南天山西段哈尔克山南坡地质构造特征及其演化

2014-02-17杜红星魏永峰李晓燕马玉霞

新疆有色金属 2014年4期

杜红星魏永峰李晓燕马玉霞

(①中国地质大学(北京)北京100083②新疆维吾尔自治区矿产资源储量评审中心乌鲁木齐830000③四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队双流610213④新疆地矿局第八地质大队阿克苏843000)

杜红星①②魏永峰③李晓燕④马玉霞②

南天山西段哈尔克山南坡位于塔里木和伊犁－中天山地块间，主要由古元古界、古生代、中-新生代地质体组成，根据沉积建造、岩浆作用、变形特征、变质程度及变形期次等差异，划分为虎拉山晚古生代裂陷槽、塔里木中央地块2个Ⅲ级构造单元，进一步划分为虎拉山石炭纪-二叠纪前陆盆地、老虎台前寒武纪隆起带及中－新生代库车山前坳陷3个Ⅳ级构造单元。综合区域资料、现位恢复，天山西段哈尔克山南坡具有中－新元古代塔里木北缘古陆的形成、震旦纪-奥陶纪塔里木北缘被动陆缘的形成、志留纪塔里木北缘被动陆缘发展、中泥盆世南天山构造带收缩汇聚、早石炭世南天山前陆盆地发展、二叠纪大陆伸展、二叠纪末-三叠纪初库车山前坳陷形成、中、新生代陆内演化8个演化阶段。

南天山西段地质特征构造单元构造演化

用板块构造观点探讨西天山的大地构造始于70年代末（陶钧政，吕正，1981；李春昱，王荃，1982，1983；张志勇等，1983；黄汲清,1984；张良臣，吴乃元，1985；阎文元，1985；成守德等，1986；陈哲夫,梁云海，1985；杨文勇等，1990；王作勋等，1990；肖序常等，1992，等）[1-2]，随着“国家三〇五项目”和地矿部重点项目“中国北方板块构造与成矿规律研究”等工作的开展，西天山地质板块研究有了很大进展。天山造山带是一系列微陆块、岛弧地体及镶嵌于其间不同时期的褶皱带为主的巨型复合造山带，是古亚洲洋构造域中乌拉尔－天山－阴山巨型褶皱系的组成部分[3-4]。南天山西段位于塔里木和伊犁－中天山地块间，主要由古元古界、古生代、中-新生代地质体组成，其与境外的南天山和乌拉尔洋相连，构成一个演化历史相对较长的复杂洋盆，其形成是哈萨克斯坦板块和塔里木板块相互作用的结果[5-6]。受研究程度的影响，存在着一些构造单元的性质尚不明确，不同构造单元存在形式及其相互间的内在关系认识不足等。本文则立足于笔者近年在本区的工作和前人已有的成果，结合最新进展，着重各构造单元本身特点及其构造意义，特别重视它们之间的内在联系，试图对南天山南坡地质构造特征及演化模式深入探讨，为进一步研究塔里木盆地北缘地质演化提供依据。

1 大地构造位置及构造单元划分

杨树德（1994）、张良臣（2003）等根据板块构造理论，将天山西段哈尔克山南坡划归为塔里木－华北板块（Ⅰ级）、塔里木微型板块（Ⅱ级）（图1）。本文根据沉积建造、岩浆作用、变形特征、变质程度、变形期次等差异，进一步划分出了三、四级构造单元，即：2个Ⅲ级构造单元：虎拉山晚古生代裂陷槽、塔里木中央地块，3个Ⅳ级构造单元：虎拉山石炭纪－二叠纪前陆盆地、老虎台前寒武纪隆起带、中－新生代库车山前坳陷（表1）。

2 构造单元特征

2.1 老虎台前寒武纪隆起带

塔里木古陆边缘出露太古宙陆核及围绕陆核增生的古元古代和中新元古代变质基底（肖序常，何国琦等，2004，胡霭琴，张国新等，2006）[7，8]，塔里木微板块以塔里木中央地块为中心，外围出现陆缘增生带（董连慧，屈迅等，2010）[9,10]。中深变质岩系木扎尔特岩群为本构造单元最老的地层，通过原岩恢复该岩群为浅海相碎屑岩夹长英质岩（U-Pb，1909+100 Ma）组成[11]，震旦纪期为后碰撞过铝花岗岩侵入[12]。可见本带为塔里木北缘古陆基底组成部分，已是不争的事实。

2.2 虎拉山石炭纪-二叠纪前陆盆地

石炭纪随着南天山构造带的汇聚，在哈尔克山南坡保留较长时期的残留海盆，主要表现为海－陆交互相环境，由沉积盆地性质转化为浅海前陆盆地。沉积了一套碳酸盐岩+细碎屑岩沉积建造。在早二叠世时，南天山在各统一的区域伸展背景下，形成了二叠纪“A型”花岗岩（钾长花岗岩、二长花岗岩）、花岗闪长岩及小提坎立克组双峰式特点的陆相火山岩，小提坎立克组与下伏地层间均呈不整合接触[13-14]。产于伊犁微板块中塔尔得套地区二叠纪火山岩亦具有同样特征[15]。褶皱一般为中等－开阔褶皱，且发育有在挤压机制下的平卧褶皱，断裂规模小，以近东西向脆性断裂为主，北西向少。

图1 大地构造位置图

表1 大地构造单元划分方案对比表

2.3 中－新生代库车山前坳陷

采用张良臣（2003）划分方案认为自早二叠世以后均为坳陷型沉积——库车山前坳陷[16-18]。三叠纪初在垂向隆升背景下出现山间裂陷，沉积了下－中三叠统俄霍布拉克组一套陆相粗碎屑岩（磨拉石建造）沉积，以角度不整合覆于小提坎立克组之上。中－晚三叠世为滨－浅湖相及沼泽相沉积。侏罗系受印支运动影响，盆地沉积中心向东、向南继续迁移，范围扩大，沉积了河流相粗碎屑岩、含煤碎屑岩。中侏罗世是盆地湖盆面积最大时期，盆地内多为滨、浅湖相沉积。中侏罗世晚期盆地略有下沉，沉积了浅湖相泥岩、泥晶白云质灰岩。受燕山构造运动影响，白垩纪早期为冲积扇－辫状河、湖泊相沉积，晚期为三角洲－辫状河沉积。发育宽缓短轴褶皱、脆性断层。

3 地质构造演化

研究区位于塔里木板块北缘，经历了多期构造运动和变质作用，形成了多个角度不整合界面。将研究区的地质构造发展历史划分为8个发展阶段。

3.1 中-新元古代塔里木北缘古陆的形成阶段

元古代早期，塔里木古陆壳增生和裂解同时交替进行，固结为刚性的联合古陆发生破裂，塔里木陆区北缘海在中元古代进一步拉张形成古南天山洋，塔里木板块与准噶尔－哈萨克斯坦古陆被元古南天山洋所分隔。古元古代晚期木扎尔特岩群及区域上温泉群、长城系阿克苏岩群均为元古南天山洋的产物。中－新元古代时期整个陆壳较薄，固化程度低，地壳处于高热流值，强活动环境。

3.2 震旦纪-奥陶纪塔里木北缘被动陆缘的形成阶段

震旦纪，随着塔里木板块与哈萨克斯坦板块的分裂扩张，产生古亚洲洋。震旦纪－奥陶纪在塔里木北缘陆块及其边缘，沉积了震旦系和寒武系盖层，标志着塔里木板块北侧由裂陷槽发展到被动大陆边缘的演化过程已完成。本阶段内本区处于持续隆升状态，无沉积记录。

3.3 志留纪塔里木北缘被动陆缘发展阶段

在西南天山北缘长阿吾子蛇绿岩的辉长岩获得（439.4±26.9）Ma形成年龄，刘本培等在南天山南缘的黑英山等蛇绿混杂岩带斜长角闪岩中获得（420.2±5.9）Ma、（430.3±5.2）Ma形成年龄，前者反映奥陶纪晚期西南天山北缘出现洋盆，后者证明志留纪南天山洋已发展成相当规模和构造复杂的多岛洋。区域上志留纪末被动陆缘进一步拉张，在晚志留世晚期出现裂谷式火山岩喷发夹层。在邻区客不来西谷地科克铁克达坂组第四段有中－基性偏碱性火山岩小规模喷发，说明该期火山活动较弱，范围有限，表明拉张期较短、程度较低。

3.4 中泥盆世南天山构造带收缩汇聚阶段

泥盆纪开始南天山构造带转入汇聚阶段，动力学背景由伸展机制向挤压机制转化，南天山洋盆向北俯冲、消减，与向南迁移的准噶尔－哈萨克斯坦板块在那拉提一线碰撞汇聚，形成哈尔克山，后期洋盆主体消退，形成浅海相环境。阿拉塔格组为一套浅海相细碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造，局部显示浊积岩特征，其沉积构造环境已表现出活动大陆边缘的特点。在洋盆向北俯冲的大环境下，局部出现松弛拉伸形成裂陷，形成中泥盆统阿拉塔格组火山岩夹层。

3.5 早石炭世南天山前陆盆地发展阶段

石炭纪初，区域上南天山南缘洋盆消亡，塔里木板块与哈萨克斯坦－准噶尔板块在那拉提一线对接碰撞，造成了大面积的山体形成和山脉隆起，形成了著名的那拉提－红柳河缝合带。随着南天山南缘洋盆的消失和造山运动，哈尔克山以北大部分上升成陆，而在哈尔克山以南则进入造山后期，主要表现为陆相－海相交互相沉积环境，沉积盆地性质转化为浅海前陆盆地或残余海盆，区域上的甘草湖组火山岩，表明在早石炭世曾经发生过构造裂解。

3.6 二叠纪大陆伸展阶段

早二叠世，本区内沉积层快速转变为小提坎立克组具双峰式特点的陆相火山岩（296.2+6.1 Ma），小提坎立克组陆相火山岩堆积覆盖了上升剥蚀的古陆及晚古生代之前的所有褶皱地层，形成小提坎立克组与下伏地层间角度不整合接触。同时期在准噶尔、天山山脉和塔里木盆地等更大构造背景内，广泛发育有碱性玄武岩、辉绿岩墙群及“A2型”碱长花岗岩（U-Pb，264.6～259.9 Ma）。小提坎立克组火山岩形成于后碰撞作用的伸展环境，是南天山造山带碰撞造山到后造山的转折阶段中下地壳熔融的产物，“A2型”碱长花岗岩主要形成于后造山构造垮塌阶段。这种岩浆活动反映了广大地区域内同时期内发生了大规模弥散型大陆伸展作用，同时也表明南天山晚古生代碰撞造山的峰期在早二叠世之前已经结束，南天山古洋盆在早二叠世之前已经闭合[2，13-14，19]。

3.7 二叠纪末-三叠纪初库车山前坳陷形成阶段

二叠纪末，随着那拉提缝合带进一步缝合，在垂向隆升背景下出现山间裂陷，在逆冲推覆构造、平行走滑构造基础上叠加了一系列正断层，拉张沉陷构成了地垒-地堑构造组合样式，形成了库车山前坳陷的雏形。三叠纪初地壳受挤压发生区域动－热变质作用和哈尔克山大幅度隆升，使哈尔克山南侧深陷的库车坳陷北缘接受了来自北部粗碎屑磨拉石沉积，以角度不整合上覆于下二叠统小提坎立克组之上，代表新源运动对库车前陆盆地形成产生的重要影响。

3.8 中、新生代陆内演化阶段

三叠纪初以后碰撞阶段完成了向板内阶段的转变，标志着造山阶段的结束，进入陆内构造演化阶段。三叠纪－白垩纪库车坳陷盆地沉积环境相对稳定，三叠纪早中期盆地拉张达到了极甚期。至三叠纪晚期转入相对汇聚阶段，在库车山前一带形成了湖泊－沼泽环境含煤建造。侏罗纪，受印支运动影响，具有后造山大陆伸展性质，天山褶皱带开始夷平、准平原化。白垩纪早期，受燕山运动影响，湖盆稍有下降。喜山期，边界断裂尤其是那拉提断裂受印度板块向北移与亚洲板块碰撞的远端效应影响，区内断裂构造活动加剧，天山主体强烈抬升，库车坳陷盆地发生急剧下降，近源磨拉石建造普遍发育。喜山晚期，受构造运动驱动，天山主体抬升达区内最大高度，坳陷区呈现近海咸化泻湖环境。

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