青海南山隆起的沉积证据及其对青海湖_共和盆地构造分异演化的指示
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(b) Geological map between Qinghai Lake and Gonghe basin (Modified f rom 1 ∶200000 map of geology and mineral Reso urces , Tianjun and Adjacent Area ①—柴北缘 —青海南山断裂 ; ②—温泉断裂 ; ③—中祁连断裂 ; ④—宗务隆山 —青海南山断裂 ; ⑤—铜仁断裂 ; ⑥—拉脊山断裂 ①—Nort hern margin of t he Qaidam Basin —Qinghai Nanshan t hrust ; ②—Wenquan fault ; ③—Middle Qilian fault ;
Com posit ae , Grami neae , Pol y gonaceae , Umbelliterae
湖 相 泥 岩 , 动 腹足类 : B a di x sp . ,V al vat a sp . , Gy raul us sp .
④—Zongwulongshan —Qinghai Nanshan fault ; ⑤—Tongren fault ; ⑥—Lajishan t hrust
的峡谷 。 共和盆地断陷发生在古近纪末期 ,盆地的基底
为强烈变形的三叠纪复理石 ( Wang et al. , 2004) , 沉积了新近纪以来一套湖相 —河湖相地层 (图 1b , 表 1) 。湖相地层主要为泥岩 、砂质泥岩 ,含粉砂岩 和细砂岩 ,岩性在盆地内变化不大 。根据微体古生 物化石 组 合 ( 徐 叔 鹰 等 , 1984 ; 青 海 地 质 矿 产 局 , 1991) ,将其时代确定为新近纪 ,为曲沟组 ;河湖相地 层在盆地中心厚度大于 200 m ,盆地边部仅有数米 , 岩性在盆地内变化明显 ,盆地边部为砾岩 、砂砾岩与 粗砂岩互层 ,砾石分选磨圆均很差 ,向盆地中心逐渐 变细 ,厚度逐渐增大 ,根据古生物化石 (王吉玉等 , 1979 ;徐叔鹰等 ,1984 ;青海省地质矿产局 ,1991) ,将 其时代确定为第四纪 ,称共和组 。
地中心以细
粉以针叶为主 ,最高可占木本花粉总数的 971 7 % ,有 Pi nus , Pccea , A bies , 阔叶树花粉很少 ,有
砂岩为主
B et ul a , Quercus , Ul m us 。草本花粉较多 , 以 A rteisi r , Chenopodi aceae 和 Ep hed ra 占优势 , 含
注 :本文为国家自然科学基金资助项目 (批准号 40599420 ,40402016) 及中国科学院西部之光项目 (批准号 2006ZD02) 的成果 。 收稿日期 :2008201211 ;改回日期 :2008203220 ;责任编辑 :章雨旭 。 作者简介 :常宏 ,男 ,1970 年生 。博士 ,构造地质学 、第四纪地质学专业 。通讯地址 :710075 中国科学院地球环境研究所 ; Email :changh @ loess. llqg. ac. cn 。
表 1 共和盆地晚新生代地层特征表
Table 1 Features of Late Cenozoic stratum of the Gonghe Basin
时代 第 四 纪 新 近 纪
地层 共 和 组 曲 沟 组
岩性
古生物化石 (王吉玉等 ,1979 ;徐叔鹰等 ,1984 ;青海省地质矿产局 ,1991)
依据黄河贯穿贵德 、共和盆地等地貌演化过程 判定 ,认为其形成于中 —晚 更新 世早 期 ( 陈 克造 , 1964 ; 袁 宝 印 等 , 1990 ; Li et al. , 1991 ; 潘 保 田 , 1994) 。
主要依据青海南山南侧晚新生代地层接触关系 判定 ,认为其形成于上新世末期 —早更新世 (边千 韬 ,2000 ; Wang et al . , 2004) 。显然 ,两者的年代存 在很大的差距 。如此大的差距如何解释 ,是两期构 造运动还是一期构造运动 ? 如果是两期构造运动又 是哪一期运动真正形成了青海南山 ? 这还得从与山 体隆升密切相关的沉积盆地中寻找岩石矿物 、地球 化学特征等地质资料 ,确定构造运动发生的地层纪
曲沟组虽然在整个盆地内岩性基本一致 ,但是 不同位置的沉积厚度差异很大 ,如盆地的西北部厚 度大于 2000 m ,而在东北部出露厚度仅 650 m 左 右 ;共和组沉积厚度在盆地中心大 ,而在盆地边部变 薄 。这么大的差异除了反应盆地基底起伏外 ,可能
与盆地构造演化与沉降中心变化有关 。角度不整合 面就存在于曲沟组地层的顶部 。
1 青海南山隆升的证据
1. 1 角度不整合面 共和盆地茶卡东北部小水桥剖面新近纪地层顶
部 (Nc ) 发育角度不整合面 (图 2) ,上覆地层与角度 不整合面平行 , 基本呈水平状 , 厚度在 0 ～ 4 m 之 间 。角度不整合面切过下伏不同时代 、不同岩性的 地层 。下伏地层倾向南西 ,地层由现在盆地向山脉 方向由新变老 ,倾角逐渐变大 ,为 35°～40°。本期角 度不整合面在共和盆地内普遍存在 ,盆地西北部茶 卡北到大水桥一带及东北部瓦里贡山南侧均有出 露 。盆地西北邻区共和县石乃亥乡新生代剖面显 示 ,下伏地层发生了褶皱变形 Π ,该褶皱与茶卡北剖 面角度不整合面为同期构造运动的产物 。角度不整 合面 的 存 在 就 显 示 有 一 期 构 造 运 动 的 存 在 ( Tarbunk et al . , 1993) ,前期地层掀斜 ,靠近构造 带部位甚至有褶皱存在 ,而构造运动后形成的地层 ,
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
50
地 质 论 评
2009 年
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
关键词 : 青海南山 ;角度不整合面 ;常量元素 ;风化作用 ;俯冲断裂 ;活动构造
青海南山的隆起与中国最大的内陆咸水湖 ——— 青海湖的形成与演化有着密切的关系 ,受到地质学 家的关注 (陈克造 ,1964 ;中国科学院兰州地质研究 所 ,1979 ; 袁宝印等 , 1990 ; 潘保田 , 1994 ; 边千韬 , 2000 ; Wang et al . , 2004) 。青海南山是一弓形 山 脉 ,主要由强烈变形的三叠纪复理石层和花岗岩组 成 ( Wang et al. , 2004) ,北临青海湖盆地 ,南接共和 盆地 ,是现今这两个盆地的界山 。关于它的形成时 代 ,目前主要有两种观点 ,均是在大范围地质与地貌 调查的基础上得出的 :
录 ,并确定该地层的年代 ,给出合理的解释 。 盆地沉积物记录了盆地沉积区及物源区的地
貌 、构造和气候环境演化过程 ( Carpentier et al. , 2007 ; Fang et al. , 2007) ,为盆地及区域构造地质 、 古环境演化提供了良好的研究材料 。共和盆地的东 北部和西北部均有较好的晚新生代地层出露 ,特别 是西北部地区 ,晚中新世 —上新世地层连续 ,沉积相 变化与变形特征清晰 。本文依据共和盆地内主要沉 积地层的变形特征 、接触关系及地球化学组成变化 探讨青海南山的隆起过程 ,进一步探讨了青藏高原 东北部构造背景下盆山耦合的运动学关系 。本研究 将为解译青海湖环境钻探岩心的环境演化信息及青 海湖 —共和盆地地区的构造分异演化特征提供基础 资料 。
岩与粗砂岩 物 Owen , Gaz al l a S i nensis Teilhard et Piueteau , B isan sp . , Equns sp . , Palaeoloxodon s p. 介形
互层 , 边缘 向盆地中
类 :Qinghaicyp ris Crassa H uan g , Ilgocykris errabundis M an delst am , I. biplieata ( Koch) 上部孢 粉 贫 乏 , 木 本 主 要 为 Pi nus、Poccea、A bies 等 , 仅 有 少 量 B et ul a、Ul m us , 草 本 有
第5 20
5卷 09
第 1 年1
期 月
地
质
论
评
GEOL O GICAL
R
EV
IEW
Vol. 55 No . J an . 2 0 0
1 9
青海南山隆起的沉积证据及其对青海湖 —共和 盆地构造分异演化的指示
常宏 ,金章东 ,安芷生
中国科学院地球环境研究所 ,黄土与第四纪国家重点实验室 ,西安 ,710075
共和盆地位于青藏高原东北缘 ,夹持于祁连山 、 昆仑山 与 秦 岭 三 大 山 系 之 间 ( 图 1 ) , 大 体 上 以 N W —SE 向展布 ,西窄东宽 ,形态上显示为菱形块 体 ,盆地平均海拔 3000 m ,西与柴达木盆地相邻 ,东 与贵德盆地相连 。共和盆地是一个新生代断陷盆地 (徐叔鹰 ,1984 ; Wang et al . , 2004) ,充填了新近纪 和第四纪陆相沉积地层 ,黄河由西南向东北纵穿盆 地 ,切过了晚新生代地层 ,在盆地的两端形成了巨大
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第 1期
常宏等 :青海南山隆起的沉积证据及其对青海湖 —共和盆地构造分异演化的指示
51
图 1 (a) 共和盆地构造地貌图 (D EM) ; (b) 青海湖 —茶卡盐湖之间区域地质图 (据 1 ∶200000 天峻幅地质矿产图修改 Ο )
Fig. 1 (a) Morp hotectonic map of Qinghai Nanshan and it s surro unding basins and ot her mo untains (D EM) ;
心 ,粒度逐 渐变细 , 厚 度增大 。盆
植 物
Ep he d ra、A rteisi r、Chenopodi aceae、Com posit ae。中部以木本为主 , 针叶花粉含量最高 , 最高 可占木本花粉总量的 221 5 % ,有 Pi nus , Poccae , A bies ,阔叶花粉主要为 B et ul a、Ul m us 。草本 含量较少 ,有 A rteisi r、Chenopodi aceae、Ep he d ra、Grami neae、Cy peraceae。下部木本植物花
内容提要 : 青海南山的隆起对解析青海湖 —共和盆地地区构造和区域环境演化过程具有重要的意义 。通过共 和盆地西北部晚新生代地层的野外地质调查 ,发现上新世地层中存在一期角度不整合面 。角度不整合面上 、下地层 中沉积碎屑矿物发生了突变 :上部地层碎屑组成与现代南山基本一致 ,而不同于其下沉积地层 。常量元素含量 、风 化特征等地球化学特性的变化 ,进一步证实了青海南山可能并不是下伏地层的物源区 。结合地层变形特征及区域 地质资料可以推断 ,温泉右行走滑断裂的运动致使柴北缘 —南山俯冲断裂的再次活动是造成共和盆地向青海湖盆 地下俯冲 、青海南山隆起的主因 。该俯冲运动使其南侧的地层发生掀斜 (倾向西南) ,原来地貌特征发生了明显的变 化 ,并形成了上新世地层顶部的角度不整合面 。之后 ,青海湖与共和盆地最终成为两个独立的盆地 ,青海南山成为 两侧沉积地层的物源区 ,两者均开始了截然不同的演化过程 。
盆地北缘为
脊 椎 动 物 : 上 部 , S i nomogaceios sp . , Castor sp . , Caelodont a antiquit atis Blumenbach ,
砾 岩 、砂 砾 动 M y os p al ax f ont arieri ,下部 , Equns S anmeniensis Teilhard et Piveteau , H y anena of . S i uensis
Com posit ae , Grami neae , Pol y gonaceae , Umbelliterae
湖 相 泥 岩 , 动 腹足类 : B a di x sp . ,V al vat a sp . , Gy raul us sp .
④—Zongwulongshan —Qinghai Nanshan fault ; ⑤—Tongren fault ; ⑥—Lajishan t hrust
的峡谷 。 共和盆地断陷发生在古近纪末期 ,盆地的基底
为强烈变形的三叠纪复理石 ( Wang et al. , 2004) , 沉积了新近纪以来一套湖相 —河湖相地层 (图 1b , 表 1) 。湖相地层主要为泥岩 、砂质泥岩 ,含粉砂岩 和细砂岩 ,岩性在盆地内变化不大 。根据微体古生 物化石 组 合 ( 徐 叔 鹰 等 , 1984 ; 青 海 地 质 矿 产 局 , 1991) ,将其时代确定为新近纪 ,为曲沟组 ;河湖相地 层在盆地中心厚度大于 200 m ,盆地边部仅有数米 , 岩性在盆地内变化明显 ,盆地边部为砾岩 、砂砾岩与 粗砂岩互层 ,砾石分选磨圆均很差 ,向盆地中心逐渐 变细 ,厚度逐渐增大 ,根据古生物化石 (王吉玉等 , 1979 ;徐叔鹰等 ,1984 ;青海省地质矿产局 ,1991) ,将 其时代确定为第四纪 ,称共和组 。
地中心以细
粉以针叶为主 ,最高可占木本花粉总数的 971 7 % ,有 Pi nus , Pccea , A bies , 阔叶树花粉很少 ,有
砂岩为主
B et ul a , Quercus , Ul m us 。草本花粉较多 , 以 A rteisi r , Chenopodi aceae 和 Ep hed ra 占优势 , 含
注 :本文为国家自然科学基金资助项目 (批准号 40599420 ,40402016) 及中国科学院西部之光项目 (批准号 2006ZD02) 的成果 。 收稿日期 :2008201211 ;改回日期 :2008203220 ;责任编辑 :章雨旭 。 作者简介 :常宏 ,男 ,1970 年生 。博士 ,构造地质学 、第四纪地质学专业 。通讯地址 :710075 中国科学院地球环境研究所 ; Email :changh @ loess. llqg. ac. cn 。
表 1 共和盆地晚新生代地层特征表
Table 1 Features of Late Cenozoic stratum of the Gonghe Basin
时代 第 四 纪 新 近 纪
地层 共 和 组 曲 沟 组
岩性
古生物化石 (王吉玉等 ,1979 ;徐叔鹰等 ,1984 ;青海省地质矿产局 ,1991)
依据黄河贯穿贵德 、共和盆地等地貌演化过程 判定 ,认为其形成于中 —晚 更新 世早 期 ( 陈 克造 , 1964 ; 袁 宝 印 等 , 1990 ; Li et al. , 1991 ; 潘 保 田 , 1994) 。
主要依据青海南山南侧晚新生代地层接触关系 判定 ,认为其形成于上新世末期 —早更新世 (边千 韬 ,2000 ; Wang et al . , 2004) 。显然 ,两者的年代存 在很大的差距 。如此大的差距如何解释 ,是两期构 造运动还是一期构造运动 ? 如果是两期构造运动又 是哪一期运动真正形成了青海南山 ? 这还得从与山 体隆升密切相关的沉积盆地中寻找岩石矿物 、地球 化学特征等地质资料 ,确定构造运动发生的地层纪
曲沟组虽然在整个盆地内岩性基本一致 ,但是 不同位置的沉积厚度差异很大 ,如盆地的西北部厚 度大于 2000 m ,而在东北部出露厚度仅 650 m 左 右 ;共和组沉积厚度在盆地中心大 ,而在盆地边部变 薄 。这么大的差异除了反应盆地基底起伏外 ,可能
与盆地构造演化与沉降中心变化有关 。角度不整合 面就存在于曲沟组地层的顶部 。
1 青海南山隆升的证据
1. 1 角度不整合面 共和盆地茶卡东北部小水桥剖面新近纪地层顶
部 (Nc ) 发育角度不整合面 (图 2) ,上覆地层与角度 不整合面平行 , 基本呈水平状 , 厚度在 0 ～ 4 m 之 间 。角度不整合面切过下伏不同时代 、不同岩性的 地层 。下伏地层倾向南西 ,地层由现在盆地向山脉 方向由新变老 ,倾角逐渐变大 ,为 35°～40°。本期角 度不整合面在共和盆地内普遍存在 ,盆地西北部茶 卡北到大水桥一带及东北部瓦里贡山南侧均有出 露 。盆地西北邻区共和县石乃亥乡新生代剖面显 示 ,下伏地层发生了褶皱变形 Π ,该褶皱与茶卡北剖 面角度不整合面为同期构造运动的产物 。角度不整 合面 的 存 在 就 显 示 有 一 期 构 造 运 动 的 存 在 ( Tarbunk et al . , 1993) ,前期地层掀斜 ,靠近构造 带部位甚至有褶皱存在 ,而构造运动后形成的地层 ,
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地 质 论 评
2009 年
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关键词 : 青海南山 ;角度不整合面 ;常量元素 ;风化作用 ;俯冲断裂 ;活动构造
青海南山的隆起与中国最大的内陆咸水湖 ——— 青海湖的形成与演化有着密切的关系 ,受到地质学 家的关注 (陈克造 ,1964 ;中国科学院兰州地质研究 所 ,1979 ; 袁宝印等 , 1990 ; 潘保田 , 1994 ; 边千韬 , 2000 ; Wang et al . , 2004) 。青海南山是一弓形 山 脉 ,主要由强烈变形的三叠纪复理石层和花岗岩组 成 ( Wang et al. , 2004) ,北临青海湖盆地 ,南接共和 盆地 ,是现今这两个盆地的界山 。关于它的形成时 代 ,目前主要有两种观点 ,均是在大范围地质与地貌 调查的基础上得出的 :
录 ,并确定该地层的年代 ,给出合理的解释 。 盆地沉积物记录了盆地沉积区及物源区的地
貌 、构造和气候环境演化过程 ( Carpentier et al. , 2007 ; Fang et al. , 2007) ,为盆地及区域构造地质 、 古环境演化提供了良好的研究材料 。共和盆地的东 北部和西北部均有较好的晚新生代地层出露 ,特别 是西北部地区 ,晚中新世 —上新世地层连续 ,沉积相 变化与变形特征清晰 。本文依据共和盆地内主要沉 积地层的变形特征 、接触关系及地球化学组成变化 探讨青海南山的隆起过程 ,进一步探讨了青藏高原 东北部构造背景下盆山耦合的运动学关系 。本研究 将为解译青海湖环境钻探岩心的环境演化信息及青 海湖 —共和盆地地区的构造分异演化特征提供基础 资料 。
岩与粗砂岩 物 Owen , Gaz al l a S i nensis Teilhard et Piueteau , B isan sp . , Equns sp . , Palaeoloxodon s p. 介形
互层 , 边缘 向盆地中
类 :Qinghaicyp ris Crassa H uan g , Ilgocykris errabundis M an delst am , I. biplieata ( Koch) 上部孢 粉 贫 乏 , 木 本 主 要 为 Pi nus、Poccea、A bies 等 , 仅 有 少 量 B et ul a、Ul m us , 草 本 有
第5 20
5卷 09
第 1 年1
期 月
地
质
论
评
GEOL O GICAL
R
EV
IEW
Vol. 55 No . J an . 2 0 0
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青海南山隆起的沉积证据及其对青海湖 —共和 盆地构造分异演化的指示
常宏 ,金章东 ,安芷生
中国科学院地球环境研究所 ,黄土与第四纪国家重点实验室 ,西安 ,710075
共和盆地位于青藏高原东北缘 ,夹持于祁连山 、 昆仑山 与 秦 岭 三 大 山 系 之 间 ( 图 1 ) , 大 体 上 以 N W —SE 向展布 ,西窄东宽 ,形态上显示为菱形块 体 ,盆地平均海拔 3000 m ,西与柴达木盆地相邻 ,东 与贵德盆地相连 。共和盆地是一个新生代断陷盆地 (徐叔鹰 ,1984 ; Wang et al . , 2004) ,充填了新近纪 和第四纪陆相沉积地层 ,黄河由西南向东北纵穿盆 地 ,切过了晚新生代地层 ,在盆地的两端形成了巨大
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第 1期
常宏等 :青海南山隆起的沉积证据及其对青海湖 —共和盆地构造分异演化的指示
51
图 1 (a) 共和盆地构造地貌图 (D EM) ; (b) 青海湖 —茶卡盐湖之间区域地质图 (据 1 ∶200000 天峻幅地质矿产图修改 Ο )
Fig. 1 (a) Morp hotectonic map of Qinghai Nanshan and it s surro unding basins and ot her mo untains (D EM) ;
心 ,粒度逐 渐变细 , 厚 度增大 。盆
植 物
Ep he d ra、A rteisi r、Chenopodi aceae、Com posit ae。中部以木本为主 , 针叶花粉含量最高 , 最高 可占木本花粉总量的 221 5 % ,有 Pi nus , Poccae , A bies ,阔叶花粉主要为 B et ul a、Ul m us 。草本 含量较少 ,有 A rteisi r、Chenopodi aceae、Ep he d ra、Grami neae、Cy peraceae。下部木本植物花
内容提要 : 青海南山的隆起对解析青海湖 —共和盆地地区构造和区域环境演化过程具有重要的意义 。通过共 和盆地西北部晚新生代地层的野外地质调查 ,发现上新世地层中存在一期角度不整合面 。角度不整合面上 、下地层 中沉积碎屑矿物发生了突变 :上部地层碎屑组成与现代南山基本一致 ,而不同于其下沉积地层 。常量元素含量 、风 化特征等地球化学特性的变化 ,进一步证实了青海南山可能并不是下伏地层的物源区 。结合地层变形特征及区域 地质资料可以推断 ,温泉右行走滑断裂的运动致使柴北缘 —南山俯冲断裂的再次活动是造成共和盆地向青海湖盆 地下俯冲 、青海南山隆起的主因 。该俯冲运动使其南侧的地层发生掀斜 (倾向西南) ,原来地貌特征发生了明显的变 化 ,并形成了上新世地层顶部的角度不整合面 。之后 ,青海湖与共和盆地最终成为两个独立的盆地 ,青海南山成为 两侧沉积地层的物源区 ,两者均开始了截然不同的演化过程 。
盆地北缘为
脊 椎 动 物 : 上 部 , S i nomogaceios sp . , Castor sp . , Caelodont a antiquit atis Blumenbach ,
砾 岩 、砂 砾 动 M y os p al ax f ont arieri ,下部 , Equns S anmeniensis Teilhard et Piveteau , H y anena of . S i uensis