東昆侖造山帶的俯沖與增生構(gòu)造

朱 坤 賀

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，330013，南昌)

0 引言

中央造山系(CCOS)是橫貫中國(guó)大陸和東亞大陸的最壯觀(guān)的碰撞造山帶之一，由大別山、秦嶺、祁連山和昆侖山自東向西組成。普遍認(rèn)為中央造山系是由華北陸塊(NCB)、塔里木陸塊(TB)、柴達(dá)木陸塊(QB)、華南陸塊(SCB)、羌塘陸塊(QTB)等幾個(gè)小陸塊合并形成的[1]。這些板塊分布在古生代岡瓦納大陸和勞亞大陸之間的古亞洲洋到特提斯洋的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)[2-3]。因此，中央造山系(CCOS)是理解中國(guó)大陸和亞洲大陸形成和組合的關(guān)鍵[4]，也是理解古亞洲洋到特提斯洋在潘基亞超大陸合并過(guò)程中構(gòu)造動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵[3]。昆侖造山帶位于中央造山系的西部，處于青藏高原的南部，以西接帕米爾構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，東接秦嶺造山帶，長(zhǎng)約2 500 km的走向造山運(yùn)動(dòng)為特征。它不僅見(jiàn)證了青藏高原新生代的劇烈隆升[5]，而且保留了塔里木、柴達(dá)木、羌塘地塊的俯沖和碰撞以及古特提斯洋閉合的豐富地質(zhì)記錄[2,4,6-7]。然而，這些板塊之間的相互關(guān)系、它們之間的縫合位置以及構(gòu)造時(shí)限都是有爭(zhēng)議的。特別是缺乏綜合性的討論，阻礙了對(duì)潘基亞超大陸合并過(guò)程中勞亞大陸和岡瓦納板塊構(gòu)造演化的理解。

本文通過(guò)對(duì)蛇綠糜棱巖和縫合線(xiàn)的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、年代學(xué)等方面最新資料的綜合分析，基于前人對(duì)東昆侖造山帶基礎(chǔ)地質(zhì)研究的背景上，進(jìn)一步闡明東昆侖造山帶的俯沖增生構(gòu)造模式、構(gòu)造框架和演化歷史，為研究古特提斯洋的構(gòu)造演化提供新的思路。

1 昆侖造山帶地質(zhì)背景

昆侖造山帶根據(jù)阿爾金走滑斷裂分為東昆侖造山帶(E-KOB)和西昆侖造山帶(W-KOB)(圖1)。以中生代-新生代的阿爾金走滑斷裂為界，昆侖造山帶可劃分為東昆侖造山帶和西昆侖造山帶，東昆侖造山帶反映了柴達(dá)木和羌塘板塊之間的俯沖增生造山作用，西昆侖造山帶由塔里木和羌塘板塊構(gòu)成。前人研究表明庫(kù)地-祁曼尤特縫合帶[8-12]和馬扎-康西洼縫合帶[13]，分別為西昆侖造山帶的弧后盆地和主要海溝。沿著這些縫合線(xiàn)，確立了塔里木-羌塘板塊古生代-三疊紀(jì)的俯沖碰撞作用[13]。相比之下，東昆侖造山帶內(nèi)發(fā)育了3條蛇綠巖帶(圖1)。從北到南依次為北帶為祁曼塔格-香日德蛇綠巖帶(QXM)、中帶為阿其克庫(kù)勒湖-昆中蛇綠巖帶(AKM)、南帶是慕士塔格-布青山-阿尼瑪卿山蛇綠巖帶(MBAM)。然而，它們的形成時(shí)間、構(gòu)造背景和相互關(guān)系仍存在爭(zhēng)議[14-15]。

圖1 東昆侖造山帶簡(jiǎn)單構(gòu)造圖

有學(xué)者認(rèn)為祁曼塔格-香日德蛇綠巖帶(QXM)形成于弧后盆地、島弧或洋中脊的環(huán)境中[14，16-17]，因?yàn)椴煌膶W(xué)者對(duì)其中超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)巖石的性質(zhì)存在不同的看法。吳峻等認(rèn)為阿其克庫(kù)勒湖-昆中蛇綠巖帶(AKM)形成于上俯沖帶(SSZ)的環(huán)境[18]，朱云海等認(rèn)為阿其克庫(kù)勒湖-昆中蛇綠巖帶(AKM)形成于洋中脊、洋島和弧間盆地等背景下[19]。此外，阿其克庫(kù)勒湖-昆中蛇綠巖帶中的蛇綠巖的形成時(shí)間尚有爭(zhēng)議：中元古代、新元古代-早古生代或晚古生代[20-22]。有些學(xué)者甚至認(rèn)為AKM是由新元古代-早古生代和二疊紀(jì)兩期蛇綠巖組成或者由中元古代、新元古代-早古生代和晚古生代三期蛇綠巖組成[23]。有學(xué)者認(rèn)為MBAM形成于洋中脊、上俯沖帶、島弧和洋島[10, 24]。有學(xué)者認(rèn)為慕士塔格-布青山-阿尼瑪卿山蛇綠巖帶的形成年齡被限制在石炭紀(jì)-三疊紀(jì)時(shí)期[24]或者是早古生代時(shí)期[1]。

2 東昆侖造山帶的俯沖/增生構(gòu)造模式

2.1 東昆侖造山帶的地質(zhì)構(gòu)造

在過(guò)去的幾十年中，顯生宙潘基亞超大陸得到了很好的重組，被認(rèn)為主要由特提斯洋分隔的勞亞大陸和岡瓦納大陸組成[2-3]。元古代羅迪尼亞超大陸裂解后，一些微陸塊，包括華北、華南、印支、塔里木地塊和柴達(dá)木地塊，分散在特提斯洋內(nèi)部[3]。羌塘和拉薩板塊因此從岡瓦納北部分裂，并向北移動(dòng)。伴隨著潘基亞大陸的聚集，這些小塊體陸續(xù)聚集成亞洲大陸的主體部分，形成了中亞造山帶、中央造山系和特提斯造山帶[25]。

有學(xué)者認(rèn)為昆侖造山帶和中央造山帶(CCOS)標(biāo)志著古亞洲洋和古特提斯洋的主要邊界[25-26]。特別是東昆侖造山帶沿QXM、AKM、MBAM演化為長(zhǎng)期復(fù)雜的俯沖和增生構(gòu)造過(guò)程。MBAM以洋中脊型蛇綠巖為特征，AKM以上俯沖帶型(SSZ)蛇綠巖為特征，而QXM則包含洋中脊型和俯沖相關(guān)火山巖。這些不同的特點(diǎn)意味著：1)MBAM應(yīng)該是東昆侖造山帶的主要縫合線(xiàn)；2)AKM可能代表了昆侖洋之上的超俯沖帶；3)QXM極有可能是弧后盆地的縫合帶。

2.2 東昆侖造山帶的演化歷史

東昆侖造山帶主要經(jīng)歷了早古生代和晚古-早中生代2期不同的構(gòu)造演化過(guò)程，東昆侖早古生代洋盆打開(kāi)和擴(kuò)張可能出現(xiàn)在早寒武世之前[27, 28]，洋殼俯沖消減開(kāi)始于早寒武世末期(～515 Ma)[20, 29]，與陸殼碰撞有關(guān)的巖漿活動(dòng)則大量出現(xiàn)在早泥盆世時(shí)期[30]。然而，對(duì)于洋殼俯沖最終結(jié)束和碰撞造山開(kāi)始的時(shí)間仍存在著較多的爭(zhēng)論。例如，莫宣學(xué)等提出將吐木勒克藍(lán)閃石片巖及其伴生的輝長(zhǎng)巖(Ar-Ar年齡為445±2 Ma)的出現(xiàn)作為俯沖結(jié)束和碰撞開(kāi)始的標(biāo)志[31]；高曉峰等的研究卻認(rèn)為晚奧陶世-早志留世(458—436 Ma)洋盆尚未完全關(guān)閉，東昆侖地區(qū)正處于局部弧后拉張階段[32]；王曉霞等基于對(duì)萬(wàn)寶溝環(huán)斑花崗巖的研究結(jié)果認(rèn)為晚奧陶世(～441 Ma)碰撞造山已接近晚期，開(kāi)始進(jìn)入后造山拉張階段[33]。綜合前人觀(guān)點(diǎn)，本文提出了一個(gè)解釋東昆侖造山帶構(gòu)造演化的長(zhǎng)期俯沖增生構(gòu)造模式[24, 34-37]。東昆侖造山帶的構(gòu)造模式和俯沖/增生史可概括如下：

1)在約550—480 Ma的時(shí)間間隔內(nèi)，隨著洋中脊的伸展，昆侖洋殼在中昆侖帶之下演化為向北的平俯沖，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)檠夭襁_(dá)木地塊南部的活動(dòng)大陸邊緣(圖2(a))。平俯沖作用導(dǎo)致了550—490 Ma的花崗質(zhì)侵入巖和沿著中昆侖帶南緣的549—482 Ma的角閃巖～花崗巖相變質(zhì)，并且?guī)缀鯖](méi)有與俯沖有關(guān)的輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖侵入486—480 Ma的中昆侖帶北部[34]。

2)直到480—460 Ma，由于昆侖洋板塊的平面俯沖，祁曼塔格弧后盆地在約480 Ma開(kāi)始擴(kuò)張，并可能在460 Ma演化為成熟的洋盆(圖2(b))。由于祁曼塔格弧后盆地的演化和板塊作用，在中昆侖島弧出現(xiàn)了大量約474—460 Ma的俯沖相關(guān)的侵入體[35]。

3)約460—425 Ma期間，隨著昆侖洋板塊不斷向北俯沖，祁曼塔格弧后盆地洋殼開(kāi)始沿著祁曼塔格北帶向北俯沖(圖2(c))。由于昆侖洋板塊向北俯沖，中昆侖島弧不斷加厚，發(fā)育眾多輝長(zhǎng)巖～花崗巖侵入體。同時(shí)，昆侖洋俯沖板塊經(jīng)歷了重熔，形成了年齡為454—448 Ma的埃達(dá)克巖[36]。

4)至約425 Ma，伴隨昆侖洋板塊的向北俯沖，祁曼塔格弧后盆地的持續(xù)俯沖和閉合作用(圖2(d))，曾導(dǎo)致了約425—420 Ma的中昆侖島弧與柴達(dá)木地塊發(fā)生碰撞[37]。

圖2 東昆侖造山帶俯沖增生模式圖(據(jù)Dong et al.,2018)

3 結(jié)論

1)東昆侖造山帶自北向南呈現(xiàn)QXM、AKM和MBAM 3個(gè)蛇綠混雜巖帶。

2)通過(guò)3個(gè)蛇綠混雜巖帶，將造山帶劃分為北祁曼塔格帶、中昆侖帶、南昆侖帶和巴顏喀拉地體4個(gè)主要構(gòu)造帶。

3)從早古生代至志留紀(jì)，東昆侖造山帶形成了沿柴達(dá)木地塊的活動(dòng)大陸邊緣-中昆侖南帶經(jīng)歷了俯沖增生的復(fù)合造山過(guò)程，至志留紀(jì)進(jìn)入了后碰撞伸展造山階段。