東準噶爾造山帶盆地西北緣構(gòu)造演化特征

盧觀送，余牛奔，何 偉

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊，江西 九江 332000）

1 調(diào)查區(qū)構(gòu)造環(huán)境演化

調(diào)查區(qū)位于三塘湖盆地西北緣，它是在晚石炭世末期準噶爾造山運動之后的松馳階段形成的，由于地殼拉張快速堆積了三塘湖底部的山麓堆積，裂谷繼續(xù)發(fā)育大量中基性－酸性火山巖，形成三塘湖盆地原始輪廓[1]。

晚二疊世三塘湖裂谷火山作用明顯減弱，沉積了黃梁溝組的正常碎屑巖，反映出陸相河流沼澤沉積。

三疊紀時由裂谷過渡為內(nèi)陸斷陷盆地，其范圍繼承了二疊紀裂谷盆地的輪廓范圍，沉積三疊紀克拉瑪依組河流相的陸源碎屑巖。

三疊紀末調(diào)查區(qū)隆升，缺失早侏羅世早期沉積，僅沉積早侏羅世晚期三工河組河流－濱湖相正常碎屑巖。中侏羅世氣候潮濕炎熱，盆地內(nèi)遍布煤層或煤線，晚侏羅世氣候干熱，僅在鄰區(qū)沉積了紅色粗碎屑巖[2]。

白堊紀是三塘湖的萎縮期，早白堊世在東側(cè)三塘湖地區(qū)為湖相沉積，晚白堊世由于燕山運動而造成缺失。

第三紀由于新構(gòu)造運動的影響，三塘湖盆地為泛湖期，湖水淹沒了盆地及周邊的準平原區(qū)，以紅色沉積為主，第四紀以來盆地邊緣山區(qū)急劇抬升，在山前地帶形成寬闊的傾斜平原，形成了現(xiàn)在的盆山構(gòu)造格局。

2 區(qū)域構(gòu)造演化

調(diào)查區(qū)晚古生代構(gòu)造演化以板塊活動為主線可分為以下四個階段（圖1）。

圖1 區(qū)域構(gòu)造演化過程

2.1 泥盆紀板塊俯沖階段

調(diào)查區(qū)泥盆紀地層的沉積特征及火山巖的巖石組合、巖石地球化學(xué)特征明顯帶有島弧巖漿巖特征，表明這一時期調(diào)查區(qū)北塔山一帶為典型的島弧環(huán)境。早泥盆世時期調(diào)查區(qū)南部沿卡拉麥里拉張，形成小洋盆，同時卡拉麥里洋殼開始俯沖。這一時期尚處于洋盆形成和俯沖的初始階段，巖漿活動較弱，早泥盆世沉積的托讓格庫都克組地層下部為一套穩(wěn)定沉積的濱淺海相碎屑巖、灰?guī)r夾火山碎屑巖的沉積建造。早泥盆世晚期，洋殼俯沖形成的島弧帶內(nèi)火山活動開始加強，以噴發(fā)作用為主，形成托讓格庫都克上部厚度巨大的火山碎屑巖沉積建造。中-晚泥盆世是北塔山島弧帶巖漿活動的高潮階段，形成北塔山組和江孜爾庫都克組內(nèi)具有典型島弧巖漿巖特征的玄武巖、安山巖等中基性熔巖和火山碎屑巖。調(diào)查區(qū)內(nèi)未見泥盆紀島弧型侵入巖[3]。

據(jù)卡拉麥里蛇綠巖帶最新年代學(xué)研究結(jié)果蛇綠巖套中的輝綠巖鋯石U-Pb 同位素年齡為416.7±3.2Ma，代表了卡拉麥里蛇綠巖的形成年齡，不整合覆蓋于蛇綠巖之上的地層凝灰?guī)r的鋯石U-Pb 同位素年齡為343.0±5.0Ma，代表了卡拉麥里蛇綠巖侵位時代的上限。蛇綠巖套上部硅質(zhì)巖中放射蟲化石鑒定結(jié)果也支持卡拉麥里蛇綠巖的形成時代上限為晚泥盆世法門期—早石炭世杜憲期。綜上可以認為卡拉麥里蛇綠巖形成時代為泥盆紀，卡拉麥里蛇綠巖應(yīng)為泥盆紀時期調(diào)查區(qū)南部存在的卡拉麥里小洋盆的洋殼。泥盆紀洋殼及泥盆紀島弧巖漿巖的存在說明卡拉麥里小洋盆洋殼俯沖主要發(fā)生在泥盆紀[4]。

2.2 早石炭世碰撞擠壓階段

2.2.1 早石炭世初期陸間殘余海盆階段

“陸間殘余海盆”這一概念是李錦軼在研究卡拉麥里古生代構(gòu)造演化時提出。李錦軼認為卡拉麥里有限洋盆于早石炭世初關(guān)閉，同時古準噶爾地塊沿清水-蘇古泉一帶碰合，卡拉麥里蛇綠混雜巖帶形成。調(diào)查區(qū)中部上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)江孜爾庫都克組頂部發(fā)育一套海相磨拉石建造，底部礫石大小混雜，礫徑最大達40cm，礫石成分為底部已固結(jié)成巖的凝灰?guī)r、火山角礫巖等火山碎屑巖。磨拉石建造之上沉積一套濱淺海相陸源碎屑巖夾生物碎屑灰?guī)r，含豐富的腕足、腹足類等海相生物化石。調(diào)查區(qū)下石炭統(tǒng)姜巴斯套組組為一套淺海相陸源碎屑巖沉積建造，含豐富的腕足、珊瑚、苔蘚蟲等海相生物化石。以上特征表明早石炭世初期，調(diào)查區(qū)仍位于海相環(huán)境。其沉積特征與陸間殘余海盆基本一致。調(diào)查區(qū)早石炭世構(gòu)造演化與卡拉麥里地區(qū)整體同步，處于洋殼閉合、陸塊對接、高強度碰撞擠壓尚未開始的陸間殘余海盆演化階段。早石炭世時期盡管洋殼已經(jīng)閉合，大規(guī)模俯沖作用結(jié)束，但北塔山島弧帶內(nèi)局部仍存在島弧巖漿活動。調(diào)查區(qū)中部巴潤塔拉山構(gòu)造巖漿巖帶石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組中基性熔巖發(fā)育的現(xiàn)象表明，早石炭世時期俯沖帶之下，局部仍存在殘余洋殼的俯沖和部分熔融。

2.2.2 早石炭世末期擠壓碰撞和隆升階段

調(diào)查區(qū)石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組火山活動具有明顯的陸相火山噴發(fā)特征，表明晚石炭世時期調(diào)查區(qū)地殼隆升，殘留海盆已基本消失，區(qū)內(nèi)已全面轉(zhuǎn)為陸相環(huán)境。據(jù)本次對巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖不同期次熔巖同位素鋯石U-Pb 年齡測試結(jié)果，該組最老的粗面巖鋯石LA-ICPMSU-Pb 年齡為（335.6±6.5）Ma，盡管鋯石同位素年齡因為鋯石封閉溫度較高，同位素年齡偏老，但仍可以說明調(diào)查區(qū)在早石炭晚期已開始進入陸相環(huán)境。調(diào)查區(qū)西部發(fā)育一條規(guī)模較大的糜棱巖化帶，據(jù)野外調(diào)查卷入糜棱巖化帶的最新地層為上泥盆－下石炭統(tǒng)江孜爾庫都克組，而其北側(cè)的中上三疊世克拉瑪依組內(nèi)巖石未卷入該糜棱巖化帶，表明該糜棱巖化帶的形成應(yīng)在早石炭世之后、三疊世之前。結(jié)合區(qū)內(nèi)上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組內(nèi)構(gòu)造活動較弱、無糜棱巖化等韌性變形特征的現(xiàn)象，可以認為該糜棱巖化帶的形成應(yīng)在早石炭世末期。這與調(diào)查區(qū)由海相向陸相轉(zhuǎn)變的時間基本吻合。

2.2.3 晚石炭世-早中二疊世后碰撞拉伸階段

晚世石炭世調(diào)查區(qū)陸相火山活動強烈、堿性A 型花崗巖及酸性熔巖的廣泛發(fā)育表明調(diào)查區(qū)的構(gòu)造背景已由早石炭世末期的強烈碰撞擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎埠髴?yīng)力松弛的后碰撞拉伸環(huán)境。隨著應(yīng)力松弛，區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造由前期的擠壓逆沖轉(zhuǎn)變?yōu)樽呋屠?，并在斷層帶?nèi)疊加走滑斷層的種種特征。這種變化軌跡在區(qū)內(nèi)西部一系列斷層中完整的保存下來，早期強烈的擠壓作用形成糜棱巖化帶內(nèi)北傾的糜棱面理、片理和指示上盤向上運動的韌性變形特征，后碰撞階段應(yīng)力松弛期糜棱巖化帶內(nèi)伴隨剪應(yīng)力形成大量具有左行剪切特征的地質(zhì)現(xiàn)象。

調(diào)查區(qū)后碰撞拉伸環(huán)境始于晚石炭世，穩(wěn)定持續(xù)至早中二疊世，期間巖漿活動具有階段性活動的特點，分別在晚石炭世、早二疊世形成兩次巖漿活動高峰，雖然兩次巖漿活動在空間位置上不重合，但卻具有相似的巖石組合和巖石地球化學(xué)特征，均發(fā)育基性侵入巖、I 型鈣堿性和A 型堿性花崗巖共存的侵入巖組合。區(qū)域上，晚石炭世-早二疊世東準噶爾地區(qū)火山活動、噴出巖和侵入巖的巖石組合、巖石地球化學(xué)特征均與調(diào)查區(qū)相同。表明該時期這一地區(qū)存在一次規(guī)模巨大的熱事件。盡管目前學(xué)界對此次事件是如何發(fā)生還存在爭議，但目前可以確定的有以下幾個方面：①該時期區(qū)內(nèi)廣泛處于拉伸背景；②單純的拉伸背景不足以形成范圍如此之廣、特征如此相似的巖漿巖組合，必然在深部存在規(guī)模巨大的熱源供應(yīng)；③該時期內(nèi)不同區(qū)域的巖漿巖具有相似的巖石組合、巖石地球化學(xué)特征、同位素地球化學(xué)特征表明具有相似的巖漿源區(qū)和巖漿演化過程。結(jié)合韓寶福對東準地區(qū)晚古生代構(gòu)造巖漿活動多年的研究及本次調(diào)查取得的認識，我們認為這次熱事件應(yīng)為拉伸背景下幔源巖漿底侵。而其巖漿源區(qū)應(yīng)為早古生代時期西伯利亞板塊和準噶爾微板塊間古洋殼俯沖和島弧活動形成的由殘余洋殼、大洋沉積物及島弧巖漿巖組成的新生地殼。

2.2.4 晚二疊世-新生代板內(nèi)演化階段

（1）晚二疊世-三疊紀陸內(nèi)疊覆造山階段：早二疊世之后隨著后碰撞拉伸環(huán)境的結(jié)束，區(qū)內(nèi)進入板內(nèi)造山階段，應(yīng)力狀態(tài)也由拉伸轉(zhuǎn)為擠壓。早二疊世末期至晚二疊世調(diào)查區(qū)處于緩慢隆升階段，在持續(xù)的擠壓應(yīng)力作用下，北塔山陸內(nèi)造山帶進一步抬升，形成北西向山脈，而在山前和山間發(fā)育擠壓型前陸盆地，來自周邊山區(qū)的碎屑物在前陸盆內(nèi)快速堆積形成具有河流相沉積特征的上二疊統(tǒng)黃粱溝組巨厚層的磨拉石沉積，且由于沉積速度較快，前陸盆地內(nèi)河漫灘沼澤相內(nèi)植物快速堆積并被掩埋，形成多層煤層。

三疊紀時期，調(diào)查區(qū)基本承襲了晚二疊世末期的以擠壓為主體格局，中晚三疊世具有河湖相沉積特征的克拉瑪依組磨拉石沉積建造平行不整合于晚二疊世沉積層之上（奧依托讓格煤礦一帶），不整合與石炭世巴塔瑪依內(nèi)山組之上。三疊紀末期調(diào)查區(qū)發(fā)生較強烈的近南北向構(gòu)造收縮，導(dǎo)致了調(diào)查區(qū)早期（早古生帶）形成的F1(庫普斷層)、F5 等韌性剪切及早期的斷裂痕跡帶重新復(fù)活，在早期韌性變形的基礎(chǔ)上疊加了以脆性活動為主的構(gòu)造特征，在斷層帶內(nèi)形成破碎帶、斷層面上形成指示上盤向上運動的擦痕和階步等脆性活動特征。使區(qū)內(nèi)原本由于俯沖形成了多級階梯式地貌更加加劇。且擠壓應(yīng)力作用下，上二疊統(tǒng)黃粱溝組及中上三疊統(tǒng)克拉瑪依組地層褶皺，形成軸線北西向的背斜構(gòu)造。同時，受擠力應(yīng)力作用，已抬升至淺地表的古生代地層發(fā)生以脆性破碎為主的區(qū)域動力變質(zhì)作用。此期強烈陸內(nèi)疊覆造山，造就了北準噶爾古生代增生造山的基本構(gòu)造格局及山體格架。

（2）中-新生代陸內(nèi)造山隆升階段：晚二疊世末—三疊紀疊覆造山鑄就了北準噶爾古生代山系的基本格架，但造山作用并未完結(jié)，侏羅紀以來，調(diào)查區(qū)進入了活躍的陸內(nèi)隆升、斷陷、拉分的后造山伸展走滑變形時期。造山帶內(nèi)部隆升，陸內(nèi)地塊發(fā)生差異塌陷、伴生盆緣及山前斷裂走滑、拉分，形成廣布調(diào)查區(qū)古生代山前及赤他姆一帶山間斷陷、拉分盆地，發(fā)育河流湖沼相碎屑巖建造的侏羅系地層，也是三塘湖重要成煤期。白堊紀隨隆升持續(xù)，調(diào)查區(qū)內(nèi)缺失白堊紀地層。新生代準噶爾盆地準平原化，與之相伴盆地基底斷陷、斷坳起伏造成盆地不均勻—斷塊翹升及盆地邊緣斷裂的普遍走滑，造就了中新統(tǒng)山麓河流相沉積組合，形成盆地山前地帶辨狀河與盆地周邊洼陷沉積并存的構(gòu)造格局。造就準噶爾北緣—阿爾泰山脈現(xiàn)今地貌。全新世，主體以陸內(nèi)斷裂為主，尤其是調(diào)查區(qū)的北西西—近東西向斷裂，至今仍在活動，形成第四系堆積物斷層陡坎及地貌階地。