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博文

被肢解的“西域克拉通”

已有 8836 次阅读 2008-3-30 11:55

岩石学报2000 Vol.16(1):0059-66

 

葛肖虹  刘俊来  长春科技大学 .地球科学学院

Department of Earth Sciences, Changchun University of Science and TechnologyEmailgexihong @public.cc.jl.cn

 

Ge Xiaohong , Liu Junlai .1999. The Broken “Western China Craton”

 

Abstract   Similarities are shown to exist among the Tarim, Qaidam and Alashan blocks, that include their cratonized Neoproterozoic basement, the Sinian drift sheet and Yangtze type lower Paleozoic cover. It is therefore proposed that they are derived from a unique craton—the “Western China Craton” of identical evolution, but not micro-continental blocks of Mesozoic age separated by oceans with small islands. The craton is, during Sinian through early Paleozoic and together with the south China sub-plate and Australian sub-plate, part of the eastern Gondwana supercontinent, and has, similar to the Yangtze-South China craton, characteristics of complicatedly broken unstable craton. The North Qilian-Manji’er depression is the largest Aulacogen formed during Cambrian through mid-Ordovician. Aulacogens were also formed along different zones during late Ordovician, late Devonian and early Permian respectively, while the main part remained stable craton with different degrees of sedimentation in cratonic basins during Paleozoic, providing important clues to the oil-gas exploration in the Paleozoic in the area. The Western China Craton is tectonically localized at the southwestern of the Paleao-Asian continent due to the closing of the Tethys. The juxtaposition of the Qiangtang and Lahsa plates onto the Asian plate resulted in Indosinian-Yanshanian intraplate deformation. The most important brokening event in the Western China Craton occurred during the Himalayan stage with large scale displacements by Strike-slip and thrusting owing to the collision between the Indian plate and the Asian plate. Thenafter the present tectonic framework is formed.

Key Words  Western China Craton, Unstable craton, Aulacogen, Brokening , Himalayan

 

摘要    塔里木、柴达木、阿拉善地块古生代期间并非被多岛-小洋盆分隔的微陆块,而是具有统一发展共性的克拉通——西域板块,它具有新元古代早期克拉通化形成的基底和震旦系冰碛岩以及亲扬子型下古生界的盖层,震旦纪-早古生代期间它和扬子-华南、澳大利亚板块同属于东冈瓦纳超级大陆的一部分。它和扬子-华南板块类似,具有非稳定克拉通的多裂解特征,北祁连-满加尔坳陷就是它寒武纪-中奥陶世最大的坳拉槽,此后晚奥陶世、晚泥盆世和早二叠世末又在多处出现裂陷槽,而其他部位在整个古生代期间则为稳定的克拉通,程度不同地发育了克拉通盆地沉积,这对该区古生界的含油气评价极为重要。古特提斯洋的封闭完成了西域板块的构造就位,使它成为古亚洲大陆的西南隅,羌塘、拉萨板块的拼贴引起它印支、燕山期的板内变形,而对西域板块最大的肢解作用发生在喜马拉雅期,印度与亚洲大陆板块的碰撞所引起的走滑、推覆构造使它发生了大位移的错位,以至于形成现今的面貌。

 

1.      引言

随着我国西部经济大开发战略的实施,中国西北地区油气勘探工作的深入,对中国西北大陆构造格架的认识愈益引起中外学者的关注,成为近年来地学界议论的热点,如何认识中国西北地区的前寒武纪地块就是其中的一个问题。

50-60年代传统大地构造学认为,中国西北地区镶嵌在古生代地槽褶皱带中的前寒武纪地块,都是古生代地槽发育期间的中间地块,古生代地槽褶皱回返形成褶皱山带后,它们沉陷为中新生代的山间盆地(黄汲清等,1977;任纪舜等,198080年代至今,许多学者从板块构造角度出发根据该区蛇绿岩带的研究,普遍认为这些地块属于被多岛——小洋盆分隔的微陆块(潘桂棠等,1997;许志琴等,1996),它们在古生代期间是被分隔,并各自独立发展的。作者近十余年来,通过对柴达木、塔里木、准噶尔、吐鲁番-哈密等盆地与相邻造山带的相关研究,发现中国西北地区现今地貌上的山脉,多半发生于新生代晚期的喜马拉雅运动,与青藏高原的隆升同步(葛肖虹等,1996)。根据古地磁推算新生代由于印度与欧亚板块碰撞引起的走滑、推覆构造使青藏高原发生了近2500 km的缩距(许志琴等,1997),并使前新生代的盆地与地块发生了大位移的错位,比如阿尔金断裂自晚白垩世以来,左旋走滑达350 -400 km左右(葛肖虹等,1999),同步错移了两侧原有的构造带和原型盆地。因此被现今山脉分隔的盆地并非原来就是孤立的山间盆地,它们多数在中生代—新生代早、中期曾属于某个或某几个统一的原型盆地,只是后来被走滑、推覆构造肢解了(葛肖虹,1997),比如北祁连山顶现今近4000 m海拔高度残留的早-中侏罗世(J1-2)含煤盆地,实际应该和河西走廊曾是一个统一的早-中侏罗世(J1-2)原型盆地,它们的分割是喜马拉雅运动的结果。同样,现今被褶皱造山带分隔的中国西北地区的前寒武纪地块会不会也曾是一个被肢解的克拉通呢?毋庸置疑,作为中-新生代坳陷、盆地基底的前寒武纪地块,古生代期间是一个小面积的微陆块还是较大面积的克拉通,对于该盆地古生界和中-新生界含油气评价的意义是完全不同的,作者在本文中将以此与同行切磋讨论。 

 

2.            西域克拉通概念的提出

 

 1987年青海省区调队王云山高工根据前寒武纪基底构成,首次提出了塔里木、柴达木、阿拉善在晋宁期末(850~800Ma)形成了统一的“西域地台”的概念(王云山等,1987),90年代初作者通过对柴达木盆地区域构造的研究支持了这一观点,并从震旦纪—早古生代的生物古地理、古地磁特征,论证了它与扬子—华南、澳大利亚板块曾构成一个巨型的克拉通[1]90年代以来通过“八五”、“九五”众多学者与研究单位对中国西北地区前寒武系及古生界地层多重划分对比研究的成果,取得了和作者预想的“西域克拉通”类似或相近的认识(车自成等,1998;刘训等,1997),为了便于讨论,作者将“西域克拉通” 厘定为:包括我国西北地区南天山—中蒙边界以南、昆仑山以北、贺兰山以西的广袤区域,即通常意义的塔里木、阿拉善、中祁连和柴达木地块,并将这个古生代期间的“西域克拉通”称之为西域板块(葛肖虹等,1998),鉴于它在震旦纪—早古生代期间生物-古地理和古地磁的特征,应归属于东冈瓦纳超大陆的一部分。  

 

3.       西域克拉通存在的依据和特征

 

3.1 具有一个经历了三次构造热事件,最终于新元古代早期(晋宁期)形成的统一基底。

 

·       2.5Ga构造热事件形成了以麻粒岩相为主的深层片麻岩、孔兹岩、TTG岩系构成的晚太古宙克拉通化基底。

 

塔里木北缘库鲁克塔格作为TTG岩系的“托格杂岩” 近年获U-PbSm-Nd年龄2.58-3.2Ga(白瑾等,1996);塔里木东南缘铁克里克获Sm-NdU-Pb年龄2.78-2.58Ga;敦煌红柳峡地区孔兹岩系获单颗粒锆石U-Pb年龄2.67Ga(于海峰等,1998);柴达木北缘米兰群、湟源群获锆石U-Pb年龄为2.46Ga(王云山等,1987);柴达木南缘天台山群麻粒岩为TTG岩系;阿拉善地块绿岩带已获Rb-Sr年龄3.2-2.8Ga(杨振德等,1988),说明三个地块都经历过晚太古宙的克拉通化(钱祥麟,1996)。

 

·   1.8Ga构造热事件形成了以角闪岩-高绿片岩相为主的早元古宙克拉通化基底。

 

塔里木北缘库鲁克塔格的兴地塔格群锆石U-Pb年龄为1.92-1.8Ga、南缘铁克里克的布伦库勒群获U-Pb年龄2.13Ga、东南缘的敦煌群和北山地区原O-S地层近年获U-PbSm-Nd年龄2.2-1.9Ga[];阿拉善地块西南缘龙首山群近年获U-PbRb-Sr年龄1.94-2.06Ga;柴达木北缘达肯达坂群锆石U-Pb年龄为2.2Ga、南缘金水口群Rb-Sr年龄1.85Ga(青海省区域地质志,1991),说明这次克拉通化的普遍性,由于古元古代末普遍的克拉通化,以致从塔里木、北山-阿拉善到昆仑山地区,中-晚元古宙除了北祁连山朱龙关群(长城系)和东昆仑山万宝沟群(青白口系)具有洋壳或裂谷型中-基性火山岩建造以外,其他普遍都发育一套成熟度较高的长石-石英砂岩和碳酸岩建造,说明在祁连山南北两侧发育了广阔的陆棚区,但是当时并没有形成统一的克拉通,很可能北塔里木-阿拉善地块与南塔里木-柴达木地块当时分属于两个不同的大陆。

 

·     0.8-0.9Ga大陆拼合的构造热事件形成了以低绿片岩相为主的新元古代早期克拉通化基底和一条值得注意的早新元古代大陆缝合带。

 

西域板块范围内所有中-新元古代地层都普遍经受了低绿片岩相的变质作用,新疆、甘肃、青海省地质志相继发表了80-90年代测试的,反映0.8-0.9Ga构造热事件的大量年龄数据。近年,天津地矿所又在北山南带柳园花岗片麻岩中获得单颗粒锆石U-Pb年龄880±31 Ma(梅桦林等,1999);柴达木北缘获得多组锆石U-Pb年龄,证明花岗片麻岩的形成时代为950~870 Ma(陆松年,1998)。以上说明0.8-0.9Ga构造热事件,是最终形成西域板块新元古代早期基底的克拉通化事件。但值得注意的是,西域板块内很可能存在一条新元古代早期大陆的缝合带。

近年北大地质系郭召杰等,在阿尔金山北缘红柳沟-拉配泉一带发现了Sm-Nd等时线年龄为949-829Ma的蛇绿岩带,并将其与塔里木盆地中部的高正磁异常条带相联系(郭召杰1998)。这是一个很好的思路,90年代以来,地球物理工作已明显揭示了南、北塔里木地块在地壳结构与组成方面的不同(丁道桂等,1996),上述高磁异常带恰好在塔中隆起的北缘,并向西延伸到巴楚一线,应该作为分隔南、北塔里木地块的界线。联系到西北大学车自成等在拉配泉一带发现的新元古代榴辉岩-兰闪石片岩高压变质带(刘良等,1996),可以认为这是一条重要的新元古代早期的大陆缝合带。由于晚白垩-新生代阿尔金断裂的左旋错移,这条大陆缝合带很可能对应于北祁连山昌马-黑河断裂带以北的熬油沟-清水沟蛇绿岩-兰闪石片岩-榴辉岩带(葛肖虹,1999郭召杰等1998),后者从80年代起就有许多人进行过研究(肖序常等,1984宋述光,1997),但榴辉岩的时代一直没有获得准确的年龄数据,种种迹象表明,它很可能是新元古代早期碰撞事件的产物。如果这点确立,它向东与秦岭-大别山-胶东的兰闪-榴辉岩高压变质带(胡克等,1996)相连,这条新元古代早期的大陆缝合带,很可能是Rodinia大陆在我国境内的缝合带,而西域板块则是跨越上述缝合带的Rodinia大陆的一部分(图1)。

 

  

3.2 具有震旦系冰碛岩和亲扬子型的下古生界。

 

·          震旦系冰碛岩  90年代以来众多学者的研究已证明,塔里木北缘库鲁克塔格的库鲁克塔格群、阿拉善地块西南缘的韩母山群、北山地区南、中、北带都发育着相当扬子板块晚震旦世南沱期的冰碛岩(高振家等,1993;左国朝等,1996);北祁连山的白杨沟群(西)和杏儿沟群(东)也确认为晚震旦世南沱期的冰碛岩,原认为是震旦系的多若诺尔群中-基性火山岩(甘肃省区域地质志,1989)近年经过地层清理已划归中元古界长城系;柴达木北缘和南祁连山(大哇图)的全吉群也都是相同层位的震旦系冰碛岩,它们之上无一例外都发育着一套相当于扬子板块灯影期的硅质白云岩以及晚震旦-早寒武世的含磷层,北山、北祁连山、柴达木在该层顶部已相继发现小壳动物化石董必谦,1993)。

 

·          亲扬子型的下古生界  塔里木和北山地区早古生代生物群和沉积特征亲扬子而不同于华北,近年已成共识(刘训等,1997;王廷印等,1994)。目前存在争议的是对阿拉善地块南缘(河西走廊)、祁连山和柴达木早古生代生物群和地层特征归属的认识。自从穆恩之在柴达木的欧龙布鲁克和北祁连山建立了寒武-奥陶纪地层的层型剖面(1958~1964)以来,许多人把上述地区的下古生界归入“华北型”地层,并依此把昆仑山作为 “华北型”与“扬子型”南北大陆分界的中央造山带(姜春发,1993),近年甘肃、青海省地矿局通过地层清理后认为,该区在寒武-奥陶纪地层中早奥陶世特马豆克期以前,生物群中除了头足类以“华北型”为主以外,三叶虫、腕足及珊瑚类都属于“东南-澳大利亚型”与“华北型”混生,而特马豆克期以后各类生物基本以“东南-扬子型”为主[];在地层发育上该区包含了晚奥陶世-志留纪地层的深海到滨浅海相沉积,这点又和扬子板块相似。因此,综合生物-古地理的整体特征,说明西域板块下古生界是亲“扬子型”的,而不同于华北板块。如是,作为“华北”、“扬子”南北大陆分界的“中央造山带”的概念就值得重新商榷。从古地磁资料看:塔里木奥陶纪的古纬度是南纬80朱日祥等,1998),北山南部即阿拉善西部中奥陶世的古纬度是南纬13.40,(高锐等,1995)柴达木早奥陶世的古纬度是南纬13.70[],说明奥陶纪时期,它们都处在南半球低纬度地带,和扬子-华南板块、澳大利亚板块比较相近(程国良,1997),故应同属于东冈瓦纳大陆系列。

 

3.3具有非稳定克拉通的多裂解特征。

 

西域板块和扬子-华南板块类似,在每次克拉通化后都在内部或边缘发生裂解,出现规模不等的裂谷或坳拉槽。

 

·          新元古代早期克拉通化后,寒武纪-中奥陶世西域板块最大的坳拉槽发生在北祁连-满加尔坳陷,拉脊山为其东南的分枝裂陷槽,前者裂陷从东向西发展,东部北祁连山出现洋壳型蛇绿岩,向西在塔里木盆地的北部英吉苏-满加尔-阿瓦提坳陷,由浊积岩深水海槽渐变为碳酸盐岩台地(顾家裕,1996;葛肖虹等,19981999)。当上述坳拉槽于中奥陶世末闭合以后,上奥陶世在南祁连山、赛斯腾山(O3t滩间山群)和东昆仑山中段(O3n纳赤台群)以及西段祁曼塔格山(O3t铁石达斯群)又出现了新的裂陷槽。这些裂陷槽以钙碱性中-酸性火山岩为主,但下部都有玄武岩,许多人常把钙碱性火山岩的出现作为岛弧型火山的标志,其实在地幔物质上涌底侵引起岩石圈裂解的过程中,地壳重熔完全可以产生钙碱性火山岩,如贝加尔裂谷(А.Ф.格拉切夫,1982)。上述多裂解现象正好说明西域板块在早古生代时期,是一个岩石圈比较薄,容易发生上地幔软流圈物质上涌底侵,具有多裂解特征的非稳定、非成熟克拉通,这点也和扬子-华南板块有类似之处。

·      早古生代末“祁连事件”使西域板块又经历了一次克拉通化,诸多早古生代的坳拉槽、裂陷槽都相继封闭、造山,在古造山带前出现了中-上泥盆统的磨拉石建造,这种现象几乎遍布全区。但与此同时,在柴达木北缘的埃姆尼克山;南缘的都兰-香日德一带又出现了新的裂陷槽,其中亦发育下部玄武岩、上部巨厚的中-酸性火山岩,同样反映了从幔源物质上涌到地壳重熔的裂解过程,这应该是锡铁山铅锌矿的成矿背景,值得注意。

·   石炭纪-中三叠世西域板块进入了克拉通最稳定的发展时期,北部(北塔里木-阿拉善)发育了一套从陆相到滨海相的稳定型克拉通盆地沉积;南部(祁连山-塔中以南到东、西昆仑山之间)发育了广阔的克拉通浅海陆棚相碳酸盐岩沉积,它们的含油气远景不可低估,而昆仑山以南则为克拉通边缘深海陆坡相浊积岩沉积。即使如此,在早-晚二叠世之间,相当于扬子板块的“东吴期”,在塔里木西部的柯坪-巴楚一带和柴达木以南阿尼玛卿一带也发生了裂陷,出现多期玄武岩喷发和滑塌沉积(顾家裕,1996);早-中三叠世在青海南山-宗务隆山 同样出现了裂陷,发育一套深海槽型浊积-滑塌岩(青海省区域地质志,1991)。以上充分说明了西域板块多裂解的特征,但在发展过程中,晚古生代比早古生代要稳定得多,这应该与加里东运动闭合造山作用后岩石圈增厚有关,西域板块晚古生代的多裂解特征同样和扬子-华南板块有很大的相似性。

 

4.       结论——被肢解的“西域克拉通 

 

 塔里木、柴达木、阿拉善地块古生代期间并非被多岛-小洋盆分隔的微陆块,而是具有统一发展共性的克拉通——西域板块,它有新元古代早期(900-800 Ma)形成的统一基底,震旦纪-早古生代期间和扬子-华南、澳大利亚板块同属于东冈瓦纳超级大陆的一部分。无论从生物古地理、古地磁,还是从薄壳岩石圈、多裂解特征来看,西域板块和扬子-华南板块都有着极大的相似性,它和华北板块尽管古纬度相近(程国良,1997)但从震旦纪就开始裂离,直到晚古生代-印支期古特提斯洋封闭后西域板块才与华北、哈萨克斯坦-西伯利亚板块拼合而构造就位,成为古亚洲大陆的西南隅。晚三叠世-白垩纪中-新特提斯洋拉开(黄汲清等,1987),西域板块处于伸展-拉张的背景,晚印支期羌塘板块拼贴引起的构造-岩浆活动在西域板块内部由南向北逐渐减弱,燕山运动的影响亦主要来自南部属于基墨利大陆的拉萨板块的拼贴和东部西太平洋构造带的影响,由于板内应力传递的缘故,西域板块燕山期的板内构造变形相对比较微弱,因此中生代期间西域板块并未被肢解。对西域板块最大的肢解作用发生在晚燕山-喜马拉雅期,晚白垩-始新世(97-38 Ma)由于印度与亚洲大陆板块的碰撞,在中亚大陆内引起北东、北西向两组剪切破裂,前者左行,后者右行(Tapponnier,P.et al, 1986),它们在持续挤压的背景下发生韧性剪切,逐渐形成巨大的走滑断裂带,如阿尔金断裂从晚白垩世(90-87Ma)以来,把西域板块左行错移了350-400 km(葛肖虹等,1999),以至于形成柴达木与南塔里木地块、祁连山与塔中隆起-满加尔坳陷、阿拉善与北塔里木地块被同步错移分隔的状况,最终经晚喜马拉雅运动的推覆缩距才形成了现今的面貌(2)。因此,现今被山脉分隔的塔里木、柴达木、阿拉善地块实际上是被新生代构造变形肢解的“西域克拉通”。

 

 

本文为国家自然科学基金项目《阿尔金断裂运动学特征及其对中国西北大陆构造的影响》和地矿部资源与

环境“九五”科技攻关项目《东昆仑元古宙重大地质事件及形成大型特大型矿床条件研究》的中间成果之

一,感谢杨振升教授在成文过程中的帮助。

 

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* 本文研究由国家自然科学基金(49772157)和国土资源部“九五”科技攻关项目(95-02-011-04)资助。

第一作者简介:葛肖虹,男,193810月生,教授,博士生导师,构造地质学专业.

葛肖虹、段吉业等《柴达木盆地的形成与演化》(内刊,1990)见国家科委(SSTCC)《科学技术研究成果公报》1997年第1期;1998年度《世界华人重大科学成果公报》686(成果登记号:202766)。

[] 甘肃省地矿局《甘肃省地层多重划分对比研究报告》(内刊,1994)。

[] 甘肃省地矿局《甘肃省地层多重划分对比研究报告》(内刊,1994)。

[] 葛肖虹、段吉业等,《柴达木盆地的形成与演化》,1990年,青海石油管理局(内刊),国家科学技术委员会(SSTCC)编《科学技术研究成果公报》1997年第1

1.-新地区新元古代末Rodinia大陆拼合大地构造略图

Fig1.Simplified tectonic map of the continental juxstoposition during Neo-proterozoic in Gansu-Xinjiang region

1-古华南前新元古代大陆;2-古华北前新元古代大陆;3-元古代古蛇绿岩;4-确定和可能的新元古代末大陆缝合线;5-新生代阿尔金走滑断裂系;6-兰片岩-榴辉岩带年龄


2 中国西部及邻区大地构造略图

Fig.2  Asimplified geotectonic map of western China and adjacent regions

 

克拉通类型:1.华北型;2.扬子型;3.冈瓦纳型。板块消减聚合带:4.华力西期;5.印支期;6.燕山期;7.喜山期。喜山期活动构造:8.陆内(A型)俯冲;9.剪切平移断裂;10.物探推测断裂;11.推覆构造





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