南天山西段哈爾克山南坡地質構造特征及其演化

杜紅星 魏永峰 李曉燕 馬玉霞

(①中國地質大學(北京)北京100083②新疆維吾爾自治區礦產資源儲量評審中心烏魯木齊830000③四川省地質礦產勘查開發局區域地質調查隊雙流610213④新疆地礦局第八地質大隊阿克蘇843000)

南天山西段哈爾克山南坡地質構造特征及其演化

杜紅星①②魏永峰③李曉燕④馬玉霞②

(①中國地質大學(北京)北京100083②新疆維吾爾自治區礦產資源儲量評審中心烏魯木齊830000③四川省地質礦產勘查開發局區域地質調查隊雙流610213④新疆地礦局第八地質大隊阿克蘇843000)

南天山西段哈爾克山南坡位于塔里木和伊犁－中天山地塊間，主要由古元古界、古生代、中-新生代地質體組成，根據沉積建造、巖漿作用、變形特征、變質程度及變形期次等差異，劃分為虎拉山晚古生代裂陷槽、塔里木中央地塊2個Ⅲ級構造單元，進一步劃分為虎拉山石炭紀-二疊紀前陸盆地、老虎臺前寒武紀隆起帶及中－新生代庫車山前坳陷3個Ⅳ級構造單元。綜合區域資料、現位恢復，天山西段哈爾克山南坡具有中－新元古代塔里木北緣古陸的形成、震旦紀-奧陶紀塔里木北緣被動陸緣的形成、志留紀塔里木北緣被動陸緣發展、中泥盆世南天山構造帶收縮匯聚、早石炭世南天山前陸盆地發展、二疊紀大陸伸展、二疊紀末-三疊紀初庫車山前坳陷形成、中、新生代陸內演化8個演化階段。

南天山西段地質特征構造單元構造演化

用板塊構造觀點探討西天山的大地構造始于70年代末（陶鈞政，呂正，1981；李春昱，王荃，1982，1983；張志勇等，1983；黃汲清,1984；張良臣，吳乃元，1985；閻文元，1985；成守德等，1986；陳哲夫,梁云海，1985；楊文勇等，1990；王作勛等，1990；肖序常等，1992，等）[1-2]，隨著“國家三〇五項目”和地礦部重點項目“中國北方板塊構造與成礦規律研究”等工作的開展，西天山地質板塊研究有了很大進展。天山造山帶是一系列微陸塊、島弧地體及鑲嵌于其間不同時期的褶皺帶為主的巨型復合造山帶，是古亞洲洋構造域中烏拉爾－天山－陰山巨型褶皺系的組成部分[3-4]。南天山西段位于塔里木和伊犁－中天山地塊間，主要由古元古界、古生代、中-新生代地質體組成，其與境外的南天山和烏拉爾洋相連，構成一個演化歷史相對較長的復雜洋盆，其形成是哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊相互作用的結果[5-6]。受研究程度的影響，存在著一些構造單元的性質尚不明確，不同構造單元存在形式及其相互間的內在關系認識不足等。本文則立足于筆者近年在本區的工作和前人已有的成果，結合最新進展，著重各構造單元本身特點及其構造意義，特別重視它們之間的內在聯系，試圖對南天山南坡地質構造特征及演化模式深入探討，為進一步研究塔里木盆地北緣地質演化提供依據。

1 大地構造位置及構造單元劃分

楊樹德（1994）、張良臣（2003）等根據板塊構造理論，將天山西段哈爾克山南坡劃歸為塔里木－華北板塊（Ⅰ級）、塔里木微型板塊（Ⅱ級）（圖1）。本文根據沉積建造、巖漿作用、變形特征、變質程度、變形期次等差異，進一步劃分出了三、四級構造單元，即：2個Ⅲ級構造單元：虎拉山晚古生代裂陷槽、塔里木中央地塊，3個Ⅳ級構造單元：虎拉山石炭紀－二疊紀前陸盆地、老虎臺前寒武紀隆起帶、中－新生代庫車山前坳陷（表1）。

2 構造單元特征

2.1 老虎臺前寒武紀隆起帶

塔里木古陸邊緣出露太古宙陸核及圍繞陸核增生的古元古代和中新元古代變質基底（肖序常，何國琦等，2004，胡靄琴，張國新等，2006）[7，8]，塔里木微板塊以塔里木中央地塊為中心，外圍出現陸緣增生帶（董連慧，屈迅等，2010）[9,10]。中深變質巖系木扎爾特巖群為本構造單元最老的地層，通過原巖恢復該巖群為淺海相碎屑巖夾長英質巖（U-Pb，1909+100 Ma）組成[11]，震旦紀期為后碰撞過鋁花崗巖侵入[12]?？梢姳編樗锬颈本壒抨懟捉M成部分，已是不爭的事實。

2.2 虎拉山石炭紀-二疊紀前陸盆地

石炭紀隨著南天山構造帶的匯聚，在哈爾克山南坡保留較長時期的殘留海盆，主要表現為海－陸交互相環境，由沉積盆地性質轉化為淺海前陸盆地。沉積了一套碳酸鹽巖+細碎屑巖沉積建造。在早二疊世時，南天山在各統一的區域伸展背景下，形成了二疊紀“A型”花崗巖（鉀長花崗巖、二長花崗巖）、花崗閃長巖及小提坎立克組雙峰式特點的陸相火山巖，小提坎立克組與下伏地層間均呈不整合接觸[13-14]。產于伊犁微板塊中塔爾得套地區二疊紀火山巖亦具有同樣特征[15]。褶皺一般為中等－開闊褶皺，且發育有在擠壓機制下的平臥褶皺，斷裂規模小，以近東西向脆性斷裂為主，北西向少。

圖1 大地構造位置圖

表1 大地構造單元劃分方案對比表

2.3 中－新生代庫車山前坳陷

采用張良臣（2003）劃分方案認為自早二疊世以后均為坳陷型沉積——庫車山前坳陷[16-18]。三疊紀初在垂向隆升背景下出現山間裂陷，沉積了下－中三疊統俄霍布拉克組一套陸相粗碎屑巖（磨拉石建造）沉積，以角度不整合覆于小提坎立克組之上。中－晚三疊世為濱－淺湖相及沼澤相沉積。侏羅系受印支運動影響，盆地沉積中心向東、向南繼續遷移，范圍擴大，沉積了河流相粗碎屑巖、含煤碎屑巖。中侏羅世是盆地湖盆面積最大時期，盆地內多為濱、淺湖相沉積。中侏羅世晚期盆地略有下沉，沉積了淺湖相泥巖、泥晶白云質灰巖。受燕山構造運動影響，白堊紀早期為沖積扇－辮狀河、湖泊相沉積，晚期為三角洲－辮狀河沉積。發育寬緩短軸褶皺、脆性斷層。

3 地質構造演化

研究區位于塔里木板塊北緣，經歷了多期構造運動和變質作用，形成了多個角度不整合界面。將研究區的地質構造發展歷史劃分為8個發展階段。

3.1 中-新元古代塔里木北緣古陸的形成階段

元古代早期，塔里木古陸殼增生和裂解同時交替進行，固結為剛性的聯合古陸發生破裂，塔里木陸區北緣海在中元古代進一步拉張形成古南天山洋，塔里木板塊與準噶爾－哈薩克斯坦古陸被元古南天山洋所分隔。古元古代晚期木扎爾特巖群及區域上溫泉群、長城系阿克蘇巖群均為元古南天山洋的產物。中－新元古代時期整個陸殼較薄，固化程度低，地殼處于高熱流值，強活動環境。

3.2 震旦紀-奧陶紀塔里木北緣被動陸緣的形成階段

震旦紀，隨著塔里木板塊與哈薩克斯坦板塊的分裂擴張，產生古亞洲洋。震旦紀－奧陶紀在塔里木北緣陸塊及其邊緣，沉積了震旦系和寒武系蓋層，標志著塔里木板塊北側由裂陷槽發展到被動大陸邊緣的演化過程已完成。本階段內本區處于持續隆升狀態，無沉積記錄。

3.3 志留紀塔里木北緣被動陸緣發展階段

在西南天山北緣長阿吾子蛇綠巖的輝長巖獲得（439.4±26.9）Ma形成年齡，劉本培等在南天山南緣的黑英山等蛇綠混雜巖帶斜長角閃巖中獲得（420.2±5.9）Ma、（430.3±5.2）Ma形成年齡，前者反映奧陶紀晚期西南天山北緣出現洋盆，后者證明志留紀南天山洋已發展成相當規模和構造復雜的多島洋。區域上志留紀末被動陸緣進一步拉張，在晚志留世晚期出現裂谷式火山巖噴發夾層。在鄰區客不來西谷地科克鐵克達坂組第四段有中－基性偏堿性火山巖小規模噴發，說明該期火山活動較弱，范圍有限，表明拉張期較短、程度較低。

3.4 中泥盆世南天山構造帶收縮匯聚階段

泥盆紀開始南天山構造帶轉入匯聚階段，動力學背景由伸展機制向擠壓機制轉化，南天山洋盆向北俯沖、消減，與向南遷移的準噶爾－哈薩克斯坦板塊在那拉提一線碰撞匯聚，形成哈爾克山，后期洋盆主體消退，形成淺海相環境。阿拉塔格組為一套淺海相細碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積建造，局部顯示濁積巖特征，其沉積構造環境已表現出活動大陸邊緣的特點。在洋盆向北俯沖的大環境下，局部出現松弛拉伸形成裂陷，形成中泥盆統阿拉塔格組火山巖夾層。

3.5 早石炭世南天山前陸盆地發展階段

石炭紀初，區域上南天山南緣洋盆消亡，塔里木板塊與哈薩克斯坦－準噶爾板塊在那拉提一線對接碰撞，造成了大面積的山體形成和山脈隆起，形成了著名的那拉提－紅柳河縫合帶。隨著南天山南緣洋盆的消失和造山運動，哈爾克山以北大部分上升成陸，而在哈爾克山以南則進入造山后期，主要表現為陸相－海相交互相沉積環境，沉積盆地性質轉化為淺海前陸盆地或殘余海盆，區域上的甘草湖組火山巖，表明在早石炭世曾經發生過構造裂解。

3.6 二疊紀大陸伸展階段

早二疊世，本區內沉積層快速轉變為小提坎立克組具雙峰式特點的陸相火山巖（296.2+6.1 Ma），小提坎立克組陸相火山巖堆積覆蓋了上升剝蝕的古陸及晚古生代之前的所有褶皺地層，形成小提坎立克組與下伏地層間角度不整合接觸。同時期在準噶爾、天山山脈和塔里木盆地等更大構造背景內，廣泛發育有堿性玄武巖、輝綠巖墻群及“A2型”堿長花崗巖（U-Pb，264.6～259.9 Ma）。小提坎立克組火山巖形成于后碰撞作用的伸展環境，是南天山造山帶碰撞造山到后造山的轉折階段中下地殼熔融的產物，“A2型”堿長花崗巖主要形成于后造山構造垮塌階段。這種巖漿活動反映了廣大地區域內同時期內發生了大規模彌散型大陸伸展作用，同時也表明南天山晚古生代碰撞造山的峰期在早二疊世之前已經結束，南天山古洋盆在早二疊世之前已經閉合[2，13-14，19]。

3.7 二疊紀末-三疊紀初庫車山前坳陷形成階段

二疊紀末，隨著那拉提縫合帶進一步縫合，在垂向隆升背景下出現山間裂陷，在逆沖推覆構造、平行走滑構造基礎上疊加了一系列正斷層，拉張沉陷構成了地壘-地塹構造組合樣式，形成了庫車山前坳陷的雛形。三疊紀初地殼受擠壓發生區域動－熱變質作用和哈爾克山大幅度隆升，使哈爾克山南側深陷的庫車坳陷北緣接受了來自北部粗碎屑磨拉石沉積，以角度不整合上覆于下二疊統小提坎立克組之上，代表新源運動對庫車前陸盆地形成產生的重要影響。

3.8 中、新生代陸內演化階段

三疊紀初以后碰撞階段完成了向板內階段的轉變，標志著造山階段的結束，進入陸內構造演化階段。三疊紀－白堊紀庫車坳陷盆地沉積環境相對穩定，三疊紀早中期盆地拉張達到了極甚期。至三疊紀晚期轉入相對匯聚階段，在庫車山前一帶形成了湖泊－沼澤環境含煤建造。侏羅紀，受印支運動影響，具有后造山大陸伸展性質，天山褶皺帶開始夷平、準平原化。白堊紀早期，受燕山運動影響，湖盆稍有下降。喜山期，邊界斷裂尤其是那拉提斷裂受印度板塊向北移與亞洲板塊碰撞的遠端效應影響，區內斷裂構造活動加劇，天山主體強烈抬升，庫車坳陷盆地發生急劇下降，近源磨拉石建造普遍發育。喜山晚期，受構造運動驅動，天山主體抬升達區內最大高度，坳陷區呈現近海咸化瀉湖環境。

[1]方國慶.東天山古生代板塊構造特點及其演化模[J].甘肅地質學報.1994，（3）1：34－39.

[2]姜常義，吳文奎，李良辰，等.南天山東段顯生宙構造演化[M].地質出版社.北京:2001.

[3]鄭和榮，蔡立國，李鐵軍.天山南北前陸盆地演化及褶皺一沖斷帶構造樣式[M].北京：地質出版社，2007．

[4]何國琦,徐新.關于中國天山的板塊構造分區問題——兼論哈薩克斯坦板塊[A].中國新疆天山地質與礦產論文集[C].北京:地質出版社,2004,1-12.

[5]陳剛，朱志新，董連慧，等.新疆天山塔什庫爾干泥盆—早石炭世洋島火山巖的確定及地質意義[J].新疆地質，2010，28（3）236－241.

[6]姜常義，穆艷梅，吳文奎，趙曉寧，張蓬勃.南天山東段古洋盆的形成與消亡[A].中國新疆天山地質與礦產論文集[C].北京:地質出版社,2004,21-28.

[7]肖序常，何國琦，成守德，等.中國新疆及鄰區大地構造圖[M].北京：地質出版社，2004．

[8]胡靄琴，張國新，陳義兵，等.中國新疆地殼演化主要地質事件年代學和地球化學[M].北京：地質出版社，2006．

[9]董連慧，屈迅，朱志新，張良臣.新疆大地構造演化與成礦[J].新疆地質，2010，28(4）：351－357.

[10]董連慧，馮京，劉德權，等.新疆成礦單元劃分方案研究[J].新疆地質，2010，28(1）:1－15.

[11]魏永峰，鄧澤錦，李建兵，杜紅星,等.西南天山木扎爾特群長英質巖地球化學特征及U-Pb年齡的地學意義[J].新疆地質，2010,28（2）：125-129.

[12]魏永峰，李建兵，杜紅星,等.西南天山南緣震旦紀后碰撞過鋁花崗巖的地學意義[J].新疆地質，2010,28（3）:242-246.

[13]魏永峰，鄧澤錦.新疆拜城縣瓊阿伯二疊紀花崗巖的地球化學特征及地球動力學意義[J].四川地質學報，2009，29（專輯）: 45-50.

[14]李建兵，魏永峰，杜紅星，等．西南天山下二疊統小提坎立克組火山巖地球化學特征[J].新疆地質，2009,27(4)：315-319．

[15]羅金海，車自成，周寧超，等.南天山南緣下二疊統小提坎立克組英安巖的地球化學和同位素地質年代學特征[J].地質學報，2013,87(1):29-37.

[16]吳明仁,樓法生,宋志瑞,等.西天山塔爾得套地區烏郎組地球化學特征和構造環境[J].東華理工學院學報，2006,29(3):217-224.

[17]鄭和榮，蔡立國，李鐵軍.天山南北前陸盆地演化及褶皺－沖斷帶構造樣式.北京:地質出版社，2007.

[18]王清晨，李忠,等.庫車－天山盆地系統與油氣.北京:科學出版社，2007.

[19]姜常義，等.南天山花崗巖類的年代學、巖石學、地球化學及其構造環境［J］.巖石學報，1999，15（2）:298～308.

收稿：2014-06-06