帕米尔构造结结构特征与构造演化

张传林，马华东，刘晓强

1)河海大学海洋学院，南京，210098；2)新疆维吾尔自治区人民政府国家305项目办公室，乌鲁木齐，830000；3)新疆自然资源与生态环境研究中心，乌鲁木齐，830000；4)新疆中亚造山带大陆动力学与成矿预测自治区重点实验室，乌鲁木齐，830017；5)新疆大学地质与矿业工程学院，乌鲁木齐，830017

内容提要：位于印度—欧亚大陆碰撞造山带西段的帕米尔构造结，自震旦纪以来经历了长期的地体裂离、寒武纪至古新世俯冲增生、始新世的最终造山及始新世至全新世大型走滑—伸展、逆冲推覆及构造隆升，记录了最完整的特提斯演化及新特提斯洋关闭后陆内隆升过程。然而，对帕米尔不同地体的构造属性、原特提斯洋俯冲极性、古特提斯阶段是否存在双向俯冲、新特提斯洋俯冲导致的盆山耦合效应以及新生代大规模碱性岩浆活动的地球动力学背景等关键科学问题，仍存在很大争议。笔者等全面总结了前人对帕米尔构造结的研究成果，结合野外地质调查，对帕米尔构造结显生宙以来的构造演化过程做了概括性总结。研究表明，北帕米尔既不是塔里木前寒武纪基底的一部分，也不是三叠纪增生杂岩，它的主体是寒武纪原特提斯洋南向俯冲形成的巨厚增生杂岩(530～500 Ma)。与昆仑—阿尔金不同的是，帕米尔地区的原特提斯洋在早古生代晚期并没有关闭，这一残留洋盆在古特提斯阶段再次扩张，形成了石炭纪—早中生代有限洋盆。随着古特提斯洋的双向俯冲，中、南帕米尔相继与北帕米尔地体发生汇聚，最终拼合的时间在180 Ma左右。古特提斯洋俯冲、关闭伴随着新特提斯洋的打开和扩张，从晚侏罗世开始新特提斯洋沿Shyok缝合带北缘北向低角度或近水平俯冲(开始时间约为160～130 Ma)，形成了南帕米尔—喀喇昆仑宽阔的岛弧岩浆岩带，并在中帕米尔及北帕米尔地区，发育与弧后伸展有关的地堑或半地堑沉积及具有板内特征的基性岩浆活动。新特提斯洋最终在始新世关闭(60～50 Ma左右)，导致南帕米尔与洋内俯冲形成的科西斯坦—拉达克洋内弧及印度板块的最终拼合，形成了帕米尔雏形。40 Ma左右，由于俯冲板片的拆离，形成这一时期造山后碱性岩浆活动。此后，由于印度板块和欧亚板块的大陆岩石圈不断汇聚，帕米尔构造结的岩石圈厚度急剧增加，沿中帕米尔一带，可能是印度板块与欧亚板块岩石圈地幔的分界，近水平的相向俯冲导致了加厚岩石圈的拆沉，形成沿中帕米尔分布的巨量新生代碱性岩带(25～9 Ma)。

位于印度—欧亚大陆碰撞造山带西段的帕米尔构造结，经历了自震旦纪晚期以来长期的地体裂离、俯冲增生、始新世最终造山及始新世以来大型走滑—伸展、逆冲推覆、构造隆升等构造演化过程(Schwab et al., 2004; Xiao Wenjiao et al., 2002, 2005; Zanchi and Gaetani, 2011; Robinson et al., 2007, 2012; Robinson, 2009, 2015; Angiolini et al., 2013, 2015; Rutte et al., 2017; Li Sanzhong et al., 2018; Li Yipeng et al., 2020; Li Lin et al., 2021)，形成了现今极其复杂的构造面貌及不同时代、不同岩性的岩浆岩组合，记录了自原特提斯到新特提斯最完整的构造演化过程。大多数地质学家认为，具有冈瓦纳属性的中帕米尔和南帕米尔—喀喇昆仑地体，是在三叠纪晚期或早侏罗世伴随着古特提斯洋的关闭，而与欧亚大陆发生拼合(Burtman and Molnar, 1993; Yin An and Harrison, 2000)。古特提斯洋俯冲、关闭过程伴随着新特提斯洋的打开和扩张，从晚侏罗世(或早白垩世)开始，介于印度板块和南帕米尔—喀喇昆仑地体之间的新特提斯洋向南帕米尔—喀喇昆仑低角度俯冲及新特提斯洋的洋内俯冲，分别形成了中—南帕米尔地区宽阔的大陆岩浆弧及科西斯坦—拉达克洋内弧，在始新世新特提斯洋关闭，印度板块和欧亚板块发生汇聚。在中新世，加厚地壳的背景下俯冲板片的拆沉作用，形成了沿中帕米尔及北帕米尔广泛分布的碱性岩带。中新世晚期到全新世，印度板块持续向北运动，在塔里木和卡拉库姆(Karakum)两个相对刚性的地块之间的帕米尔，向北运动进一步形成突出的弧形构造，并伴随大规模走滑和块体隆升，形成了现今帕米尔的构造格局。在更广空间和更长时间尺度上，沿青藏高原北缘(即西昆仑—东昆仑—阿尔金—祁连山—秦岭等地区)厘定的巨型早古生代蛇绿岩组合，指示在东冈瓦纳和欧亚大陆之间曾存在一个早古生代洋盆，即原特提斯洋(潘裕生, 1990, 1994; 王志洪等，2000；Matte et al., 1996; Mattern and Schneider, 2000; Xiao Wenjiao et al., 2002; Li Sanzhong et al., 2018)，它可能是东、西冈瓦纳汇聚后Panthalassic洋的一部分(Metcalfe, 2013; Metcalfe et al., 2017; Li Sanzhong et al., 2018; Zhao Guochun et al., 2018；吴福元等，2020)。沿西昆仑—东昆仑—阿尔金—祁连山—秦岭，广泛记录的晚奥陶世—早志留世的造山事件，如区域上440～430 Ma的变质事件、中—晚泥盆世磨拉石组合角度不整合在前泥盆纪变质沉积建造之上(Li Sanzhong et al., 2018)，可能代表了东亚微陆块群，包括塔里木、祁连、扬子、印支等(是否包括华北尚存在不同认识，见Zhao Guochun et al., 2018)最终汇聚到东冈瓦纳北缘的地质记录(Li Sanzhong et al., 2018; Zhao Guochun et al., 2018)。

由于帕米尔构造结位于多个国家的交界部位(中国、巴基斯坦、吉尔吉斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、印度)，总体研究程度很低。近年来，随着在北东帕米尔地区(中国境内)开展的覆盖全区的1∶25万地质填图以及相关的地质矿产调查，极大地提高了我们对帕米尔构造结研究水平。北东帕米尔地区跨越了北、中、南帕米尔主要构造单元，为我们重建帕米尔构造演化过程提供了具有“地质走廊”性质的前提条件，为探索原特提斯洋的性质、古特提斯俯冲极性、新特提斯打开和消减过程等一些关键科学问题，奠定了重要基础。

1 帕米尔构造结构造单元划分

依据缝合带、岩浆岩和沉积建造特征，前人将帕米尔划分为北帕米尔、中帕米尔和南帕米尔(或南帕米尔—喀喇昆仑)地体(图1)。这种三分法在帕米尔的中西段是以蛇绿岩或区域性的断裂带(或构造带)为界的，包括Tanymas缝合带、Rushan—Pshart缝合带和什约克缝合带。Tanymas缝合带(或Tanymas断裂带)被认为是北帕米尔和中帕米尔的构造边界(图1，Burtman and Molnar, 1993; Schneider et al., 2013; Robinson, 2015)。

位于Tanymas缝合带以北的北帕米尔地体，包括两套岩石单元，分别是早古生代增生杂岩和中生代以来的主逆冲岩片系统(Zhang Chuanlin et al., 2018; Imrecke et al., 2019)。在岩浆岩方面，发育早古生代复杂的火山岩及以花岗质为主的侵入岩(包括少量的基性侵入岩)、晚三叠世到早侏罗世岛弧型花岗岩(Robinson, 2015)。中帕米尔位于Tanymas缝合带和Rushan—Pshart缝合带之间(图1)，包括角闪岩相变质、强变形的埃迪卡拉纪(震旦纪)基底(或包括部分前埃迪卡拉纪的基底)和晚古生代到早中生代具有复理石性质的沉积岩，是否存在早前寒武纪的基底尚需进一步工作。除了中生代岛弧型花岗岩之外，中帕米尔有大量的中新世侵入岩出露，多集中在中帕米尔的两侧(Ducea et al., 2003; Hacker et al., 2005)。前人关于中帕米尔的构造归属先后存在不同认识：①中帕米尔是一个独立的陆块，其在青藏高原内无对应的地体(Burtman and Molnar, 1993; Robinson, 2009)，或者可能是从南帕米尔北缘裂解出来的部分(即属于塔里木的一部分，Burtman, 2010)；②对应于青藏高原北部的松潘—甘孜地体(Yin An and Harrison, 2000; Robinson et al., 2004)；③对应于青藏高原内的羌塘地块(Schwab et al., 2004; Valli et al., 2008)。到目前为止，由于缺乏对中帕米尔基底(片麻岩系)的研究资料，其亲缘性仍不清楚，鉴于中帕米尔出现大量的泛非期碎屑锆石，我们暂将其归属于亲冈瓦纳的地体。

图1 帕米尔构造结单元划分及显生宙岩浆岩分布图(据Robinson et al., 2012; Rutte et al., 2017; Liu Xiaoqiang et al., 2020b等资料综合编制)

尽管南帕米尔与其南侧的喀喇昆仑地体之间由Wakhan—Tirich断裂带相隔开，通常认为两者之间是连续的(图1，Zanchi et al., 2000)，构成南帕米尔—喀喇昆仑地体。南帕米尔—喀喇昆仑地体主体位于塔吉克斯坦、阿富汗和巴基斯坦境内，最显著的特征是发育大面积的白垩纪为主的花岗质岩浆岩(图1)，并保留了少量的白垩纪火山沉积盆地(Aminov et al., 2017; Zhang Chuanlin et al., 2022)。Robinson(2015)认为南帕米尔—喀喇昆仑地体与青藏高原羌塘地块相对应。

对帕米尔构造结的三分方案，在塔吉克斯坦及巴基斯坦境内，有相关的蛇绿岩、主干断裂以及构造边界两侧不同的沉积建造等证据支持。在北东帕米尔地区，三分方案出现不确定性，以Robinson为代表的西方地质学家，认为北东帕米尔主体以三叠纪深变质(角闪岩相到麻粒岩相)的增生杂岩为主(Burtman and Molnar, 1993; Schwab et al., 2004; Robinson et al., 2007, 2012; Angiolini et al., 2013, 2015; Rutte et al., 2017)。在国内，由于缺乏有效的同位素年代和古生物证据，长期以来是基于变质程度对地层时代进行大致确定。也正是这个原因，早期的文献及21世纪初完成的1∶25万区域地质填图，均将北东帕米尔地区大面积分布的变质岩系归属于古元古代基底，并与帕米尔东部西昆仑造山带南昆仑变质岩系(赛图拉群)相对应。对于这一“前寒武纪基底”的构造属性，大多数学者认为是从塔里木西南裂解出来的微陆块，并在加里东期再次拼合到塔里木西南缘的。然而，近年来对北东帕米尔及南昆仑变质火山—沉积岩系开展的研究，证实北东帕米尔广泛分布的变质岩系(即布伦阔勒群)既不是三叠纪增生杂岩也不是前寒武纪基底，而是寒武纪火山—沉积岩系(高晓峰等, 2013; Zhang Chuanlin et al., 2018a, Hu Jun et al., 2020; Ding Teng et al., 2021)(图2)。在这套寒武纪火山沉积岩系南侧识别出来的新太古代麻扎尔杂岩和新元古代南华纪甜水海群(盖层)构成了一个完整的前寒武纪微陆块(麻扎尔—甜水海地体)(图2)。寒武纪增生杂岩及新太古代麻扎尔杂岩的识别，它们的岩石组合、结构特征及构造属性，对重新认识帕米尔构造演化至关重要。

2 早古生代增生杂岩

北东帕米尔地区广泛分布的角闪岩相变质火山沉积岩系被命名为布伦阔勒群，与东段的南昆仑地体中前人划分的前寒武纪基底赛图拉群相当。以Robinson为代表的西方地质学家认为这套巨厚的变质岩系为三叠纪的增生杂岩，主要依据是中国—巴基斯坦国际公路沿线及塔县到瓦恰一带公路附近浅变质碎屑岩及侵入其中的三叠纪花岗岩定年结果(Robinson et al., 2012; Imrecke et al., 2019)。按照Robinson等(2012)和Imrecke等(2019)的认识，布伦阔勒群沿慕士塔格西侧的主逆冲带南向逆冲到赞坎一带(达布达尔，图2)。我们对Robinson等(2012)和Imrecke等(2019)文中年代学样品采样点位置和岩性描述进行了详细的核对和检查，发现塔县至瓦恰一带三叠纪年龄的碎屑岩样品均采自于1∶25万区调所圈定的石炭纪至三叠纪浅变质碎屑岩地层中，并非布伦阔勒群。而塔县以北沿中国—巴基斯坦国际公路沿线的样品为片麻状花岗岩(往往被认为是变质的富含长石碎屑岩或火山岩)，获得的谐和年龄为三叠纪，与公格尔—慕士塔格岩体的侵位年龄完全一致(243～205 Ma, 康磊等，2012; Jiang Yaohui et al., 2013)，代表了与公格尔山—慕士塔格花岗岩基同期的深成岩浆岩。在白沙湖南侧获得的三叠纪年龄样品(248 Ma，Robinson et al., 2012)，实际上也是采自1∶25万区调所圈定的晚古生代地层中，并非布伦阔勒群。显然，上述年龄都不能代表布伦阔勒群的形成时代。在达布达尔一带，采自1∶25万厘定的志留纪温泉沟群的样品，获得三叠纪年龄峰值，表明温泉沟群的沉积时代为晚三叠世(Robinson et al., 2012)。

图3 北东帕米尔沉积建造及结构示意剖面图(位置见图2)

依据近年来对布伦阔勒群不同岩石的高精度定年结果，可以确定它的沉积时代在530～500 Ma之间(图3、图4，附表1；见www,geojournals.cn/georev的网上文件; 印刷版略)。在布伦阔勒群发育了四期侵入事件(图5)，分即以早古生代大同岩体(515～445 Ma，Wang Jian et al., 2017; Zhu Jie et al., 2018; Yin Jiyuan et al., 2020)和三叠纪公格尔山—慕士塔格岩体(243～205 Ma，Jiang Yaohui et al., 2013; Zhang Yu et al., 2016)为代表的岩浆活动(图2、图3)。这两次岩浆事件分别对应于区内原特提斯和古特提斯演化阶段。除了上述两期岩浆事件，布伦阔勒群局部地区还发育有石炭纪和新生代岩浆事件(图2；附表1，见www,geojournals.cn/georev的网上文件; 印刷版略)。其中“叠加”在布伦阔勒群之上的晚古生代沉积岩及石炭纪蛇绿岩组合，代表了古特提斯洋的扩张事件(刘成军，2015)。在塔里木西段，发育石炭纪具有裂谷特征的双峰式火山岩(贠杰等，2015)及奥依塔克石炭纪具有大洋斜长花岗岩地球化学特征的奥依塔克岩体(Zhang Chuanlin et al., 2006)，可能代表了北帕米尔弧后扩张形成的初始洋盆。最为重要的是，最近在北东帕米尔的北缘发现多个石炭纪—二叠纪的海相沉积型锰矿(Zhang Chuanlin et al., 2020)，是区内在石炭纪出现洋盆的有力证据。

图5 北东帕米尔布伦阔勒群相关锆石U-Pb年龄分布直方图和相对比例曲线(数据来源同附表1)

从布伦阔勒群的岩石组成分析，其主体为变质火山—沉积岩系，并发育具有洋岛性质的火山岩。从南到北，对布伦阔勒群中火山岩精确定年表明(附表1，见www,geojournals.cn/georev的网上文件; 印刷版略)，其底部具有岛弧特征的双峰式火山岩及同时代的具有岛弧特征的辉长岩岩席，形成时代为530 Ma。这一年龄与麻扎尔—甜水海地体中530 Ma的I型花岗岩时代一致，表明原特提斯洋开始俯冲。在中段(塔县)，变质火山岩的时代在520～510 Ma之间，而到北侧的孜落依一带，获得的变质流纹岩年龄为508 Ma。表明布伦阔勒群在整个北东帕米尔地区，大尺度范围内是有序的地层，而局部表现出强烈的褶皱而造成地层重复。尽管如此，依据1∶25万实测剖面分析，布伦阔勒群的厚度至少在5000 m以上。这套变质火山—沉积岩及侵入其中的同时代的辉长岩和花岗岩以及洋岛组合(变质玄武岩及覆盖其上的大理岩)，构成了北东帕米尔地区寒武纪巨型增生杂岩(图4)。从时空分布看，该巨型增生杂岩和塔里木大陆边缘古生代—中生代沉积建造，共同组成了北帕米尔地体。

图4 帕米尔主要构造单元综合柱状图

3 中、南帕米尔沉积建造特征

中、南帕米尔具有泛非期形成的以片(麻)岩为主的基底。中帕米尔基底从最西段的阿富汗延伸到吉尔吉斯坦境内，在中国境内仅在塔县以西有少量出露(位于中国和吉尔吉斯坦边境附近)。吉尔吉斯坦早期的区域地质工作主要由前苏联地质学家完成，在文献中使用的“suite”相当于我们使用的“组”或“群”，考虑到文献中以“纪”为单位建立的“suite”，本文采用“群”和“suite”对应。从下到上，主要的基底岩石组合包括了Sassyk群，以条带状混合片麻岩为主(图4)，目前尚没有准确的年龄制约，依据覆盖其上的属于埃迪卡拉纪的Beleutin群时代，推测它可能属于埃迪卡拉纪早期或是更古老的基底。埃迪卡拉纪Beleutin群主要以片麻岩、石英岩、云母片岩为主，从下到上，云母片岩逐渐增加。在顶部识别出三层变质凝灰岩，获得的锆石U-Pb年龄分别为540 Ma，533 Ma和502 Ma。由于对三层变质凝灰岩缺少详细的岩相学描述且它们之间有限的沉积厚度间距，年龄跨越了40 Ma，因此这些年龄还需要进一步检验(Rutte et al., 2017)。值得注意的是，在下部的片麻岩和片岩中，获得的碎屑锆石U-Pb年龄主要的峰值均为泛非期(600～580 Ma)，充分证明中帕米尔属于冈瓦纳的一部分。志留纪Sarylshilin群，厚度在1100 m左右，主要由大理岩和云母片岩组成，部分片岩中含有石榴子石、十字石、夕线石等典型的富铝变质矿物。位于Sarylshilin群之上为一套石英岩(可能为石英砂岩变质形成)，在石英岩中获得最年轻的碎屑锆石年龄峰值为295 Ma，推测该套石英岩沉积时代为二叠纪。位于石英岩之上的Buruliuk群，主要由一套副片麻岩组成(典型的变质矿物包括石榴子石、黑云母和白云母)，另有少量的石英岩、砾岩和大理岩等。依据侵入其中的花岗岩(201 Ma)及碎屑锆石年龄，可以确定这套副片麻岩沉积时代为三叠纪早期。中帕米尔中—晚侏罗世以来的沉积没有显著的变质作用，这与前侏罗纪变质沉积岩形成显著差异。中—晚侏罗世的沉积以滨浅海相碳酸岩及碎屑岩为主(局部发育底砾岩及粗碎屑岩沉积)，白垩纪以断陷盆地沉积为主，在中帕米尔与南帕米尔交界部位，发育早白垩世的火山沉积盆地，与南帕米尔同时期的火山沉积盆地相当(图4)。

在南帕米尔，Shakhdara片麻岩穹隆代表了该地体的基底岩石组合。尽管已确定其隆升时间发生在新生代，但其确切的形成时代、详细的岩石组合以及记录的构造热事件等，仍缺乏相关的研究资料。在众多地质图中，将Shakhdara片麻岩归属于古元古界(Villarreal et al., 2020)，但从中帕米尔地区的基底分析，它非常有可能是泛非时期形成的变质岩系，这一推测与南帕米尔晚古生代沉积序列中出现大量的泛非期碎屑锆石而缺乏早前寒武纪碎屑锆石是一致的。以南帕米尔的东南区域为代表，早古生代沉积缺失，晚古生代到中生代的沉积序列如下：石炭系主要为碳酸岩沉积，与中帕米尔一致的是二叠系为石英岩(可能为变质的石英砂岩)，这充分表明在二叠纪之前，中、南帕米尔还没有从冈瓦纳分离。三叠纪早期的沉积与晚二叠世的沉积为整合接触，以板岩、夹少量的石英岩和粗碎屑岩为主，类似复理石沉积组合。晚三叠世以Lokzun群为代表(与中国境内的瓦罕走廊带的温泉沟群相当。需特别说明的是，分布在达布达尔地区的三叠系也被命名为温泉沟群，这是因为1∶25万地质图认为达布达尔和瓦罕走廊区均属于喀喇昆仑造山带的一部分)，底部发育一套砾岩，与早三叠世沉积为平行不整合或整合接触。从沉积相分析，表明水体快速变浅的一个过程(图4)(Burtman and Molnar，1993；Schwab et al.，2004；Angiolini et al.，2013；Robinson，2015；Chapman et al.，2018)。南帕米尔上古生界—三叠系经历了低级别的变质作用和明显的变形作用(强烈褶皱)。经历了隆升剥蚀后，其上被中晚侏罗世Dardasatash群不整合覆盖(缺失早侏罗世沉积)(图4)，Darbasatash群主要由页岩、砂岩和砾岩组成。在Dardasatash群之上，与其整合接触的是广泛分布Gurumdi群碳酸盐台地沉积(Burtman and Molnar，1993)，代表了从断陷沉积逐渐转变为滨海相沉积的演化过程。

综合区域地层格架、相关变质岩沉积时代以及变质特征综合分析，可以得出以下结论：①中、南帕米尔均有泛非期形成的基底岩石组合，表明它们是从泛非大陆裂解出来的微陆块，是否存在早前寒武纪基底尚需要进一步研究；②中、南帕米尔相似的二叠纪沉积(石英岩)表明它们在二叠纪之后才从泛非大陆上裂离；③上侏罗统以显著的不整合覆盖在强变形、弱变质的三叠系之上，表明中、南帕米尔在古特提斯阶段与北帕米尔拼合在一起，形成了帕米尔的雏形。

4 帕米尔岩浆岩特征

对帕米尔构造结岩浆岩研究积累了相对丰富的资料，尤其是在北东帕米尔地区，成规模的岩体均有高精度的年龄和丰富的地球化学资料对岩浆岩形成时代、地球化学属性及所反映的构造背景进行制约(图5)。在吉尔吉斯、塔吉克及巴基斯坦境内，主要的成规模的岩体均有年代学控制，但地球化学研究相对薄弱。尽管如此，现有的资料能够满足对帕米尔岩浆岩的时空分带的总结。

帕米尔构造结的岩浆岩主要分布在四个时段，分别是早古生代、中生代早期、中生代晚期及新生代(图1、图6)。早古生代岩浆岩分布在北帕米尔，年龄集中在530～460 Ma之间。在岩石组合及地球化学特征上，北帕米尔地区早古生代岩浆岩主要由辉长岩、花岗闪长岩、花岗岩等组成。辉长岩具有典型的岛弧特征，而花岗岩均为I型。在西昆仑东段(库地一带)，分布了少量的420～400 Ma的A2型花岗岩，属于造山后伸展构造背景。这与西昆仑东段与帕米尔构造结早古生代构造演化的差异密切相关(详见后述)。中生代早期的岩浆岩在北、中、南帕米尔均有分布，尤其是以北、中帕米尔分布最广，年龄集中在250～200 Ma之间，主要的岩石组合为I型和少量的S型(S型花岗岩主要形成时代为200～195 Ma)，缺乏A型花岗岩。早期的文献认为在南帕米尔没有中生代早期的花岗岩，但我们在瓦罕走廊中国与阿富汗交界地区，发现200 Ma的面积超过400 km2的S型花岗岩岩基，这充分表明，在南帕米尔，发育了中生代早期的岩浆侵入事件。晚中生代岩浆岩主要分布在中、南帕米尔，其中以南帕米尔为主，形成时代为130～80 Ma之间，以100 Ma左右的侵入事件为主。在中国境内(红旗拉甫地区)，早白垩世的侵入岩不仅包括了大面积分布的I型花岗岩，而且还发育了少量的含角闪石的基性岩墙(辉绿辉长岩和闪长岩等)。这些中基性侵入岩具有典型的岛弧特征，原始岩浆富水且具有高氧逸度，来自被交代的岩石圈地幔(Liu Xiaoqiang et al., 2020a；Zhang Chuanlin et al., 2022)。

图6 西昆仑—帕米尔地区显生宙岩浆岩年龄频谱图(数据来源见附表2)

帕米尔新生代岩浆岩主要分布在中帕米尔地区，在北帕米尔也有少量分布。依据获得的年代学资料，新生代岩浆岩分两个阶段，分别是40 Ma左右和20～9 Ma，以20～9 Ma阶段的碱性岩为主。主要岩石组合为霞石正长岩、角闪正长岩等，另有少量的碳酸岩(王威等，2021)。

从统计的岩浆岩锆石Hf同位素组成分析(图7)，早古生代岩浆岩的εHf(t)值主要来自北东帕米尔地区侵入早古生代增生杂岩(布伦阔勒群)的花岗岩、辉长岩或是其中的火山岩，大多为正值，尤其是基性岩类，εHf(t)值均为正值(一般>5)。这表明在增生杂岩内部，古老陆壳的混入非常有限，这一情形类似中亚增生造山带。石炭纪蛇绿岩中的花岗岩和辉长岩εHf(t)值，与亏损的软流圈地幔一致。早中生代(古特提斯阶段)的花岗岩，εHf(t)值普遍为负值，表明它们来自陆壳物质的部分熔融(不排除部分地幔物质的加入)。到新特提斯阶段，早白垩世的侵入岩和安山岩，εHf(t)变化范围大，从-15到-3之间，值得注意的是，部分碎屑锆石的εHf(t)值达到+8左右，表明早白垩世的酸性侵入岩主要来自古老地壳物质的部分熔融，且有不同比例的来自亏损地幔的物质加入。始新世的岩浆岩(45～35 Ma)及碎屑锆石εHf(t)值相对早白垩世的岩浆岩εHf(t)值显著升高，而到了新第三纪(20～9 Ma)，碱性岩的εHf(t)值快速降低(图7)。

图7 帕米尔岩浆岩εHf(t)值变化特征

5 讨论

5.1 早古生代增生杂岩：残留原特提斯洋的证据

在中国及东南亚邻区，早古生代造山事件(即加里东运动)有非常丰富的地质记录，如华夏地区、秦岭—祁连山地区、东昆仑山—西昆仑地区等(Li Sanzhong et al., 2018)。最近的研究表明，沿秦岭—祁连山—昆仑山分布的新元古代晚期—早古生代早期的洋盆是Rodinia超大陆裂解过程中形成，即在众多文献中被称为原特提斯洋(Metlcafe, 2013; Metlcafe et al., 2017)。依据在西昆仑山、东昆仑山、祁连山、秦岭及华夏地区的研究，原特提斯洋于440～430 Ma关闭，形成了数千千米的早古生代造山带。这一过程导致了塔里木、扬子、印支、华夏等东亚陆块群最终拼合到东冈瓦纳北缘。

我们对西昆仑山东段的研究表明，南昆仑地体与帕米尔北东缘的布伦阔勒群在岩石组合、岩浆岩特征等方面完全可以对比，实质上是一套增生杂岩。而在北昆仑地体内，早古生代沉积显示被动大陆边缘特征，且缺少这一时期的岩浆岩。因此可以确认原特提斯洋南向俯冲的极性。以麻扎尔—甜水海地体内最早岛弧型辉长岩及I型花岗岩、布伦阔勒群底部岛弧型辉长岩席和火山岩为依据，可以确定原特提斯洋的南向俯冲可能开始于530 Ma(图8a, Hu Jun et al., 2016; Zhang Chuanlin et al., 2018b; Liu Xiaoqiang et al., 2019)。从530 Ma到450 Ma的持续俯冲，形成了南昆仑巨型增生杂岩(赛图拉群)。在445～440 Ma期间，北昆仑地体、增生杂岩、甜水海地体发生拼合(图8b、c, 王志洪等，2000；Zhang Chuanlin et al., 2018b)，导致了该地区赛图拉群的角闪岩相—麻粒岩相的变质作用。此后，造山的伸展开始于430 Ma左右，到400 Ma时，以出现A型花岗岩为标志，代表了原特提斯洋演化的结束(图8d)。

图 8 北帕米尔残留原特提斯洋演化模式

尽管在西昆仑东段原特提斯洋的关闭时间大约在440 Ma左右，但在帕米尔地区，早古生代构造演化与西昆仑东段表现出显著差别。在布伦阔勒群中没有早古生代的变质事件的记录，对变质岩系统的年代学研究表明，布伦阔勒群的变质发生在200～180 Ma(Qu Junfeng et al., 2007; Zhang Chuanlin et al., 2018a)，在该地区也没有发育早古生代晚期与造山后相关的岩浆岩(400 Ma)以及泥盆纪磨拉石。在塔里木西部地区，奥陶纪—泥盆纪的沉积建造，均为海相沉积。到了石炭纪—三叠纪，沉积相出现显著的变化，在昆盖山北坡一带出现裂谷双峰式火山岩(图4)，在局部出现台地相的碳酸盐岩。在布伦阔勒群内部，在奥陶系—志留系之上出现了石炭纪具有MORB特征蛇绿岩(图1)。这些前中生代的海相沉积被侏罗纪—白垩纪的红色磨拉石组合不整合覆盖。因此，在塔里木南缘发育的原特提斯洋西段，并没有在早古生代关闭。这一原特提斯洋被古生界—下中生界所充填(图8b—d)。这一现象在中亚造山带也有发现，如准噶尔。

位于帕米尔地区的原特提斯洋在早古生代晚期没有发生关闭，在其上被奥陶纪—三叠纪碎屑岩—碳酸盐岩充填。然而，从早石炭纪开始，这一残留的原特提斯洋再次打开，以瓦恰蛇绿岩为代表，在其中部发育了石炭纪有限洋盆。沿昆盖山北坡分布的石炭纪裂谷火山岩(320～300 Ma)，可能代表了沿塔里木西部的弧后扩张。依据奥依塔克大洋斜长花岗岩以及在昆盖山北坡出现的具有MORB地球化学特征的枕状玄武岩，这一弧后盆地很可能扩张成有限洋盆。

5.2 古特提斯双向俯冲及造山事件

依据中、南帕米尔地体内侏罗纪之前地层的褶皱变形特征以及侏罗纪晚期磨拉石不整合在前侏罗纪海相地层之上的事实，中、南帕米尔地体在古特提斯阶段完成汇聚。在岩浆岩方面，中生代早期的花岗岩主要分布在北帕米尔(图1)，因此部分地质学家认为古特提斯洋沿Tanymas缝合带(北、中帕米尔界线)和Rushan—Pshart 缝合带(中、南帕米尔界线)向北单向俯冲，于200 Ma左右关闭，形成帕米尔雏形。然而，近年来的研究表明，在中、南帕米尔发育了中生代早期的岩浆岩，如位于瓦罕走廊中国段最西端的吐鲁克岩体(图5)，早期资料认为属于早白垩世岩体，而实际侵位时间为三叠纪末(～200 Ma，Liu Xiaoqiang et al., 2020b)。1∶25万区调资料及影像资料显示吐鲁克岩体的出露面积超过500 km2。这充分证实南帕米尔—喀喇昆仑地体内发育了与古特提斯洋南向俯冲有关的岩浆岩。

从沉积盆地角度分析，中帕米尔覆盖在二叠纪石英岩之上的Buruliuk群，主要由一套副片麻岩组成(典型的变质矿物包括石榴子石、黑云母和白云母)，另有少量的石英岩、砾岩和大理岩等。这套三叠纪早期副片麻岩被中—晚侏罗世以来没有显著变质和变形的浅海碳酸岩及碎屑岩覆盖，表明三叠纪到中—晚侏罗世之间构造体制的重大转变。在南帕米尔，三叠纪早期的沉积和晚二叠世的沉积为整合接触，以板岩、夹少量的石英岩和粗碎屑岩为主，类似复理石沉积组合。晚三叠世以Lokzun群为代表，为典型的复理石沉积(Burtman and Molnar，1993；Schwab et al.，2004)。低级变质和强烈褶皱的上古生界—三叠系被中—晚侏罗世由页岩、砂岩和砾岩组成的Dardasatash群不整合覆盖(图4)，Darbasatash群之上整合覆盖的是广泛分布Gurumdi群碳酸盐台沉积，代表了从断陷沉积逐渐转变为滨海相沉积的演化过程。

尽管在中、南帕米尔没有三叠纪晚期到早侏罗世变质年龄资料，但在北帕米尔寒武纪增生杂岩中，记录了大量的这一时期的变质事件，特别是在塔县北侧发现的高压基性麻粒岩，变质时代为180 Ma(Qu Junfeng et al.，2007; Zhang Chuanlin et al., 2018a)。另外，在变质基性火山岩及副片麻岩中，还获得大量的变质锆石和独居石的U-Pb谐和年龄为200～180 Ma(图5)，代表了古特提斯洋关闭导致北、中、南帕米尔地体的最终汇聚。

5.3 新特提斯洋低角度俯冲及盆山耦合效应

南帕米尔—喀喇昆仑地体以发育巨量白垩纪岩浆岩为特征(图1)，包括大规模的侵入岩和少量火山岩。侵入岩主要岩石类型包括花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩及辉长岩(辉绿岩)等(图1)，在花岗岩中发育大量中基性岩浆包体(Li Jiyong et al., 2016; Liu Xiaoqiang et al., 2020a)。在中国境内，白垩纪岩浆岩主要分布在瓦罕走廊带中国段——红旗拉甫—热斯卡木一带(图1)。在瓦罕走廊中国段(南帕米尔)及中南帕米尔交界地区(塔吉克斯坦境内)，出露上千米厚的早白垩世安山岩，并有少量的玄武岩和流纹岩及浅成—超浅成斑岩体等(图4)。最新的年代学结果也证实其形成于早白垩世(Aminov et al., 2017；Zhang Chuanlin et al., 2022)。

中、南帕米尔白垩纪岩浆岩具有两个显著的特点，一是白垩纪岩浆岩形成时代非常集中。高精度同位素年代学资料显示，这些白垩纪岩浆岩的形成年龄形成于130～70 Ma之间(图6；附表2，见www,geojournals.cn/georev的网上文件，印刷版略)，以早—中白垩世岩浆岩(115～100 Ma)最为发育，并有少量晚白垩世岩浆岩(80～60 Ma)；二是该区白垩纪岩浆岩的空间分布非常广。事实上南帕米尔—喀喇昆仑地体内的白垩纪构成一条现今宽度超过300 km的岩浆岩带。研究显示，帕米尔高原从晚白垩世到新生代发生显著的地壳缩短，导致区内现今的地壳厚度超过70 km(Sippl et al., 2013)。因此，帕米尔高原地壳缩短之前，区内白垩纪岩浆岩的分布范围将更大，按地壳平均深度33km推测，在白垩纪的岩浆岩分布宽度大于600 km。这一特征与华南中生代宽阔的岩浆岩带非常类似。后者广泛发育中生代中酸性为主的岩浆活动，构成一条宽约1300 km宽的岩浆岩带，被认为为古太平洋板块平板俯冲的结果(Li Zhengxiang and Li Xianhua, 2007)。因此，沿帕米尔南缘的什约克缝合带，新特提斯洋向北的低角度俯冲，形成了宽阔的白垩纪岛弧岩浆岩(Faisal et al., 2016; Li Jiyong et al., 2016; Aminov et al., 2017; Chapman et al., 2018；Liu Xiaoqiang et al., 2020a)。

在北帕米尔及西昆仑东段的林济塘地区，白垩系以断陷盆地沉积为主，并发育了少量100～95 Ma的具有OIB(洋岛玄武岩)特征的基性岩墙。在北羌塘地区，也发育了100 Ma的具有OIB特征的玄武岩和由OIB玄武岩经强烈结晶分异形成的A1型流纹岩，表明在中、南帕米尔—喀喇昆仑早白垩纪的岛弧北侧，发育了以伸展为主的弧后盆地，在低角度俯冲板片的前端发生断裂或急剧陡倾，扰动软流圈地幔，形成少量的来自软流圈地幔的玄武质岩石(图9)。

图9 帕米尔构造结新特提斯洋低角度俯冲导致的盆山耦合效应模式图

5.4 两期新生代碱性岩浆侵入事件的地球动力学背景

在帕米尔构造结发育两期新生代岩浆岩，分别是始新世(40 Ma)和中新世(20～9 Ma)(图6；附表2，见www,geojournals.cn/georev的网上文件，印刷版略)。其中始新世碱性岩主要分布在中帕米尔及中、南帕米尔交界部位，出露面积有限。而中新世碱性岩集中分布在中帕米尔，在北帕米尔也有少量分布(图1，柯珊等, 2006, 2008)。在中国境内，以塔县地区的苦子干岩体、卡日巴生岩体为代表，出露总面积约200 km2，主要由碱性正长岩、碱性花岗岩和碱性—偏碱性花岗岩类岩石组成(柯珊等，2006，2008)。卡日巴生岩体以黑云母二长花岗岩为主，出露总面积约1366 km2。除了正长岩和碱性花岗岩之外，在塔县及塔吉克境内，近年来的工作还发现了与碱性岩共生的碳酸岩(Hong Jun et al., 2019; 王威等，2021)。

从岩石地球化学角度分析，两期新生代碱性岩表现出显著的地球化学差异。始新世的碱性岩相对中新世的碱性岩(在相似的SiO2含量情况下)，具有相对低的La/Yb和Sr/Y比值，且具有相对亏损的Nd—Hf同位素组成。研究表明，始新世的碱性岩可能新特提斯洋关闭后，俯冲板片拆沉作用导致的软流圈上涌，来自地幔玄武质岩浆对相对年轻的下地壳底侵作用，下地壳部分熔融而形成。从时间上看，碰撞造山到碰撞后的伸展作用时间间隔一般在10～20 Ma之间，这与区域上新特提斯关闭时间(60 Ma)到始新世碱性岩的侵入(40 Ma)是吻合的。

中新世碱性岩异常高的La/Yb和Sr/Y比值、富集的Nd—Hf同位素组成，表明中新世碱性岩来自异常厚的古老地壳部分熔融。根据数值模拟计算，判断这一时期的地壳厚度在60～70 km左右。很显然，从始新世晚期到中新世，帕米尔地区的岩石圈厚度出现快速加厚的过程。这表明在短暂的地壳伸展之后，由于印度板块向欧亚板块的持续靠近，导致了帕米尔地区地壳的快速加厚。依据中新世碱性岩异常富集的Nd—Hf同位素组成(图7)，它们的原始岩浆应来自古老大陆地壳。尽管中帕米尔可能存在更古老的基底，但目前资料可以确定是它的基底形成于泛非时期。因此可以推测印度板块的岩石圈，从始新世晚期到中新世，以低角度俯冲到中帕米尔之下，由于加厚岩石圈地幔的拆沉，导致了规模宏大的沿中帕米尔分布的中新世碱性岩带。

6 帕米尔构造结构造—岩浆演化过程

综合帕米尔构造结主要构造单元的沉积建造特征、岩浆岩时空分布及地球化学属性、区域变质作用等资料，笔者等将帕米尔地区构造演化划分为四个主要阶段，分别是原特提斯阶段、古特提斯阶段、新特提斯阶段及新特提斯洋关闭后的陆内演化阶段。

如前所述，关于东亚陆块群是否汇聚到东冈瓦纳北缘还存在很大争议。在原特提斯演化阶段，Rodinia超大陆裂解和冈瓦纳大陆的汇聚存在穿时性，Rodinia超大陆裂解伴随了冈瓦纳的汇聚。在700～500 Ma期间，东、西冈瓦纳沿东非造山带汇聚，大约于500 Ma时完成汇聚，而此时分布在东冈瓦纳北缘的东亚陆块群，可能还是独立的陆块分布在Panthalassic大洋中。从华夏、秦岭、柴达木北缘、祁连山、西昆仑及北帕米尔地区早古生代沉积建造、岩浆岩时空特征及变质作用分析，这些微陆块大约于530 Ma开始，逐渐向东冈瓦纳汇聚，并于440～430 Ma左右最终完成汇聚，形成东冈瓦纳北缘的增生型造山带(图10a)。在帕米尔地区，依据早古生代岩浆岩和沉积建造的时空格架，界于塔里木和麻扎尔—甜水海地体之间的原特提斯洋在530 Ma左右开始南南俯冲，该俯冲一直持续到450 Ma，形成了北帕米尔及南昆仑地体巨型早古生代增生杂岩并导致塔里木与麻扎尔—甜水海地体拼合(图10a、b；图11a、b)。在帕米尔地区，由于位于甜水海和塔里木的最西端，原特提斯洋并没有关闭(图10b、图11b)，而是形成了一向西开口的残余洋盆，这一洋盆仍属于Panthalassic大洋的一部分。

图10 帕米尔构造结寒武纪—始新世洋陆格局图

奥陶纪—石炭纪早期，分布在北帕米尔的残余原特提斯洋，接受了来自塔里木和增生杂岩剥蚀下来的碎屑物充填，在局部发育台地相碳酸岩沉积。从石炭纪开始，由于古特提斯洋的北向俯冲，导致了这一残留的原特提斯洋再次扩张，增生杂岩之上形成石炭纪有限洋盆(曲曼蛇绿岩)，而在塔里木西南缘，形成弧后裂谷盆地，沉积了这一时期的规模巨大的火山岩(以玄武岩为主，含少量英安岩)。依据昆盖山北坡的具有MORB特征的枕状玄武岩及奥依塔克典型的大洋斜长花岗岩，推测在昆盖山北坡一带可能出现过有限的弧后洋盆(图10c、图11d)。

在二叠纪晚期到三叠纪早期，中、南帕米尔地体逐渐从冈瓦纳北缘裂解，形成新的古特提斯洋，这一裂解过程伴随了原特提斯洋的北向俯冲。随后，在三叠纪中晚期，位于北、中帕米尔之间古特提斯洋向北帕米尔和南帕米尔俯冲，分布在中、南帕米尔之间的洋盆北向俯冲，导致了北、中、南帕米尔地体内三叠纪至早侏罗世早期(243～195 Ma，附表2；见www,geojournals.cn/georev的网上文件，印刷版略)岩浆岩的形成(I型花岗岩)(Jiang Yaohui et al., 2013; Liu Zheng et al., 2015; Wang Chao et al., 2016; Zhang Chuanlin et al., 2016b)。古特提斯洋在西昆仑—喀喇昆仑地区的最终关闭可能发生在200～180 Ma之间(图8d)，且具有自东向西逐渐变年轻的趋势。在西昆仑东段，古特提斯最终关闭于200 Ma左右。这一年龄与西昆仑大红柳滩地区的三叠纪S型花岗岩(～200 Ma)及区内与稀有金属成矿密切相关的伟晶岩年龄接近一致(200～195 Ma，Liu Xiaoqiang et al., 2020b)，前者可能记录了古特提斯洋最终闭合过程中的同碰撞或碰撞后岩浆作用，后者则与古特提斯洋闭合后的造山后伸展有关(Liu Xiaoqiang et al., 2020b)。另外，在康西瓦南侧出露的晚古生代康西瓦群记录了晚三叠世(210～200 Ma)的高绿片岩相到角闪岩相变质年龄，可能是区内古特提斯洋闭合的变质记录(Zhang Chuanlin et al., 2019b)。而在帕米尔地区，古特提斯洋的最终关闭则可能发生在180 Ma左右，以塔什库尔干地区布伦阔勒群所广泛记录的200～180 Ma左右的角闪岩相(局部为高压麻粒岩相)变质作用为依据(Zhang Chuanlin et al., 2018a; 曲军锋等, 2021)。至此，北、中、南帕米尔地体拼合到一起，形成了帕米尔的雏形(图10d、e；图11e、f)。

南帕米尔以南的新特提斯洋，属于继承洋盆(是南帕米尔从冈瓦纳裂解后形成的古特提斯洋)。从侏罗纪末期到早白垩世(130 Ma)，新特提斯洋开始向北俯冲，同时在新特提斯洋内，形成洋内俯冲。依据广泛分布在中、南帕米尔地区的早白垩世到白垩纪晚期的侵入岩及火山盆地时空分布特征、地球化学属性，推测新特提斯洋是以低角度向北俯冲，除了形成宽阔的弧岩浆岩带，在南昆仑地体北侧及塔里木西南边缘形成弧后盆地，在北帕米尔形成早白垩世的地堑、半地堑沉积(图9；图10f, 图11f)。

新特提斯洋大约于60 Ma关闭，此时由洋内俯冲形成的科西斯坦—拉达克洋内弧与南帕米尔发生拼合，印度板块与欧亚板块发生汇聚。在始新世时期(40 Ma)，由于俯冲板片的拆沉作用，形成了中、南帕米尔地区与造山后伸展有关的岩浆岩(包括火山岩)(图11h)。从始新世到中新世，印度板块继续与欧亚板块汇聚，印度岩石圈向欧亚板块之下近水平俯冲，导致了帕米尔构造结的岩石圈快速加厚(60～70 km)，在印度岩石圈和欧亚岩石圈的交界部位(中帕米尔)由于加厚岩石圈的拆沉作用，引起局部岩石圈的伸展，古老岩石圈部分熔融及基底岩石的部分熔融，形成了沿中帕米尔分布的巨量的中新世碱性岩浆岩带(图11i)。

7 结论

(1)帕米尔高原(帕米尔构造结)可以分为3个主要的构造单元，分别是北、中、南帕米尔。北帕米尔主体为寒武纪增生杂岩，中、南帕米尔是来自冈瓦纳大陆的微陆块。

(2)分布在北帕米尔的寒武纪增生杂岩，在原特提斯关闭过程中，保留了一个向西开口的残留原特提斯洋。该洋盆被奥陶纪—三叠纪碎屑物及碳酸盐岩充填。在石炭纪该洋盆发生短暂扩张，形成新的洋盆。这一残留的原特提斯洋最终在三叠纪末期关闭。

(3)北、中、南帕米尔在古特提斯洋关闭后，最终汇聚到一起，形成了帕米尔的雏形。

(4)新特提斯洋在130 Ma左右开始沿什约克缝合带向北低角度俯冲，形成中、南帕米尔宽阔的白垩纪岩浆弧。在北帕米尔及塔里木地区，由于弧后拉张，形成地堑、半地堑沉积，并伴随微弱的具有OIB(洋岛玄武岩)地球化学特征的岩浆活动。

(5)新特提斯洋关闭的时间在60 Ma左右，导致科西斯坦洋内弧、印度和欧亚大陆的最终汇聚。在40 Ma左右，由于俯冲板片和局部加厚的岩石圈拆沉，导致科西斯坦及中帕米尔一带造山后碱性岩浆活动。

(6)在40～20 Ma期间，由于印度板块于欧亚板块的持续汇聚，导致帕米尔地区岩石圈快速加厚，岩石圈地幔的拆沉，是引发沿中、北帕米尔20～9 Ma巨大规模的碱性岩浆活动的内在因素。同时，在帕米尔也形成了一系列的由北向南逆冲推覆及大型走滑构造。

致谢：僅以此文祝贺杨文采主编80华诞！帕米尔高原位于中国、巴基斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗交界部位，最主要的交通干线为中巴国际公路，大部分地方因为种种原因没有开发，因此交通很困难。在过去的10年间，笔者等在帕米尔地区开展了部分工作，在野外工作中得到很多单位和个人帮助，特别是中国塔吉克族牧民的帮助，迄今也无法完整地记住他们的名字。在此，对他们帮助表示真诚的感谢；对审稿专家和章雨旭研究员仔细认真的审阅表示感谢。