南天山及其邻区板块构造格局
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发布时间：2022-04-20 17:15
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(一)南天山构造带
天山造山带形成于晚古生代 (Sengor A M C等, 1993; Carroll A R等, 1990; Cloe-man R G, 19; Burtman V S, 1975), 是古亚洲洋演化史上一重要构造域 (肖序常等,1991)。两条古生代缝合线——中天山南缘和北缘缝合线, 将邻区划分为准噶尔、伊犁-中天山和塔里木三大板块 (Gao J等, 1998; Allen M B等, 1992), 即南、北、中三带,各带构造性质差异显著(车自成等,2002)。
南天山属哈萨克斯坦板块南缘褶皱带 (李春昱等, 1982), 是伊犁中天山微板块和塔里木板块及其间的南天山微地块随着南天山古生代洋盆的闭合发生拼合碰撞而成的碰撞造山带。南天山蛇绿岩呈外来推覆小岩块形式产于高压变质岩层之中或散布在古生代地层之上(高俊等,2006)。南天山存在3条与山脉走向大体平行的蛇绿岩和混杂堆积带, 北部带为中天山南缘长阿吾子-古洛沟-吾瓦门-库米什蛇绿混杂岩带 (图2-2-2); 南部两条蛇绿岩带位于南天山内部, 沿哈尔克山南坡-霍拉山-额尔宾山一带呈南、北两支展布。
对于南天山蛇绿岩的形成时代, 众说纷纭。地质矿产局 (1993)最早将其划归为海西期早期即早泥盆世; 肖序常等(1992)根据额尔宾山-霍拉山超镁铁岩侵位于泥盆系或逆冲于石炭系之上的地质关系, 认为包括黑英山在内的南天山蛇绿混杂岩带形成于晚古生代早期; 王作勋等(1990)通过哈尔克山蛇绿混杂岩中硅质岩放射虫化石的研究,将南天山蛇绿岩时代归为早古生代晚期; 郝杰等(1993)则认为南天山蛇绿岩形成于志留纪,并经历了泥盆纪-石炭纪的变形改造; 汤耀庆等(1995), Gao Jun(1998)等在库勒湖蛇绿混杂岩的硅质岩中发现中、晚泥盆世—早石炭世放射虫和牙形石; Liu Yu等(2001,2006)分别在拜城县黑英山和独库公路铁力买提达坂剖面的蛇绿混杂岩中发现早石炭世和晚泥盆世的放射虫; 李曰俊等 (2002,2005)先后在南天山阿合奇以西60～80km处的上石炭统艾克提克群和志留系乌帕塔尔坎组中发现了时代跨度很大的早石炭世—晚二叠世放射虫化石,提出南天山残留洋直至二叠纪末才关闭的新认识。可见, 塔里木北缘南天山蛇绿混杂岩带的形成时代仍然是个争议问题。
已有的研究表明, 位于库勒湖蛇绿岩带以北、以长阿吾子-古洛沟-吾瓦门-库米什蛇绿混杂岩为代表的中天山南缘蛇绿混杂岩带(图2-2-2)及其西延境外吉尔吉斯斯坦部分被认为是古生代南天山洋盆消减-闭合后的残迹。其中, 东段库米什榆树沟蛇绿岩中锆石U-Pb不一致线与谐和线的上交点年龄 (440±18)Ma (王润三等, 1998)与西段长阿吾子蛇绿岩中辉石40Ar/39Ar坪年龄439Ma(郝杰等)相一致, 代表了中天山南缘蛇绿岩的形成年龄, 表明古南天山洋至少在早志留世时就已经打开并存在。关于该洋盆的俯冲-消减时代, 目前国内外众多学者针对中天山南缘蛇绿混杂岩带内的高压变质岩石进行了同位素测年。例如: 西段长阿吾子榴辉岩的峰期变质时代为 (401±1)Ma (高俊等,2000)、特克斯穹库什太蓝片岩峰期变质时代 (415.4±2.2)Ma (汤耀庆等, 1995; 高俊等,2000)(均为40Ar/39Ar坪年龄); 东段库米什地区榆树沟蛇绿岩地体中高压麻粒岩的锆石SHRIMP年龄为390～392Ma(周鼎武等, 2004)。 这表明, 至少在志留世末—(中)泥盆世期间, 南天山洋盆已开始俯冲-消减并遭受高压变质作用。
图2-2-2 天山造山带构造单元分区图(据马中平等,2006)
马中平等 (2007)应用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年结果显示, 南天山库勒湖蛇绿岩的形成时代为 (418.2±2.6)Ma, 相当于晚志留世末期—早泥盆世早期, 与上述南天山洋的俯冲-消减时代相当, 而库勒湖蛇绿岩的地球化学特征表明其形成环境为弧后盆地(马中平等,2006),并且在库勒湖蛇绿岩以北、中天山南缘蛇绿混杂岩带南侧, 尚有晚—末志留世巴音布鲁克组岛弧火山岩 (刘本培等, 1996; 蔡东升等, 1995; 马瑞士等, 1993)的存在。因此可以认定, 库勒湖蛇绿岩与中天山南缘蛇绿混杂岩很有可能为同一大洋盆地(古南天山洋)中洋壳的不同组成部分, 前者是南天山洋于晚志留世—早泥盆世( (418.2±2.6)Ma)期间由于俯冲-消减作用所形成的弧后盆地型蛇绿岩(洋壳)残片。
李锦轶等(2006)提出, 天山山脉的地质演化经历了石炭纪末至二叠纪初同碰撞-后碰撞构造岩浆活动阶段、二叠纪早—中期幔源岩浆活动与壳幔相互作用阶段和二叠纪晚期以来的陆内演化阶段,认为南天山古洋盆最终结束于石炭纪末期。Klemd等(2005)对昭苏县以南的西南天山榴辉岩-蓝片岩中白云母作40Ar/39Ar测年, 获323～312Ma数据,代表继350～345Ma石榴子石相峰期变质作用之后发生的蓝片岩相岩石折返时间。换言之,350～345Ma相当于同碰撞时间,323～312Ma相当于后碰撞时间。Liu Yu(2001)曾在黑英山阿尔腾卡什组发现9属15种保存完好的放射虫化石, 与德国莱茵和法兰克福早石炭世放射虫动物群可对比, 故定其时代为早石炭世。 Liu Yu等 (2006)在研究区东侧库车县铁力买提达坂剖面发现了一批保存完好、分异度高的放射虫化石, 该放射虫时代定为晚泥盆世。舒良树(2007)的研究取得相一致的结果, 即南天山残留放射虫化石的时代集中在晚泥盆世法门期—早石炭世杜内期,早石炭世杜内期代表洋盆关闭以及蛇绿混杂作用的早期年龄。
(二)昆仑造山带
20世纪90年代以后, 中国科学院地质研究所和中国地质科学院地质研究所的一些专家分别对东、西昆仑的早古生代造山作用及大地构造进行讨论,并提出了碰撞造山及增生造山的观点 (边千韬等, 2002; 肖文交等, 2000; 姜春发等, 2000; 潘裕生等, 1996,2000)。李荣社等 (2007)以1:25万区域地质调查成果资料为基础, 结合前人的研究成果,认为昆仑造山带为早古生代造山带。
西昆仑造山带作为青藏高原的西北边界, 它的形成与演化记录了古特提斯洋的消减以及与之相伴的印度板块和欧亚板块碰撞的整个过程, 因此对西昆仑山前的深部结构特征研究备受瞩目。 为揭示该地区岩石圈深部结构特征, 自20世纪80年代以来, 在此处进行了多种地球物理研究, 特别在地学断面研究计划 (1996～2000)实施期间, 运用多种深部地球物理探测手段对西昆仑山前的盆-山结合部位的深部结构特征进行了深入研究。
19年, 横穿整个西昆仑造山带实施的大地电磁测深剖面结果表明, 西昆仑山下的壳内低阻层向南倾斜。鲁新便等(1995)根据穿越盆-山结合带实施两条区域大地电磁测深剖面得到的探测结果,认为西昆仑造山带和塔里木盆地之间的地壳部分具有典型的陆内俯冲模式。塔里木盆地西南的地震资料显示出典型的前陆盆地边缘性质图像,西昆仑逆冲断裂东部存在约50～100km的近南北向地壳缩短,西昆仑逆冲断裂中部的地壳缩短量约(187±84)km。1998年在西昆仑山前的盆-山结合部位实施的深地震反射剖面调查结果显示,西昆仑山下向北倾斜与塔里木盆地南缘下向南倾斜的多组壳内强反射构成了塔里木岩石圈与青藏高原西北缘岩石圈在西昆仑山下相向碰撞的地震学证据。1997～1998年在西昆仑山前实施的深地震测深结果显示,从塔中隆起至西昆仑山前, 莫霍面深度从(40±2)km加深到57km,而在继续向南深入到西昆仑北坡之下时,莫霍面产状变平, 深度减小到54km。塔里木盆地南端莫霍面南倾,且结合部位下的莫霍面存在错断。1998～1999年, 中国地质科学院地质研究所与省地球科学所合作在塔里木南缘与西昆仑山结合地区,进行了宽频带地震观测。利用接收函数方法对观测数据进行研究,得到了与深地震测深结果一致的莫霍面形态,且塔里木盆地南缘中下地壳的剪切波速度大于青藏高原北部中下地壳的剪切波速度。接收函数图像显示,从塔里木盆地南缘到昆仑山下在45～75km的深度区域有一南向的以20°角度向下延伸的波组, 而在昆仑山下一侧, 则有另一波组从南向北以30°角度向塔里木方向下插并达到140km的深度,而且南倾的波组明显终止在昆仑山下,这与深地震反射图像相似。上述不同探测方法得到的研究成果证实了塔里木盆地与西昆仑造山带间在地壳内部存在“V”型耦合构造样式,形成了面对面的碰撞模式。但构造蛇绿混杂岩是造山带研究的重中之重,而且蛇绿岩是*碰撞造山带中古洋壳的残片已成共识。现在比较普遍的认识是蛇绿岩并不产于正常的大洋中脊,而是多产于*边缘-岛弧环境。
1. 昆仑山早古生代镁铁质-超镁铁质岩带的性质
昆仑山早古生代镁铁质-超镁铁质岩出露可分为南、北两个岩带(图2-2-3),其形成年代见表2-2-1。
(1)柳什塔格-吐木勒克-乌妥镁铁质-超镁铁质岩带
该岩带的空间延伸情况见图2-2-3,镁铁质-超镁铁质岩断续出露于清水泉、诺木洪以南(东昆仑)、吐木勒克等地,在西昆仑以发育典型的洋岛型玄武岩组合为特点(柳什塔格组)。
乌妥镁铁质-超镁铁质岩:位于清水泉一带3个不同时期的镁铁质-超镁铁质岩带最北部(图2-2-3右下), 由蛇纹石化的辉橄岩、超镁铁质堆晶岩和基性岩变质形成的斜长角闪岩组成, 围岩为奥陶纪—志留纪纳赤台群石英片岩、角闪石英片岩、斜长角闪岩。岩石组合及各种地球化学特征显示其为形成于消减带之上的SSZ型蛇绿岩(朱云海等,1999;王国灿等,1999)。依据围岩中板岩里发现的奥陶纪—志留纪疑源类化石 (朱云海等,1999)和蛇绿岩中辉长岩的518Ma(姜春发等,2000)、(467.2±0.9)Ma(边千韬等, 1999)等锆石U-Pb年龄(表2-2-1)可确定其形成于早古生代。
诺木洪镁铁质-超镁铁质岩: 主要由超镁铁质岩、玄武岩、辉绿岩组成,伴生岩石为硅质岩,呈构造透镜体混杂于纳赤台群火山碎屑岩中。其中火山岩可分为2类:其一为玄武岩,枕状构造清楚,稀土元素配分曲线为平坦型,具有典型的MORB型玄武岩的特征;另一部分岩石组合复杂, 从基性岩至中酸性岩均有, 其稀土配分曲线为典型的轻稀土富集型, 主要为钙碱性系列火山岩。依据其中枕状玄武岩 (419±5)Ma、玄武岩 (401±6)Ma的锆石U-Pb年龄、伴生硅质岩中的早古生代放射虫化石, 确定其形成于早古生代。
图2-2-3 昆仑山古生代镁铁质-超镁铁质岩分布图(据李荣社等,2007)
表2-2-1 昆仑山主要岩浆岩同位素年龄一览表
续表
((据李荣社等,2007)
吐木勒克镁铁质-超镁铁质岩: 主要由块状强蚀变玄武岩及玄武质糜棱岩、少量辉绿岩组成, 伴生条纹状大理岩、硅质岩、长石砂岩, 围岩为纳赤台群火山碎屑岩。其中玄武岩分为两类: 其一类似于洋岛型玄武岩; 其二类似于大洋拉斑玄武岩。根据岩石组合、岩石地球化学特征, 可初步判定后者为弧前SSZ型蛇绿岩。依据玄武岩中466Ma的锆石U-Pb年龄可确定其形成于早古生代。
柳什塔格火山岩: 主要由块状、枕状玄武岩和玄武玢岩组成,伴生硅质岩和薄层的灰岩, 绿片岩相变质, 具有典型的洋岛型沉积岩的岩石组合和岩石地球化学特征。依据玄武岩(563±48)Ma的Rb-Sr等时线年龄、侵入其中的花岗岩的年龄(460.8±5.2)Ma可确定其形成于早古生代。
(2)库地-其曼于特-祁漫塔格镁铁质-超镁铁质岩带
其空间延伸情况见图2-2-3, 镁铁质-超镁铁质岩从东向西断续出露于十字沟、鸭子泉、库地(西昆仑)等地。
十字沟镁铁质-超镁铁质岩呈构造透镜体零星分布于滩间山群强变形带中, 由变质橄榄岩、堆晶杂岩、岩墙杂岩及块状、枕状玄武岩组成, 其中玄武岩属于碱性系列。辉长岩、辉绿岩及玄武岩的稀土总量较高(相对典型的N-MORB型), 辉绿岩、玄武岩的微量元素中大离子亲石元素与部分高场强元素富集, 与碱性洋中脊玄武岩类似, 具有弧后SSZ型蛇绿岩的特点。蛇绿岩与灰白色硅质岩、薄层灰岩及泥质岩共生, 反映其陆缘初始小洋盆的构造环境。其中块状玄武岩、辉绿岩、辉长岩和辉橄岩的Sm-Nd等时线年龄分别为 (468±54)Ma、(449±34)Ma、(466±3.3)Ma, 确定其形成于中、晚奥陶世。
鸭子泉镁铁质-超镁铁质岩出露于鸭子泉达坂, 主要由方辉橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩、变辉绿岩、绿片岩和硅质岩等组成, 形成于火山弧-板内环境(杨金中等, 1999)。
嘎勒赛镁铁质-超镁铁质岩, 由辉石岩-辉长岩形成的具有较典型堆晶结构的堆晶岩、基性火山岩组成, 伴生岩石有碎屑浊积岩及浅灰色中薄层硅质岩。其岩石地球化学特征具有稀土总量较高、轻稀土富集、微量元素中大离子亲石元素和高场强元素相对富集的特点, 显示为小洋盆环境。
其曼于特镁铁质-超镁铁质岩由蛇纹岩 (变辉橄岩)、橄榄辉石岩、层状辉长岩、辉长岩、辉绿岩席和枕状、块状、杏仁状玄武岩组成,与之共生的沉积岩为紫红色、深灰色硅质岩、薄层灰岩等。具有高的稀土元素总量、轻稀土元素明显富集、微量元素变化较大等特点(E-MORB型),其中辉长岩中锆石年龄为(526±1.0)Ma、(432±15)Ma(韩芳林等,2002)。
2. 以库地蛇绿岩为代表的镁铁质-超镁铁质岩成因及产出的构造环境问题
镁铁质-超镁铁质岩的成因前人多归为两类: 其一是岩浆成因, 即基性岩浆侵位于陆壳中, 典型特征是具有明显的环带构造, 产出于*环境; 其二是蛇绿岩, 为消失的洋壳残片, 产出于大洋环境。现代研究结果表明, 蛇绿岩可产于多种构造环境, 根据其产出的地质背景和地球化学特征划分为洋中脊型 (MORB)和俯冲型 (SSZ)两大类 (Pearce JA, 1984), 进一步的研究表明, 二者在岩石组成及地球化学组成等方面可连续过渡 (张旗等,2001)。 由于后期构造作用, 镁铁质-超镁铁质岩的原始结构大多残缺不全, 因此确定其成因及产出的构造环境不但要考虑本身的岩石组合、地球化学特征, 而且必须考虑与之共生的沉积岩和相关的其他边缘地质体。
柳什塔格-吐木勒克-乌妥镁铁质-超镁铁质岩带和库地-其曼于特-祁漫塔格镁铁质-超镁铁质岩带分别位于昆中岩浆弧带的南、北两侧。前者, 镁铁质-超镁铁质岩赋存于早古生代强烈变形的活动型沉积地层中, 岩石组合及岩石地球化学特征具有岛弧型及大洋型两种特征, 在混杂岩带中夹有典型的洋岛型沉积 (柳什塔格火山岩)。 另一个显著特点是,该带镁铁质-超镁铁质岩虽然总体具有带状展布的特点,但是局部地段(诺木洪南部一带)镁铁质-超镁铁质岩块体散布在由纳赤台群组成的复理石基质中,具有面状分布的特点;结合纳赤台群、温泉沟群的主体斜坡相沉积和与岩浆弧关系密切的火山岩组合等, 判断该带镁铁质-超镁铁质岩就位于弧前构造环境, 包含了形成于弧前的SSZ型蛇绿岩和在俯冲过程中刮削下来的洋中脊蛇绿岩, 与弧前复理石、洋岛型沉积共同组成了弧前增生楔杂岩带。北带镁铁质-超镁铁质岩石也可分为两类,其一以朝阳沟为代表,堆晶成因的超镁铁质、镁铁质岩与基性火山岩共生,缺少变质橄榄岩, 同时镁铁质岩石中具有铜镍铂矿化, 可能形成于陆壳 (裂谷)环境; 其二以库地为代表, 变质橄榄岩、堆晶岩、层状侵入岩及基性火山岩发育齐全, 岩石地球化学具有SSZ型向MORB型过渡的蛇绿岩特点。
库地蛇绿岩由下部超镁铁质岩、辉长岩、幔源型花岗岩和上部基性火山岩、复理石等成分构成, 其形成时代、构造背景迄今没有获得统一认识。最早期由汪玉珍 (1983)、李嵩龄等 (1985)将该蛇绿岩厘定为新元古代, 并在超镁铁杂岩中获得角闪岩脉的Rb-Sr年龄为860Ma; 王东安等 (19)、潘裕生等 (1990), 潘裕生等 (1994)、邓万明(1995)、Pan Y.S. (1996)、杨树锋等 (1999)认为它形成于早古生代, 代表了青藏高原第五缝合带, 周辉等 (1998, 1999)在一些克沟发现早古生代发射虫以及对早古生代晚期韧性剪切带的厘定, 极大地支持了上述认识。 丁道桂等 (1996)获得辉长岩的全岩矿物Sm-Nd等时线年龄为651Ma, 认为该蛇绿岩形成于震旦纪—早古生代; 王志洪等(2000)、肖文交等 (2000)通过对库地一带的构造特征以及对蛇绿岩不同单元的地球化学研究, 认为它属于早古生代叠加于消减带之上的弧间或弧后盆地蛇绿岩。
关于库地蛇绿岩, 目前已达成的基本共识是: 库地蛇绿岩的同位素年龄为550～956Ma, 形成于震旦纪—寒武纪。 基性的辉长岩、玄武岩的矿物学、岩石学和地球化学分析显示, 辉长岩与典型蛇绿岩套中的堆晶辉长岩的特征相一致, 而玄武岩与大洋中脊玄武岩的特征一致, 因此推测该蛇绿岩套形成于洋中脊。结合库地岛弧花岗岩的特征,提出塔里木盆地南缘在震旦纪—早古生代时期存在一个广阔的大洋, 这一大洋在志留纪末期关闭。库地蛇绿岩套大部分单元完整, 变形变质程度较低, 可见该蛇绿岩套的侵位过程中未经历俯冲消减再逆冲推覆上升的复杂构造作用, 是在洋盆闭合和陆块碰撞过程中挤出的洋壳碎片。综上所述, 可见库地蛇绿岩套的侵位机制是洋盆闭合的挤出作用 (杨树峰,1999)。
3. 昆仑造山带中段蛇绿混杂岩产出的意义
昆仑造山带中段蛇绿混杂岩出露于东西昆仑交接部, 阿尔金断裂延伸于昆仑造山带内的阿羌-龙木错断裂 (姜春发, 1984)的南侧, 地理位置为托库孜达坂、阿克塔格山南坡。
尹福光等 (2004)撰文论述: 昆仑造山带中段蛇绿混杂岩由镁质超基性岩、块状辉石质玄武岩、枕状玄武岩、堆晶岩、斜长岩脉、灰岩岩块及其间的薄层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩组成, 并有硅泥组合。 不同岩性之间、不同块体之间由剪切带分开, 沉积岩显示出浅—深水岩块的混杂。 岩石化学特征表明其属于镁质超基性岩, 形成于多硅铝质陆壳成分的*边缘盆地 (具有洋脊及岛弧的过渡性质)。对硅质岩中放射虫的研究表明: 其形成时代为早石炭世。据此可以认为该套岩体形成于加里东造山时期的早石炭世, 其中的喷出岩属于拉斑玄武岩系列, 代表了一种扩张脊的洋底玄武岩。可见,石炭纪开始昆仑山与塔里木盆地逐渐拉开, 形成大洋 (古特提斯洋)接受海相沉积; 晚石炭世末—早二叠世,昆仑山与塔里木之间的大洋重新闭合, 昆仑地区褶皱成山形成昆仑造山带。
(三)阿尔金造山带
阿尔金山是一个经历过复杂地质演化历史, 由不同构造层次、不同时期和形成于不同构造环境地质体所组成的复合造山带。长期以来,该带一直被认为是塔里木板块的一部分(程裕淇, 1994; 何国琦, 1994;维吾尔自治区地质矿产局, 1993)。 近年来, 一些学者根据对阿尔金碰撞造山带内高压变质岩带、蛇绿岩带、原岩建造、原岩建造所反映的大地构造环境等方面的研究 (杨经绥等, 2002; 于海峰等, 2002; 王永和等, 2002; 刘良等, 1999, 2000; 王云山, 1987; 车自成等, 1985), 对阿尔金碰撞造山带的构造属性提出了新的认识, 并对其两侧构造单元进行了对比研究 (崔军文等, 1999; 许志琴等,1999; 葛肖虹等, 1996, 1998, 1999; 于海峰等, 1998)。 目前, 已证实阿尔金地区存在两条蛇绿岩带, 即北缘蛇绿岩带和南缘蛇绿岩带, 而两带蛇绿岩的证据、空间展布、产出, 以及蛇绿岩组合、岩石学特征都还不十分清楚, 至于形成时代、构造背景及地质意义的探究, 更是刚刚起步。 以北阿尔金蛇绿岩研究为例, 其沿阿尔金山脉北段出露, 从西至东由米兰红柳沟经阿克赛至肃北半鄂博, 全长大于600km, 近东西走向, 主要产在新元古代的以片麻岩为主的阿尔金群中 (图2-2-4)。郭召杰等 (1998)取得的阿尔金北缘半鄂博辉长岩Sm-Nd等时线年龄为829Ma, 张旗 (2001)认为郭召杰所测并非蛇绿岩, 而认为刘良 (1999)取得米兰红柳沟火山岩的Sm-Nd等时线年龄 (508±41)Ma则应代表蛇绿岩的年龄。杨经绥等对阿尔金山米兰红柳沟席状岩墙群的研究, 提供了海底扩张、形成洋壳的重要证据。在北阿尔金地块的岩石组合中包括了具有洋壳特点的变质 (中)基性火山岩和活动*边缘、弧后盆地环境下形成的富铝系列变质岩等, 而在北阿尔金地块南侧的中阿尔金地块北缘还出露有一条元古宙的蛇绿岩带。 由此说明, 北阿尔金地块在长城纪末以前可能处在活动*边缘或弧后盆地环境, 后经历了一系列俯冲碰撞作用, 形成了一套弧后盆地性质的混杂岩系。 中阿尔金地块北部的英格里克构造蛇绿混杂岩带岩石地球化学研究结果则表明: 在中元古代以前, 中阿尔金地块可能是一个古岛弧, 在古岛弧的北侧还存在一个古大洋盆地(或古弧后盆地),英格里克构造蛇绿混杂岩带可能是在中元古代末期,北侧的中阿尔金洋壳板块俯冲到南侧的古岛弧下地壳底部—上地幔顶部后, 又经历了漫长而复杂的构造折返而形成的。
阿尔金碰撞造山带的构造演化可归纳为3个阶段(覃小锋等,2006):
1.前长城纪古陆核形成阶段
阿尔金碰撞造山带西段中部的中阿尔金地块部位分布有一套由米兰岩群和阿尔金岩群组成的古老变质岩系, 岩石变质程度高, 出现了石榴子石、蓝晶石、矽线石及角闪石、辉石等特征变质矿物,经历了角闪岩相, 局部达麻粒岩相区域变质作用的改造。该岩系与北侧的长城系巴什库尔干群、蓟县系塔昔达坂群和南侧的青白口系索尔库里群等中浅变质岩系在变形变质上具明显区别。在西部吐拉牧场一带该套岩系中获得富铝片麻岩的残留锆石上交点年龄为(2571±340)Ma(张建新等, 1999);在中阿尔金地块东部获得混合花岗岩的锆石U-Pb法年龄为 (2679±142)Ma(崔军文等, 1999)。 由此表明, 阿尔金碰撞造山带存在新太古代—古元古代古老结晶基底 (古陆核)。
2.长城纪—青白口纪不同基底联合阶段
新太古代—古元古代时期,塔里木和柴达木是否为一个统一古陆目前尚不清楚,但中元古代时它们已*开来, 中阿尔金地块可能为它们之间的一个微陆块。前已述及, 在微陆块北侧分布一套被肢解了的“蛇绿岩套” (即英格里克构造蛇绿混杂岩带), 在中阿尔金地块东部的苏吾什杰一带获得变质基性火山岩的Rb-Sr全岩等时线年龄为 (1882.9±110)Ma(车自成等, 1995)。分布于北阿尔金地块的长城系巴什库尔干群的变质中基性火山岩为一套海相火山岩组合,形成的构造环境除大洋中脊拉斑玄武岩外,还存在古洋岛弧或海山环境的拉斑玄武岩, 由此推测其形成的初始地质背景可能是洋壳; 在南阿尔金地块中亦发育有一套中基性火山岩组合, 成分以大洋拉斑玄武岩为主。西安地质矿产研究所在南阿尔金地块东部玉苏普阿勒克塔格一带获得这套变质基性火山岩的Sm-Nd等时线年龄为(1307±110)Ma。可见, 在中元古代 (1800～1300Ma), 塔里木地块、中阿尔金微陆块、柴达木地块之间存在两个大洋盆地(北阿尔金大洋盆地和南阿尔金大洋盆地), 盆地中发育以蛇绿岩(英格里克构造蛇绿岩和阿尔金南缘构造蛇绿混杂岩)为代表的大洋岩石圈 (图2-2-5-A)。 中元古代中期, 北阿尔金洋盆的大洋岩石圈向南东方向消减, 使中阿尔金微陆块转化为岛弧性质(图2-2-5-B)。 同时, 中阿尔金岛弧和塔里木板块之间开始了弧后盆地扩张作用,在北阿尔金地块部位沉积了长城系巴什库尔干群上部和蓟县系塔昔达坂群由变粒岩、云母石英片岩、大理岩等组成的弧后盆地和被动*边缘环境下形成的沉积岩系。
图2-2-4 阿尔金蛇绿岩分布地质图(据杨经绥等,2008,有改动)
图2-2-5 阿尔金碰撞造山带及邻区地质构造演化图(据覃小锋等,2006)
新元古代时期(1000～900Ma),本区发生弧后碰撞-弧前消减作用, 北阿尔金古大洋反向俯冲至中阿尔金岛弧之下, 该大洋通过弧后消减作用闭合, 塔里木板块与中阿尔金岛弧发生碰撞。在弧后消减带上, 洋壳残片、北部的陆缘碎屑岩建造及部分岛弧地质体拼合在一起, 形成弧后盆地性质的英格里克构造蛇绿混杂岩带。 随着俯冲作用的加剧, 部分洋壳残片被俯冲至南侧古岛弧下地壳底部—上地幔顶部, 经受了高压变质作用的改造。
3.古生代洋-陆转换阶段
晋宁运动使塔里木板块和中阿尔金微陆块 (古岛弧)拼合成统一的陆块, 但柴达木地块和中阿尔金微陆块 (古岛弧)之间可能还残余有不宽的洋盆。 南阿尔金地块主要由中新元古代—早古生代变质岩系、呈残块状分布的金水口岩群和元古宙、加里东期花岗岩等地质体组成。地块北部主要由青白口系索尔库里群和少量的长城系巴什库尔干群、蓟县系塔昔达坂群组成, 岩性主要为碳酸盐岩、变质碎屑岩、变质火山 (碎屑)岩等; 而南部沿着阿尔金南缘断裂分布的新元古代—早古生代变质岩系具有 “蛇绿岩” 特征。 变质基性火山岩和变质基性岩墙的原岩成分以大洋拉斑玄武岩为主, 少数为*拉斑玄武岩或钙碱性、碱性玄武岩,原岩形成的构造环境主要是M型洋中脊环境; 其次为岛弧环境, 它们代表了岛弧背景下的一套火山岩组合。前已提到, 西安地质矿产研究所在南阿尔金地块东部玉苏普阿勒克塔格一带获得该套变质基性火山岩的Sm-Nd等时线年龄为: (1307±110)Ma; 而在东部茫崖一带获得阿尔金南缘蛇绿岩带变质基性火山岩的Sm-Nd等时线年龄为: (481.3±53)Ma。 由此说明, 在早古生代, 阿尔金南缘残余洋盆再次被拉开扩大, 形成小洋盆、微古陆、多岛海古地理面貌 (即多岛洋面貌)。在南侧的柴达木地块内亦发生裂解, 形成了戛勒赛、朝阳沟等多个呈北西向分布的裂陷槽 (图2-2-5-D)。随着拉张的加剧, 一些裂陷槽 (如戛勒赛)逐渐发展成小洋盆, 在裂陷槽中沉积了一套奥陶纪—志留纪的复理石、碳酸盐岩和中基性火山岩组成的裂谷型火山-沉积岩建造。与此同时, 在晋宁期后伸展构造背景下, 南阿尔金地块和中阿尔金地块北侧还分别发育了一套碰撞前期的浆混花岗岩组合。
奥陶纪晚期的加里东运动使南阿尔金洋盆向北俯冲, 塔里木板块与中阿尔金微陆块焊接在一起的统一古陆与柴达木地块发生碰撞, 导致南阿尔金洋盆最终闭合, 同时, 柴达木地块内部的裂陷槽也发生闭合 (图2-2-5-E)。
