中天山乌兰莫仁构造混杂岩带的初步确立及构造意义

穆利修，李平，王哲，屈涛，凤骏（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）



中天山乌兰莫仁构造混杂岩带的初步确立及构造意义

穆利修，李平，王哲，屈涛，凤骏
（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830000）

摘要：中天山巴伦台地区乌兰莫仁构造混杂带由以辉长岩、橄榄辉长岩、橄榄二辉岩、斜长花岗岩等为主的深成杂岩、以玄武岩为主的铁镁质火山岩组成，可能代表了吉尔吉斯洋盆的洋壳残片，上覆岩系主要由硅质岩、硅质粉砂岩、泥晶灰岩等远洋沉积物组成。该洋盆在早元古代可能已打开，至早—中奥陶世闭合，伊犁微地块与中天山微地块形成统一的伊犁-中天山地块。乌兰莫仁构造混杂岩的识别，对于探讨吉尔吉斯洋盆是否延伸至巴伦台地区以及巴伦台地块与伊犁地块间是否存在洋盆提供了重要依据，同时对于重新认识巴伦台微地块（中天山地块）和伊犁地块间的关系及探讨中天山地区乃至中亚造山带古生代以来构造演化具重大意义。

关键词：中天山；乌兰莫仁；巴伦台；构造混杂岩；构造演化

新疆天山造山带作为中亚造山带的重要组成部分，其地质组成和构造演化一直受到地质学家的广泛关注[1-5]，由北向南可分为北天山、中天山和南天山3个大地构造单元，构造演化的解剖对于整个中亚造山带的研究具重要意义。中天山（也称伊犁-中天山）是在一系列具前寒武纪结晶基底的微陆块上形成的复合岩浆弧，西宽东窄呈楔状展布，向西延伸出境外，向东在库米什东部尖灭。尽管多数研究者认为，中天山北缘边界断裂带和中天山南缘边界断裂带具古板块缝合带性质，是中天山南、北缘古洋盆长期构造演化而形成的。但到目前为止，该缝合带的地质组成、规模、延伸情况尚不清楚。本项目组通过1∶5万区域地质填图，在中天山北缘断裂与伊犁地块南缘断裂间首次识别出一套无序的构造混杂岩组，初步将其确定为吉尔吉斯残余洋盆产物，该构造混杂岩带的确立对于重建中天山大地构造演化提供新的佐证。

1　区域地质

天山造山带位于中亚造山带西南缘，在我国境内以北天山断裂、那拉提北缘断裂、中天山南缘断裂为界，分为准噶尔地体、伊犁-中天山地块、塔里木北部陆缘[6-7]。研究区位于那拉提南缘断裂与中天山北缘断裂之间的乌兰莫仁一带（图1），其中伊犁微地块以青白口系开尔塔斯群一套绢云石英片岩夹大理岩化灰岩为主，岩浆活动以华力西晚期为主；中天山微地块主要由前寒武纪结晶基底组成，为长城系星星峡岩群的一套中深变质岩，见有少量石炭系未发生变质变形的粗碎屑岩零星覆盖于早古生代浅变质沉积岩之上，侵入岩主要由不同类型的花岗岩组成，其时代为加里东中晚期至华力西晚期。乌兰莫仁构造混杂岩带呈NW向展布，夹持于那拉提北缘断裂和中天山北缘断裂之间（图1）。该构造混杂岩带断续出露，往东延至冰达坂断裂，往西沿那拉提北缘断裂-尼古耶拉夫线进入吉尔吉斯斯坦境内。

图1　乌兰莫仁构造混杂带大地构造位置（a）及地质简图（b）Fig.1 Tectonic location (a) and sketch map (b) of Wulanmoren tectonicmelange1.第四系;2.寒武—奥陶系乌兰莫仁岩组第二岩性段;3.寒武—奥陶系乌兰莫仁岩组第一岩性段; 4.开尔塔斯群第二岩性段;5.开乐塔斯群第一岩性段;6.斜长花岗岩;7.玄武岩;8.辉长岩;9.橄榄二辉岩;10.斜方辉石岩;11.石英闪长岩;12.石英闪长玢岩;13.钾长花岗岩;14.采样位置

2　地质特征

乌兰莫仁构造混杂带由新疆地质调查院在巴伦台地区开展1∶5万区域地质调查过程中识别，根据综合剖面、路线地质调查及前人研究成果，重新建立了寒武—奥陶系乌兰莫仁岩组，该混杂带主要由构造混杂岩亚带及地层组成。由于经受了多期构造变形及岩浆事件的改造，带内各类岩石多呈构造岩块（或岩片）混杂堆叠产出（图2-a），部分岩石因遭受气-液变质而成蚀变岩，或因构造作用呈浅表-中深层次的构造岩产出，此外还伴有因构造作用而形成的外来岩块及变形基质。构造混杂岩亚带产于那拉提北缘断裂南侧，混杂岩于带内断续出露，多呈大小不一的楔状、透镜状、不规则状的构造残片产出，与围岩呈断层接触，其间充填变形基质。混杂岩亚带的岩石组成较复杂，乌兰莫仁构造混杂岩主要由洋壳残片和上覆岩系组成，其中洋壳残片主要由辉长岩、橄榄辉长岩、橄榄二辉岩、斜长花岗岩等深成杂岩及玄武岩等铁镁质火山岩组成，上覆岩系主要由硅质岩、硅质粉砂岩、泥晶灰岩等远洋沉积物组成。各岩块与地层间呈断层接触，为一套无序岩石组合，各岩块特征如下：

图2　乌兰莫仁构造混杂带野外地质特征及显微镜下特征Fig.2 Field and microscopic characteristics of Wulanmoren tectonic mélangea——构造混杂带宏观特征;b——辉长岩断块;c——斜长花岗岩;d——辉长岩显微镜下特征;e——玄武岩显微镜下特征Cpx——辉石;Pl——斜长石

辉长岩灰褐色，辉长结构，块状构造，岩石由斜长石、角闪石、辉石组成（图2-d），其中斜长石含量约占40%，角闪石含量约占25%，辉石含量约占35%，分布微量黑云母。角闪石、斜长石均呈他形粒状、柱状，角闪石有绿帘石化，个别为纤闪石化，辉石几乎被纤闪石替代，斜长石具强高岭土化、绢云母化、黝帘石化，与斜长花岗岩、橄榄辉长岩及乌兰莫仁岩组均呈断层接触。

橄榄辉长岩深灰绿色，细-中粒结构，块状构造。岩石主要由辉石、斜长石组成，少量橄榄石、角闪石、磁铁矿。角闪石呈他形粒状、柱状，粒度约1.2～5 mm，为褐色角闪石，沿边部具阳起石化。辉石呈他形粒状、柱状，粒度约为0.28～ 2 mm，分布于角闪石间，有的嵌布在角闪石中，大部分已纤闪石化，少数的辉石环边分布斜长石，局部角闪石、辉石之间分布他形粒状碳酸盐岩及石英。斜长石呈不规则状，不均匀分布于角闪石、辉石之间，个别磁铁矿呈他形粒状，分布于蚀变辉石中。橄榄辉长岩与斜长花岗岩、辉长岩及灰岩均呈断层接触（图2-b）。

斜长花岗岩浅肉红色，花岗结构，块状构造。岩石中半自形板状的更长石含量约占57%，更长石表面有次生绢云母；在长石间有片状绿泥石（10%），绿泥石交代原来的暗色矿物；绿泥石中包有粒状磁铁矿（3%）、粒状磷灰石（1%）及粒状榍石（1%）；石英他形粒状，粒度约0.5～1.5 mm，含量约占25%，受构造挤压多破碎，波状消光，分布在更长石和绿泥石间。岩石受构造挤压破碎，沿破碎裂隙有方解石脉穿入。斜长花岗岩与橄榄二辉岩、辉长岩、斜方辉石均呈断层接触（图2-c）。

蚀变玄武岩灰绿色，纤维粒状变晶结构，块状构造。岩石由斜方辉石、斜长石组成，少量碳酸盐岩、黝帘石。阳起石、绿帘石分布不均匀，阳起石呈显微纤维状集合体，绿帘石呈他形粒状，有的呈团块状、长条状，有的嵌布在阳起石中，绿帘石间分布有微量他形粒状碳酸盐岩。黝帘石呈隐晶不规则细条带状分布于绿帘石、阳起石中（图2-d）。

大理岩化灰岩灰色，变晶结构，块状构造。岩石以0.03～0.05 mm的粉晶方解石组成，含量约占89%。岩石受构造挤压破碎，破碎裂隙被石英和方解石脉穿入，脉宽0.1～0.5 mm，方解石脉含量约占10%。在粉晶方解石间有自形的黄铁矿（1%），黄铁矿现褐铁矿化。

3　时代依据

本次对乌兰莫仁构造混杂带南侧的辉长岩进行了LA-MS-ICP锆石U-Pb年代学研究，该岩体呈岩块与围岩呈断层接触。锆石大多呈自形长柱状，晶面光洁清晰，且发育有规则的韵律环带结构。锆石晶形及阴极发光图像表明其为典型岩浆成因锆石。本次分析的锆石测试位置多选择在环带发育且无亮边部位进行，避开裂纹和包裹体，分析结果列于表1。所有测点的U含量为111.03×10- 6～ 1159.08×10- 6，Th含量为68.53×10- 6～593.99×10- 6。Th/U比值为0.16～1.42，显示了岩浆锆石典型特征[8]。在一致曲线图中，数据点均成群分布于一致曲线上或其附近，形成了两个年龄集中区，其中上交点年龄为（980±30）Ma，下交点年龄为（270±52）Ma（图3）。对这两个集中区分别进行加权平均谐和年龄处理，得出206Pb/238U加权平均年龄分别为（929.1± 8.0）Ma（n=13，MSWD=1.15）和（335.0±5.3）Ma（n= 5，MSWD=1.10）（图4），时代分别为早青白口世和早石炭世。其中早青白口世可能代表岩体形成时的结晶年龄，早石炭世可能代表该区最后一期构造热事件。

图3　乌兰莫仁辉长岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.3 U-Pb concordia diagrams of zircon from gabbro in Wulanmoren

4　讨论

中天山地块作为新疆最古老的地块之一，与塔里木-库鲁克塔格地块有相似的岩石组合、构造和岩浆演化过程，是新元古代中晚期从塔里木古陆块裂解出去的一部分[9]。乌兰莫仁构造混杂带中橄榄二辉岩形成于晚元古代青白口纪，可能为罗丁尼亚大陆解体初期，也就是吉尔吉斯洋盆或中天山洋盆初始裂解时期形成的产物。晚元古代至寒武纪期间，吉尔吉斯洋盆受罗丁尼亚大陆裂解作用影响，继续拉张形成了广阔的吉尔吉斯洋盆。早—中奥陶世，吉尔吉斯洋盆开始逐渐向南侧塔里木中天山地块发生俯冲形成乌兰莫仁构造混杂岩带。综合区域地质特征、年代学研究成果分析，中天山大地构造演化过程大致分为4个构造演化阶段：

古洋盆的打开与扩张（前寒武纪）受罗丁尼亚超大陆全球裂解的影响，塔里木古陆和西伯利亚古陆分开，在此之间形成了广阔的古亚洲洋，古亚洲洋内漂浮着诸多大小不一块体，例如伊犁地块、中天山地块等，以天山洋为代表的古亚洲洋南支以洋岛相间的形式存在，初步认为存在北天山洋、吉尔吉斯洋和南天山洋。对于部分学者提出的奥陶—志留纪蛇绿岩年龄[10-11]，只能说明当时古洋盆在扩张，不能作为该古洋盆是在奥陶纪或志留纪期间才打开的证据[12]。

图4　乌兰莫仁辉长岩锆石U-Pb年龄谐和图Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircon from gabbro in Wulanmoren

吉尔吉斯洋盆的俯冲及南天山洋的扩张（O1-S1）从区域上看，吉尔吉斯坦北部发育一批约470 Ma的钙碱性侵入岩，同时沿中天山北部也存在一批该阶段同类型钙碱性侵入岩，说明吉尔吉斯洋存在双向俯冲，即同时向南侧中天山地块之下及向北侧伊犁地块之下俯冲，区域上形成了经吉尔吉斯、昭苏，至巴伦台的尼古拉耶夫线。同时，由于中天山洋向南侧进行俯冲作用，在弧后引张作用下，南天山洋进一步打开，洋盆规模较之前更大。韩宝福等对天山早古生代花岗岩进行研究认为，该地区花岗岩地球化学特征不显示活动大陆边缘特点，而具铝质A型花岗岩特征，其形成可能与南天山洋扩张有关[13]。

吉尔吉斯洋盆闭合及南北天山洋的俯冲（S3-D1）在该阶段吉尔吉斯洋盆逐渐收缩闭合，在中天山北缘经吉尔吉斯斯坦-那拉提-巴伦台在中天山北缘形成了尼古拉耶夫构造线[14-16]，在巴伦台地区以乌兰莫仁构造混杂岩为特征，中天山地块和伊犁地块完全拼合在一起，形成了中天山-伊犁地块。北天山洋在该阶段开始向南侧俯冲，在伊犁地块北缘形成弧岩浆，由于弧后的引张拉伸作用，南天山洋进一步打开，形成较大规模洋盆。南天山洋盆开始逐渐向北侧伊犁-中天山地块俯冲，在中天山南缘布然达坂形成晚志留—早泥盆世钙碱性系列弧花岗岩。杨天南等在巴伦台地区测得变形花岗岩形成年龄为416 Ma，具火山弧花岗岩特征。对于南天山洋的俯冲极性及俯冲方式均存在不同观点，如郭瑞清等在塔里木北缘获得一批志留纪的钙碱性花岗岩，认为南天山洋在志留纪已开始向南俯冲-消减[17]；张斌等认为南天山洋在中志留—中泥盆世存在南北双向俯冲，中泥盆世以后向南俯冲结束，以向北侧俯冲为主[18]。调查区内未涉及到塔里木北缘岩浆活动，因此尚不能提供南天山洋盆向南侧塔里木北缘俯冲的依据。但该阶段至少存在南天山洋向北侧伊犁-中天山地块之下的俯冲作用。该阶段北天山洋继续向南侧伊犁地块之下俯冲。

南北天山洋盆的闭合（D3-C1）南天山洋继续向北侧中天山-伊犁地块之下俯冲，在夫斯坦一带形成了晚泥盆—早石炭世γδ-γβ-ηγ-ξγ高钾钙碱性系列岩浆序列，在中天山南缘一带形成乌瓦门蛇绿混杂带[19]，标志着南天山洋盆俯冲碰撞过程的结束。中天山东部地区下石炭统马鞍桥组不整合覆于早期变质岩及变形花岗岩之上，底部发育一套由巨砾岩、砾岩、砂砾岩和砂岩组成的粗碎屑岩，标志着早石炭世天山古生代洋盆已经闭合[20]。在该阶段，北天山洋向南俯冲作用结束，在伊犁地块北缘形成了巴音沟蛇绿混杂岩带，至此，古亚洲洋盆演化过程结束。

表1　辉长岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb 测年数值分析结果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analysis of gabbro

5　结论

中天山巴伦台地区乌兰莫仁构造混杂带岩石组合是由辉长岩、橄榄辉长岩、橄榄二辉岩、斜长花岗岩等为主的深成杂岩、以玄武岩为主的铁镁质火山岩组成，可能代表吉尔吉斯洋盆的洋壳残片，上覆岩系主要由硅质岩、硅质粉砂岩、泥晶灰岩等远洋沉积物组成。该洋盆的在早元古代可能就已经打开，直至早—中奥陶世该洋盆闭合，伊犁微地块与中天山微地块形成统一的伊犁-中天山地块。乌兰莫仁构造混杂岩的识别，为探讨吉尔吉斯洋盆是否延伸至巴伦台地区或者巴伦台地块与伊犁地块间是否存在洋盆提供了重要依据，对于重新认识巴伦台微地块（中天山地块）和伊犁地块间的关系有重要意义，同时对于探讨中天山地区乃至中亚造山带古生代以来的构造演化过程都具重大意义。

参考文献

[1] Xia L Q, Xu X Y, Xia Z C, et al.Petrogenesis of Carboniferous rift-related volcanic rocks in the Tianshan, northwestern China[J].Geol.Soc.Am.Bull.2004,116, 419-433.

[2]高俊,龙灵利,钱青,等.南天山:晚古生代还是三叠纪碰撞造山带[J].岩石学报,2006,22(5):1049-1061.

[3]朱志新,王克卓,郑玉洁,等.新疆伊犁地块南缘志留纪和泥盆纪花岗质侵入体锆石SHRIMP定年及其形成时构造背景的初步探讨[J].岩石学报,2006，22(5):1193-1200.

[4]肖文交,韩春明,袁超,等.新疆北部石炭—二叠纪独特的构造—成矿作用：对古亚洲洋构造域南部大地构造演化的制约[J].2006,22(5): 1062-1076.

[5] Gao J, Long L L, Klemd R, et al.Tectonic evolution of the South Tianshan Orogen, NW China: geochemical and age constraints of granitoid rocks[J].Int.J.Earth Sci.2009,98, 1221-1238.

[6]高俊,钱青,龙灵利,等.西天山的增生造山过程[J].地质通报,2009,28 (12):1804-1816.

[7] Long L L, Gao J, Klemd R, et al.Geochemical and geochronological studies of granitoid rocks from the Western Tianshan Orogen: Implications for continental growth in the southwestern Central Asian Orogenic Belt[J].Lithos, 2011,126:321-340.

[8]吴元保,郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学通报,2004,49(16):1589-1604.

[9]胡霭琴,韦刚健,江博明,等.天山0.9Ga新元古代花岗岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其构造意义[J].地球化学,2010,39(3):197-212.

[10]龙灵利,高俊,熊贤明,等.南天山库勒湖蛇绿岩地球化学特征及其年龄[J].岩石学报,2006,22(1):65-73.

[11]周鼎武,苏犁,简平,等.南天山榆树沟蛇绿岩地体中高压麻粒岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及构造意义[J].科学通报,2004,49(14):1411-1415.

[12]朱志新,李锦轶,董莲慧,等.新疆南天山构造格架及构造演化.地质通报[J].2009,28(12):1863-1870.

[13]韩宝福,何国琦,吴泰然,等.天山早古生代花岗岩锆石U-Pb定年、岩石地球化学特征及其大地构造意义.新疆地质[J].2004,22(1):4-11.

[14]张喜,高俊,董连慧,等.新疆中天山乔霍特铜矿区I型花岗岩锆石LAICP-MS U-Pb年龄及其地质意义[J].岩石学报,2011,27(6):1637-1648.

[15]王行军,王根厚,专少鹏,等.中天山晚奥陶世碰撞造山:来自变质花岗岩地球化学及年代学证据[J].岩石学报,2011,27(7):2203-2212.

[16] Ma XX, Shu LS, Santosh M, et al.Petrogenesis and tectonic significance of an early Palaeozoic mafic-intermediate suite of rocks from the Central Tianshan, northwest China[J].International Geology Review, 2012, 1-26.http://www.tandfonline.com/loi/tigr20.

[17]郭瑞清,尼加提·阿不都逊,秦切,等.新疆塔里木北缘志留纪花岗岩类侵入岩的地质特征及构造意义[J].地质通报,2013,32(2-3):220-238.

[18]张斌,陈文,喻顺,等.南天山洋古生代期间俯冲作用过程探讨[J].岩石学报,2014,30(8):2351-2362.

[19]李向民,董云鹏,徐学义,等.中天山南缘乌瓦门地区发现蛇绿混杂岩[J].地质通报,2002,21(6):304-307.

[20]徐学义,夏林祈,张国伟,等.下石炭统马鞍桥组在天山构造演化中的地位[J].新疆地质,2002,20(4):338-341.

Preliminary Establishment of Wulanmoren Tectonic M閘ange in Central Tianshan Mountain, and its Tectonic Significance

Mu Lixiu, Li Ping,Wang Zhe,Qu Tao,Feng Jun
（Geological Survey Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830011,China）

Abstract:Wulanmoren tectonic mélange consists of plutonic complex rocks,which mainly includes gabbro,olive gabbro,olive pyroxenite and plagioclase granite,and mafic volcanic rocks which are mainly composed of basalts, may represent the ocean crust fragments of K irghizia Oceanic basin which were overlain by ocean sediment includes siliceous,siliceous siltstone,micrite and so on.The Oceanic basin may have opened in the early Proterozoic and closed in the early-middle Ordovician.Then the Ili micro-plate and Middle Tianshan micro-plate formed unite plate called Ili-Middle Tianshan Plate.The recognition of Wulanmoren tectonic m閘ange provi des i mp ortant evidence to discuss whether the K irghizia Oceanic basin extends to Baluntai area and existence of Tersky Oceanic basin between the Baluntai micro-plate and Middle Tianshan micro-plate.At the same time, it has important significance to rediscover the relationship between Baluntai micro-plate (Middle Tianshan block) and Ili micro-plate,and to explore tectonic evolution process of Middle Tianshan and even Central Asia Orogenic Belt since the Paleozoic.

K ey words:Central Tianshan Mountain;Wulanmoren;Baluntai;Tectonic m閘ange;Tectonic evolution

作者简介:第一穆利修（1964-），男，新疆察县人，高级工程师，1987年毕业于新疆大学地质矿产专业，主要从事区域地质矿产调查工作

收稿日期:2015-06-06;

修订日期:2015-08-11;作者E-mail:2431418736@qq.com

中图分类号:P588.12+4；P588.12+5

文献标识码:A

文章编号：1000-8845(2016)01-034-06

项目资助：新疆巴伦台1∶5万K45E006010、K45E007010、K45E007011、K45E008010、K45E008011五幅区域地质调查项目（1212011140058）资助