新疆东天山雅满苏镇北一带南华纪冰碛岩地质特征及意义

曹福根，赵树铭，王敦科，施文翔，刘崴国，董富荣

新疆东天山雅满苏镇北一带南华纪冰碛岩地质特征及意义

曹福根，赵树铭，王敦科，施文翔，刘崴国，董富荣

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

近年东天山开展的1∶25万区域地质调查工作在雅满苏镇北新发现一套冰碛岩，经填图及剖面调查研究，查明该套冰碛岩不整合于一套浅变质碎屑岩之上，与寒武—石炭纪大洋残片混杂产出，冰碛岩中有典型的冰川条痕石、马鞍石、压扭石等。经区域对比，该套冰碛岩组合与库鲁克塔格地区上南华统阿勒通沟组（Nh2a）可对比，下伏的浅变质碎屑岩与下南华统照壁山组（Nh1zh）可对比，初步确定其时代为南华纪。新发现的冰碛岩位于中天山地块北缘，为中天山地块与库鲁克塔格地块同属为塔里木微板块提供了新的证据。

雅满苏；冰碛岩；冰川条痕石；南华纪

新疆东天山地区一般指东经90°以东的吐哈盆地和塔里木盆地间中低山丘岭区，阿其克库都克断裂以北为觉罗塔格地区，以南为中天山地区。大地构造位置位于准噶尔与塔里木微板块的衔接部位，也是重要的成矿带，历来是疆内外地质工作者关注的焦点［1-6］。中天山地块的归属一直存在较大争议，更深一步的争议就是准噶尔微板块与塔里木微板块界线问题：一部分学者认为二者界线为红柳河蛇绿混杂带，其向西与南天山蛇绿混杂岩相接［4］❶❶张良臣.新疆板块构造单元划分图，新疆地矿局，2003、2005，那么中天山古地块则属准噶尔微板块。一部分则认为二者界线为康古尔-苦水（黄山）构造混杂带或阿其克库都克断裂［1-3，5］，那么中天山属塔里木微板块。不同学者由于对二者界线的认识不一致，从而对东天山地区构造单元划分及中天山地块、阿齐山-雅满苏火山岩带、康古尔-苦水（黄山）构造混杂带等构造属性持截然不同的认识。近年来部分学者通过对新疆古块体前南华纪变质基底研究，认为中天山与塔里木微板块库鲁克塔格地区基本相似［6］，并在中天山中部喀拉塔格一带发现了与库鲁克塔格地区下南华统贝义西组相似的早南华世火山岩建造❷❷新疆地矿局第一区调大队.新疆1∶25万大黑山幅区域地质调查成果报告，2003❸❸西安地质研究所.新疆东天山大黑山地区1∶5万（四幅联测）区域地质调查成果报告，2009，因而越来越多学者认为中天山与库鲁克塔格地区同属塔里木微板块，但仍缺乏有力证据。近年来在该区开展的1∶25万区调项目在雅满苏北一带新发现一套冰碛岩（图1）❹❹新疆地矿局第一区调大队.新疆1∶25万雅满苏镇幅区域地质调查成果报告，2013，并查明其不整合于一套浅变质碎屑岩之上，冰碛岩中有典型的冰川条痕石、马鞍石、压扭石等。经区域对比，该套冰碛岩组合与库鲁克塔格地区上南华统阿勒通沟组可对比，不整合下的浅变质碎屑岩与下南华统照壁山组可对比，初步确定其时代为南华纪。该发现对认识和理解觉罗塔格构造带及中天山地块的构造属性及演化具重要意义。

1 分布及剖面描述

本次新发现冰碛岩分布在雅满苏镇北一带（东戈壁钼矿至苦水火车站以北一带），以小角度或平行不整合于一套浅变质碎屑岩之上。该套冰碛岩中含典型冰川条痕石、压裂石、马鞍石等，经区域对比，该套冰碛岩与库鲁克塔格地区上南华统阿勒通沟组可对比，其不整合之下的碎屑岩与下南华统照壁山组可对比，二者常呈断块与寒武—石炭纪大洋残片混杂产出（图2）。本次工作测制多条剖面，以苦水车站北的XXIII号剖面具代表性（图3），剖面起点：

图1 研究区大地构造位置图Fig.1 Tectonics and location of study area

向斜未见顶上南华统阿勒通沟组（Nh2a）总厚度142.4 m 13.41.5 m 12.29.0 m 11.3.2 m 10. 9. 8.灰绿色、灰紫色变质薄层状-纹层粉砂质板岩、泥板岩，偶见冰碛砾石灰、灰黄色变质冰碛砾石质中粗粒岩屑砂岩、冰碛砂砾岩、砾岩夹纹层泥岩浅绿色变质含冰碛砾石薄层状粉砂质板岩夹纹层状粉砂质泥板岩黄褐色变质含冰碛砾石粗粒岩屑长石砂岩灰褐色变质含冰碛砾石中粗粒岩屑砂岩灰褐、黄褐色变质含冰碛砾石中粗岩屑长石砂岩61.3 m 17.6 m 17.8 m～～～～～～～～小角度不整合～～～～～～～～下南华统照壁山组（Nh1zh）总厚度327.5 m 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1.未见底========断层========苦水杂岩（∈—CK）：灰绿色玄武岩为主，上覆少量红色硅质岩灰绿色变质细砂岩灰、灰黄色变质岩屑砂岩灰褐色变质凝灰质砂岩、凝灰质粉砂质板岩灰绿色变质细砂岩、凝灰质粉砂岩灰绿色变质钙质粉砂岩夹灰紫色凝灰质粉砂岩深灰色变质凝灰质粉砂岩灰色变质中粗粒砂岩、灰绿色细砂岩、粉砂岩韵律层60.6 m 111.7 m 66.7 m 6.9 m 41.6 m 11.2 m 28.8 m

94 °12 ′12 ″，北纬41°59′09″，剖面岩性如下：从上述剖面可知照壁山组为一套浅变质碎屑岩沉积建造，岩性为浅变质的砂岩、粉砂岩，基本保留了原砂岩、粉砂岩面貌及原岩层序，具滨海相-浅海相沉积特征，为间冰期碎屑岩沉积。阿勒通沟组为一套冰水沉积，岩性为变质含冰碛砾石中细粒岩屑（长石）砂岩、变质粗粒岩屑长石砂岩、含冰碛砾石薄层-纹层状粉砂质泥板岩、冰碛砾石质中粗粒岩屑砂岩、冰碛泥砾岩、纹层泥岩等，与照壁山组较好区分，阿勒通沟组小角度不整合于照壁山组之上，呈较完整的向斜构造（图3）。

2 冰碛岩特征

经实测剖面及野外路线观察，研究区的冰碛岩均产出于阿勒通沟组内，由XXIII号剖面看，从下到上岩石冰碛砾石逐渐增多，至12层最发育，但是顶部层中砾石少见，将主要冰碛岩岩石类型及特征介绍如下：

灰褐、黄褐色变质含冰碛砾石中粗岩屑（长石）砂岩分布于阿勒通沟组中下部（剖面8～10层），岩石具中厚层状构造，变余中粗粒砂状结构，砾石成分多为石英质、硅质（燧石），少数大理岩，磨圆较好，多为卵石，分选一般，粒径3～20 cm，多为5～10 cm，砾石多具冰川压裂纹，少数可见凹坑和擦痕等。

图2 苦水车站北一带地质图Fig.2 Geological map of Noerthern Railway Station KuShui

灰、灰黄色变质冰碛砾石质中粗粒岩屑砂岩、冰碛砂砾岩、砾岩夹纹层（泥）岩分布于中上部（剖面12层），本层最主要特征是夹有典型冰碛砾岩、纹层状泥（板）岩，是本区主要冰碛层。①冰碛砾石质中粗粒岩屑砂岩。与中下部的含冰碛砾石中粗岩屑（长石）砂岩相比，砾石有所增加，约15%～25%，其他特征基本一致；②冰碛砂砾岩、砾岩。层理不是很清楚，以较大透镜体产出，与冰碛砾石质中粗粒岩屑砂岩呈渐变过渡关系，分布较广。砾石成分复杂，分选性较差，主要有石英质、硅质、泥岩等，少数大理岩、花岗岩等，砾石大小不等，粒径5～20 cm，少数大于30 cm，长轴方向多平行层理；砾岩为基底式砂质、泥质胶结，局部为接触式胶结。该层砾石具冰川压裂纹，形成各类冰川条痕石。区内常见龟背条痕石，为砾石压在厚大冰川之下，冰川缓慢移动（颤动）形成，其特征是一面有压裂形成的如龟背的条痕（图4-1）。本区除一般的龟背条痕石，还可见一面发育整齐的刀切式条痕，一面较平坦的条痕石（图4-2，3），笔者暂称为刀切式条痕石（图4-4）。是砾石压在特别厚大的冰川下，冰川在十分缓慢、有规律的颤动式移动情况下形成的整齐刀切条痕石，反映当时该区位于十分寒冷的极地。区内还见冰川作用形成的压扭石、马鞍石等，砾石上还见擦痕、压凹坑等现象（图4-5，6）。另外本区局部地方冰碛砾岩中泥质砾石较常见，主要为椭圆状、卵状，大小约5～20 cm。笔者认为其可能为冰碛纹泥岩在半固结状态下就地遭外力破坏碎裂，经海水搅动磨圆，后与冰川压裂砾石等一起沉积形成的砾岩。③冰碛纹层泥（板）岩。夹于砾岩中或含砾岩屑砂岩中，分布较少，厚度薄，岩石由于受后期变质成板岩，但仍保留极细纹层理。

图3 苦水车站北XXIII号实测剖面Fig.3 No.23 measured geological profile of Noerth Railway Station KuShui

图4 各类冰碛岩及冰川条痕石Fig.4 Photos of glacial tillites and Striate pebbles

浅绿色变质含冰碛砾石薄层状粉砂质板岩夹纹层状粉砂质泥板岩该类岩石野外常见，分布于中部及顶部，少量砾石分布于粉砂岩中，有些砾石长轴方向与层理近垂直，显示冰坠特征。

上述各类岩石均含冰川作用下形成的具奇特形态的砾石，尤其龟背条痕石、刀切条痕石等条痕石。条痕一面明显，一面平坦现象只能在冰川缓慢移动时形成，是一般剪切作用无法形成的。本区岩石局部发育不连续劈理（破劈理），现在看到的砾石上条痕与后期劈理方向明显不一致。砾石压裂条痕被沉积泥质所充填，说明砾石的条痕绝非后期动力剪切形成。因此，本区龟背条痕石、刀切条痕石等条痕石的形成是一次较大的冰期厚大冰川作用下的冰水沉积形成。结合其下伏碎屑岩建造特征，认为该套冰碛岩形成于冰川作用下的海洋环境。

3 区域对比及时代确定

塔里木及周边的库鲁克塔格、阿克苏-柯坪-乌什、赛里木湖果子沟、特克里克、北山等地区冰碛岩较发育［7-8，9］，其中以库鲁克塔格地区一带出露最好。该区发育完整的南华系和震旦系，建立了库鲁克塔格群，其中南华系4个组：下南华统贝义西组，照壁山组和上南华统阿勒通沟组、特瑞爱肯组；震旦纪4个组：扎摩克提组、育肯沟组、水泉组、汉格尔乔克组。该区是目前世界各大陆唯一发育4套新元古代冰碛岩剖面的地区，是新元古代全球性冰期事件（“雪球事件”）的完整体现。地质学家将新元古代划分出4个冰期及四套冰碛岩［10-14］，其中南华纪冰碛岩有3套，库鲁克塔格地区分布于下南华统贝义西组及上南华统阿勒通沟组和特瑞爱肯组。前人在中天山喀拉塔格地区已发现与库鲁克塔格地区贝义西组相似的火山岩，均角度不整合于青白口纪北塞纳尔塔格组之上［11］❶❶新疆地矿局第一区调大队，新疆1∶25万大黑山幅区域地质调查成果报告，2003❷❷西安地质研究所，新疆东天山大黑山地区1∶5万（四幅联测）区域地质调查成果报告，2009。本次新发现冰碛岩与喀拉塔格地区十分近，位于中天山北缘，经横向及纵向对比，与库鲁克塔格地区上南华统阿勒通沟组可对比，碎屑岩岩性组合与库鲁克塔格地区下南华统照壁山组亦可对比（表1）❸❸张良臣.新疆板块构造单元划分图，新疆地矿局，2003，2005。据前人资料，塔里木及周边地区的冰碛岩时代均为南华-震旦纪［7-8］，而冰碛岩在特定的地质历史时期才出现。初步认为冰碛岩时代为南华纪。该套岩石组合出露在塔里木微板块北缘，暂使用照壁山组和阿勒通沟组较合适。

4 地质意义讨论

本次在中天山北缘雅满苏镇北新发现的冰碛岩特征与库鲁克塔格地区阿拉通沟组冰碛岩十分相似，说明中天山与库鲁克塔格地区在南华纪基本在同一纬度，进一步证明了中天山与库鲁塔格微地块同属塔里木微地块。结合前人资料及笔者近年在该区的工作，得出以下几点新认识：①中天山北缘康古尔-苦水-黄山一带新发现前南华纪古岩块，本次又发现南华纪盖层，基本确定该区存在前寒武纪基底，属中天山古陆块北缘，即塔里木微板块北缘；②新元古代青白口纪晚期—南华纪初期，塔里木微板块成为罗迪尼亚统一大陆的一部分，中天山与库鲁克塔格地区古地理环境为滨-浅海环境和冰雪覆盖的古陆。据冰川条痕石特征，中天山北缘出现了整齐的刀切条痕石，显示该区冰川更为厚大，冰川作用更强；③从南华纪早期开始，塔里木微板块边缘同时裂解形成不均一裂谷，如库鲁克塔格地区、北山红柳河地区、南天山地区、康古尔-苦水地区，然而多数裂谷夭折或只发展形成有限洋盆，其中库鲁克塔格地区裂谷可能在寒武纪已经夭折；北山的红柳河地区、南天山地区裂谷发展成为有限洋盆，成为古亚洲洋的一部分，但二者始终都没贯通成为一个大洋；红柳河有限洋盆在志留纪末期—泥盆纪早期已经闭合；南天山有限洋盆闭合时间不晚于早石炭世。只有塔里木北缘康古尔-苦水大洋规模发展最大，成为古亚洲洋的一部分，因而其闭合时间最晚，在晚石炭世末期闭合。塔里木微板块北缘寒武纪至泥盆纪早期一直为被动陆缘，在泥盆纪晚期，才转为活动陆缘，在阿奇山-雅满苏一带形成晚古生代陆缘火山弧。康古尔-苦水-黄山构造混杂岩带是康古尔-苦水大洋闭合的遗迹，故而其才是准噶尔微板块与塔里木微板块界线，该构造混杂岩带的南界为雅满苏大断裂（而非前人认为的阿其克库都克断裂），北界为康古尔断裂。

表1 研究区与库鲁塔格地区南华系对比表Table 1 Comparison table of study area and kuluketage area during Nanhua period

致谢：野外工作中得到了中国地调局西安地调中心李荣社教授级高工、新疆地调院朱志新教授级高工等专家的支持和指导；感谢匿名审稿人提出的建设性意见。

［1］马瑞士，舒良树，孙家齐.东天山构造演化与成矿［M］.北京：地质出版社，1997.

［2］李锦轶.新疆东部新元古代晚期和古生代构造格局及其演变［J］.地质论评，2004，50（4）：304-322.

［3］李锦轶，何国琦，徐新，等.新疆北部及邻区地壳构造格架及其形成过程初步探讨［J］.地质学报，2006，80（1）：148-168.

［4］王广瑞.新疆北部及邻区地质构造单元与地质发展史［J］.新疆地质，1996，14（1）：13-27.

［5］董连慧，冯京，刘德全，等.新疆成矿单元划分研究［J］.新疆地质，2010，28（1）：1-15.

［6］舒良树，朱文斌，王博，等.新疆古块体的形成与演化［J］.中国地质，2013，40（1）：43-60.

［7］高振家，王务严，彭昌文，等.新疆震旦系［M］.乌鲁木齐：新疆人民出版社，1985.

［8］新疆地矿局.新疆岩石地层［M］.北京：中国地质大学出版社，1999.

［9］高林志，郭宪璞，丁孝忠，等.中国塔里木板块南华纪成冰事件及其地层对比［J］.地球学报，2013，（1）：39-57.

［10］张艳，王璞珺，刘万洙，等.库鲁克塔格地区冰碛岩成积环境及意义［J］.新疆地质，2006，24（4）：365-368.

［11］高振家，陈克强.新疆的南华系和我国南华系的几个地质问题［J］.地质调查与研究，2003，26（1）：8-14.

［12］高林志，王宗起，许志琴，等.新疆库鲁克塔格地区新元古代冰碛岩锆石SHRIMP年龄新证据［J］.地质通报，2010，29（2-3）：205-213.

［13］杨瑞东，张传林，罗新荣，等.新疆库鲁克塔格地区新元古代末期汉格尔乔克冰期成因新证据［J］.地质论评，2007，53（2）：227-233.

［14］杨瑞东，张传林，罗新荣，等.新疆库鲁克塔格地区新元古代末期汉格尔乔克冰期成因新证据［J］.地质论评，2007，53（2）：227-233.

Geological Characteristics and Significance of the Nanhua Period Tillite from Northern YaManSu area in Eastern Tianshan，XinJiang

Cao Fugen，Zhao Shuming，Wang Dunke，Shi Wenxiang，Liu Weiguo，Dong Furong
（No.1 Geological Survey Team，Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources and Development，Urumqi，Xinjiang，830013，China）

A suite of tillite distributed Northern Yamansu Town eastern Tianshan was discovered by map plotting and profile investigation from 1:250000 regional geological survey work in Eastern Tianshan in recent years.The tillite which unconformed onto a set of epimetamorphic clastic rocks，immingle with Cambrian-Carboniferous ocean debris.The Tillite involve Striate pebble，saddle stone，pressure torsion stone Etc.in typical.The tillite from Kulutage region can be compared to the Aletonggou group Late Nanhua System（Nh2a），even，the clastic rocks beneath the unconformity can be compared to the Zhaobishan group Early Nanhua System（Nh1zh）from the regional correlation.Therefore，the suit of tillite is Nanhua Period.The newly discovered tillite is located in the north margin of the Middle TianShan block，proving that both of the Middle Tianshan massif and Kulutage micro-massif are belong to the Tarim microplate.Therefore，the discovery of the tillite has important geological significance.

YaManSu；Glacial tillite；Striate pebble；Nanhua Period

1000-8845（2015）01-15-06

P534

A

2013-12-06；

2014-03-24；作者E-mail:925537452@qq.com.

曹福根（1975-），男，四川荣县人，2000年毕业于东北大学固体矿产勘查专业，从事区域地质矿产调查工作