准噶尔盆地侏罗纪构造岩浆事件

曹远远 陈飞 赵斐

摘   要：头屯河组、齐古组、石树沟组凝灰岩、凝灰质砂岩及西山窑组玄武岩记录了准噶尔盆地中晚侏罗世火山事件，该火山事件为盆地内中新生代地层侏罗纪岩浆锆石提供了物源，导致盆地北缘中晚侏罗—早白垩世古地温场呈高凸型特征。盆地北缘头屯河组与西山窑组区域性不整合及西山窑组玄武岩喷发与燕山运动A幕（火山幕）相对应。准噶尔盆地侏罗纪构造不整合、裂变径迹记录的构造隆升、火山活动、盆地东部的逆冲断裂迁移、沉积沉降中心迁移等均呈自北向南渐进过程，显示主要受北方动力影响。

关键词：准噶尔盆地;燕山运动;侏罗纪;火山活动;不整合

燕山运动在中国北方东部诱发大量火山喷发，准噶尔盆地燕山运动具有普遍性，但侏罗系记录均为河湖沼相沉积。盆地内中新生代砂岩中广泛分布侏罗纪岩浆成因锆石，显示盆地存在中晚侏罗世火山岩浆活动，此类锆石物源来自哪里？中生代南方特提斯域块体向北俯冲碰撞，西伯利亚板块向南挤压，鄂霍次克板块向西俯冲及西伯利亚板块与蒙古-华北板块的碰撞-拼贴等事件，准噶尔盆地侏罗纪燕山运动的动力主要来自何方？基于此，本文从构造不整合和火山活动角度讨论准噶尔盆地侏罗纪构造岩浆活动。

1  地层记录不整合

参照中国地层表（2014），准噶尔盆地侏罗纪地层分为上、中、下3统，下侏罗统为八道湾组、三工河组，中侏罗统为西山窑组、头屯河组，上侏罗统为齐古组和喀拉扎组，盆地东北缘头屯河组+齐古组称石树沟组，前人曾将八道湾组、三工河组、西山窑组合称水西沟群。黄迪颖在《中国侏罗纪综合地层和时间框架》一文中利用同位素年代学和生物地层学新成果将中、上侏罗统各阶位置大幅上移，将J/K界线从齐古组上部穿过、喀拉扎组归于下白垩统[1]，本文侏罗纪时间框架参照黄迪颖认识。

准噶尔盆地及周缘地层区划为克拉玛依、乌伦古河、莫索湾、将军庙、玛纳斯、吉木萨尔、沙尔布尔提山、玛依力山、北塔山、卡拉麦里等地层小区（图1）[2]。

准噶尔盆地侏罗系内发育多套不整合，由上至下依次为：

齐古组与头屯河组  西北缘克拉玛依、腹地莫索湾等地层小区呈角度不整合、假整合，南缘玛纳斯地层小区西部吉尔格列河为角度不整合[3]，南缘东段为连续沉积，东北缘卡拉麦里南坡呈整合接触。地震资料显示石树沟组内部存在削截、上超、下超，头屯河组顶与齐古组存在不整合[4-7]。

头屯河组与西山窑组  北缘克拉玛依、将军庙地层小区为假整合、整合，盆地北缘玛依力山、乌伦古河、北塔山、腹地莫索湾地层小区为角度不整合、整合;南缘西段玛纳斯地层小区以假整合、整合为主，南缘东段吉木萨尔地层小区为整合连续沉积[6]，

呈区域性不整合，在规模、强度上北缘大于南缘。

西山窑组与三工河组  东北缘北塔山地层小区为角度不整合、整合接触，将军庙地层小区西山窑组底部见明显石英砾岩，盆地腹部莫索湾地层小区车-莫隆起的凸起高部位假整合[6-8]，盆地南缘及天山腹地后峡盆地、南天山库米什盆地为连续沉积[9-10]。

三工河组与八道湾组  东北缘将军庙地层小区为角度不整合、假整合，西北缘克拉玛依地层小区呈假整合、整合接触，其它地区均为连续沉积（图2）[6]12。

准噶尔盆地多期次构造不整合整体上呈先北后南，北强于南，晚侏罗世以西段为主，同期盆地南缘及天山腹地山间盆地为连续沉积。推断准噶尔盆地侏罗纪构造不整合主要受北方应力影响。

2  裂变径迹数据记录构造隆升

准噶尔盆地侏罗纪裂变径迹峰值年龄数据记录盆地的构造隆升，盆地北缘锆石裂变径迹峰值年龄为170 Ma、160 Ma，磷灰石裂变径迹峰值年龄130 Ma，160 Ma裂变径迹峰值年龄大致对应于石树沟群与西山窑组不整合，130 Ma裂变径迹峰值年龄大致对应吐鲁谷群与石树沟组构造不整合[11-12]。

西天山、库鲁克塔格等少数地区记录早、中侏罗世构造隆升[13-14]，盆地南缘及天山系统的裂变径迹年龄与热演化模拟结果表明，天山陆内造山带侏罗纪明显的隆升事件为晚侏罗世—早白垩纪[8，15-18]，大致与喀拉扎组与吐鲁谷群区域不整合对应。博格达山二叠纪凝灰岩砂岩中磷灰石、锆石裂变径迹显示博格达山150 Ma构造复活隆升[19]。裂变径迹峰值年龄数据显示燕山期准噶尔盆地北缘的构造隆升始于中侏罗世，早于南缘的晚侏罗世。

3  地层记录火山岩浆活动

准噶尔盆地侏罗纪侵入岩发育较少，仅在盆地东北缘侏罗纪地层见石英辉绿岩脉、白榴碱玄岩脉，北塔山山前凹陷塔勒德一带西山窑组煤层中见辉绿岩脉侵入（图3），岩脉长30～100 m，宽0.3～2 m，脉岩走向与地层垂直，近直立，蚀变后为褐黄、黄棕色。辉绿岩脉周围见烘烤现象，煤岩硬度增强，光泽变亮?。西北缘克拉玛依西蚊子沟玄武岩呈夹层状产于八道湾组下部，玄武岩与下伏砂岩层间有烘烤现象，40Ar-39Ar法年龄为（192.7±1.3） Ma[20]。

准噶尔盆地东北缘西山窑组、西北缘八道湾地层遭玄武岩、脉岩烘烤，表明八道湾组、西山窑组沉积期之后的准噶尔盆地明确存在火山岩浆活动。准噶尔盆地头屯河组、齐古组均有凝灰岩、凝灰质砂岩分布[6，21]，玛纳斯河红沟、头屯河、大红沟、水磨河剖面中齐古组顶、底均发育凝灰岩夹层12。

红沟剖面齐古组上部见3.95 m灰白色凝灰岩、粉红色凝灰质砂岩，下部见2.72 m厚粉红色薄层凝灰质砂岩;头屯河剖面齐古组下部见1.42 m厚灰白色凝灰岩，上部见6.1 m厚灰白色薄层凝灰质砂岩;大红沟剖面齐古组上、下段见约10 m厚灰白色凝灰质砂岩（图4）[20-21]，东侧水磨沟剖面为薄层凝灰岩、凝灰质砂岩;喀拉扎山南部向斜南翼齐古组底部见0.4 m厚灰白色晶屑凝灰巖;东北缘五彩湾一带西大沟剖面石树沟组上亚组，含肉红色凝灰质砂岩[22]，沙丘河西翼剖面齐古组见中厚层凝灰岩，准东井下齐古组见凝灰岩[23]。

五彩湾硅化木-恐龙地质公园中石树沟群化石层之上厚约2 m的灰白色粉砂岩，经薄片鉴定为凝灰岩3。五彩湾沸石矿区石树沟组上亚组火山碎屑岩经蚀变、水解、脱玻化已形成沸石矿（图5）4，控制厚度约8 m，为玻屑凝灰质沸石矿及玻屑、晶屑凝灰质沸石矿，呈变余凝灰质结构[24]。

东北缘帐篷沟地区西山窑组上段玄武岩、火山碎屑岩，已水解蚀变为膨润土，厚18 m。矿层上段为砂状膨润土，中段为角砾状膨润土，角砾一般为次棱角状，由粘土化火山碎屑物和隐晶质蒙脱石组成;下段为块状膨润土，矿石中常见玄武岩的残留体（图6），帐篷沟膨润土矿区地表见小规模玄武岩体5。沸石矿、膨润土矿均由火山物质水解蚀变形成，沸石岩变余凝灰质结构、膨润土矿床火山角砾及残余玄武岩团块表明，火山活动是明确存在的。

4  岩浆锆石记录侏罗纪火山岩浆活动

盆地中新生代砂岩中获得年龄为燕山期的岩浆成因特征的碎屑锆石，反映出盆地存在燕山期火山岩浆活动。

盆地东北缘DB1井、Y1井、德伦山中新生代地层获得锆石U-Pb峰值年龄170 Ma、162 Ma、160 Ma、140 Ma，其中Y1井西山窑组白色砂岩中侏罗纪锆石含量35%，代表燕山期构造热事件的岩浆活动[10-11，25-26]。帐篷沟地区卡拉麦里剖面获得161 Ma锆石年龄峰值数据[27]。

盆地南缘王家沟剖面获得132 Ma、169 Ma峰值年龄数据[25];玛纳斯河剖面头屯河组、呼图壁组获得年龄峰为170 Ma的碎屑锆石[10，13，28]，齐古组获得峰值年龄为159 Ma的碎屑锆石，最年轻锆石为151 Ma;头屯河组获得小峰值年龄168 Ma，东沟组获得峰值年龄143 Ma碎屑锆石;塔西河剖面获得162 Ma、168 Ma锆石年龄峰数据;头屯河剖面获得161～148 Ma锆石年龄，峰值年龄为153 Ma[29-30]。齐古断褶带侏罗纪锆石获得150 Ma、154 Ma年龄峰数据，阜康断裂带侏罗纪锆石157 Ma、163 Ma年龄峰数据[31]。

5  讨论

5.1  构造变形主要动力方向

中下侏罗统盆地北缘发育不整合构造，同期盆地南缘及南侧北天山后峡盆地、南天山库米什盆地发现区域性不整合，中侏罗统西山窑组与上侏罗统头屯河组不整合，在规模、强度上北缘大于南缘，上侏罗统北缘地层缺失。多期次构造不整合发展顺序为先北后南，变形强度北强于南;早—中侏罗世普遍遭受由北至南的推覆[32]，盆地内逆冲断裂迁移，沉积沉降中心迁移，断陷的萎缩与消亡等自北向南逐步变新[33];锆石、磷灰石裂变径迹峰值年龄记录准噶尔盆地北缘物源区隆升始于中侏罗世，早于南缘。物源区隆升始于晚侏罗世—早白垩纪，北缘早于南缘。盆地火山活动北缘始于中侏罗统西山窑组沉积晚期，南缘始于上侏罗统头屯河组。北缘存在以玄武岩为代表的中央相火山喷发，南缘仅存在凝灰岩、凝灰质砂岩记录。在火山活动时间、强度上，北缘早于南缘，强于南缘。

侏罗纪中国西部虽受南方新特提斯洋活动，拉萨陆块向北漂移，拼合到亚洲陆块上，远程效应影响到准噶尔盆地[34-35]，盆地受北方阿尔泰山和南方天山双向挤压[36]，但准噶尔盆地燕山期构造变形、盆地演化、火山岩浆活动均呈自北向南渐进式过程，这一系列由北至南的过程与燕山期中国北方表现为由北向南挤压是高度吻合的[37]。

燕山期西伯利亚板块向南挤压，鄂霍茨克板块和伊佐奈岐板块向西俯冲、挤压[35]，于中—晚侏罗世碰撞造山，造成向东开口的喇叭状的蒙古-鄂霍茨克洋自西向东关闭[1]。由于自北向南、西早东晚的擠压远程效应，西段准噶尔盆地为早—中侏罗世普遍遭受由北至南的推覆[30]，东段阴山-燕山地区晚侏罗世形成1 200 km推覆-隆升带[38]。蒙古-鄂霍茨克洋的关闭控制着准噶尔盆地侏罗纪燕山运动[1，39]。

5.2  中晚侏罗世火山事件

准噶尔盆地东北缘卡拉麦里南坡帐篷沟西山窑组所记录火山事件，火山物质形成膨润土矿层位于西山窑组煤层之上，喷发时代为西山窑组沉积期晚期，与同区中新生代砂岩中161 Ma峰值年龄的具岩浆特征的锆石数据相吻合[25]。

火山物质蚀变水解膨润土矿层位于帐篷沟背斜的西山窑组煤层之上，背斜核部煤层剥蚀殆尽，两翼煤矿均已露采。据煤田钻孔揭露，上侏罗统石树沟组下亚组、上亚组、白垩系吐鲁谷群、新近纪、第四纪地层均超覆西山窑组之上，说明西山窑组沉积以来，该区持续隆升，西山窑组为周边直接提供物源。盆地西北缘英1井、德伦山中新生代砂岩中获得170～160 Ma碎屑锆石峰值年龄，时间上大致与帐篷沟西山窑组含玄武岩火山层位对应。通过锆石原位微量元素研究，分析盆地北部中新生代地层中年龄为燕山期的碎屑锆石所对应的原岩中30%左右为玄武岩，这与帐篷沟西山窑组玄武岩很好对应[25]。

盆地南缘头屯河组晚侏罗世沉积期，卡拉麦里山向准噶尔南缘提供物源，齐古组沉积期准噶尔南缘西段四棵树凹陷北部地区存在东北部和西北部两支物源，南缘中段晚期主要受东北部物源影响[31，40]，盆地南缘所获得170～150 Ma具岩浆特征的碎屑锆石的物源很可能来自盆地北缘火山活动。

盆地北缘中晚侏罗世古地温明显高于早中侏罗统和白垩纪以来的地温，高凸型古地温场同样记录了西山窑组+石树沟群火山热事件[11]。古地温热史模拟表明，北缘165～160 Ma存在磷灰石部分退火或完全退火的构造热事件[12]，与西山窑组火山事件吻合（图7）[11-12，25-31]。

综上，盆地中晚侏罗世火山岩浆活动获得地层记录、170～150 Ma碎屑锆石峰值年龄数据、中晚侏罗世高凸型古地温场的支持，可能直接导致北缘165～160 Ma磷灰石退火的热事件。该火山岩浆活动可能与蒙古-鄂霍次洋因两侧地块旋转完成自西向东的关闭，准噶尔盆地位于相反方向旋转的陆缘交汇部位西侧，因此与发生NS向的伸展有关[41]。

5.3  准噶尔盆地侏罗纪燕山运动

玛纳斯阶（头屯河组）底界为中国北方一个区域性不整合面（约161 Ma的燕山运动火山幕，A2幕），燕辽地区为髫髻山组与海房沟组、龙门组不整合面[1]，准噶尔盆地头屯河组（石树沟组下亚组）底部年龄约为161.2 Ma[30]，卡拉麦里南坡帐篷沟吐鲁谷群和西山窑组中具岩浆特征锆石的峰值年龄为161 Ma[27]，这些碎屑锆石极有可能来自帐篷沟西山窑组煤层之上、紧邻头屯河组和西山窑不整合面的火山岩（已水解蚀变为膨润土）。因此，准噶尔盆地头屯河组与西山窑组不整合面及西山窑组上部火山岩，代表准噶尔盆地燕山运动火山幕（A2幕）。

准噶尔玛依力山地层小区、北塔山地层小区，三工河组与西山窑组呈角度不整合。玛依力山地层小区、克拉玛依地层小区、北塔山地层小区，西山窑组底部砾岩，可能与燕山运动绪动幕（A1幕）的地壳抬升、剥蚀对应。燕山运动B幕在燕辽地区为土城子组和张家口组-义县组之间的角度不整合面，时代约为136～135 Ma[1]，在准噶尔盆地为石树沟组与吐谷鲁群的不整合接触。

6  结论

准噶尔盆地中上侏罗统西山窑组上部、石树沟组火山事件，导致盆地中晚侏罗世高凸型古地温场的构造热事件，是盆地内中新生代地层中燕山期岩浆锆石的物源之一。盆地北缘火山活动较强烈，帐篷沟为喷发中心之一。盆地东北缘帐篷沟地区西山窑组上部含玄武岩的火山岩、头屯河组与西山窑组呈不整合，为盆地燕山运动火山幕（A2幕）的记录。

准噶尔盆地侏罗纪燕山运动整体呈自北向南渐进式过程，动力主要来自北方挤压，与西伯利亚板块向南挤压、鄂霍次克板块向西俯冲及西伯利亚板块与蒙古-华北板块的碰撞-拼贴等事件在时空上近同期、相邻，动力方向一致，可能是多块体活动应力传递、远程效应的产物。

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