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阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化

冯永忠 白云来 康鸿杰 马惠萍

冯永忠, 白云来, 康鸿杰, 马惠萍. 阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化[J]. 沉积学报, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
引用本文: 冯永忠, 白云来, 康鸿杰, 马惠萍. 阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化[J]. 沉积学报, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
FENG YongZhong, BAI YunLai, KANG HongJie, MA HuiPing. Sedimentary Formation and Tectonic Evolution on Both Sides of the Altun Fault in the Early Paleozoic Era[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
Citation: FENG YongZhong, BAI YunLai, KANG HongJie, MA HuiPing. Sedimentary Formation and Tectonic Evolution on Both Sides of the Altun Fault in the Early Paleozoic Era[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110

阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
基金项目: 

甘肃省自然科学基金 1606RJZA183

详细信息
    作者简介:

    冯永忠,男,1963年出生,教授级高级工程师,资源勘查和矿床学,E-mail: FengYongzhong63@163.com

  • 中图分类号: P534.4

Sedimentary Formation and Tectonic Evolution on Both Sides of the Altun Fault in the Early Paleozoic Era

Funds: 

Natural Science Foundation of Gansu Province 1606RJZA183

  • 摘要: 阿尔金断裂两侧地质体能否对比,是中国西部地质领域里的重大科学问题,长期存在争议。以沉积建造和地质构造为基础,结合古生物和古地磁资料,对比分析早古生代阿尔金断裂两侧地质特点,认为早古生代阿尔金断裂两侧的岩相古地理及其他地质特征都具有很大差别:1)早寒武世塔里木陆块主要是伸展环境,缺少火山活动,祁连地区主要是收缩环境,发育火山活动;中寒武世塔里木北缘深水盆地里普遍出现含磷钒铀沉积,祁连地区主要形成火山岩及蛇绿岩;寒武纪中晚期柴达木北缘出现红色泥岩建造,而塔里木无论是盆地区还是盆地边缘,均缺少这套沉积;奥陶纪,祁连地区继承寒武纪构造特点,塔里木则转化为收缩环境;志留纪,塔里木南北两侧形成弧后扩张盆地,祁连地区俯冲作用基本消失,南祁连形成弧后海相前陆盆地。2)寒武纪至奥陶纪塔里木、柴达木、祁连地区生物分别具有亚—奥生物区、华北生物区和华北与华南型混生特点;中晚志留世塔里木和祁连地区分别为温带和亚热带—温带生物特点。3)寒武纪塔里木、柴达木—中祁连及阿拉善等陆块位于南半球低纬度地区;奥陶纪塔里木明显南移,阿拉善、柴达木徘徊在赤道附近;志留纪到泥盆纪,塔里木北移大于33°,柴达木与阿拉善分别北移约5°和10°;各陆块有明显不同的运动轨迹。4)寒武纪阿尔金地块漂浮于阿尔金洋中,寒武纪晚期开始阿尔金洋向两侧陆块俯冲后消亡。因此,早古生代阿尔金断裂两侧具有完全不同的岩相古地理特征,应当使用不同的思路和方法进行资源勘查。
  • 图  1  阿尔金断裂两侧区域构造略图(左上为阿尔金陆块及断裂分布图[12]

    Figure  1.  Sketch map of geotectonic structures on both sides of the Altun Fault (inset shows Altun block and Altun Fault zone[12])

    图  2  阿尔金断裂两侧早寒武世沉积—构造略图(原始资料据文献[1821])

    1.陆块(剥蚀区);2.膏盐坪;3.砂坪;4.碳酸盐岩缓坡(滨浅海);5.深水盆地;6.洋壳;7.硅泥质;8.砂质;9.磷质;10.火山;11.岛弧;12.断裂及推测断裂;13.俯冲带;14.国界;15.探井及编号;16.城镇及省城;17.盆地边界;18.山

    Figure  2.  Sketch map of Early Cambrian sedimentary and tectonic structures on both sides of the Altun Fault (after references[18⁃21])

    图  3  阿尔金断裂两侧中奥陶世沉积—构造略图(原始资料据文献[1821])

    1.陆块(剥蚀区);2.滨浅海;3.浅海;4.碳酸盐台地;5.泥质碳酸盐盆地;6.砂质碳酸盐岩盆地;7.泥质盆地;8.砂泥质盆地;9.洋壳;10.海底扇;11.硅质;12.火山,13.岛弧;14.断裂及推测断裂;15.俯冲带;16.探井及编号;1.7现今盆地边界;18.城镇及省城;19.国界

    Figure  3.  Sketch map of Middle Ordovician sedimentary and tectonic structures on both sides of the Altun Fault (after references[18⁃21])

    图  4  阿尔金断裂两侧早中志留世沉积—构造略图(原始资料据文献[1820])

    1.陆块(剥蚀区);2.泥砂质滨浅海;3.页岩陆棚海;4.砂质滨浅海;5.页岩深水盆地;6.岛弧;7.洋壳;8.火山;9.现今盆地边界;10.断裂及推测断裂;11.俯冲带;12.探井及编号;13.山;14.城镇及省城;15.国界

    Figure  4.  Sketch map of Early⁃to Middle Silurian sedimentary and tectonic structures on either side of the Altun Fault (after references [18⁃20])

    图  5  阿尔金地区早古生代构造演化(据文献[12,13])

    Figure  5.  Sketch of tectonic evolution in the Altun region during the Early Paleozoic Era (after references[1⁃2,13])

    表  1  早古生代阿尔金断裂两侧岩石地层系统(原始资料据文献[1821])

    Table  1.   Early Paleozoic petrological and stratigraphic systems on both sides of the Altun Fault (after references [18⁃21])

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    表  2  阿尔金断裂两侧陆块古纬度(°)对比

    注:1.柴达木古纬度所用的参考点为N 38° E 94°[16];华北陆块古纬度所用的参考点为N 38° E 112°[16];扬子陆块古纬度所用的参考点为N 30° E 105°[16];塔里木陆块古纬度所用的参考点为N 39.5° E 83°[16];晚寒武世阿拉善地块古纬度所用的参考点为N 37.2° E 105.9°[16]。2.表中古纬度原始数据主要来自文献[161726];塔里木柯坪中志留世的古纬度据文献[27],晚震旦世古纬度据文献[23]。3.阿拉善地块古纬度数据据文献[16]。

    Table  2.   Correlation of paleolatitude on both sides of the Altun Fault

    时代 塔里木 柴达木 阿拉善 扬子 华北 西伯利亚

    泥盆纪

    21 10.6 -3.5 -1.1

    33.4

    -6.9

    志留纪

    晚/末 9 5.4 -14.4 2.8

    18.4

    -18

    奥陶纪

    -18
    2.9 -5.7 -8.8 -12.9 -1.5
    18.7

    寒武纪

    芙蓉世 -6.3 -14.0 -17.6
    第三世 -4.1 -11.7 -15
    第二世 -20 -31.4
    纽芬兰世
    新元古代 晚震旦世 42.9±8.7
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  • [1] 刘良,车自成,王焰,等.阿尔金高压变质岩带的特征及其构造意义[J].岩石学报,1999,15(1):57-64.

    Liu Liang, Che Zicheng, Wang Yan, et al. The petrological characters and geotectonic setting of highpressure metamorphic rock belts in Altun Mountains[J]. Acta Petrologica Sinica, 1999, 15 (1): 57-64.
    [2] 张建新,于胜尧,李云帅,等. 原特提斯洋的俯冲、增生及闭合:阿尔金—祁连—柴北缘造山系早古生代增生/碰撞造山作用[J]. 岩石学报,2015,31(12):3531-3554.

    Zhang Jianxin, Yu Shengyao, Li Yunshuai, et al. Subduction, accretion and closure of Proto-Tethyan Ocean: Early Paleozoic accretion/collision orogeny in the Altun-Qilian-north Qaidam orogenic system[J]. Acta Petrologica Sinica, 2015, 31(12): 3531-3554.
    [3] 许志琴,杨经绥,张建新,等. 阿尔金断裂两侧构造单元的对比及岩石圈剪切机制[J]. 地质学报,1999,73(3):193-205.

    Xu Zhiqin, Yang Jingsui, Zhang Jianxin, et al. A comparison between the tectonic units on the two sides of the Altun sinistral strike-slip fault and the mechanism of lithospheric shearing[J]. Acta Geologica Sinica, 1999, 73(3): 193-205.
    [4] 葛肖虹,任收麦,刘永江,等. 中国大型走滑断裂的复位研究与油气资源战略选区预测[J]. 地质通报,2006,25(9/10):1022-1027.

    Ge Xiaohong, Ren Shoumai, Liu Yongjiang, et al. Restoration of the large-scale strike-slip faults and prediction of related oil and gas exploration strategic target area in China[J]. Geological Bulletin of China, 2006, 25(9/10): 1022-1027.
    [5] 宋述光,牛耀龄,张立飞,等. 大陆造山运动:从大洋俯冲到大陆俯冲、碰撞、折返的时限:以北祁连山、柴北缘为例[J]. 岩石学报,2009,25(9):2067-2077.

    Song Shuguang, Niu Yaoling, Zhang Lifei, et al. Time constraints on orogenesis from oceanic subduction to continental subduetion, collision, and exhumation: An example from north Qilian and north Qaidam HP-UHP belts[J]. Acta Petrologica Sinica, 2009, 25(10): 2067-2077.
    [6] 宋述光,吴珍珠,杨立明,等. 祁连山蛇绿岩带和原特提斯洋演化[J]. 岩石学报,2019,35(10):2948-2970.

    Song Shuguang, Wu Zhenzhu, Yang Liming, et al. Ophiolite belts and evolution of the Proto-Tethys Ocean in the Qilian Orogen[J]. Acta Petrologica Sinica, 2019, 35(10): 2948-2970.
    [7] 郭召杰,张志诚,王建君. 阿尔金山北缘蛇绿岩带的Sm-Nd等时钱年龄及其大地构造意义[J]. 科学通报,1998,43(18):1981-1984.

    Guo Zhaojie, Zhang Zhicheng, Wang Jianjun. Sm-Nd isochronous age and tectonic significance of ophiolite belt in the northern margin of the Altun Mountains[J]. Chinese Science Bulletin, 1998, 43(18): 1981-1984.
    [8] 葛肖虹,张梅生,刘永江,等. 阿尔金断裂研究的科学问题与研究思路[J]. 现代地质,1998,12(3):295-301.

    Ge Xiaohong, Zhang Meisheng, Liu Yongjiang, et al. Scientific problems and thought for research of the Altun Fault[J]. Geoscience, 1998, 12(3): 295-301.
    [9] 葛肖虹,刘俊来. 被肢解的西域克拉通[J]. 岩石学报,2000,16(1):59-66.

    Ge Xiaohong, Liu Junlai. Broken “western China craton”[J]. Acta Petrologica Sinica, 2000, 16(1): 59-66.
    [10] 葛肖虹,刘永江,任收麦,等. 对阿尔金断裂科学问题的再认识[J]. 地质科学,2001,36(3):319-325.

    Ge Xiaohong, Liu Yongjiang, Ren Shoumai, et al. Re-understanding on some academic problems of the Altun Fault[J]. Chinese Journal of Geology, 2001, 36(3): 319-325.
    [11] 李海兵,许志琴,杨经绥,等. 阿尔金断裂带最大累积走滑位移量:900km?[J]. 地质通报,2007,26(10):1288-1298.

    Li Haibing, Xu Zhiqin, Yang Jingsui, et al. The maximum cumulative strike-slip displacement of the Altyn Tagh Fault: 900 km?[J]. Geological Bulletin of China, 2007, 26(10): 1288-1298.
    [12] 杨经绥,史仁灯,吴才来,等. 北阿尔金地区米兰红柳沟蛇绿岩的岩石学特征和SHRIMP定年[J]. 岩石学报,2008,24(7):1567-1584.

    Yang Jingsui, Shi Rendeng, Wu Cailai, et al. Petrology and SHRIMP age of the Hongliugou ophiolite at Milan, north Altun, at the northern margin of the Tibetan Plateau[J]. Acta Petrologica Sinica, 2008, 24(7): 1567-1584.
    [13] Liu L, Wang C, Cao Y T, et al. Geochronology of multi-stage metamorphic events: Constraints on episodic zircon growth from the UHP eclogite in the South Altyn, NW China[J]. Lithos, 2012, 138-139: 10-26.
    [14] 董顺利,李忠,高剑,等. 阿尔金—祁连—昆仑造山带早古生代构造格架及结晶岩年代学研究进展[J]. 地质论评,2013,59(4):731-746.

    Dong Shunli, Li Zhong, Gao Jian, et al. Progress of studies on Early Paleozoic tectonic framework and crystalline rock geochronology in Altun-Qilian-Kunlun orogen[J]. Geological Review, 2013, 59(4): 731-746.
    [15] 刘伟,张光亚,潘文庆,等. 塔里木地区寒武纪岩相古地理及沉积演化[J].古地理学报,2011,13(5):529-538.

    Liu Wei, Zhang Guangya, et al. Lithofacies palaeogeography and sedimentary evolution of the Cambrian in Tarim area[J]. Jurnal of palaeogeography, 2011, 13(5):529-538.
    [16] 万天丰,朱鸿. 古生代与三叠纪中国各陆块在全球古大陆再造中的位置与运动学特征[J]. 现代地质,2007,21(3):1-13.

    Wan Tianfeng, Zhu Hong. Positions and kinematics of Chinese continental blocks in reconstruction of global paleo-continents for Paleozoic and Triassic[J]. Geoscience, 2007, 21(3): 1-13.
    [17] 王鸿祯,张世红. 全球前寒武纪基底构造格局与古大陆再造问题[J]. 地球科学,2002,27(5):468-481.

    Wang Hongzhen, Zhang Shihong. Tectonic pattern of the world precambrian basement and problems of palaeocontinental reconstruction[J]. Earth Science, 2002, 27(5): 468-481.
    [18] 汤中立,白云来. 华北古大陆西南边缘构造格架与成矿系统[J]. 地学前缘,1999,6(2):271-284.

    Tang Zhongli, Bai Yunlai. Geotectonic framework and metallogenic system in the southwest margin of North China paleocontinent[J]. Earth Science Frontiers, 1999, 6(2): 271-284.
    [19] 甘肃省地质矿产局. 全国地层多重划分对比研究(62):甘肃省岩石地层[M]. 武汉:中国地质大学出版社,1997.

    Bureau of Geology and Mineral Resources of Gansu Province. Multiple classification and correlation of the stratigraphy of China (62): Stratigraphy (Lithostratic) of Gansu province[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1997.
    [20] 青海省地质矿产局. 全国地层多重划分对比研究(63):青海省岩石地层[M]. 武汉:中国地质大学出版社,1997.

    Bureau of Geology and Mineral Resources of Qinghai Provinice. Multiple classification and correlation of the stratigraphy of China (63): Stratigraphy (Lithostratic) of Qinghai province[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1997.
    [21] 新疆维吾尔自治区地质矿产局. 全国地层多重划分对比研究(65):新疆维吾尔自治区岩石地层[M]. 武汉:中国地质大学出版社,1999.

    Bureau of Geology and Mineral Resources of Xinjiang Uygur Autonomous Region. Multiple classification and correlation of the stratigraphy of China (65): Stratigraphy (Lithostratic) of Xinjiang Uygur Autonomous Region[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1999.
    [22] 冯增昭,鲍志东,吴茂炳,等. 塔里木地区寒武纪岩相古地理[J]. 古地理学报,2006,8(4):427-439.

    Feng Zengzhao, Bao Zhidong, Wu Maobing, et al. Lithofacies palaeogeography of the Cambrian in Tarim area[J]. Journal of Palaeogeography, 2006, 8(4): 427-439.
    [23] 王鸿钧,黄宝春,赵千,等. 塔里木地块晚新元古代古地理位置的古地磁新制约[J]. 地质学报,2019,93(9):2123-2138.

    Wang Hongjun, Huang Baochun, Zhao Qian, et al. New paleomagnetic constraints on Late Neoproterozoic paleogeography of the Tarim block[J]. Acta Geologica Sinica, 2019, 93(9): 2123-2138.
    [24] 吴才来,杨经绥,姚尚志,等. 北阿尔金巴什考供盆地南缘花岗杂岩体特征及锆石SHRIMP定年[J]. 岩石学报,2005,21(3):846-858.

    Wu Cailai, Yang Jingsui, Yao Shangzhi, et al. Characteristics of the granitoid complex and its zircon SHRIMP dating at the south margin of the Bashikaogong Basin, north Altun, NW China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2005, 21(3): 846-858.
    [25] 孟庆任. 秦岭的由来[J]. 中国科学(D辑):地球科学,2017,47(4):412-420.

    Meng Qingren. Origin of the Qinling Mountains[J]. Science China (Seri. D): Earth Sciences, 2017, 47(4): 412-420.
    [26] 吴汉宁,常承法,刘椿,等. 依据古地磁资料探讨华北和华南块体运动及其对秦岭造山带构造演化的影响[J]. 地质科学,1990(3):201-214.

    Wu Hanning, Chang Chengfa, Liu Chun, et al. Evolution of the qinling fold belt and the movement of the North and South China blocks: The evidence of geology and paleomagnetism[J]. Scientia Geologica Sinica, 1990(3): 201-214.
    [27] Huang B C, Piper J D A, Sun L S, et al. New paleomagnetic results for Ordovician and Silurian rocks of the Tarim block, northwest China and their paleogeographic implications[J]. Tectonophysics, 2019, 755: 91-108.
    [28] 陈炳薇,姚培毅,郭宪璞,等. 青藏高原北部地体构造与演化:格尔木—额济纳旗地学断面走廊域地质构造与演化研究[M]. 北京:地质出版社,1996.

    Chen Bingwei, Yao Peiyi, Guo Xianpu, et al. Geotectonics and evolution of terranes in northern Qinghai-Tibet Plateau[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1996.
  • [1] 刘世奇, 王鹤, 王冉, 高德燚, TripathyAshutosh.  煤层孔隙与裂隙特征研究进展 . 沉积学报, 2021, 39(1): 212-230. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.064
    [2] 马帅, 陈世悦, 孙娇鹏, 贾贝贝, 王志金.  柴达木盆地北缘早古生代沉积—构造事件耦合关系 . 沉积学报, 2019, 37(4): 674-689. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.171
    [3] 黄晓宏, 张海军, 王训练, 王勋, 沈智军, 黄宇飞.  东昆仑花石峡北部上二叠统格曲组源区特征:来自碎屑组成和岩石地球化学的证据 . 沉积学报, 2016, 34(6): 1133-1146. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.06.011
    [4] 库车前陆盆地上侏罗统—下白垩统砾岩特征与构造演化关系 . 沉积学报, 2013, 31(6): 980-993.
    [5] 鲁西隆起区晚中生代地层碎屑石榴石分析及物源区构造演化示踪 . 沉积学报, 2012, 30(6): 999-1009.
    [6] 纪友亮.  冀中坳陷古近系沉积层序特征及其沉积体系的演化 . 沉积学报, 2009, 27(1): 48-56.
    [7] 陈守建.  昆仑造山带早—中泥盆世沉积特征及盆地性质探讨 . 沉积学报, 2008, 26(4): 541-551.
    [8] 高剑波, 钟建华, 徐小林, 温志峰, 黄立功, 刘云田, 江波.  阿尔金断裂为边界的盆地斜坡带扇三角洲 . 沉积学报, 2004, 22(2): 206-215.
    [9] 闫义, 林舸, 李自安, 贺世杰, 徐政语.  辽西北票(金—羊)盆地中生代砂岩碎屑组分对区域构造演化的响应 . 沉积学报, 2003, 21(3): 441-447.
    [10] 张廷山, 沈昭国, 兰光志, 王顺玉, 戴鸿鸣.  四川盆地早古生代灰泥丘中的微生物及其造岩和成丘作用 . 沉积学报, 2002, 20(2): 243-248.
    [11] 陈世悦, 刘焕杰.  华北石炭-二叠纪层序地层格架及其特征 . 沉积学报, 1999, 17(1): 63-70.
    [12] 王小春.  论川西炉霍裂谷的沉积建造特征 . 沉积学报, 1999, 17(S1): 798-804.
    [13] 李亚林, 张国伟, 王根宝, 高凤泉.  北秦岭小寨变质沉积岩系的地质特征及其构造意义 . 沉积学报, 1999, 17(4): 596-600.
    [14] 崔智林, 梅志超, 孟庆仁, 屈红军.  南秦岭寒武—奥陶纪碳酸岩台地演化 . 沉积学报, 1997, 15(1): 161-167.
    [15] 肖贤明, 吴治君, 刘德汉, 申家贵, 贾蓉芬, 赵林.  早古生代海相烃源岩成熟度的有机岩石学评价方法 . 沉积学报, 1995, 13(2): 112-119.
    [16] 陈志明.  扬子地台晚古生代沉积建造 . 沉积学报, 1992, 10(2): 1-8.
    [17] 孟自芳, 黄华芳, 陈延章, Robert S.Coe.  酒西盆地晚二叠世古地磁极及其大地构造意义 . 沉积学报, 1990, 8(3): 58-65.
    [18] 陈洪德, 曾允孚, 李孝全.  丹池晚古生代盆地的沉积和构造演化* . 沉积学报, 1989, 7(4): 85-96.
    [19] 陈志明.  扬子地台寒武纪沉积建造 . 沉积学报, 1989, 7(3): 11-20.
    [20] 陈功.  外生铀矿床成矿铀质来源与资源评价若干问题 . 沉积学报, 1987, 5(3): 59-65.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-10
  • 修回日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-10-10

目录

    阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
      基金项目:

      甘肃省自然科学基金 1606RJZA183

      作者简介:

      冯永忠,男,1963年出生,教授级高级工程师,资源勘查和矿床学,E-mail: FengYongzhong63@163.com

    • 中图分类号: P534.4

    摘要: 阿尔金断裂两侧地质体能否对比,是中国西部地质领域里的重大科学问题,长期存在争议。以沉积建造和地质构造为基础,结合古生物和古地磁资料,对比分析早古生代阿尔金断裂两侧地质特点,认为早古生代阿尔金断裂两侧的岩相古地理及其他地质特征都具有很大差别:1)早寒武世塔里木陆块主要是伸展环境,缺少火山活动,祁连地区主要是收缩环境,发育火山活动;中寒武世塔里木北缘深水盆地里普遍出现含磷钒铀沉积,祁连地区主要形成火山岩及蛇绿岩;寒武纪中晚期柴达木北缘出现红色泥岩建造,而塔里木无论是盆地区还是盆地边缘,均缺少这套沉积;奥陶纪,祁连地区继承寒武纪构造特点,塔里木则转化为收缩环境;志留纪,塔里木南北两侧形成弧后扩张盆地,祁连地区俯冲作用基本消失,南祁连形成弧后海相前陆盆地。2)寒武纪至奥陶纪塔里木、柴达木、祁连地区生物分别具有亚—奥生物区、华北生物区和华北与华南型混生特点;中晚志留世塔里木和祁连地区分别为温带和亚热带—温带生物特点。3)寒武纪塔里木、柴达木—中祁连及阿拉善等陆块位于南半球低纬度地区;奥陶纪塔里木明显南移,阿拉善、柴达木徘徊在赤道附近;志留纪到泥盆纪,塔里木北移大于33°,柴达木与阿拉善分别北移约5°和10°;各陆块有明显不同的运动轨迹。4)寒武纪阿尔金地块漂浮于阿尔金洋中,寒武纪晚期开始阿尔金洋向两侧陆块俯冲后消亡。因此,早古生代阿尔金断裂两侧具有完全不同的岩相古地理特征,应当使用不同的思路和方法进行资源勘查。

    English Abstract

    冯永忠, 白云来, 康鸿杰, 马惠萍. 阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化[J]. 沉积学报, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
    引用本文: 冯永忠, 白云来, 康鸿杰, 马惠萍. 阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化[J]. 沉积学报, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
    FENG YongZhong, BAI YunLai, KANG HongJie, MA HuiPing. Sedimentary Formation and Tectonic Evolution on Both Sides of the Altun Fault in the Early Paleozoic Era[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
    Citation: FENG YongZhong, BAI YunLai, KANG HongJie, MA HuiPing. Sedimentary Formation and Tectonic Evolution on Both Sides of the Altun Fault in the Early Paleozoic Era[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(5): 1111-1127. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.110
      • 阿尔金断裂位于中国西部,呈SWW—NEE向延伸1 600 km以上,控制和切断了祁连造山带、昆仑造山带及塔里木盆地、柴达木盆地等地质构造单元(图1);断裂两侧表现为极其鲜明的地形反差,西北侧为山麓堆积及较为平坦的戈壁沙漠地貌特征,东南侧为巍峨的山脉地形地貌特征,相对高差3 000~5 000 m。阿尔金断裂两侧地质体能否对比,是中国西部地质领域的一个重大科学问题,长期存在争议[3]。如果可以类比,意味着塔里木盆地第四系覆盖之下应有祁连造山带对应部分,阿尔金断裂存不存在古生代、断裂两侧盆地的油气地质条件是否一致、柴达木盆地是否发现类似塔里木盆地的油藏、河西走廊盆地是否存在类似满加尔凹陷内的矿藏等。另外,阿尔金断裂与美国西部的圣安德烈斯有许多相似之处[4],而后者对北美西部相关油田起着明显的控制作用,所以对比研究阿尔金断裂的两侧的地质特征,对其发生机制、形成历史与展布规律及其对青藏高原隆升的约束、对断裂两侧地质体与矿产资源的控制作用,都具有十分重要的科学意义与实际生产意义。

        图  1  阿尔金断裂两侧区域构造略图(左上为阿尔金陆块及断裂分布图[12]

        Figure 1.  Sketch map of geotectonic structures on both sides of the Altun Fault (inset shows Altun block and Altun Fault zone[12])

        阿尔金断裂的相关科学问题,至今仍是科学研究的热点之一[25-6]。近年来,不断有学者对阿尔金断裂进行广泛深入研究,获得了许多重要研究成果。其中,塔里木陆块沿阿尔金断裂下插到柴达木—中祁连板块之下150 km[3]、断裂带存在古生代蛇绿岩带并可能延伸至塔里木中部[7]、断裂带控制其两侧盆地油气成藏系统和其他矿产资源、与断裂带两侧榴辉岩和蛇绿岩的识别以及断裂平移距离标志等科研成果[135-68-13],备受关注。关于阿尔金断裂两侧地质特征对比研究,主要观点如下:1)将祁连山和阿尔金地块作为断层平移对比标志,认定二者均属于早古生代构造带[4],理由是柴达木陆块北缘榴辉岩带与阿尔金地块南缘榴辉岩可对比;2)断裂两侧地质特征在更大尺度上均可对比,塔里木盆地古生代凹陷是祁连海槽向西延伸的奥拉槽[13],北祁连造山带与塔里木中北部满加尔凹陷、中祁连“隆起带”与塔里木盆地中部隆起带、南祁连—柴达木盆地与塔里木盆地南部均可对比;3)阿尔金山地区蛇绿岩不能与北祁连山的对比,前者形成于震旦纪,后者形成于早古生代,塔里木中部的近东西向正磁异常条带,可能是阿尔金蛇绿岩带延向塔里木内部的地球物理反应[8]。除以上观点外,还有许多其他观点,但总体以第一种观点最为流行。另外,断裂发生时间、机制、平移距离等重大科学问题,至今众说纷纭,不能统一[3,14-15]

        本文根据断裂两侧地区前人所取得研究成果,通过早古生代构造—沉积建造分析,结合古地磁资料,厘清柴达木陆块、祁连山造山带与阿尔金地块及塔里木陆块之间的关系。

      • 通过消除后期叠加构造影响,重建早古生代阿尔金及邻区洋陆格局面貌,是理解早古生代阿尔金断裂性质的重要基础。古地磁可直接确定陆块古磁偏角及古纬度,但往往有几度的误差,而且不能确定经度,所以,利用古地磁确定陆块位置的不确定性很大;岩相古地理一般受构造背景控制,通过沉积建造可推断构造背景,但很难确定构造发生的具体位置;古生物地理分析是确定构造单元的重要基础,但同一生物古地理区的纬度变化达到30°~40°[16]。因此,确定古陆块构造位置最有效方法是古地磁数据结合岩相古地理和古生物地理进行综合分析[16-17],得出相对正确的结论。

        由于晚古生代以后阿尔金断裂两侧塔里木板块、柴达木—中祁连板块已经完全拼在一起,构造活动进入板内构造阶段,研究标志相对较多,构造恢复相对容易;而前震旦纪不仅缺乏古生物资料,也缺乏可靠的古地磁资料,古地理位置恢复难度较大[16]。所以本文重点研究和讨论早古生代与阿尔金断裂相关的柴达木—中祁连板块与塔里木板块之间的构造关系,综合分析早古生代阿尔金及两侧沉积、构造、古生物和古地磁特征,力求恢复早古生代阿尔金断裂及两侧的构造特征,为探求该地区构造演化提供可靠依据。断裂两侧主要地质单元分别为塔里木板块相关地质构造单元(阿尔金断裂西北侧)及华北板块西南部阿拉善地块与柴达木—中祁连板块相关构造单元(阿尔金断裂东南侧)(图1及下文相关古地理图)。

      • 研究表明,震旦纪塔里木、阿拉善、柴达木、华北及华南等陆(地)块均含有冰碛岩及碳酸盐岩,有的陆块还含有火山岩,如塔里木库鲁克塔格及南秦岭地区,表明这些陆块可能处于大致同一纬度[16-18],至于它们是否属于Pannotia超大陆(位于南极地区的震旦纪大陆)的一部分,是否曾位于南半球中高纬度地区,尚有很大争论[16]。古地磁资料证明早古生代早期塔里木与柴达木陆块纬度相近,表明它们脱离冈瓦纳大陆后北漂、旋转、汇聚形成晚古生代末期Pangea(盘古大陆)过程中有基本一致的起点。

      • 寒武纪阿尔金断裂东南侧的北祁连地区广泛分布黑刺沟组(Є1-3 h)火山—碎屑—碳酸盐岩建造(图2表1),部分属蛇绿混杂岩。由于祁连洋向南俯冲,不仅形成蛇绿岩,而且导致柴达木至北祁连之间呈伸展环境,中祁连及北祁连西部许多陆块相继裂离柴达木—中祁连陆块北缘[18],同时南祁连与欧龙布鲁克陆块也出现裂陷环境[18]。祁连西部的陆块直接裂移到北祁连洋中,中祁连与南祁连之间出现拉脊山—疏勒南山弧后扩张裂谷盆地,发育深沟组(Є2 s)及绿条山组(Є2-3 l)洋盆火山—沉积建造,并发育洋岛蛇绿岩[6]。欧龙布鲁克陆块(加里东期与南祁连相连)与柴达木—中祁连板块之间也出现了裂谷环境,最初形成滨岸沉积(皱节山组Є1 z)及浅海台地沉积(欧龙布鲁克组Є2-4 o),随着裂谷加宽,柴达木北缘与南祁连之间广泛形成碎屑—碳酸盐岩建造(混积滨浅海沉积)。柴达木—中祁连陆块南侧受东昆仑洋作用,形成寒武纪至奥陶纪岩浆建造和火山—沉积建造[6,18]

        图  2  阿尔金断裂两侧早寒武世沉积—构造略图(原始资料据文献[1821])

        Figure 2.  Sketch map of Early Cambrian sedimentary and tectonic structures on both sides of the Altun Fault (after references[18⁃21])

        表 1  早古生代阿尔金断裂两侧岩石地层系统(原始资料据文献[1821])

        Table 1.  Early Paleozoic petrological and stratigraphic systems on both sides of the Altun Fault (after references [18⁃21])

        阿尔金断裂北段东侧的阿拉善地块缺失寒武系,仅在陆块南部边缘形成碎屑滨岸沉积(大黄山组Є3-4 d),内见波状冲刷面、印模及交错层,构成祁连洋的北界(图2表1)。

      • 北祁连地区寒武纪早中期黑刺沟组动物群属过渡型动物群,灰岩中可见到丰富的三叶虫,总体表现混生特点[19],具华北型特点的三叶虫有双耳虫(Amphoton sp.),具南方型特点的三叶虫有库廷虫(Kootenia(Tienzhuia)gansuensis)、胸针形球接子(Peronopsis sp.)、褶纹球接子(Ptychagnostus sp.)、大通虫(Datongites sp.)及隐球接子(Hypagnostus sp.)等;中晚期香毛山组中见赫定虫(Hedinaspis)、马文虫(Maryvillia),BlountiellaBreggeriaParabolinaididae、原刺虫(Proceratopyge)等,腕足类始正形贝(Eoorthis cf. shakuotunensis)、乳房贝(Acrothele orbicularis)、顾脱贝(Kutorgina sp.)、小舌形贝(Lingulella sp.)等。拉脊山—疏勒南山地区的深沟组产有沟颊虫(Solenoparia sp.)、小无肩虫(Anomocarella sp.)、耸棒头虫属(Corynexochus donggouensis)、佩奇虫(Pagetia sp.)、Hypagonstus sp.等三叶虫化石,属华北型;六道沟组三叶虫动物群也属华北型,见有长山阶与凤山阶带化石蝴蝶虫(Blackwelderia)、方头虫(Quadraticephalus)、崮山阶与长山阶重要分子Prochangia [19-20]

        柴达木陆块早寒武世皱节山组粉砂岩中产微古植物:穴面球形藻(Trematosphaeridium cf. holtedahlii)、T. minutumOsilalatorites?和大量皱节虫(Sabellididae)的遗迹化石,其中皱节虫主要分布于我国东北。欧龙布鲁克组所含的太子虫(Taitzuia)、小无肩虫(Anomocarella)、德氏虫(Damesella)为我国北方中寒武世重要分子,蝴蝶虫(Blackwelderia)、蝙蝠虫(Drepanura)、蒿里山虫(Kaolishania)等为晚寒武世华北型动物分子[19-20]。因此,柴达木北缘地区寒武纪古生物具北方型特点,与祁连地区混生特点明显不同。

      • 加里东期塔里木陆块北部受古天山洋控制,南部受昆仑洋控制,东部受阿尔金洋控制[15-16]。寒武纪至早奥陶世主要为伸展背景[16],北部为稳定大陆边缘,形成陆棚—滨浅海含磷沉积,伊宁陆块—中天山(库米什陆块)—明水、雅干陆块初步与塔里木陆块裂离;中北部出现库车—罗布泊西及柳园两个沉降中心,为深水陆棚;中部为碳酸盐缓坡,向南为隆起。古地理恢复表明塔里木隆起并不在塔里木中部(图2),更无一个与北祁连造山带相匹配的造山带存在。

      • 寒武纪时,西天山伊宁陆块与库鲁克塔克、星星峡、北山明水等陆块一样,属于塔里木陆块的一部分[15,22]。伊宁陆块北侧的西天山地区在寒武纪第二世(沧浪浦晚期)沉积形成磷矿组(Є2 l)层状含磷砂岩,为浅海陆棚沉积(图2表1),之后沉积形成肯萨伊组(Є2 k),为深灰—黑色薄层状硅质岩、细砂岩夹灰岩,底部为含磷沉积,说明海水逐渐加深。寒武纪中晚期形成了果子沟组(Є3-4 g),主要为灰岩及硅质灰岩,表明该地区寒武纪中晚期属于深水陆棚环境(图2)。

        库鲁克塔克地区在寒武纪第二世形成西大山组(Є1-2 x)(图2表1),为灰黑色薄层状放射虫硅质岩、含磷硅质岩、碳酸盐岩,下部为磷矿层,属深水陆棚环境。寒武纪第三世发育莫合儿山组,主要为钙质泥岩、泥质灰岩夹燧石条带、角砾状灰岩、竹叶状灰岩,表明该区为接近于台地边缘的陆棚斜坡环境。寒武纪芙蓉世—奥陶纪形成特马吐克世突尔沙克塔格群(Є4-O1 t),主要为灰岩,发育鲍马层序,继承了寒武纪第三世的斜坡—陆棚环境(表1)。

        罗布泊北侧的卡瓦布拉克地区可见早寒武世的黄山组(Є1-2 h),为一套杂色含磷砂岩、凝灰质砂岩夹灰岩、硅质岩、砾岩,属滨浅海沉积(图2表1);其上为寒武纪芙蓉世—奥陶纪特马吐克世南灰山组(Є4-O1 t),为一套暗色硅质岩与灰岩互层组合,属浅海深水陆棚沉积[21]

        罗布泊东北侧至马鬃山地区,早寒武世主要形成双鹰山组(Є1-2 sh),为一套黑色泥质硅质板岩、千枚岩、含磷结核硅质板岩及生物灰岩(图2表1);寒武纪中晚期形成西双鹰山组(Є2-3 x),为黑色硅质岩和薄层臭灰岩,下部含磷钒铀矿产,与下伏双鹰山组整合接触,为深水盆地沉积[21]表1)。

      • 早寒武世,塔里木陆块西北部的乌什、阿克苏、柯坪地区形成肖尔布拉克组(Є1-2 x),为一套硅质岩夹灰岩、页岩组合,底部硅质岩中含磷铀钒矿,沉积环境类似于塔里木陆块北缘中南天山、北山地区(图2);中晚寒武世形成阿瓦塔格组(Є3 a),为一套白云岩夹灰岩、竹叶状灰岩,属滨浅海沉积;晚寒武世—早奥陶世早期丘里塔格组(Є4-O1 q)为一套灰岩、泥灰岩和斑点状、角砾状灰岩、燧石条带状灰岩沉积,寒武纪总体属于深水盆地—缓坡(台地)环境[21]表1)。

        塔里木盆地第四系覆盖区,冯增昭等[22]根据少量钻孔资料,最早全面揭开了盆地内部早古生代岩性古地理的真实面貌,否定了盆地内部南北分异的猜想和盆地内部存在中间隆起带或者南北塔里木缝合带的推测,首次提出塔里盆地内寒武纪东凹陷—西台地的古地理构造格局。后来,石油勘探的大量钻孔及地震剖面成果清晰地揭示了塔里木盆地内部寒武系的结构特点[15]图2)。在库尔勒—且末—若羌—雅儿当山范围内早寒武世形成盆地相深水碳酸盐沉积,塔东1井、塔东2井见到西大山组(Є1-2 xd)灰黑色泥岩、硅质岩及泥晶灰岩;雅儿当山—若羌一线以东到卡瓦布拉克一线之间为缓坡,称之为罗西缓坡(罗布泊西部),为深水盆地中一个小的水下隆起;再向东到马鬃山—星星峡又变为深水盆地;库尔勒—且末一线以西为广阔台地,称之为塔西台地,厚度较大,一般厚100~950 m,其中塔中32井厚750 m,该台地东为开阔台地,西为局限台地;在盆地西南喀什—叶城—麦盖提—和田范围为古隆起,地震剖面上见到寒武系被削截、超覆现象[15]

        中寒武世总体继承了早期的构造古地理特点,但由于海平面下降和气候变暖,台地以进积和加积的方式生长,台地范围有所扩大;前述盆地西南古隆起已经消失,西部台地中西部出现大量的膏岩沉积,东部的深海盆地继续存在,罗西缓坡向台地过渡[15]

        晚寒武世由于海平面上升,西部局限台地以白云岩为主,开阔台地范围逐渐变小;东部罗西缓坡变为镶边台地,深海盆地继续发育[15]

        总体来看,寒武纪塔里盆地内部构造古地理以碳酸盐台地、缓坡及深水盆地为主要特征,发育碳酸盐沉积,缺乏碎屑沉积,表明整个沉积环境较为稳定,不同于阿尔金断裂西南侧裂谷、洋壳及混积滨浅海沉积格局。

      • 塔里木陆块南侧的西昆仑造山带,寒武纪时为塔里木陆块的被动大陆边缘,康西瓦断裂以南沉积巨厚的砂泥质碳酸盐(缺少化石),为混积陆棚沉积[21]。康西瓦断裂—和田断裂之间的西昆仑地区,有学者认为属于碳酸盐台地[22],也有学者认为塔里木南部隆起以南和田地区纽芬兰世为蒸发潮坪—滨浅海—深水陆棚[15](自北而南),第二世为砂质潮坪—滨浅海—深水陆棚。早寒武世塔里木盆地西南部存在低隆起,但隆起幅度不大,因为其两侧与阿尔金地块一样,缺少陆源碎屑沉积,到寒武纪第二世,该隆起有所上升,边部出现碎屑潮坪(图2)。

      • 塔里木陆块西北侧西天山伊犁地区早寒武世含三叶虫及海绵骨针。自下而上分两个化石带:Redlichiids带和Calodiscus⁃Kootenia组合带。三叶虫可见底栖类及少量游泳、浮游类的,底栖类主要有Kootenia和dameselloa;游泳、浮游类主要为球接子类及HedinaspisProceratopyge,该类化石也大量分布于塔里木东北部的马鬃山地区(北山地区),类似于华南型[21]。寒武纪中晚期(寒武纪第三世和芙蓉世)化石比较丰富,自下而上可划分为5个化石带,为Xystridura带、Goniagnostus nathorsti⁃Ptychagnostus punctuosus带、Lejopyge laevigata⁃Centropleura带、Agnostascus orientalis带、Glyptagnostus reticulatus⁃Glyptagnostusstolidotus带,也类似于华南型[21]

        中天山库鲁克塔克地区寒武纪第二世西大山组(硅质岩除发育大量的放射虫外),含有海绵骨针Protospongia和古杯类Coscinoc yathus sp.,Ajacic yathus sp.,西大山组底部还含有寒武纪第二世早期的三叶虫,属于亚澳太平洋区[21];寒武纪第三世莫合儿山组含海绵骨针Protos pongia sp.,三叶虫LejopygeHypagnostus及软舌螺(Hyolithes);寒武纪芙蓉世—奥陶纪特马吐克世突尔沙克塔格组(Є4-O1 t)含三叶虫,如华球接子(Lotagnostus),WesteragnostusHedinaspisProceratopyge. Glyptagnostus等,具扬子区生物特点。

        卡瓦布拉克地区早寒武世缺乏化石,寒武纪芙蓉世—奥陶纪特马吐克世南灰山组,有三叶虫化石Hedinaspisroceratopyge等,具扬子区生物特点。

        塔里木陆块西北部的乌什、阿克苏、柯坪地区早寒武世(纽芬兰世—第二世)肖尔布拉克组含小壳类ZhijinitesSachites等(相当于梅树村中晚期),微古植物Trematos phaeridium等,软舌螺(Hyolithellus)等,上部钙质泥岩中也含三叶虫保康虫(Paoragraulos)、遵义盘虫(Tsunyidiscus)等化石,是扬子区典型分子;中晚寒武世阿瓦塔格组(Є3 a)含三叶虫化石KepingaspisMetaredlichioides,野营虫(Paragraulos)、昆明虫(Kunmingaspis)等,也是扬子区典型分子;晚寒武世—奥陶世早期丘里塔格组含三叶虫昆明虫(Kunmingaspis),Chittilla等。塔里木盆地西北部寒武纪总体环境属于深水盆地—陆棚斜坡—台地环境,生物群及沉积特征类似于扬子地区[21]

        塔里陆块西北和东北部生物面貌与扬子地区相近,与祁连地区南北混生截然不同,与柴北缘的古生物面貌相差更远;柴达木北缘寒武纪第二世有红层沉积,而塔里木陆块缺少此类沉积,再次表明阿尔金断裂两侧是两个差异明显的构造单元。

        上述表明寒武纪阿尔金断裂两侧地质特征差别十分明显,早寒武世泛非事件表现为塔里木陆块主要为伸展环境,呈近东西向展布的两隆一凹的构造格局,缺少火山活动,陆块边缘天山地区具有被动大陆边缘特点,但这时柴达木—中祁连板块北缘已开始发生火山作用;寒武纪第二世开始塔里木北缘为较为稳定的深水盆地,普遍含磷钒铀沉积,但北祁连地区广泛存在洋陆作用,形成火山岩及蛇绿岩,在相关盆地中未形成含磷钒铀沉积;寒武纪中晚期,柴达木北缘欧龙布鲁克地区出现红色泥岩建造,而塔里木海盆出现碳酸盐岩台地(局限台地沉积),缺少红色泥岩沉积。早寒武世塔里木东北的北山海形成深水陆坡相三叶虫动物群,具有西伯利亚生物区(北方)与亚—澳生物(南方)区混生特点;中晚寒武世沉积环境虽然仍为深水环境,但三叶虫已变为亚—澳(南方)生物区特点,与华北生物区明显不同。

      • 奥陶纪阿尔金断裂东南柴达木—祁连地区延续了寒武纪地质作用,地层中含大量蛇绿岩。北祁连缝合带及河西走廊弧后盆地早奥陶世广泛形成具有洋壳特点的阴沟群(O1 Y),主要为中基性火山熔岩及火山碎屑岩;中奥陶世发育中堡群(O2 ZH)浅海碳酸盐岩沉积及大梁山组闭塞海湾相碎屑沉积;晚奥陶世发育妖魔山组(O3 Y)等浅海陆架碳酸盐岩沉积。中祁连地陆块基本仍属于隆起环境,中晚奥陶世仅在东部有裂陷火山—碳酸盐岩沉积;拉脊山—疏勒南山弧后裂谷盆地早奥陶世为浅海相火山岩—碳酸盐岩建造,中期为火山—碎屑岩建造,晚期为滨浅海火山—碎屑建造;南祁连陆块主要发育中晚奥陶世浅海相碎屑岩建造;柴达木北缘奥陶纪早、中奥陶世为浅海—海湾相沉积碎屑岩(或笔石页岩)—碳酸盐岩建造;柴北缘赛什腾山—锡铁山地区伴随中基性火山喷发活动和基性—超基性—中酸性岩浆侵入(图3表1[6,18]

        图  3  阿尔金断裂两侧中奥陶世沉积—构造略图(原始资料据文献[1821])

        Figure 3.  Sketch map of Middle Ordovician sedimentary and tectonic structures on both sides of the Altun Fault (after references[18⁃21])

      • 早奥陶世三叶虫在阴沟群底部为Onychopyge-Pseudohysterotenus带,下部为Ceratopyge-Apatokephalus带,上部为Didymograptus hirundoWutinoceras带,头足类见wutinoceras foerstei var.yumenensis Armenoceras cf. richthofeniPolydesmia等,它们形成于浅海环境;顶部含笔石Cardiograptus yiniGlossograptus acanthusClimacograptus cf. antiquus,表明早奥陶世晚期出现闭塞滞留环境[19-20]

        中堡群含Amplexograptus confertus笔石带,其上部及上覆妖魔山组Nemagraptuas gracilis笔石带,妖魔山组还含Amsassia chaetetoides⁃Lichenaria珊瑚组合带[19-20]

        南祁连地区吾力沟组中的腕足类为芬根伯贝(Finkelnburgia sp.),盐池湾组常见三叶虫化石为矛头虫(Lonchodomas yohi)、浆肋虫(Remopleurides cf. latus)、缅甸虫(Birmanites),圆尾虫(Cyclopyge sp.)、Telephina sp.等,笔石为双头笔石(Dicranograptus)、头足类盘角石(Discoceras)。腕足类Vogdesia.,阿姆塞士珊瑚(Amsassia)。上述化石均属东南型,珊瑚具有南北混合特点[19-20,23-24],三叶虫具有南北过渡特点,腕足类属北方型;而奥陶纪中晚期祁连区广泛出现扬子区特产正形贝,表明华北、华南两大陆块可能相连或离的很近;柴达木南缘奥陶纪头足类为华北型。上述研究表明,祁连洋两侧的陆块块在晚奥陶世已越来越近,部分生物可能还保持原有特点,但大多数生物种属具混合特点,个别生物如正形贝已经在新陆块发育[19-20]图3)。

      • 早奥陶世塔里木陆块继承寒武纪地质构造特点,处于伸展环境,至中奥陶世—泥盆纪转换为收缩环境,这一构造转变时间,与秦岭造山带构造转变时间大致相同[25],而与祁连造山带明显不同[18]。中奥陶世—泥盆纪塔里木陆块东侧、北侧及南侧均发现俯冲作用的证据[18-20],北侧天山大洋、东侧阿尔金洋及昆仑洋均开始俯冲于塔里木陆块之下,特别是中天山及其北侧的构造性质与祁连造山带非常相似,二者通过阿尔金洋相联系。早古生代末期塔里木陆块与柴达木中祁连陆块、华北陆块拼合成“西域板块”[10]。阿尔金地区的蛇绿岩否定了早古生代阿尔金洋属转换洋盆的观点,而且该蛇绿岩属于“洋脊型”,同时也载有“消减型”信息[2],因此早古生代阿尔金洋也有俯冲与碰撞运动[2]

        西天山伊宁陆块北侧,早、中奥陶世沉积形成新二台组(O1-2 x),为一套硅泥质陆棚沉积,含丰富的笔石化石。中奥陶世科克萨雷溪组(O2 k)整合于新二台组(O1-2 x)之上,为海湾相富含笔石泥灰质建造,向北相变为奈楞格勒大阪群(O2 n)中基性火山岩—碎屑岩—碳酸盐建造,具含锰沉积;晚奥陶世形成呼独克达板组(O3 h),为富含珊瑚的浅海相碳酸盐岩建造。奥陶纪伊宁陆块北侧为浅海—半深海环境,中奥陶世伴随有强烈的海底火山作用;向东到中天山岛弧北侧未发现与之对应的奥陶纪天山洋存在的证据,但塔里木陆块北缘的中天山北侧干沟地区发现了奥陶纪蛇绿杂岩,也发现了奥陶纪岛弧型花岗岩[21],表明塔里木陆块北侧存在活动大陆边缘。中天山岛弧南侧,形成弧后深海盆地,这一现象在塔里木陆块东北柳园花牛山、牛圈子一带表现最为充分,发生了剧烈的火山活动[19,21]图4表1)。

        图  4  阿尔金断裂两侧早中志留世沉积—构造略图(原始资料据文献[1820])

        Figure 4.  Sketch map of Early⁃to Middle Silurian sedimentary and tectonic structures on either side of the Altun Fault (after references [18⁃20])

        塔里木陆块北部的中天山库鲁克塔克地区,晚寒武世—早奥陶世的突尔沙克塔格组(Є4-O1 t),为斜坡—陆棚环境下的滨浅海碳酸盐沉积;到中晚奥陶世,西段(库尔勒南附近)连续沉积了却而却克组(O2-3 q),为浅海碎屑沉积,向东相变为浅海相硅质岩、灰岩建造,表明海水自西向东逐渐变深。

        罗布泊东北侧卡瓦布拉克地区寒武纪芙蓉世—早奥陶世特马豆克期硅质岩、碳酸盐建造基础上,中奥陶世连续整合沉积了下白云山组(O2 xb),主要为浅海相陆棚碎屑岩沉积,中奥陶世晚期连续沉积上白云山组(O2 sb),为硅质岩碎屑深水陆棚沉积;向西博斯腾湖东侧的辛格尔一带相变为硫磺山群(O2-3 s),为泥灰质沉积,含放射虫硅质岩,含灰岩角砾,属浅海斜坡—深海陆盆沉积[21]

        马鬃山地区、中天山—北山明水陆块南侧早奥陶世形成牛圈子混杂岩(O1 N),中、晚奥陶世—早志留世形成窑洞努如岩组(O2-3 Y)。牛圈子混杂岩(O1 N)为一套深海—次深海远洋相沉积物、底部见边缘海型蛇绿岩组合,下部为海底拉斑玄武岩与火山灰黏土岩、火山灰粉砂岩组成的旋回层序;上部则为碎屑海底扇浊积岩层序及硅化黏土岩—泥岩—硅质岩组合,牛圈子混杂岩中缺乏生物化石。窑洞努如岩组(O2-3 Y)为一套火山—碎屑沉积,夹变玄武岩、安山岩、英安流纹岩,形成环境为海相火山—沉积盆地。

        马鬃山向南,柳园一带早—中奥陶世形成罗雅楚山组(O1-2 l)、中—晚奥陶世形成花牛山群(O2-3 H)、晚奥陶世形成锡林柯博组(O3 x)。罗雅楚山组(O1-2 l)为浊流沉积,属陆棚斜坡碎屑岩建造,向上海水逐渐加深。锡林柯博组(O3 x)为一套被动陆缘海相沉积岩系,下段为灰黑色硅质岩夹钙质砂岩、泥灰岩透镜体的岩石组合;上段为灰绿色砂岩、粉砂岩、板岩与砂砾岩的岩石组合,局部夹硅质岩和灰岩,具向上变粗变厚的旋回型沉积层序。中—晚奥陶世花牛山群(O2-3 H),为碎屑岩—碳酸盐岩及基性、酸性熔岩建造,属海相裂谷沉积环境。

        塔里盆地西北部柯坪—拜城地区,晚寒武世—奥陶世早期形成丘里塔格组(Є4-O1 q)上部层位,形成于深水盆地—陆棚斜坡—台地环境;中奥陶世依次沉积了萨尔干组(O2 se)和其浪组(O2 q)。萨尔干组(O2 se)由黑色页岩夹灰黑色薄层或凸镜状泥屑灰岩组成,局部含硅质条带,富含笔石及三叶虫化石,为海盆深水相沉积;其浪组(O2 q)为浅海碳酸盐岩及砂页岩沉积。晚奥陶世连续沉积形成了印干组(O3 y),为浅海相深水盆地沉积[21]

        塔里木盆地西南部西昆仑地区,早中奥陶世形成玛列兹肯群(O1-2 M),为滨—浅海碎屑岩和碳酸盐岩沉积,向东至和田地区,早中奥陶世形成冬瓜山群(O1-2 D),岩性和形成环境与玛列兹肯群相似,但夹有少量基性火山岩;在盆地东部阿尔金环形山,早奥陶世形成额兰塔格组(O1 e),为滨浅海沉积。

      • 西天山伊犁地区早、中奥陶世新二台组含8个笔石化石带,依次为:Hysterolenus Adelograptus、Anisograptus⁃Triograptus带、Tetragraptus(Etagrapytus) appoximatus带、Tetragraptus fruticosus带、Didymograptus deflexus带、Isograptus maximodivergens带、Cardiograptus⁃Oncograptus upsilon带.、中奥陶世科克萨雷溪组含Didymograptus sp.、Dicellograptus divericatus、D.sextans exilis等,奈楞格勒大阪群含腕足类化石Rhyhchoyrema so.、晚奥陶世呼独克达板组含Rhabdotetradium⁃Catenipara⁃EofletcheriaAgetolites⁃Plasmoporella [21]

        中天山库鲁克塔克地区中晚奥陶世却而却克组含笔石带,依次为:Dicellograptus ornatus带、Amplexograptus disjunctus yangtzeensis⁃Orthograptus quadrimucronatus带、Pseudazygograptus带、Nemagraptus gracilis带、Glyptograptus teretiusculus带、Pterograptus elegans带、Amplexograptus cf.confertus带、Glyptograptus cf.austrodentatus带、Cardiograptus amplus带、Did ymograptus abnormis带、Did ymograptus hirundo带、Adelograptus⁃Clonograptus带;含三叶虫化石带Hysterolenus带、Cord ylodus intermedius带。

        马鬃山地区窑洞努如岩组含刺球藻类,早—中奥陶世罗雅楚山组的笔石化石Phtuograpttus sp.和Trigonograptus sp.是早奥陶世标准分子;晚奥陶世锡林柯博组下段产头足类Ainoceras chinense,相当于大豁落井剖面2层产头足类Michelinoceras sp.,三叶虫Xenocyclopyge sp.,上部偏下层位富含南京瘤虫(Nankinolithus sp.)、瘤肋虫(Hammatocnemis sp.)、Birmanites sp.、掌尾虫(Cheirurus sp.)、Cgclopyge sp.、Pliomerops sp.、Asaphus sp.、Qedicybella sp.、Hotdenia sp.等,含珊瑚msassia sp.、似网膜日射珊瑚(Plasmoporella sp.)、镣珊瑚(Catenipora sp.)、C.menyuanensisC.gubachevi,Fuvistella sp.、日射珊瑚(Heliolites cf. waicunensis),拟包珊瑚(Amplexoides sp.)、Agetolites sp.,层孔虫Labechia sp.、腹足Maclurites sp.、Tropidodiscus sp.等[19]

        盆地西北部柯坪—拜城地区奥陶世早期丘里塔格组富含笔石及三叶虫化石,自下而上为:Isograptus armatus带、Pterogtaptus elegans带、Glossograptus hinckii带、Nemagraptus gracilis带。中奥陶世其浪组含头足类Sinoceras chinensis带及Trilacinoceras带,三叶虫Neseuretus yinganensis亚带、Corynoides serpens亚带。晚奥陶世印干组两个笔石带分别为Dicellograptus angulatus带和Orthograptus quadrimucronatus[21]

        塔里木盆地西南部西昆仑和田地区早中奥陶世冬瓜山群富产腕足类、腹足类、头足类、层孔虫和少量三叶虫化石[21],三叶虫为斜视虫(Illaenus sp.)、Nilenus sp.、Ptychopyge sp.等,角石为Chisiloceras sp.、C.chaohuenseDideroceras endocylindricumDmeridonale

        总体来看,柴达木—祁连地区奥陶纪以来古生物混生现象明显,表明其与扬子陆块已经十分靠近,生物隔绝现象逐渐消失,而塔里木生物群始终保持南方生物群特点,说明阿尔金断裂两侧具有不同的生物特点,两侧陆块相距很远,古地磁资料也表明二者纬度差异明显。

        奥陶纪沉积建造与地质构造特点同样表明断裂两侧差别明显。断裂西北侧早奥陶世出现蛇绿混杂岩,塔里木海水变深,发育大量的火山岩及碎屑沉积;中晚奥陶世以后塔里木板块南北双向俯冲挤压,导致塔里木内部发生强烈收缩凹陷;生物群始终保持南方生物群特点。断裂东南侧奥陶纪延续了寒武纪地质作用,柴达木—祁连地区早奥陶世也含大量蛇绿岩,中奥陶世形成陆架碳酸盐岩沉积;拉脊山—疏勒南山奥陶纪早期为浅海相火山岩—碳酸盐岩建造,中期为火山—碎屑岩建造,晚期为滨浅海火山—碎屑建造;柴达木北缘及南祁连陆块中晚奥陶世主要为浅海相碎屑岩建造—碳酸盐岩建造,柴北缘赛什腾山—锡铁山地区伴随中基性火山喷发活动和基性—超基性—中酸性岩浆侵入。

      • 志留纪,塔里木陆块进入了一个全新阶段,塔里木板块南、北两侧受昆仑洋、天山洋俯冲的影响,均形成岛弧—海沟系[15],祁连洋已近消失,中祁连已隆起成山,南祁连形成弧后前陆盆地[18],不论是塔里木中部还是祁连地区,均广泛发育碎屑沉积,阿尔金断裂两侧地质分异已不明显。随着阿尔金洋和祁连洋的消失,塔里木陆块、华北陆块及中祁连—柴达木陆块逐渐聚合在一起,形成新的西域板块[9],万天丰称之为中国板块[16],它北濒亚洲洋,南临昆仑洋(图4),阿尔金地区已逐步进入到板内活动阶段,阿尔金断裂两侧陆块志留纪生物面貌有趋同现象,但也具有不同的特点。

      • 北祁连缝合带及河西走廊弧后盆地志留系自下而上呈现完整的海退沉积。下志留统为笔石页岩相沉积,中志留统为富含珊瑚化石的介壳相沉积,上志留统则为化石极为稀少的红色碎屑岩沉积,个别地方中、下志留统夹有海相火山岩、火山碎屑岩[19]

        北祁连缝合带及南祁连弧后盆地早志留世形成肮脏沟组(S1 a),该组下部为绿色、灰绿色页岩、砂岩、砂砾岩;上部为灰绿色、蓝灰色厚层状砂岩、粉砂岩、板岩、页岩互层,富含笔石。中志留世形成泉脑沟山组(S2 q),主要为绿、灰绿、褐色、紫红色砂岩、粉砂岩、板岩、页岩互层,夹有泥灰岩、灰岩扁豆体,局部地段夹有火山岩,常称为“杂色岩”。晚志留世形成旱峡组(S3-4 h),主要为紫红色砂岩、粉砂岩、粗粉砂岩,中夹紫红色页岩、板岩等,层面发育有波痕、交错层等,紫红色调为其主要特征,与下伏泉脑沟山组为连续沉积,属于滨浅海碎屑沉积[19]

        南祁连志留纪弧后前陆盆地到柴北缘早志留世形成巴龙贡噶尔组(S1 b),为一套陆源碎屑岩沉积,以粗砂岩为主、变粉砂岩、板岩次之、凝灰岩呈夹层出现[19-20]

      • 早志留世肮脏沟组含丰富的笔石,自下而上依次是Demirastrites triangulatus带、Spirograptus turricu⁃ latus带、Monoclimacis griestoniensis带、Oktavites spiralis带,它们均与南方早志留世笔石组合完全相同,属同一个笔石地理区。肮脏沟组腕足类主要有Clintonella、ProtatrypahSchizoramma,属于欧、亚、北美种属,与华北区腕足类属同一生物区。中志留统泉脑沟山组(S2 q)中珊瑚化石极为丰富,下部以蜂巢珊瑚(Favosites)为主,中部床板珊瑚(Tabulata)丰富,上部出现多管珊瑚(Multisolenia),以古巢珊瑚(Palaeofavosites)、中巢珊瑚(Mseo favosites)、蜂巢珊瑚(Favosites)、多管珊瑚(Multisolenia)组合为其特征,与扬子区相近,也与塔里木东北部相似。南祁连青海湖北沙柳河上游板岩中产雕笔石(Glyptograptus sp.,Pristiograptus nrdtes),锯笔石(P.cf. aciguacacesPseuoclinacograptus sp. Climacograptus rectungularis)等,与南方所产笔石相似[19-20]

      • 志留纪塔里木古隆起南侧前陆盆地形成滨浅海泥砂质沉积[20],在伊宁—中天山—明水陆缘弧南侧发生弧后扩张,形成弧后洋盆,东段形成红柳河洋盆、中段形成库米什洋盆,西部形成南天山洋盆,塔里木陆块腹部,形成砂泥质陆棚海沉积[15]图4)。

      • 塔里木陆块西北部的西天山地区的早志留世尼勒克河组(S1 n)含笔石:卷笔石(Streptograptus sp.)、塞奇微克单笔石(Monograptus cf. sedgweckii)、锯笔石(Pristiograptus sp.)、半耙笔石属(Demirastrites)、螺旋奧式笔石(Oktavites piralis);双壳类:Newommella nilkensis。中志留世基夫克组(S2 j)产珊瑚:Angopora borohoroensisesofavosites jingheensisSyingopora nanshanensisFletcheriella gigaantea、链珊瑚(Halysites sp.)、镣珊瑚(Catenipora spirodensis)、蜂巢珊瑚(Favosites sp.)、日射珊瑚(Heliolites sp.)、Microplasma sp.;腕足类:Pentamerous cf.oblongus、始石燕(Eospirifer cf. radiatus)。晚志留世早期库茹尔组(S3 k)灰岩产蜂巢珊瑚(Favosites sp.)、腕足类Protochonetes sp.、Plectatrypa sp.、扇房贝属 (Rhipidomella sp.)、穹房贝属(Camarotoechia sp.)。晚志留世晚期产博罗霍洛落山组(S3 b)珊瑚Thamnopora sp.。上述早志留世笔石特征反应热带、亚热带特点,与阿尔金断裂东侧祁连地区笔石有相似之处,具扬子区特点。中志留世珊瑚属产头足类四川角石(Sichuanoceras)和王冠三叶虫(Coronocephalus),但珊瑚地方色彩较明显,分异度较低。塔里木东北地区珊瑚分异度更低,并见有北方生物大区的重要珊瑚分子Tungussophyllum(产于西伯利亚图瓦地区),北方生物大区的种属已占到1/3,表明塔里木已从早志留世的亚热带移至温热带气候区[19,21]。而祁连地区中晚志留世则无此特点,珊瑚生物特点表明其已从热带—亚热带移至亚热带—温带,说明阿尔金断裂两侧生物面貌仍有明显区别。

        志留纪昆仑洋和天山洋的俯冲作用更加强烈,南天山到北山地区为弧后盆地沉积,塔里木腹部形成海相浑水沉积;祁连地区构造作用相对较弱,也广泛出现碎屑沉积,但祁连洋基本消失,南祁连地区形成弧后海相前陆盆地。断裂两侧珊瑚分异度明显不同,表明阿尔金断裂两侧构造沉积作用明显不同,特别是塔里木东北地区见北方生物大区的重要珊瑚分子Tungussophyllum(图瓦贝),而这种生物祁连地区是完全看不到的。

      • 研究表明,阿尔金造山带早古生代由北向南依次划分为四个构造单元[1-2]图1),分别为阿北陆块、阿北蛇绿岩混杂带、阿中陆块、阿南俯冲碰撞蛇绿混杂岩带。

      • 主要由太古代麻粒岩相变质的中酸性—基性火山岩系、具孔兹岩系特征的变质岩系组成。

      • 主要由拉配泉岩群(ЄOL)组成,受阿尔金断裂控制,主体分布于新疆石棉矿向西—拉配泉—喀腊大湾一带。该套地层普遍遭受后期构造叠加作用,层理(片理)褶皱发育,且遭受了不同程度的浅变质作用,但原岩岩性特征依然可以辨认。

        根据岩石组合差异,划分为三个岩组:以变质中酸性火山熔岩和变质火山碎屑岩为主的火山岩岩组(ЄOL a),以千枚岩、砂质板岩和变砂岩等为主的碎屑岩岩组(ЄOL b),以夹千枚岩、粉砂质板岩的结晶灰岩、白云质大理岩为主的台地型碳酸盐岩岩组(ЄOL c)。拉配泉东部粉砂质板岩、泥质粉砂岩、变碳酸盐岩中的大量腕足化石和海百合茎化石,主要为晚奥陶世分子,其中,小舌形贝(Lingulella sp.)为寒武纪—奥陶纪分子,因此,拉配泉岩群主要形成于为奥陶纪,但也不排除寒武纪[21]。晚奥陶世该岩群中发育床板珊瑚、日射珊瑚,在扬子、塔里木北部及西伯利亚、澳大利亚均有分布,根据珊瑚化石推测该区及塔里木海、北山海均处于热带—亚热带气候区,这与古地磁资料反映的古纬度基本吻合。该区锆石SHARMP法U-Pb年龄,流纹英安岩为503±14 Ma,粗安岩中为494±23 Ma,表明这套火山岩形成时代为寒武纪末至早奥陶世[19],也表明出现过陆缘张裂。

        该岩群中夹有蛇绿杂岩(载有MOR、OIB和SSZ信息)、洋岛火山岩、海相沉积岩和岛弧火山沉积岩等构造残片。海相沉积岩为晚寒武世—中奥陶世含牙形石化石的深水沉积硅质岩,另见有HP/LT变质岩块和花岗岩[1-2]。蛇绿混杂岩中辉长岩的锆石SHRIMP法U-Pb年龄为521±12 Ma,为古生代早期,同时,本区还显示472±10 Ma有一次地质事件[2];也有学者获得红柳泉枕状玄武岩的Sm-Nd全岩等时线年龄为524±44 Ma,认为这一年龄代表了洋岛玄武岩的形成时代[1]。蓝片岩和榴辉岩中的白云母Ar-Ar年龄为491~520 Ma[1],岛弧型花岗岩形成年龄为480 Ma左右[1-2],后碰撞型花岗岩形成年龄为446~431 Ma[24]。根据上述出现的蛇绿杂岩及火山岩相关信息和板块构造理论模式,可推知北阿尔金地区出现过洋脊扩张、俯冲、岛弧火山活动、陆缘裂开(可演变为弧后盆地)、碰撞等地质过程。

      • 为阿尔金中央隆起带,基底为中元古界变砂岩、大理岩,上覆厚层叠层石灰岩(蓟县系),缺失下古生界。

      • 由高压—超高压变质带和阿帕—茫崖蛇绿混杂岩带(相当于拉配泉岩群(ЄOL))组成,前者呈凸镜状分布于片麻岩中,主要包括榴辉岩、含蓝晶石石榴子石泥质片麻岩、石榴二辉橄榄岩、石榴子石辉石岩和石榴子石花岗质片麻岩等,形成时间为485~500 Ma[13],普遍遭受了450 Ma左右的巴罗式变质作用,可见同时代(440~460 Ma)碰撞型花岗岩侵入[2]

        南阿尔金蛇绿混杂岩带主要分布于阿帕—茫崖一带,由早古生代蛇绿岩残片、镁铁—超镁铁质岩与震旦—早寒武纪复理石沉积岩组成[1]。蛇绿岩具有MORB和OIA信息,形成时代>500 Ma[13]。镁铁—超镁铁质层状侵入岩,形成于碰撞后伸展背景,形成时间为467~445 Ma,表明南阿尔金地区在中晚奥陶纪曾出现过一个相对短暂的伸展背景[13]。因此,阿尔金主断裂附近的镁铁—超镁铁质岩体可进一步分为两种类型:一类形成时间>500 Ma,具有蛇绿岩性质;另一类形成时间465~445 Ma,不具有蛇绿岩性质[2]。有研究表明南阿尔金俯冲碰撞杂岩带早古生代存在517 Ma、501~496 Ma、462~451Ma和426~385 Ma四期花岗质岩浆岩[1],第一期侵位于区内蛇绿岩型镁铁质岩石之中,为洋壳型埃达克岩,后三期分别对应于该构造带内高压—超高压岩石500 Ma的峰期变质及其450 Ma和420 Ma的两期退变质时间。这些岩浆活动表明早古生代南阿尔金由洋壳俯冲转换为陆壳俯冲以及碰撞伸展可能是一个连续的构造演化过程。

        根据上述研究,可大致恢复早古生代阿尔金地区构造演化特征(图5)。早寒武世,阿尔金地块漂浮于阿尔金洋中,将阿尔金洋一分为二;寒武纪早中期,南阿尔金洋开始向柴达木陆块俯冲,北阿尔金洋分别向中阿尔金地块和塔里木陆块俯冲;晚寒武世到早奥陶世,南阿尔金洋因俯冲而消失,随之中阿尔金地块下插柴达木陆块,形成榴辉岩,北阿尔金洋继续俯冲;奥陶纪中晚期,南阿尔金地区曾出现短暂的张性环境;晚奥陶世到志留纪,北阿尔金地区发生碰撞,阿尔金洋消失。

        图  5  阿尔金地区早古生代构造演化(据文献[12,13])

        Figure 5.  Sketch of tectonic evolution in the Altun region during the Early Paleozoic Era (after references[1⁃2,13])

      • 主要陆块早古生代时期的古地磁数据[16-17,26]表2)研究表明:

        表 2  阿尔金断裂两侧陆块古纬度(°)对比

        Table 2.  Correlation of paleolatitude on both sides of the Altun Fault

        时代 塔里木 柴达木 阿拉善 扬子 华北 西伯利亚

        泥盆纪

        21 10.6 -3.5 -1.1

        33.4

        -6.9

        志留纪

        晚/末 9 5.4 -14.4 2.8

        18.4

        -18

        奥陶纪

        -18
        2.9 -5.7 -8.8 -12.9 -1.5
        18.7

        寒武纪

        芙蓉世 -6.3 -14.0 -17.6
        第三世 -4.1 -11.7 -15
        第二世 -20 -31.4
        纽芬兰世
        新元古代 晚震旦世 42.9±8.7

        (1) 寒武纪时塔里木陆块和柴达木陆块古纬度无明显差别,而与阿拉善地块、华北陆块、扬子陆块及西伯利亚陆块古纬度差别明显;奥陶纪塔里木陆块与柴达木—中祁连陆块之间古纬度差别明显,特别是中奥陶世相差近15°;志留纪阿拉善地块与柴达木—中祁连陆块古纬度差别不大,但柴达木—中祁连陆块与阿拉善地块、塔里木陆块差别明显;泥盆纪,塔里木陆块、柴达木—中祁连陆块及阿拉善地块三者的古纬度差别明显,其排列方式已由南半球中低纬度近东西排列转变为近南北向排列[16]

        (2) 早古生代,塔里木陆块古纬度从-6.3°北移至21°,显示较大的运动幅度,表明塔里木陆块早古生代总体是一个快速北移的运动过程;柴达木陆块古纬度从-4.1°移至北纬10.6°,向北运动的速度和幅度也比较大,但明显小于塔里木陆块;阿拉善地块古纬度从-14.0°移至-3.5°再回移到-14.0°,显示赤道南侧附近徘徊运动特点。因此,三个陆块具有不同的运动特点,属三个独立陆块[18],同时前人研究指出早古生代塔里木陆块被海水坏绕,是一个独立陆块[16]

      • (1) 早寒武世泛非事件,塔里木陆块主要是伸展环境,呈近东西向展布的两隆一凹的构造格局(图2)。南部隆起位于铁力克里—且末—若羌—敦煌一带,北部隆起位于伊宁—中天山—北山明水一带(图2),中北部的柯坪—阿克苏—库车—库尔勒—罗西和东北部的红柳河—马鬃山为两个深水盆地,为碳酸盐缓坡—深水陆棚沉积,缺少火山活动。寒武纪第二世开始塔里木北缘深水盆地中普遍含磷钒铀沉积,北祁连地区广泛存在洋陆作用,形成火山岩及蛇绿岩,未形成含磷钒铀沉积;中祁连南侧形成疏勒南山—拉脊山弧后裂谷深海沉积及蛇绿岩,柴达木北侧见砂质滨浅海及裂陷深海沉积,形成含放射虫、铁质沉积及中基性火山岩。因此,早寒武世塔里木北部显示稳定大陆边缘环境,中部发育碳酸盐岩缓坡—深水盆地;柴达木—中祁连陆块北缘则是活动大陆边缘环境,发育裂陷环境,祁连洋的俯冲作用占主导地位;阿尔金地区为塔里木活动大陆边缘,有俯冲作用及蛇绿岩形成。虽然塔里木与柴达木—中祁连陆块古纬度相近,但仍有大洋(阿尔金洋)隔离,祁连洋向北俯冲,形成阿拉善南缘龙首山一带的岩浆岩,但阿拉善地块明显偏南,与柴达木陆块相距约1 000 km。寒武纪第二世,阿尔金断裂两侧呈现截然不同的沉积建造特点,塔里木、柴达木及阿拉善是三个完全独立陆块,将中阿尔金地块作为阿尔金洋中的一个陆块,就能较合理解释阿尔金地块南北相距不到100 km却发育两条时代相近蛇绿岩带的地质事实。

        寒武纪中晚期,柴达木北缘欧龙布鲁克地区出现了与华北陆块可以对比的红色泥岩建造和三叶虫生物组合,表明两陆块相距不远。而塔里木陆块未见红色泥岩沉积,而其东北部的北山海盆进一步加深,中西部塔里木海趋于变浅,出现碳酸盐岩台地(局限台地沉积),表明塔里木盆地内部出现近东西向沉积分异趋势。另外,在中天山伊宁陆块北果子沟一带出现深水陆棚沉积,表明塔里木深海已经向北迁移(表1)。

        古地磁资料表明,寒武纪塔里木、柴达木—中祁连及阿拉善等陆块均位于南半球低纬度地区,属同一个生物大区,但以阿尔金断裂为界,两侧生物面貌差异明显,表明两侧有一定的地理隔离。早寒武世塔里木东北的北山海形成深水陆坡相三叶虫动物群,具有西伯利亚生物区(北方)与亚—澳生物(南方)区混生特点;中晚寒武世沉积环境虽然仍为深水环境,但三叶虫已变为亚—澳(南方)生物区特点,与华北生物区明显不同。阿尔金断裂东南侧的柴达木具有华北生物区特点,祁连地区早寒武世缺少生物,中晚寒武世出现华北型与华南型混生三叶虫生物面貌,表明阿拉善地块与柴达木陆块不断接近,生物种属发生了混合。

        (2) 奥陶纪,阿尔金断裂东南侧基本继承了寒武纪的构造特点,但阿尔金断裂西北侧构造由伸展作用转化为收缩作用,塔里木陆块内沉积构造特点由南北分异转化为东西分异,显示与寒武纪不同的构造面貌(图3表1)。早奥陶世中天山北缘断裂东段(阿奇克库都克—沙泉子断裂)率先发生天山洋的俯冲作用,库米什—干沟一带出现蛇绿混杂岩,塔里木海出现深水泥质沉积,在明水—雅干陆块南侧的马鬃山一带形成弧后盆地,发育大量的火山岩及碎屑沉积,而中天山北缘断裂西段北侧(伊宁陆块北侧)为滨浅海砂泥质沉积,缺少火山作用。这种不对称俯冲,可能导致塔里木中东部在中奥陶世发育深水盆地及弧后盆地,而西部发育碳酸盐台地,盆地由寒武纪的南北分异转为东西分异(图3)。中晚奥陶世以后,整个中天山北缘均发生俯冲作用,中天山岛弧进一步发育,不仅形成岛弧火山岩,而且形成岛弧型花岗岩,与此同时,昆仑洋开始向塔里木俯冲,形成麻扎—库地岛弧带,这种南北双向俯冲挤压,导致塔里木内部发生强烈收缩凹陷,到志留纪盆地又由东西分异转为南北分异(图4)。

        另外,祁连地区奥陶纪以来古生物混生现象明显,而塔里木生物群始终保持南方生物群特点。古地磁资料显示,奥陶纪塔里木明显南移,而柴达木有一个先南下后北上的过程,呈现赤道附近徘徊的运动特点。同时,奥陶纪两大陆块古纬度差别约15°以上,导致两陆块生物差异明显,柴达木和祁连地区三叶虫由华北型变为华北与华南混生型,头足类主要为华北型,中晚奥陶世头足类和珊瑚类都具有混生特点;而塔里木东北的北山地区,早奥陶世生物为华南型,中晚奥陶世整个塔里木头足和珊瑚均具有华南型特点[28]

        (3) 志留纪,阿尔金断裂两侧构造作用明显不同,昆仑洋和天山洋的俯冲作用更加强烈,南天山到北山地区形成弧后盆地,塔里木腹部碳酸盐岩型清水沉积环境基本消失,形成海相浑水沉积。虽然祁连地区也广泛出现碎屑沉积,但构造作用与阿尔金断裂西北侧明显不同,祁连洋基本消失,南祁连地区形成弧后海相前陆盆地。阿尔金断裂两侧早志留世笔石面貌反映了亚热带—热带生物特点,与扬子区具有高度相似性,但祁连地区珊瑚地方特点明显,分异度较低,塔里木东北地区珊瑚分异度更低,并见有北方生物大区的重要珊瑚分子Tungussophyllum(西伯利亚图瓦地区),晚志留世塔里木北方生物大区的珊瑚种属占到1/3,而祁连地区珊瑚生物具有亚热带—温带生物特点,表明阿尔金断裂两侧生物面貌仍有明显区别,扬子地区志留纪珊瑚具有亚热带—热带生物特点[28]

        (4) 从阿尔金断裂发育的蛇绿杂岩信息来看,早古生代阿尔金洋有一个向两侧陆块俯冲消亡的过程(图5),阿尔金地区存在一个被动陆缘向活动大陆边缘转换的复杂过程。

      • 通过阿尔金断裂两侧早古生代构造和沉积环境研究,认为早古生代塔里木和柴达木—中祁连陆块具有完全不同的构造活动轨迹和沉积建造特征,塔里木陆块中部隆起并不是南北塔里木的缝合带,更不能与祁连构造带相连,结合古生物、古地磁资料,二者具有完全不同的运动轨迹与速度,志留纪这种差异更加明显。因此,阿尔金断裂两侧具有完全不同的地质演化历史,是完全不同的独立陆块,将两侧构造单元做简单的连接对比,均无可信、合理的科学根据,阿尔金断裂两侧下古生界基础地质科学研究和油气、非油气资源勘探,应当用不同的思路和方法。

    参考文献 (28)

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