張向飛 ,陳莉 ,曹華文 ,彭智敏 ,陳奮寧 ,洪俊 ,任飛 ,王啟宇 ,姜麗莉 ,高慧 ,潘桂棠,* ,李文昌,4,*
(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心),四川 成都 610081;2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610059;3.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心(西北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心),陜西 西安 710054;4.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093)
羅迪尼亞超大陸解體之后,全球呈現(xiàn)出勞亞、岡瓦納、泛華夏三大陸塊群與泛大洋(或古大西洋)、古亞洲洋、特提斯洋三大洋并存的時(shí)空格局(李興振等,1995;潘桂棠等,1997,2004,2013,2017;王立全等,2021)(圖1)。泛華夏大陸主要由卡拉庫姆、塔里木、華北、揚(yáng)子、華夏等陸塊群,經(jīng)“泛華夏造山作用”拼合而成(陸松年等,2006)。位于泛華夏陸塊群南北兩側(cè)的洋盆分別是原-古特提斯洋和古亞洲洋(李興振等,1991;潘桂棠等,1997;李文昌等,2010;Deng et al.,2014;Zheng et al.,2019;Li et al.,2021)。特提斯洋承接于羅迪尼亞超大陸裂解,進(jìn)入原-古-新特提斯連續(xù)演化及其大陸邊緣增生-碰撞造山過程(朱弟成等,2021;尹福光等,2021;王保弟等,2021;王立全等,2021),而古亞洲洋的俯沖閉合導(dǎo)致北半球勞亞大陸的最終形成(肖文交,2019)。兩大構(gòu)造域在演化時(shí)空結(jié)構(gòu)和構(gòu)造動(dòng)力機(jī)制方面,既有各自獨(dú)立的過程特點(diǎn),又具有緊密的耦合關(guān)系。
圖1 全球奧陶紀(jì)洋-陸格局示意圖(據(jù)Scotese,2006;王立全等,2021)Fig.1 Diagram of global ocean-continent pattern in Ordovician
中國新疆-中亞地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,位于著名的特提斯“西構(gòu)造結(jié)”及其以北,是亞洲大陸腹地及大構(gòu)造的交匯地區(qū),亞洲中部的重要構(gòu)造線均從研究區(qū)經(jīng)過,凸顯古亞洲洋構(gòu)造域、卡拉庫姆-塔里木陸塊區(qū)和特提斯構(gòu)造域的地質(zhì)構(gòu)造重要位置(潘桂棠等,2009;尹福光等,2021;袁四化等,2021;張克信等,2021)。前人雖然對(duì)該區(qū)的構(gòu)造單元進(jìn)行過劃分和研究,但劃分思路與方案各不相同、差異較大(李春昱等,1982;王鴻禎等,1996;任紀(jì)舜等,1999,2013;Seng?r et al.,2004;李廷棟等,2006;成守德等,2010,2015;李寶強(qiáng)等,2014;潘桂棠等,2016;董國臣等,2021)。筆者在上述學(xué)者對(duì)該區(qū)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨捌錁?gòu)造演化的研究基礎(chǔ)上,基于板塊構(gòu)造理論和大陸邊緣“多島弧盆系”構(gòu)造新視角,應(yīng)用最新的中國大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐址桨讣按蟮貥?gòu)造格架相關(guān)研究成果(潘桂棠等,2016,2017),結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)和關(guān)鍵地質(zhì)事件的時(shí)空分布特征,對(duì)中國新疆和中亞地區(qū)進(jìn)行構(gòu)造單元綜合對(duì)比劃分,重新厘定中國新疆-中亞大地構(gòu)造格架,為相關(guān)研究工作提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。
全球巖石圈構(gòu)造演化涉及大陸巖石圈和大洋巖石圈兩種構(gòu)造演化體制,大陸巖石圈通過拉伸裂離可以形成大洋巖石圈,而大洋巖石圈俯沖消減又可實(shí)現(xiàn)向大陸巖石圈的轉(zhuǎn)化。大洋巖石圈(單向或雙向)俯沖形成大陸邊緣前鋒弧及其后側(cè)的多島弧盆系,多島弧盆系構(gòu)造的形成是大洋巖石圈構(gòu)造體制向大陸巖石圈構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的標(biāo)志。多島弧盆系構(gòu)造演化是以弧后洋盆的俯沖消亡→弧-弧或弧-陸碰撞造山形成大陸邊緣增生造山帶,亦即大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造中古老的弧后或弧間小洋盆及其島弧邊緣盆地萎縮消減,不是“碰撞不造山”,而是以弧后或弧間洋盆、島弧邊緣海盆地的消減為動(dòng)力,通過一系列弧-弧、弧-陸碰撞的多島弧造山作用實(shí)現(xiàn)大陸邊緣增生,弧后前陸盆地和周緣前陸盆地乃是盆山轉(zhuǎn)換的地質(zhì)記錄和重要標(biāo)志(許靖華,1994;潘桂棠等,1997,2002,2004,2008,2013,2017;Pan et al.,2012;張克信等,2014;王立全等,2021)。大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造的識(shí)別與深入研究不僅能夠全面解剖造山帶的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與演化歷史,而且對(duì)于分析前寒武紀(jì)大陸克拉通基底的形成也具有重要啟示。
從比較大地構(gòu)造學(xué)的類比分析,現(xiàn)今所見西太平洋的大陸邊緣集中了世界75%以上的邊緣海盆地,其形成可與西太平洋超級(jí)俯沖帶(當(dāng)今全球構(gòu)造上最壯觀的俯沖帶)活動(dòng)密切相關(guān),其中東南亞是新生代多島弧盆系構(gòu)造發(fā)育的典型地區(qū),它在全球構(gòu)造上占有非常重要的地位(Hsü et al.,1995;潘桂棠等,1996,1997,2004,2012,2013,2017;Pan et al., 2012;王立全等,2013,2021;耿全如等,2017)。在兩種構(gòu)造體制演化和轉(zhuǎn)換過程中,形成動(dòng)力學(xué)上互相聯(lián)系的系列構(gòu)造單元,但大洋巖石圈構(gòu)造體制演化中形成的一些構(gòu)造單元(諸如大洋殼、大洋中脊等)大多消失殆盡,現(xiàn)保存于造山帶中的島弧或陸緣弧、地塊、蛇綠巖和增生雜巖等地質(zhì)體,主要是大陸邊緣不同時(shí)期多島弧盆系構(gòu)造演化的地質(zhì)記錄,這些保存較為完整的地質(zhì)體正是文中劃分大地構(gòu)造單元的基礎(chǔ)。
大洋從超大陸裂解、擴(kuò)展到俯沖消亡的演化過程,其生命期至少需要600~800 Ma 的時(shí)間尺度。大洋巖石圈(單向或雙向)俯沖形成多島弧盆系,大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造演化形成造山系。大洋消亡及其兩側(cè)大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造轉(zhuǎn)化為造山系的拼接即形成對(duì)接帶,最終構(gòu)成一個(gè)巨型造山系(亦即構(gòu)造域)(潘桂棠等,2009,2013, 2017;王立全等,2013,2021)。作為一級(jí)構(gòu)造單元的造山系是造山帶的集成,主體由一系列的大規(guī)模結(jié)合帶、不同類型火山-巖漿?。◢u弧或陸緣弧)和不同時(shí)代裂離地塊組成的復(fù)雜構(gòu)造系統(tǒng);對(duì)接帶即地殼對(duì)接消減帶,是指兩個(gè)相對(duì)大陸之間的大洋巖石圈地殼俯沖消亡拼接的巨型構(gòu)造帶,主體由大洋殼俯沖消減、碰撞及其后續(xù)地質(zhì)作用改造形成的不同時(shí)代、不同構(gòu)造環(huán)境、不同變質(zhì)程度和不同變形樣式各類巖石組成的復(fù)雜地質(zhì)體(王鴻禎等,1996);對(duì)接帶也可簡述為“大洋消亡的殘跡”(張克信等,2018,2020),陸塊區(qū)是具有長期和復(fù)雜的演化過程,具基底和巨厚沉積蓋層的穩(wěn)定單元(潘桂棠等,2004,2009,2012,2013,2017)。
中國新疆-中亞地區(qū)位于“中間一個(gè)大陸(泛華夏大陸)、南北兩個(gè)大洋(古亞洲洋、特提斯洋)”的洋-陸基本框架中(圖1),古亞洲洋及其大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造演化形成的2 條對(duì)接帶、兩大造山系,特提斯洋及其大陸邊緣多島弧盆系形成的2 條對(duì)接帶、三大造山系,以及古亞洲洋與特提斯洋之間的泛華夏大陸卡拉庫姆-塔里木陸塊區(qū),構(gòu)成了研究區(qū)大地構(gòu)造的基本骨架,進(jìn)一步劃分出32 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元和74 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。其中,古亞洲洋構(gòu)造域位于卡拉庫姆-塔里木(-華北)陸塊區(qū)以北,包括齋桑-額爾齊對(duì)接帶、突厥斯坦-阿特巴什-南天山對(duì)接帶、阿爾泰(-興蒙)造山系和烏拉爾-哈薩克斯坦-天山造山系(4 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元),屬于晚前寒武紀(jì)—二疊紀(jì)古亞洲洋及其大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造形成演化作用的產(chǎn)物。特提斯構(gòu)造域位于卡拉庫姆-塔里木(-華北)陸塊區(qū)以南,包括塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖對(duì)接帶、巴扎拉克-魯山普哈特(-班公湖-雙湖-怒江)對(duì)接帶和北帕米爾-阿爾金-昆侖造山系、中帕米爾(-羌塘-三江)造山系、南帕米爾-拉達(dá)克(-岡底斯-喜馬拉雅)造山系(5 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元),屬于前寒武紀(jì)—新生代原-古-新特提斯大洋及其大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造形成演化作用的產(chǎn)物(潘桂棠等,2004,2009,2012,2013,2017;王立全等,2013,2021)。作為泛華夏陸塊群組成部分的卡拉庫姆-塔里木(-華北)陸塊區(qū)、勞亞大陸組成部分的東歐陸塊區(qū)和岡瓦納大陸組成部分的印度陸塊區(qū),分列兩大構(gòu)造域的西北部、中部、南部呈“三足鼎立”之勢(圖2)。
表1 中國新疆-中亞地區(qū)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐直鞹ab.1 Division framework of tectonic units within Xinjiang (China)- Central Asia
圖2 中國新疆-中亞地區(qū)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.2 Division diagram of geotectonic units within Xinjiang (China)-Central Asia
阿爾泰(-興蒙)造山系西起俄羅斯和哈薩克斯坦,經(jīng)新疆北部延伸至蒙古國南緣,北鄰西伯利亞Sayan地塊,南以齋桑-額爾齊斯斷裂為界與齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶相鄰(趙振華等,2022)。該造山系主體為古生代阿爾泰(-興蒙)大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造演化作用的產(chǎn)物,從更廣的視野,被大多數(shù)學(xué)者稱為古亞洲洋構(gòu)造域或中亞構(gòu)造域的重要組成部分。研究區(qū)僅涵蓋造山系南緣的阿爾泰弧盆系單元,即阿爾泰弧盆系(Ⅰ1),可細(xì)分為南阿爾泰陸緣?。≒z1-C,Ⅰ1-1)和南阿爾泰南緣增生?。≒z2,Ⅰ1-2)(圖2,表1)。
南阿爾泰陸緣?。á?-1)未見前寒武紀(jì)基底巖石出露,主體由低綠片巖相的巨厚類復(fù)理石建造構(gòu)成,厚度為6~7 km(成守德,2015)。晚寒武世—中奧陶世(500~470 Ma)隨著齋桑-額爾齊斯-南蒙古洋向北俯沖于阿爾泰微陸塊之下,在阿爾泰微陸塊南緣形成了主動(dòng)陸緣弧,增生了西伯利亞大陸南緣,夕線石片巖和角閃巖的鋯石U-Pb 年齡集中于495~481 Ma(Windley et al.,2002;Wang et al.,2006;楊 富 全 等,2018)。侵入巖以同造山型花崗質(zhì)巖為主,其次為閃長巖-輝長巖等,志留紀(jì)—泥盆紀(jì)花崗巖以斜長花崗巖-花崗閃長巖-石英閃長巖為主,多屬混溶的I 型,屬古亞洲洋北向俯沖過程中幔源基性巖漿與殼源酸性巖漿混合作用的產(chǎn)物(楊富全等,2008;王濤等,2010;劉鋒等,2014;張亞峰等,2014;潘桂棠等,2017;藺新望等,2021)。泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)該早古生代陸緣弧進(jìn)一步發(fā)展成為晚古生代陸緣弧,此時(shí)花崗巖發(fā)育且多為后碰撞型花崗巖類,二疊紀(jì)及之后發(fā)育少量富堿的后碰撞-后造山期小巖體侵入(潘桂棠等,2017)。
南阿爾泰南緣增生?。á?-2)主要分布于哈薩克斯坦和中國新疆,屬晚古生代齋桑-額爾齊斯洋北向俯沖作用的產(chǎn)物。前震旦紀(jì)基底雜巖主要由混合巖、片麻巖等組成,其中產(chǎn)出早泥盆世磁鐵礦床,如蒙庫鐵礦。震旦紀(jì)—石炭紀(jì)巖石組合為變凝灰質(zhì)雜砂巖-變硅質(zhì)巖-變粉砂巖-變砂礫巖-結(jié)晶灰?guī)r建造、片麻巖-變粉砂巖-變長石雜砂巖-石英片巖建造等(張克信等,2017),主體構(gòu)成增生弧的俯沖增生雜巖;相伴發(fā)育變流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r-變流紋巖和細(xì)碧-角斑巖,以及大規(guī)模侵入的石英閃長巖、英云閃長巖和花崗閃長巖,構(gòu)成俯沖型的增生火山-巖漿弧。其上不整合覆蓋晚石炭世陸相磨拉石建造,早二疊世轉(zhuǎn)為陸相粗面安山巖、安山玄武巖等的火山磨拉石建造,之后轉(zhuǎn)為造山后的前陸盆地,二疊紀(jì)花崗巖地球化學(xué)地球化學(xué)顯示后碰撞背景特征(成守德,2015)。南阿爾泰南緣增生雜巖不僅是列寧諾戈?duì)査箍耍↙eninogorsk)銅鉛鋅礦(超大型)、濟(jì)良諾夫(Zhuliannov)鉛鋅銅礦(超大型)、阿舍勒銅礦(大型)、可可塔勒鉛鋅礦(大型)等塊狀硫化物多金屬礦床的重要含礦層位,而且控制了多拉納薩依、托庫孜巴依等大-中型造山型金礦的成礦。
齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶向東延至索倫山-西拉木倫一帶,是古亞洲洋俯沖消亡的地質(zhì)遺跡。該對(duì)接帶經(jīng)歷了晚前寒武紀(jì)以來的擴(kuò)張、雙向俯沖、兩側(cè)弧盆系的形成演化,其中蛇綠巖、蛇綠混雜巖、洋內(nèi)弧、增生雜帶、洋島-海山等地質(zhì)體,記錄了其復(fù)雜的增生碰撞造山過程,構(gòu)筑了北部阿爾泰(-興蒙)造山系和南部烏拉爾-哈薩克斯坦-天山造山系的重要分界帶(圖1、圖2)??杉?xì)分為額爾齊斯斷陷盆地(Ⅱ1)和額爾齊斯-齋桑結(jié)合帶(Ⅱ2)2 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。
(1)額爾齊斯斷陷盆地(Ⅱ1,N-Q)
該斷陷盆地位于齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶西段,主要由古近紀(jì)—新近紀(jì)泥巖與泥質(zhì)砂巖互層夾石英砂巖建造組成,反映了湖泊沉積環(huán)境,屬于陸內(nèi)斷陷盆地(潘桂棠等,2017);第四系主要為沖洪積和風(fēng)成堆積。研究顯示斷陷盆地受齋桑-額爾齊斯右旋走滑逆沖性質(zhì)的活動(dòng)斷裂帶控制,現(xiàn)今垂直錯(cuò)動(dòng)速率為6.25 mm/a、右旋走滑速率為5 mm/a,總滑動(dòng)速率為8 mm/a。1990 年齋桑7.3 級(jí)地震、1931 年富蘊(yùn)8.0 級(jí)地震及更新世晚期古地震使齋桑-烏倫古斷裂、瑪因鄂博斷裂、額爾齊斯和斷裂發(fā)生破裂,其中瑪因鄂博斷裂從全新世中期以來發(fā)生了3 次古地震,平均復(fù)現(xiàn)期為(2 843±92)a (柏美祥,1996)。
(2)額爾齊斯-齋桑結(jié)合帶(Ⅱ2)
該結(jié)合帶是額爾齊斯-齋桑洋盆于泥盆紀(jì)末—早石炭世封閉,南側(cè)的準(zhǔn)葛爾與北側(cè)阿爾泰聚合碰撞而形成的增生雜巖及蛇綠混雜巖帶(潘桂棠等,2017),可細(xì)分為卡爾巴-額爾齊斯增生楔(Ⅱ2-1,O-C)、齋桑-布爾根蛇綠混雜巖帶(Ⅱ2-2,Pz1-C)和吉木乃-北準(zhǔn)噶爾洋內(nèi)?。á?-3,Pz2)3 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(表1,圖2)。
卡爾巴-額爾齊斯增生楔(Ⅱ2-1)發(fā)育于阿爾泰南緣增生弧南部,零星出露元古界基底雜巖殘塊。中奧陶世—志留紀(jì)發(fā)育俯沖增生雜巖相,以結(jié)晶片巖、片麻巖及綠片巖組合為主;早石炭世發(fā)育濁積巖和滑混巖組合,晚石炭世發(fā)育夾少量安山巖-玄武巖的復(fù)理石建造,屬弧前增生楔環(huán)境。二疊紀(jì)開始發(fā)育洋盆閉合后的火山磨拉石建造,進(jìn)入陸內(nèi)裂谷構(gòu)造階段。阿爾泰南緣富蘊(yùn)縣超高溫泥質(zhì)麻粒巖年齡為500~480 Ma,中阿爾泰哈巴河發(fā)現(xiàn)年齡為486 Ma 的弧火山巖;從雜巖帶中硅質(zhì)巖塊中鑒定出晚泥盆世—早石炭世牙形石和放射蟲(計(jì)文化等,2013;成守德,2015;潘桂棠等,2017;田紅彪等,2017)。
齋桑-布爾根蛇綠混雜巖帶(Ⅱ2-2)東起中國青河縣以南的布爾根蛇綠巖帶,經(jīng)富蘊(yùn)南的喬夏哈拉蛇綠巖帶和布爾津縣西南的科克森套蛇綠巖帶,向西延伸至境外的齋桑蛇綠巖帶,屬西伯利亞板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾陸塊區(qū)之間的結(jié)合帶。對(duì)其中蛇綠巖、輝長巖或拉斑玄武巖開展大量的SHRIMP、U-Th-Pb、Sm-Nd、Ar-Ar 定年研究,年齡范圍為503~352 Ma(簡平等,2003;劉敦一等,2003;肖文交等,2006;吳波等,2006;Jian et al.,2008;王玉往等,2011;李承東等,2012;張克信等,2015)?;◢弾r可分為同造山I 型花崗巖(380~360 Ma)(許繼峰等,2001;張招崇等,2006;Xiao et al.,2009;楊高學(xué)等,2010;Tong et al.,2013)和后 造 山 堿性A 型 花 崗 巖(<360 Ma)( Tong et al.,2013),后碰撞環(huán)境的片麻年齡約為326 Ma(劉國仁等,2008),揭示出古亞洲洋北支于早石炭世已完成洋陸轉(zhuǎn)換,構(gòu)成分割兩大板塊的晚古生代碰撞縫合帶(吳波等,2006;王玉往等,2011)。該蛇綠混雜帶以變質(zhì)橄欖巖、輝石巖、輝綠巖、玄武巖、細(xì)碧巖及硅質(zhì)巖組合為主,此外可見硬玉和藍(lán)片巖。恰爾斯克東南部發(fā)育高壓變質(zhì)巖塊,其中榴輝巖、石榴子石-角閃巖和藍(lán)片巖中的白云母K-Ar 年齡為444~429 Ma(計(jì)文化等,2013)。
吉木乃-北準(zhǔn)噶爾洋內(nèi)弧(Ⅱ2-3)發(fā)育于早古生代增生雜巖基底之上,主要由泥盆系—石炭系組成,構(gòu)成火山弧,為齋桑-額爾齊斯洋盆向南俯沖產(chǎn)物?;鹕綆r均屬鈣堿性系列,具島弧型建造特征,如在富蘊(yùn)地區(qū)發(fā)現(xiàn)玻安巖、埃達(dá)克巖及富鈮玄武巖組合(張海洋等,2004),以及中泥盆世苦橄巖等一套富鎂火山弧巖石組合的發(fā)現(xiàn)(張招崇等,2007)。晚泥盆世發(fā)育的碰撞事件形成了同碰撞花崗巖,標(biāo)志齋桑-額爾齊斯洋盆的全面閉合,使得阿爾泰弧盆系與東、西準(zhǔn)噶爾弧盆系拼合,而晚泥盆世—石炭紀(jì)在準(zhǔn)噶爾地塊之上發(fā)育的弧盆系實(shí)際上是南天山洋滯后俯沖作用引起的弧后擴(kuò)張所致(潘桂棠等,2017,2020)。上覆后碰撞伸展階段的早二疊統(tǒng)裂谷沉積組合,表明洋內(nèi)弧演化結(jié)束。
該造山系位于齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶以南,主體表現(xiàn)為受古亞洲洋北支向南和古亞洲洋南支雙向俯沖的奧陶紀(jì)—早石炭世多島弧盆系及弧陸碰撞島弧造山作用(圖1)(潘桂棠等,2017)。該造山系主要由古生代多條蛇綠混雜巖帶和多個(gè)巖漿弧、弧后盆地及裂離地塊等組成,可分為東準(zhǔn)噶爾弧盆系(Ⅲ1)、東天山弧盆系(Ⅲ2)等9 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
(1)東準(zhǔn)噶爾弧盆系(Ⅲ1)
東準(zhǔn)噶爾弧盆系位于額爾齊斯結(jié)合帶以南,準(zhǔn)噶爾- 吐 哈 地 塊 以 北, 可 分 為 三 塘 湖 島 ?。á?-1,O-C)和卡拉麥里蛇綠混雜巖帶(Ⅲ1-2,Pz1-C)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
三塘湖島弧發(fā)育中奧陶統(tǒng)基性-中基性火山巖-火山碎屑巖建造,其中加波薩爾組發(fā)育碳酸鹽巖和Plasmoporella化石。奧陶紀(jì)巖漿弧從下而上主要為:烏勒蓋組含綠泥石石英片巖夾片理化粉砂巖,大柳溝組中酸性火山巖夾凝灰?guī)r、碎屑巖等,廟爾溝組為火山-正常碎屑巖過渡地層,其上為不整合于早古生代花崗閃長巖上的早泥盆統(tǒng)托讓克庫都克組和早石炭統(tǒng)姜巴斯套組覆蓋。其上未變質(zhì)的泥盆系,總體屬一套鈣堿性火山巖及其碎屑巖建造,前人認(rèn)為其為早古生代以后上覆構(gòu)造中的火山-沉積作用產(chǎn)物(何國琦等,2004),在托讓克庫都克西北發(fā)現(xiàn)白云母淡色花崗巖(SHRIMP 年齡為413±8 Ma)上不整合覆蓋中泥盆統(tǒng)(李亞萍等,2009)。晚泥盆統(tǒng)喀希翁組總體為一套濱海-陸相碎屑巖、中基性火山巖、凝灰角礫巖為主,晚泥盆統(tǒng)—早石炭統(tǒng)江孜爾庫都克組整合于其上,屬海陸交互相火山-正常淺海碎屑巖建造。不整合上覆的早石炭統(tǒng)姜巴斯套組屬陸表海沉積,反映洋盆已封閉,島弧發(fā)展歷史結(jié)束(潘桂棠等,2017)。古近紀(jì)—新近紀(jì)發(fā)育含石膏紅層,進(jìn)入陸內(nèi)斷陷盆地沉積階段。
卡拉麥里蛇綠巖,以混雜巖形式產(chǎn)出,巖石組合包括變質(zhì)橄欖巖、蛇紋巖、堆晶異剝橄欖巖、堆晶輝長巖、塊狀輝長巖、輝綠巖墻,其上部巖石組合為中-基性熔巖、火山凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖。其中玄武巖既有N-MORB 型、E-MORB 型,也有OIB 型,其構(gòu)造環(huán)境為弧后擴(kuò)張洋盆,并顯示洋盆俯沖消減形成的SSZ 型蛇綠巖特征(李錦軼等,2006)。通過其中斜長花崗巖(鋯石SHRIMP 年齡為497 Ma 和403 Ma)和輝長巖(鋯石SHRIMP 年齡為336 Ma 和342 Ma)年齡數(shù)據(jù),產(chǎn)出晚泥盆世—早石炭世放射蟲(舒良樹等,2003),推斷該洋盆擴(kuò)張可能始于志留紀(jì)(李錦軼,1995,2004)。晚古生代后造山深成巖漿活動(dòng)從早石炭世一直延續(xù)至早二疊世末期(韓寶福等,2006)。下二疊統(tǒng)發(fā)育陸相雙峰式火山巖,上二疊統(tǒng)為陸相磨拉石組合,它們均屬早古生代以后的上疊構(gòu)造中的火山-積作用產(chǎn)物。
(2)東天山弧盆系(Ⅲ2)
該弧盆系位于準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊以南,可進(jìn)一步細(xì)分為哈爾里克-大南湖島?。á?-1,O-C)、康古爾塔格蛇綠混雜巖帶(Ⅲ2-2,Pz1-C)和覺羅塔格島?。á?-3,D-C)3 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
島弧發(fā)育在早古生代島弧或前寒武基底之上。哈爾里克-大南湖島弧由中晚奧陶統(tǒng)烏列蓋組雜砂巖和大柳溝組鈣堿系列火山碎屑沉積組成火山弧,被晚志留統(tǒng)紅柳峽組陸緣碎屑沉積不整合上覆,早—中泥盆統(tǒng)大南湖組和頭蘇泉組與下伏地層呈不整合或斷層接觸,早石炭統(tǒng)七角井組與泥盆系不整合接觸,屬碰撞后上疊裂谷環(huán)境火山碎屑沉積。不整合上覆的二疊系阿其克布拉克組為砂礫巖建造,島弧發(fā)育結(jié)束。覺羅塔格島弧發(fā)育早—中石炭統(tǒng)阿其山組和吐古土布拉克組發(fā)育雙峰式火山巖建造,屬于初始裂谷發(fā)展階段;而不整合上覆的早二疊銅哈爾加烏組發(fā)育的雙峰式火山巖建造,屬陸內(nèi)裂谷環(huán)境。島弧帶發(fā)育俯沖-碰撞期巖漿巖,主要為中奧陶世—中志留世石英閃長巖-斜長花崗巖-花崗閃長巖-二長花崗巖等,如哈爾里克山(花崗)閃長巖年齡為430~470 Ma(郭華春等,2006;曹福根等,2006);泥盆紀(jì)俯沖型石英閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖等;石炭紀(jì)—二疊紀(jì)花崗閃長巖-二長花崗巖-鉀長花崗巖等。
康古爾塔格蛇綠主要由上洋殼枕狀玄武巖、放射蟲硅質(zhì)巖和下洋殼部分的超基性巖組成。蛇綠巖呈構(gòu)造巖片分布于早石炭世強(qiáng)烈剪切的深水濁積巖中,放射蟲硅質(zhì)巖中的放射蟲具有泥盆紀(jì)的分子,玄武巖具有MORB 巖石化學(xué)特征,獲得蛇綠巖中輝長巖SHRIMP 年齡約為495 Ma(李錦軼等,2002;李文鉛等,2008)。王國強(qiáng)等(2012)獲得四頂黑山蛇綠混雜巖帶中輝長巖LA-ICP-MS 年齡為320.9 Ma。該蛇綠巖帶具有重要的延伸對(duì)比價(jià)值,屬弧后洋盆消減產(chǎn)物(潘桂棠等,2017)。
(3)準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊(Ⅲ3)
該地塊主體占據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地,可進(jìn)一步劃分為準(zhǔn)噶爾地塊(Ⅲ3-1,AnNh)、博格達(dá)裂谷盆地(Ⅲ3-2,C-P)和吐哈地塊(Ⅲ3-3,Pz1-C)3 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
準(zhǔn)噶爾地塊與吐魯番-哈密地塊原本是相連的一個(gè)整體,由于博格達(dá)裂谷構(gòu)造活動(dòng)才被分隔在博格達(dá)山南北兩側(cè)(張德潤,1990;袁學(xué)誠等,1994)。地質(zhì)、地球物理和碎屑鋯石年代學(xué)資料顯示,兩地塊的基底應(yīng)為發(fā)育太古代—元古代地層的同一古陸(李錦軼等,2006;徐學(xué)義等,2014)。此外,包括準(zhǔn)噶爾、吐哈和伊寧在內(nèi)的各地塊保存有南華系裂谷和南沱期冰磧層的沉積記錄(潘桂棠等,2017),其中東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里山一帶發(fā)現(xiàn)有晚震旦紀(jì)—早寒武世的小殼及古園藻類化石(張以榕等,1992)。準(zhǔn)噶爾地塊蓋層主要經(jīng)歷3 個(gè)構(gòu)造階段:①與天山和松潘-甘孜造山帶形成有關(guān)的二疊紀(jì)—三疊紀(jì)前陸盆地階段。②區(qū)域壓縮較弱的侏羅紀(jì)—早始新世陸內(nèi)坳陷階段。③新近紀(jì)晚期以來與天山抬升有關(guān)的活化前陸盆地階段(Wang et al.,2021a,2021b)。
博格達(dá)裂谷盆地是發(fā)育在準(zhǔn)噶爾和吐哈地塊之間的一個(gè)古生代裂谷,西鄰伊連哈比爾帶夭折斷裂,東與哈爾里克山脈呈斷層接觸。主體由石炭系火山碎屑巖-火山巖建造至細(xì)碎屑巖建造。中石炭世早期局部有較強(qiáng)的火山活動(dòng),白楊溝上游發(fā)現(xiàn)有大面積枕狀玄武巖,中石炭統(tǒng)柳樹溝組構(gòu)成該區(qū)主體,厚達(dá)3 000 m,為海相雙峰式火山巖夾碎屑巖;中石炭世晚期—晚石炭世以淺海相碳酸鹽巖-陸源碎屑巖為主,其上為晚石炭世磨拉石組合所不整合。紅色磨拉石之上為下二疊統(tǒng)玄武巖和流紋巖-流紋質(zhì)火山碎屑巖組合,反映裂谷至少存在石炭紀(jì)和早二疊世2 次重要拉張期;拉張作用始于中石炭世前,中石炭世海域最廣,并有堿性火山巖及雙峰式火山巖的噴發(fā);晚石炭世開始封閉,二疊系下部雖仍有海相碎屑巖-火山碎屑巖,但已屬殘余海盆階段;晚二疊世才轉(zhuǎn)為發(fā)育海陸交互相或湖沼相沉積(廖卓庭等,1999;郭召杰等,2008)。侵入巖極不發(fā)育,除少量中-基性小巖體外,花崗巖漿活動(dòng)不發(fā)育。博格達(dá)山隆升是印支運(yùn)動(dòng)以來多次推覆造山運(yùn)動(dòng)的反映,其現(xiàn)貌是新近紀(jì)以來新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果(Wang et al.,2021a,2021b)。
(4)塔爾巴哈臺(tái)-西準(zhǔn)噶爾弧盆系(Ⅲ4)
該弧盆系位于齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶以南、準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊以西,可進(jìn)一步細(xì)分為薩雷扎爾-扎爾馬島?。á?-1,Pz1)、塔爾巴哈臺(tái)-賽米斯臺(tái)島弧(Ⅲ4-2,Pz2)、唐巴勒-達(dá)拉布特蛇綠混雜巖帶(Ⅲ4-3,O-C)和阿克塔斯特-薩亞克蛇綠混雜巖帶(Ⅲ4-4,Pz1-C)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
該弧盆系出露古元古界基底變質(zhì)巖系和中—新元古界蓋層的淺變質(zhì)碳酸鹽巖-碎屑巖組合(潘桂棠等,2017),可能為哈薩克斯坦古陸(徐學(xué)義等,2014),之上發(fā)育古生代島弧巖漿巖活動(dòng)。早古生代島弧巖漿活動(dòng)主要分布于薩雷扎爾-扎爾馬地區(qū);晚古生代島弧巖漿活動(dòng)主要分布于塔爾巴哈臺(tái)-賽米斯臺(tái)島弧地區(qū)(圖2)。該區(qū)域奧陶系變形最為強(qiáng)烈,發(fā)育諸如緊閉褶皺和劈理置換構(gòu)造等,地層中含有Maclurites.Remopleurides化石,證實(shí)為早古生代洋盆,中奧陶統(tǒng)和下志留統(tǒng)之間角度不整合代表早古生代洋陸轉(zhuǎn)換結(jié)束;志留系變形較弱,而泥盆系基本不變形,上志留統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)之間角度不整合代表晚志留世局部拉伸火山盆地閉合事件,中泥盆世后轉(zhuǎn)入海陸交互相-陸相沉積(徐學(xué)義等,2014;成守德,2015)。在謝米斯臺(tái)和布克賽爾發(fā)育一套含有大小不等灰?guī)r塊體的坍塌建造的復(fù)合建造,組成了古生代巖漿弧相的上奧陶統(tǒng)布龍果爾組(李耀西等,1992)。在白堿灘、野鴨溝和西克拉瑪依地區(qū)出露的泥盆系和石炭系輝長巖和火山巖顯示輕稀土虧損、負(fù)Nb 異常的似MORB 或OIB 特征,表明形成于弧盆系環(huán)境(Xi et al.,2014)。研究顯示該區(qū)早石炭世火山-沉積巖系歸屬于弧盆系,至晚石炭世為裂谷或裂陷槽環(huán)境(李永軍等,2008;李榮社等,2011),表明塔爾巴哈臺(tái)-西準(zhǔn)噶爾從早石炭世開始轉(zhuǎn)入裂谷伸展,至晚石炭世裂谷作用收縮到結(jié)束,早二疊世轉(zhuǎn)入陸相(徐學(xué)義等,2014)。
該弧盆系發(fā)育一系列寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)蛇綠混雜巖帶,主要沿著國內(nèi)的唐巴勒-達(dá)拉布特和國外的阿克塔斯特-薩亞克分布(圖2)。其中典型的寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)唐巴勒蛇綠混雜巖帶伴生早古生代藍(lán)片巖(Li,2006;徐學(xué)義等,2014),蛇綠巖的全巖Sm-Nd 年齡為(447±5.6)Ma(張弛等,1992)?,斠览丈呔G巖帶主要由早期洋盆地質(zhì)記錄的寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)蛇綠巖殘塊和晚期的志留紀(jì)火山-沉積巖系構(gòu)成的基質(zhì)組成(徐學(xué)義等,2014)。白堿灘(又稱克拉瑪依)蛇綠巖帶發(fā)育于早古生代—泥盆紀(jì)(Yang et al.,2013),輝長巖鋯石SHRIMP 年齡分別為(414.4±8.6)Ma 和(332±14)Ma(徐新等,2006),并含有中晚奧陶世牙形石和放射蟲化石(何國琦等,2007;Li et al.,2016)。達(dá)拉布特蛇綠混雜巖帶形成于中志留世—中泥盆世,輝長巖鋯石U-Pb 年 齡 為391 Ma(辜 平 陽 等,2009;Yang et al.,2013)。哈薩克斯坦的巴爾喀什依特木楞發(fā)育早古生代蛇綠巖帶,地層中發(fā)育Maclurites.Remopleurrides.等化石,可與境內(nèi)的唐古勒蛇綠混雜巖帶對(duì)比(潘桂棠等,2017)。大量晚石炭世—早二疊世碰撞后高鉀鈣堿性花崗巖侵入上述蛇綠混雜巖帶中,標(biāo)志著該區(qū)洋盆于石炭紀(jì)最終閉合(Xiao et al.,2008;Li et al.,2016)。薩雷扎爾-扎爾馬島弧發(fā)育典型的奧陶紀(jì)—志留紀(jì)或泥盆紀(jì)鉛鋅礦床,礦床類型以VMS 型為主,其次為熱液脈型。
(5)巴音溝-米什溝結(jié)合帶(Ⅲ5)
該結(jié)合帶北與吐哈地塊相鄰,南與中天山復(fù)合巖漿弧相接,呈北西向延伸,是北部準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊與南部伊寧-中天山地塊間的結(jié)合帶,即北天山洋盆消亡的遺跡(潘桂棠等,2017)。該帶可細(xì)分為依連哈比爾尕蛇綠混雜巖帶(Ⅲ5-1,Pz2)和米什溝-冰達(dá)坂蛇綠混雜巖帶(Ⅲ5-2,Pz1-C)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
依連哈比爾尕蛇綠混雜巖主要有石炭系及部分泥盆系組成,帶內(nèi)可見被肢解的蛇綠巖,經(jīng)恢復(fù)其剖面自下而上為變質(zhì)橄欖巖、枕狀玄武巖、塊狀玄武巖及穿插于其中的輝綠巖墻群和含放射蟲(晚泥盆世—早石炭世)硅質(zhì)巖。研究認(rèn)為,北天山依連哈比爾尕蛇綠巖所在層位為下—中石炭統(tǒng)沙大王組,含有豐富的動(dòng)植物化石,據(jù)此推斷北天山洋盆的時(shí)限為晚泥盆世早期至早石炭世(王作勛等,1990;肖序常等,1992)。
巴音溝蛇綠巖套的巖石組合齊全但亦受構(gòu)造肢解,構(gòu)造侵位在強(qiáng)變形的硅泥質(zhì)濁積巖中。對(duì)蛇綠巖帶內(nèi)斜長花崗巖、輝長巖、以及未變形變質(zhì)的花崗巖開展同位素測年,可將北天山蛇綠巖侵位或蛇綠混雜巖的形成時(shí)代限定為316~325 Ma(徐學(xué)義等,2006;韓寶福,2008)。在米什溝斷續(xù)出露早—中奧陶世細(xì)碧角斑巖建造、蛇綠混雜巖及含牙形石遠(yuǎn)洋沉積,并在不同地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)青鋁閃石、藍(lán)閃石片巖(丁道桂等,1996;劉斌等,2003)。根據(jù)石炭紀(jì)阿克沙克組在東部覺羅塔格帶中康南蛇綠巖SHRIMP 年齡(494 Ma),認(rèn)為干溝地區(qū)曾經(jīng)發(fā)育過一個(gè)早古生代洋盆,并于石炭紀(jì)前關(guān)閉,洋盆俯沖消減方向?yàn)橛杀毕蚰希ㄖ鞂毲宓龋?002;周汝洪等,2009;潘桂棠等,2017)。
(6)莫因特-巴爾喀什-中天山地塊(Ⅲ6)
該地塊可細(xì)分為卡拉索爾-巴爾喀什-博羅科努陸緣?。á?-1,O-C)、阿加德爾-莫因特-伊犁裂谷盆地(Ⅲ6-2,C-P)和巴彥烏拉爾-扎拉依爾奈曼-中天山陸緣?。á?-3,O-C)3 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
弧巖漿活動(dòng)主要分布于莫因特-巴爾喀什-中天山地塊南北2 側(cè)的卡拉索爾-巴爾喀什-博羅科努、巴彥烏拉爾-扎拉依爾奈曼-中天山一帶。發(fā)育新太古代—元古代基底,基底塊體發(fā)生綠片巖相-角山巖相變質(zhì)作用,面型韌性剪切變形構(gòu)造強(qiáng)烈,糜棱面理和拉伸線理發(fā)育(朱永峰,2009;潘桂棠等,2017)。如巴倫臺(tái)花崗巖鋯石核部SHRIMP U-Pb 年齡為2 515 Ma(楊天南等,2006)、拉爾墩達(dá)坂大哈拉軍山組粗面安山巖鋯石核部SHRIMP 年齡為2 567~2 546 Ma(朱永峰等,2006)。受北天山洋向南俯沖,卡拉索爾-巴爾喀什-博羅科努于晚奧陶世形成一套鈣堿性系列的弧基性-中酸性火山巖組合,志留紀(jì)發(fā)育弧中酸性-基性火山巖及其碎屑巖組合,晚泥盆世—早石炭世發(fā)育陸緣島弧環(huán)境俯沖-同碰撞期花崗巖-花崗閃長巖組合,早二疊世發(fā)育有陸相玄武巖-安山巖組合(朱志新等,2013)。巴彥烏拉-扎拉依爾奈曼-中天山巖漿弧顯示多期復(fù)合特征,奧陶紀(jì)—早石炭世的侵入巖除了高鉀鈣堿性花崗巖屬后碰撞巖漿雜巖外,其他均屬弧花崗巖,巖石年代學(xué)數(shù)據(jù)集中于349~457 Ma (韓寶福等,2004;朱志新等,2006;王玉往等,2006;楊天南等,2006;高俊等,2009)。通過后碰撞淡色花崗巖(354 Ma)的厘定,揭示該陸緣弧于早石炭世已進(jìn)入后碰撞階段(郭召杰等,2008;潘桂棠等,2017)。
石炭紀(jì)—二疊紀(jì)裂谷盆地展布于阿加德爾-莫因特-伊犁一帶,盆地基底為中元古界淺變質(zhì)碎屑巖-碳酸鹽巖系,之上發(fā)育石炭紀(jì)—二疊紀(jì)“雙峰式”火山巖,并被中—新生代陸相火山巖-碎屑巖沉積覆蓋。出露早石炭世堿性系列玄武巖-粗安巖-堿性流紋巖組合,部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)有上石炭統(tǒng)堿性-鈣堿性雙峰式火山巖及早二疊統(tǒng)玄武巖-流紋巖,表明裂谷具有多次拉張的特征。晚二疊世出現(xiàn)紅色陸相磨拉石沉積,標(biāo)志著裂谷發(fā)展結(jié)束。研究表明,該裂谷盆地的火山活動(dòng),主要受控于晚泥盆世—早石炭世南、北天山洋盆的俯沖活動(dòng)(朱永峰等,2005;朱志新等,2008)。卡拉索爾-巴爾喀什-博羅科努陸緣?。á?-1)和阿加德爾-莫因特-伊犁裂谷盆地(Ⅲ6-2)發(fā)育諸多(超)大型MVT 型鉛鋅礦,如哈薩克斯坦捷克利鉛鋅礦(儲(chǔ)量為550 萬t)和烏謝克鉛鋅礦(大型)、中國新疆溫泉縣哈爾達(dá)坂鉛鋅礦(大型)。此外,該區(qū)域還發(fā)現(xiàn)有矽卡巖型和熱液脈型鉛鋅礦分布。
(7)希迭爾特-熱爾套山-卡拉科爾結(jié)合帶(Ⅲ7)
該結(jié)合帶為東部莫因特-巴爾喀什-中天山與西部圖爾蓋-塔拉斯地塊之間的結(jié)合帶,即吉爾吉斯-帖爾斯克伊古洋消亡的遺跡,可細(xì)分為北段的希迭爾特-薩雷蘇蛇綠混雜巖帶(Ⅲ7-1,Pz1-C)和南段的熱爾套山-卡拉科爾蛇綠混雜巖帶(Ⅲ7-2,Pz1-C)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
希迭爾特-熱爾套山-卡拉科爾結(jié)合帶蛇綠巖組分齊全,且大多數(shù)蛇綠巖片的玄武巖和輝綠巖巖石地球化學(xué)顯示MORB 型特征,與近代洋中脊相近(何國琦等,2001)。希迭爾特-薩雷蘇蛇綠混雜巖帶與玄武巖伴生的碧玉巖中含有豐富的動(dòng)植物化石,時(shí)代可確定為早—中奧陶世,其西北部更靠近古洋邊緣的包沙科里蛇綠巖時(shí)代為晚寒武世—中奧陶世。該蛇綠巖帶下部的超鎂鐵巖具有來自虧損地幔的特征,枕狀玄武巖屬高鈦高堿拉斑玄武巖系列。熱爾套山-卡拉科爾蛇綠混雜巖帶主要由奧陶系中玄武巖和硅質(zhì)巖巖片組成,與蛇綠巖伴生方鉛礦的鉛同位素限定年齡為580 Ma,且具有由西向東蛇綠巖帶時(shí)代變新的趨勢(何國琦等,2000)。結(jié)合與玄武巖伴生硅質(zhì)巖中的放射蟲、牙形石和藻類確定其形成時(shí)代為寒武紀(jì),石炭紀(jì)紅色磨拉石構(gòu)造凸鏡體被卷入該推覆構(gòu)造帶,表明在石炭紀(jì)仍有明顯的再活動(dòng)。此外,該帶蛇綠巖片上疊在原地產(chǎn)出的構(gòu)造、建造帶之上,多數(shù)推覆到原地產(chǎn)出的奧陶系類復(fù)理石組合之上,具有異地產(chǎn)狀特征。關(guān)于吉爾吉斯-帖爾斯克伊古洋演化,認(rèn)為早期古洋張開可能始于羅迪尼亞超大陸裂解,從里菲紀(jì)(南華紀(jì))晚期到早寒武世,是古洋從裂谷發(fā)育到成熟大洋的時(shí)期,并伴生俯沖帶和伴生初始島??;早奧陶世后期—中奧陶世前期進(jìn)入短暫的古洋收縮階段,并發(fā)育大量的晚奧陶世花崗巖類和區(qū)域性角度不整合,表明中—晚奧陶世發(fā)生了強(qiáng)烈的碰撞造山事件;志留紀(jì)—泥盆紀(jì)洋盆發(fā)生新擴(kuò)張運(yùn)動(dòng),至早石炭世末期閉合,形成泥盆紀(jì)蛇綠巖(何國琦等,2000,何國琦等,2001;左國朝等,2011),可能屬于南天山洋俯沖引起的弧后擴(kuò)張。
(8)圖爾蓋-塔拉斯地塊(Ⅲ8)
該地塊最早可能與伊塞克地塊連為一體,新元古代之后從哈薩克斯坦-北天山古陸分離出來(左國朝等,2011),可細(xì)分為田吉茲湖-熱茲卡茲甘陸緣弧(Ⅲ8-1,O-P)、伊希姆-斯捷普尼亞克逆沖帶(Ⅲ8-2,Ar?陸核)、圖爾蓋-克孜勒庫姆前陸盆地(Ⅲ8-3,Mz)、 卡拉套基底斷隆帶(Ⅲ8-4,K-Q 右行走滑)、塔拉斯-吉爾吉斯山增生?。á?-5,O-P)和布坎套-費(fèi)爾干納陸緣?。á?-6,O-P)6 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
伊希姆-斯捷普尼亞克逆沖帶太古宇構(gòu)成陸核,同時(shí)發(fā)育古生代蓋層。太古宙片麻巖、角閃巖、片巖和大理巖主要呈捕擄體的形式大量產(chǎn)出于奧陶紀(jì)花崗巖體中(Seng?r et al., 2022)。圖爾蓋-克孜勒庫姆前陸盆地主要位于艾爾庫爾湖以北地區(qū),盆地基底為恰特卡爾地塊,二疊紀(jì)盆地已具雛形,白堊紀(jì)是盆地強(qiáng)烈沉降,覆蓋了厚達(dá)2 km 的中生代—新生代沉積物(左國朝等,2011;Seng?r et al.,2022)??ɡ谆讛嗦Оl(fā)育下—中元古界變質(zhì)基底,震旦系—古生界蓋層。中生代先存斷裂控制了卡拉套斷隆帶的演化,主要經(jīng)歷了3 個(gè)階段的變形:①早中白堊世斜向伸展階段形成三大走滑變形變換帶。②晚侏羅世壓扭反轉(zhuǎn)階段形成3 類背斜構(gòu)造。③白堊紀(jì)—新生代右行走滑剪切階段形成沿?cái)嗔逊植嫉谋承焙拖蛐?。沿?cái)嗦壳耙寻l(fā)現(xiàn)多個(gè)大型油氣藏(付晨陽等,2017;王有寧等,2019)。
圖爾蓋-塔拉斯地塊陸緣(增生)弧形成于元古代大陸基底之上,隨著羅迪尼亞古陸裂解而發(fā)展起來的早古生代陸緣弧(增生)帶。奧陶紀(jì)出現(xiàn)洋殼并開始俯沖形成島弧型火山-沉積建造,志留紀(jì)發(fā)育碰撞造山期形成的同造山花崗巖和磨拉石建造,泥盆紀(jì)陸緣火山巖帶的出現(xiàn)指示新的拉伸作用開始,石炭紀(jì)表現(xiàn)為上疊盆地沉積,二疊紀(jì)發(fā)育火山磨拉石建造。在塔拉斯-吉爾吉斯山增生弧,伊塞克湖南出露太古代變質(zhì)陸核,此外可見大量元古代褶皺基底(成守德等,2009),并發(fā)現(xiàn)高壓榴輝巖。在圖爾蓋地區(qū)發(fā)育大量中—晚奧世含三葉草化石粉砂巖(Seng?r et al.,2022)。
(9)烏拉爾弧盆系(Ⅲ9)
烏拉爾弧盆系位于西側(cè)東歐陸塊區(qū)和東側(cè)哈薩克斯坦-天山造山系之間,主體呈近南北向沿南烏拉爾山展布,可細(xì)分為主烏拉爾蛇綠混雜巖帶(Ⅲ9-1,Pz1-C)和東烏拉爾島?。á?-2,O-P)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
主烏拉爾蛇綠混雜巖帶為東歐陸塊與西伯利亞之間的寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)大洋(古烏拉爾洋)關(guān)閉形成的(Savelievaet al.,1996)。該古洋盆在晚奧陶世開始俯沖消減并萎縮,晚石炭世—早石炭世發(fā)生Magnitogorsk 島弧和勞俄地塊(Laurussian)之間的早期碰撞,泥盆紀(jì)末—早石炭世烏拉爾殘余洋盆縮小成為一個(gè)海道,于晚石炭世增生到Baltica 克拉通西緣(Brown et al.,2006;Ivanov et al.,2013;耿全如等,2021)。帶內(nèi)廣泛發(fā)育幔源超鎂鐵質(zhì)巖,主要由純橄巖、異剝橄欖巖和單斜輝石巖組成,其次為阿爾卑斯型輝長巖、玄武質(zhì)雜巖、和枕狀拉斑玄武質(zhì)熔巖夾碧玉巖層組成。通過枕狀熔巖定年及沉積巖中牙形石化石測年,蛇綠混雜巖形成時(shí)代集中于奧陶紀(jì)和泥盆紀(jì)2 個(gè)峰期(Pirajno et al.,2020)。沿該蛇綠混雜巖帶發(fā)育諸多豆莢狀蛇綠巖型鉻鐵礦床,如著名的肯皮爾賽超大型鉻鐵礦床(成守德,2015;呂鵬瑞等,2022)。
東烏拉爾島弧位于圖爾蓋—塔拉斯地塊的西側(cè),具有哈薩克斯坦太古代—元古代陸緣基底,來自前寒武紀(jì)—古生代大陸或島弧殘片的強(qiáng)烈變形變質(zhì)巖石分布廣泛,變質(zhì)程度由綠片巖相至麻粒巖相。在穆戈賈爾山出露太古代混合巖化黑云母、石榴子石-黑云母斜長片麻巖,其上不整合上覆古元古代片巖和石漠化石英巖夾角閃巖(成守德,2015)。由于古烏拉爾洋盆在晚奧陶世開始俯沖消減并萎縮,在東烏拉爾開始形成島弧環(huán)境,基于巖石組合和地質(zhì)年代學(xué)研究,識(shí)別出2 期主要的巖漿侵入事件:①晚泥盆世—早石炭世的英云閃長巖-花崗閃長巖組合。②晚石炭世—二疊紀(jì)的花崗巖基和少量閃長巖-輝長巖侵入體(Herrington et al.,2005;Maslennikov et al.,2012)。Dzhabyk未變形花崗巖的測年結(jié)果為(291±4)Ma,代表了該區(qū)域最年輕的島弧環(huán)境巖漿活動(dòng)(Montero et al.,2000)。
東歐陸塊區(qū)亦即俗稱的烏拉爾山脈以西的歐洲東部平原區(qū),研究區(qū)僅為陸塊區(qū)的一小部東部區(qū)域,具有太古界—古元古界變質(zhì)基底、中元古代早期(長城紀(jì)裂谷事件)及其以后的蓋層沉積“三相”結(jié)構(gòu),可細(xì)分為前烏拉爾地塊(Ⅳ1)和北里海殘余盆地(Ⅳ2)2 部分(圖2,表1)。
(1)前烏拉爾地塊(Ⅳ1,An€)
研究區(qū)位于波羅的克拉通的東南部,屬其最古老的組成陸塊之一。該地塊具有形成于新太古代陸內(nèi)高溫變質(zhì)作用和巖漿作用下麻粒巖相變質(zhì)基底(約2.55 Ga),巖石組合以鎂鐵質(zhì)麻粒巖-輝長巖-輝長斜長巖和超鎂鐵質(zhì)巖為主(Mints,2014)。根據(jù)地球物理資料,推斷前烏拉爾地塊的整個(gè)地殼部分(包括下地殼)均由高密度麻粒巖相變質(zhì)巖組成(Artemieva et al.,2006;Mints,2014)。中—新元古界蓋層由淺變質(zhì)碳酸鹽巖-碎屑巖組成,此外還有南華系裂谷和南沱期冰磧層的沉積記錄(計(jì)文化等,2013;潘桂棠等,2017)。震旦紀(jì)—石炭紀(jì)發(fā)育被動(dòng)邊緣盆地巖+灰?guī)r+火山碎屑巖組合;二疊紀(jì)—白堊紀(jì)為前陸盆地砂巖-粉砂巖+灰?guī)r組合;新生代則為坳陷盆地弱固結(jié)雜色黏土巖-砂巖-粉砂巖組合(計(jì)文化等,2013)。
(2)北里海殘余盆地(Ⅳ2,Mz-E)
該盆地位于里海盆地的北部,是特提斯洋的殘留海域,也是全球最重要的油氣富集盆地之一(Sheng et al., 2020)。該盆地具有前寒武系基底,古生界以海相沉積為主,其中石炭紀(jì)發(fā)育巨厚的碳酸鹽巖,夾部分碎屑巖,晚二疊世發(fā)育一套典型的巨厚空谷階鹽巖,油氣主要富集于鹽下,集中于構(gòu)造高點(diǎn)和斜坡帶及斷裂較為發(fā)育的區(qū)域(苗紅生等,2012;馬昌明等,2020)。中生代—新生代盆地由海相轉(zhuǎn)向陸相沉積,大部區(qū)域被晚中生界—第四系覆蓋,白堊紀(jì)—古近系屬陸表海盆地沉積,發(fā)育砂巖+灰?guī)r+黏土組合;新近系—第四系拗陷盆地為拗陷盆地沉積,發(fā)育黏土巖-砂巖+粉砂巖組合(計(jì)文化等,2013)。
該對(duì)接帶位于研究區(qū)中部,作為古亞洲洋南支俯沖消亡的地質(zhì)遺跡,經(jīng)歷了震旦紀(jì)—石炭紀(jì)的擴(kuò)張、向北俯沖、弧-陸碰撞等造山過程(潘桂棠等,2017),構(gòu)筑了北部東歐陸塊區(qū)、烏拉爾-哈薩克斯坦-天山造山系與南部卡拉庫姆-塔里木陸塊區(qū)的重要分界帶。以北西-南東向卡拉套大型走滑斷裂為界,進(jìn)一步劃分為阿特巴什-南天山結(jié)合帶(Ⅴ1)和烏茲別克-突厥斯坦結(jié)合帶(Ⅴ2)(圖2,表1)。
(1)阿特巴什-南天山結(jié)合帶(Ⅴ1)
阿特巴什-南天山結(jié)合帶位于北西-南東向卡拉套大型走滑斷裂的東部,可進(jìn)一步劃分為堿泉蛇綠混雜巖帶(Ⅴ1-1,D-C)、額爾賓山-庫米什蛇綠混雜巖帶(Ⅴ1-2,D-C)、哈爾克山高壓-超高壓變質(zhì)帶(Ⅴ1-3,Pz1-C)和阿特巴什-西南天山蛇綠混雜巖帶(Ⅴ1-4,Pz1-C)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
哈爾克山高壓-超高壓變質(zhì)帶沿中天山南緣縫合帶近東西向展布,向西與吉爾吉斯斯坦的阿特巴斯藍(lán)片巖-榴輝巖帶和塔吉克斯坦南天山的Fan-Karategin 藍(lán)片巖帶相接,構(gòu)成中天山復(fù)合巖漿弧南側(cè)古生代增生楔的主體,是南天山晚古生代重要縫合帶。在阿爾克山北坡有藍(lán)片巖和蛇綠混雜巖斷續(xù)出露,其中輝長巖及蛇綠巖同位素年齡分別為(439±27)Ma 和600~590 Ma(郝杰等,1993),具枕狀構(gòu)造的榴輝巖原巖具有E-MORB 和OIB 型玄武巖特征(高俊等,2000),揭示南天山洋盆在震旦紀(jì)已達(dá)相當(dāng)規(guī)模。該高壓變質(zhì)巖帶的峰期年齡為345 Ma,代表了中天山-伊寧復(fù)合地塊與南天山-羅雅楚山弧盆系拼合及南天山洋俯沖消亡的時(shí)代;其中藍(lán)片巖原巖年齡為1 570 Ma,可能代表塔里木北緣一次早期碰撞事件;而其中白云母年齡為313~320 Ma,指示了高壓變質(zhì)巖石折返到淺構(gòu)造層的時(shí)間(王寶瑜等,1994;Klemd et al.,2005;高俊等,2009)。
堿泉蛇綠混雜巖帶向東與紅柳河-洗腸井蛇綠混雜巖相連,主要由斜輝橄欖巖和純橄欖巖組成,于晚古生代早期就位于前寒武薊縣系卡瓦布拉克群,發(fā)育鉻鐵礦化,南北受斷裂控制。額爾賓山-庫米什蛇綠混雜巖帶中發(fā)現(xiàn)庫米什蛇綠巖以及庫勒湖、達(dá)魯巴依、霍拉山蛇綠巖均呈構(gòu)造巖塊混雜與晚志留世—早石炭世弧前斜坡濁積巖中,庫米什蛇綠巖同位素年齡為452~600 Ma,變質(zhì)時(shí)代為390~392 Ma(周鼎武等,2004;陳剛,2008)。阿特巴什-西南天山蛇綠混雜巖帶中發(fā)現(xiàn)阿賴蛇綠巖及前寒武長城系變質(zhì)基底殘塊,通過巴雷公蛇綠巖同位素年齡(450 Ma)和多硅白云母年齡(316 Ma)揭示其屬早古生代蛇綠巖殘塊,變質(zhì)活動(dòng)至石炭紀(jì)仍較發(fā)育(王超等,2007;陳博等,2016),表明南天山洋(古亞洲洋南支) 于早古生代開裂,至奧陶紀(jì)—志留紀(jì)發(fā)展為多島洋盆并處于較穩(wěn)定的陸棚沉積環(huán)境,洋盆俯沖過程結(jié)束時(shí)限不早于二疊紀(jì),最終導(dǎo)致塔里木板塊與哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾陸塊區(qū)的碰撞縫合(高俊等,2000;Xiao et al.,2015;肖文交等,2019)。
(2)烏茲別克-突厥斯坦結(jié)合帶(Ⅴ2)
烏茲別克-突厥斯坦結(jié)合帶位于北西-南東向卡拉套大型走滑斷裂的西部,可進(jìn)一步劃分為烏茲別克-阿賴蛇綠混雜巖帶(Ⅴ2-1,Pz1-C)和曼格什拉克-薩雷卡梅什湖蛇綠混雜巖帶(Ⅴ2-2,Pz1-C)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
該結(jié)合帶具有太古宇—元古宇基底,上奧陶統(tǒng)至泥盆系碎屑巖-碳酸鹽巖組合與火山巖互層的推覆體組成蓋層,綠片巖相變質(zhì)作用導(dǎo)致其變形和更加復(fù)雜。蛇綠巖主要分布于烏茲別克斯坦和塔吉克斯坦的Jigen、Kan、Sartale、North Nuratau、Teskuduk、North Ferghana、Bukantau 等地,其形成時(shí)代為450~390 Ma(Zhang et al.,2002;Xiao et al.,2013;Alexeiev et al.,2015;Klemd et al.,2015;Han et al.,2018;Gong et al.,2021)。其中,Djanydjer 的蛇綠混雜巖主要有蛇紋石化橄欖巖、輝長巖、玄武巖和硅質(zhì)巖組成,輝長巖的同位素年齡為397~422 Ma。阿賴山北部蛇綠混雜巖組成與中國新疆紅柳河-玉石山-石板井蛇綠混雜巖類似(徐學(xué)義等,2014)。高壓變質(zhì)巖主要為分布于塔吉克斯坦阿特巴什(Atbashi)地區(qū),巖性以基質(zhì)產(chǎn)出的含多硅白云母的片巖和片麻巖為主,同時(shí)發(fā)育以布丁和構(gòu)造透鏡體產(chǎn)出的榴輝巖、大理巖及少量變質(zhì)基性火山巖,榴輝巖地球化學(xué)顯示N-MORB 或似MORB特征,地質(zhì)年代學(xué)測試結(jié)果為314~320 Ma,榴輝巖變質(zhì)峰期變質(zhì)溫壓條件為2.3~2.5 Gpa,510~570 ℃(Tagiri et al.,1995;Simonov et al.,2008;Hegner et al.,2010;Klemd et al.,2015)。在烏茲別克斯坦的 Makbal 地區(qū)也發(fā)現(xiàn)高壓變質(zhì)巖,主要由強(qiáng)烈退積的榴輝巖、石榴子石角閃巖和榴輝巖相富藍(lán)閃石-石榴子石-綠輝石巖石組成,鎂鐵巖地球化學(xué)顯示(E-)MORB 特征,變質(zhì)作用峰期溫壓條件約為2.85 Gpa 和580 ℃,地質(zhì)年代學(xué)結(jié)果為470~510 Ma(Rojas Agramonte et al.,2013;Meyer et al.,2013,2014;Klemd et al.,2015)。研究認(rèn)為,分隔吉爾吉斯斯坦和塔里木地塊的洋盆在早古生代已存在,直至晚石炭世才俯沖消亡(朱永峰,2009;潘桂棠等,2016;耿全如等,2021)。
卡拉庫姆-塔里木陸塊區(qū)近東西向橫亙于北側(cè)古亞洲構(gòu)造域與南側(cè)特提斯構(gòu)造域之間,亦被稱作泛華夏大陸或陸塊群的組成部分(潘桂棠等,2017),主要由敦煌陸塊(Ⅵ1)、塔里木陸塊(Ⅵ2)和卡拉庫姆陸塊(Ⅵ3)組成(圖2,表1)。
(1)敦煌陸塊(Ⅵ1)
研究區(qū)僅出露敦煌陸塊西南一隅,可劃分為柳園(阿克塔格)逆沖帶(Ⅵ1-1,Pz2陸緣裂谷)、Ⅵ1-2敦煌斷陷盆地(Cz)和阿爾金北逆沖帶(Ⅵ1-3,Ar2-3陸核)3 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
柳園(阿克塔格)逆沖帶具有前南華紀(jì)基底殘塊,主要由太古代—古元古代結(jié)晶基底和中—新元古代裂谷-被動(dòng)陸緣碎屑巖-碳酸鹽巖及青白口紀(jì)活動(dòng)陸緣巖漿雜巖組成。震旦紀(jì)—奧陶紀(jì)為被動(dòng)大陸邊緣盆地環(huán)境,寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)發(fā)育重力流砂礫巖夾硅質(zhì)巖灰?guī)r建造,如塊狀硫化物型銅礦床-輝銅山輝長巖年齡為(446.1±3.0)Ma,為晚奧陶世陸緣裂谷產(chǎn)物(余吉遠(yuǎn)等,2012)。晚古生代發(fā)育裂谷巖石組合,石炭紀(jì)構(gòu)造巖石組合以裂谷橄欖玄武巖-流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r-安山巖-英安巖為主。侵入巖主要發(fā)育泥盆紀(jì)—二疊紀(jì)裂谷過堿性-鈣堿性花崗巖組合和雙峰式侵入巖組合。二疊紀(jì)雙堡塘組上發(fā)育裂谷盆地相組合,上覆侏羅紀(jì)胡泊三角洲相組合(潘桂棠等,2017)。
敦煌斷陷盆地以古元古代云母石英片巖-斜長角閃巖-大理巖組合與變質(zhì)花崗雜巖等中深變質(zhì)雜巖為結(jié)晶基底,上覆中—新元古代裂谷-被動(dòng)陸緣盆地巖石組合,受周邊造山帶構(gòu)造巖漿活動(dòng)影響,發(fā)育石炭紀(jì)中-酸性侵入巖組合,表明敦煌地塊古生代部分卷入了造山帶地質(zhì)作用,并于晚古生代與塔里木、華北拼合為同一陸塊(Xu et al.,2016;耿元生等,2020)。新生代以后,受青藏高原隆升影響,敦煌地塊發(fā)育多條北東東向走滑-擠壓型斷裂帶,對(duì)應(yīng)形成系列斷陷盆地(如三危山盆地等)(潘桂棠等,2017)。
阿爾金北逆沖帶結(jié)晶基底為中—新太古代米蘭巖群麻粒巖相變質(zhì)巖和元古代多壩溝中深變質(zhì)巖,原巖恢復(fù)為中基(或酸)性火山巖、火山碎屑巖、洋島-雙峰式火山巖建造。逆沖帶中最老地層為太古宙麻粒巖(2.4 Ga)(計(jì)文化等,2013),而阿克塔什塔格花崗片麻巖中發(fā)現(xiàn)有3.6 Ga 的鋯石顆粒(陸松年等,2002),構(gòu)成太古宙陸核,其蓋層為中—新元古代淺變質(zhì)碎屑-碳酸鹽巖組合。
(2)塔里木陸塊(Ⅵ2)
塔里木陸塊亦即現(xiàn)今塔里木盆地的相近范圍,可進(jìn)一步劃分為庫魯克塔格逆沖帶(Ⅵ2-1,Pz1陸緣盆地)、西南天山-霍拉山逆沖帶(Ⅵ2-2,Pz1陸緣裂谷)、Ⅵ2-3塔里木前陸盆地(Mz)和鐵克里克逆沖帶(Ⅵ2-4,Pt 裂谷盆地)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
塔里木盆地中—新生界零星分布,絕大部分被第四系覆蓋,前中生界僅出露于盆地北部、西部、南部邊緣的逆沖帶中。庫魯克塔格逆沖帶具有前震旦系結(jié)晶基底,主要為中高級(jí)變質(zhì)作用的千枚巖、片巖、片麻巖、花崗片麻巖、角閃片巖、斜長角閃巖、大理巖和變質(zhì)玄武巖-安山巖-流紋質(zhì)火山巖組合。區(qū)域主要由大面積強(qiáng)烈褶皺變形和韌性剪切的基底巖系和幾無變質(zhì)、微弱變形的震旦系和古生界蓋層所組成,出露最老地層為太古宇中深變質(zhì)的基性-中酸性火山巖系,如辛格爾村南側(cè)托格拉布拉克群中角閃巖年齡為3.3 Ga(胡藹琴等,1992),克拉克布拉克巖群可見2.5~3.2 Ga 形成的TTG 組合(胡藹琴等,2006;陸松年等,2006;Long et al.,2011),代表該區(qū)域最老的結(jié)晶基底。中—新元古代為碳酸鹽巖和碎屑巖沉積建造,屬大陸地殼之上相對(duì)穩(wěn)定的前海-陸棚環(huán)境。早古生代各系之間為整合關(guān)系,為相對(duì)穩(wěn)定的陸緣盆地沉積,寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)發(fā)育一套穩(wěn)定的含磷硅質(zhì)巖-碳酸鹽巖系,富含三葉蟲和震旦角石;志留系發(fā)育頁巖-筆石頁巖組合(朱文斌等,2007)。西南天山-霍拉山逆沖帶由古元古界木扎爾特巖群輝石型麻粒巖、中元古界阿克蘇巖群低角閃巖相砂-泥質(zhì)板巖構(gòu)成基底雜巖。薩瓦浦齊地區(qū)發(fā)育的南華紀(jì)—震旦系含冰積層陸緣碎屑屬古裂谷邊緣,上不整合覆蓋寒武系穩(wěn)定性含磷碳酸鹽巖及碎屑巖,屬塔里木古陸被動(dòng)陸緣相環(huán)境(成守德,2015;潘桂棠等,2017)。志留紀(jì)—泥盆紀(jì)由于南天山洋向北俯沖,塔里木古陸邊緣再次拉張,形成陸緣裂谷中心相碎屑巖夾灰?guī)r、火山巖組合,下石炭統(tǒng)陸表海相屑巖偶夾火山巖不整合上覆。
塔里木前陸盆地具有統(tǒng)一的前南華紀(jì)褶皺基底。震旦紀(jì)—奧陶紀(jì)受北側(cè)古亞洲洋南支開裂影響,塔里木處于拉張背景下,形成塔中克拉通內(nèi)坳陷盆地;晚奧陶世末強(qiáng)烈擠壓變形和剝蝕,形成塔里木盆地內(nèi)近“S”形展布的隆起帶(牟墩玲等,2018)。泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)受塔里木與準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦板塊碰撞,塔里木仍處于擠壓隆升構(gòu)造背景,石炭紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)生第二次拉張,形成西南深、東北淺的類克拉通前期退積型、后期進(jìn)積型盆地,并發(fā)育面積大于60 萬km2的塔里木大火成巖省,形成時(shí)代集中于280~290 Ma(上官時(shí)邁等,2012;位荀等,2013)。三疊紀(jì)—侏羅紀(jì),隨著古特提斯洋的消亡,塔里木處于前陸盆地發(fā)展階段;白堊紀(jì)—新近紀(jì),受印度板塊-歐亞大陸碰撞及喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響,塔里木盆地周圍造山帶快速抬升,使得塔里木盆地沉降,造就目前塔里木盆地的基本面貌(成守德,2015)。鐵克里克逆沖帶發(fā)育類似庫魯克塔格逆沖帶的前震旦系基底,最老地層為太古代—下元古代赫羅斯坦巖群,主要由長英質(zhì)片麻巖、基性麻粒巖、斜長角閃巖等組成。在古元古代埃連卡特巖群發(fā)育石榴子石角閃巖和雙峰式火山巖,獲得同時(shí)代堿性花崗巖年齡為2.2~2.4 Ga,中元古帶長城系賽拉加茲巖群不整合于其上,構(gòu)成古陸裂谷盆地中心亞相。上震旦統(tǒng)泥質(zhì)砂巖與白云巖互層,構(gòu)成陸緣裂谷的裂谷邊緣亞相(潘桂棠等,2017)。
(3)卡拉庫姆陸塊(Ⅵ3)
研究區(qū)為卡拉庫姆陸塊的東部,可細(xì)分為撒馬爾罕-克孜勒蘇河逆沖帶(Ⅵ3-1,Pz1陸緣盆地)、卡拉庫姆-馬扎里沙里夫前陸盆地(Ⅵ3-2,Mz)、法扎巴德-桑格沃爾德逆沖帶(Ⅵ3-3,C-P 陸緣裂谷)和興都庫什巖漿弧(Ⅵ3-4,Mz)等4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
太古宇—元古宇變質(zhì)巖系零星出露于前陸盆地中部基底隆起區(qū)和南北2 側(cè)的逆沖帶中,并構(gòu)成卡拉庫姆陸塊的晉寧期變質(zhì)基底,主要為南沱期冰磧層及其以后的沉積記錄為較穩(wěn)定蓋層特征(Brookfield,2000;Garzanti et al.,2002;羅金海等,2005;潘桂棠等,2017)。其下古生界主要出露于盆地北部的撒馬爾罕-克孜勒蘇河逆沖帶中,表現(xiàn)為穩(wěn)定的淺海碳酸鹽巖及陸緣碎屑巖組合,屬陸緣盆地沉積環(huán)境(Seltmann et al.,2013;成守德,2015)。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)中基性-中酸性火山巖主要分布于盆地南部的法扎巴德-桑格沃爾德逆沖帶中,具有裂谷盆地性質(zhì)(計(jì)文化等,2013);三疊系—白堊系由海陸交互相含煤碎屑巖演變?yōu)闇\海相碳酸鹽巖-碎屑巖建造,構(gòu)成現(xiàn)今已勘查油氣田(80%以上)的主要成藏組合(尹繼元等,2015),屬于前陸盆地性質(zhì);新生代受印度-阿拉伯與歐亞大陸碰撞作用影響,發(fā)育壓陷盆地中的陸相磨拉石堆積。
卡拉庫姆-馬扎里沙里夫前陸盆地在太古宇—元古宇結(jié)晶基底之上,于早二疊世形成由多個(gè)微陸塊和介于微陸塊之間的大陸邊緣沉積、大陸巖漿弧和島弧巖石、弧間和弧后盆地沉積組合組合鑲嵌而成的盆地基底。盆地沉積主要為二疊紀(jì)—三疊紀(jì)陸相中-酸性火山巖和陸緣紅山碎屑巖組成,且具有南厚北薄特征,對(duì)應(yīng)于南側(cè)特提斯洋俯沖活動(dòng);侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)開始盆地處于弧后拉伸環(huán)境,沉積巨厚的海陸交互相含煤碎屑巖和淺海相生物灰?guī)r,構(gòu)成油氣田的重要儲(chǔ)層(羅金海等,2005)。巖漿活動(dòng)主要分布于北帕米爾以北,巖性以二長花崗巖、鉀長花崗巖、斜長花崗巖為主,其同位素年齡多為202~277 Ma(計(jì)文化等,2013)。此后,受南部特提斯洋向北俯沖消減影響,形成部分中—新生代巖漿侵入活動(dòng),發(fā)展成為多期復(fù)合巖漿?。ǔ墒氐?,2015)。
該造山系位于塔里木盆地東南及西南邊緣,主體受原特提斯洋北向俯沖作用的制約,表現(xiàn)為震旦紀(jì)—志留紀(jì)北帕米-阿爾金-昆侖多島弧盆系構(gòu)造演化及其弧陸碰撞島弧造山作用的產(chǎn)物,可細(xì)分為阿爾金弧盆系(Ⅶ1)、柴達(dá)木地塊(Ⅶ2,Cz 斷陷盆地)、東昆侖弧盆系(Ⅶ3)和北帕米爾-西昆侖弧盆系(Ⅶ4)4 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
(1)阿爾金弧盆系(Ⅶ1)
該弧盆系南以阿爾金走滑斷裂為界,北瀕塔里木陸塊,呈北東-南西向展布,可細(xì)分為紅柳溝-拉配泉蛇綠混雜巖帶(Ⅶ1-1,Pz1)、阿中地塊(Ⅶ1-2,AnNh)、阿帕-茫崖蛇綠混雜巖帶(Ⅶ1-3,Pz1)和江尕孜薩依-巴什瓦克高壓變質(zhì)巖帶(Ⅶ1-4,Pt3-Pz1)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
新太古代—古元古代一套角閃巖相-麻粒巖相的深變質(zhì)巖系,與圍繞其增生的古元古代阿爾金山群一起,構(gòu)成了阿中地塊的變質(zhì)基底,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征與中祁連-湟源地塊相似。出露的最老地層為太古宙麻粒巖,獲得(3 605±43)Ma 的年齡(陸松年等,2003),構(gòu)成太古代古老陸核。中元古代長城系巴什庫爾干群為一套高綠片巖相變質(zhì)巖系,原巖為一套陸緣碎屑巖及碳酸鹽巖;變質(zhì)火山巖的原巖為玄武巖、安山玄武巖和英安巖等,玄武巖顯示陸內(nèi)或陸緣裂陷-裂谷盆地性質(zhì)。薊縣系塔昔達(dá)坂群廣布于阿爾金山地區(qū),主要為一套綠片巖相變質(zhì)巖系,產(chǎn)疊層石化石,原巖為淺海相碳酸鹽巖-碎屑巖組合,可能為裂陷-裂谷盆地向上變淺充填過程的產(chǎn)物。新元古代青白口系索爾庫里群主要為一套濱淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖,區(qū)域上不整合于薊縣系或更老地層之上,產(chǎn)疊層石及微古植物化石,巖石變質(zhì)程度極低,構(gòu)成了地塊上的初始沉積蓋層。不整合于其上的寒武系—奧陶系為一套穩(wěn)定地塊上的一套濱-淺海相碳酸鹽巖及碎屑巖沉積建造,上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)為陸表海相碎屑沉積。侏羅系—新生界受北東向逆沖-走滑斷裂控制,屬于陸內(nèi)斷陷-走滑盆地中河湖相碎屑巖沉積。
紅柳溝-拉配泉蛇綠巖帶和阿帕-茫崖蛇綠巖帶位于阿中地塊的南北兩側(cè),主要由蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖、二輝橄欖巖、輝石橄欖巖、橄欖輝石巖、輝石巖、層狀輝長巖、枕狀玄武巖、硅質(zhì)巖及大量基性巖脈(墻)組成。輝長巖SHRIMP 定年為(521.1±11.9)Ma 和(472.8±10.0)Ma(楊經(jīng)綏等,2008),俯沖型花崗巖和花崗閃長巖鋯石U-Pb 年齡為501 Ma 和496 Ma(彭銀彪等,2018),表明蛇綠巖形于早寒武世—早奧陶世?;鹕綆r同位素年齡為479~524 Ma(劉良等,1999;楊經(jīng)綏等,2008),代表洋盆火山巖的形成時(shí)代為早寒武世—早奧陶世。
江尕孜薩依-巴什瓦克高壓變質(zhì)巖帶可見由橄欖巖(蛇紋巖)、石榴二輝橄欖巖、蝕變石榴輝長巖、榴輝巖、麻粒巖、榴閃巖、石榴透輝變粒巖和石榴斜長角閃巖等組成的高壓-超高壓變質(zhì)透鏡體(長軸近東西向),產(chǎn)于新太古代—古元古代阿爾金巖群角閃巖相-麻粒巖相的深變質(zhì)巖系中,原巖建造為超鎂鐵質(zhì)侵入巖和基性火山巖。榴輝巖同位素年齡為(500±10)Ma 和(503±9)Ma(楊經(jīng)綏,1998),峰期變質(zhì)礦物組合為石子榴石+橄欖石+斜方輝石+單斜輝石+菱鎂礦。石榴子石具有后成合晶冠狀結(jié)構(gòu),單斜輝石有片狀出溶的石英晶片,顯示高壓礦物減壓信息,因此變質(zhì)相應(yīng)屬榴輝巖相(王立全等,2015)。
(2)柴達(dá)木地塊(Ⅶ2,Cz 斷陷盆地)
研究區(qū)僅出露柴達(dá)木地塊西北一隅,一般認(rèn)為塔里木盆地具有晉寧期基底(盆地中未出露),一般埋深為7 500~8 500 m,最深可達(dá)15 000 m(王立全等,2015)。其上早古生代為地臺(tái)穩(wěn)定發(fā)育階段,主要發(fā)育濱淺海相的碳酸鹽巖-碎屑巖建造。志留紀(jì)末受到造山運(yùn)動(dòng)影響,大部分地區(qū)發(fā)生褶皺、斷裂,造成區(qū)域性不整合。二疊紀(jì)出現(xiàn)陸內(nèi)裂陷環(huán)境,類似于揚(yáng)子陸塊的晚二疊世峨眉山玄武巖,于中—下二疊統(tǒng)庫普庫茲滿組和開派茲雷克組中發(fā)育陸相火山巖噴發(fā)及碎屑巖沉積。中生代開始,隨著區(qū)域陸內(nèi)強(qiáng)烈造山,柴達(dá)木地塊受南北兩側(cè)大規(guī)模逆沖-走滑斷裂的控制,在地塊南北兩側(cè)邊緣發(fā)育了侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)斷陷盆地,在盆地南北邊緣的2 個(gè)帶狀坳陷中,發(fā)育較大厚度的一套河湖相紅色碎屑巖沉積建造。新生代隨著陸內(nèi)造山及其兩側(cè)逆沖-走滑斷裂的推擠,盆地大規(guī)模凹陷,發(fā)育巨厚的新生代壓陷盆地中的河湖相含鹽類碎屑巖沉積建造,新生代地層中路樂河組和下干柴溝組尚未受到阿爾金斷裂活動(dòng)影響(毛黎光等,2013)。
(3)東昆侖弧盆系(Ⅶ3)
研究區(qū)位于東昆侖弧盆系西部,可進(jìn)一步細(xì)分為祁漫塔格北坡-夏日哈巖漿弧(Ⅶ3-1,O-S)、祁漫塔格蛇綠混雜巖帶(Ⅶ3-2,Pz1)、北昆侖巖漿?。á?-3,O-T2)和烏魯賽赤河弧間裂谷盆地(Ⅶ3-4,C-P)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
祁漫塔格北坡-夏日哈巖漿弧具有前寒武系基底,出露最老地層為古元古界白沙河巖組,為一套高綠片巖相至角閃巖相變質(zhì)巖系,原巖為一套復(fù)理石碎屑巖、鎂質(zhì)碳酸鹽巖及中基性火山巖建造,其同位素年齡為1 850~1 990 Ma(王立全等,2015)。其上覆中元古代陸緣裂陷-裂谷盆地相碎屑巖-碳酸鹽巖夾中基性火山巖建造和新元古代陸源碎屑巖夾基性火山巖,缺失南華系—震旦系。奧陶系—下志留統(tǒng)祁漫塔格群總體為一套與俯沖作用密切相關(guān)的島弧型海相火山-沉積組合建造。中—晚泥盆世黑山溝組和哈爾扎組是一套以濱淺海相碎屑沉積為主夾中酸性火山巖的組合序列,形成于后碰撞作用的構(gòu)造環(huán)境。晚三疊世鄂拉山組為一套陸相中基性-中酸性火山巖夾碎屑巖沉積組合,形成于與碰撞作用有關(guān)的陸內(nèi)構(gòu)造環(huán)境,其同位素年齡為199~222 Ma(王立全等,2015)。早古生代中酸性侵入巖出露較廣,但總體面積較小。奧陶紀(jì)以閃長巖-花崗閃長巖為主,形成于俯沖作用的構(gòu)造環(huán)境,其同位素年齡為439.2~472.4 Ma。志留紀(jì)侵入巖在北部以花崗閃長巖-二長花崗巖為主,其同位素年齡為389~420 Ma(郝杰等,2003;王立全等,2015),與祁曼塔格弧間洋盆消亡、弧-弧碰撞作用有關(guān);而南部志留紀(jì)花崗巖類侵入巖則承接了奧陶紀(jì)俯沖型花崗巖特征。晚古生代中酸性侵入巖以角閃閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖為主,主體為同碰撞-后碰撞構(gòu)造環(huán)境下的巖漿事件,其同位素年齡為357~397 Ma。三疊紀(jì)中酸性侵入巖以石英閃長巖-二長花崗巖為主體,形成于與后碰撞作用有關(guān)的陸內(nèi)構(gòu)造環(huán)境,其同位素年齡為215~237 Ma(莫宣學(xué)等,2003;劉成東等,2004;劉云華等,2006)。
祁漫塔格蛇綠混雜巖帶可劃分為朝陽溝蛇綠混雜巖亞帶和阿牙克庫木湖蛇綠混雜巖亞帶。朝陽溝蛇綠混雜巖亞帶主要呈強(qiáng)剪切變形的淺變質(zhì)巖系及其超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)堆晶雜巖呈透鏡狀的小巖塊產(chǎn)出,其中超鎂鐵質(zhì)堆晶雜巖的巖性主要為變質(zhì)橄欖巖、變質(zhì)橄輝巖,其上鎂鐵質(zhì)堆晶雜巖的巖性主要為變質(zhì)輝石巖、變質(zhì)輝長(輝綠)巖,常見由橄欖巖與變質(zhì)橄輝巖、輝石巖與輝長巖呈互層狀的韻律性分布,構(gòu)成較典型的堆晶結(jié)構(gòu)。阿牙克庫木湖蛇綠混雜巖亞帶鎂鐵-超鎂鐵質(zhì)巖可分為2 套:①巖石組合以蛇紋巖、輝橄巖、橄輝巖、輝長巖及輝綠巖為主,同位素年齡為405~466 Ma,形成于陸間裂谷環(huán)境。②巖石組合以堆晶輝橄巖、堆晶輝石巖、堆晶輝長巖、輝綠巖及枕狀玄武巖為主,具有洋盆擴(kuò)張成因特征。該蛇綠巖帶中“基質(zhì)”巖系主要為一套復(fù)理石夾火山碎屑巖、硅質(zhì)巖和少量碳酸鹽建造,巖石地球化學(xué)揭示祁漫塔格早古生代具有小洋盆性質(zhì)。
烏魯賽赤河弧間裂谷盆地主要由石炭紀(jì)—二疊紀(jì)地層組成。裂谷發(fā)育于泥盆系臺(tái)地亞相-陸棚碎屑巖亞相-磨拉石建造序列之上,下石炭統(tǒng)為陸內(nèi)裂谷相的裂谷中心亞相,上石炭統(tǒng)為裂谷邊緣亞相。二疊紀(jì)為被動(dòng)陸緣相的陸棚碎屑巖亞相,三疊紀(jì)發(fā)育堿性系列的安山巖、流紋巖、玄武巖和集塊巖等,侏羅紀(jì)及之后為陸內(nèi)斷陷盆地沉積(潘桂棠等,2017)。
(4)北帕米爾-西昆侖弧盆系(Ⅶ4)
該弧盆系位于塔里木盆地西南邊緣的帕米爾高原北部至西昆侖山一帶,可細(xì)分為恰爾隆-庫爾良弧后裂谷盆地(Ⅶ4-1,C-P)、北帕米爾-柳什塔格島弧(Ⅶ4-2,Pz-T2)、庫地-其曼于特蛇綠混雜巖帶(Ⅶ4-3,Pz1)和奧依且克-塔木其島?。á?-4,O-S)4 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
北帕米爾-柳什塔格島弧和奧依且克-塔木其島弧具有一致的島弧基底。前者向西可延伸至塔吉克斯坦東北部,出露最老地層為古元古界變質(zhì)巖系,中元古界為低溫角閃巖相變質(zhì)巖,呈褶皺緊閉的基底隆起;其上不整合上覆早古生代陸相-陸海交互相碎屑磨拉石建造,石炭紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)育巨厚的由千枚巖、千枚狀頁巖、石英砂巖夾大理巖組成的變質(zhì)巖建造。巖漿巖主要有2 期:①零星出露于該帶北側(cè)的早石炭紀(jì)世花崗閃長巖、閃長巖、斜長花崗巖、斑巖巖墻,巖漿侵入巖,巖石地球化學(xué)顯示為不成熟弧環(huán)境特征(Schwab et al.,2004;張海迪等,2019)。②形成于該帶中部的三疊紀(jì)花崗閃長巖-二長花崗巖侵入體,其同位素年齡為202~277 Ma(范堡程等,2017)。后者發(fā)育前寒武紀(jì)變質(zhì)巖和古生代火山-沉積建造,古—中元古代綠片巖相-角閃巖相的中-深變質(zhì)巖系構(gòu)成了島弧帶的基底,早古生代發(fā)育大陸邊緣盆地相的一套以石英片巖、絹云母片巖及千枚巖為主的低綠片巖相變質(zhì)巖系,奧陶系—志留系發(fā)育俯沖-碰撞作用相關(guān)的島弧構(gòu)造環(huán)境碎屑巖-碳酸鹽巖及中酸性火山巖組合,泥盆系主體為一套弧背盆地中的濱-淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖建造,石炭系—二疊系發(fā)育濱淺海相中酸性火山巖的碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造,侏羅紀(jì)—新生代發(fā)育斷陷盆地中的河湖相碎屑磨拉石建造。早古生代侵入巖構(gòu)成島弧帶主體,寒武紀(jì)侵入巖以角閃閃長巖、花崗閃長巖為主,其同位素年齡為500~507 Ma(張占武等,2007),形成于原特提斯俯沖消減的島弧環(huán)境。奧陶紀(jì)—志留紀(jì)侵入巖主要為花崗閃長巖、石英閃長巖、石英二長巖為主,其同位素年齡為412~476 Ma(袁超等,2003),顯示俯沖-碰撞型島弧花崗巖特征。
庫地-其曼于特蛇綠混雜巖帶內(nèi)蛇綠巖斷續(xù)出露,因受強(qiáng)烈韌性剪切變形構(gòu)造破壞,區(qū)內(nèi)未見完整的蛇綠巖組合層序。分析認(rèn)為該蛇綠巖帶為弧間擴(kuò)張洋盆消亡的產(chǎn)物,代表了寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)的擴(kuò)張洋盆,其受控于南部康西瓦-南昆侖-木孜塔格-瑪多-瑪沁對(duì)接帶所代表的原特提斯洋盆向北俯沖作用導(dǎo)致弧間裂離作用(王立全等,2015)。庫底蛇綠混雜巖呈透鏡狀產(chǎn)出,主要由具堆晶結(jié)構(gòu)的超鎂鐵質(zhì)巖體、基性火山熔巖、強(qiáng)蝕變輝長巖、輝綠巖、鈉長花崗巖組成。超鎂鐵質(zhì)巖包括變質(zhì)橄欖巖、堆晶雜巖和席狀巖墻,變質(zhì)橄欖巖主要為純橄巖、方輝橄欖巖、斜輝橄欖巖、輝橄巖和蛇紋巖等,其中以純橄巖和方輝橄欖巖最為常見。堆晶雜巖以輝石巖及輝長巖為主,基性火山巖多變質(zhì)為斜長角閃巖、綠簾陽起片巖、黝簾透閃石、黝簾陽起巖和含白云石滑石片巖等。玄武巖具有形成于不成熟小洋盆構(gòu)造環(huán)境特征,Rb-Sr 同位素年齡為297~359 Ma(姜春發(fā)等,1992);堆晶巖下部方輝橄欖巖和輝長巖鋯石U-Pb 年齡為502~512 Ma(肖序常等,2004)。其曼于蛇綠混雜巖主要由超基性-基性巖組成,巖石類型主要有蛇紋巖、蛇紋石化輝橄巖、蝕變輝石巖、蝕變橄欖輝長巖等,中基性火山巖主要為蝕變玄武巖和安山巖,基質(zhì)主要為構(gòu)造片巖,且構(gòu)造片巖的片理產(chǎn)狀與結(jié)合帶產(chǎn)狀一致。輝長巖鋯石U-Pb 年齡為526 Ma(王立全等,2015)。
恰爾隆-庫爾良弧后裂谷盆地基底是古元古代—新元古代變質(zhì)巖系,最老出露古元古代庫浪那古巖群,為一套高綠片巖相-低角閃巖相的中-深變質(zhì)巖系。中元古代長城紀(jì)賽圖拉巖群原巖以拉斑玄武巖系列為主的玄武巖和偏酸性火山巖,構(gòu)成似“雙峰式”組合,顯示陸內(nèi)裂陷-裂谷盆地性質(zhì)。薊縣紀(jì)桑株塔格巖群構(gòu)成盆地的變質(zhì)基底。奧陶系—志留系為一套低綠片巖相變質(zhì)巖系,原巖為一套濱淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖及中酸性火山巖組合。石炭系—二疊系主要為一套活動(dòng)型盆地中的火山-沉積建造,構(gòu)成了該弧后裂谷盆地的主體;火山巖以玄武巖-玄武安山巖和英安巖-流紋巖組成的類“雙峰式”組合為主,基性巖顯示幔源特點(diǎn),形成于弧后裂谷盆地環(huán)境。缺失三疊系,早侏羅世—新生代發(fā)育斷陷盆地中的河湖相碎屑磨拉石建造(潘桂棠等,2017)。
塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖對(duì)接帶位于青藏及帕米爾高原的北部,構(gòu)成泛華夏大陸南緣早古生代北帕米爾-阿爾金-昆侖造山系與晚古生代中帕米爾(-羌塘-三江)造山系的重要分界帶(潘桂棠等,2017)。該帶總體近東西延伸,至帕米爾高原折向北西呈帶狀展布,帶內(nèi)的前寒武系變質(zhì)巖、基性-超基性巖和古生代蛇綠巖、蛇綠混雜巖、增生雜巖、高壓變質(zhì)巖等各類“巖塊”,以及強(qiáng)烈剪切變形的片巖類、板巖類等十分發(fā)育,巖石組合類型多樣,分布廣泛,記錄了青藏及帕米爾高原原-古特提斯大洋形成演化的地質(zhì)信息,可細(xì)分為南昆侖結(jié)合帶(Ⅷ1)和塔尼馬斯-康西瓦結(jié)合帶(Ⅷ2)2 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
(1)南昆侖結(jié)合帶(Ⅷ1)
該結(jié)合帶位于阿爾金大型左行走滑斷裂的東側(cè),研究區(qū)僅出露南昆侖結(jié)合帶的西段。該結(jié)合帶構(gòu)成青藏高原北部乃至中國中部一條重要的巨型構(gòu)造帶,可細(xì)分為東昆侖南坡增生雜巖帶(Ⅷ1-1,Pt3-Pz1)和木孜塔格-布喀達(dá)坂蛇綠混雜巖帶(Ⅷ1-2,Pz2-T2)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
東昆侖南坡增生雜巖帶廣泛出露元古代和古生代含蛇綠巖的俯沖增生雜巖,由于洋殼的俯沖消減、弧-弧、弧-陸碰撞形成一系列不同時(shí)代、不同構(gòu)造環(huán)境、不同變質(zhì)程度和不同變質(zhì)樣式巖石組成的組合體及構(gòu)造-地層體??嗪r群(Ar-Pt1)構(gòu)成陸殼殘片相的基底殘塊,變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相。蛇綠巖主要分布于中—新元古代蛇綠巖帶和早古生代吐木勒克-納赤臺(tái)蛇綠巖帶。中—新元古代蛇綠巖主要呈大小不等的巖塊出露于中—新元古代碳酸鹽巖建造和綠色火山巖建造2 類建造中。玄武巖鋯石SHRIMP 年齡為1 348 Ma(姜春發(fā)等,1992),發(fā)育反映洋島海山的雙層結(jié)構(gòu),即下部洋島玄武巖,上部洋島碳酸鹽巖。早古生代蛇綠巖產(chǎn)于剪切變形的復(fù)理石及中基性火山巖系中,主要由二輝橄欖巖、尖晶石斜方輝石橄欖巖、輝石巖、輝長輝綠巖、玄武巖等組成。輝綠巖和玄武巖地球化學(xué)顯示洋中脊拉斑玄武巖或不成熟島弧拉斑玄武巖特征,表明其可能形成于大洋向具有厚陸殼的大陸弧前俯沖帶環(huán)境。玄武巖鋯石U-Pb 年齡為466 Ma,變質(zhì)變形成因角閃石類礦物Ar-Ar 年齡為445 Ma(潘桂棠等,2017)。
木孜塔格-布喀達(dá)坂蛇綠混雜巖帶主要由系列蛇綠巖、玄武巖、火山弧巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖及大量的復(fù)理石巖塊(片)組成,巖塊(片)之間多呈斷層接觸,走向?yàn)榻鼥|西向,局部為北東或北西向。石炭紀(jì)—二疊紀(jì)形成的不同火山-沉積建造,在洋盆俯沖-碰撞過程中被卷入蛇綠混雜巖中,尤其是半深海-深海盆地中含火山的復(fù)理石巖系,構(gòu)造剪切變形強(qiáng)烈,但變質(zhì)程度僅達(dá)到綠片巖相。蛇綠巖及火山巖的巖石組合主要為變輝橄欖巖、變堆晶巖、變基性熔巖等,玄武巖主要形成于大洋中脊構(gòu)造環(huán)境,輝長巖同位素年齡為246~369 Ma(姜春發(fā)等,1992;王秉璋等,2000)。此外,近年來在該蛇綠混雜巖帶中發(fā)現(xiàn)有早古生代蛇綠巖殘塊、苦海洋島型輝長巖巖塊、島弧型閃長巖巖塊(李王曄等,2007),表明該混雜巖帶與東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶,同屬原-古特提斯向北俯沖消減的產(chǎn)物,只是弧后擴(kuò)張作用過程在晚古生代俯沖增生帶中有早古生代蛇綠巖殘?bào)w的構(gòu)造侵位(潘桂棠等,2017)。
(2)塔尼馬斯-康西瓦結(jié)合帶(Ⅷ2)
該結(jié)合帶位于阿爾金大型左行走滑斷裂的西側(cè),按其空間出露位置,可進(jìn)一步劃分為康西瓦-蘇巴什蛇綠混雜巖帶(Ⅷ2-1,Pz)和塔尼馬斯(Tanymas)蛇綠混雜巖帶(Ⅷ2-2,Pz2)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
康西瓦-蘇巴什蛇綠混雜巖帶位于阿爾金大型走滑斷裂西側(cè),是康西瓦-南昆侖-瑪多-瑪沁對(duì)接帶左行錯(cuò)位后的西段,是北側(cè)秦祁昆造山系西段西昆侖弧盆系與南側(cè)羌塘-三江造山系西段塔什庫爾干-甜水海地塊的重要分界構(gòu)造帶。帶內(nèi)出露前寒武紀(jì)變質(zhì)巖,呈大小不等的構(gòu)造巖塊夾持于混雜巖中。該帶以大量發(fā)育古生代蛇綠混雜巖為顯著特征,依據(jù)混雜巖斷續(xù)狀展布的空間特定,可進(jìn)一步劃分為2 個(gè)亞帶:①早古生代蒙古包-普守蛇綠混雜巖,出露較齊全,可見超基性巖(以云母二輝石巖和含斜輝石巖為主)、基性雜巖體(主要為輝長巖、輝石閃長巖、輝綠巖等)和基性火山巖,巖石地球化學(xué)顯示蛇綠巖形成于早古生代大陸邊緣擴(kuò)張洋盆(崔建堂等,2006)。②蘇巴什-康西瓦蛇綠混雜巖,由綠泥石石英片巖、綠泥絹云片巖、糜棱巖等剪切基質(zhì),包繞蛇紋巖、蛇紋石化橄欖巖、輝石巖、輝長巖、枕狀玄武巖以及大理巖等塊體組成的蛇綠混雜巖和火山-沉積建造組合的增生雜巖帶,放射蟲化石鑒定時(shí)代為早石炭世—中二疊世(潘桂棠等,2017)。
塔尼馬斯蛇綠混雜巖為古特提斯洋向北俯沖消亡的產(chǎn)物(Robinson,2015;Chapman et al.,2018),是劃分北-中帕米爾構(gòu)造單元的地質(zhì)界限,也是親岡瓦納陸塊與親亞洲陸塊的分界線(Imrecke et al.,2019)。該帶中-東部地區(qū),可見蛇紋巖和輝綠巖出露(成守德,2015),上盤主要由三疊系強(qiáng)變質(zhì)沉積巖組成,同時(shí)可見大量三疊紀(jì)巖漿巖侵入(Schwab et al.,2004;Robinson et al.,2004;Rutte et al.,2017);下盤主要由新元古界—白堊系變質(zhì)沉積相硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖組成(Imrecke et al.,2019)。根據(jù)三疊紀(jì)俯沖相關(guān)花崗侵入巖分布特征和早侏羅世俯沖帶兩側(cè)變質(zhì)作用,限定塔尼馬斯古特提斯洋盆最終關(guān)閉的時(shí)間為晚三疊(約241 Ma),向東至金沙江古特提斯洋盆,關(guān)閉時(shí)間限定為210~220 Ma(Xiao et al.,2005;Robinson et al.,2012;Robinson,2015;Wang et al.,2020a;Chen et al.,2021a)。
該造山系屬于晚古生代羌塘-三江造山系的西延部分,位于北側(cè)塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖對(duì)接帶西段和南側(cè)巴扎拉克-魯山普哈特(-班公湖-雙湖-怒江)對(duì)接帶西段之間的區(qū)域(Zhang et al.,2020,2021),可細(xì)分為喀拉塔格-巴顏喀拉地塊(Ⅸ1)和中帕米爾-甜水海地塊(Ⅸ2,AnNh)2 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
(1)喀拉塔格-巴顏喀拉地塊(Ⅸ1)
研究區(qū)僅出露喀拉塔格-巴顏喀拉地塊的西北一隅,并以阿爾金大型左行走滑斷裂為界,可進(jìn)一步劃分為東側(cè)的巴顏喀拉前陸盆地(Ⅸ1-1,T3)和西側(cè)的喀拉塔格前陸盆地(Ⅸ1-2,T3)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。
巴顏喀拉前陸盆地和喀拉塔格前陸盆地被北阿爾金走滑斷裂截切,為可可西里-松潘前陸盆地的西延部分。巴顏喀拉前陸盆地基底主要為韌性變形的流變褶皺、韌性剪切帶和脆性變形的斷層,而蓋層多以不同位態(tài)的壓扁褶皺及其相關(guān)的逆斷層、平移斷層,主要表現(xiàn)為系列北西西-南東東向的褶皺及縱向斷層,絕大部分被巨厚的三疊系復(fù)理石所覆蓋。古生代發(fā)育被動(dòng)邊緣盆地中的深水陸棚相-斜坡相碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積,早—中三疊世該區(qū)延續(xù)被動(dòng)大陸邊緣盆地發(fā)展史,沉積半深水-深水濁流沉積環(huán)境下的巨厚碎屑復(fù)理石和濁積巖,中三疊世末受控于揚(yáng)子陸塊向西楔入,該區(qū)由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)為周緣前陸盆地,發(fā)育粗-細(xì)-粗的沉積旋回演化,反映了由向上變深的海進(jìn)體系域經(jīng)高水位體系域到向上變淺的海退體系域的完整沉積旋回,相伴發(fā)生的碰撞型花崗巖同位素年齡為212~220 Ma(陳文等,1997;朱迎堂等,2003;楊立強(qiáng)等,2015;Yang et al.,2017)。侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)為后碰撞造山環(huán)境,發(fā)育受逆沖斷裂控制的斷陷盆地和內(nèi)部凹陷盆地;古近紀(jì)—新近紀(jì)受逆沖-走滑斷裂的控制,發(fā)育系列大型斷陷-走滑盆地,沉積河湖相碎屑磨拉石建造??袂瓣懪璧匾郧昂溟L城系甜水海群、薊縣系岔路口組變質(zhì)細(xì)碎屑巖夾泥質(zhì)巖為變質(zhì)基底,青白口系肖爾克谷地巖組以含疊層石為特征,構(gòu)成變質(zhì)基底之上陸表海盆地中的較穩(wěn)定沉積蓋層。志留紀(jì)—二疊系發(fā)育被動(dòng)邊緣裂陷盆地沉積序列,三疊紀(jì)隨著北側(cè)康西瓦-蘇巴什洋盆的閉合與弧-陸碰撞作用,開始由被動(dòng)邊緣盆地轉(zhuǎn)化為前陸盆地,發(fā)育一套深水陸棚-次深海相砂頁巖復(fù)理石建造,且變形強(qiáng)烈。伴隨碰撞造山作用,發(fā)育晚三疊世—侏羅紀(jì)與碰撞-后碰撞作用相關(guān)中酸性侵入巖,其同位素年齡為172~201 Ma(王立全等,2015)。
(2)中帕米爾-甜水海地塊(Ⅸ2,AnNh)
該地塊為羌北地塊在阿爾金斷裂以西的延伸部分,發(fā)育前寒武系褶皺基底,早—中元古界變質(zhì)巖系構(gòu)成地塊的變質(zhì)基底,其上青白口系肖爾克谷地巖組為一套含藻紋層淺變質(zhì)碎屑巖-碳酸鹽巖建造,構(gòu)成地塊變質(zhì)基底之上的初始沉積蓋層。寒武紀(jì)—石炭系為一套淺海相碳酸鹽巖-碎屑巖沉積組合,代表穩(wěn)定地塊上陸表海盆地中的沉積序列。二疊系主要為一套深水陸棚-斜坡相碎屑巖-碳酸鹽巖夾硅質(zhì)巖和玄武巖、火山角礫巖組合,屬于被動(dòng)邊緣裂谷盆地沉積序列。三疊系—白堊系為一套濱淺海相碎屑巖-碳酸鹽巖建造,代表穩(wěn)定地塊上陸表海盆地沉積序列。新生界廣泛分布,局部缺古近系—新近系沉積。該地塊發(fā)育與碰撞作用有關(guān)的中鉀鈣堿性系列島弧型花崗巖類,鋯石U-Pb 年齡為210~232 Ma,后碰撞期侵入巖形成時(shí)代為169~172 Ma 和74~121 Ma(李榮社等,2008;董連慧等,2015;Zhang et al., 2019;Li et al.,2019;李杭等,2020;李光明等,2021;曹華文等,2022)。
該對(duì)接帶位于北側(cè)中帕米爾(-羌塘-三江)造山系與南側(cè)南帕米爾-拉達(dá)克(-岡底斯-喜馬拉雅)造山系之間,屬于班公湖-雙湖-怒江對(duì)接帶的西延部分,可細(xì)分為魯山-普哈特(Rushan-Pshart)蛇綠混雜巖帶(Ⅹ1-1,Pz2-K?)和潘焦-巴扎拉克蛇綠混雜巖帶(Ⅹ1-2,Pz2-K?)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
魯山-普哈特(Rushan-Pshart)蛇綠混雜巖帶位于中帕米爾與南帕米爾之間,其西段蛇綠混雜巖出露較完整,主要由玄武巖、超鎂鐵質(zhì)巖、灰?guī)r、放射蟲硅質(zhì)巖等組成;東段蛇綠混雜巖帶遭受了更加強(qiáng)烈的變形,識(shí)別難度較大(Burtman et al.,1993)。該帶總體向北逆掩,其剖面從石炭紀(jì)開始,石炭系—下二疊統(tǒng)為陸源碎屑巖,晚二疊世—三疊紀(jì)出現(xiàn)灰?guī)r、硅質(zhì)巖、放射蟲硅質(zhì)巖及基性火山巖,侏羅系為硅質(zhì)巖-雜砂巖組合,局部含有灰?guī)r塊的“混雜堆積”,灰?guī)r塊中含有志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)化石,其上為白堊系(K1)雜色碎屑巖不整合覆蓋。中帕米爾被動(dòng)陸緣環(huán)境下石炭統(tǒng)—侏羅系連續(xù)的地層層序指示魯山-普哈特大洋巖石圈向北俯沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)發(fā)生于晚侏羅世—早白堊世(Wang et al.,2020b,2021a)。中塔邊境附近中帕米爾輝長巖脈研究顯示,魯山-普哈特古特提斯洋盆至230 Ma 尚未關(guān)閉(洪俊等,2017)。該帶主要出露晚古生代超美鐵質(zhì)巖(308~312 Ma)、枕狀玄武巖、藍(lán)閃石片巖(222 Ma)、蛇綠混雜巖等,向西與阿富汗的潘焦-巴扎拉克蛇綠混雜巖帶相連,向東可能接班公湖-雙湖-怒江古特提斯帶,逆沖斷裂、偃臥褶皺極為發(fā)育,至少發(fā)生過3 次大規(guī)模的橫向收縮(何國琦,2004;Wang et al.,2021b),而收縮程度最大的事件發(fā)生在晚侏羅世—白堊紀(jì)(Robinson, 2015)。
潘焦-巴扎拉克蛇綠混雜巖帶沿阿富汗境內(nèi)法拉河分布,位于興都庫巖漿弧南側(cè),南帕米爾弧盆系北緣(圖2)。發(fā)育上三疊統(tǒng)—侏羅系厚層狀復(fù)理石建造和典型的蛇綠混雜巖,玄武質(zhì)-安山質(zhì)火山巖和巨厚的灰?guī)r滑塌塊體夾于復(fù)理石層中,超鎂鐵質(zhì)巖多呈小型透鏡狀產(chǎn)出,其中含有外來板塊的二疊系—三疊系碳酸鹽巖,巖石年代學(xué)限定該縫合帶完全閉合于早白堊世,且該帶可向西南延伸500 km 以上,至阿富汗的法拉省。蛇綠混雜巖斜長角閃巖中藍(lán)片巖的發(fā)現(xiàn)表明該帶發(fā)生過高壓變質(zhì)事件(Tapponnier et al.,1981;Beck et al.,1995;Chevalier et al.,2012;Saibi et al.,2015;Shroder et al.,2021)。此外,在泥質(zhì)巖石中可見晚三疊世—白堊紀(jì)放射蟲硅質(zhì)巖夾層(成守德,2015)。該縫合帶將中阿富汗地塊分為北部的法拉地塊和南部的赫爾曼德地塊。
該造山系位于北側(cè)巴扎拉克-魯山普哈特(-班公湖-雙湖-怒江)對(duì)接帶和南側(cè)印度陸塊區(qū)之間的區(qū)域,屬于中生代岡底斯-喜馬拉雅造山系的西延部分,可進(jìn)一步細(xì)分為南帕米爾(-岡底斯)弧盆系(Ⅺ1)、喀布爾-印度河(-雅魯藏布江)結(jié)合帶(Ⅺ2)和白沙瓦-斯里那加(-喜馬拉雅)地塊(Ⅺ3,An€)3 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
(1)南帕米爾(-岡底斯)弧盆系(Ⅺ1)
該弧盆系可細(xì)分為南帕米爾(-昂龍崗日-班戈-騰沖)巖漿?。á?-1)、什約克(Shyok)(-獅泉河-申扎-嘉黎)蛇綠混雜巖帶(Ⅺ1-2)和科西斯坦-拉達(dá)克(-岡底斯-察 隅)巖 漿 弧(Ⅺ1-3)3 個(gè) 三 級(jí) 構(gòu) 造 單 元(圖2,表1)。
南帕米爾弧盆系具有泛非期變質(zhì)基底,最老地層為太古界沙赫達(dá)林群和戈蘭群,巖石組合為片麻巖、混合巖、石英巖、大理巖等。元古宙石英砂巖、大理巖化灰?guī)r及變輝綠巖不整合于太古界之上(張海迪等,2019)。以阿里庫爾(Alichur)剪切帶為界,可劃分為東南帕米爾和西南帕米爾(Schwab et al.,2004;Schmidt et al.,2011;Stübner et al.,2013)。作為大基梅里安的組成部分(Larger Cimmerian)(Metcalfe,2013),南帕米爾經(jīng)歷了寒武紀(jì)裂谷事件。晚石炭世—早二疊世發(fā)育岡瓦納相含礫板巖,中二疊世—三疊紀(jì)發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地沉積與斜坡、盆地相沉積互層,角度不整合上覆侏羅系海相灰?guī)r沉積建造。發(fā)育強(qiáng)烈的多期次巖漿活動(dòng),尤以2 個(gè)時(shí)期更為強(qiáng)烈:①早二疊世中基性巖漿活動(dòng),巖石地球化學(xué)顯示為板內(nèi)拉張環(huán)境(洪俊等,2014)。②晚侏羅世—早白堊世堿性花崗巖類巖漿活動(dòng),是印度板塊向北俯沖消減的結(jié)果,并于晚白堊世(76~102 Ma)增生到歐亞大陸上(Searle et al.,1999;成守德等,2015)。根據(jù)白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)對(duì)比研究,指出南帕米爾為岡底斯巖漿弧的向西延伸(Schwab et al.,2004;Villarreal et al.,2020)。
什約克(Shoyk)蛇綠混雜巖帶發(fā)育海盆環(huán)境的玄武質(zhì)蛇綠巖塊體,以及遠(yuǎn)洋-陸架環(huán)境沉積地層,將南帕米爾劃分為北側(cè)的南帕米爾巖漿弧和南側(cè)的科西斯坦-拉達(dá)克巖漿弧。蛇綠混雜巖被構(gòu)造強(qiáng)烈變形分割,難以見到蛇綠巖套的原始巖石組合,呈逆沖推覆形態(tài)侵位,蛇綠巖序列的火山巖組分為綠片巖相鎂鐵質(zhì)火山巖,包括枕狀玄武巖和少量燧石和灰?guī)r團(tuán)塊(Thanh et al.,2012;Saktura et al.,2020)。通過火山巖組合分析,蛇綠混雜巖年齡為104~125 Ma,輝長蘇長巖和斜長花崗巖年齡為157~159 Ma,混雜巖地層中發(fā)現(xiàn)早白堊世阿爾布階(Albian)圓笠蟲化石(Rolland et al.,2000; Matsuaru et al.,2006),通過碎屑鋯石及侵入花崗巖同位素定年限定蛇綠混雜巖上覆磨拉石建造形成時(shí)間為85~92 Ma(Borneman et al.,2015;Saktura et al.,2021),表明蛇綠混雜巖在成熟洋內(nèi)島弧環(huán)境形成時(shí)代的下限為159 Ma,結(jié)束于晚白堊世。通過區(qū)域?qū)Ρ日J(rèn)為,什約克蛇綠混雜巖帶具有與班公湖俯沖帶具有較好的對(duì)比性,而與雅魯藏布江縫合帶差異較大(Liu et al.,2014;Jagoutz et al.,2015;Saktura et al.,2020)。綜 合 魯 山 哈 特(Rushan-Pshart)與 什 約 克(Shyok)、班公湖-怒江與獅泉河-嘉黎縫合帶關(guān)于大陸邊緣成熟洋盆、侵入巖形成時(shí)代、蛇綠巖地球化學(xué)等方面研究進(jìn)展(Zhu et al.,2011,2013;Hou et al.,2013,2015;He et al.,2018;Zeng et al.,2018;Wang et al.,2020b;Saktura et al.,2020;徐夢(mèng)婧等,2020;張向飛等,2022),認(rèn)為什約克(Shyok)與中國境內(nèi)獅泉河-嘉黎蛇綠巖帶相連。
(2)喀布爾-印度河(-雅魯藏布江)結(jié)合帶(Ⅺ2)
喀布爾-印度河結(jié)合帶作為南帕米爾(-岡底斯)弧盆系和白沙瓦-斯里那加(-喜馬拉雅)地塊(An€)的重要分界,東延與雅魯藏布江結(jié)合帶相接。基于該結(jié)合帶空間出露位置,可細(xì)分為西段的印度河蛇綠混雜巖帶(Ⅺ2-1,T-K)和東段的喀布爾蛇綠混雜巖帶(Ⅺ2-2,T-K)2 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元(圖2,表1)。
該結(jié)合帶呈近東西向展布長達(dá)2 500 km 以上,以蛇綠混雜巖體(帶)不連續(xù)出露為特征(Hu et al.,2014)。印度蛇綠混雜巖帶主要由疊瓦狀綠片巖相-藍(lán)片巖相的變質(zhì)沉積巖、變質(zhì)火山巖和蛇綠巖塊組成,在巴基斯坦Swat 地區(qū)獲得花崗片麻巖鋯石TIMS 年齡為267 Ma(Anczkiewicz et al.,2001)。該結(jié)合帶中橄欖巖體大量出現(xiàn),超鎂鐵質(zhì)巖以方輝橄欖巖為主,同時(shí)可見大量二輝橄欖巖和純橄巖,枕狀玄武巖與橄欖巖之間常被輝綠巖席(脈)占據(jù)。蛇綠混雜巖形成時(shí)代呈現(xiàn)侏羅紀(jì)—早白堊世、晚白堊世(Khan et al.,2017)2 個(gè)峰期。雅魯藏布江帶蛇綠混雜巖帶中輝長巖與輝綠巖集中形成于130~120 Ma(吳福元等,2014)。因此,該結(jié)合帶蛇綠混雜巖于晚白堊世以前(印度-亞洲大陸開始碰撞以前)疊覆至印度被動(dòng)大陸邊緣的,在此基礎(chǔ)上發(fā)育新生代喜馬拉雅造山變形變質(zhì)作用(Ding et al.,2005;Khan et al.,2017)。在蛇綠混雜巖中發(fā)現(xiàn)多處(超)高壓變質(zhì)巖,如Kaghan (UHP)、Tso Marari(UHP)、Stak(HP)、Shangla(BS)、Sapi-Shergol(BS),巖性主要為榴輝巖和藍(lán)閃石片巖,礦物主要為石榴子石、綠輝石、柯石英、多硅白云母、黝簾石、藍(lán)晶石、金紅石等(Chen et al.,2021b;Li et al.,2022)。根據(jù)產(chǎn)出為主可將(超)高巖變質(zhì)巖分為2 類:①形成于該結(jié)合帶蛇綠混雜巖中以藍(lán)片巖為主,如Shangla(BS)、Sapi-Shergol(BS),形成于80~100 Ma,峰期變質(zhì)溫壓條件為0.7~1.0 Gpa、350~420 ℃。②形成于結(jié)合帶南部推覆體頂部,如Kaghan (UHP)、Tso Marari(UHP)、Stak(HP),來源于新提特提斯大洋巖石圈地幔,巖石地球化學(xué)具有E-MORB 特征,形成于47~45 Ma,峰期變質(zhì)溫壓條件為2.6~2.8 Gpa 和600~620 ℃,表明這些榴輝巖經(jīng)歷了快速且陡傾的俯沖過程(Robinson et al.,2004; Yang et al.,2007;St-Onge et al.,2013;Borneman et al.,2014;Wilke et al.,2015;Chen et al.,2021b;Li et al.,2022)。
(3)白沙瓦-斯里那加(-喜馬拉雅)地塊(Ⅺ3,An€)
該地塊具有前寒武紀(jì)泛非期基底,零星出露于巴基斯坦西北部元古帶地層中發(fā)現(xiàn)有0.8 Ga 的巖石(Ahmad et al.,2013)。寒武系為淺海相砂巖、頁巖、黑色頁巖、海綠石頁巖,含早寒武世三葉蟲化石,為渴湖相沉積;奧陶系—志留系為淺海相石英砂巖,泥板巖,千枚巖,灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等;泥盆系以淺海相碎屑巖為主,石炭系中見冰磧礫巖,具岡瓦納相特征,多被新生界所覆蓋;二疊紀(jì)發(fā)育大面積裂谷環(huán)境堿性大火成巖省,活動(dòng)時(shí)間為240~290 Ma,同時(shí)期花崗巖質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)開始于280~275 Ma,侵位于寒武系—泥盆系地層中(Dipietro et al.,2021),由基梅里大陸分離出泛大陸邊緣事件形成(Ahmad et al.,2013)。新生代由于印度板塊的向北俯沖,形成了一系列由北向南的逆沖斷裂帶。變質(zhì)作用具有由南而北向主地幔逆沖斷裂(MMT)方向遞增的趨勢,基底巖石的變質(zhì)作用早于寒武紀(jì)花崗巖的侵入時(shí)期,而喜馬拉雅期的區(qū)域變質(zhì)作用,使北部(土爾耳-中伊朗-岡底斯中間板塊)中生界及基底巖層同時(shí)變質(zhì),在正片麻巖鋯石中獲得核部年齡為816 Ma,而邊部年齡為474 Ma(Ahmad et al.,2013)?;讕r系有大量花崗巖、偉晶巖的侵入,其中斑狀均質(zhì)堇青石花崗巖侵人體,屬于沿喜馬拉雅山南坡延伸的一個(gè)寒武紀(jì)花崗巖帶(成守德,2015)。
該陸塊區(qū)主要由杰赫勒姆前陸盆地(Ⅻ1,Cz)組成(圖2,表1)。具有前寒武紀(jì)泛非期基底,主要由大量花崗巖及偉晶巖侵入的砂質(zhì)板巖及黑云母片巖組成。蓋層主要由古生代—中生代—新生代碎屑巖及碳酸鹽巖組成。石炭系—二疊系中見冰磧礫巖,具岡瓦納相特征;侏羅紀(jì)—早白堊世以發(fā)育深水-淺水相石英砂巖和火山巖屑砂巖為特征,如唯美組和日朗組;早—晚白堊世隨著印度-亞洲大陸快速相比漂移,發(fā)育遠(yuǎn)洋-半遠(yuǎn)洋沉積組合,代表該時(shí)期以穩(wěn)定沉降為主,如西喜馬拉雅Chikkim 組;晚白堊世—早古近世主要受德干大火成巖省影響,該區(qū)域表現(xiàn)為海水變淺和石英砂巖再循環(huán)。之后進(jìn)入青藏高原整體碰撞隆升過程(成守德,2015;胡修棉等,2017;王二七,2017)。
全球性超大陸的裂解與匯聚過程,實(shí)質(zhì)上是大洋巖石圈與大陸巖石圈相互轉(zhuǎn)換(亦即洋-陸轉(zhuǎn)換)演化的歷史發(fā)展進(jìn)程,承接于羅迪尼亞超大陸解體以來的全球洋-陸演化歷史存在“三大陸(勞亞、泛華夏、岡瓦納)”和“三大洋(古大西洋、古亞洲洋、特提斯洋)”并存的時(shí)空格局(潘桂棠等,2009,2013,2017;王立全等,2013,2021)(圖1)。中國新疆-中亞地區(qū)構(gòu)造演化主體受“一個(gè)大陸(泛華夏大陸)、兩個(gè)大洋(古亞洲洋、特提斯洋)”洋-陸巖石圈體制轉(zhuǎn)換過程控制,主要表現(xiàn)為北部古亞洲洋及其2 個(gè)大陸邊緣多島弧盆系、南部特提斯洋及其2 個(gè)大陸邊緣多島弧盆系的構(gòu)造演化過程。
根據(jù)俯沖增生雜巖及蛇綠混雜巖的展布,古亞洲洋殘跡主要表現(xiàn)為近東西向延伸,北支沿齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶延伸;南支沿突厥斯坦-阿特巴什-南天山對(duì)接帶延伸,向西可延伸至里海西岸,在咸海南部可能有一分支向北沿主烏拉爾蛇綠巖帶延伸(圖2)。南北兩支向東經(jīng)索倫、溫都爾廟后,匯聚至西拉木倫對(duì)接帶(潘桂棠等,2017)。古亞洲洋的形成最早可追溯至新元古代Rodinia 超大陸的裂解事件;亦有學(xué)者通過古地磁研究和構(gòu)造帶雜巖定年結(jié)果,認(rèn)為其可能形成于中元古代裂解作用(Wan et al.,2019),演化至石炭紀(jì)消亡(圖3)。
圖3 古亞洲洋演化簡圖Fig.3 Simplified cartoon of Ancient Asia Ocean evolution history
寒武紀(jì)早期,成冰紀(jì)—埃迪卡拉紀(jì)形成的部分裂谷開始閉合,西伯利亞與勞倫古陸分離,在西伯利亞與塔里木-卡拉庫姆地塊之間形成廣闊的古亞洲洋,大洋中親塔里木地塊,如準(zhǔn)噶爾、吐哈、賽里木湖、中天山等地塊先后從塔里木古大陸分離,向北漂移形成多島洋格局(圖1)。寒武紀(jì)—中奧陶世普遍發(fā)育拉張伸展構(gòu)造背景下被動(dòng)大陸邊緣或裂谷盆地,如齋桑-額爾齊斯洋北側(cè)的阿爾泰被動(dòng)大陸邊緣沉積建造。古亞洲洋從北到南發(fā)育2 個(gè)并列的主洋盆:齋桑-額爾齊斯洋盆和突厥斯坦-南天山洋盆。晚奧陶世—志留紀(jì),齋桑-額爾齊斯洋發(fā)生雙向俯沖,向北俯沖形成阿爾泰(-興蒙)多島弧盆系,向南俯沖形成烏拉爾-哈薩克斯坦-天山多島弧盆系,南天山大洋從奧陶紀(jì)開始向北俯沖(潘桂棠等,2016)。
齋桑-額爾齊斯洋晚古生代俯沖消亡,晚泥盆世—早二疊世形成的額爾齊斯-齋桑結(jié)合帶為古亞洲洋北支最終消亡的對(duì)接帶,其北側(cè)形成南阿爾泰南緣增生弧,南側(cè)形成烏拉爾-哈薩克斯坦-天山造山系。由古生物地理區(qū)劃可以確定南天山-索倫縫合帶為古亞洲洋的南支,其俯沖過程的結(jié)束時(shí)限不早于二疊紀(jì)(Xiao et al.,2008,2015;肖文交等,2019)。早石炭世,隨著向北運(yùn)動(dòng)板塊發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn),大陸邊緣巖漿活動(dòng)均較活躍,洋殼俯沖擴(kuò)展至整個(gè)哈薩克斯坦大陸邊緣,形成一系列巖漿巖帶;至晚石炭世轉(zhuǎn)入碰撞階段,在烏拉爾、哈薩克斯坦、準(zhǔn)葛爾、天山地區(qū)形成造山帶。中天山由于板內(nèi)伸展作用發(fā)育大量的花崗質(zhì)侵入巖,構(gòu)成中天山構(gòu)造巖漿巖帶,研究揭示天山地區(qū)晚石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖漿活動(dòng)屬板(陸)內(nèi)裂谷巖漿作用,伴隨中亞地區(qū)大火成巖省形成(李寶強(qiáng)等,2014)。晚二疊世是中亞造山帶完全形成的時(shí)期,伴隨著歐亞大陸顯著北移運(yùn)動(dòng)發(fā)育強(qiáng)烈的走滑構(gòu)造運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致大量走滑剪切帶和裂谷在塔里木、曼格什拉克和天山地區(qū)普遍發(fā)育(李寶強(qiáng)等,2014)。
中生代為古亞洲洋消亡后的陸塊匯聚碰撞背景,晚三疊世是由前期的古亞洲構(gòu)造域向太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)化的重要時(shí)期,在古亞洲、特提斯和太平洋三大構(gòu)造域相互作用下總體處于擠壓-走滑構(gòu)造體制。中侏羅世具有典型的快速沉積特征,是天然氣和褐煤的主要沉積時(shí)期,如西西伯利亞就以不斷加深的海盆和黑色頁巖沉積為特征,成為全球著名油氣盆地的主要生油建造。白堊紀(jì)古地理特征沒有顯著差異,大高加索弧后盆地消減,蒸發(fā)巖停止,土耳其盆地和準(zhǔn)葛爾盆地接受沉積(李寶強(qiáng)等,2014;潘桂棠等,2016)。
特提斯洋起源于Rodinia 超大陸的裂解,其開啟、擴(kuò)展、萎縮、消亡到匯聚造山的全過程受控于全球洋陸時(shí)空結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換(李文昌等,2010),其于新生代最終的閉合形成了現(xiàn)今東西向展布的阿爾卑斯山、土耳其-伊朗高原、喜馬拉雅山和青藏高原(吳福元等,2020)。根據(jù)特提斯演化歷史,特提斯可劃分為原特提斯(Z1-S)、古特提斯(D-T2)和新特提斯(T3-E2)3個(gè)階段(圖4)。
原特提斯洋(Z1-S)主體擴(kuò)張時(shí)間為550~480 Ma,呈現(xiàn)與古亞洲洋并存的格局(圖1)。受塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖原特提斯大洋向北俯沖消減作用制約,在泛華夏大陸群南緣發(fā)育北帕米爾-阿爾金-昆侖前鋒弧及其之后的早古生代多島弧盆系。在前鋒弧的前側(cè)從東向西發(fā)育江尕孜薩依-巴什瓦克高壓變質(zhì)巖帶,紅柳溝-拉配泉、阿帕-茫崖、祁漫塔格、庫地-其曼于特蛇綠巖帶,揭示前鋒弧北側(cè)北昆侖、柴達(dá)木、北帕米爾、祁漫塔格、奧依且克-塔木其等地早古生代地質(zhì)歷史,是多島弧、弧后海底擴(kuò)張與弧后盆地萎縮、消亡和弧-弧、弧-陸碰撞的演化過程,形成中國秦-祁-昆多島弧盆系(潘桂棠等,2017),向西延伸至北帕米爾弧盆系。原特提斯大洋南側(cè)為岡瓦納大陸印度陸塊的北部被動(dòng)邊緣,這一時(shí)期地層底界面記錄了“泛非造山”及造山后的裂谷事件,之后進(jìn)入長達(dá)500 Ma 的前海陸源沉積階段(王立全等,2015)。根據(jù)原特提斯洋蛇綠巖及增生雜巖的年齡特征,認(rèn)為塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖代表的原特提斯可能一直演化至中三疊世,顯示原-古特提斯連續(xù)演化特征,與昌寧-瀾滄構(gòu)造帶具有相似性(王立全等,2021)。
古特提斯洋(D-T2)主要形成羌塘-三江和岡底斯-喜馬拉雅多島弧盆系,受古特提斯大洋向東俯沖消減作用的制約,泛華夏大陸群(主體為華夏-楊子陸塊)的西南緣發(fā)育唐古拉-他念他翁前鋒弧及其之后的晚古生代多島弧盆系。南帕米爾-拉達(dá)克-岡底斯-喜馬拉雅古特提斯于石炭紀(jì)開始的向南俯沖消減,使得岡瓦納大陸北部邊緣由較穩(wěn)定的被動(dòng)邊緣轉(zhuǎn)化為活動(dòng)大陸邊緣盆地沉積,從北向南順序表現(xiàn)為石炭紀(jì)—二疊紀(jì)岡底斯島弧→雅魯藏布江弧后裂陷-裂谷盆地→喜馬拉雅陸緣裂陷盆地的弧盆系空間格局。雅魯藏布江-喜馬拉雅地區(qū)于石炭紀(jì)—二疊紀(jì)弧后伸展形成陸緣裂陷-裂谷盆地,發(fā)育二疊紀(jì)鈣堿性-亞堿性系列玄武巖。岡瓦納大陸的北部及其活動(dòng)邊緣和北側(cè)特提斯大洋發(fā)生俯沖,石炭紀(jì)—二疊紀(jì)發(fā)育以陸緣冰水成因的含礫砂板巖,向北深海盆地中發(fā)育含冰筏消融墜礫石的硅泥質(zhì)遠(yuǎn)源濁積巖(王立全等,2008,2021;潘桂棠等,2016;曾慶高等,2020)。隨著北側(cè)古特提斯大洋向南的進(jìn)一步俯沖消減,早—中三疊世南帕米爾-拉達(dá)克-岡底斯島弧帶從岡瓦納大陸北緣裂離,雅魯藏布江弧后洋盆初始形成;至晚三疊世時(shí)期,南帕爾爾-岡底斯島弧帶中北部沿什約克-獅泉河-嘉黎一線撕裂,什約克-獅泉河-嘉黎弧間洋盆開始形成。
侏羅紀(jì)—白堊紀(jì),總體表現(xiàn)為喀布爾-印度河-雅魯藏布江新提特提斯洋急劇擴(kuò)張,使得南帕米爾-岡底斯弧盆系拼合到亞洲陸塊上。晚白堊世印度板塊以較高的速度(18~20 cm/a)向北側(cè)的歐亞大陸運(yùn)動(dòng),新特提斯巖石圈相應(yīng)向北急劇俯沖,北部形成巨大的南帕米爾-岡底斯陸緣火山-巖漿弧和巨厚的復(fù)理石沉積(Gaina et al.,2007;潘桂棠等,2016;曾慶高等,2020;王立全等,2021)。新生代主要受印度與亞洲大陸碰撞,以及太平洋板塊向西俯沖于亞洲大陸之下的影響(潘桂棠等,2016),特提斯洋縮減,至始新世(E2)新特提斯洋最終閉合,阿拉伯和印度次大陸相撞,形成阿爾卑斯-喜馬拉雅褶皺帶,并形成陸內(nèi)和陸間海盆。漸新世—中新世早期以大規(guī)模海退為特征,西伯利亞西部、土耳其、楚-薩雷蘇和錫爾河坳陷開始發(fā)育湖積盆地。中—晚中新世碰撞作用在歐亞大陸的古地中海邊緣持續(xù),山間磨拉石坳陷發(fā)育山麓沉積物。晚中新世時(shí)期發(fā)育多次海侵作用,南帕米爾與碰撞有關(guān)的巖漿作用持續(xù)發(fā)育。因此,南帕米爾-拉達(dá)克-岡底斯-喜馬拉雅特提斯洋顯示古—新特提斯連續(xù)演化的特征,這與王立全等(2021)對(duì)南岡底斯特提斯演化的認(rèn)識(shí)一致。
(1)中國新疆-中亞地區(qū)主體是以近東西向穩(wěn)定的古老(卡拉庫姆-塔里木)陸塊區(qū)與南北不同時(shí)期動(dòng)態(tài)的造山系、對(duì)接帶組成的條帶相嵌結(jié)構(gòu)為基本特征,齋桑-額爾齊斯(向東與索倫-西拉木倫帶相接)對(duì)接帶是古亞洲洋最終消亡的地質(zhì)遺跡,古生代阿爾泰(-興蒙)多島弧盆系屬于勞亞大陸的西北利亞陸塊邊緣系統(tǒng),古生代烏拉爾-哈薩克斯坦-天山多島弧盆系很可能屬于勞亞大陸的東歐陸塊邊緣系統(tǒng);巴扎拉克-魯山普哈特(向東經(jīng)班公湖-雙湖-怒江帶,與昌寧-孟連帶相接)對(duì)接帶是特提斯洋最終消亡的地質(zhì)遺跡,古生代帕米爾-阿爾金-昆侖、中帕米爾(-羌塘-三江)多島弧盆系屬于泛華夏大陸西南邊緣系統(tǒng),中—新生代南帕米爾-拉達(dá)克(-岡底斯-喜馬拉雅)多島弧盆系屬于岡瓦納大陸印度陸塊北部邊緣系統(tǒng)。從比較大地構(gòu)造學(xué)的類比分析,古亞洲洋、特提斯洋及其大陸邊緣多島弧盆系構(gòu)造演化過程,非常相似于受印度洋、太平洋俯沖制約形成的新生代東南亞多島弧盆系構(gòu)造系統(tǒng)。
(2)從全球古大陸-大洋分布時(shí)空格局及其演變過程不難理解,古亞洲洋、特提斯洋的開啟承接于羅迪尼亞超大陸的解體,從新元古代晚期到中生代末,經(jīng)歷了由發(fā)生、發(fā)展到萎縮、消亡的長期連續(xù)的復(fù)雜演化過程;古亞洲和特提斯構(gòu)造域洋-陸構(gòu)造轉(zhuǎn)換階段的實(shí)質(zhì)是不同時(shí)期大陸邊緣一系列弧后盆地俯沖消亡、弧-弧或弧-陸碰撞的多島弧造山作用實(shí)現(xiàn)大陸邊緣增生。亦即承接于羅迪尼亞超大陸解體的大洋連續(xù)演化及其大陸邊緣增生-碰撞造山過程,應(yīng)是古亞洲和特提斯構(gòu)造域形成演化的主旋律。
(3)以板塊構(gòu)造理論和大陸邊緣“多島弧盆系”構(gòu)造新視角,將中國新疆-中亞地區(qū)劃分出阿爾泰(-興蒙)造山系(Ⅰ)、齋桑-額爾齊斯對(duì)接帶(Ⅱ)、烏拉爾-哈薩克斯坦-天山造山系(Ⅲ)、東歐陸塊區(qū)(Ⅳ)、突厥斯坦-阿特巴什-南天山對(duì)接帶(Ⅴ)、卡拉庫姆-塔里木陸塊區(qū)(Ⅵ)、北帕米爾-阿爾金-昆侖造山系(Ⅶ)、塔尼馬斯-康西瓦-南昆侖對(duì)接帶(Ⅷ)、中帕米爾(-羌塘-三江)造山系(Ⅸ)、巴扎拉克-魯山普哈特(-班公湖-雙湖-怒江)對(duì)接帶(Ⅹ)、南帕米爾-拉達(dá)克(-岡底斯-喜馬拉雅)造山系(Ⅺ)、印度陸塊區(qū)(Ⅻ)等12 個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元,進(jìn)一步劃分為32 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元和74 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。