原创：孟中玙 王建刚  中国科学院地质与地球物理研究所

碎屑物质的风化、搬运和沉积作用是地球表层重要的地质过程。“由源到汇”也是沉积学研究的重要内容。通过对现今“源-汇”系统的观察可以发现，大江大河在沉积物的搬运过程中起着至关重要的作用，大量的沉积物在经过跨越大陆的搬运之后，才在大陆边缘发生沉积作用（如亚马逊河将安第斯山的碎屑物质搬运到南美大陆的东海岸；长江、黄河将源自青藏高原的碎屑物质搬运到中国东部；图1）。本着地质学“将今论古”的方法论，我们可以想象，在地质历史时期，特别是超大陆聚合时期，必然也存在着诸多横跨大陆的河流体系，它们将沉积物进行远距离的搬运，并形成大型的沉积体系。然而，由于完全的古地理重建非常困难，我们在对深时沉积物进行物源分析时，往往注重“汇”与“源”的对应关系而忽视了沉积物的搬运过程。在这里，我们与大家分享“西藏东南部郎杰学群物源分析”的研究历程，以及我们在研究过程中的思考和认识，一家之言，还望指正。

图1 现代横跨大陆的河流体系。A，亚马逊河将南美洲西海岸安第斯山脉的碎屑物质搬运至大西洋一侧；B，长江、黄河等将青藏高原的碎屑物质搬运至亚洲大陆边缘。

一、何为郎杰学群？

“郎杰学群”源自1963年西藏第一地质队命名的“郎杰学组”，系指“羊卓雍错北部以板岩为主的地层”，自下而上包括三段: 苏诺林段、遮村段和遮拉段。根据地层中发现的Halobia瓣鳃动物群与菊石Tropites等, 将地层时代定为晚三叠世。王乃文等在1983年重新调查以后升“郎杰学组”为“郎杰学群”，并指出郎杰学群仅指“郎杰学组”的中下段，而上部未变质的“遮拉段”升为“遮拉组”，归为中侏罗统。1994年，陕西区调队在其提交的《1:20万区域地质调查报告（浪卡子幅-泽当幅）》中，将郎杰学群划分为姐德秀组、江雄组和宋热组。在1997年出版的《西藏自治区岩石地层》一书中，“郎杰学群”被弃用，相关地层归为修康群，泛指沿雅鲁藏布缝合带南侧东西向展布的上三叠统沉积地层（西藏自治区地质矿产局，1997）。但在2000–2002年1:5万填图时（如琼果幅，曲德贡幅），“郎杰学群”（宋热组、江雄组和姐德秀组）被重新采用。之后在1:25万地质图汇编时，“郎杰学群”被沿用。

李祥辉等（2003a）指出，“以羊八井—穷堆断裂（或江孜—浪卡子）为界，特提斯喜马拉雅北亚带三叠纪地层出现东西分异，西部修康群以构造混杂堆积为特色，东部郎杰学群为一套绿片岩相浅变质岩系”，并将郎杰学群定义为“在西藏南部沿雅鲁藏布江以南、羊八井—穷堆断裂以东的一套晚三叠世绿片岩相浅变质岩系”（图2），这一定义在此后的学术研究中被接纳并广泛采用。李祥辉等（2003a）特别强调，郎杰学群与南北两侧地层均为断裂接触。

图2 喜马拉雅构造分带图（显示郎杰学群位置）及郎杰学群野外照片。

沉积学研究表明，郎杰学群为一套巨厚的浊积岩地层（李祥辉等，2003a; Zhang et al., 2005; Wang et al., 2016），其变质程度在南北方向上存在明显差异。以泽当-琼结剖面为例，北侧靠近雅鲁藏布缝合带的地层变质变形严重，主要为石英片岩、千枚岩，并发育大量的石英脉；而越向南侧，变质程度越低；最南侧地层未变质，沉积结构构造和砂岩碎屑组分保存完好。虽然郎杰学群中化石稀少，但在多次的区域地质调查过程中，还是找到了一些具有年代意义的化石，如双壳类Halobia sp., Burmesia sp., Unionites sp., Monotis salinaria, Cassianella nyanangensis, Schafhaeutlia mellingi, Schafhaeutlia sphaerioides和菊石类 Tropites sp., Siculites sp., Paratibetites sp., Dittmarites sp., 可将沉积时间限定为为晚三叠世卡尼期–诺利期。

二、郎杰学群的研究历史与现状

首先提出“郎杰学群可能不属于特提斯喜马拉雅”这一观点的是郑海翔和张选阳（1988）。他们在《青藏高原地质文集》（第19集，第77页最后一段）中曾这样描述：“藏南海槽，人们很自然地设想是印度地台或者喜马拉雅边缘作为其主要物源。然而对比这个海槽三叠纪东部南、北的沉积，中部的南、北的沉积可以明显看到北粗南细，北长石石英砂岩、南纯石英砂岩的总趋势。因此，藏南三叠纪海槽也主要由北侧，即冈底斯-念青唐古拉三叠纪古陆提供物源的。……”。很显然，作者只根据粒度变化得出的推论并不准确。大陆斜坡沉积（浊积岩）显然要比陆棚沉积粒度粗一些，但并不能据此认为沉积物是由大陆斜坡向陆棚搬运。

李祥辉等在泽当地区进行地质填图时，对郎杰学群进行了系统的地研究。古水流测量显示，郎杰学群的沉积物搬运主体向南，并呈现东南（140°–160°）和西南（190°–210°）两个主体方向（李祥辉等，2003a）。砂岩碎屑组分分析表明，郎杰学群的物源区为“再旋回造山带”（李祥辉等，2003b）。李祥辉等认为这些数据支持“郎杰学群沉积物来自北边(未知块体)而非印度大陆”的观点。Dai et al. (2008)对郎杰学群进行了Nd同位素分析，发现其较亏损的Nd同位素特征与特提斯喜马拉雅岩石的Nd同位素不同，却与拉萨地体的部分岩石（如念青唐古拉变质岩、与冈底斯有关的碎屑岩）的Nd同位素相似。

碎屑锆石物源分析手段的发展将郎杰学群物源区和构造属性的研究推向高潮，但同时也使相关的研究陷入困境。Aikman et al. (2008) 首次报道了郎杰学群的碎屑锆石年龄，数据显示郎杰学群中存在一组晚古生代–早中生代（~400–200 Ma, 大部分集中在 280–220 Ma, 峰值约为245 Ma）的碎屑锆石年龄。虽然Aikman et al. (2008) 没有详细讨论郎杰学群的物源区，但它独特的碎屑锆石年龄特征无疑引起了大家的关注。Li G.W. et al.在2010年首次报道了郎杰学群中碎屑锆石的Hf同位素数据。Li X. H. et al. 在2016年报道了郎杰学群中碎屑铬尖晶石的地球化学成分。

综合已有的研究可以确定：郎杰学群虽在构造位置上属于特提斯喜马拉雅(印度大陆北缘)，但却与典型的特提斯喜马拉雅沉积岩具有明显差异。这些差异包括：(1) 郎杰学群古水流方向大体向南，而特提斯喜马拉雅地层向北；(2) 郎杰学群砂岩中含有5~20%火山岩岩屑和少量斜长石，碎屑组分、重矿物组合以及全岩地球化学成分指示造山带来源，而大部分喜马拉雅地层源自稳定的印度“克拉通内部”；(3) 郎杰学群的全岩Nd同位素较特提斯喜马拉雅地层更亏损；(4) 郎杰学群具有晚古生代–早中生代的碎屑锆石年龄，这组锆石的εHf(t) 值集中在−5~+10；(5) 郎杰学群中含有较多的铬尖晶石，它们具有较低的Al2O3(5~30%)和TiO2(0~2%)含量。

图3郎杰学群成因模式（修改自Wang et al., 2016）。A，拉萨弧前沉积模式 (Li et al., 2010)：认为郎杰学群是冈底斯弧前沉积，在印度-亚洲大陆碰撞过程中推覆到印度之上；B，洋内弧前沉积模式 (Li et al., 2010) ：认为郎杰学群是大洋岛弧弧前沉积，在印度-大洋岛弧碰撞过程中推覆到印度之上；C，裂谷充填沉积模式 (Dai et al., 2008)：认为郎杰学群是拉萨地体从印度裂解时期的沉积记录，物源主要来自拉萨地体，因大陆裂解被部分保留在印度大陆北缘；D，印度被动陆缘沉积(Cao et al., 2018)：认为郎杰学群是印度大陆北缘原地沉积，火山物质和古生代-中生代碎屑锆石来自印度北缘的基性岩；E，洋内弧后沉积模式(Ma et al., 2019)：认为郎杰学群沉积于特提斯洋内向南俯冲而形成的大洋岛弧的弧后，沉积物同时来自印度和洋内弧；F，多源区沉积模式 (Li et al., 2016)：认为郎杰学群包括多个物源区，包括澳大利亚、印度、拉萨以及洋壳、海山；G，远距离沿大陆边缘搬运再沉积模式 (Cai et al., 2016)：认为沉积物来源于西巴布亚，沉积物沿澳大利亚西缘搬运至印度北缘沉积，认为郎杰学群与澳大利亚西缘的同时期沉积岩具有相同的源区；H，印度北缘裂谷盆地沉积(Liu et al., 2019)：认为郎杰学群源自拉萨地体之上的松多造山带，并认为拉萨地体北侧存在向南的俯冲作用。

三、郎杰学群现有解释模型的差异及其局限性

为了解释郎杰学群独特的物源特征，不同学者提出了多种构造古地理模型，但目前并未形成一致的观点（图3）。我们可将众多的成因模式归纳为以下几类：

一类模型认为，郎杰学群是外来地体，最初沉积于拉萨地体弧前或大洋岛弧弧前，在新特提斯洋汇聚或者印度-亚洲大陆碰撞过程中增生至印度北缘（图3A，B）。然而，郎杰学群和印度大陆之间并没有缝合带存在的证据。而且，郎杰学群被印度北缘的早白垩世基性岩脉侵入，显然在这之前已是印度北缘的一部分。

另一类模型认为，郎杰学群是印度北缘弧后拉张盆地的沉积记录（图3C，E，H），物源来自印度大陆和特提斯南向俯冲的岩浆弧。然而，郎杰学群并没有记录裂谷作用（如从陆相-浅海相-深海相演化）的证据；也没有证据表明特提斯洋曾发生向南的俯冲作用。

此外，也有不少人认为郎杰学群本身就沉积于印度北缘，只是无法给出令人信服的物源解释。如Cao et al. (2018)提出火山物质和晚古生代–早中生代锆石可能来自印度北缘的基性岩（图3D），但地层中的火山岩碎屑主要为酸性而非基性，并且基性岩中锆石稀少，难以提供郎杰学群中大量的晚古生代–早中生代碎屑锆石。

Li et al. (2016) 认为郎杰学群具有多个物源区，包括拉萨地体、大洋岛弧、海山、大洋中脊以及印度、澳大利亚，这些物质在盆地中发生了混合（图3F），但郎杰学群属于浊流沉积，广泛的、来自不同大陆边缘的物质很难在盆地中充分混合。

Cai et al. (2016) 提出郎杰学群源自巴布亚西部，与澳大利亚西北缘的同期沉积属于相同的沉积体系（图3G）。但仔细地的对比发现，这些盆地的沉积物的物源特征并不完全相同，而且很难想象沉积物沿海岸搬运数千公里，并形成郎杰学群如此大规模的浊流体系。 

四、郎杰学群新解释：横跨大陆的碎屑物质搬运与沉积

在郎杰学群构造属性问题地的研究中，一个关键的问题是：郎杰学群为印度北缘原地沉积还是外来增生地体？由于郎杰学群和其他特提斯喜马拉雅地层之间均为断层，缺乏直接的沉积接触关系，在研究过程中，我们将目光转向特提斯喜马拉雅南带同时代的沉积地层，并开展区域对比研究。

图4特提斯喜马拉雅南带聂拉木-定日地区上三叠统野外照片（修改自Meng et al., 2019）。

特提斯喜马拉雅南带发育印度北缘浅水沉积地层。上三叠统地层包括土隆群（泥灰岩、生物碎屑灰岩）、曲龙贡巴组（黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩）和德日荣组（石英砂岩）（图4），沉积于滨岸至内陆棚沉积环境。研究发现，曲龙贡巴组的砂岩碎屑组分、碎屑锆石U–Pb年龄和Hf同位素特征与郎杰学群均一致（图5）。由于曲龙贡巴组确定属于特提斯喜马拉雅，它与郎杰学群一致的物源特征也就证实了后者亦为印度大陆边缘原地沉积地层，并非外来地质体。

图5 郎杰学群与曲龙贡巴组物源特征对比。

既然郎杰学群本身就沉积于印度北缘，那么我们就需要从印度所在的冈瓦纳大陆本身去寻找郎杰学群的物源区。根据对郎杰学群的物源资料进行分析，我们获得了一些重要的线索：（1）400–200 Ma的碎屑锆石颗粒具有良好的环带，且几乎未发生磨圆，表明这些锆石直接来自于岩浆岩；（2）400–200 Ma年龄接近连续，表明源区存在持续的岩浆活动（图6）。这些特征指向一个长期活动的岩浆弧源区。而且，岩石中出现的火山岩岩屑、斜长石以及低Al低Ti的铬尖晶石也反映弧岩浆作用特征，支持这一推理。

环顾整个冈瓦纳大陆，这一时期唯一的岩浆弧位于冈瓦纳大陆东南缘。而且，郎杰学群晚古生代–早中生代碎屑锆石Hf同位素特征与该岩浆弧的锆石一致。这样，我们就在“汇”与“源”建立了唯一的对应关系，只是这种解释要求碎屑物质横跨整个冈瓦纳大陆进行搬运。如前所述，在超大陆聚合时期，常伴生发育大型的跨越大陆水系，因而远距离的沉积物搬运是完全可以存在的。东冈瓦纳大陆早古生代的大地构造类似于现今的南美大陆，这一时期冈瓦纳大陆东南缘发生了安第斯型的造山作用（Gondwanide Orogen），Gondwanide山脉很可能如现今的安第斯山一样，起到了分水岭的作用，导致了东南高-西北低的古地理格局，为跨冈瓦纳大陆河流的发育提供了条件，河流携带沉积物向大陆另一侧搬运。还有一点值得注意的是，郎杰学群沉积规模巨大，必然要求大型的河流体系为其进行沉积物搬运，这也是我们构建沉积模型的重要依据。

图6 郎杰学群中晚古生代–早中生代锆石的年龄特征及CL图像（修改自Wang et al., 2016）。

既然冈瓦纳大陆的构造格局在古生代已经成型，为什么郎杰学群的沉积作用仅发生在晚三叠世呢？我们初步认为这可能与冈瓦纳大陆北缘区域性的拉张事件有关。在拉张作用之前，印度北缘以碳酸盐沉积为主，盆地性质稳定，陆缘碎屑输入有限，源自冈瓦纳大陆东南缘的河流并未流向印度北缘；拉张作用发生，沿裂谷走向的隆起区改变了古水系的流向，导致郎杰学群沉积作用发生；拉张作用结束之后，导致郎杰学群沉积的古地理格局不复存在，相关的沉积作用结束，印度北缘发育稳定的石英砂岩沉积（图7）。当然，这一模型虽然能合理地解释现有的各种数据，且很好地吻合当时的区域构造背景，但详细的古地理重建还需要大量的研究工作。

图7 印度大陆北缘晚三叠世古地理演化模式图（修改自Meng et al., 2019）

五、启示

除上述研究外，地质历史时期还有很多跨越大陆的碎屑物质搬运的实例：比如，Benyon et al. (2014)认为加拿大西部白垩系McMurray组砂岩中的部分碎屑锆石来自北美东部的阿巴拉契亚山脉；Prokopiev et al. (2008)认为在古生代–中生代时期西伯利亚大陆上存在跨大陆的古Lena河，将碎屑物质从西伯利亚南缘搬运至北冰洋；Moron et al. (2019) 提出在冈瓦纳大陆裂解之前（古生代–中生代早期），东冈瓦纳大陆发育跨大陆级别的河流，为澳大利亚西北缘长期的碎屑沉积作用提供物质搬运。

通过对这些跨越大陆的碎屑物质沉积搬运实例的了解，我们可以获得一些有益的启示：

1）沉积盆地和物源区之间可以存在很远的空间距离；在进行物源解释时需大胆想象，小心求证；正因为沉积物可以被远距离搬运，源自相同源区的沉积物可以在不同的地方沉积，因此，在运用碎屑锆石年龄的相似性进行古大陆重建时，需特别小心谨慎；

2）古水系的重建将是沉积学研究的重要内容和前沿方向，是深入理解“沉积过程”的关键，对古地理恢复和地质历史理解具有重要意义。

本文第一作者孟中玙系中国科学院地质与地球物理研究所博士研究生，第二作者系中国科学院地质与地球物理研究所副研究员。

主要参考文献

【1】Benyon C, Leier A, Leckie D A, Webb A, Hubbard S D, Gehrels G. 2014. Provenance of the Cretaceous Athabasca Oil Sands, Canada: Implications for continental-scale sediment transport. Journal of Sedimentary Research, 84: 136–143.

【2】Meng Z Y, Wang J G, Ji W Q, Zhang H, Wu F Y. 2019. The Langjiexue Group is an in situ sedimentary sequences rather than an exotic block: Constraints from covel Upper Triassic strata of the Tethys Himalaya (Qulonggongba Formation). Science China Earth Sciences, 62: 783–797.

【3】Morón S, Cawood P A, Haines P W, Gallagher S J, Zahirovic S, Lewis C J, Moresi L. 2019. Long-lived transcontinental sediment transport pathways of East Gondwana. Geology, 47: 513–516.

【4】Prokopiev A V, Toro J, Miller E L, Gehrels G E. 2008. The paleo–Lena River—200 my of transcontinental zircon transport in Siberia. Geology, 36: 699–702.

【5】Wang J G, Wu F Y, Garzanti E, Hu X M, Ji W Q, Liu Z C, Liu X C. 2016. Upper Triassic turbidites of the northern Tethyan Himalaya (Langjiexue Group): The terminal of a sediment-routing system sourced in the Gondwanide Orogen. Gondwana Res, 34: 84–98.