伊寧地塊構(gòu)造單元?jiǎng)澐种乱?/h1>
2021-05-13 05:51:44李永軍王祚鵬楊高學(xué)
地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào) 2021年2期
李永軍，王祚鵬，楊高學(xué)
(1. 長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054； 2. 自然資源部巖漿作用成礦與找礦重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054； 3. 長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054)
0 引 言
伊寧地塊位于中亞造山帶(CAOB)西南緣，是中國境內(nèi)天山山脈最西端的一個(gè)獨(dú)特楔形構(gòu)造體。其北部為博羅科努早古生代島弧帶，南部為那拉提早古生代島弧帶，分別以北緣的NWW向博羅科努斷裂(BF)和南緣的NEE向那拉提北緣斷裂(NNF)為界(圖1)。
早先的學(xué)者們將西天山造山帶以南、北天山縫合帶為界，劃分為北天山、中天山和南天山[1]。一些學(xué)者將中天山的西部稱之為伊犁地塊(Yili Block)[2]，但另一些學(xué)者將其西部細(xì)分為北部的伊犁板塊和南部的那拉提板塊[3]，兩者之間以那拉提北緣大斷裂為界。該斷裂被認(rèn)為是早古生代吉爾吉斯斯坦Terskey大洋在中國境內(nèi)的俯沖消亡帶，與境外的尼古拉耶夫線對(duì)應(yīng)[4]。Qian等將西天山從北至南劃分為北天山、伊犁板塊、中天山和南天山[5-6]。其中，南、北天山的劃分與前述一致，但伊犁地塊被認(rèn)為是哈薩克斯坦微板塊的東延，而中天山可能是吉爾吉斯斯坦中天山[5]或北天山的東延[7]。此外，還有部分研究出現(xiàn)了博樂地塊、賽里木地塊及伊犁地塊的劃分方案[8-9]。
李永軍等認(rèn)為伊犁板塊北緣博羅科努地區(qū)與那拉提島弧帶地區(qū)的巖漿巖可對(duì)比，均集中于早古生代，并且兩者的沉積建造以大量的早古生代地層為主，而中間的塊體以大面積出露的晚古生代火山巖漿巖及沉積建造為主，因此，將其單獨(dú)分出并命名為伊寧地塊(本文沿用此方案)，其與南、北緣的地體之間分別以那拉提斷裂和博羅科努斷裂為界[10]。前人也有過伊寧—中天山地塊的命名[11-12]，但缺乏具體的邊界劃分或與多數(shù)文獻(xiàn)中的伊犁板塊邊界大致對(duì)應(yīng)。劉訓(xùn)等以古生代板塊構(gòu)造格局為主，通過板塊之間的地殼消減帶和后期走滑斷裂，將伊寧地塊劃分北部的伊犁河石炭紀(jì)—二疊紀(jì)裂谷帶和南部的特克斯地塊，兩者之間以中部NW—SE向斷裂為界[8]。此外，在中國陸域航磁大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖中[11,13]，根據(jù)航磁特征將伊寧地塊粗略地劃分為伊寧盆地，未有進(jìn)一步細(xì)分。李永軍等將伊寧地塊以中部近EW向展布的烏孫山—塔勒得斷裂(W-TF)為界，劃分為兩大次級(jí)構(gòu)造帶，即伊寧地塊南構(gòu)造帶和伊寧地塊北構(gòu)造帶[圖1和圖2(a)][14]。
綜上所述，伊寧地塊究竟是一個(gè)之前主流觀點(diǎn)一貫認(rèn)為的“均勻地塊”或“均一地塊”？還是一個(gè)多塊體的拼貼增生構(gòu)造體？本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來團(tuán)隊(duì)獲得的一系列最新成果，提出伊寧地塊形成與演化的南、北構(gòu)造帶兩拼接和演化三階段新認(rèn)識(shí)，重建了伊寧地塊的形成與演化歷史。
NTF為北天山斷裂；BF為博羅科努斷裂；KRF為喀什河斷裂；NNF為那拉提北緣斷裂；NSF為那拉提南緣斷裂；W-TF為烏孫山—塔勒得斷裂；Y-KF為于西陶—庫勒斷裂；Z-KF為昭蘇—喀拉峻斷裂；YTZ為依連哈比爾尕構(gòu)造帶；BTZ為博羅科努古生代島弧帶；NTT為那拉提早古生代島弧帶圖1 中亞造山帶構(gòu)造位置及伊寧地塊地質(zhì)圖Fig.1 Tectonic Location of Central Asia Orogenic Belt and Geological Map of Yining Block
1 伊寧地塊構(gòu)造格局新劃分依據(jù)
1.1 南、北構(gòu)造帶地質(zhì)建造之差異
伊寧地塊南、北兩大構(gòu)造帶在基底建造、沉積蓋層、火山巖漿事件和變質(zhì)變形作用等方面顯著不同，并且每個(gè)構(gòu)造帶有其獨(dú)特的構(gòu)造演化史和各自獨(dú)立發(fā)育的溝-弧-盆構(gòu)造體系。其中，南構(gòu)造帶發(fā)育大量的前寒武紀(jì)古老變質(zhì)基底，沉積蓋層主要為晚泥盆世—早石炭世中期火山巖及其共生的早石炭世碳酸鹽巖+碎屑巖建造；北構(gòu)造帶未見前寒武紀(jì)地層出露，僅發(fā)育以早石炭世中晚期為主的弧火山巖和伴生的碳酸鹽巖+碎屑巖建造。并且，南、北構(gòu)造帶的火山巖年齡、出露厚度、爆發(fā)規(guī)模及噴發(fā)旋回存在明顯差異(表1)。另外，南構(gòu)造帶出露大量前泥盆紀(jì)花崗質(zhì)侵入巖，而北構(gòu)造帶僅有石炭紀(jì)以來的零星花崗質(zhì)侵入巖分布。
通過對(duì)航磁和重力異常特征數(shù)據(jù)的分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，南、北構(gòu)造帶異常特征差異明顯。航磁異常特征[圖2(c)]顯示：南構(gòu)造帶異常規(guī)模大且寬緩，整體呈負(fù)異常，與陸塊區(qū)異常特征相似(含有陸塊基底的活動(dòng)陸緣帶)；北構(gòu)造帶異常規(guī)模小，多呈團(tuán)塊狀，正負(fù)異常變化大，為典型的造山帶型磁異常。在布格重力異常圖[圖2(b)]中，南、北構(gòu)造帶分界線附近(烏孫山—塔勒得斷裂)重力異常規(guī)模小，形態(tài)復(fù)雜，而相鄰兩側(cè)則相對(duì)異常開闊，異常規(guī)模大，線性異常特征明顯，與航磁異常分布特征具有很好的對(duì)應(yīng)性。
1.2 南、北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系
運(yùn)用板塊構(gòu)造理論分析，前述南、北構(gòu)造帶均是不同時(shí)期形成的，并且在空間上是相對(duì)獨(dú)立的造山帶。活動(dòng)邊緣既是造山作用的主要場(chǎng)所，更是造山作用的產(chǎn)物，其組成多為溝-弧-盆構(gòu)造體系，命名時(shí)采用地名并冠以其形成時(shí)代，如那拉提早古生代島弧帶等。這類構(gòu)造體系的識(shí)別主要是基于火山巖/侵入巖的巖石組合、地球化學(xué)性質(zhì)及其伴生沉積建造的共同空間配置關(guān)系，常以深大斷裂作為邊界[12]。
伊寧地塊的南、北構(gòu)造帶火山巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)建造變質(zhì)變形特征明顯，均為活動(dòng)性邊緣造山帶。因此，根據(jù)火山巖漿巖及沉積建造的空間配置關(guān)系，結(jié)合區(qū)域斷裂特征，李永軍等將南、北構(gòu)造帶分別再細(xì)分為2個(gè)和3個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶[圖2(a)][15-16]。各構(gòu)造體系的劃分及對(duì)比詳見表1、2。
圖2 伊寧地塊構(gòu)造單元?jiǎng)澐?、布格重力異常圖及航磁異常圖Fig.2 Division of Tectonic Units, Bouguer Gravity and Aeromagnetic Anomaly Maps of Yining Block
南構(gòu)造帶與弧有關(guān)的火山巖漿事件主要出現(xiàn)于晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，可再分為晚泥盆世—早石炭世早期大哈拉—喀勒峻島弧帶和阿騰套弧后伸展盆地兩部分，海溝推測(cè)位于島弧帶之南。島弧帶出露的酸性巖類屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)至弱過鋁質(zhì)、中—高鉀鈣堿性I型花崗巖系列，其巖石成因主要與中、下部地殼物質(zhì)的部分熔融有關(guān)[16]；中性巖出露較少，以科克蘇林場(chǎng)高鎂安山巖為代表[16]，與已報(bào)道的伊寧地塊阿騰套山[17]、西準(zhǔn)噶爾別魯阿嘎希贊岐質(zhì)巖石[18]的地球化學(xué)特征相似，被認(rèn)為是地幔楔和俯沖帶物質(zhì)平衡反應(yīng)的產(chǎn)物[17]?；『笊煺古璧氐膸r漿巖較為復(fù)雜，按其出露位置和成巖時(shí)間可劃分為兩類。第一類以盆地北部出露的晚泥盆世—早石炭世早期(362～350 Ma)巖漿巖為主，主要巖石類型為高鉀鈣堿性I型花崗巖系列[16,19]，另有大量具有洋島玄武巖(OIB)和大洋中脊玄武巖(MORB)特征的堿性玄武巖[15,20]，其代表了弧后拉張盆地初期階段的產(chǎn)物；第二類以盆地中部阿騰套山一帶大量出露的一系列具有特殊構(gòu)造巖漿意義的巖石組合為代表，包括A型球泡流紋巖[21]、雙峰式火山巖/侵入巖[22-23]、贊岐質(zhì)高鎂安山巖[17]和高分異I型花崗巖[24]等，形成時(shí)代集中于早石炭世中期(345～340 Ma)，是弧后拉張盆地相對(duì)成熟期的產(chǎn)物。與這些火山巖漿共生的沉積巖以大套碳酸鹽巖+碎屑巖為主，但弧后伸展盆地的碳酸鹽巖沉積厚度總體大于島弧帶[16]。
北構(gòu)造帶的火山巖漿事件集中爆發(fā)于早石炭世中晚期(345～329 Ma)，可劃分為阿吾拉勒疊加島弧帶、特克斯—新源弧前盆地和清水河—蘇布臺(tái)弧后盆地-扇三角洲。早石炭世中晚期弧前盆地的火山巖中有大量堿性玄武巖產(chǎn)出，地球化學(xué)總體特征顯示與洋島玄武巖、大洋中脊玄武巖相似，可能發(fā)育小洋島或海山[16,25]。在這些火山巖之上的沉積建造以含有大量的碳酸鹽巖和深水相硅質(zhì)團(tuán)塊、硅質(zhì)條帶灰?guī)r為主，整體代表了一種淺海相至半深海相、深海相沉積環(huán)境[15]。島弧帶以出露大量鈣堿性火山巖為主，主要由安山巖、英安巖和流紋巖組成。島弧帶西部烏孫山一帶可見347～343 Ma的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖[26-27]和343 Ma的富鈮玄武巖[25]，這兩類巖石類型是弧環(huán)境的典型代表。與島弧帶火山巖共生的沉積建造以正常沉積的碎屑巖、碳酸鹽巖建造為主，淺水相腕足、珊瑚、苔蘚蟲、菊石等化石豐富，代表濱淺海相沉積環(huán)境[28]?；『笈璧鼗鹕綆r出露規(guī)模較小，以鈣堿性安山巖為主，與之共生的沉積建造主要以粗碎屑巖為主，含少量碳酸鹽巖沉積，多見陸相植物化石，屬弧后盆地陸緣扇三角洲相沉積[29-30]。
重力和航磁異常特征的差異是不同沉積作用、巖漿作用和變質(zhì)作用的反映[11]，為不同構(gòu)造單元及其邊界的識(shí)別提供重要佐證。在伊寧地塊重力和航磁異常圖[圖2(b)、(c)]中，異常特征顯著的分帶性與本次劃分的弧-盆構(gòu)造體系具有良好的對(duì)應(yīng)性。北構(gòu)造帶弧后盆地重力和航磁異常帶規(guī)模大且寬緩，對(duì)應(yīng)弧后盆地沉積的大量碎屑巖及碳酸鹽巖巨厚沉積層；阿吾拉勒疊加島弧帶的異常特征顯著不同于弧后盆地，其除了與火山巖及侵入巖的特性有關(guān)外，下伏基底可能也起到一定作用。南構(gòu)造帶阿騰套弧后伸展盆地的重力和航磁異常低且寬緩，而大哈拉—喀勒峻島弧帶異常多呈團(tuán)塊緊閉狀，形態(tài)相對(duì)復(fù)雜。
熊盛青等認(rèn)為磁性體深度也可以為劃分盆地、隆起區(qū)和凹陷區(qū)提供依據(jù)[11]。一般蓋層厚的地區(qū)磁性基底埋深大，為盆地或凹陷區(qū)。在中國陸域航磁大地構(gòu)造劃分簡(jiǎn)圖中[11,13]，南、北構(gòu)造帶弧后盆地的磁性體埋深相對(duì)大于對(duì)應(yīng)島弧區(qū)，同樣呈現(xiàn)出島弧與弧后盆地的差別。
表1 伊寧地塊Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶對(duì)比
2 南、北構(gòu)造帶拼接與伊寧地塊的形成
伊寧地塊南、北兩大構(gòu)造帶均有其對(duì)應(yīng)的溝-弧-盆構(gòu)造體系和獨(dú)特的演化歷程，都經(jīng)歷了溝-弧-盆構(gòu)造體系俯沖匯聚造山和陸內(nèi)裂谷拉張兩大演化階段。
在溝-弧-盆構(gòu)造體系演化階段，根據(jù)巖漿巖的時(shí)空分布特征及伴生的沉積建造(表1、2)，可將其劃分為兩期俯沖匯聚和增生造山過程。①晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，以南構(gòu)造帶弧-盆(海溝在南構(gòu)造帶之南)演化為主。由于南天山大洋巖石圈在南構(gòu)造帶之上不斷向北深俯沖，所以在大哈拉—喀拉峻島弧帶廣泛發(fā)育晚泥盆世—早石炭世鈣堿性I型花崗巖和中酸性火山巖。當(dāng)大洋板片俯沖至阿騰套伸展弧后盆地下部時(shí)，出現(xiàn)了深俯沖板片的回轉(zhuǎn)、撕裂或斷離，大量軟流圈巖漿巖通過板片窗上涌，導(dǎo)致上覆巖石圈伸展拉裂而出現(xiàn)弧后拉張區(qū)，并伴隨一系列前述特殊巖漿組合[14,17,20,22-23]。②早石炭世中晚期(345～329 Ma)，南構(gòu)造帶火山巖漿作用很少出現(xiàn)，此時(shí)以北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系演化為主。北構(gòu)造帶早石炭世中晚期巖漿作用的產(chǎn)生與南、北構(gòu)造帶之間存在的特克斯—新源小洋盆向北俯沖有關(guān)。在俯沖匯聚過程中，與弧前盆地產(chǎn)生了似洋島玄武巖[16]及共生的深水相硅質(zhì)條帶和富硅灰?guī)r，缺少碎屑沉積。極為有趣的是，這些能干性極強(qiáng)的硅質(zhì)條帶與富硅灰?guī)r發(fā)育復(fù)雜的塑性流變、揉皺和縱彎褶皺，是巖石未完全脫水和壓實(shí)成巖過程之前經(jīng)強(qiáng)烈水平擠壓作用的結(jié)果。這表明北構(gòu)造帶曾經(jīng)出現(xiàn)過短暫的弧前洋盆和此后的緊急關(guān)閉(鄯善運(yùn)動(dòng))[31]。另外，在阿吾拉勒疊加島弧帶還產(chǎn)生了一系列與弧有關(guān)的鈣堿性火山巖及其對(duì)應(yīng)的侵入巖[16]。盡管在中國境內(nèi)此帶至今未發(fā)現(xiàn)蛇綠巖、增生楔等直接證據(jù)，但該帶向西在境外阿拉木圖南、Chu-Sarysu盆地東北一帶有蛇綠巖帶發(fā)現(xiàn)[32]。在此過程中還伴隨出現(xiàn)了具有特殊構(gòu)造指示意義的一些巖類，如島弧帶東部出現(xiàn)的O型埃達(dá)克巖及富鈮玄武巖等，其可能與大洋板片俯沖過程中的特殊動(dòng)力學(xué)機(jī)制有關(guān)，如大洋中脊俯沖、板片撕裂或斷離等?；『笈璧氐膸r漿巖出露體量較少，與之共生巨厚層的碎屑巖+碳酸鹽建造可見植物化石。這表明早石炭世中晚期，北構(gòu)造帶已接近于北緣大陸邊緣，沉積相呈現(xiàn)出扇三角洲沉積特點(diǎn)。同時(shí)，由于南構(gòu)造帶的向北匯聚，北構(gòu)造帶具有一定增生特征。
表2 伊寧地塊Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶對(duì)比
在早—晚石炭世發(fā)生的鄯善運(yùn)動(dòng)(約320 Ma)使得南天山洋及特克斯—新源小洋盆消亡，天山完成造山過程，南、北構(gòu)造帶最終拼接形成統(tǒng)一的塊體——伊寧地塊。進(jìn)入造山后伸展演化階段，已經(jīng)加厚的下地殼進(jìn)一步發(fā)生拆沉作用從而誘發(fā)大范圍的應(yīng)力回撤和松弛，在伊寧地塊內(nèi)部形成較大規(guī)模的雙峰式火山巖、堿性侵入巖及一系列拗拉槽沉積。至中新生代，以陸間沉積為主，可統(tǒng)稱為上疊沉積。
值得說明的是，由于南構(gòu)造帶為含有陸塊基底的活動(dòng)陸緣帶，相對(duì)穩(wěn)定而不易拉張，而北構(gòu)造帶未有確切的古老基底，是一個(gè)相對(duì)年輕的造山帶，更易產(chǎn)生造山后的松弛拉伸。因此，這種特性決定了拼合后的伊寧地塊北部(原北構(gòu)造帶)更易發(fā)展成裂谷拗拉槽，其以大量出露的晚石炭世裂谷雙峰式火山巖及堿性侵入巖和陸相砂礫巖沉積為代表。其演化過程如圖3所示。早泥盆世，塔里木板塊與準(zhǔn)噶爾板塊的斜向匯聚形成了“剪刀式”拼接，東部前寒武紀(jì)基底的支點(diǎn)效能產(chǎn)生了總體擠壓應(yīng)力場(chǎng)中的“東合西開”，使其西部俯沖板片回撤、斷離，形成阿騰套弧后伸展盆地(圖3)，逐漸造就了現(xiàn)今伊寧地塊西寬東窄的格局。這一特殊運(yùn)動(dòng)方式也導(dǎo)致了伊寧地塊主構(gòu)造期沉積建造西厚東薄。
圖中紅色箭頭表示匯聚方向；①和②為剪刀模式示意圖圖3 伊寧地塊楔形體“剪刀式”匯聚演化模式Fig.3 Scissor Convergence Evolution Pattern of Wedge-shaped Structure in Yining Block
圖件引自文獻(xiàn)[16]圖4 伊寧地塊形成演化示意圖Fig.4 Schematic View of the Formation and Evolution of Yining Block
總而言之，伊寧地塊是由南、北兩個(gè)構(gòu)造帶經(jīng)拼接而成，其演化經(jīng)歷了3個(gè)階段(圖4)：①晚泥盆世—早石炭世早期，南構(gòu)造帶初始弧-盆構(gòu)造體系形成；②早石炭世中晚期，北構(gòu)造帶的溝-弧-盆構(gòu)造體系形成與增生；③早—晚石炭世，初始的南構(gòu)造帶與增生的北構(gòu)造帶拼貼縫合為統(tǒng)一塊體。
3 結(jié) 語
伊寧地塊由南、北兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶拼接形成。這兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶在基底建造、巖漿巖類型、源區(qū)、形成時(shí)代以及地球化學(xué)特征、盆地形成和構(gòu)造演化史等方面呈現(xiàn)明顯差異。并且，兩大構(gòu)造帶有其各自獨(dú)立的溝-弧-盆構(gòu)造體系。依據(jù)兩大構(gòu)造帶之上廣泛出露的火山巖漿巖及沉積建造記錄，可以認(rèn)為伊寧地塊的形成分3個(gè)階段完成。晚泥盆世—早石炭世早期首先形成南構(gòu)造帶弧-盆構(gòu)造體系，之后才有早石炭世中晚期北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系的形成與增生，晚石炭世鄯善運(yùn)動(dòng)使南、北兩大構(gòu)造帶拼貼縫合為現(xiàn)今的統(tǒng)一塊體。
謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給長(zhǎng)安大學(xué)七十周年華誕，祝愿母校砥礪前行，再創(chuàng)輝煌成果！我于1979年進(jìn)入西安地質(zhì)學(xué)院開始本科學(xué)習(xí)，那時(shí)的我們懷有“乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄?！钡膲阎拘坌?，迫切在學(xué)有所成之后為建設(shè)祖國貢獻(xiàn)出自己的微薄之力！我從學(xué)校畢業(yè)后到生產(chǎn)單位工作，再回到學(xué)校攻讀碩士、博士學(xué)位，之后成為長(zhǎng)安大學(xué)教授，40余年的地質(zhì)工作經(jīng)歷，母校見證了我的成長(zhǎng)，我也見證了母校的輝煌！以前的地質(zhì)工作者很苦，早上從駐地出發(fā)，往往太陽下山之后才“滿載而歸”，回來的時(shí)候肩上是風(fēng)，風(fēng)上是閃耀的星空，漫天星光沿途散播，長(zhǎng)路盡頭有燈火，這種浪漫的感覺恐怕只有經(jīng)歷過才能切身體會(huì)。魚知水恩，乃幸福之源也！非常感謝母校的培養(yǎng)和母校提供的學(xué)習(xí)平臺(tái)，我也將繼續(xù)為母校的建設(shè)和發(fā)展貢獻(xiàn)自己的光和熱。馬行千里，不洗塵沙，相信母校一定能以七十周年華誕為契機(jī)，翻開新的篇章，創(chuàng)造新的輝煌！
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0 引 言
伊寧地塊位于中亞造山帶(CAOB)西南緣，是中國境內(nèi)天山山脈最西端的一個(gè)獨(dú)特楔形構(gòu)造體。其北部為博羅科努早古生代島弧帶，南部為那拉提早古生代島弧帶，分別以北緣的NWW向博羅科努斷裂(BF)和南緣的NEE向那拉提北緣斷裂(NNF)為界(圖1)。
早先的學(xué)者們將西天山造山帶以南、北天山縫合帶為界，劃分為北天山、中天山和南天山[1]。一些學(xué)者將中天山的西部稱之為伊犁地塊(Yili Block)[2]，但另一些學(xué)者將其西部細(xì)分為北部的伊犁板塊和南部的那拉提板塊[3]，兩者之間以那拉提北緣大斷裂為界。該斷裂被認(rèn)為是早古生代吉爾吉斯斯坦Terskey大洋在中國境內(nèi)的俯沖消亡帶，與境外的尼古拉耶夫線對(duì)應(yīng)[4]。Qian等將西天山從北至南劃分為北天山、伊犁板塊、中天山和南天山[5-6]。其中，南、北天山的劃分與前述一致，但伊犁地塊被認(rèn)為是哈薩克斯坦微板塊的東延，而中天山可能是吉爾吉斯斯坦中天山[5]或北天山的東延[7]。此外，還有部分研究出現(xiàn)了博樂地塊、賽里木地塊及伊犁地塊的劃分方案[8-9]。
李永軍等認(rèn)為伊犁板塊北緣博羅科努地區(qū)與那拉提島弧帶地區(qū)的巖漿巖可對(duì)比，均集中于早古生代，并且兩者的沉積建造以大量的早古生代地層為主，而中間的塊體以大面積出露的晚古生代火山巖漿巖及沉積建造為主，因此，將其單獨(dú)分出并命名為伊寧地塊(本文沿用此方案)，其與南、北緣的地體之間分別以那拉提斷裂和博羅科努斷裂為界[10]。前人也有過伊寧—中天山地塊的命名[11-12]，但缺乏具體的邊界劃分或與多數(shù)文獻(xiàn)中的伊犁板塊邊界大致對(duì)應(yīng)。劉訓(xùn)等以古生代板塊構(gòu)造格局為主，通過板塊之間的地殼消減帶和后期走滑斷裂，將伊寧地塊劃分北部的伊犁河石炭紀(jì)—二疊紀(jì)裂谷帶和南部的特克斯地塊，兩者之間以中部NW—SE向斷裂為界[8]。此外，在中國陸域航磁大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖中[11,13]，根據(jù)航磁特征將伊寧地塊粗略地劃分為伊寧盆地，未有進(jìn)一步細(xì)分。李永軍等將伊寧地塊以中部近EW向展布的烏孫山—塔勒得斷裂(W-TF)為界，劃分為兩大次級(jí)構(gòu)造帶，即伊寧地塊南構(gòu)造帶和伊寧地塊北構(gòu)造帶[圖1和圖2(a)][14]。
綜上所述，伊寧地塊究竟是一個(gè)之前主流觀點(diǎn)一貫認(rèn)為的“均勻地塊”或“均一地塊”？還是一個(gè)多塊體的拼貼增生構(gòu)造體？本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來團(tuán)隊(duì)獲得的一系列最新成果，提出伊寧地塊形成與演化的南、北構(gòu)造帶兩拼接和演化三階段新認(rèn)識(shí)，重建了伊寧地塊的形成與演化歷史。
NTF為北天山斷裂；BF為博羅科努斷裂；KRF為喀什河斷裂；NNF為那拉提北緣斷裂；NSF為那拉提南緣斷裂；W-TF為烏孫山—塔勒得斷裂；Y-KF為于西陶—庫勒斷裂；Z-KF為昭蘇—喀拉峻斷裂；YTZ為依連哈比爾尕構(gòu)造帶；BTZ為博羅科努古生代島弧帶；NTT為那拉提早古生代島弧帶圖1 中亞造山帶構(gòu)造位置及伊寧地塊地質(zhì)圖Fig.1 Tectonic Location of Central Asia Orogenic Belt and Geological Map of Yining Block
1 伊寧地塊構(gòu)造格局新劃分依據(jù)
1.1 南、北構(gòu)造帶地質(zhì)建造之差異
伊寧地塊南、北兩大構(gòu)造帶在基底建造、沉積蓋層、火山巖漿事件和變質(zhì)變形作用等方面顯著不同，并且每個(gè)構(gòu)造帶有其獨(dú)特的構(gòu)造演化史和各自獨(dú)立發(fā)育的溝-弧-盆構(gòu)造體系。其中，南構(gòu)造帶發(fā)育大量的前寒武紀(jì)古老變質(zhì)基底，沉積蓋層主要為晚泥盆世—早石炭世中期火山巖及其共生的早石炭世碳酸鹽巖+碎屑巖建造；北構(gòu)造帶未見前寒武紀(jì)地層出露，僅發(fā)育以早石炭世中晚期為主的弧火山巖和伴生的碳酸鹽巖+碎屑巖建造。并且，南、北構(gòu)造帶的火山巖年齡、出露厚度、爆發(fā)規(guī)模及噴發(fā)旋回存在明顯差異(表1)。另外，南構(gòu)造帶出露大量前泥盆紀(jì)花崗質(zhì)侵入巖，而北構(gòu)造帶僅有石炭紀(jì)以來的零星花崗質(zhì)侵入巖分布。
通過對(duì)航磁和重力異常特征數(shù)據(jù)的分析對(duì)比發(fā)現(xiàn)，南、北構(gòu)造帶異常特征差異明顯。航磁異常特征[圖2(c)]顯示：南構(gòu)造帶異常規(guī)模大且寬緩，整體呈負(fù)異常，與陸塊區(qū)異常特征相似(含有陸塊基底的活動(dòng)陸緣帶)；北構(gòu)造帶異常規(guī)模小，多呈團(tuán)塊狀，正負(fù)異常變化大，為典型的造山帶型磁異常。在布格重力異常圖[圖2(b)]中，南、北構(gòu)造帶分界線附近(烏孫山—塔勒得斷裂)重力異常規(guī)模小，形態(tài)復(fù)雜，而相鄰兩側(cè)則相對(duì)異常開闊，異常規(guī)模大，線性異常特征明顯，與航磁異常分布特征具有很好的對(duì)應(yīng)性。
1.2 南、北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系
運(yùn)用板塊構(gòu)造理論分析，前述南、北構(gòu)造帶均是不同時(shí)期形成的，并且在空間上是相對(duì)獨(dú)立的造山帶。活動(dòng)邊緣既是造山作用的主要場(chǎng)所，更是造山作用的產(chǎn)物，其組成多為溝-弧-盆構(gòu)造體系，命名時(shí)采用地名并冠以其形成時(shí)代，如那拉提早古生代島弧帶等。這類構(gòu)造體系的識(shí)別主要是基于火山巖/侵入巖的巖石組合、地球化學(xué)性質(zhì)及其伴生沉積建造的共同空間配置關(guān)系，常以深大斷裂作為邊界[12]。
伊寧地塊的南、北構(gòu)造帶火山巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)建造變質(zhì)變形特征明顯，均為活動(dòng)性邊緣造山帶。因此，根據(jù)火山巖漿巖及沉積建造的空間配置關(guān)系，結(jié)合區(qū)域斷裂特征，李永軍等將南、北構(gòu)造帶分別再細(xì)分為2個(gè)和3個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶[圖2(a)][15-16]。各構(gòu)造體系的劃分及對(duì)比詳見表1、2。
圖2 伊寧地塊構(gòu)造單元?jiǎng)澐?、布格重力異常圖及航磁異常圖Fig.2 Division of Tectonic Units, Bouguer Gravity and Aeromagnetic Anomaly Maps of Yining Block
南構(gòu)造帶與弧有關(guān)的火山巖漿事件主要出現(xiàn)于晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，可再分為晚泥盆世—早石炭世早期大哈拉—喀勒峻島弧帶和阿騰套弧后伸展盆地兩部分，海溝推測(cè)位于島弧帶之南。島弧帶出露的酸性巖類屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)至弱過鋁質(zhì)、中—高鉀鈣堿性I型花崗巖系列，其巖石成因主要與中、下部地殼物質(zhì)的部分熔融有關(guān)[16]；中性巖出露較少，以科克蘇林場(chǎng)高鎂安山巖為代表[16]，與已報(bào)道的伊寧地塊阿騰套山[17]、西準(zhǔn)噶爾別魯阿嘎希贊岐質(zhì)巖石[18]的地球化學(xué)特征相似，被認(rèn)為是地幔楔和俯沖帶物質(zhì)平衡反應(yīng)的產(chǎn)物[17]?；『笊煺古璧氐膸r漿巖較為復(fù)雜，按其出露位置和成巖時(shí)間可劃分為兩類。第一類以盆地北部出露的晚泥盆世—早石炭世早期(362～350 Ma)巖漿巖為主，主要巖石類型為高鉀鈣堿性I型花崗巖系列[16,19]，另有大量具有洋島玄武巖(OIB)和大洋中脊玄武巖(MORB)特征的堿性玄武巖[15,20]，其代表了弧后拉張盆地初期階段的產(chǎn)物；第二類以盆地中部阿騰套山一帶大量出露的一系列具有特殊構(gòu)造巖漿意義的巖石組合為代表，包括A型球泡流紋巖[21]、雙峰式火山巖/侵入巖[22-23]、贊岐質(zhì)高鎂安山巖[17]和高分異I型花崗巖[24]等，形成時(shí)代集中于早石炭世中期(345～340 Ma)，是弧后拉張盆地相對(duì)成熟期的產(chǎn)物。與這些火山巖漿共生的沉積巖以大套碳酸鹽巖+碎屑巖為主，但弧后伸展盆地的碳酸鹽巖沉積厚度總體大于島弧帶[16]。
北構(gòu)造帶的火山巖漿事件集中爆發(fā)于早石炭世中晚期(345～329 Ma)，可劃分為阿吾拉勒疊加島弧帶、特克斯—新源弧前盆地和清水河—蘇布臺(tái)弧后盆地-扇三角洲。早石炭世中晚期弧前盆地的火山巖中有大量堿性玄武巖產(chǎn)出，地球化學(xué)總體特征顯示與洋島玄武巖、大洋中脊玄武巖相似，可能發(fā)育小洋島或海山[16,25]。在這些火山巖之上的沉積建造以含有大量的碳酸鹽巖和深水相硅質(zhì)團(tuán)塊、硅質(zhì)條帶灰?guī)r為主，整體代表了一種淺海相至半深海相、深海相沉積環(huán)境[15]。島弧帶以出露大量鈣堿性火山巖為主，主要由安山巖、英安巖和流紋巖組成。島弧帶西部烏孫山一帶可見347～343 Ma的埃達(dá)克質(zhì)花崗巖[26-27]和343 Ma的富鈮玄武巖[25]，這兩類巖石類型是弧環(huán)境的典型代表。與島弧帶火山巖共生的沉積建造以正常沉積的碎屑巖、碳酸鹽巖建造為主，淺水相腕足、珊瑚、苔蘚蟲、菊石等化石豐富，代表濱淺海相沉積環(huán)境[28]?；『笈璧鼗鹕綆r出露規(guī)模較小，以鈣堿性安山巖為主，與之共生的沉積建造主要以粗碎屑巖為主，含少量碳酸鹽巖沉積，多見陸相植物化石，屬弧后盆地陸緣扇三角洲相沉積[29-30]。
重力和航磁異常特征的差異是不同沉積作用、巖漿作用和變質(zhì)作用的反映[11]，為不同構(gòu)造單元及其邊界的識(shí)別提供重要佐證。在伊寧地塊重力和航磁異常圖[圖2(b)、(c)]中，異常特征顯著的分帶性與本次劃分的弧-盆構(gòu)造體系具有良好的對(duì)應(yīng)性。北構(gòu)造帶弧后盆地重力和航磁異常帶規(guī)模大且寬緩，對(duì)應(yīng)弧后盆地沉積的大量碎屑巖及碳酸鹽巖巨厚沉積層；阿吾拉勒疊加島弧帶的異常特征顯著不同于弧后盆地，其除了與火山巖及侵入巖的特性有關(guān)外，下伏基底可能也起到一定作用。南構(gòu)造帶阿騰套弧后伸展盆地的重力和航磁異常低且寬緩，而大哈拉—喀勒峻島弧帶異常多呈團(tuán)塊緊閉狀，形態(tài)相對(duì)復(fù)雜。
熊盛青等認(rèn)為磁性體深度也可以為劃分盆地、隆起區(qū)和凹陷區(qū)提供依據(jù)[11]。一般蓋層厚的地區(qū)磁性基底埋深大，為盆地或凹陷區(qū)。在中國陸域航磁大地構(gòu)造劃分簡(jiǎn)圖中[11,13]，南、北構(gòu)造帶弧后盆地的磁性體埋深相對(duì)大于對(duì)應(yīng)島弧區(qū)，同樣呈現(xiàn)出島弧與弧后盆地的差別。
表1 伊寧地塊Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶對(duì)比
2 南、北構(gòu)造帶拼接與伊寧地塊的形成
伊寧地塊南、北兩大構(gòu)造帶均有其對(duì)應(yīng)的溝-弧-盆構(gòu)造體系和獨(dú)特的演化歷程，都經(jīng)歷了溝-弧-盆構(gòu)造體系俯沖匯聚造山和陸內(nèi)裂谷拉張兩大演化階段。
在溝-弧-盆構(gòu)造體系演化階段，根據(jù)巖漿巖的時(shí)空分布特征及伴生的沉積建造(表1、2)，可將其劃分為兩期俯沖匯聚和增生造山過程。①晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，以南構(gòu)造帶弧-盆(海溝在南構(gòu)造帶之南)演化為主。由于南天山大洋巖石圈在南構(gòu)造帶之上不斷向北深俯沖，所以在大哈拉—喀拉峻島弧帶廣泛發(fā)育晚泥盆世—早石炭世鈣堿性I型花崗巖和中酸性火山巖。當(dāng)大洋板片俯沖至阿騰套伸展弧后盆地下部時(shí)，出現(xiàn)了深俯沖板片的回轉(zhuǎn)、撕裂或斷離，大量軟流圈巖漿巖通過板片窗上涌，導(dǎo)致上覆巖石圈伸展拉裂而出現(xiàn)弧后拉張區(qū)，并伴隨一系列前述特殊巖漿組合[14,17,20,22-23]。②早石炭世中晚期(345～329 Ma)，南構(gòu)造帶火山巖漿作用很少出現(xiàn)，此時(shí)以北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系演化為主。北構(gòu)造帶早石炭世中晚期巖漿作用的產(chǎn)生與南、北構(gòu)造帶之間存在的特克斯—新源小洋盆向北俯沖有關(guān)。在俯沖匯聚過程中，與弧前盆地產(chǎn)生了似洋島玄武巖[16]及共生的深水相硅質(zhì)條帶和富硅灰?guī)r，缺少碎屑沉積。極為有趣的是，這些能干性極強(qiáng)的硅質(zhì)條帶與富硅灰?guī)r發(fā)育復(fù)雜的塑性流變、揉皺和縱彎褶皺，是巖石未完全脫水和壓實(shí)成巖過程之前經(jīng)強(qiáng)烈水平擠壓作用的結(jié)果。這表明北構(gòu)造帶曾經(jīng)出現(xiàn)過短暫的弧前洋盆和此后的緊急關(guān)閉(鄯善運(yùn)動(dòng))[31]。另外，在阿吾拉勒疊加島弧帶還產(chǎn)生了一系列與弧有關(guān)的鈣堿性火山巖及其對(duì)應(yīng)的侵入巖[16]。盡管在中國境內(nèi)此帶至今未發(fā)現(xiàn)蛇綠巖、增生楔等直接證據(jù)，但該帶向西在境外阿拉木圖南、Chu-Sarysu盆地東北一帶有蛇綠巖帶發(fā)現(xiàn)[32]。在此過程中還伴隨出現(xiàn)了具有特殊構(gòu)造指示意義的一些巖類，如島弧帶東部出現(xiàn)的O型埃達(dá)克巖及富鈮玄武巖等，其可能與大洋板片俯沖過程中的特殊動(dòng)力學(xué)機(jī)制有關(guān)，如大洋中脊俯沖、板片撕裂或斷離等?；『笈璧氐膸r漿巖出露體量較少，與之共生巨厚層的碎屑巖+碳酸鹽建造可見植物化石。這表明早石炭世中晚期，北構(gòu)造帶已接近于北緣大陸邊緣，沉積相呈現(xiàn)出扇三角洲沉積特點(diǎn)。同時(shí)，由于南構(gòu)造帶的向北匯聚，北構(gòu)造帶具有一定增生特征。
表2 伊寧地塊Ⅲ級(jí)構(gòu)造帶對(duì)比
在早—晚石炭世發(fā)生的鄯善運(yùn)動(dòng)(約320 Ma)使得南天山洋及特克斯—新源小洋盆消亡，天山完成造山過程，南、北構(gòu)造帶最終拼接形成統(tǒng)一的塊體——伊寧地塊。進(jìn)入造山后伸展演化階段，已經(jīng)加厚的下地殼進(jìn)一步發(fā)生拆沉作用從而誘發(fā)大范圍的應(yīng)力回撤和松弛，在伊寧地塊內(nèi)部形成較大規(guī)模的雙峰式火山巖、堿性侵入巖及一系列拗拉槽沉積。至中新生代，以陸間沉積為主，可統(tǒng)稱為上疊沉積。
值得說明的是，由于南構(gòu)造帶為含有陸塊基底的活動(dòng)陸緣帶，相對(duì)穩(wěn)定而不易拉張，而北構(gòu)造帶未有確切的古老基底，是一個(gè)相對(duì)年輕的造山帶，更易產(chǎn)生造山后的松弛拉伸。因此，這種特性決定了拼合后的伊寧地塊北部(原北構(gòu)造帶)更易發(fā)展成裂谷拗拉槽，其以大量出露的晚石炭世裂谷雙峰式火山巖及堿性侵入巖和陸相砂礫巖沉積為代表。其演化過程如圖3所示。早泥盆世，塔里木板塊與準(zhǔn)噶爾板塊的斜向匯聚形成了“剪刀式”拼接，東部前寒武紀(jì)基底的支點(diǎn)效能產(chǎn)生了總體擠壓應(yīng)力場(chǎng)中的“東合西開”，使其西部俯沖板片回撤、斷離，形成阿騰套弧后伸展盆地(圖3)，逐漸造就了現(xiàn)今伊寧地塊西寬東窄的格局。這一特殊運(yùn)動(dòng)方式也導(dǎo)致了伊寧地塊主構(gòu)造期沉積建造西厚東薄。
圖中紅色箭頭表示匯聚方向；①和②為剪刀模式示意圖圖3 伊寧地塊楔形體“剪刀式”匯聚演化模式Fig.3 Scissor Convergence Evolution Pattern of Wedge-shaped Structure in Yining Block
圖件引自文獻(xiàn)[16]圖4 伊寧地塊形成演化示意圖Fig.4 Schematic View of the Formation and Evolution of Yining Block
總而言之，伊寧地塊是由南、北兩個(gè)構(gòu)造帶經(jīng)拼接而成，其演化經(jīng)歷了3個(gè)階段(圖4)：①晚泥盆世—早石炭世早期，南構(gòu)造帶初始弧-盆構(gòu)造體系形成；②早石炭世中晚期，北構(gòu)造帶的溝-弧-盆構(gòu)造體系形成與增生；③早—晚石炭世，初始的南構(gòu)造帶與增生的北構(gòu)造帶拼貼縫合為統(tǒng)一塊體。
3 結(jié) 語
伊寧地塊由南、北兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶拼接形成。這兩個(gè)Ⅱ級(jí)構(gòu)造帶在基底建造、巖漿巖類型、源區(qū)、形成時(shí)代以及地球化學(xué)特征、盆地形成和構(gòu)造演化史等方面呈現(xiàn)明顯差異。并且，兩大構(gòu)造帶有其各自獨(dú)立的溝-弧-盆構(gòu)造體系。依據(jù)兩大構(gòu)造帶之上廣泛出露的火山巖漿巖及沉積建造記錄，可以認(rèn)為伊寧地塊的形成分3個(gè)階段完成。晚泥盆世—早石炭世早期首先形成南構(gòu)造帶弧-盆構(gòu)造體系，之后才有早石炭世中晚期北構(gòu)造帶溝-弧-盆構(gòu)造體系的形成與增生，晚石炭世鄯善運(yùn)動(dòng)使南、北兩大構(gòu)造帶拼貼縫合為現(xiàn)今的統(tǒng)一塊體。
謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給長(zhǎng)安大學(xué)七十周年華誕，祝愿母校砥礪前行，再創(chuàng)輝煌成果！我于1979年進(jìn)入西安地質(zhì)學(xué)院開始本科學(xué)習(xí)，那時(shí)的我們懷有“乘風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄?！钡膲阎拘坌?，迫切在學(xué)有所成之后為建設(shè)祖國貢獻(xiàn)出自己的微薄之力！我從學(xué)校畢業(yè)后到生產(chǎn)單位工作，再回到學(xué)校攻讀碩士、博士學(xué)位，之后成為長(zhǎng)安大學(xué)教授，40余年的地質(zhì)工作經(jīng)歷，母校見證了我的成長(zhǎng)，我也見證了母校的輝煌！以前的地質(zhì)工作者很苦，早上從駐地出發(fā)，往往太陽下山之后才“滿載而歸”，回來的時(shí)候肩上是風(fēng)，風(fēng)上是閃耀的星空，漫天星光沿途散播，長(zhǎng)路盡頭有燈火，這種浪漫的感覺恐怕只有經(jīng)歷過才能切身體會(huì)。魚知水恩，乃幸福之源也！非常感謝母校的培養(yǎng)和母校提供的學(xué)習(xí)平臺(tái)，我也將繼續(xù)為母校的建設(shè)和發(fā)展貢獻(xiàn)自己的光和熱。馬行千里，不洗塵沙，相信母校一定能以七十周年華誕為契機(jī)，翻開新的篇章，創(chuàng)造新的輝煌！
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