东天山中段造山带构造单元划分及演化特征

舍建忠，冯长丽，贾健，邸晓辰，段旭杰

（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000）

东天山造山带位于新疆天山造山区东段，构造上处于西伯利亚、准噶尔-哈萨克斯坦和塔里木3大板块交汇处[1-3]，属天山-兴蒙造山带组成部分，是探讨亚洲大陆形成岩化的理想地区之一。区内赋存丰富的矿产资源[4]，是中国重要的铜、镍、金、铁铅锌等大型矿床集中区[5]，为目前国土资源调查和国家“973”项目的重点调查及研究的热点地区之一[6]，这也是东天山为新疆地质科研工作程度最高地区原因之一。长期以来对东天山造山带内觉罗塔格构造带的大地构造背景及演化，一直存在争议，主要有以下3种认识：①认为其是晚古生代裂陷槽[7-10]，该观点被普遍应用于范围内基础地质工作；②认为觉罗塔格为被动大陆边缘[3，11]；③认为觉罗塔格中康古尔塔格为塔里木板块和准噶尔板块缝合带[12-16]，只是俯冲方向有区别，该缝合带与张良臣所划的塔里木与哈萨克斯坦两大板块的艾比湖-康古尔塔格缝合带东段相同。由于大地构造背景的不确定性，引起业界对该区成矿背景的争论[17-18]，上述争论反映出该地区大地构造属性的复杂性和重要性[4]。笔者赞同第三种认识。

本文以板块构造学说为基础，以大陆岩石圈形成和演化为主线，以大陆动力学为主要研究内容，在系统收集和总结区内地质矿产及科研资料成果的基础上，结合新疆东天山成矿带中段1∶5万区域地质综合调查项目成果，对区内构造单元进行了划分，初步探讨其造山演化过程。

1 东天山构造单元划分及地质组成

研究区以康古尔大断裂构造带为界，该断裂构造带以北为准噶尔-哈萨克斯坦板块，以南为塔里木板块，由北向南依次划分为雅勒伯克-大南湖复合岛弧带、康古尔塔格-黄山缝合带、阿奇山-雅满苏晚古生代岛弧带、喀拉塔格地块和库米什残余盆地（图1）。

1.1 雅勒伯克-大南湖复合岛弧带

该岛弧带位于研究区北部，以康古尔大断裂为南界与康古尔塔格-黄山缝合带相邻，向北、西、东都延伸出研究区，向西被干沟断裂所截，向东经大南湖和吐哈盆地东缘红柳沟等地，进入蒙古南部，构成中亚地区发育时间较长、延伸达500 km以上的古活动陆缘弧［12-13］。带内沿康古尔大断裂北侧主要出露石炭纪火山岩地层，仅克孜尔卡拉萨依一带出露有奥陶纪、志留纪和泥盆纪火山岩地层。带内奥陶纪、志留纪、泥盆纪和早石炭世火山岩均是活动陆缘至岛弧构造背景下产物，晚石炭世火山岩呈大陆板内玄武岩特征，二叠纪火山岩为陆内裂谷环境产物❶新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆东天山K46C002002(五堡幅)1∶25万区域地质调查报告.2003。该构造带内发育华里西中晚期岛弧型中酸性侵入岩，克孜尔卡拉萨依一带发育华里西早期和加力东中晚期中酸性侵入岩，为岛弧环境产物。笔者在喀拉塔格东侧新发现大草滩北SSZ型蛇绿岩[19]，并获得锆石U-Pb年龄为416.54 Ma，认为古亚洲洋初始主碰撞持续至志留纪晚期。另康古尔断裂北侧发育华力西中晚期基性超基性杂岩体，以二叠纪杂岩体为主，该期基性超基性杂岩体与成矿十分有利[20]，近年来发现的海豹滩、白鑫滩铜镍矿和路北铜镍矿均与该期杂岩体有关[21]。石炭纪基性超基性岩多以脉岩形式出露，目前来看，与成矿作用关系不大。

图1 研究区构造划分图Fig.1 Study area structure drawing

1.2 康古尔塔格-黄山缝合带

康古尔塔格-黄山缝合带位于雅勒伯克-大南湖复合岛弧与阿奇山-雅满苏晚古生代岛弧之间，宽度沿走向为10～20 km，现今地表为强烈的劈理化带。带内出露地层主要有苦水岩组、干墩岩组、梧桐窝子岩组和弧形梁组，岩石均强片理化、糜棱岩化，发育大面积千糜岩带，岩石变质作用为韧剪变质形成的低绿片岩相。其中干墩组和梧桐窝子组火山岩显示洋中脊玄武岩（N-MORB）特点，即洋中脊环境。李锦轶等认为该带内洋壳残片由玄武岩、红色放射虫硅质岩和复理石组成，个别变质轻微的硅质岩中发现晚志留世至早石炭世放射虫[13]。杨兴科认为它们的空间展布关系密切，时间上基本连续过渡，碎屑岩全为深水浊流环境产物，火山岩亦具洋壳残片性质[15]。舍建忠认为硅质岩兼具大洋中脊和大洋盆地两种成因特征[22]。该带中前人也发现康古尔塔格（白梁山）蛇绿岩和色尔特能蛇绿岩[23-26]。

该缝合带显著特征是韧性剪切变质变形。该带中岩石发育密集流劈理和一系列近于平行走向的韧脆性断层，这些断层与构造面理走向一致，呈向南凸出、两端向北翘起的弧形延出区外。韧脆性断层两侧多形成宽几十米至几百米的糜棱岩、糜棱岩化带，S-C组构夹角在糜棱岩带近于平行，向两侧增大至15°～25°，出露岩石多发育向北陡倾或直立的密集劈理，地层呈同斜状，难见明显的线状褶皱。灰岩透镜体(已变为片状大理岩)具右行斜列特征。说明带内地质体除NS向挤压的应力外，兼具弱的右行走滑特征。

1.3 阿齐山-雅满苏晚古生代岛弧带

该岛弧带位于研究区中部，呈近EW向带状分布，北界以雅满苏断裂与康古尔塔格-黄山缝合带相邻，南界以阿其克库都克断裂与喀拉塔格地块相邻。最早张良臣等提出本岛弧带为塔里木板块最北的前缘的觉罗塔格石炭纪岛弧带[27]。马瑞士等广义地将北缘作为康古尔弧间盆地，南缘为阿齐山-雅满苏岛弧带[28]。姬金生等将上述地带分别命名为秋格明塔什-黄山海沟带和康古尔塔格岛弧带[24]。该带中主要出露石炭纪地层，局部有二叠纪以后地层，以角度不整合覆盖于下伏地层之上。出露早石炭早期岛弧环境中基性火山岩，沉积夹层中含化石，化石层位总体上相当于维宪早期，即早石炭世；晚石炭世以岛弧环境安山岩-玄武岩组合为主；早二叠世发育双峰式火山岩建造；中二叠世为陆内盆地相沉积。侵入岩主要为Ⅰ型钙碱系列，多为闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合，呈岩基或岩株状产出，侵入石炭纪地层中，局部被二叠纪以来地层不整合覆盖。

1.4 喀拉塔格地块

该地块位于研究区南部，除北侧外其余均延伸出工作区，北界以阿其克库都克断裂与阿奇山-雅满苏晚古生代岛弧带相邻。主要出露前寒武变质基底，由星星峡岩群和卡瓦布拉克组组成，总体为一套变质火山-沉积岩系，以黑云母斜长片麻岩、条带状混合岩、白云质大理岩和云母片岩、石英片岩为主，局部夹有斜长角闪岩，二者区别在于卡瓦布拉克组所含火成岩略少，白云质大理岩较多[29]，广泛分布晋宁期、澄江期、加里东期和海西期各时代花岗岩类[16]。胡霭琴等认为中天山隆起带中广泛发育新元古代花岗岩类岩石[30]。郭召杰等在位于吐鲁番地区底坎尔南侧的中天山，发现过铝质电气石和石榴石的淡色花岗岩，侵入于富铝泥质片岩系中，淡色花岗岩的形成年龄不晚于（354±16）Ma，表明该处在354 Ma前具有与陆缘弧背景相似的构造环境。变质基底因受多期岩浆侵位的吞蚀作用，往往呈孤零地质体产出在各期岩体间的夹缝和狭窄地段中。后期泥盆纪再次挤压聚合使大型岩基侵位，北侧石炭纪俯冲形成的花岗岩类也侵入该区，形成该地块多旋回的岩浆岩带。

1.5 库米什残余盆地

该带位于研究区西南角，分布范围极有限，出露地层为中—下志留统叉口组、下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组、上泥盆统阿拉塔格组和下石炭统甘草湖组。中—下志留统叉口组为杂砂岩建造不整合于青白口系之上，为陆表海环境；下泥盆统阿尔皮什麦布拉克组为一套浅变质细碎屑岩为主夹碳酸盐岩及基、酸性火山岩和蛇绿混杂岩残块，并产工业铁矿，有的可变质为绿片岩相；其上的阿拉塔格组为杂砂岩建造；下石炭统甘草湖组不整合于下伏地层之上，为复成分砂砾岩夹灰岩建造，属南天山洋盆封闭后的陆表海环境沉积。

2 东天山构造演化过程

新疆东部新元古代晚期和古生代地壳的形成与演化，主要为洋盆的打开与关闭，被古洋盆分隔的陆块逐渐会聚为统一的大陆[31-32]。曹福根等认为在东邻区康古尔韧性剪切带发现的南华纪裂谷式火山岩及特有的冰碛岩，与塔里木微板块之中天山地块、北山地块、库鲁塔格地块中南华纪地层相似[33]，说明这些地方可能同处极地，为同一大陆，同时也说明罗丁尼亚超大陆在南华纪已裂解形成奥陶纪洋盆。本次据前人资料，结合项目成果，将研究区奥陶纪以来构造演化分以下几个阶段（图2）。

2.1 奥陶纪北天山洋开始向北俯冲形成大南湖岛弧带

李文铅在恰尔卡特火山机构东南处的康古尔韧性剪切带中发现康古尔蛇绿混杂岩（白梁山），认为该蛇绿岩为一套无序产出的古生代北天山洋在该区的古洋壳残片[34]，并测得辉长岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄（494±10）Ma[35]。郭新成在康古尔蛇绿混杂岩带西侧发现色尔特能蛇绿岩，认为可与前者进行对比[26]。前人在该带中放射虫硅质岩中也有志留纪至石炭纪放射虫信息。说明康古尔地区奥陶纪洋盆的存在。北侧大南湖一带发育有奥陶纪海相火山岩，主要由中酸性火山岩、火山碎屑岩局部夹深海相放射虫硅质岩、玄武岩及砂岩，火山岩以钙碱性为主，部分为碱性系列，以富钠为特征，火山岩构造环境为岛弧，从碎屑岩骨架成分平均含量及岩石学特征分析，碎屑属贫石英杂砂岩类火山岩屑-蛇纹岩亚类，其构造环境为未切割岛弧，说明奥陶纪北天山洋开始向北俯冲。

阿尔曼太蛇绿岩带以南，野马泉一带以北，出露的奥陶纪—志留纪地质体，其特征及空间分布，揭示在阿尔曼太蛇绿岩代表的洋盆南侧发育早古生代弧和弧后盆地[12-13]。此时东准噶尔的“阿尔曼太洋”开始汇聚、封闭。

南天山洋盆开始向南俯冲，南天山硫磺山一带的奥陶系火山岩地层[12-13]，关于南天山洋的打开主要有两种观点，一种认为南天山洋于震旦纪时打开[36]，另一种观点认为是奥陶纪或志留纪时打开[37]。我们认为南天山洋主要发育于奥陶纪，因为震旦纪时的塔里木及天山多数地区仍处于大陆的裂解时期，主要发育双峰式火山岩、冰碛岩及稳定的被动陆缘碎屑沉积。

2.2 志留纪北天山洋继续向北俯冲并出现闭合的特征

大南湖一带志留纪时，沉积中心向西克孜尔卡拉萨依迁移，晚奥陶世—早志留世曾一度褶皱隆起至露出水面遭受风化剥蚀，形成中奥陶统荒草坡群大柳沟组与上志留统红柳沟群之间不整合，隆起的岛弧附近发生多次间歇性火山喷发，进一步形成大南湖叠加岛弧。该时期火山岩为铁质火山岩，呈岛弧-活动陆缘火山岩特征，发育有大量的志留纪侵入岩，以火山弧环境英云闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩组合为主。说明该时期北天山洋继续向北俯冲，形成大南湖一带志留纪火山弧。舍建忠等在大南湖喀拉塔格东发现一套镁铁质-超镁铁质岩石，认为其与康古尔蛇绿岩一样产于弧后盆地环境的蛇绿岩（SSZ型），获得的辉长岩的LA-ICP-MS锆石年龄为（416.5±4）Ma，为晚志留世[19]。前人研究认为SSZ型蛇绿岩代表的是主洋盆开始消减，大陆板块开始汇聚拼合的前奏，是威尔逊旋回的后期阶段[38-39]。说明北天山洋至少晚志留世已闭合。

图2 东天山构造演化模式图Fig.2 East tianshan tectonic evolution model

此时，东准噶尔主要是滨海环境，中志留世地层产有大型图瓦贝动物群，说明东准噶尔海域与西伯利亚的图瓦海域是相通的。成守德认为古亚洲洋初始主碰撞结束在志留纪，与多博列佐夫认为哈萨克斯坦是由冈瓦纳大陆碎块和岛弧地体于志留纪时期拼合而成观点一致。李锦轶也认为此时“阿尔曼太洋”已封闭[12]。说明阿尔泰地块已与北准噶尔相连形成统一的大陆；南天山洋此时继续向南俯冲，在库鲁克塔格地区形成大量志留纪岛弧型花岗岩。

2.3 泥盆纪北天山洋继续向北俯冲，早古生代火山弧上叠加了泥盆纪岛弧

研究区北部海豹滩一带出露的早泥盆世大南湖组火山岩具岛弧、活动陆缘火山岩性质。大南湖一带中泥盆世头苏泉组不整合覆盖在下伏地层之上，代表本区一次大的造山运动，即“大草滩运动”。“大草滩运动”之后彻底改变了北天山洋的构造沉积环境，大洋萎缩、地壳抬升。头苏泉组火山岩为钾质火山岩，说明陆缘之下陆壳较厚，同时反映了洋壳俯冲速度减缓，向陆壳转化过程。该区大量发育泥盆纪火山弧环境闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩-花岗斑岩组合侵入岩，其岩浆来源于下地壳，以被动蚀顶机制侵位为主。说明该时期北天山洋继续向北俯冲，此时洋壳俯冲速度已减缓，在早期的中晚奥陶世—志留纪火山弧之上叠加了泥盆纪岛弧。缝合带南缘阿其克库都克深断裂以南的众高山一带(喀拉塔格地块的一部分)，早泥盆世含幔源组分的壳源Ⅰ型花岗岩)大面积分布，这些具造山性质的岩体可能是在泥盆纪晚期北天山洋向南局部俯冲的作用下侵位形成。

北部卡拉麦里一带，发育有较多蛇绿岩，其伴生的斜长花岗岩SHRIMP年龄为373 Ma[40]，卡拉麦里蛇绿岩上部石英闪长岩锆石U-Pb年龄值分别为357 Ma、375 Ma，说明卡拉麦里洋在泥盆纪初形成。其北侧出露东准噶尔地区规模最大的花岗岩带，并发育厚的下—中泥盆统钙碱系列中酸性火山岩和火山碎屑岩组成的火山沉积岩系，以南整合覆盖在志留系之上的泥盆系和下石炭统主要为陆源碎屑岩，具被动陆缘沉积岩系特征，揭示该洋盆的关闭向北俯冲消减[12-13]。此时南天山样继续向南俯冲消减[12-13]。

2.4 早石炭世北天山洋开始双向俯冲

石炭世早期，随着泥盆纪晚期北天山洋洋壳向北俯冲减缓，使其发生双向俯冲。北部吐哈地块早期泥盆纪火山弧南侧形成早石炭世岛弧，形成早石炭世小热泉子组岛弧钙碱性火山岩，并伴随火山弧型侵入岩的形成。南部在中天山地块边缘形成阿齐山-雅满苏石炭纪岛弧，并形成了早石炭世阿奇山组和雅满苏组，前者以喷溢相为主，形成于成熟造山带岛弧环境，成因与洋壳俯冲和上覆楔形地幔熔融有关，后者以火山沉积碎屑岩为主，局部夹有火山熔岩，构造环境为岛弧环境，该组局部形成于碳酸盐岩台地，形成较多灰岩。发育在缝合带的干墩组中沉积了厚度巨大的复理石杂砂岩建造，其间同时发育构造混杂堆积岩和洋壳残片等，碎屑粒度自下往上具粉砂-中粗砂-含砾级渐变趋势，显示海退沉积特征[6]。

北部卡拉麦里蛇绿岩测得最晚年龄为357 Ma，卡拉麦里山南侧上石炭统下部山梁砾石组具磨拉石特征的粗碎屑岩，不仅限定了该洋盆关闭碰撞造山作用的时限，且从另一个侧面支持了以上关于该区古构造格局的推论[12-13]。高俊等在南天山获得高压变质带峰期变质年龄为345 Ma[37]，Klemd R,Brock⁃er M，Hacker B.R,et al.获蓝片岩白云母-全岩Rb-Sr等时线年龄313～302 Ma，为隆升折返年龄，说明南天山洋此时已封闭，形成了那拉提-红柳河结合带中的高压-超高压变质带、蛇绿混杂岩等。

2.5 晚石炭世北天山洋继续双向俯冲并闭合

雅勒伯克-大南湖岛弧带发育上石炭世脐山组中碎屑岩，显示近源快速堆积特征，火山岩具岛弧－岛弧过渡带性质。上石炭世底坎尔组火山岩具陆内火山岩特征，说明在晚石炭晚期洋盆已闭合。康古尔塔格-黄山缝合带中洋盆进一步拉张深切地幔，梧桐窝子组沉积了一套中基性火山岩-细碧岩-硅质岩建造。南侧阿齐山-雅满苏岛弧带发育的上石炭统土古土布拉克组火山岩具岛弧火山特征，发育弧型-同碰撞侵入岩[33]。随着洋壳板块的逐渐消减，缝合带南北两侧陆壳板块不断增生，加速了大洋的消亡速度，最终使洋壳消失殆尽发生陆-陆碰撞，沿“板块边界接合缝”形成一系列糜棱岩带和以EW走向为主断片地质体和链状侵入岩体。李锦轶认为石炭纪晚期，准噶尔-哈萨克斯坦和塔里木板块成为连成一体的大陆地壳[31-32]。

2.6 二叠纪后碰撞伸展含矿杂岩发育

吐哈盆地南缘二叠纪期间的地壳演化，可概括为石炭纪晚期至二叠纪初期(300～290 Ma)的碰撞造山作用及相关的以NS向挤压为主的构造变形、二叠纪早—中期(285～270 Ma)幔源岩浆侵入及地壳表层的后碰撞伸展变形，形成黄山、黄山东、香山等大量含矿杂岩体和双峰式火山岩，及二叠纪晚期以右行走滑为主的走滑构造变形等3期主要地质事件[12-13]。近几年，该地区发现了白鑫滩、路北、海豹滩等铜镍矿点，这些新矿点的发现将东天山沿秋格明塔什-黄山（康古尔）韧性剪切带分布的铜镍矿，由土墩向西过沙垄，经土屋延伸到石英滩东北，大大拓宽了东天山铜镍矿的找矿领域[41]。但关于该期幔源岩浆活动的构造背景及成因机制，目前地质界有地幔柱或幔源岩浆底垫、活动陆缘和陆内裂谷等不同认识[14，42-43]。这一分歧涉及该区当时属陆内还是陆缘，岩浆是来自地幔还是与板块俯冲活动有关等重大地质问题。舍建忠等、夏明哲等、王敏芳等和张端等分别对路北、黄山东、土墩和二红洼等镁铁超镁铁岩进行研究，认为他们同为碰撞后伸展阶段产物[44-46]。这与前段叙述的演化阶段相吻合。

三叠纪时局部又进入板内伸展阶段，发育三叠纪基性岩和A型酸性侵入岩，构造演化主要表现在零星花岗岩的侵入和剪切带成矿作用的发育。白垩纪以来进入整体抬升阶段，在内、外应力共同作用塑造了现今地形-地貌-地质之格局。

3 结论

（1）研究区以康古尔大断裂、雅满苏断裂和阿其克库都克断裂为界，由北向南依次划分为雅勒伯克-大南湖复合岛弧带、康古尔塔格-黄山缝合带、阿奇山-雅满苏晚古生代岛弧带、卡瓦布拉克复合陆缘弧（喀拉塔格地块）和库米什残余盆地

（2）康古尔塔格-黄山韧性剪切带是准噶尔-哈萨克斯坦板块和塔里木板块的碰撞带，带内地质体主要由火山熔岩、红色放射虫硅质岩和复理石组成，西段有奥陶纪蛇绿岩出露。

（3）北天山洋奥陶纪开始向北俯冲形成雅勒伯克-大南湖复合岛弧带，在石炭纪纪开始双向俯冲，南部在喀拉塔格地块边缘形成了阿齐山-雅满苏石炭纪岛弧，大面积出露石炭纪岛弧型火山岩。

（4）研究区二叠纪进入后碰撞伸展阶段，沿深大断裂广泛分布含矿基性超基性杂岩体，白垩纪以来进入整体抬升阶段，形成现今之格局。

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