東天山中段造山帶構造單元劃分及演化特征

舍建忠，馮長麗，賈健，邸曉辰，段旭杰

（新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆 烏魯木齊 830000）

東天山造山帶位于新疆天山造山區東段，構造上處于西伯利亞、準噶爾-哈薩克斯坦和塔里木3大板塊交匯處[1-3]，屬天山-興蒙造山帶組成部分，是探討亞洲大陸形成巖化的理想地區之一。區內賦存豐富的礦產資源[4]，是中國重要的銅、鎳、金、鐵鉛鋅等大型礦床集中區[5]，為目前國土資源調查和國家“973”項目的重點調查及研究的熱點地區之一[6]，這也是東天山為新疆地質科研工作程度最高地區原因之一。長期以來對東天山造山帶內覺羅塔格構造帶的大地構造背景及演化，一直存在爭議，主要有以下3種認識：①認為其是晚古生代裂陷槽[7-10]，該觀點被普遍應用于范圍內基礎地質工作；②認為覺羅塔格為被動大陸邊緣[3，11]；③認為覺羅塔格中康古爾塔格為塔里木板塊和準噶爾板塊縫合帶[12-16]，只是俯沖方向有區別，該縫合帶與張良臣所劃的塔里木與哈薩克斯坦兩大板塊的艾比湖-康古爾塔格縫合帶東段相同。由于大地構造背景的不確定性，引起業界對該區成礦背景的爭論[17-18]，上述爭論反映出該地區大地構造屬性的復雜性和重要性[4]。筆者贊同第三種認識。

本文以板塊構造學說為基礎，以大陸巖石圈形成和演化為主線，以大陸動力學為主要研究內容，在系統收集和總結區內地質礦產及科研資料成果的基礎上，結合新疆東天山成礦帶中段1∶5萬區域地質綜合調查項目成果，對區內構造單元進行了劃分，初步探討其造山演化過程。

1 東天山構造單元劃分及地質組成

研究區以康古爾大斷裂構造帶為界，該斷裂構造帶以北為準噶爾-哈薩克斯坦板塊，以南為塔里木板塊，由北向南依次劃分為雅勒伯克-大南湖復合島弧帶、康古爾塔格-黃山縫合帶、阿奇山-雅滿蘇晚古生代島弧帶、喀拉塔格地塊和庫米什殘余盆地（圖1）。

1.1 雅勒伯克-大南湖復合島弧帶

該島弧帶位于研究區北部，以康古爾大斷裂為南界與康古爾塔格-黃山縫合帶相鄰，向北、西、東都延伸出研究區，向西被干溝斷裂所截，向東經大南湖和吐哈盆地東緣紅柳溝等地，進入蒙古南部，構成中亞地區發育時間較長、延伸達500 km以上的古活動陸緣弧［12-13］。帶內沿康古爾大斷裂北側主要出露石炭紀火山巖地層，僅克孜爾卡拉薩依一帶出露有奧陶紀、志留紀和泥盆紀火山巖地層。帶內奧陶紀、志留紀、泥盆紀和早石炭世火山巖均是活動陸緣至島弧構造背景下產物，晚石炭世火山巖呈大陸板內玄武巖特征，二疊紀火山巖為陸內裂谷環境產物?新疆維吾爾自治區地質調查院，新疆東天山K46C002002(五堡幅)1∶25萬區域地質調查報告.2003。該構造帶內發育華里西中晚期島弧型中酸性侵入巖，克孜爾卡拉薩依一帶發育華里西早期和加力東中晚期中酸性侵入巖，為島弧環境產物。筆者在喀拉塔格東側新發現大草灘北SSZ型蛇綠巖[19]，并獲得鋯石U-Pb年齡為416.54 Ma，認為古亞洲洋初始主碰撞持續至志留紀晚期。另康古爾斷裂北側發育華力西中晚期基性超基性雜巖體，以二疊紀雜巖體為主，該期基性超基性雜巖體與成礦十分有利[20]，近年來發現的海豹灘、白鑫灘銅鎳礦和路北銅鎳礦均與該期雜巖體有關[21]。石炭紀基性超基性巖多以脈巖形式出露，目前來看，與成礦作用關系不大。

圖1 研究區構造劃分圖Fig.1 Study area structure drawing

1.2 康古爾塔格-黃山縫合帶

康古爾塔格-黃山縫合帶位于雅勒伯克-大南湖復合島弧與阿奇山-雅滿蘇晚古生代島弧之間，寬度沿走向為10～20 km，現今地表為強烈的劈理化帶。帶內出露地層主要有苦水巖組、干墩巖組、梧桐窩子巖組和弧形梁組，巖石均強片理化、糜棱巖化，發育大面積千糜巖帶，巖石變質作用為韌剪變質形成的低綠片巖相。其中干墩組和梧桐窩子組火山巖顯示洋中脊玄武巖（N-MORB）特點，即洋中脊環境。李錦軼等認為該帶內洋殼殘片由玄武巖、紅色放射蟲硅質巖和復理石組成，個別變質輕微的硅質巖中發現晚志留世至早石炭世放射蟲[13]。楊興科認為它們的空間展布關系密切，時間上基本連續過渡，碎屑巖全為深水濁流環境產物，火山巖亦具洋殼殘片性質[15]。舍建忠認為硅質巖兼具大洋中脊和大洋盆地兩種成因特征[22]。該帶中前人也發現康古爾塔格（白梁山）蛇綠巖和色爾特能蛇綠巖[23-26]。

該縫合帶顯著特征是韌性剪切變質變形。該帶中巖石發育密集流劈理和一系列近于平行走向的韌脆性斷層，這些斷層與構造面理走向一致，呈向南凸出、兩端向北翹起的弧形延出區外。韌脆性斷層兩側多形成寬幾十米至幾百米的糜棱巖、糜棱巖化帶，S-C組構夾角在糜棱巖帶近于平行，向兩側增大至15°～25°，出露巖石多發育向北陡傾或直立的密集劈理，地層呈同斜狀，難見明顯的線狀褶皺。灰巖透鏡體(已變為片狀大理巖)具右行斜列特征。說明帶內地質體除NS向擠壓的應力外，兼具弱的右行走滑特征。

1.3 阿齊山-雅滿蘇晚古生代島弧帶

該島弧帶位于研究區中部，呈近EW向帶狀分布，北界以雅滿蘇斷裂與康古爾塔格-黃山縫合帶相鄰，南界以阿其克庫都克斷裂與喀拉塔格地塊相鄰。最早張良臣等提出本島弧帶為塔里木板塊最北的前緣的覺羅塔格石炭紀島弧帶[27]。馬瑞士等廣義地將北緣作為康古爾弧間盆地，南緣為阿齊山-雅滿蘇島弧帶[28]。姬金生等將上述地帶分別命名為秋格明塔什-黃山海溝帶和康古爾塔格島弧帶[24]。該帶中主要出露石炭紀地層，局部有二疊紀以后地層，以角度不整合覆蓋于下伏地層之上。出露早石炭早期島弧環境中基性火山巖，沉積夾層中含化石，化石層位總體上相當于維憲早期，即早石炭世；晚石炭世以島弧環境安山巖-玄武巖組合為主；早二疊世發育雙峰式火山巖建造；中二疊世為陸內盆地相沉積。侵入巖主要為Ⅰ型鈣堿系列，多為閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖組合，呈巖基或巖株狀產出，侵入石炭紀地層中，局部被二疊紀以來地層不整合覆蓋。

1.4 喀拉塔格地塊

該地塊位于研究區南部，除北側外其余均延伸出工作區，北界以阿其克庫都克斷裂與阿奇山-雅滿蘇晚古生代島弧帶相鄰。主要出露前寒武變質基底，由星星峽巖群和卡瓦布拉克組組成，總體為一套變質火山-沉積巖系，以黑云母斜長片麻巖、條帶狀混合巖、白云質大理巖和云母片巖、石英片巖為主，局部夾有斜長角閃巖，二者區別在于卡瓦布拉克組所含火成巖略少，白云質大理巖較多[29]，廣泛分布晉寧期、澄江期、加里東期和海西期各時代花崗巖類[16]。胡靄琴等認為中天山隆起帶中廣泛發育新元古代花崗巖類巖石[30]。郭召杰等在位于吐魯番地區底坎爾南側的中天山，發現過鋁質電氣石和石榴石的淡色花崗巖，侵入于富鋁泥質片巖系中，淡色花崗巖的形成年齡不晚于（354±16）Ma，表明該處在354 Ma前具有與陸緣弧背景相似的構造環境。變質基底因受多期巖漿侵位的吞蝕作用，往往呈孤零地質體產出在各期巖體間的夾縫和狹窄地段中。后期泥盆紀再次擠壓聚合使大型巖基侵位，北側石炭紀俯沖形成的花崗巖類也侵入該區，形成該地塊多旋回的巖漿巖帶。

1.5 庫米什殘余盆地

該帶位于研究區西南角，分布范圍極有限，出露地層為中—下志留統叉口組、下泥盆統阿爾皮什麥布拉克組、上泥盆統阿拉塔格組和下石炭統甘草湖組。中—下志留統叉口組為雜砂巖建造不整合于青白口系之上，為陸表海環境；下泥盆統阿爾皮什麥布拉克組為一套淺變質細碎屑巖為主夾碳酸鹽巖及基、酸性火山巖和蛇綠混雜巖殘塊，并產工業鐵礦，有的可變質為綠片巖相；其上的阿拉塔格組為雜砂巖建造；下石炭統甘草湖組不整合于下伏地層之上，為復成分砂礫巖夾灰巖建造，屬南天山洋盆封閉后的陸表海環境沉積。

2 東天山構造演化過程

新疆東部新元古代晚期和古生代地殼的形成與演化，主要為洋盆的打開與關閉，被古洋盆分隔的陸塊逐漸會聚為統一的大陸[31-32]。曹福根等認為在東鄰區康古爾韌性剪切帶發現的南華紀裂谷式火山巖及特有的冰磧巖，與塔里木微板塊之中天山地塊、北山地塊、庫魯塔格地塊中南華紀地層相似[33]，說明這些地方可能同處極地，為同一大陸，同時也說明羅丁尼亞超大陸在南華紀已裂解形成奧陶紀洋盆。本次據前人資料，結合項目成果，將研究區奧陶紀以來構造演化分以下幾個階段（圖2）。

2.1 奧陶紀北天山洋開始向北俯沖形成大南湖島弧帶

李文鉛在恰爾卡特火山機構東南處的康古爾韌性剪切帶中發現康古爾蛇綠混雜巖（白梁山），認為該蛇綠巖為一套無序產出的古生代北天山洋在該區的古洋殼殘片[34]，并測得輝長巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡（494±10）Ma[35]。郭新成在康古爾蛇綠混雜巖帶西側發現色爾特能蛇綠巖，認為可與前者進行對比[26]。前人在該帶中放射蟲硅質巖中也有志留紀至石炭紀放射蟲信息。說明康古爾地區奧陶紀洋盆的存在。北側大南湖一帶發育有奧陶紀海相火山巖，主要由中酸性火山巖、火山碎屑巖局部夾深海相放射蟲硅質巖、玄武巖及砂巖，火山巖以鈣堿性為主，部分為堿性系列，以富鈉為特征，火山巖構造環境為島弧，從碎屑巖骨架成分平均含量及巖石學特征分析，碎屑屬貧石英雜砂巖類火山巖屑-蛇紋巖亞類，其構造環境為未切割島弧，說明奧陶紀北天山洋開始向北俯沖。

阿爾曼太蛇綠巖帶以南，野馬泉一帶以北，出露的奧陶紀—志留紀地質體，其特征及空間分布，揭示在阿爾曼太蛇綠巖代表的洋盆南側發育早古生代弧和弧后盆地[12-13]。此時東準噶爾的“阿爾曼太洋”開始匯聚、封閉。

南天山洋盆開始向南俯沖，南天山硫磺山一帶的奧陶系火山巖地層[12-13]，關于南天山洋的打開主要有兩種觀點，一種認為南天山洋于震旦紀時打開[36]，另一種觀點認為是奧陶紀或志留紀時打開[37]。我們認為南天山洋主要發育于奧陶紀，因為震旦紀時的塔里木及天山多數地區仍處于大陸的裂解時期，主要發育雙峰式火山巖、冰磧巖及穩定的被動陸緣碎屑沉積。

2.2 志留紀北天山洋繼續向北俯沖并出現閉合的特征

大南湖一帶志留紀時，沉積中心向西克孜爾卡拉薩依遷移，晚奧陶世—早志留世曾一度褶皺隆起至露出水面遭受風化剝蝕，形成中奧陶統荒草坡群大柳溝組與上志留統紅柳溝群之間不整合，隆起的島弧附近發生多次間歇性火山噴發，進一步形成大南湖疊加島弧。該時期火山巖為鐵質火山巖，呈島弧-活動陸緣火山巖特征，發育有大量的志留紀侵入巖，以火山弧環境英云閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖組合為主。說明該時期北天山洋繼續向北俯沖，形成大南湖一帶志留紀火山弧。舍建忠等在大南湖喀拉塔格東發現一套鎂鐵質-超鎂鐵質巖石，認為其與康古爾蛇綠巖一樣產于弧后盆地環境的蛇綠巖（SSZ型），獲得的輝長巖的LA-ICP-MS鋯石年齡為（416.5±4）Ma，為晚志留世[19]。前人研究認為SSZ型蛇綠巖代表的是主洋盆開始消減，大陸板塊開始匯聚拼合的前奏，是威爾遜旋回的后期階段[38-39]。說明北天山洋至少晚志留世已閉合。

圖2 東天山構造演化模式圖Fig.2 East tianshan tectonic evolution model

此時，東準噶爾主要是濱海環境，中志留世地層產有大型圖瓦貝動物群，說明東準噶爾海域與西伯利亞的圖瓦海域是相通的。成守德認為古亞洲洋初始主碰撞結束在志留紀，與多博列佐夫認為哈薩克斯坦是由岡瓦納大陸碎塊和島弧地體于志留紀時期拼合而成觀點一致。李錦軼也認為此時“阿爾曼太洋”已封閉[12]。說明阿爾泰地塊已與北準噶爾相連形成統一的大陸；南天山洋此時繼續向南俯沖，在庫魯克塔格地區形成大量志留紀島弧型花崗巖。

2.3 泥盆紀北天山洋繼續向北俯沖，早古生代火山弧上疊加了泥盆紀島弧

研究區北部海豹灘一帶出露的早泥盆世大南湖組火山巖具島弧、活動陸緣火山巖性質。大南湖一帶中泥盆世頭蘇泉組不整合覆蓋在下伏地層之上，代表本區一次大的造山運動，即“大草灘運動”。“大草灘運動”之后徹底改變了北天山洋的構造沉積環境，大洋萎縮、地殼抬升。頭蘇泉組火山巖為鉀質火山巖，說明陸緣之下陸殼較厚，同時反映了洋殼俯沖速度減緩，向陸殼轉化過程。該區大量發育泥盆紀火山弧環境閃長巖-石英閃長巖-花崗閃長巖-二長花崗巖-正長花崗巖-花崗斑巖組合侵入巖，其巖漿來源于下地殼，以被動蝕頂機制侵位為主。說明該時期北天山洋繼續向北俯沖，此時洋殼俯沖速度已減緩，在早期的中晚奧陶世—志留紀火山弧之上疊加了泥盆紀島弧。縫合帶南緣阿其克庫都克深斷裂以南的眾高山一帶(喀拉塔格地塊的一部分)，早泥盆世含幔源組分的殼源Ⅰ型花崗巖)大面積分布，這些具造山性質的巖體可能是在泥盆紀晚期北天山洋向南局部俯沖的作用下侵位形成。

北部卡拉麥里一帶，發育有較多蛇綠巖，其伴生的斜長花崗巖SHRIMP年齡為373 Ma[40]，卡拉麥里蛇綠巖上部石英閃長巖鋯石U-Pb年齡值分別為357 Ma、375 Ma，說明卡拉麥里洋在泥盆紀初形成。其北側出露東準噶爾地區規模最大的花崗巖帶，并發育厚的下—中泥盆統鈣堿系列中酸性火山巖和火山碎屑巖組成的火山沉積巖系，以南整合覆蓋在志留系之上的泥盆系和下石炭統主要為陸源碎屑巖，具被動陸緣沉積巖系特征，揭示該洋盆的關閉向北俯沖消減[12-13]。此時南天山樣繼續向南俯沖消減[12-13]。

2.4 早石炭世北天山洋開始雙向俯沖

石炭世早期，隨著泥盆紀晚期北天山洋洋殼向北俯沖減緩，使其發生雙向俯沖。北部吐哈地塊早期泥盆紀火山弧南側形成早石炭世島弧，形成早石炭世小熱泉子組島弧鈣堿性火山巖，并伴隨火山弧型侵入巖的形成。南部在中天山地塊邊緣形成阿齊山-雅滿蘇石炭紀島弧，并形成了早石炭世阿奇山組和雅滿蘇組，前者以噴溢相為主，形成于成熟造山帶島弧環境，成因與洋殼俯沖和上覆楔形地幔熔融有關，后者以火山沉積碎屑巖為主，局部夾有火山熔巖，構造環境為島弧環境，該組局部形成于碳酸鹽巖臺地，形成較多灰巖。發育在縫合帶的干墩組中沉積了厚度巨大的復理石雜砂巖建造，其間同時發育構造混雜堆積巖和洋殼殘片等，碎屑粒度自下往上具粉砂-中粗砂-含礫級漸變趨勢，顯示海退沉積特征[6]。

北部卡拉麥里蛇綠巖測得最晚年齡為357 Ma，卡拉麥里山南側上石炭統下部山梁礫石組具磨拉石特征的粗碎屑巖，不僅限定了該洋盆關閉碰撞造山作用的時限，且從另一個側面支持了以上關于該區古構造格局的推論[12-13]。高俊等在南天山獲得高壓變質帶峰期變質年齡為345 Ma[37]，Klemd R,Brock?er M，Hacker B.R,et al.獲藍片巖白云母-全巖Rb-Sr等時線年齡313～302 Ma，為隆升折返年齡，說明南天山洋此時已封閉，形成了那拉提-紅柳河結合帶中的高壓-超高壓變質帶、蛇綠混雜巖等。

2.5 晚石炭世北天山洋繼續雙向俯沖并閉合

雅勒伯克-大南湖島弧帶發育上石炭世臍山組中碎屑巖，顯示近源快速堆積特征，火山巖具島弧－島弧過渡帶性質。上石炭世底坎爾組火山巖具陸內火山巖特征，說明在晚石炭晚期洋盆已閉合。康古爾塔格-黃山縫合帶中洋盆進一步拉張深切地幔，梧桐窩子組沉積了一套中基性火山巖-細碧巖-硅質巖建造。南側阿齊山-雅滿蘇島弧帶發育的上石炭統土古土布拉克組火山巖具島弧火山特征，發育弧型-同碰撞侵入巖[33]。隨著洋殼板塊的逐漸消減，縫合帶南北兩側陸殼板塊不斷增生，加速了大洋的消亡速度，最終使洋殼消失殆盡發生陸-陸碰撞，沿“板塊邊界接合縫”形成一系列糜棱巖帶和以EW走向為主斷片地質體和鏈狀侵入巖體。李錦軼認為石炭紀晚期，準噶爾-哈薩克斯坦和塔里木板塊成為連成一體的大陸地殼[31-32]。

2.6 二疊紀后碰撞伸展含礦雜巖發育

吐哈盆地南緣二疊紀期間的地殼演化，可概括為石炭紀晚期至二疊紀初期(300～290 Ma)的碰撞造山作用及相關的以NS向擠壓為主的構造變形、二疊紀早—中期(285～270 Ma)幔源巖漿侵入及地殼表層的后碰撞伸展變形，形成黃山、黃山東、香山等大量含礦雜巖體和雙峰式火山巖，及二疊紀晚期以右行走滑為主的走滑構造變形等3期主要地質事件[12-13]。近幾年，該地區發現了白鑫灘、路北、海豹灘等銅鎳礦點，這些新礦點的發現將東天山沿秋格明塔什-黃山（康古爾）韌性剪切帶分布的銅鎳礦，由土墩向西過沙壟，經土屋延伸到石英灘東北，大大拓寬了東天山銅鎳礦的找礦領域[41]。但關于該期幔源巖漿活動的構造背景及成因機制，目前地質界有地幔柱或幔源巖漿底墊、活動陸緣和陸內裂谷等不同認識[14，42-43]。這一分歧涉及該區當時屬陸內還是陸緣，巖漿是來自地幔還是與板塊俯沖活動有關等重大地質問題。舍建忠等、夏明哲等、王敏芳等和張端等分別對路北、黃山東、土墩和二紅洼等鎂鐵超鎂鐵巖進行研究，認為他們同為碰撞后伸展階段產物[44-46]。這與前段敘述的演化階段相吻合。

三疊紀時局部又進入板內伸展階段，發育三疊紀基性巖和A型酸性侵入巖，構造演化主要表現在零星花崗巖的侵入和剪切帶成礦作用的發育。白堊紀以來進入整體抬升階段，在內、外應力共同作用塑造了現今地形-地貌-地質之格局。

3 結論

（1）研究區以康古爾大斷裂、雅滿蘇斷裂和阿其克庫都克斷裂為界，由北向南依次劃分為雅勒伯克-大南湖復合島弧帶、康古爾塔格-黃山縫合帶、阿奇山-雅滿蘇晚古生代島弧帶、卡瓦布拉克復合陸緣弧（喀拉塔格地塊）和庫米什殘余盆地

（2）康古爾塔格-黃山韌性剪切帶是準噶爾-哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊的碰撞帶，帶內地質體主要由火山熔巖、紅色放射蟲硅質巖和復理石組成，西段有奧陶紀蛇綠巖出露。

（3）北天山洋奧陶紀開始向北俯沖形成雅勒伯克-大南湖復合島弧帶，在石炭紀紀開始雙向俯沖，南部在喀拉塔格地塊邊緣形成了阿齊山-雅滿蘇石炭紀島弧，大面積出露石炭紀島弧型火山巖。

（4）研究區二疊紀進入后碰撞伸展階段，沿深大斷裂廣泛分布含礦基性超基性雜巖體，白堊紀以來進入整體抬升階段，形成現今之格局。

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