中天山烏蘭莫仁構造混雜巖帶的初步確立及構造意義

穆利修，李平，王哲，屈濤，鳳駿（新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

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中天山烏蘭莫仁構造混雜巖帶的初步確立及構造意義

穆利修，李平，王哲，屈濤，鳳駿
（新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆烏魯木齊830000）

摘要：中天山巴倫臺地區烏蘭莫仁構造混雜帶由以輝長巖、橄欖輝長巖、橄欖二輝巖、斜長花崗巖等為主的深成雜巖、以玄武巖為主的鐵鎂質火山巖組成，可能代表了吉爾吉斯洋盆的洋殼殘片，上覆巖系主要由硅質巖、硅質粉砂巖、泥晶灰巖等遠洋沉積物組成。該洋盆在早元古代可能已打開，至早—中奧陶世閉合，伊犁微地塊與中天山微地塊形成統一的伊犁-中天山地塊。烏蘭莫仁構造混雜巖的識別，對于探討吉爾吉斯洋盆是否延伸至巴倫臺地區以及巴倫臺地塊與伊犁地塊間是否存在洋盆提供了重要依據，同時對于重新認識巴倫臺微地塊（中天山地塊）和伊犁地塊間的關系及探討中天山地區乃至中亞造山帶古生代以來構造演化具重大意義。

關鍵詞：中天山；烏蘭莫仁；巴倫臺；構造混雜巖；構造演化

新疆天山造山帶作為中亞造山帶的重要組成部分，其地質組成和構造演化一直受到地質學家的廣泛關注[1-5]，由北向南可分為北天山、中天山和南天山3個大地構造單元，構造演化的解剖對于整個中亞造山帶的研究具重要意義。中天山（也稱伊犁-中天山）是在一系列具前寒武紀結晶基底的微陸塊上形成的復合巖漿弧，西寬東窄呈楔狀展布，向西延伸出境外，向東在庫米什東部尖滅。盡管多數研究者認為，中天山北緣邊界斷裂帶和中天山南緣邊界斷裂帶具古板塊縫合帶性質，是中天山南、北緣古洋盆長期構造演化而形成的。但到目前為止，該縫合帶的地質組成、規模、延伸情況尚不清楚。本項目組通過1∶5萬區域地質填圖，在中天山北緣斷裂與伊犁地塊南緣斷裂間首次識別出一套無序的構造混雜巖組，初步將其確定為吉爾吉斯殘余洋盆產物，該構造混雜巖帶的確立對于重建中天山大地構造演化提供新的佐證。

1　區域地質

天山造山帶位于中亞造山帶西南緣，在我國境內以北天山斷裂、那拉提北緣斷裂、中天山南緣斷裂為界，分為準噶爾地體、伊犁-中天山地塊、塔里木北部陸緣[6-7]。研究區位于那拉提南緣斷裂與中天山北緣斷裂之間的烏蘭莫仁一帶（圖1），其中伊犁微地塊以青白口系開爾塔斯群一套絹云石英片巖夾大理巖化灰巖為主，巖漿活動以華力西晚期為主；中天山微地塊主要由前寒武紀結晶基底組成，為長城系星星峽巖群的一套中深變質巖，見有少量石炭系未發生變質變形的粗碎屑巖零星覆蓋于早古生代淺變質沉積巖之上，侵入巖主要由不同類型的花崗巖組成，其時代為加里東中晚期至華力西晚期。烏蘭莫仁構造混雜巖帶呈NW向展布，夾持于那拉提北緣斷裂和中天山北緣斷裂之間（圖1）。該構造混雜巖帶斷續出露，往東延至冰達坂斷裂，往西沿那拉提北緣斷裂-尼古耶拉夫線進入吉爾吉斯斯坦境內。

圖1　烏蘭莫仁構造混雜帶大地構造位置（a）及地質簡圖（b）Fig.1 Tectonic location (a) and sketch map (b) of Wulanmoren tectonicmelange1.第四系;2.寒武—奧陶系烏蘭莫仁巖組第二巖性段;3.寒武—奧陶系烏蘭莫仁巖組第一巖性段; 4.開爾塔斯群第二巖性段;5.開樂塔斯群第一巖性段;6.斜長花崗巖;7.玄武巖;8.輝長巖;9.橄欖二輝巖;10.斜方輝石巖;11.石英閃長巖;12.石英閃長玢巖;13.鉀長花崗巖;14.采樣位置

2　地質特征

烏蘭莫仁構造混雜帶由新疆地質調查院在巴倫臺地區開展1∶5萬區域地質調查過程中識別，根據綜合剖面、路線地質調查及前人研究成果，重新建立了寒武—奧陶系烏蘭莫仁巖組，該混雜帶主要由構造混雜巖亞帶及地層組成。由于經受了多期構造變形及巖漿事件的改造，帶內各類巖石多呈構造巖塊（或巖片）混雜堆疊產出（圖2-a），部分巖石因遭受氣-液變質而成蝕變巖，或因構造作用呈淺表-中深層次的構造巖產出，此外還伴有因構造作用而形成的外來巖塊及變形基質。構造混雜巖亞帶產于那拉提北緣斷裂南側，混雜巖于帶內斷續出露，多呈大小不一的楔狀、透鏡狀、不規則狀的構造殘片產出，與圍巖呈斷層接觸，其間充填變形基質。混雜巖亞帶的巖石組成較復雜，烏蘭莫仁構造混雜巖主要由洋殼殘片和上覆巖系組成，其中洋殼殘片主要由輝長巖、橄欖輝長巖、橄欖二輝巖、斜長花崗巖等深成雜巖及玄武巖等鐵鎂質火山巖組成，上覆巖系主要由硅質巖、硅質粉砂巖、泥晶灰巖等遠洋沉積物組成。各巖塊與地層間呈斷層接觸，為一套無序巖石組合，各巖塊特征如下：

圖2　烏蘭莫仁構造混雜帶野外地質特征及顯微鏡下特征Fig.2 Field and microscopic characteristics of Wulanmoren tectonic mélangea——構造混雜帶宏觀特征;b——輝長巖斷塊;c——斜長花崗巖;d——輝長巖顯微鏡下特征;e——玄武巖顯微鏡下特征Cpx——輝石;Pl——斜長石

輝長巖灰褐色，輝長結構，塊狀構造，巖石由斜長石、角閃石、輝石組成（圖2-d），其中斜長石含量約占40%，角閃石含量約占25%，輝石含量約占35%，分布微量黑云母。角閃石、斜長石均呈他形粒狀、柱狀，角閃石有綠簾石化，個別為纖閃石化，輝石幾乎被纖閃石替代，斜長石具強高嶺土化、絹云母化、黝簾石化，與斜長花崗巖、橄欖輝長巖及烏蘭莫仁巖組均呈斷層接觸。

橄欖輝長巖深灰綠色，細-中粒結構，塊狀構造。巖石主要由輝石、斜長石組成，少量橄欖石、角閃石、磁鐵礦。角閃石呈他形粒狀、柱狀，粒度約1.2～5 mm，為褐色角閃石，沿邊部具陽起石化。輝石呈他形粒狀、柱狀，粒度約為0.28～ 2 mm，分布于角閃石間，有的嵌布在角閃石中，大部分已纖閃石化，少數的輝石環邊分布斜長石，局部角閃石、輝石之間分布他形粒狀碳酸鹽巖及石英。斜長石呈不規則狀，不均勻分布于角閃石、輝石之間，個別磁鐵礦呈他形粒狀，分布于蝕變輝石中。橄欖輝長巖與斜長花崗巖、輝長巖及灰巖均呈斷層接觸（圖2-b）。

斜長花崗巖淺肉紅色，花崗結構，塊狀構造。巖石中半自形板狀的更長石含量約占57%，更長石表面有次生絹云母；在長石間有片狀綠泥石（10%），綠泥石交代原來的暗色礦物；綠泥石中包有粒狀磁鐵礦（3%）、粒狀磷灰石（1%）及粒狀榍石（1%）；石英他形粒狀，粒度約0.5～1.5 mm，含量約占25%，受構造擠壓多破碎，波狀消光，分布在更長石和綠泥石間。巖石受構造擠壓破碎，沿破碎裂隙有方解石脈穿入。斜長花崗巖與橄欖二輝巖、輝長巖、斜方輝石均呈斷層接觸（圖2-c）。

蝕變玄武巖灰綠色，纖維粒狀變晶結構，塊狀構造。巖石由斜方輝石、斜長石組成，少量碳酸鹽巖、黝簾石。陽起石、綠簾石分布不均勻，陽起石呈顯微纖維狀集合體，綠簾石呈他形粒狀，有的呈團塊狀、長條狀，有的嵌布在陽起石中，綠簾石間分布有微量他形粒狀碳酸鹽巖。黝簾石呈隱晶不規則細條帶狀分布于綠簾石、陽起石中（圖2-d）。

大理巖化灰巖灰色，變晶結構，塊狀構造。巖石以0.03～0.05 mm的粉晶方解石組成，含量約占89%。巖石受構造擠壓破碎，破碎裂隙被石英和方解石脈穿入，脈寬0.1～0.5 mm，方解石脈含量約占10%。在粉晶方解石間有自形的黃鐵礦（1%），黃鐵礦現褐鐵礦化。

3　時代依據

本次對烏蘭莫仁構造混雜帶南側的輝長巖進行了LA-MS-ICP鋯石U-Pb年代學研究，該巖體呈巖塊與圍巖呈斷層接觸。鋯石大多呈自形長柱狀，晶面光潔清晰，且發育有規則的韻律環帶結構。鋯石晶形及陰極發光圖像表明其為典型巖漿成因鋯石。本次分析的鋯石測試位置多選擇在環帶發育且無亮邊部位進行，避開裂紋和包裹體，分析結果列于表1。所有測點的U含量為111.03×10- 6～ 1159.08×10- 6，Th含量為68.53×10- 6～593.99×10- 6。Th/U比值為0.16～1.42，顯示了巖漿鋯石典型特征[8]。在一致曲線圖中，數據點均成群分布于一致曲線上或其附近，形成了兩個年齡集中區，其中上交點年齡為（980±30）Ma，下交點年齡為（270±52）Ma（圖3）。對這兩個集中區分別進行加權平均諧和年齡處理，得出206Pb/238U加權平均年齡分別為（929.1± 8.0）Ma（n=13，MSWD=1.15）和（335.0±5.3）Ma（n= 5，MSWD=1.10）（圖4），時代分別為早青白口世和早石炭世。其中早青白口世可能代表巖體形成時的結晶年齡，早石炭世可能代表該區最后一期構造熱事件。

圖3　烏蘭莫仁輝長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.3 U-Pb concordia diagrams of zircon from gabbro in Wulanmoren

4　討論

中天山地塊作為新疆最古老的地塊之一，與塔里木-庫魯克塔格地塊有相似的巖石組合、構造和巖漿演化過程，是新元古代中晚期從塔里木古陸塊裂解出去的一部分[9]。烏蘭莫仁構造混雜帶中橄欖二輝巖形成于晚元古代青白口紀，可能為羅丁尼亞大陸解體初期，也就是吉爾吉斯洋盆或中天山洋盆初始裂解時期形成的產物。晚元古代至寒武紀期間，吉爾吉斯洋盆受羅丁尼亞大陸裂解作用影響，繼續拉張形成了廣闊的吉爾吉斯洋盆。早—中奧陶世，吉爾吉斯洋盆開始逐漸向南側塔里木中天山地塊發生俯沖形成烏蘭莫仁構造混雜巖帶。綜合區域地質特征、年代學研究成果分析，中天山大地構造演化過程大致分為4個構造演化階段：

古洋盆的打開與擴張（前寒武紀）受羅丁尼亞超大陸全球裂解的影響，塔里木古陸和西伯利亞古陸分開，在此之間形成了廣闊的古亞洲洋，古亞洲洋內漂浮著諸多大小不一塊體，例如伊犁地塊、中天山地塊等，以天山洋為代表的古亞洲洋南支以洋島相間的形式存在，初步認為存在北天山洋、吉爾吉斯洋和南天山洋。對于部分學者提出的奧陶—志留紀蛇綠巖年齡[10-11]，只能說明當時古洋盆在擴張，不能作為該古洋盆是在奧陶紀或志留紀期間才打開的證據[12]。

圖4　烏蘭莫仁輝長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig.4 U-Pb concordia diagrams of zircon from gabbro in Wulanmoren

吉爾吉斯洋盆的俯沖及南天山洋的擴張（O1-S1）從區域上看，吉爾吉斯坦北部發育一批約470 Ma的鈣堿性侵入巖，同時沿中天山北部也存在一批該階段同類型鈣堿性侵入巖，說明吉爾吉斯洋存在雙向俯沖，即同時向南側中天山地塊之下及向北側伊犁地塊之下俯沖，區域上形成了經吉爾吉斯、昭蘇，至巴倫臺的尼古拉耶夫線。同時，由于中天山洋向南側進行俯沖作用，在弧后引張作用下，南天山洋進一步打開，洋盆規模較之前更大。韓寶福等對天山早古生代花崗巖進行研究認為，該地區花崗巖地球化學特征不顯示活動大陸邊緣特點，而具鋁質A型花崗巖特征，其形成可能與南天山洋擴張有關[13]。

吉爾吉斯洋盆閉合及南北天山洋的俯沖（S3-D1）在該階段吉爾吉斯洋盆逐漸收縮閉合，在中天山北緣經吉爾吉斯斯坦-那拉提-巴倫臺在中天山北緣形成了尼古拉耶夫構造線[14-16]，在巴倫臺地區以烏蘭莫仁構造混雜巖為特征，中天山地塊和伊犁地塊完全拼合在一起，形成了中天山-伊犁地塊。北天山洋在該階段開始向南側俯沖，在伊犁地塊北緣形成弧巖漿，由于弧后的引張拉伸作用，南天山洋進一步打開，形成較大規模洋盆。南天山洋盆開始逐漸向北側伊犁-中天山地塊俯沖，在中天山南緣布然達坂形成晚志留—早泥盆世鈣堿性系列弧花崗巖。楊天南等在巴倫臺地區測得變形花崗巖形成年齡為416 Ma，具火山弧花崗巖特征。對于南天山洋的俯沖極性及俯沖方式均存在不同觀點，如郭瑞清等在塔里木北緣獲得一批志留紀的鈣堿性花崗巖，認為南天山洋在志留紀已開始向南俯沖-消減[17]；張斌等認為南天山洋在中志留—中泥盆世存在南北雙向俯沖，中泥盆世以后向南俯沖結束，以向北側俯沖為主[18]。調查區內未涉及到塔里木北緣巖漿活動，因此尚不能提供南天山洋盆向南側塔里木北緣俯沖的依據。但該階段至少存在南天山洋向北側伊犁-中天山地塊之下的俯沖作用。該階段北天山洋繼續向南側伊犁地塊之下俯沖。

南北天山洋盆的閉合（D3-C1）南天山洋繼續向北側中天山-伊犁地塊之下俯沖，在夫斯坦一帶形成了晚泥盆—早石炭世γδ-γβ-ηγ-ξγ高鉀鈣堿性系列巖漿序列，在中天山南緣一帶形成烏瓦門蛇綠混雜帶[19]，標志著南天山洋盆俯沖碰撞過程的結束。中天山東部地區下石炭統馬鞍橋組不整合覆于早期變質巖及變形花崗巖之上，底部發育一套由巨礫巖、礫巖、砂礫巖和砂巖組成的粗碎屑巖，標志著早石炭世天山古生代洋盆已經閉合[20]。在該階段，北天山洋向南俯沖作用結束，在伊犁地塊北緣形成了巴音溝蛇綠混雜巖帶，至此，古亞洲洋盆演化過程結束。

表1　輝長巖LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 測年數值分析結果Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analysis of gabbro

5　結論

中天山巴倫臺地區烏蘭莫仁構造混雜帶巖石組合是由輝長巖、橄欖輝長巖、橄欖二輝巖、斜長花崗巖等為主的深成雜巖、以玄武巖為主的鐵鎂質火山巖組成，可能代表吉爾吉斯洋盆的洋殼殘片，上覆巖系主要由硅質巖、硅質粉砂巖、泥晶灰巖等遠洋沉積物組成。該洋盆的在早元古代可能就已經打開，直至早—中奧陶世該洋盆閉合，伊犁微地塊與中天山微地塊形成統一的伊犁-中天山地塊。烏蘭莫仁構造混雜巖的識別，為探討吉爾吉斯洋盆是否延伸至巴倫臺地區或者巴倫臺地塊與伊犁地塊間是否存在洋盆提供了重要依據，對于重新認識巴倫臺微地塊（中天山地塊）和伊犁地塊間的關系有重要意義，同時對于探討中天山地區乃至中亞造山帶古生代以來的構造演化過程都具重大意義。

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Preliminary Establishment of Wulanmoren Tectonic M閘ange in Central Tianshan Mountain, and its Tectonic Significance

Mu Lixiu, Li Ping,Wang Zhe,Qu Tao,Feng Jun
（Geological Survey Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830011,China）

Abstract:Wulanmoren tectonic mélange consists of plutonic complex rocks,which mainly includes gabbro,olive gabbro,olive pyroxenite and plagioclase granite,and mafic volcanic rocks which are mainly composed of basalts, may represent the ocean crust fragments of K irghizia Oceanic basin which were overlain by ocean sediment includes siliceous,siliceous siltstone,micrite and so on.The Oceanic basin may have opened in the early Proterozoic and closed in the early-middle Ordovician.Then the Ili micro-plate and Middle Tianshan micro-plate formed unite plate called Ili-Middle Tianshan Plate.The recognition of Wulanmoren tectonic m閘ange provi des i mp ortant evidence to discuss whether the K irghizia Oceanic basin extends to Baluntai area and existence of Tersky Oceanic basin between the Baluntai micro-plate and Middle Tianshan micro-plate.At the same time, it has important significance to rediscover the relationship between Baluntai micro-plate (Middle Tianshan block) and Ili micro-plate,and to explore tectonic evolution process of Middle Tianshan and even Central Asia Orogenic Belt since the Paleozoic.

K ey words:Central Tianshan Mountain;Wulanmoren;Baluntai;Tectonic m閘ange;Tectonic evolution

作者簡介:第一穆利修（1964-），男，新疆察縣人，高級工程師，1987年畢業于新疆大學地質礦產專業，主要從事區域地質礦產調查工作

收稿日期:2015-06-06;

修訂日期:2015-08-11;作者E-mail:2431418736@qq.com

中圖分類號:P588.12+4；P588.12+5

文獻標識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-034-06

項目資助：新疆巴倫臺1∶5萬K45E006010、K45E007010、K45E007011、K45E008010、K45E008011五幅區域地質調查項目（1212011140058）資助