中国四川盆地中侏罗世沙溪庙组（Shaximiao Formation）的来源地变化：对东亚地区从古特提斯（Paleo-Tethys）构造域向古太平洋（Paleo-Pacific）构造域转变时间的影响

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Provenance changes in the Middle Jurassic Shaximiao Formation (Central Sichuan Basin, China): Implications for the timing of transition from the Paleo-Tethys to Paleo-Pacific Tectonic Domain in East Asia

该研究通过四川盆地中侏罗统沙溪庙组碎屑锆石U-Pb定年及阴极发光成像分析，揭示沉积物源区从中侏罗世早期多样化来源向西部松潘-甘孜构造带年轻岩浆岩主导的演变，证实其与古太平洋构造域转换相关的构造事件（约165Ma）紧密相关，为理解东亚古生代至中生代构造域转换提供了关键证据。

　　

曹嘉鑫|徐文丽|郭培|曹继祥|何海龙|宁崇和|唐大海|梁金通|马一全

成都理工大学沉积地质研究所，中国成都610059

摘要

在侏罗纪时期，东亚的构造背景从以古特提斯洋为主导的大陆-大陆碰撞和聚合系统转变为受古太平洋构造域控制的活跃大陆边缘俯冲系统；然而，这一变化的确切时间尚不确定。在本文中，我们对中国西南部四川盆地沉积序列中的碎屑锆石U-Pb定年及阴极发光（CL）图像进行了研究，以分析沉积物的来源演变并加深对构造演化的理解。碎屑锆石年龄谱记录了沉积物来源系统的逐步重组，这一过程在中侏罗世沙溪庙组（J₂s¹）的沉积期间尤为明显。J₂s¹的基底样品显示出六个锆石年龄组：173–179 Ma（19.4%）、226–260 Ma（19.4%）、350–428 Ma（8.4%）、759–790 Ma（11.1%）、1861–1891 Ma（29.2%）和2381–2550 Ma（12.5%），其来源主要来自周边山脉。中间和上部的样品均显示出一个以176 Ma为主的年龄峰（分别占48.9%和46.2%），这些物质主要来源于四川盆地西南部的松潘-甘孜-龙门山造山带的年轻岩浆岩。这种来源变化可以归因于松潘-甘孜-龙门山造山运动的快速抬升和逆冲作用，该事件与东亚从古特提斯构造域向古太平洋俯冲系统的转变有关，这些事件可追溯至约165 Ma。

引言

四川盆地是研究东亚大陆内构造演化的重要区域之一。自晚古生代以来，其盆地演化深受周边造山带活动的控制（Yan et al., 1965; Dong et al., 2011a），同时受到古特提斯和古太平洋构造域的远场影响（Domeier and Torsvik, 2014; Xu, 2023）。从古生代到早中生代，盆地演化主要受到印度板块与欧亚板块碰撞引发的特提斯构造域的影响。四川盆地内发生了多阶段的构造变形及相关岩浆活动。从中侏罗世到晚中生世（约160 ± 5 Ma，Shu et al., 2021），东亚大陆的构造框架发生了根本性转变，从以古特提斯洋为主导的大陆-大陆碰撞和聚合系统转变为受古太平洋构造域控制的活跃大陆边缘俯冲系统（Zhao et al., 2004; Shu et al., 2021; Zhao et al., 2021; Qiu et al., 2023）。这一转变的核心驱动力是古太平洋板块在亚洲大陆下持续向西俯冲的开始（Ernst et al., 2007）。

深部过程重建表明，亚洲大陆下方发生了显著的地壳增厚和岩石圈变薄，这揭示了由古太平洋板块俯冲引发的强烈地壳-地幔相互作用（Deng et al., 2006）。这种构造域的转变与冈瓦纳大陆的分裂、太平洋板块的径向扩张以及亚洲大陆的多方向汇聚密切相关（Gao et al., 2010）。先前的研究表明，古太平洋板块的俯冲对华南块体和华北块体产生了广泛影响（Xu et al., 2004; Dong et al., 2005; Wu et al., 2008; Gao et al., 2010）。直接的构造响应表现为东亚地区NE–NNE走向火山弧的广泛发育及相关钙碱性岩浆活动（例如华北块体中侏罗世的太行山组和兰旗组火山岩，Zeng et al., 2025）。这一过程覆盖并修改了原有的近东西走向的特提斯构造线状构造，形成了大规模的新喀斯喀特构造系统（Wu, 2002; Zhao et al., 2004）。

东亚从古特提斯构造域向古太平洋构造域的转变（Li et al., 2011; Xu, 2023）发生在中侏罗世，并从东向西逐步推进。在中国东海陆架盆地，这种地质动力学转变最早可追溯到中三叠世末期（约237 Ma，Yang et al., 2019），标志着古太平洋构造体系的激活。随后，华南沿海地区在早至中侏罗世完成了这一转变，表现为广东东部约180 Ma时来源系统的突然变化（Yang and He, 2013），以及广东东部盆地从前陆盆地向伸展环境的转变（Liu et al., 2025）。到了中晚侏罗世（170–135 Ma），东亚大部分地区进入了构造重组的主要阶段，其特征是大规模NE走向的构造-岩浆带的形成（Yu et al., 2005; Wang et al., 2006）。内陆地区的构造-沉积模式，如中国西南部的四川盆地，也受到了古太平洋板块俯冲的远场影响（Shen et al., 2023; Kong et al., 2024）。然而，四川盆地这一转变的确切起始时间仍不清楚。四川盆地中侏罗世沙溪庙组的沉积时间（约170 Ma）大致与东亚从古特提斯构造域向古太平洋构造域的转变相吻合，这为记录这一转变提供了可能性（Bai et al., 2024; Sun et al., 2025; Zeng et al., 2025）。

四川盆地中侏罗世沙溪庙组的来源特征对周边造山带的活动非常敏感，有助于揭示构造域转变的时间和过程。先前的研究已对四川盆地的中生代构造-沉积演化进行了广泛研究（Meng et al., 2005; Li et al., 2010; Zhang et al., 2011; Li et al., 2013; Luo et al., 2014; Shao et al., 2016; Li et al., 2018a）。在中生代期间，盆地的主要来源从四川盆地北缘的秦岭造山带（QOB）转移到了西缘的松潘-甘孜地块（SGT）（Wallis et al., 2003; Zhang et al., 2019）。然而，关于中生代来源的迁移模式及其驱动机制仍存在争议。特别是，中侏罗世沙溪庙组与周边造山带之间的动态响应尚未得到系统揭示。

本研究聚焦于四川盆地中侏罗世沙溪庙组的第一段（J₂s¹）。通过系统的碎屑锆石U-Pb定年分析并结合区域构造-岩浆活动序列，旨在揭示四川盆地古太平洋构造域的起始时间和构造控制机制。这也有助于理解这一关键中生代时期的构造-沉积演化。

章节摘录

四川盆地的构造结构和地层

四川盆地位于中国西南部，其演化过程与周边造山带的构造运动密切相关。它北面和东北面与秦岭造山带（QOB）接壤，西面与松潘-甘孜造山带（SGT）和龙门山造山带（LMSOB）相邻，西南面和南面与三江造山带和江南-雪峰造山带相邻（图1）。

盆地沉积物包括从震旦纪到第四纪的地层（图2）（Li et al., 2018a）。

样品和方法

本研究中使用的砂岩样品均来自四川盆地YQ3井的J₂s¹段。其中，49个样品被选用于薄片分析，3个样品用于碎屑锆石U-Pb定年（图3b）。

薄片在成都理工大学国家油气储层地质与开发工程重点实验室使用尼康E600高级偏光显微镜制备、鉴定并拍摄。

岩性

四川盆地YQ3井的J₂s¹段砂岩主要由石英（平均48.5%）、长石（平均14.1%）和岩屑碎片（平均25.6%）组成（图4）。碎屑颗粒呈亚圆状至次角状，分选程度中等。单晶石英占总石英含量的约80%。砂岩的框架组成根据Dickinson和Suczek（1979）以及Garzanti（2019）的方法计算并绘制在QFL三元图上。

J₂s¹段碎屑锆石的潜在来源

我们通过整合碎屑锆石U–Pb年龄谱与区域古地理、沉积证据以及周边地块的构造-岩浆历史来评估每个碎屑锆石年龄组的来源（图9）。对于每个年龄组，我们首先考虑所有具有相似年龄分布的构造单元作为潜在来源，然后根据它们与四川盆地的空间关系和地质演化来确定最可能的来源。

结论

• 1.
  在中侏罗世，四川盆地的来源发生了根本性转变，从多元化的来源区域转变为以西部造山带的岩浆岩为主。这一转变标志着该地区构造体制从早期的板块汇聚（晚三叠世至早侏罗世）向大陆内构造（中侏罗世至白垩纪）的转变。
• 2.
  松潘-甘孜地块的早侏罗世抬升（约176 Ma），加上同期发生的龙门山逆冲-推覆作用，推动了

CRediT作者贡献声明

曹嘉鑫：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿。徐文丽：调查。郭培：方法学。曹继祥：资源获取。何海龙：资金争取。宁崇和：方法学。唐大海：方法学。梁金通：方法学。马一全：方法学。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。