李 勇 李曰俊 楊憲彰 文 磊 黃少英 張 亮王 祥 陳 才 王 斌 段云江 周 慧李洪輝 劉亞雷 黃彤飛
(1.中國石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司 新疆庫爾勒 841000;2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所,油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100029;3.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心 北京 100083;4.中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院 北京 100083)
塔里木盆地位于特提斯和中亞(阿爾泰)兩大超級造山帶之間(圖1),其構(gòu)造歷史與這兩大超級造山帶休戚相關(guān)。盆地內(nèi)的地層系統(tǒng)較為完整,從上前寒武系到第四系均有發(fā)育(周志毅,2001;賈承造等,2004a;孫龍德,2004)。從晚前寒武紀(jì)到第四紀(jì),盆地周邊造山帶的構(gòu)造事件都在盆地內(nèi)的地層系統(tǒng)中引起了不同的構(gòu)造變形。同時(shí),作為一個(gè)位于克拉通之上的沉積盆地,塔里木盆地內(nèi)部的構(gòu)造變形相對較弱,不同地質(zhì)歷史時(shí)期、不同構(gòu)造事件的構(gòu)造變形,都可能在塔里木盆地的不同部位、不同地層層位得到較好的保存,從而使盆地內(nèi)精細(xì)的斷裂構(gòu)造分析成為可能(Jia,1997;賈承造等,2004b;楊海軍等,2007,2015;Li et al.,2013,2015,2016a,2016b;李勇等,2016;李洪輝等,2019,2020;Wen et al.,2020)。這些不同時(shí)代、不同類型、不同成因的構(gòu)造變形,是特提斯和中亞造山帶構(gòu)造演化過程的重要記錄,是研究兩大超級造山帶的珍貴基礎(chǔ)資料,對于正確恢復(fù)兩大造山帶的構(gòu)造演化歷史具有重要意義。
圖1 塔里木盆地的構(gòu)造單元及研究區(qū)位置Fig.1 The tectonic elements of the Tarim Basin,showing the study area
無論特提斯還是中亞造山帶,三疊紀(jì)都是一個(gè)重要的構(gòu)造變革期。對于特提斯造山帶,古特提斯域在三疊紀(jì)曾經(jīng)發(fā)生過重要的古洋盆消減—閉合和碰撞造山事件;同時(shí),新特提斯洋在三疊紀(jì)打開(Hsüand Bernoulli,1978;?eng?r,1985,1987,1990,1992;Chang et al.,1986;?eng?r et al.,1988;?eng?r and Natal'in,1996;Mattern and Schneider,2000;賈承造等,2001;Yang et al.,2002;Xiao et al.,2005;陳漢林等,2009;吳福元等,2020;曾慶高等,2020)。對于中亞造山帶,三疊紀(jì)是其最南緣南天山洋閉合的時(shí)間,也可能是古亞洲洋最終閉合的時(shí)間(?eng?r,1993;李曰俊等,2001,2009,2010,2012;Li et al.,2001,2002,2005,2013;Xiao et al.,2002,2008,2009;Windley et al.,2006;趙巖等,2012;黃少英等,2020;李洪輝等,2020;Wen et al.,2020)。
南天山洋閉合,塔里木板塊與伊犁—中天山地塊之間的碰撞,形成南天山造山帶,并在塔里木盆地北部形成了一系列的碰撞相關(guān)構(gòu)造。這些碰撞相關(guān)構(gòu)造已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),并有較系統(tǒng)研究(Li et al.,2001,2002,2005,2013;趙巖等,2012;李洪輝等,2020;Wen et al.,2020)。
塔里木盆地南部的中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造是盆地南側(cè)古特提斯域一期重要碰撞事件的記錄,是古特提斯洋閉合過程的重要組成部分,但是長期被忽略。最近,西昆侖山前褶皺沖斷帶發(fā)現(xiàn)了晚三疊世古構(gòu)造的蹤跡(陳延貴等,2018)。經(jīng)過數(shù)年的持續(xù)研究,我們在進(jìn)一步落實(shí)昆侖山前中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造(包括三疊紀(jì)同碰撞構(gòu)造和侏羅—白堊紀(jì)碰撞后構(gòu)造)的同時(shí),在塔西南麥蓋提斜坡和塔東南(阿爾金山前),也都發(fā)現(xiàn)中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造。這些碰撞相關(guān)構(gòu)造廣泛分布于塔里木盆地南部,其相關(guān)的碰撞事件可能是北羌塘地塊與塔里木古陸之間的碰撞造山作用。本文試圖系統(tǒng)介紹作者等人近年來關(guān)于塔里木盆地南部中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造的研究成果。
塔西南昆侖山前和麥蓋提斜坡都發(fā)育中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造,既有三疊紀(jì)同碰撞構(gòu)造,又有侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)碰撞后構(gòu)造。
印度—亞洲碰撞造山作用的遠(yuǎn)程效應(yīng)引起中亞地區(qū)昆侖、阿爾金、天山等眾多古造山帶復(fù)活,陸內(nèi)造山(Molnar and Tapponnier,1975;Tapponnier and Molnar,1977;張 培 震 等,1996;Yin et al.,1998;Bullen et al.,2001;李 曰 俊 等,2001;Cowgill,2010;Cao et al.,2015)活躍。在此陸內(nèi)造山過程中,山體大規(guī)??焖俾∩耐瑫r(shí),向前陸區(qū)推進(jìn)、加壓,在山前形成前陸褶皺沖斷帶(Lu et al.,1994;Sobel and Dumitru,1997;Sobe,1999;汪新等,2002;管樹巍等,2007;王國林等,2009;楊海軍等,2010;程曉敢等,2012a;陳漢林等,2018)。西昆侖山前的構(gòu)造分析以往多集中在晚新生代褶皺沖斷帶(吳超等,2004;程曉敢等,2012a;謝會(huì)文等,2012;王春陽,2014;徐曉尹等,2016;陳漢林等,2018),而忽略了前新生代的古構(gòu)造(陳延貴等,2018)。關(guān)鍵原因是,晚新生代的沖斷變形強(qiáng)烈改造了先存的古構(gòu)造,使之難以識別。
塔里木盆地南部中生代碰撞相關(guān)構(gòu)造首先發(fā)現(xiàn)于昆侖山前,并經(jīng)過多輪野外地質(zhì)考察和地震加鉆井資料解釋的論證、核實(shí)。
西昆侖山前,三疊系大面積缺失;侏羅系和白堊系分布較廣,也僅發(fā)育于昆侖山前,且向盆地內(nèi)部則迅速尖滅(圖2,圖3)。
圖2 西昆侖山前侏羅系殘余地層分布圖(位置見圖1)Fig.2 The distribution of the residual Jurassic strata in the piedmont of the western Kunlun(see location in Fig.1)
圖3 西昆侖山前白堊系殘余地層分布圖(位置見圖1)Fig.3 The distribution of the residual Cretaceous strata in the piedmont of the western Kunlun(see location in Fig.1)
西昆侖山前已知的三疊系僅見于杜瓦一帶,是下三疊統(tǒng)烏尊薩依組(圖4)。它是一套200~300 m厚的碎屑巖建造,包括紫紅色長石石英砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、夾灰黃色、灰黑色、灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。烏尊薩依組與下伏上二疊統(tǒng)杜瓦組連續(xù)沉積、整合接觸,而與上覆侏羅系—白堊系則為角度不整合接觸(楊克明,1994;李永安,2000;黃智斌等,2012①黃智斌,鐘端,杜治利等.2012.葉城凹陷及周邊1∶100 000地質(zhì)圖及說明書.;陳延貴等,2018)。杜瓦地區(qū)下三疊統(tǒng)的存在,對于正確判定三疊紀(jì)碰撞事件發(fā)生的時(shí)間非常重要。因?yàn)?,西昆侖山前的大部分地區(qū),侏羅系—白堊系直接不整合于二疊系以及更老地層之上,缺失整個(gè)三疊系(圖5,圖6a、圖6d)。杜瓦地區(qū)下三疊統(tǒng)(烏尊薩依組)及其與上、下地層之間的接觸關(guān)系,使我們可以合理地推斷,該不整合代表的是一期晚三疊世的構(gòu)造事件(Sobel,1999;楊樹峰等,1999;程曉敢等,2012b;陳延貴等,2018)。
圖5 昆侖山前中生代地層柱狀對比圖(位置同時(shí)標(biāo)于圖2和圖3)Fig.5 The Mesozoic stratigraphic columns and correlation in the piedmont of the western Kunlun(the locations of the wells and section are also showed in Fig.2 and Fig.3)
侏羅系與白堊系經(jīng)常是整合接觸關(guān)系,局部是平行不整合。兩者同步變形,說明侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)構(gòu)造穩(wěn)定,沒有發(fā)生大的構(gòu)造事件。下三疊統(tǒng)烏尊薩依組與下伏二疊系整合接觸,同步變形;與上覆侏羅系—白堊系不整合接觸。顯然,代表重大構(gòu)造變革事件的不整合位于侏羅系與上三疊統(tǒng)之間。該不整合所代表的構(gòu)造事件,即三疊紀(jì)同碰撞沖斷構(gòu)造發(fā)生于早三疊世之后,侏羅紀(jì)之前。
野外地質(zhì)考察可以直接觀察到,不整合面之上的侏羅系—白堊系變形較弱,不整合面之下的地層變形較強(qiáng)。不整合面之下,石炭—二疊系發(fā)育沖斷構(gòu)造(圖6b~圖6d),且侏羅系—白堊系未卷入該沖斷變形(圖6b),所以它們是三疊紀(jì)的沖斷構(gòu)造。這些沖斷構(gòu)造指示由昆侖向塔里木的沖斷。
桑珠剖面埃連卡特群中的花崗片麻巖中見到韌性剪切變形,同樣指示由昆侖山向塔里木板塊的沖斷(圖6e)。鑒于西昆侖早古生代是一個(gè)增生型造山帶,是古特提斯洋殼向塔里木板塊之下俯沖,在塔里木板塊南緣形成的增生楔(Xiao et al.,2002,2005)。該增生楔形成過程中,主要的構(gòu)造變形應(yīng)當(dāng)是向南沖斷的。桑珠花崗片麻巖韌性剪切變形的沖斷方向與之相反。同時(shí),桑珠花崗片麻巖的韌性剪切變形是相當(dāng)深部位的構(gòu)造變形,與晚新生代廣泛發(fā)育的脆性沖斷構(gòu)造(Sobel and Domitru,1997;Cowgill,2010;Sobel et al.,2011;謝會(huì)文等,2012;Cao et al.,2015;徐曉尹等,2016)明顯不同。所以,我們認(rèn)為,桑珠花崗片麻巖中的韌性剪切變形也是三疊紀(jì)的同碰撞沖斷構(gòu)造。
圖6 昆侖山前野外露頭上的三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造和侏羅系—白堊系底不整合(剖面位置見圖2和/或圖3)a.齊美干剖面白堊系克孜勒蘇群與二疊系達(dá)里約爾組之間的不整合;b.阿爾塔什村弱構(gòu)造變形的白堊系不整合于強(qiáng)構(gòu)造變形的石炭系卡拉烏依組之上;c.棋盤剖面二疊系克孜里奇曼組的不對稱向斜;d.棋盤剖面石炭系阿孜干組的不對稱背斜;e.桑珠剖面埃連卡特群花崗片麻巖中的韌性剪切變形。C2k:上石炭統(tǒng)卡拉烏依組,P2d:中二疊統(tǒng)達(dá)里約爾組,K:白堊系(未分),K1kz:下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群。黃色點(diǎn)線為不整合;白色點(diǎn)線為了顯示構(gòu)造變形所畫的地層層面;紅色線為斷層Fig.6 The Triassic thrusts and the bottom unconformity of the Jurassic-Cretaceous on the outcrops in the piedmont of the western Kunlun(see the section locations in Fig.2 and or Fig.3)
地震剖面上也可以見到三疊紀(jì)碰撞相關(guān)構(gòu)造(圖7,圖8)。
地震剖面上清楚顯示,三疊紀(jì)沖斷層斷開古生界后,停止于侏羅系—白堊系底;侏羅系—白堊系與上覆的新生界同步變形;侏羅系—白堊系和新生界軸面連續(xù)、光滑,未卷入三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造變形(圖7,圖8)。
侏羅系—白堊系斷續(xù)分布,具有半地塹、地塹剖面結(jié)構(gòu)特征(圖7,圖8),這是受侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)正斷層控制的裂谷系的沉積。野外也可以直接觀察到侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)正斷層形成的半地塹(圖6a)。它們緊接著晚三疊世的沖斷構(gòu)造形成,是碰撞后應(yīng)力松弛階段的構(gòu)造變形。
圖7 昆侖山前的A-A'二維地震剖面(a)及其層拉平剖面(b)(位置見圖2和/或圖3)紅色線條代表三疊紀(jì)活動(dòng)的斷裂(同碰撞構(gòu)造);藍(lán)色線條代表侏羅—白堊紀(jì)的正斷層(碰撞后構(gòu)造,右側(cè)一條是負(fù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造)Fig.7 The A-A'2D seismic section in the piedmont of the western Kunlun(a,its initial appearance;b,flattened its Paleogene bottom)
圖8 西昆侖山前的B-B'、C-C'二維地震剖面和D-D'三維地震剖面(位置見圖2和/或圖3)紅色線條代表三疊紀(jì)活動(dòng)的斷裂(同碰撞構(gòu)造);藍(lán)色線條代表侏羅—白堊紀(jì)的正斷層(碰撞后構(gòu)造)Fig.8 B-B',C-C'2D and D-D'3D seismic sections(see locations in Fig.2 and/or Fig.3)
侏羅系—白堊系斷續(xù)分布,具有半地塹、地塹剖面結(jié)構(gòu)特征(圖7,圖8),這是受侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)正斷層控制的裂谷系的沉積。野外也可以直接觀察到侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)正斷層形成的半地塹(圖6a)。它們緊接著晚三疊世的沖斷構(gòu)造形成,是碰撞后應(yīng)力松弛階段的構(gòu)造變形。
鉆井和露頭資料也顯示,侏羅系—白堊系橫向變化很快,連續(xù)性較差??驴藖営吞飽|側(cè)的玉參1井鉆遇一條大的逆沖斷層,它是由昆侖向塔里木沖斷形成的。斷層上盤,第四系直接不整合于下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群之上,克孜勒蘇群厚僅97 m,侏羅系也僅厚280 m;斷層下盤,古近系阿爾塔什組直接不整合于201 m厚的上白堊統(tǒng)英吉莎群之上,其下依次是1 067 m厚的下白堊統(tǒng)克孜勒蘇群,506 m厚的侏羅系,不整合于侏羅系之下的二疊系泥頁巖(圖5)。斷層下盤是玉參1井區(qū)的地層系統(tǒng),斷層上盤是井區(qū)南側(cè)的地層系統(tǒng)。顯然,侏羅系—白堊系不是一個(gè)簡單的向昆侖山方向加厚的剖面結(jié)構(gòu)。
層拉平古近系底面,可以近似地顯示新生代沉積之前沖斷構(gòu)造和伸展構(gòu)造特征(圖7b)。
西昆侖山前的侏羅系和白堊系均呈條帶狀展布(圖2,圖3),顯示的可能主要是侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)塹—壘構(gòu)造平面展布特征。地層缺失區(qū)代表地壘,地層發(fā)育區(qū)代表地塹。
麥蓋提斜坡位于塔里木盆地的西南部,是西南坳陷的一個(gè)次級構(gòu)造單元(圖1)。這里發(fā)育中寒武統(tǒng)和古近系(底部)兩套區(qū)域性膏鹽層。它們既是區(qū)域性優(yōu)質(zhì)蓋層,更是構(gòu)造變形的區(qū)域性主滑脫斷層所在(楊海軍等,2007,2015,2016;Li et al.,2016a)。古近系膏鹽層與中生代構(gòu)造變形沒有關(guān)系。由于中寒武統(tǒng)膏鹽層的存在,使三疊紀(jì)同碰撞構(gòu)造變形容易迅速波及塔里木盆地內(nèi)部的麥蓋提斜坡(圖9)。與昆侖山前不同的是,這里被巨厚的新生界所覆蓋,三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造無法野外直接考察,只能依靠地震資料解釋來研究。
目前,麥蓋提斜坡尚未見到侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)碰撞后構(gòu)造。麥蓋提斜坡古近系直接不整合于二疊系之上,中生界全部缺失(圖10~圖12)。三疊紀(jì)同碰撞構(gòu)造發(fā)育于古生界,為一系列沖斷構(gòu)造和少量具有撕裂斷層性質(zhì)的走滑斷裂。其中,巴什托普構(gòu)造帶是一個(gè)典型代表(圖10,圖11)。
巴什托普構(gòu)造帶位于麥蓋提斜坡西部(圖9,圖10)。它的初始構(gòu)造樣式是一個(gè)斷層轉(zhuǎn)折褶皺。變形晚期,斷層轉(zhuǎn)折褶皺(巴什托普背斜)南翼突破,成為斷背斜,形成斷層傳播褶皺的假象。仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),背斜南翼的突破斷層斷距很小時(shí),原始斷層轉(zhuǎn)折褶皺的面貌能夠基本保留下來(如圖11的F-F'剖面);個(gè)別部位,這條突破斷層不發(fā)育,保持原始斷層轉(zhuǎn)折褶皺的特征(圖10)。
圖9 麥蓋提斜坡斷裂分布圖,重點(diǎn)顯示三疊紀(jì)沖斷層和走滑斷層的分布(位置見圖1)BST F.巴什托普斷裂;WLT F.臥里托格拉克斷裂;SLB F.色力布亞斷裂;KTK F.康塔庫木斷裂;LS2 F.羅斯2井?dāng)嗔?;HMLSF.海米羅斯斷裂;GDSF.古董山斷裂;MZT F.麻扎塔格斷裂;SL F.沙隴斷裂;NSF.鳥山斷裂;MN F.瑪南斷裂;SH2 F.勝和2斷裂;YB1 F.玉北1斷裂Fig.9 The fault distribution in the Markit slope,showing the distribution of the Triassic thrusts and strike-slip faults(see location in Fig.1)
圖11 過巴什托普斷裂的F-F'、G-G'和H-H'三維地震剖面(位置見圖9)紅色線條代表三疊紀(jì)活動(dòng)的斷裂(同碰撞構(gòu)造);黑色線條代表其它斷裂Fig.11 The F-F',G-G'and H-H'3D seismic profiles across the Bashituopu fault(see location in Fig.9)
巴什托普背斜主要發(fā)育于寒武系—二疊系。二疊系與上覆的古近系之間為一大的地層間斷。背斜上方,二疊系被削蝕;從兩翼向核部,地層剝蝕量加大,從而形成古近系/二疊系角度不整合。離開背斜,古近系/二疊系之間為平行不整合至微角度不整合。顯然,該背斜形成于二疊系沉積之后,古近系沉積之前;故其屬于中生代的構(gòu)造變形。由于中生代地層全部缺失,無法直接從地震剖面上判定構(gòu)造變形的確切時(shí)間。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)認(rèn)為其為晚三疊世的沖斷構(gòu)造。
背斜上方的新生界有較輕微的構(gòu)造變形,形成非常寬緩的低幅度的撓曲,說明巴什托普構(gòu)造帶在新生代有一定的復(fù)活。這不屬于本文研究的問題。
麥蓋提斜坡中—東部也發(fā)育三疊紀(jì)同碰撞構(gòu)造,如沙隴、鳥山和瑪南斷裂(圖12)。沙隴和鳥山斷裂是基底卷入型三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造?,斈蠘?gòu)造帶是同期的一條壓扭性走滑斷裂帶,具有明顯的棕櫚樹構(gòu)造特征。斷裂帶上方新生界明顯的構(gòu)造變形,代表明顯的新生代復(fù)活。
圖12 過鳥山和沙隴斷裂的I-I'二維地震剖面(a)和過瑪南斷裂的J-J'三維地震剖面(b)紅色線條代表三疊紀(jì)活動(dòng)的斷裂(同碰撞構(gòu)造);黑色線條代表其它斷裂Fig.12 The I-I'2D seismic section across the Niaoshan and Shalong faults(a)and the J-J'3D seismic section across the Manan fault(b)
塔里木盆地東南緣,也就是阿爾金山的西北麓(圖1,圖13)。這里發(fā)育塔里木盆地內(nèi)部規(guī)模最大的斷裂帶——車爾臣斷裂(圖13,圖14)。前人曾經(jīng)在這里發(fā)現(xiàn)侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造,并將其解釋為基墨里造山后構(gòu)造(陳漢林等,2009)。作者最近在塔東南(阿爾金山前)地震資料解釋時(shí),發(fā)現(xiàn)除侏羅—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造之外,還發(fā)現(xiàn)了三疊紀(jì)的沖斷構(gòu)造,包括車爾臣斷裂在三疊紀(jì)復(fù)活大規(guī)模沖斷和其上盤較小的三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造(圖14)。這些沖斷構(gòu)造的分布基本上限于車爾臣斷裂帶及其上盤,即斷裂東南側(cè),車爾臣斷裂與阿爾金山之間;斷裂下盤即斷裂的西北側(cè)不發(fā)育。三疊紀(jì)的沖斷構(gòu)造和侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)正斷層,共同構(gòu)成了北羌塘—塔里木碰撞造山的一套完整的碰撞相關(guān)構(gòu)造。
車爾臣斷裂是塔南隆起與其西北側(cè)各構(gòu)造單元(塘沽孜巴斯凹陷、塔中低凸起、塔東凸起)之間的邊界斷裂。斷裂平面上SW-NE向波浪狀延伸約1 600 km(圖13);剖面上為一高角度基底卷入型逆沖斷層,傾向SE(圖14)。
由于車爾臣斷裂緊鄰阿爾金走滑斷裂系,且總體走向基本平行,很多地質(zhì)學(xué)家將其歸屬阿爾金走滑斷裂系,作為阿爾金走滑斷裂系最北緣的斷裂(崔軍文等,2002;盧華復(fù)等,2006)。作者經(jīng)研究認(rèn)為,車爾臣斷裂不是阿爾金晚新生代走滑斷裂系的分支,它們在類型、變形時(shí)間和性質(zhì)上都不相匹配。車爾臣斷裂是一條基底卷入型逆沖斷裂,形成時(shí)間是晚奧陶世—早志留世,與塔里木盆地南部的塘沽孜巴斯早古生代褶皺沖斷帶同期形成(Li et al.,2016a;楊海軍等,2016),多期活動(dòng)、長期演化。
車爾臣斷裂在三疊紀(jì)曾經(jīng)發(fā)生大規(guī)模沖斷。在其上盤還伴生有多條較小規(guī)模的同期沖斷構(gòu)造(圖13,圖14)。斷裂帶下盤發(fā)育晚奧陶世—早志留世的塘沽孜巴斯褶皺沖斷帶。褶皺沖斷帶形成之后,構(gòu)造較穩(wěn)定,變形較弱,是一條保存很好的早古生代褶皺沖斷帶(Li et al.,2016a;楊海軍等,2016)。斷裂帶上盤,大量地層缺失。前寒武系(?)變質(zhì)巖之上往往直接不整合上覆以白堊系(東北段)甚至新生界(西南段),僅局部見到石炭—二疊系和侏羅系地層。這些石炭—二疊系卷入了三疊紀(jì)沖斷構(gòu)造變形,并形成石炭—二疊系與上覆地層之間的角度不整合(圖14)。局部發(fā)育的石炭—二疊系和侏羅—白堊系,是判定三疊紀(jì)沖斷存在的關(guān)鍵。
圖13 塔東南斷裂分布圖Fig.13 The fault distribution of the SE Tarim Basin
圖14 過車爾臣斷裂的K-K'、L-L'、M-M'和N-N'二維地震剖面紅色線條代表三疊紀(jì)活動(dòng)的斷裂(同碰撞構(gòu)造);藍(lán)色線條代表侏羅—白堊紀(jì)的正斷層(碰撞后構(gòu)造);黑色線條代表其它斷裂Fig.14 The K-K',L-L',M-M'and N-N'2D seismic sections across the Qarqan fault
車爾臣斷裂東北段是一條單一的基底卷入型逆沖斷層。侏羅系—白堊系直接不整合于(前寒武系?)變質(zhì)巖(上盤)和奧陶系(下盤)之上;其中,侏羅系向斷層上方超覆尖滅。白堊系與新生界和侏羅系之間均為整合—平行不整合接觸關(guān)系。斷裂向上終止于白堊系底,未進(jìn)入白堊系—新生界。構(gòu)造變形主要見于侏羅系—白堊系底不整合面以下地層中,侏羅系—白堊系—新生界變形微弱甚至未變形(圖14的N-N'剖面)。顯然,車爾臣斷裂東段的斷裂活動(dòng)結(jié)束于侏羅—白堊系沉積之前,但是,由于巨大的地層間斷,無法準(zhǔn)確、完整地恢復(fù)斷裂的活動(dòng)歷史。
車爾臣斷裂西南段由2~3條基底卷入型逆沖斷層組成(圖14的K-K'、L-L'和M-M'剖面)。斷裂帶內(nèi)和斷裂上盤見石炭—二疊系;其與上、下地層之間均為角度不整合接觸關(guān)系(圖14,圖15)。石炭—二疊系直接角度不整合于(前寒武系?)變質(zhì)巖(上盤)和奧陶系(下盤)之上。這個(gè)不整合代表的是早期的構(gòu)造事件,即早古生代的碰撞事件及其后續(xù)的構(gòu)造隆升(Li et al.,2016a;楊海軍等,2016)。石炭—二疊系之上不整合上覆以古近系(上盤)或三疊系(下盤)。下盤,石炭—二疊系及其以上地層構(gòu)造變形微弱,說明石炭—二疊紀(jì)之后的沖斷構(gòu)造變形基本未影響到下盤。除了車爾臣斷裂,其上盤還有幾條小的逆沖斷層也清晰地顯示二疊紀(jì)之后、古近紀(jì)之前曾經(jīng)發(fā)生明顯的沖斷構(gòu)造變形。車爾臣斷裂東北段的地震剖面告訴我們,這期沖斷發(fā)生于侏羅紀(jì)之前。昆侖山前杜瓦地區(qū)的地層和構(gòu)造特征說明,這期沖斷發(fā)生于早三疊世之后。這是晚三疊世發(fā)生的一次大規(guī)模沖斷作用。這期沖斷作用引起車爾臣斷裂大規(guī)模復(fù)活的同時(shí),在其東南側(cè)還形成了一系列新的沖斷構(gòu)造(圖14 L-L'和M-M'剖面)。
圖15 過車爾臣斷裂西南段的等時(shí)地層格架剖面Fig.15 A simplified chronostratigraphic section across the western segment of the Qarqan fault
車爾臣斷裂西南段及其上盤的一些較小的斷層,向上斷開新生界直至近地表,并在新生界形成斷層相關(guān)褶皺(圖14之K-K'、L-L'和M-M'剖面),說明車爾臣斷裂西南段還存在第三期沖斷構(gòu)造變形,(晚)新生代沖斷構(gòu)造。這不是本文研究的主題。
塔里木盆地南部已知的晚三疊世沖斷構(gòu)造分布于西昆侖山前、阿爾金山前和麥蓋提斜坡;侏羅—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造僅見于西昆侖山前和阿爾金山前。
晚三疊世沖斷構(gòu)造是逆沖斷層(包括滑脫斷層)及其相關(guān)褶皺。沖斷構(gòu)造發(fā)育于二疊系及其以下地層中,說明構(gòu)造變形發(fā)生的時(shí)間為二疊系沉積之后。研究區(qū)(西昆侖山前、阿爾金山前和麥蓋提斜坡)普遍缺失三疊系,未卷入沖斷構(gòu)造變形的侏羅系—白堊系甚至古近系直接不整合于沖斷構(gòu)造之上,說明變形結(jié)束于侏羅系沉積之前。地層的缺失給沖斷變形時(shí)間的準(zhǔn)確判定造成了困難。杜瓦地區(qū)下三疊統(tǒng)烏尊薩依組的存在(圖4),是判定這期沖斷變形時(shí)間的一個(gè)重要依據(jù)。烏尊薩依組與下伏的上二疊統(tǒng)杜瓦組連續(xù)沉積,整合接觸;與上覆侏羅—白堊系角度不整合接觸。侏羅—白堊系超覆不整合于下三疊統(tǒng)之上。顯然,這期沖斷作用發(fā)生于中—晚三疊世,普遍認(rèn)為是晚三疊世(Sobel,1999;陳發(fā)景等,2000;陳漢林等,2009;陳延貴等,2018)。
侏羅—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造是一系列正斷層,形成一系列地塹、半地塹,控制著西昆侖山前和阿爾金山前侏羅—白堊系的分布和沉積充填過程;侏羅—白堊系是其生長地層,代表其活動(dòng)時(shí)間。這期伸展構(gòu)造的變形時(shí)間是清晰、可信的。
塔里木盆地南部的晚三疊世沖斷構(gòu)造,在昆侖山前和阿爾金是山前主要由造山帶向塔里木盆地的沖斷(圖7,圖8,圖13,圖14),麥蓋提斜坡有反沖(圖10~圖12);總體顯示近南北向的古擠壓構(gòu)造應(yīng)力場。當(dāng)時(shí),塔里木北側(cè)的古亞洲洋已經(jīng)關(guān)閉(圖16)(李 曰 俊 等,2001,2009,2010;Li et al.,2001,2002,2005,2013;Xiao et al.,2002,2008,2009;趙巖等,2012;李洪輝等,2020;Wen et al.,2020),無法提供塔里木南部沖斷構(gòu)造變形的動(dòng)力來源。這些沖斷構(gòu)造變形的動(dòng)力來源只能來自塔里木板塊的南側(cè)。沖斷構(gòu)造變形時(shí)間(晚三疊世)與(北)羌塘—塔里木碰撞時(shí)間(賈承造等,2001;Yang et al.,2002;陳漢林等,2009)基本一致。北羌塘—塔里木之間的碰撞造山為塔里木盆地南部的晚三疊世沖斷構(gòu)造變形提供了動(dòng)力來源;這些沖斷構(gòu)造是北羌塘—塔里木碰撞造山的同碰撞構(gòu)造。
塔里木盆地南部的侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造,是侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)形成的正斷層及其控制的地塹、半地塹(圖6a,圖7,圖8,圖14)。它們緊隨晚三疊世同碰撞構(gòu)造形成,活動(dòng)時(shí)間與北羌塘—塔里木碰撞造山后的應(yīng)力松弛階段(賈承造等,2001;Yang et al.,2002;陳漢林等,2009)一致,應(yīng)該是碰撞后構(gòu)造。
塔里木盆地南部發(fā)育的晚三疊世沖斷構(gòu)造和侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)伸展構(gòu)造,構(gòu)成了北羌塘—塔里木碰撞造山過程中形成的一套完整的碰撞相關(guān)構(gòu)造。前者是同碰撞構(gòu)造,后者是碰撞后構(gòu)造。這期碰撞事件是古特提斯構(gòu)造演化的重要組成部分。
特提斯是勞亞大陸和岡瓦納大陸之間的一條超級造山帶,包括眾多的縫合帶/造山帶(?eng?r,1987,1990;?eng?r et al.,1988;Hsüet al.,1995;?eng?r and Natal'in,1996;吳福元等,2020;曾慶高等,2020)。通常將特提斯劃分為石炭紀(jì)—侏羅紀(jì)古特提斯和中—新生代新特提斯(St?cklin,1968;?eng?r et al.,1988)。特提斯域石炭紀(jì)之前的古洋盆及其閉合形成的縫合帶,有人認(rèn)為不屬于特提斯的范疇(?eng?r et al.,1988);有人將其劃分出來,與古、新特提斯并列,稱之為原特提斯(潘裕生,1989;張建新等,2015;吳福元等,2020);也有人認(rèn)為特提斯的歷史不只限于二疊紀(jì)—新生代,應(yīng)該包括晚石炭世之前的歷史,最早可以追溯至寒武紀(jì)甚至晚前寒武紀(jì)(Tozer,1989;Scotese,2002)。鑒于古特提斯域的許多古縫合帶所代表的古洋盆,都是從早古生代連續(xù)演化而來(Metcalfe,1988;Tozer,1989;楊樹峰等,1999;Scotese,2002;李才等,2008;吳彥旺,2013;張建新等,2015),即,古特提斯洋具有殘余洋盆的性質(zhì),而不是新生成的洋盆,所以我們建議:把古特提斯域早古生代—早石炭世的地質(zhì)歷史也歸屬古特提斯的范疇,是古特提斯演化的早期階段。
古特提斯域的地塊幾乎都是源自岡瓦納大陸。它們拼合以后的集合體被稱之為基墨里大陸(Cimmerian continent)或基墨里造山帶(Cimmerides)(?eng?r,1984;?eng?r et al.,1988)。在青藏高原,羌塘地體是基墨里大陸的主體。它以龍木措—雙湖縫合帶為界分為南、北羌塘(李才,1987;Metcalfe,1994;李曰俊等,1997;鄧希光等,2000)。藍(lán)片巖年代學(xué)(鮑佩聲等,1999;鄧希光等,2000;翟慶國等,2009;朱同興等,2010)、俯沖—碰撞相關(guān)巖漿活動(dòng)(Kapp et al.,2003;張修正等,2014;李靜超等,2015;髙曦等,2019)、放射蟲動(dòng)物群(李曰俊等,1997;朱同興等,2006)、沉積構(gòu)造背景(李曰俊等,2000)等證據(jù)表明,龍木措—雙湖古洋盆晚三疊世還沒有閉合,古洋殼還在向北側(cè)俯沖并形成火山弧,即,南、北羌塘晚三疊世還沒有拼合為統(tǒng)一的羌塘地體。所以,晚三疊世與塔里木板塊南緣碰撞的是北羌塘地體(圖16b)。
當(dāng)時(shí),塔里木板塊南緣是一個(gè)活動(dòng)大陸邊緣,發(fā)育巖漿島弧(中昆侖島?。┖突『笈璧兀▕W依塔格—庫地弧后盆地)(圖16a)。這是在早古生代增生造山帶(Xiao et al.,2005)基礎(chǔ)上,弧后拉張形成的溝—弧—盆體系。晚三疊世直接與北羌塘地塊碰撞的是中昆侖島弧。北羌塘—中昆侖碰撞引起奧依塔格—庫地弧后盆地的閉合和中昆侖—塔里木之間的弧—陸碰撞。實(shí)際上是這一弧—陸碰撞為塔里木南部晚三疊世同碰撞構(gòu)造變形提供了直接的動(dòng)力來源??梢?,晚三疊世北羌塘—塔里木碰撞是一次復(fù)雜的碰撞造山過程。
圖16 塔里木盆地及相鄰地質(zhì)體早三疊世(a)和晚三疊世(b)構(gòu)造古地理格局示意圖Fig.16 Schematic diagram showing the tectono-paleogeographic framework of Tarim Basin and adjacent units in Early Triassic(a)and Late Triassic(b)
隨后(可能是侏羅紀(jì)),龍木措—雙湖古洋盆閉合,南羌塘地體拼接到北羌塘的南緣,古特提斯洋才最終閉合。古特提斯的演化歷史,總體上就是來自岡瓦納一系列地塊,逐個(gè)向北拼貼到歐亞板塊南緣,歐亞板塊不斷向南增生的過程。
致 謝研究所用地震剖面由中國石油塔里木油田分公司提供。研究和成文過程中,王道軒教授、王振宇教授、羅順社教授、楊芝林高工、趙甜玉工程師提供了友好的幫助。審稿人和編輯的建設(shè)性修改意見,明顯地提高了論文的質(zhì)量。在此一并致以由衷的感謝。