發布時間：2021-09-03所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要阿爾金斷裂兩側地質體能否對比，是中國西部地質領域里的重大科學問題，長期存在爭議。以沉積建造和地質構造為基礎，結合古生物和古地磁資料，對比分析早古生代阿爾金斷裂兩側地質特點，認為早古生代阿爾金斷裂兩側的巖相古地理及其他地質特征都具有很大
摘要阿爾金斷裂兩側地質體能否對比，是中國西部地質領域里的重大科學問題，長期存在爭議。以沉積建造和地質構造為基礎，結合古生物和古地磁資料，對比分析早古生代阿爾金斷裂兩側地質特點，認為早古生代阿爾金斷裂兩側的巖相古地理及其他地質特征都具有很大差別：1)早寒武世塔里木陸塊主要是伸展環境，缺少火山活動，祁連地區主要是收縮環境，發育火山活動;中寒武世塔里木北緣深水盆地里普遍出現含磷釩鈾沉積，祁連地區主要形成火山巖及蛇綠巖;寒武紀中晚期柴達木北緣出現紅色泥巖建造，而塔里木無論是盆地區還是盆地邊緣，均缺少這套沉積;奧陶紀，祁連地區繼承寒武紀構造特點，塔里木則轉化為收縮環境;志留紀，塔里木南北兩側形成弧后擴張盆地，祁連地區俯沖作用基本消失，南祁連形成弧后海相前陸盆地。2)寒武紀至奧陶紀塔里木、柴達木、祁連地區生物分別具有亞—奧生物區、華北生物區和華北與華南型混生特點;中晚志留世塔里木和祁連地區分別為溫帶和亞熱帶—溫帶生物特點。3)寒武紀塔里木、柴達木—中祁連及阿拉善等陸塊位于南半球低緯度地區;奧陶紀塔里木明顯南移，阿拉善、柴達木徘徊在赤道附近;志留紀到泥盆紀，塔里木北移大于33°，柴達木與阿拉善分別北移約5°和10°。各陸塊有明顯不同的運動軌跡;4)寒武紀阿爾金地塊漂浮于阿爾金洋中，寒武紀晚期開始阿爾金洋向兩側陸塊俯沖后消亡。因此，早古生代阿爾金斷裂兩側具有完全不同的巖相古地理特征，應當使用不同的思路和方法進行資源勘查。
關鍵詞早古生代;阿爾金斷裂;沉積建造;構造演化
0引言
阿爾金斷裂位于中國西部，呈SWW—NEE向延伸1600km以上，控制和切斷了祁連造山帶、昆侖造山帶及塔里木盆地、柴達木盆地等地質構造單元(圖1);斷裂兩側表現為極其鮮明的地形反差，西北側為山麓堆積及較為平坦的戈壁沙漠地貌特征，東南側為巍峨的山脈地形地貌特征，相對高差3000~5000m。阿爾金斷裂兩側地質體能否對比，是中國西部地質領域的一個重大科學問題，長期存在爭議[2]。如果可以類比，意味著塔里木盆地第四系覆蓋之下應有祁連造山帶對應部分，阿爾金斷裂早不存在古生代、斷裂兩側盆地的油氣地質條件是否一致、柴達木盆地是否發現類似塔里木盆地的油藏、河西走廊盆地是否存在類似滿加爾凹陷內的礦藏等?另外，阿爾金斷裂與美國西部的圣安德烈斯有許多相似之處[3]，而后者對北美西部相關油田起著明顯的控制作用，所以對比研究阿爾金斷裂的兩側的地質特征，對其發生機制、形成歷史與展布規律及其對青藏高原隆升的約束、對斷裂兩側地質體與礦產資源的控制作用，都具有十分重要的科學意義與實際生產意義。
阿爾金斷裂的相關科學問題，至今仍是科學研究的熱點之一[4-6]。近年來，不斷有學者對阿爾金斷裂進行廣泛深入研究，獲得了許多重要研究成果。其中，塔里木陸塊沿阿爾金斷裂下插到柴達木—中祁連板塊之下150km[2]、斷裂帶存在古生代蛇綠巖帶并可能延伸至塔里木中部[7]、斷裂帶控制其兩側盆地油氣成藏系統和其他礦產資源、與斷裂帶兩側榴輝巖和蛇綠巖的識別以及斷裂平移距離標志等科研成果[1-2,4-5,8-13]，備受關注。關于阿爾金斷裂兩側地質特征對比研究，主要觀點如下：1)將祁連山和阿爾金地塊作為斷層平移對比標志，認定二者均屬于早古生代構造帶[3]，理由是柴達木陸塊北緣榴輝巖帶與阿爾金地塊南緣榴輝巖可對比;2)斷裂兩側地質特征在更大尺度上均可對比，塔里木盆地古生代凹陷是祁連海槽向西延伸的奧拉槽[13]，北祁連造山帶與塔里木中北部滿加爾凹陷、中祁連“隆起帶”與塔里木盆地中部隆起帶、南祁連—柴達木盆地與塔里木盆地南部均可對比;3)阿爾金山地區蛇綠巖不能與北祁連山的對比，前者形成于震旦紀，后者形成于早古生代，塔里木中部的近東西向正磁異常條帶，可能是阿爾金蛇綠巖帶延向塔里木內部的地球物理反應[8]。除以上觀點外，還有許多其他觀點，但總體以第一種觀點最為流行。另外，斷裂發生時間、機制、平移距離等重大科學問題，至今眾說紛紜，不能統一[2,14-15]。
本文根據斷裂兩側地區前人所取得研究成果，通過早古生代構造—沉積建造分析，結合古地磁資料，說明柴達木陸塊、祁連山造山帶與阿爾金地塊及塔里木陸塊之間的關系。
1研究思路與方法
通過消除后期疊加構造影響，重建早古生代阿爾金及鄰區洋陸格局面貌，是理解早古生代阿爾金斷裂性質的重要基礎。古地磁可直接確定陸塊古磁偏角及古緯度，但往往有幾度的誤差，而且不能確定經度，所以，利用古地磁確定陸塊位置的不確定性很大;巖相古地理一般受構造背景控制，通過沉積建造可推斷構造背景，但很難確定構造發生的具體位置;古生物地理分析是確定構造單元的重要基礎，但同一生物古地理區的緯度變化達到30°~40°[16]。因此，確定古陸塊構造位置最有效方法是古地磁數據結合巖相古地理和古生物地理進行綜合分析[16-17]，得出相對正確的結論。
由于晚古生代以后阿爾金斷裂兩側塔里木板塊、柴達木—中祁連板塊已經完全拼在一起，構造活動進入板內構造階段，研究標志相對較多，構造恢復相對容易;而前震旦紀不僅缺乏古生物資料，也缺乏可靠的古地磁資料，古地理位置恢復難度較大[16]。所以本文重點研究和討論早古生代與阿爾金斷裂相關的柴達木—中祁連板塊與塔里木板塊之間的構造關系，綜合分析早古生代阿爾金及兩側沉積、構造、古生物和古地磁特征，力求恢復早古生代阿爾金斷裂及兩側的構造特征，為探求該地區構造演化提供可靠依據。斷裂兩側主要地質單元分別為塔里木板塊相關地質構造單元(阿爾金斷裂西北側)及華北板塊西南部阿拉善地塊與柴達木—中祁連板塊相關構造單元(阿爾金斷裂東南側)(圖1及下文相關古地理圖)。
2寒武紀巖相古地理特征
研究表明，震旦紀塔里木、阿拉善、柴達木、華北及華南等陸(地)塊均含有冰磧巖及碳酸鹽巖，有的陸塊還含有火山巖，如塔里木庫魯克塔格及南秦嶺地區，表明這些陸塊可能處于大致同一緯度[16-18]，至于它們是否屬于Pannotia超大陸(位于南極地區的震旦紀大陸)的一部分，是否曾位于南半球中高緯度地區，尚有很大爭論[16]。古地磁資料證明早古生代早期塔里木與柴達木陸塊緯度相近，表明它們脫離岡瓦納大陸后北漂、旋轉、匯聚形成晚古生代末期Pangea(盤古大陸)過程中有基本一致的起點。
2.1阿爾金斷裂東南側地質特征
2.1.1沉積建造與地質構造
寒武紀阿爾金斷裂東南側的北祁連地區廣泛分布黑刺溝組(Є1-3h)火山—碎屑—碳酸鹽巖建造(圖2、表1)，部分屬蛇綠混雜巖。由于祁連洋向南俯沖，不僅形成蛇綠巖，而且導致柴達木至北祁連之間呈伸展環境，中祁連及北祁連西部許多陸塊相繼裂離柴達木—中祁連陸塊北緣[18]，同時南祁連與歐龍布魯克陸塊也出現裂陷環境[18]。祁連西部的陸塊直接裂移到北祁連洋中，中祁連與南祁連之間出現拉脊山—疏勒南山弧后擴張裂谷盆地，發育深溝組(Є2s)及綠條山組(Є2-3l)洋盆火山—沉積建造，并發育洋島蛇綠巖[5]。歐龍布魯克陸塊(加里東期與南祁連相連)與柴達木—中祁連板塊之間也出現了裂谷環境，最初形成濱岸沉積(皺節山組Є1z)及淺海臺地沉積(歐龍布魯克組Є2-4o)，隨著裂谷加寬，柴達木北緣與南祁連之間廣泛形成碎屑—碳酸鹽巖建造(混積濱淺海沉積)。柴達木—中祁連陸塊南側受東昆侖洋作用，形成寒武紀至奧陶紀巖漿建造和火山—沉積建造[5,18]。
阿爾金斷裂北段東側的阿拉善地塊缺失寒武系，僅在陸塊南部邊緣形成碎屑濱岸沉積(大黃山組(Є3-4d))，內見波狀沖刷面、印模及交錯層，構成祁連洋的北界(圖2、表1)。
2.1.2古生物
北祁連地區寒武紀早中期黑刺溝組動物群屬過渡型動物群，灰巖中可見到豐富的三葉蟲，總體表現混生特點[19]，具華北型特點的三葉蟲有雙耳蟲(Amphotonsp.)，具南方型特點的三葉蟲有庫廷蟲(Kootenia(Tienzhuia)gansuensis)、胸針形球接子(Peronopsissp.)、褶紋球接子(Ptychagnostussp.)、大通蟲(Datongitessp.)及隱球接子(Hypagnostussp.)等;中晚期香毛山組中見赫定蟲(Hedinaspis)、馬文蟲(Maryvillia)，Blountiella、Breggeria、Parabolinaididae、原刺蟲(Proceratopyge)等，腕足類始正形貝(Eoorthiscf.shakuotunensis)、乳房貝(Acrotheleorbicularis)、顧脫貝(Kutorginasp.)、小舌形貝(Lingulellasp.)等。拉脊山—疏勒南山地區的深溝組產有溝頰蟲(Solenopariasp.)、小無肩蟲(Anomocarellasp.)、聳棒頭蟲屬(Corynexochusdonggouensis)、佩奇蟲(Pagetiasp.)、Hypagonstussp.等三葉蟲化石，屬華北型;六道溝組三葉蟲動物群也屬華北型，見有長山階與鳳山階帶化石蝴蝶蟲(Blackwelderia)、方頭蟲(Quadraticephalus)、崮山階與長山階重要分子Prochangia[19-20]。
柴達木陸塊早寒武世皺節山組粉砂巖中產微古植物：穴面球形藻(Trematosphaeridiumcf.holtedahlii)、T.minutum、Osilalatorites?和大量皺節蟲(Sabellididae)的遺跡化石，其中皺節蟲主要分布于我國東北。歐龍布魯克組所含的太子蟲(Taitzuia)、小無肩蟲(Anomocarella)、德氏蟲(Damesella)為我國北方中寒武世重要分子，蝴蝶蟲(Blackwelderia)、蝙蝠蟲(Drepanura)、蒿里山蟲(Kaolishania)等為晚寒武世華北型動物分子[19-20]。因此，柴達木北緣地區寒武紀古生物具北方型特點，與祁連地區混生特點明顯不同。
2.2阿爾金斷裂西北側地質特征
2.2.1沉積建造與地質構造
加里東期塔里木陸塊北部受古天山洋控制，南部受昆侖洋控制，東部受阿爾金洋控制[15-16]。寒武紀至早奧陶世主要為伸展背景[16]，北部為穩定大陸邊緣，形成陸棚—濱淺海含磷沉積，伊寧陸塊—中天山(庫米什陸塊)—明水、雅干陸塊初步與塔里木陸塊裂離;中北部出現庫車—羅布泊西及柳園兩個沉降中心，為深水陸棚;中部為碳酸鹽緩坡，向南為隆起。古地理恢復表明塔里木隆起并不在塔里木中部(圖2)，更無一個與北祁連造山帶相匹配的造山帶存在。
(1)塔里木陸塊北緣
寒武紀時，西天山伊寧陸塊與庫魯克塔克、星星峽、北山明水等陸塊一樣，屬于塔里木陸塊的一部分[15,22]。伊寧陸塊北側的西天山地區在寒武紀第二世(滄浪浦晚期)沉積形成磷礦組(Є2l層狀含磷砂巖，為淺海陸棚沉積(圖2、表1)，之后沉積形成肯薩伊組(Є2k)，為深灰—黑色薄層狀硅質巖、細砂巖夾灰巖，底部為含磷沉積，說明海水逐漸加深。寒武紀中晚期形成了果子溝組(Є3-4g)，主要為灰巖及硅質灰巖，表明該地區寒武紀中晚期屬于深水陸棚環境(圖2)。
相關期刊推薦：《沉積學報》ActaSedimentologicaSinica(雙月刊)1983年創刊，主要刊載沉積學、沉積礦產、地球化學以及相關分支學科、交叉學科的基礎和應用基礎研究的創新性研究成果和高水平論文，介紹沉積學研究的新技術、新理論及國內外最新沉積學論著，同時也報導有關學術活動、學科研究動態及學術思想的討論和爭鳴。
庫魯克塔克地區在寒武紀第二世形成西大山組(Є1-2x)(圖2、表1)，為灰黑色薄層狀放射蟲硅質巖、含磷硅質巖、碳酸鹽巖，下部為磷礦層，屬深水陸棚環境。寒武紀第三世發育莫合兒山組，主要為鈣質泥巖、泥質灰巖夾燧石條帶、角礫狀灰巖、竹葉狀灰巖，表明該區為接近于臺地邊緣的陸棚斜坡環境。寒武紀芙蓉世—奧陶紀形成特馬吐克世突爾沙克塔格群(Є4-O1t)，主要為灰巖，發育鮑馬層序，繼承了寒武紀第三世的斜坡—陸棚環境(表1)。
羅布泊北側的卡瓦布拉克地區可見早寒武世的黃山組(Є1-2h)，為一套雜色含磷砂巖、凝灰質砂巖夾灰巖、硅質巖、礫巖，屬濱淺海沉積(圖2、表1);其上為寒武紀芙蓉世—奧陶紀特馬吐克世南灰山組(Є4-O1t)，為一套暗色硅質巖與灰巖互層組合，屬淺海深水陸棚沉積[21]。
羅布泊東北側至馬鬃山地區，早寒武世主要形成雙鷹山組(Є1-2sh)，為一套黑色泥質硅質板巖、千枚巖、含磷結核硅質板巖及生物灰巖(圖2、表1);寒武紀中晚期形成西雙鷹山組(Є2-3x)，為黑色硅質巖和薄層臭灰巖，下部含磷釩鈾礦產，與下伏雙鷹山組整合接觸，為深水盆地沉積[21](表1)。
(2)塔里木陸塊中部
早寒武世，塔里木陸塊西北部的烏什、阿克蘇、柯坪地區形成肖爾布拉克組(Є1-2x)，為一套硅質巖夾灰巖、頁巖組合，底部硅質巖中含磷鈾釩礦，沉積環境類似于塔里木陸塊北緣中南天山、北山地區(圖2);中晚寒武世形成阿瓦塔格組(Є3a)，為一套白云巖夾灰巖、竹葉狀灰巖，屬濱淺海沉積;晚寒武世—早奧陶世早期丘里塔格組(Є4-O1q)為一套灰巖、泥灰巖和斑點狀、角礫狀灰巖、燧石條帶狀灰巖沉積，寒武紀總體屬于深水盆地—緩坡(臺地)環境[21](表1)。
塔里木盆地第四系覆蓋區，馮增昭等[22]根據少量鉆孔資料，最早全面揭開了盆地內部早古生代巖性古地理的真實面貌，否定了盆地內部南北分異的猜想和盆地內部存在中間隆起帶或者南北塔里木縫合帶的推測，首次提出塔里盆地內寒武紀東凹陷—西臺地的古地理構造格局。后來，石油勘探的大量鉆孔及地震剖面成果清晰地揭示了塔里木盆地內部寒武系的結構特點[15](圖2)。在庫爾勒—且末—若羌—雅兒當山范圍內早寒武世形成盆地相深水碳酸鹽沉積，塔東1井、塔東2井見到西大山組(Є1-2xd)灰黑色泥巖、硅質巖及泥晶灰巖;雅兒當山—若羌一線以東到卡瓦布拉克一線之間為緩坡，稱之為羅西緩坡(羅布泊西部)，為深水盆地中一個小的水下隆起;再向東到馬鬃山—星星峽又變為深水盆地;庫爾勒—且末一線以西為廣闊臺地，稱之為塔西臺地，厚度較大，一般厚100~950m，其中塔中32井厚750m，該臺地東為開闊臺地，西為局限臺地;在盆地西南喀什—葉城—麥蓋提—和田范圍為古隆起，地震剖面上見到寒武系被削截、超覆現象[15]。
中寒武世總體繼承了早期的構造古地理特點，但由于海平面下降和氣候變暖，臺地以進積和加積的方式生長，臺地范圍有所擴大;前述盆地西南古隆起已經消失，西部臺地中西部出現大量的膏巖沉積，東部的深海盆地繼續存在，羅西緩坡向臺地過渡[15]。
晚寒武世由于海平面上升，西部局限臺地以白云巖為主，開闊臺地范圍逐漸變小;東部羅西緩坡變為鑲邊臺地，深海盆地繼續發育[15]。
總體來看，寒武紀塔里盆地內部構造古地理以碳酸鹽臺地、緩坡及深水盆地為主要特征，發育碳酸鹽沉積，缺乏碎屑沉積，表明整個沉積環境較為穩定，不同于阿爾金斷裂西南側裂谷、洋殼及混積濱淺海沉積格局。——論文作者：馮永忠1,2，白云來3，康鴻杰1，馬惠萍1
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