7.08,)2’,’ 01 $ ， 7.08,# 01 $ ， -,’’,$0’ 01 $ ， -).%)23/""&* #/ $ ’8,9,:).*,’ ， !3/"",$0’ 01 $ 2， !3/"",$0’ 01 $ 3， -#.2,$30’ 01 $ $ 从发现 的 化 石 植 物 所 对 应 科 属 的 现 代 分 布 来 看，柳 区 组 这 次 出 现 的 植 物 有 大 戟 科 的 野 桐 属 （ 6#"")$&’ ） ，其现生种主要分布于亚洲热带和亚热带 地区，我国仅分布在长江以南各省 $ 柳区组内发现 有多种的桑科的榕属 （ 4,(&’ ） 是分布在热带和亚热带 地区的 $ 椴树科的扁担杆属 （ 7.08,# ） 分布于东半球 热带地区，我国主要产于西南部尤其是中型叶的种 多分布在南部，同一科内相近的属 7.08,)2’,’ 的现生 种很少，分布在热带非洲 $ 化石中的 -,’’,$0’ 相近似 者为葡萄科的白粉藤属 （ -,’’&’ ） ，广泛分布于热带至 亚热带地区，我国主产于西南部至台湾 $ 因此，从 上述植物区系成分分析结果可以看出这些科属均属 热带区系成分，其中亦有少数属亚热带至温带分布 的 （如 !"#$#%&’ ） $
%)+%
图!
柳区砾岩与上下地层的接触关系及发现植物化石的层位
（ !）南侧界线； （"）北侧界线； （ #）植物化石的层位
下段：紫红色粗碎屑厚层—巨厚层砾岩夹薄层 紫红色泥岩、粉砂岩，其中，砾岩中砾石主要来自蛇 绿岩带的硅质岩、超镁铁岩及部分复理石 $ 底部不整 合覆盖于蛇绿岩之上，往上和中段岩性过渡接触 $ 中段：紫红、暗红色粗碎屑砾岩夹薄层紫红色 泥岩、粉砂岩，砾石主要来自印度大陆被动陆缘的 浅变质岩，同时含少量硅质岩、超镁铁岩等来自蛇 绿岩带的产物 $ 上段：灰绿色、紫红色砾岩夹薄层泥岩、粉砂 岩，具有明显的旋回特点，砾石以印度被动陆缘浅 变质岩为主，同时含一些火山岩和少量来自缝合带 的蛇绿岩块 $ 本段于下伏第二段之间为过渡接触， 顶部为印度被动陆缘浅变质岩系逆冲推覆盖其上 $ 其中，本次采集的植物化石主要发现于柳区砾 岩上段的中部，往南与印度被动陆缘浅变质岩系的 接触界限相距约 %&’ (，具体地点位于西距柳区村约 （图 + （ #） ） ) *( 处新藏公路上一小桥南侧的孤山包 $ 所有化石样品均采集于厚层粗砂岩、含砾砂岩顶部 的泥岩薄层中，其所在层序自下而上划分如下 （图 ： ,）
物化石
［%］
，后经郭双兴鉴定认为属于晚白垩世
［"%］
，并采集了一
批植物化石标本，后经陶君容鉴定，认为这些植物 化石组合属于始新世中、晚期 ! 尹集祥等在此基 础上，通过与秋乌组和门土组以及日喀则地区中新 世乌龙组内植物化石的对比，认为柳区砾岩中的植 物化石组合所确定的时代仅仅代表了柳区组形成时 代的 下 限， 而 其 上 限 时 代 则 有 可 能 延 伸 到 渐 新 世 ! %& 世纪 #& 年代， +,-./0/ 等 在分析日喀则弧 前盆地沉积相的基础上，结合区域地层对比认为柳
藏南柳区砾岩中古植物化石群的时代 及其在大地构造上的意义 !
方爱民! 闫 臻! 刘小汉" 潘裕生! 李继亮! 俞良军! 陶君容#
! $ 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 !%%%"&；" $ 中国科学院青藏高原研究所，北京 !%%%’(； # $ 中国科学院植物研究所，北京 !%%%&#
摘要
位于雅鲁藏布缝合带南侧的柳区砾岩是在印度和欧亚板块碰撞之后伴随造山带的后期演