崔晓庄, 江新胜, 伍皓, 熊国庆, 卓皆文, 陆俊泽. (2015)青藏高原东缘盐源盆地古近纪风成沙丘及其古地理意义* [J]. 古地理学报, 14(5): 571-582
Cui Xiaozhuang, Jiang Xinsheng, Wu Hao, Xiong Guoqing, Zhuo Jiewen, Lu Junze. (2015)The Paleogene aeolian dunes and their palaeogeographic significance in Yanyuan Basin,eastern margin of the Tibetan Plateau[J]. Journal Of Palaeogeography, 14(5): 571-582. DOI:  
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青藏高原东缘盐源盆地古近纪风成沙丘及其古地理意义*
崔晓庄1, 江新胜1, 伍皓1,2, 熊国庆1, 卓皆文1, 陆俊泽1
1 成都地质矿产研究所,四川成都 610081
2 中国地质科学院,北京 100037

第一作者简介 崔晓庄,男,1984年生,硕士,助理工程师,主要从事沉积学与岩石地球化学研究。E-mail: cdcxiaozhuang@hotmail.com。

通讯作者简介 江新胜,男,1956年生,博士,研究员,主要研究方向为古地理、古沙漠与全球气候变化。通讯地址:四川省成都市一环路北三段2号成都地质矿产研究所沉积与能源地质研究室;邮编:610081。联系电话:028-83231155;E-mail: cdjxinsheng@126.com。

收稿日期:2012-03-29
基金:*国家自然科学基金项目(批准号:40372064)和中国地质调查局青藏基础地质综合研究项目(编号:1212010610101)联合资助
摘要

盐源盆地始新世丽江组沉积时期发育了一套具大型高角度交错层理的红色砂岩,其确切成因对于厘定青藏高原东缘古近纪古地理格局、恢复东亚新生代干旱带与古气候演化过程具有重要意义。文中通过对盐源盆地始新统丽江组红色砂岩的沉积特征进行系统分析,证明该套砂岩的岩性、粒度分布、石英颗粒表面特征与沉积构造等明显不同于水成沉积,而与典型风成沙丘相应特征完全一致,表明其为风成沙丘沉积。结合古近纪研究区的古气候条件、大气环流样式与大地构造背景,笔者进一步推断盐源盆地始新世风成沙丘可能沉积于中国古近纪干旱带内的沙漠环境。根据目前相关研究资料,确认青藏高原东缘存在一个厚度稳定的古近纪风成沙丘富集带。

关键词: 风成沙丘; 沉积特征; 古近纪; 始新世; 古地理; 盐源盆地; 青藏高原东缘
中图分类号:P512.2+1 文献标志码:文章编号:1671-1505(2012)05-0571-12 文章编号:1671-1505(2012)05-0571-12
The Paleogene aeolian dunes and their palaeogeographic significance in Yanyuan Basin,eastern margin of the Tibetan Plateau
Cui Xiaozhuang1, Jiang Xinsheng1, Wu Hao1,2, Xiong Guoqing1, Zhuo Jiewen1, Lu Junze1
1 Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources,Chengdu 610081,Sichuan
2 Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037

About the first author Cui Xiaozhuang,born in 1984,is an assistant engineer at Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources.He is engaged in sedimentology and petrogeochemistry.E-mail: cdcxiaozhuang@hotmail.com.

About the corresponding author Jiang Xinsheng,born in 1956,is a research professor at Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources.He is engaged in palaeogeography,palaeo-desert and global climate change.Tel:028-83231155;E-mail: cdjxinsheng@126.com.

Abstract

Red sandstones with large-scale cross-beddings in high dip angles were developed in Yanyuan Basin during the sedimentary period of Eocene Lijiang Formation.Its exact origin is significant for revising the Paleogene palaeogeographic pattern in the eastern margin of the Tibetan Plateau and reconstructing the evolutionary process of the Cenozoic arid belt and palaeoclimate in East Asia.Sedimentary characteristics of these red sandstones from the Eocene Lijiang Formation in Yanyuan Basin were systematically analyzed in this paper.The results show that their lithology,grain size distribution,surface features of quartz grains and sedimentary structures are clearly different from aqueous deposits,but perfectly consistent with the corresponding sedimentary characteristics of typical aeolian dunes,indicating that these red sandstones should be attributed to aeolian dunes.Combined with the Paleogene palaeoclimate state,atmospheric circulation pattern and geotectonic setting of the study area,it is further inferred that the Eocene aeolian dunes in Yanyuan Basin could be deposited in the desert environment,which was located in the Chinese Paleogene arid belt.Furthermore,on the basis of existing relevant research data,it is also confirmed that there was an aeolian dune enrichment zone in eastern margin of the Tibetan Plateau during the Early-Mid Paleogene epoch.

Key words: aeolian dunes; sedimentary characteristics; Paleogene; Eocene; palaeogeography; Yanyuan Basin; eastern margin of the Tibetan Plateau

研究表明, 现代东亚季风系统建立前, 尤其是古近纪早、中期, 青藏高原东缘仍然处于行星环流所控制的干旱带内(董光荣等, 1995; Zhang et al., 2007)。尽管发育了大量与沙漠事件紧密相关的石膏与盐类沉积(刘东生等, 1998; Sun and Wang, 2005; Guo et al., 2008), 但至今尚未找到沙漠存在的确切记录。风成沙丘既是干旱炎热气候的产物, 又是沙漠环境的标志性沉积(董光荣等, 1995; 江新胜和潘忠习, 2005; Sun et al., 2009)。因此, 青藏高原东缘古近纪风成沙丘的存在是确认古近纪沙漠环境的重要前提, 对于厘定青藏高原东缘古近纪古地理格局、恢复东亚新生代干旱带与古气候演化过程具有非常重要的意义。此外, 目前关于东亚季风早期演化过程及其影响范围的地质记录极其稀少(Huber and Goldner, 2012及其引用文献), 而古近纪风成沙丘则可以提供新的陆相沉积资料。

目前, 经研究已确认的青藏高原东缘古近纪风成沙丘仅存在于四川盆地与剑川盆地(江新胜等, 1992; 刘立安和姜在兴, 2011; 崔晓庄等, 2011; 伍皓等, 2011)。李勇等(2002)曾认为盐源盆地厚度稳定的丽江组红色砂岩可能为风成砂岩, 但未进行深入的研究工作, 以确定其真实成因, 从而未能引起相关学者的重视(Sun and Wang, 2005; Guo et al., 2008)。针对于此, 文中对盐源盆地该套红色砂岩进行了系统的野外地质调查与室内岩性鉴定、粒度分析及电镜扫描等研究, 确定其为典型风成沙丘沉积; 并在此基础上, 结合青藏高原东缘古近纪气候条件、大气环流样式与大地构造背景, 讨论了其沉积环境与古地理意义。

1 地质概况

盐源盆地位于鲜水河断裂与红河断裂之间的川滇块体的东南缘(李勇等, 2001), 是青藏高原东缘龙门山— 锦屏山冲断带内发育和保存完好的新生代沉积盆地(李勇等, 2002)。盆地基底主要为上二叠统和中— 上三叠统(四川省地质矿产局, 1991), 盆地内充填的古近纪— 新近纪沉积物包括下部的红色地层(丽江组)和上部的含煤地层(盐源组)(图 1), 二者以角度不整合接触(李勇等, 2002; 张克信等, 2010)。

图1 盐源盆地古近纪— 新近纪地层分布及剖面位置Fig.1 Distribution of the Paleogene-Neogene and location of study sections in Yanyuan Basin

丽江组为一套紫红色粗碎屑沉积(图 2), 主要发育于川南、滇西地区的古近纪沉积盆地内(四川省地质矿产局, 1991; 云南省地质矿产局, 1996; 郝子文, 1999)。丽江组上部含有丰富的哺乳动物化石, 其中Brontotheridae indet., Eomoropus. sp., Teleolophus sp., cf.Deperetella sp., Anthracotheriidae indet.等可与河南卢氏组及山西河堤组对比, 其时代为晚始新世(李云通等, 1984)。黄学诗等在《中国地层典— — 第三系》中系统研究了丽江组中的脊椎动物化石, 发现其中既有典型的沙拉木伦期(中始新世晚期)成员, 又有只在伊尔丁曼哈期(中始新世)中发现过的分子(中国地层典编委会, 1999)。Lu 等(2012)对剑川盆地侵入至丽江组(又称宝相寺组)的含钾长英质侵入岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年分析, 结果显示其侵位时代介于36~34, Ma之间, 这也就限定了丽江组的沉积上限。此外, 李勇等(2002)选择盐源盆地不同地点和不同层位的丽江组砂岩或砾岩填隙物的石英颗粒进行了ESR测年分析, 结果显示其沉积时代分布于50.3~40.3 Ma。因此, 通过汇总前人的相关研究资料(李云通等, 1984; 云南省地质矿产局, 1996; 郝子文, 1999; 中国地层典编委会, 1999; 李勇等, 2002; 张克信等, 2010), 基本可以确定盐源盆地丽江组套红色砂岩为中— 晚始新世沉积。

图2 盐源盆地丽江组地层柱状图(据李勇等, 2002, 修改绘制)Fig.2 Strata column of the Lijiang Formation in Yanyuan Basin(Modified from Li et al., 2002)

2 岩性特征

盐源盆地始新统丽江组主要分布于红崖子、盐源县城以南与大河乡一带, 其与下伏三叠系及上覆新近系均呈高角度不整合接触(四川省地质矿产局, 1991; 李勇等, 2002)(图 2)。其中, 大河乡一带出露的丽江组红色砂岩面积最大、厚度稳定、序列完整。因此, 基于露头质量、交通状况等因素的考虑, 笔者选择在大河乡一带地层出露和通行条件都比较好的河谷和路边实测了3条剖面(图 1)。

通过详细的野外剖面观察发现, 丽江组红色砂岩厚达数十米至100 m, 表面颜色风化后多为灰黑色或灰黄色(图 3-A, 3-B, 3-C), 而新鲜断口面则呈现砖红色, 胶结疏松, 极易破碎(图 3-D)。镜下鉴定结果表明, 盐源盆地丽江组红色砂岩的结构成熟度高, 表现为颗粒支撑, 孔隙式胶结, 钙质胶结, 不含杂基, 尤其是不含粉砂、泥和云母片等悬移质(图 3-E), 石英可见次生加大现象; 矿物成熟度高, 均为中细粒含岩屑石英砂岩, 分选、磨圆极好; 石英含量为80%~90%, 岩屑含量为5%左右, 偶含少量钾长石或斜长石, 不含生物碎屑和重矿物等; 此外, 普遍可见较规则的铁泥质包裹边(图 3-F)。研究表明, 在沙漠环境中, 由于毛细管作用, 地下水上升蒸发后, 沙漠沙和砾石在颗粒表面会沉积1层氧化铁和氧化锰, 即沙漠漆, 其风化后则形成铁泥质包裹边; 并且由于沙漠漆在次生氧化作用下多变为红色, 所以古沙漠多呈现为紫红色, 属风成砂的独有标志(Walker, 1979; 江新胜和潘忠习, 2005)。因此, 从岩性特征来看, 盐源盆地该套红色砂岩与前人总结的风成砂岩判别标志(Ahlbrandt and Fryberger, 1982; Reading, 1996; 江新胜和潘忠习, 2005; 江新胜等, 2006)完全吻合, 具有风成沙丘沉积的基本特征。

图3 盐源盆地丽江组红色砂岩沉积构造与岩性特征Fig.3 Sedimentary structures and lithological features of red sandstones from the Lijiang Formation in Yanyuan Basin

3 沉积构造特征

盐源盆地丽江组红色砂岩最为发育与最具特色的沉积构造是大型高角度交错层理, 其中绝大多数为板状交错层理, 少数为楔状交错层理, 未见槽状交错层理。板状交错层理的单个层系厚度大, 一般为1.8~3, m, 个别可达近十米; 交错层理的倾向稳定, 倾角极高, 层理上端与上覆层底面高角度相交, 多数介于25° ~32° 之间, 有些可达35° 以上, 向下逐渐变小, 与下伏地层顶面相切, 层理面呈直线形或略显上凹(图 3-A, 3-B, 3-C); 前积纹层由分选极好的中、细砂组成, 厚度由上而下变大, 一般为3~5, cm, 少数可达10, cm以上; 常见由两个或两个以上大型交错层重叠而成的大型交错层组, 其顶、底界面近水平、近平行地侧向延伸极远, 表现为微波状起伏的侵蚀面(图 3-A)。楔状交错层理较少见, 除其顶底界面相交外, 其他特征与板状交错层理相同。

研究表明, 大型高角度交错层理为风成沙丘沉积的显著特征(Mckee, 1979a, 1979b; Ahlbrandt and Fryberger, 1982; Collinson and Thompson, 1989; Reading, 1996; 江新胜和潘忠习, 2005), 其主要特点包括:(1)类型以板状交错层理最为常见, 楔状交错层理也可见到, 但极少见到槽状交错层理。其中, 板状交错层组之间水平或低角度的分界面属于丘间沉积或风蚀波痕面, 而楔状交错层组的分界面为风向转换面(Mckee, 1979a, 1979b; 江新胜和潘忠习, 2005); (2)规模巨大。由于风成沙丘沉积的规模通常较大, 因此风成沙丘交错层理的厚度一般可从几十厘米至几米。例如, 美国西部著名的侏罗纪Navajo风成砂岩, 其显著的沉积构造即为大型高角度板状交错层理, 厚度一般为2~5, m, 最厚可达数十米(Loope et al., 2001)。中国中东部的白垩纪沙漠风成砂岩与之相似, 交错层理的厚度一般为2~3, m至8~10, m, 有些甚至厚达50 m(江新胜等, 1996, 2006; 江新胜和潘忠习, 2005); (3)前积纹层厚, 一般2~5, cm以上, 常呈直线型, 倾角一般为20° ~35° , 较现代沙丘的前积层倾角稍小, 原因可能为压实作用或其顶部较陡部分被吹蚀掉(Mckee, 1979b)。从以上论述可以看出, 盐源盆地丽江组红色砂岩的沉积构造特征与典型风成沙丘完全吻合。因此, 从沉积构造特征的角度考虑, 将其成因解释为风成更为合理。

4 沉积结构特征
4.1 粒度分布特征

从采自盐源盆地丽江组红色砂岩的样品中, 随机选择8件样品进行了薄片法粒度图像分析, 粒度参数列于表1, 并采用常用标准对其进行了分析(成都地质学院陕北队, 1976)。结果表明, 盐源盆地该套红色砂岩的粒度平均值(Mz)多数集中于2~3 Ф 之间(细砂, 比例为62.5%), 少数集中于1~2 Ф 之间(中砂, 比例为37.5%), 平均值为2.16 Ф , 说明样品以中— 细砂岩为主; 标准偏差δ (1)全部介于0.2~0.5之间, 平均值为0.37, 按福克(1957)分级, 说明样品的分选性属“ 好” 至“ 极好” ; 偏度Sk(l)介于0.1~0.3者(正偏态)占37.5%, 介于-0.1~+0.1者(近对称)占50%, 小于-0.3~-0.1者(负偏态)占12.5%, 平均值为0.05, 说明样品总体显示微正偏, 而微正偏一般被认为是风成砂的特点; 峰态K(L)全部介于0.90~1.11之间, 平均值为1.02, 说明所有样品均属中等峰态分布。

表1 盐源盆地丽江组红色砂岩的粒度参数 Table1 Grain size parameters of red sandstones from the Lijiang Formation in Yanyuan Basin

有学者对不同沉积环境细粒沉积物的粒度分布特征及其差异进行了系统研究, 从而提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据(陈冬梅和穆桂金, 2004; 殷志强等, 2009)。表2中所列湖泊、河流与风成沙的数据均来源于现代干旱地区相应典型沉积环境的沉积物(陈冬梅和穆桂金, 2004)。可以看出, 上述盐源盆地该套红色砂岩的粒度分布特征完全不同于河流、湖泊沉积, 尤其表现在文中样品的粒度平均值更为集中, 几乎不含粗粒牵引组分与粉沙级悬移组分; 标准偏差明显更小, 分选性极好。值得注意的是, 该套红色砂岩的粒度分布特征与风成砂沉积基本一致, 只是文中样品颗粒粒度稍粗、分选性更好, 笔者推测这可能与其搬运距离更远、沉积介质动力能更强有关。概率累积曲线图同样充分反映了文中砂岩样品粒度高度集中的分布特点(图 4), 表现为全部样品几乎不含牵引和悬移总体, 跃移总体占绝对优势, 达98%以上, 斜率极大, 达75° 以上。此外, 文中砂岩样品的粒度分布特征与前人描述的古风成沙丘判别标准(Ahlbrandt, 1979; 梅冥相等, 2004a; 江新胜和潘忠习, 2005; 江新胜等, 2006; Sun et al., 2009)也完全吻合。因此, 从粒度分布特征来看, 应该将盐源盆地丽江组该套红色砂岩解释为风成沙丘沉积。

表2 不同沉积环境的沉积物粒度参数 Table2 Grain size parameters of sediments from different depositional environments

图4 盐源盆地丽江组红色砂岩的粒度概率累积曲线Fig.4 Cumulative probability of grain size distribution curves of red sandstones from the Lijiang Formation in Yanyuan Basin

4.2 石英颗粒表面特征

石英具有较大的硬度和化学稳定性, 其表面特征能够很好地反映沉积环境(陈丽华等, 1986; 江新胜等, 2003; 宋春晖等, 2009), 因此, 利用扫描电镜分析石英颗粒表面特征是鉴定风成砂既简便、又准确可靠的手段(江新胜等, 2003; Sun et al., 2009; 崔晓庄等, 2011)。文中从采自盐源盆地丽江组红色砂岩的样品中, 随机选择了50余颗石英颗粒进行电镜扫描分析。结果表明, 盐源盆地丽江组红色砂岩的颗粒形态多数为圆状和滚圆状(图 5-A, 5-B, 5-C, 5-D, 5-E, 5-F, 5-G, 5-H), 少数为次圆状, 显示出比现代风成砂还高的磨圆度, 这可能与成岩作用过程中石英的溶蚀、沉积和重结晶有关; 普遍可见风成砂所特有的标准的碟形撞击坑、新月形撞击坑与毛玻璃化表面, 偶见经石英晶体充填过的V形撞击坑(图 5-A, 5-B, 5-C, 5-D, 5-E, 5-F, 5-G, 5-H), 未见标准的V形撞击坑、贝壳状断口与撞击沟等; SiO2的溶蚀作用较强, 主要表现为鳞片状剥落与溶蚀坑(图 5-F), 而SiO2的沉淀作用与晶体生长更为强烈, 表现为几乎所有的石英颗粒表面均发育有硅质球、硅质薄膜与石英重结晶形成的晶体、晶簇等(图 5)。

图5 盐源盆地丽江组红色砂岩的石英颗粒形态特征与表面特征Fig.5 Morphological features and surface characteristics of quartz grains from the Lijiang Formation in Yanyuan Basin

已有研究资料(谢又予, 1984; 陈丽华等, 1986, 1990; 江新胜等, 2003; 江新胜和潘忠习, 2005)表明, 典型风成砂的颗粒表面特征主要包括:(1)磨圆度普遍较高, 表面呈毛玻璃化; (2)机械成因特征丰富, 普遍可见标准的碟形撞击坑与新月形撞击坑等产生于高能风成环境中的表面特征, 极少见V形撞击坑、贝壳状断口与撞击沟等产生于高能水下环境的表面特征; (3)化学成因特征明显, 反映了高能化学环境, SiO2的沉淀作用一般稍强于溶蚀作用。可以看出, 盐源盆地丽江组红色砂岩的石英颗粒表面特征与上述风成砂颗粒表面特征完全吻合。因此, 从石英颗粒表面特征来看, 该套红色砂岩应为风成成因。

5 讨论
5.1 沉积环境

以上分析表明, 盐源盆地厚度稳定的丽江组红色砂岩具有以下沉积特征:(1)极高的结构成熟度与成分成熟度; (2)大型高角度板状交错层理非常发育, 其前积纹层向上逐渐变薄、粒度变粗; (3)与典型风成沙丘沉积完全一致的粒度分布特征, 尤其不含牵引与悬浮组分; (4)普遍可见典型风成砂岩的颗粒表面特征, 如极高的磨圆度、标准的碟形撞击坑、新月形撞击坑与毛玻璃化表面等。上述沉积特征明显不同于水成沉积, 而与前人总结的典型风成沙丘相应沉积特征(Mckee, 1979a, 1979b; Ahlbrandt and Fryberger, 1982; 陈丽华等, 1986; Reading, 1996; 梅冥相等, 2004a; 江新胜和潘忠习, 2005; 江新胜等, 2006; Sun et al., 2009)完全一致。因此, 可以确定盐源盆地该套砂岩为风成沙丘沉积。

风成沙丘除发育于沙漠环境外, 在海岸、湖岸与河岸等环境中也可见到。虽然海岸沙丘的分布面积及厚度与沙漠沙丘几乎相同, 但古近纪青藏高原东缘已经处于内陆地区(潘桂棠等, 1990), 因而在大地构造属性上就排除了存在海岸沙丘的可能性。一般来说, 湖岸沙丘与河岸沙丘为水边低沙丘(fore-dune), 多呈穹形, 交错层系不稳定, 常见水成沉积夹层, 可见根土岩, 结构成熟度与矿物成熟度低, 且其石英颗粒表面常见共生的水成特征与风成特征(Miall et al., 1977; 陈丽华等, 1986; Hansen et al., 2009)。显然, 湖岸沙丘与河岸沙丘的这些特征盐源盆地古近纪风成沙丘也不具备。

盆山型沙漠位于构造活动区, 主要表现为盆地和山地相间, 并常具封闭的水系(江新胜和潘忠习, 2005), 自山前向盆地中心一般依次发育冲积扇、旱谷、风成沙丘、干盐湖和萨勃哈(图 6)。研究表明, 盐源盆地始新世丽江组沉积时期, 川西高原与其前缘盆地间的古地貌差异已经出现, 并且在盐源盆地内发育了大量的冲积扇与咸水湖沉积(李勇等, 2002)。因此, 尽管由于后期构造运动影响较大(李勇等, 2001, 2002), 目前未能完全确定盐源盆地丽江组的相带展布规律, 但可以肯定的是, 始新世盐源盆地发育了盆山型沙漠体系的基本配套相带。

图6 盆山型沙漠沉积体系(据Friedman和Sanders, 1978)Fig.6 Desert depositional system of basin-orogeny type(after Friedman and Sanders, 1978)

此外, 古近纪青藏高原东缘的古气候状态与大气环流样式也有利于沙漠沉积的发育。许多学者通过汇总、分析具有气候意义的地质指标, 证实在现代东亚季风建立前, 1条宽阔的干旱带自东向西横贯中国广大中低纬度地区, 属于行星风系控制下的气候格局(刘东生等, 1998; 江新胜等, 2000; Sun and Wang, 2005; Guo et al., 2008)。虽然始新世海南地区已偶有季风气候的影响(Yao et al., 2009), 但青藏高原东缘仍然处于行星风系所控制的干旱带内(Sun and Wang, 2005; Zhang et al., 2007)。炎热干旱的气候条件与特定的大气环流样式是沙漠沉积发育的决定性因素(董光荣等, 1995; 江新胜和潘忠习, 2005), 因而当时应该发育大面积的沙漠沉积。值得注意的是, 最新的全球气候模拟结果也证实始新世青藏高原东缘应该为沙漠沉积区域(Zhang et al., 2012)。

可以看出, 始新世盐源盆地具备了形成沙漠沉积的盛行风、气候、地形与水等主要因素, 并且也确定存在冲积扇(或包括旱谷)、风成沙丘与咸水湖等盆山型沙漠体系的基本配套相带。因此, 青藏高原东缘盐源盆地古近纪风成沙丘极有可能沉积于干旱带内的沙漠环境中。

5.2 古地理意义

早在1988年就有学者提出在四川盆地内应该具有古近纪沙漠沉积(李玉文等, 1988), 江新胜和李玉文(1992)经过系统研究其沉积学相关问题后, 证实沙漠沙丘主要存在于宜宾柳嘉地区, 该研究成果后来被其他学者再次确认(刘立安和姜在兴, 2011)。一些学者在藏东贡觉地区与德钦地区发现了厚度稳定、发育大型高角度交错层理的古近系红色砂岩, 被确定为风成沙丘沉积, 并认为可能属滨岸沙丘(潘桂棠等, 1990), 而其他学者则认为该套红色砂岩应为沙漠沙丘沉积(董光荣等, 1995)。伍皓等(2011)在滇西剑川盆地内发现了典型的古近纪风成沙丘沉积, 崔晓庄等(2011)通过系统研究其石英颗粒表面特征, 进一步认为该套风成沙丘应该属于沙漠沙丘。此外, 笔者近期在宁蒗盆地也发现了一套具大型高角度交错层理的古近系红色砂岩, 初步认为应该是风成沙丘沉积(笔者待刊资料)。因此, 可以确认在青藏高原东缘存在1个厚度稳定的古近纪早、中期风成沙丘富集带(图 7), 并且不能排除其为沙漠沙丘的可能性。

图7 青藏高原东缘古近系露头与风成沙丘分布概图Fig.7 Distribution sketch map of the Paleogene outcrops and aeolian dunes in eastern margin of the Tibetan Plateau

研究表明, 中国沙漠的沉积记录可以追溯到侏罗纪(张川波和何元良, 1983)。其中白垩纪沙漠分布广泛, 构成了1条横贯东西的北半球中低纬度热带亚热带沙漠带, 为地带性沙漠带(董光荣等, 1995; 江新胜等, 1996, 2006; 梅冥相等, 2004b; 江新胜和潘忠习, 2005); 新近纪以来的沙漠记录在中国西北内陆地区也非常丰富, 为地域性沙漠带(董光荣等, 1995; Mischke, 2005; Sun et al., 2009)。令人感到困惑的是, 介于上述两个沙漠发育期之间的古近纪沙漠记录却非常稀少。如前所述, 现代东亚季风建立前, 尤其是古近纪早、中期, 中国中低纬度地区位于行星风系所控制的干旱带内(刘东生等, 1998; Sun and Wang, 2005; Guo et al., 2008), 具备形成沙漠沉积的古气候条件与大气环流等关键性因素, 应当广泛发育沙漠沉积, 而最新的全球气候模拟结果也证实了这一点(Zhang et al., 2012)。可以看出, 目前已有的中国古近纪沙漠沉积记录与古气候重建结果显然不符。因此, 是古近纪沙漠沉积被误定为了水成沉积, 还是对当时气候状态的认识存在偏差, 有必要进行进一步深入的研究与探讨。

风成沙丘既是干旱炎热气候的产物, 又是沙漠环境的标志性沉积(董光荣等, 1995; 江新胜和潘忠习, 2005; Sun et al., 2009); 同时, 其前积层倾向记录了古风向的详细信息, 可作为重建大气环流样式的直接证据(江新胜等, 2000; Loope et al., 2004; 江新胜和潘忠习, 2005; Scherer and Goldberg, 2010)。因此, 包括盐源盆地风成沙丘在内的青藏高原东缘古近纪风成沙丘富集带, 为进一步研究古近纪中国中低纬度地区的古地理、古气候、古风带等一系列问题提供了宝贵的基础资料。

6 结论

1)通过对青藏高原东缘盐源盆地始新统丽江组红色砂岩的沉积特征进行系统研究, 证明其岩性特征、沉积构造特征、粒度分布特征与石英颗粒表面特征明显异于水成沉积, 而与典型风成沙丘的相应沉积特征完全一致, 确定该套厚度稳定的红色砂岩属于风成沙丘沉积。

2)结合前人相关研究资料, 证明始新世盐源盆地具备形成沙漠沉积的主要因素, 如盛行风、气候、地形与水等; 盐源盆地丽江组发育了冲积扇、风成沙丘与咸水湖等盆山型沙漠体系的基本配套相带。在此基础上, 推断盐源盆地古近纪风成沙丘沉积可能为沙漠沙丘。

3)综合目前在青藏高原东缘已经发现的古近纪风成沙丘的分布状况, 确认在青藏高原东缘存在厚度稳定的古近纪早、中期风成沙丘富集带。

致谢 岩矿鉴定与照相过程中得到了国土资源部成都地质矿产研究所戴婕工程师的帮助;岩石薄片粒度图像分析工作由中国石化胜利油田地质科学院石油地质测试中心陈青老师完成;石英颗粒表面特征电镜扫描工作由国土资源部西南矿产资源监督检测中心徐金沙老师完成;审稿老师提出了许多宝贵修改意见。在此,笔者谨致谢忱。

作者声明没有竞争性利益冲突.

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