塔里木板塊主要構造期周緣邊界性質分析

李王鵬，張仲培，林 恬

（中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發研究院，北京 100083）

塔里木板塊位于中國西北部地區，為一個具有前震旦紀基底的大陸板塊，主體上覆塔里木盆地。塔里木盆地自震旦紀經歷了復雜的構造-沉積演化過程。與周緣塊體長期相互的地質作用及內部盆地多旋回的演化，導致塔里木板塊周緣邊界性質復雜，不同邊界條件差異明顯。因此，開展塔里木板塊主要構造期周緣邊界性質分析，有利于更全面了解板塊及周緣的地質條件及其差異性，為開展板塊及周緣構造演化過程分析提供參考。

1 古生代早期塔里木板塊構造背景

早古生代，塔里木板塊位于岡瓦納大陸和勞亞大陸之間的特提斯洋，向南漂移至赤道附近[1-2]，以逆時針旋轉的方式與澳洲大陸分離。晚古生代，塔里木板塊持續向北漂移并順時針旋轉。

早寒武世，塔里木板塊周緣強烈的拉張裂解作用導致周緣各地質體與塔里木板塊隔洋相望[3]，如北部的伊犁-中天山地塊、南部的西昆侖地塊和東南部的中阿爾金地塊等[4-5]，同時寒武紀全球性的海侵導致塔里木板塊整體被海水覆蓋[6]。

奧陶紀，塔里木板塊緯度變化較明顯，向南漂移到南緯15°后開始向北漂移。早奧陶世，塔里木板塊周緣整體仍受強烈拉張裂解作用，內部廣泛發育正斷層，北部南天山洋初具規模，北部的被動陸緣沉積了厚層的碎屑巖與碳酸鹽巖。中-晚奧陶世，南天山洋開始俯沖閉合[7]。早-中奧陶世，塔里木沉積盆地規模大于現今盆地，并繼承了晚寒武世的穩定古構造格局[8]。自中奧陶世晚期，塔里木板塊的應力狀態由伸展向擠壓轉化，構造古地理格局發生明顯變化，東西格局逐步轉變為南北格局。晚奧陶世，塔里木板塊加速漂移至北半球，北緣仍為被動陸緣，南緣為擠壓環境，西昆侖洋的消減與阿爾金造山作用導致阿爾金北緣褶皺隆起[9]。

志留紀，塔里木板塊位于北半球低緯度地區，并繼續向北漂移。中志留世，南天山洋向伊犁-中天山地體下俯沖，伊犁-中天山地體南緣發育島弧火山巖，塔里木板塊與西昆侖地體之間被西昆侖洋隔開。奧陶紀—早志留世，阿爾金-祁連北洋盆發生俯沖碰撞[10]。志留紀—中泥盆世，塔里木板塊南緣與中昆侖地體增生碰撞，板塊南部形成塘古孜巴斯弧后前陸盆地[11]。塔中隆起為盆地南部邊界上擠壓走滑構造變形向盆地內部傳播擴展的產物[12]。中志留世，古地理格局發生明顯變化。塔里木志留紀沉積格局為“兩隆夾一坳”，南北向分帶，整體南高北低，西部水體較淺而開闊，東部較閉塞，海侵方向來自北部和西北部。中志留世—晚泥盆世，海水由東向西逐漸退出。

2 古生代洋-陸轉換與碰撞造山作用

新元古代，羅迪尼亞超大陸發生裂解作用，塔里木古陸在此過程中裂解為獨立的古陸。

2.1 洋盆消減俯沖、塊體碰撞、造山階段

新元古代—寒武紀，塔里木板塊周緣基本處于強烈拉張裂解狀態，周緣洋盆的打開與羅迪尼亞超大陸的裂解作用有關，該階段為板塊北緣南天山洋盆和西南緣昆北洋盆擴張的主要時期，東南緣北阿爾金洋盆的擴張主要集中在中寒武世之前（圖1），同時早在震旦紀中期南天山洋盆已具一定規模（圖2）。奧陶紀，洋盆的擴張與洋殼的俯沖具有共存現象。早奧陶世，洋殼開始向北俯沖于伊犁-中天山地塊之下（481.1±4.4Ma[13]、478.7±1.8Ma[14]）。中 -晚志留世（426.3±1.9Ma、425.1±1.7Ma）[14]，南天山洋東段開始向南俯沖于塔里木板塊之下，東段存在南北雙向俯沖，西段仍然是向北俯沖，東西段呈現構造演化差異（圖2）。新元古代，塔里木板塊西南緣經歷了裂谷差異演化；寒武紀，昆南主洋盆發生俯沖與昆北弧后洋盆擴張；奧陶紀，昆北洋盆向北俯沖消減；志留紀—早泥盆世，昆北洋盆閉合（圖3）。中寒武世，塔里木板塊東南緣北阿爾金洋開始向北俯沖，并于晚寒武世—早奧陶世轉變為南北雙向俯沖。中奧陶世—早志留世，北阿爾金洋閉合，區內進入碰撞造山階段（圖1）。

圖1 塔里木東南緣古生代演化模式圖

圖2 塔里木北緣古生代演化模式圖

圖3 塔里木西南緣古生代演化模式圖

2.2 大洋俯沖消減與碰撞造山階段

板塊北緣南天山洋南北兩側的陸-陸碰撞最早發生在晚泥盆世-早石炭世，不同段位開始發生碰撞的時間存在早晚差異，但是最終的碰撞-閉合于晚石炭世完成（圖2）。中泥盆世—早石炭世，板塊西南緣古特提斯洋（康西瓦洋）開始擴張，塔西南陸緣發育了庫地弧后盆地等多個裂谷盆地及小洋盆。晚石炭世—早二疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）向北的俯沖-消減逐漸加強，在麻扎-康西瓦構造帶北側產生了大規模的巖漿弧，庫地弧后洋開始擴張。晚二疊世—早三疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）發生南北雙向俯沖-消減，庫地弧后洋碰撞-閉合（圖3）。中-晚三疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）閉合，碰撞造山作用導致西昆侖及周緣形成了一些碰撞型花崗巖及匯聚板塊邊緣殘余海盆，并沿塔什庫爾干縣-麻扎-康西瓦構造帶發育了麻粒巖帶[15]。

2.3 陸內演化階段

中二疊世，塔里木板塊與中天山地塊發生碰撞造山作用，南天山地區變形強烈，后于三疊紀遭受剝蝕。侏羅紀，南天山西部地區進入斷陷盆地發展階段，區內下侏羅統碎屑巖與古生界之間發育正斷層；而南天山東部地區持續遭受剝蝕[16]。白堊紀，南天山西部地區發生板內伸展和斷陷作用，發育下白堊統碎屑巖、上白堊統碎屑巖和灰巖；東部地區發生拉分作用，發育碎屑巖沉積和玄武巖夾層。

晚三疊世末期，古特提斯洋（康西瓦洋）碰撞-閉合后（圖3），塔西南地區進入后碰撞造山階段，伴生有后碰撞型花崗巖體。區內不同部位的俯沖-消減、碰撞造山作用在時間上具有差異性，一般認為中、東段發生時間要晚于西段[16]，板塊西南緣洋盆演化的結束以后碰撞造山階段為標志，之后進入陸內調整-改造階段。自侏羅紀，塔西南地區轉入陸內構造環境。燕山期，以陸相斷陷、坳陷沉積為特征，沉積了葉爾羌群、庫孜貢蘇組和克孜勒蘇群碎屑巖。塔西南邊緣的侏羅系呈斷續分布，普遍為湖沼相含煤沉積，超覆于不同時代地層之上。在山前帶的克里陽剖面出露的上侏羅統礫巖具磨拉石建造特征，而甜水海地塊上主要沉積了一套淺海陸棚相碳酸鹽巖-碎屑巖地層，其富含菊石、雙殼、腕足和珊瑚等化石[17]。早白堊世晚期，全球海侵導致區內沉積了一套混積陸表海環境下的碎屑巖-碳酸鹽巖-膏泥巖地層。白堊系廣泛分布于山前凹陷帶，一般與下覆侏羅系呈不整合接觸關系，其物源主要來自西昆侖構造帶，沉積厚度最大超過1 300m。晚白堊世-漸新世，塔西南地區相對穩定，整體于的濱淺海-河湖相沉積環境，之后受青藏高原持續隆升作用，沉積物粒度逐漸加大，前陸盆地進一步演化，進而呈現現今盆山格局。

3 周緣邊界區域主應力性質

基于塔里木板塊周緣古生代洋-陸轉換與塊體碰撞過程的研究，基本明確了板塊不同邊緣邊界區域主應力的性質。寒武紀—早奧陶世，塔里木板塊周緣中天山塊體、昆中塊地及阿北塊體等相對盆地呈離散狀態，板塊周緣整體處于拉張背景，板塊周緣區域主應力為拉張性質。中奧陶世—早志留世，由南向北，塔里木板塊西南緣昆中地塊和東南緣阿北地塊、中阿爾金地塊向塔里木板塊南緣之下俯沖，塔里木板塊南緣區域主應力性質由拉張轉變為擠壓。中志留世—中泥盆世，塔里木板塊東北緣洋殼由向北的單一俯沖轉變為向南和向北的雙向俯沖，導致塔里木板塊東北緣區域主應力由拉張轉變為擠壓。晚泥盆世—早石炭世，由于康西瓦洋的擴張，板塊西南緣區域主應力由擠壓轉變為拉張。晚石炭世—中二疊世，塔里木板塊與北側中天山地塊拼合，板塊北緣區域主應力整體呈擠壓性質。晚二疊世—三疊世，塔里木板塊進入陸內演化階段，板塊周緣邊界整體受造山帶逆沖擠壓影響，區域主應力性質為擠壓背景。

4 結束語

塔里木板塊具有多期擠壓、拉伸和走滑應力環境。早古生代盆地遭受不均一、非對稱擠壓環境；晚古生代，天山拼合帶發育大型韌性剪切帶；新生代晚期，盆地東南部發育阿爾金大規模左行走滑，西南部喀拉昆侖大規模右行走滑，北部南天山遭受不均一逆沖擠壓作用，西強東弱。各時期盆地邊界的構造應力場為臺盆區內部發育走滑斷層提供了動力源和應力環境。