发布时间：2021-09-03所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要阿尔金断裂两侧地质体能否对比，是中国西部地质领域里的重大科学问题，长期存在争议。以沉积建造和地质构造为基础，结合古生物和古地磁资料，对比分析早古生代阿尔金断裂两侧地质特点，认为早古生代阿尔金断裂两侧的岩相古地理及其他地质特征都具有很大
摘要阿尔金断裂两侧地质体能否对比，是中国西部地质领域里的重大科学问题，长期存在争议。以沉积建造和地质构造为基础，结合古生物和古地磁资料，对比分析早古生代阿尔金断裂两侧地质特点，认为早古生代阿尔金断裂两侧的岩相古地理及其他地质特征都具有很大差别：1)早寒武世塔里木陆块主要是伸展环境，缺少火山活动，祁连地区主要是收缩环境，发育火山活动;中寒武世塔里木北缘深水盆地里普遍出现含磷钒铀沉积，祁连地区主要形成火山岩及蛇绿岩;寒武纪中晚期柴达木北缘出现红色泥岩建造，而塔里木无论是盆地区还是盆地边缘，均缺少这套沉积;奥陶纪，祁连地区继承寒武纪构造特点，塔里木则转化为收缩环境;志留纪，塔里木南北两侧形成弧后扩张盆地，祁连地区俯冲作用基本消失，南祁连形成弧后海相前陆盆地。2)寒武纪至奥陶纪塔里木、柴达木、祁连地区生物分别具有亚—奥生物区、华北生物区和华北与华南型混生特点;中晚志留世塔里木和祁连地区分别为温带和亚热带—温带生物特点。3)寒武纪塔里木、柴达木—中祁连及阿拉善等陆块位于南半球低纬度地区;奥陶纪塔里木明显南移，阿拉善、柴达木徘徊在赤道附近;志留纪到泥盆纪，塔里木北移大于33°，柴达木与阿拉善分别北移约5°和10°。各陆块有明显不同的运动轨迹;4)寒武纪阿尔金地块漂浮于阿尔金洋中，寒武纪晚期开始阿尔金洋向两侧陆块俯冲后消亡。因此，早古生代阿尔金断裂两侧具有完全不同的岩相古地理特征，应当使用不同的思路和方法进行资源勘查。
关键词早古生代;阿尔金断裂;沉积建造;构造演化
0引言
阿尔金断裂位于中国西部，呈SWW—NEE向延伸1600km以上，控制和切断了祁连造山带、昆仑造山带及塔里木盆地、柴达木盆地等地质构造单元(图1);断裂两侧表现为极其鲜明的地形反差，西北侧为山麓堆积及较为平坦的戈壁沙漠地貌特征，东南侧为巍峨的山脉地形地貌特征，相对高差3000~5000m。阿尔金断裂两侧地质体能否对比，是中国西部地质领域的一个重大科学问题，长期存在争议[2]。如果可以类比，意味着塔里木盆地第四系覆盖之下应有祁连造山带对应部分，阿尔金断裂早不存在古生代、断裂两侧盆地的油气地质条件是否一致、柴达木盆地是否发现类似塔里木盆地的油藏、河西走廊盆地是否存在类似满加尔凹陷内的矿藏等?另外，阿尔金断裂与美国西部的圣安德烈斯有许多相似之处[3]，而后者对北美西部相关油田起着明显的控制作用，所以对比研究阿尔金断裂的两侧的地质特征，对其发生机制、形成历史与展布规律及其对青藏高原隆升的约束、对断裂两侧地质体与矿产资源的控制作用，都具有十分重要的科学意义与实际生产意义。
阿尔金断裂的相关科学问题，至今仍是科学研究的热点之一[4-6]。近年来，不断有学者对阿尔金断裂进行广泛深入研究，获得了许多重要研究成果。其中，塔里木陆块沿阿尔金断裂下插到柴达木—中祁连板块之下150km[2]、断裂带存在古生代蛇绿岩带并可能延伸至塔里木中部[7]、断裂带控制其两侧盆地油气成藏系统和其他矿产资源、与断裂带两侧榴辉岩和蛇绿岩的识别以及断裂平移距离标志等科研成果[1-2,4-5,8-13]，备受关注。关于阿尔金断裂两侧地质特征对比研究，主要观点如下：1)将祁连山和阿尔金地块作为断层平移对比标志，认定二者均属于早古生代构造带[3]，理由是柴达木陆块北缘榴辉岩带与阿尔金地块南缘榴辉岩可对比;2)断裂两侧地质特征在更大尺度上均可对比，塔里木盆地古生代凹陷是祁连海槽向西延伸的奥拉槽[13]，北祁连造山带与塔里木中北部满加尔凹陷、中祁连“隆起带”与塔里木盆地中部隆起带、南祁连—柴达木盆地与塔里木盆地南部均可对比;3)阿尔金山地区蛇绿岩不能与北祁连山的对比，前者形成于震旦纪，后者形成于早古生代，塔里木中部的近东西向正磁异常条带，可能是阿尔金蛇绿岩带延向塔里木内部的地球物理反应[8]。除以上观点外，还有许多其他观点，但总体以第一种观点最为流行。另外，断裂发生时间、机制、平移距离等重大科学问题，至今众说纷纭，不能统一[2,14-15]。
本文根据断裂两侧地区前人所取得研究成果，通过早古生代构造—沉积建造分析，结合古地磁资料，说明柴达木陆块、祁连山造山带与阿尔金地块及塔里木陆块之间的关系。
1研究思路与方法
通过消除后期叠加构造影响，重建早古生代阿尔金及邻区洋陆格局面貌，是理解早古生代阿尔金断裂性质的重要基础。古地磁可直接确定陆块古磁偏角及古纬度，但往往有几度的误差，而且不能确定经度，所以，利用古地磁确定陆块位置的不确定性很大;岩相古地理一般受构造背景控制，通过沉积建造可推断构造背景，但很难确定构造发生的具体位置;古生物地理分析是确定构造单元的重要基础，但同一生物古地理区的纬度变化达到30°~40°[16]。因此，确定古陆块构造位置最有效方法是古地磁数据结合岩相古地理和古生物地理进行综合分析[16-17]，得出相对正确的结论。
由于晚古生代以后阿尔金断裂两侧塔里木板块、柴达木—中祁连板块已经完全拼在一起，构造活动进入板内构造阶段，研究标志相对较多，构造恢复相对容易;而前震旦纪不仅缺乏古生物资料，也缺乏可靠的古地磁资料，古地理位置恢复难度较大[16]。所以本文重点研究和讨论早古生代与阿尔金断裂相关的柴达木—中祁连板块与塔里木板块之间的构造关系，综合分析早古生代阿尔金及两侧沉积、构造、古生物和古地磁特征，力求恢复早古生代阿尔金断裂及两侧的构造特征，为探求该地区构造演化提供可靠依据。断裂两侧主要地质单元分别为塔里木板块相关地质构造单元(阿尔金断裂西北侧)及华北板块西南部阿拉善地块与柴达木—中祁连板块相关构造单元(阿尔金断裂东南侧)(图1及下文相关古地理图)。
2寒武纪岩相古地理特征
研究表明，震旦纪塔里木、阿拉善、柴达木、华北及华南等陆(地)块均含有冰碛岩及碳酸盐岩，有的陆块还含有火山岩，如塔里木库鲁克塔格及南秦岭地区，表明这些陆块可能处于大致同一纬度[16-18]，至于它们是否属于Pannotia超大陆(位于南极地区的震旦纪大陆)的一部分，是否曾位于南半球中高纬度地区，尚有很大争论[16]。古地磁资料证明早古生代早期塔里木与柴达木陆块纬度相近，表明它们脱离冈瓦纳大陆后北漂、旋转、汇聚形成晚古生代末期Pangea(盘古大陆)过程中有基本一致的起点。
2.1阿尔金断裂东南侧地质特征
2.1.1沉积建造与地质构造
寒武纪阿尔金断裂东南侧的北祁连地区广泛分布黑刺沟组(Є1-3h)火山—碎屑—碳酸盐岩建造(图2、表1)，部分属蛇绿混杂岩。由于祁连洋向南俯冲，不仅形成蛇绿岩，而且导致柴达木至北祁连之间呈伸展环境，中祁连及北祁连西部许多陆块相继裂离柴达木—中祁连陆块北缘[18]，同时南祁连与欧龙布鲁克陆块也出现裂陷环境[18]。祁连西部的陆块直接裂移到北祁连洋中，中祁连与南祁连之间出现拉脊山—疏勒南山弧后扩张裂谷盆地，发育深沟组(Є2s)及绿条山组(Є2-3l)洋盆火山—沉积建造，并发育洋岛蛇绿岩[5]。欧龙布鲁克陆块(加里东期与南祁连相连)与柴达木—中祁连板块之间也出现了裂谷环境，最初形成滨岸沉积(皱节山组Є1z)及浅海台地沉积(欧龙布鲁克组Є2-4o)，随着裂谷加宽，柴达木北缘与南祁连之间广泛形成碎屑—碳酸盐岩建造(混积滨浅海沉积)。柴达木—中祁连陆块南侧受东昆仑洋作用，形成寒武纪至奥陶纪岩浆建造和火山—沉积建造[5,18]。
阿尔金断裂北段东侧的阿拉善地块缺失寒武系，仅在陆块南部边缘形成碎屑滨岸沉积(大黄山组(Є3-4d))，内见波状冲刷面、印模及交错层，构成祁连洋的北界(图2、表1)。
2.1.2古生物
北祁连地区寒武纪早中期黑刺沟组动物群属过渡型动物群，灰岩中可见到丰富的三叶虫，总体表现混生特点[19]，具华北型特点的三叶虫有双耳虫(Amphotonsp.)，具南方型特点的三叶虫有库廷虫(Kootenia(Tienzhuia)gansuensis)、胸针形球接子(Peronopsissp.)、褶纹球接子(Ptychagnostussp.)、大通虫(Datongitessp.)及隐球接子(Hypagnostussp.)等;中晚期香毛山组中见赫定虫(Hedinaspis)、马文虫(Maryvillia)，Blountiella、Breggeria、Parabolinaididae、原刺虫(Proceratopyge)等，腕足类始正形贝(Eoorthiscf.shakuotunensis)、乳房贝(Acrotheleorbicularis)、顾脱贝(Kutorginasp.)、小舌形贝(Lingulellasp.)等。拉脊山—疏勒南山地区的深沟组产有沟颊虫(Solenopariasp.)、小无肩虫(Anomocarellasp.)、耸棒头虫属(Corynexochusdonggouensis)、佩奇虫(Pagetiasp.)、Hypagonstussp.等三叶虫化石，属华北型;六道沟组三叶虫动物群也属华北型，见有长山阶与凤山阶带化石蝴蝶虫(Blackwelderia)、方头虫(Quadraticephalus)、崮山阶与长山阶重要分子Prochangia[19-20]。
柴达木陆块早寒武世皱节山组粉砂岩中产微古植物：穴面球形藻(Trematosphaeridiumcf.holtedahlii)、T.minutum、Osilalatorites?和大量皱节虫(Sabellididae)的遗迹化石，其中皱节虫主要分布于我国东北。欧龙布鲁克组所含的太子虫(Taitzuia)、小无肩虫(Anomocarella)、德氏虫(Damesella)为我国北方中寒武世重要分子，蝴蝶虫(Blackwelderia)、蝙蝠虫(Drepanura)、蒿里山虫(Kaolishania)等为晚寒武世华北型动物分子[19-20]。因此，柴达木北缘地区寒武纪古生物具北方型特点，与祁连地区混生特点明显不同。
2.2阿尔金断裂西北侧地质特征
2.2.1沉积建造与地质构造
加里东期塔里木陆块北部受古天山洋控制，南部受昆仑洋控制，东部受阿尔金洋控制[15-16]。寒武纪至早奥陶世主要为伸展背景[16]，北部为稳定大陆边缘，形成陆棚—滨浅海含磷沉积，伊宁陆块—中天山(库米什陆块)—明水、雅干陆块初步与塔里木陆块裂离;中北部出现库车—罗布泊西及柳园两个沉降中心，为深水陆棚;中部为碳酸盐缓坡，向南为隆起。古地理恢复表明塔里木隆起并不在塔里木中部(图2)，更无一个与北祁连造山带相匹配的造山带存在。
(1)塔里木陆块北缘
寒武纪时，西天山伊宁陆块与库鲁克塔克、星星峡、北山明水等陆块一样，属于塔里木陆块的一部分[15,22]。伊宁陆块北侧的西天山地区在寒武纪第二世(沧浪浦晚期)沉积形成磷矿组(Є2l层状含磷砂岩，为浅海陆棚沉积(图2、表1)，之后沉积形成肯萨伊组(Є2k)，为深灰—黑色薄层状硅质岩、细砂岩夹灰岩，底部为含磷沉积，说明海水逐渐加深。寒武纪中晚期形成了果子沟组(Є3-4g)，主要为灰岩及硅质灰岩，表明该地区寒武纪中晚期属于深水陆棚环境(图2)。
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库鲁克塔克地区在寒武纪第二世形成西大山组(Є1-2x)(图2、表1)，为灰黑色薄层状放射虫硅质岩、含磷硅质岩、碳酸盐岩，下部为磷矿层，属深水陆棚环境。寒武纪第三世发育莫合儿山组，主要为钙质泥岩、泥质灰岩夹燧石条带、角砾状灰岩、竹叶状灰岩，表明该区为接近于台地边缘的陆棚斜坡环境。寒武纪芙蓉世—奥陶纪形成特马吐克世突尔沙克塔格群(Є4-O1t)，主要为灰岩，发育鲍马层序，继承了寒武纪第三世的斜坡—陆棚环境(表1)。
罗布泊北侧的卡瓦布拉克地区可见早寒武世的黄山组(Є1-2h)，为一套杂色含磷砂岩、凝灰质砂岩夹灰岩、硅质岩、砾岩，属滨浅海沉积(图2、表1);其上为寒武纪芙蓉世—奥陶纪特马吐克世南灰山组(Є4-O1t)，为一套暗色硅质岩与灰岩互层组合，属浅海深水陆棚沉积[21]。
罗布泊东北侧至马鬃山地区，早寒武世主要形成双鹰山组(Є1-2sh)，为一套黑色泥质硅质板岩、千枚岩、含磷结核硅质板岩及生物灰岩(图2、表1);寒武纪中晚期形成西双鹰山组(Є2-3x)，为黑色硅质岩和薄层臭灰岩，下部含磷钒铀矿产，与下伏双鹰山组整合接触，为深水盆地沉积[21](表1)。
(2)塔里木陆块中部
早寒武世，塔里木陆块西北部的乌什、阿克苏、柯坪地区形成肖尔布拉克组(Є1-2x)，为一套硅质岩夹灰岩、页岩组合，底部硅质岩中含磷铀钒矿，沉积环境类似于塔里木陆块北缘中南天山、北山地区(图2);中晚寒武世形成阿瓦塔格组(Є3a)，为一套白云岩夹灰岩、竹叶状灰岩，属滨浅海沉积;晚寒武世—早奥陶世早期丘里塔格组(Є4-O1q)为一套灰岩、泥灰岩和斑点状、角砾状灰岩、燧石条带状灰岩沉积，寒武纪总体属于深水盆地—缓坡(台地)环境[21](表1)。
塔里木盆地第四系覆盖区，冯增昭等[22]根据少量钻孔资料，最早全面揭开了盆地内部早古生代岩性古地理的真实面貌，否定了盆地内部南北分异的猜想和盆地内部存在中间隆起带或者南北塔里木缝合带的推测，首次提出塔里盆地内寒武纪东凹陷—西台地的古地理构造格局。后来，石油勘探的大量钻孔及地震剖面成果清晰地揭示了塔里木盆地内部寒武系的结构特点[15](图2)。在库尔勒—且末—若羌—雅儿当山范围内早寒武世形成盆地相深水碳酸盐沉积，塔东1井、塔东2井见到西大山组(Є1-2xd)灰黑色泥岩、硅质岩及泥晶灰岩;雅儿当山—若羌一线以东到卡瓦布拉克一线之间为缓坡，称之为罗西缓坡(罗布泊西部)，为深水盆地中一个小的水下隆起;再向东到马鬃山—星星峡又变为深水盆地;库尔勒—且末一线以西为广阔台地，称之为塔西台地，厚度较大，一般厚100~950m，其中塔中32井厚750m，该台地东为开阔台地，西为局限台地;在盆地西南喀什—叶城—麦盖提—和田范围为古隆起，地震剖面上见到寒武系被削截、超覆现象[15]。
中寒武世总体继承了早期的构造古地理特点，但由于海平面下降和气候变暖，台地以进积和加积的方式生长，台地范围有所扩大;前述盆地西南古隆起已经消失，西部台地中西部出现大量的膏岩沉积，东部的深海盆地继续存在，罗西缓坡向台地过渡[15]。
晚寒武世由于海平面上升，西部局限台地以白云岩为主，开阔台地范围逐渐变小;东部罗西缓坡变为镶边台地，深海盆地继续发育[15]。
总体来看，寒武纪塔里盆地内部构造古地理以碳酸盐台地、缓坡及深水盆地为主要特征，发育碳酸盐沉积，缺乏碎屑沉积，表明整个沉积环境较为稳定，不同于阿尔金断裂西南侧裂谷、洋壳及混积滨浅海沉积格局。——论文作者：冯永忠1,2，白云来3，康鸿杰1，马惠萍1
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