塔里木板塊主要構(gòu)造期周緣邊界性質(zhì)分析

李王鵬，張仲培，林 恬

（中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

塔里木板塊位于中國西北部地區(qū)，為一個具有前震旦紀(jì)基底的大陸板塊，主體上覆塔里木盆地。塔里木盆地自震旦紀(jì)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造-沉積演化過程。與周緣塊體長期相互的地質(zhì)作用及內(nèi)部盆地多旋回的演化，導(dǎo)致塔里木板塊周緣邊界性質(zhì)復(fù)雜，不同邊界條件差異明顯。因此，開展塔里木板塊主要構(gòu)造期周緣邊界性質(zhì)分析，有利于更全面了解板塊及周緣的地質(zhì)條件及其差異性，為開展板塊及周緣構(gòu)造演化過程分析提供參考。

1 古生代早期塔里木板塊構(gòu)造背景

早古生代，塔里木板塊位于岡瓦納大陸和勞亞大陸之間的特提斯洋，向南漂移至赤道附近[1-2]，以逆時針旋轉(zhuǎn)的方式與澳洲大陸分離。晚古生代，塔里木板塊持續(xù)向北漂移并順時針旋轉(zhuǎn)。

早寒武世，塔里木板塊周緣強烈的拉張裂解作用導(dǎo)致周緣各地質(zhì)體與塔里木板塊隔洋相望[3]，如北部的伊犁-中天山地塊、南部的西昆侖地塊和東南部的中阿爾金地塊等[4-5]，同時寒武紀(jì)全球性的海侵導(dǎo)致塔里木板塊整體被海水覆蓋[6]。

奧陶紀(jì)，塔里木板塊緯度變化較明顯，向南漂移到南緯15°后開始向北漂移。早奧陶世，塔里木板塊周緣整體仍受強烈拉張裂解作用，內(nèi)部廣泛發(fā)育正斷層，北部南天山洋初具規(guī)模，北部的被動陸緣沉積了厚層的碎屑巖與碳酸鹽巖。中-晚奧陶世，南天山洋開始俯沖閉合[7]。早-中奧陶世，塔里木沉積盆地規(guī)模大于現(xiàn)今盆地，并繼承了晚寒武世的穩(wěn)定古構(gòu)造格局[8]。自中奧陶世晚期，塔里木板塊的應(yīng)力狀態(tài)由伸展向擠壓轉(zhuǎn)化，構(gòu)造古地理格局發(fā)生明顯變化，東西格局逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳备窬帧Ｍ韸W陶世，塔里木板塊加速漂移至北半球，北緣仍為被動陸緣，南緣為擠壓環(huán)境，西昆侖洋的消減與阿爾金造山作用導(dǎo)致阿爾金北緣褶皺隆起[9]。

志留紀(jì)，塔里木板塊位于北半球低緯度地區(qū)，并繼續(xù)向北漂移。中志留世，南天山洋向伊犁-中天山地體下俯沖，伊犁-中天山地體南緣發(fā)育島弧火山巖，塔里木板塊與西昆侖地體之間被西昆侖洋隔開。奧陶紀(jì)—早志留世，阿爾金-祁連北洋盆發(fā)生俯沖碰撞[10]。志留紀(jì)—中泥盆世，塔里木板塊南緣與中昆侖地體增生碰撞，板塊南部形成塘古孜巴斯弧后前陸盆地[11]。塔中隆起為盆地南部邊界上擠壓走滑構(gòu)造變形向盆地內(nèi)部傳播擴(kuò)展的產(chǎn)物[12]。中志留世，古地理格局發(fā)生明顯變化。塔里木志留紀(jì)沉積格局為“兩隆夾一坳”，南北向分帶，整體南高北低，西部水體較淺而開闊，東部較閉塞，海侵方向來自北部和西北部。中志留世—晚泥盆世，海水由東向西逐漸退出。

2 古生代洋-陸轉(zhuǎn)換與碰撞造山作用

新元古代，羅迪尼亞超大陸發(fā)生裂解作用，塔里木古陸在此過程中裂解為獨立的古陸。

2.1 洋盆消減俯沖、塊體碰撞、造山階段

新元古代—寒武紀(jì)，塔里木板塊周緣基本處于強烈拉張裂解狀態(tài)，周緣洋盆的打開與羅迪尼亞超大陸的裂解作用有關(guān)，該階段為板塊北緣南天山洋盆和西南緣昆北洋盆擴(kuò)張的主要時期，東南緣北阿爾金洋盆的擴(kuò)張主要集中在中寒武世之前（圖1），同時早在震旦紀(jì)中期南天山洋盆已具一定規(guī)模（圖2）。奧陶紀(jì)，洋盆的擴(kuò)張與洋殼的俯沖具有共存現(xiàn)象。早奧陶世，洋殼開始向北俯沖于伊犁-中天山地塊之下（481.1±4.4Ma[13]、478.7±1.8Ma[14]）。中 -晚志留世（426.3±1.9Ma、425.1±1.7Ma）[14]，南天山洋東段開始向南俯沖于塔里木板塊之下，東段存在南北雙向俯沖，西段仍然是向北俯沖，東西段呈現(xiàn)構(gòu)造演化差異（圖2）。新元古代，塔里木板塊西南緣經(jīng)歷了裂谷差異演化；寒武紀(jì)，昆南主洋盆發(fā)生俯沖與昆北弧后洋盆擴(kuò)張；奧陶紀(jì)，昆北洋盆向北俯沖消減；志留紀(jì)—早泥盆世，昆北洋盆閉合（圖3）。中寒武世，塔里木板塊東南緣北阿爾金洋開始向北俯沖，并于晚寒武世—早奧陶世轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳彪p向俯沖。中奧陶世—早志留世，北阿爾金洋閉合，區(qū)內(nèi)進(jìn)入碰撞造山階段（圖1）。

圖1 塔里木東南緣古生代演化模式圖

圖2 塔里木北緣古生代演化模式圖

圖3 塔里木西南緣古生代演化模式圖

2.2 大洋俯沖消減與碰撞造山階段

板塊北緣南天山洋南北兩側(cè)的陸-陸碰撞最早發(fā)生在晚泥盆世-早石炭世，不同段位開始發(fā)生碰撞的時間存在早晚差異，但是最終的碰撞-閉合于晚石炭世完成（圖2）。中泥盆世—早石炭世，板塊西南緣古特提斯洋（康西瓦洋）開始擴(kuò)張，塔西南陸緣發(fā)育了庫地弧后盆地等多個裂谷盆地及小洋盆。晚石炭世—早二疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）向北的俯沖-消減逐漸加強，在麻扎-康西瓦構(gòu)造帶北側(cè)產(chǎn)生了大規(guī)模的巖漿弧，庫地弧后洋開始擴(kuò)張。晚二疊世—早三疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）發(fā)生南北雙向俯沖-消減，庫地弧后洋碰撞-閉合（圖3）。中-晚三疊世，古特提斯洋（康西瓦洋）閉合，碰撞造山作用導(dǎo)致西昆侖及周緣形成了一些碰撞型花崗巖及匯聚板塊邊緣殘余海盆，并沿塔什庫爾干縣-麻扎-康西瓦構(gòu)造帶發(fā)育了麻粒巖帶[15]。

2.3 陸內(nèi)演化階段

中二疊世，塔里木板塊與中天山地塊發(fā)生碰撞造山作用，南天山地區(qū)變形強烈，后于三疊紀(jì)遭受剝蝕。侏羅紀(jì)，南天山西部地區(qū)進(jìn)入斷陷盆地發(fā)展階段，區(qū)內(nèi)下侏羅統(tǒng)碎屑巖與古生界之間發(fā)育正斷層；而南天山東部地區(qū)持續(xù)遭受剝蝕[16]。白堊紀(jì)，南天山西部地區(qū)發(fā)生板內(nèi)伸展和斷陷作用，發(fā)育下白堊統(tǒng)碎屑巖、上白堊統(tǒng)碎屑巖和灰?guī)r；東部地區(qū)發(fā)生拉分作用，發(fā)育碎屑巖沉積和玄武巖夾層。

晚三疊世末期，古特提斯洋（康西瓦洋）碰撞-閉合后（圖3），塔西南地區(qū)進(jìn)入后碰撞造山階段，伴生有后碰撞型花崗巖體。區(qū)內(nèi)不同部位的俯沖-消減、碰撞造山作用在時間上具有差異性，一般認(rèn)為中、東段發(fā)生時間要晚于西段[16]，板塊西南緣洋盆演化的結(jié)束以后碰撞造山階段為標(biāo)志，之后進(jìn)入陸內(nèi)調(diào)整-改造階段。自侏羅紀(jì)，塔西南地區(qū)轉(zhuǎn)入陸內(nèi)構(gòu)造環(huán)境。燕山期，以陸相斷陷、坳陷沉積為特征，沉積了葉爾羌群、庫孜貢蘇組和克孜勒蘇群碎屑巖。塔西南邊緣的侏羅系呈斷續(xù)分布，普遍為湖沼相含煤沉積，超覆于不同時代地層之上。在山前帶的克里陽剖面出露的上侏羅統(tǒng)礫巖具磨拉石建造特征，而甜水海地塊上主要沉積了一套淺海陸棚相碳酸鹽巖-碎屑巖地層，其富含菊石、雙殼、腕足和珊瑚等化石[17]。早白堊世晚期，全球海侵導(dǎo)致區(qū)內(nèi)沉積了一套混積陸表海環(huán)境下的碎屑巖-碳酸鹽巖-膏泥巖地層。白堊系廣泛分布于山前凹陷帶，一般與下覆侏羅系呈不整合接觸關(guān)系，其物源主要來自西昆侖構(gòu)造帶，沉積厚度最大超過1 300m。晚白堊世-漸新世，塔西南地區(qū)相對穩(wěn)定，整體于的濱淺海-河湖相沉積環(huán)境，之后受青藏高原持續(xù)隆升作用，沉積物粒度逐漸加大，前陸盆地進(jìn)一步演化，進(jìn)而呈現(xiàn)現(xiàn)今盆山格局。

3 周緣邊界區(qū)域主應(yīng)力性質(zhì)

基于塔里木板塊周緣古生代洋-陸轉(zhuǎn)換與塊體碰撞過程的研究，基本明確了板塊不同邊緣邊界區(qū)域主應(yīng)力的性質(zhì)。寒武紀(jì)—早奧陶世，塔里木板塊周緣中天山塊體、昆中塊地及阿北塊體等相對盆地呈離散狀態(tài)，板塊周緣整體處于拉張背景，板塊周緣區(qū)域主應(yīng)力為拉張性質(zhì)。中奧陶世—早志留世，由南向北，塔里木板塊西南緣昆中地塊和東南緣阿北地塊、中阿爾金地塊向塔里木板塊南緣之下俯沖，塔里木板塊南緣區(qū)域主應(yīng)力性質(zhì)由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓。中志留世—中泥盆世，塔里木板塊東北緣洋殼由向北的單一俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚰虾拖虮钡碾p向俯沖，導(dǎo)致塔里木板塊東北緣區(qū)域主應(yīng)力由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓。晚泥盆世—早石炭世，由于康西瓦洋的擴(kuò)張，板塊西南緣區(qū)域主應(yīng)力由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘垺Ｍ硎渴馈卸B世，塔里木板塊與北側(cè)中天山地塊拼合，板塊北緣區(qū)域主應(yīng)力整體呈擠壓性質(zhì)。晚二疊世—三疊世，塔里木板塊進(jìn)入陸內(nèi)演化階段，板塊周緣邊界整體受造山帶逆沖擠壓影響，區(qū)域主應(yīng)力性質(zhì)為擠壓背景。

4 結(jié)束語

塔里木板塊具有多期擠壓、拉伸和走滑應(yīng)力環(huán)境。早古生代盆地遭受不均一、非對稱擠壓環(huán)境；晚古生代，天山拼合帶發(fā)育大型韌性剪切帶；新生代晚期，盆地東南部發(fā)育阿爾金大規(guī)模左行走滑，西南部喀拉昆侖大規(guī)模右行走滑，北部南天山遭受不均一逆沖擠壓作用，西強東弱。各時期盆地邊界的構(gòu)造應(yīng)力場為臺盆區(qū)內(nèi)部發(fā)育走滑斷層提供了動力源和應(yīng)力環(huán)境。