塔里木盆地南部中生代碰撞相关构造及其在古特提斯研究中的意义*

2022-03-30 01:51李曰俊杨宪彰黄少英亮王段云江慧李洪辉刘亚雷黄彤飞
地质科学 2022年2期
关键词:塔里木昆仑山剖面

李 勇 李曰俊 杨宪彰 文 磊 黄少英 张 亮王 祥 陈 才 王 斌 段云江 周 慧李洪辉 刘亚雷 黄彤飞

(1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司 新疆库尔勒 841000;2.中国科学院地质与地球物理研究所,油气资源研究重点实验室 北京 100029;3.中国地质调查局油气资源调查中心 北京 100083;4.中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院 北京 100083)

塔里木盆地位于特提斯和中亚(阿尔泰)两大超级造山带之间(图1),其构造历史与这两大超级造山带休戚相关。盆地内的地层系统较为完整,从上前寒武系到第四系均有发育(周志毅,2001;贾承造等,2004a;孙龙德,2004)。从晚前寒武纪到第四纪,盆地周边造山带的构造事件都在盆地内的地层系统中引起了不同的构造变形。同时,作为一个位于克拉通之上的沉积盆地,塔里木盆地内部的构造变形相对较弱,不同地质历史时期、不同构造事件的构造变形,都可能在塔里木盆地的不同部位、不同地层层位得到较好的保存,从而使盆地内精细的断裂构造分析成为可能(Jia,1997;贾承造等,2004b;杨海军等,2007,2015;Li et al.,2013,2015,2016a,2016b;李勇等,2016;李洪辉等,2019,2020;Wen et al.,2020)。这些不同时代、不同类型、不同成因的构造变形,是特提斯和中亚造山带构造演化过程的重要记录,是研究两大超级造山带的珍贵基础资料,对于正确恢复两大造山带的构造演化历史具有重要意义。

图1 塔里木盆地的构造单元及研究区位置Fig.1 The tectonic elements of the Tarim Basin,showing the study area

无论特提斯还是中亚造山带,三叠纪都是一个重要的构造变革期。对于特提斯造山带,古特提斯域在三叠纪曾经发生过重要的古洋盆消减—闭合和碰撞造山事件;同时,新特提斯洋在三叠纪打开(Hsüand Bernoulli,1978;ȘengÖr,1985,1987,1990,1992;Chang et al.,1986;ȘengÖr et al.,1988;ȘengÖr and Natal'in,1996;Mattern and Schneider,2000;贾承造等,2001;Yang et al.,2002;Xiao et al.,2005;陈汉林等,2009;吴福元等,2020;曾庆高等,2020)。对于中亚造山带,三叠纪是其最南缘南天山洋闭合的时间,也可能是古亚洲洋最终闭合的时间(ȘengÖr,1993;李曰俊等,2001,2009,2010,2012;Li et al.,2001,2002,2005,2013;Xiao et al.,2002,2008,2009;Windley et al.,2006;赵岩等,2012;黄少英等,2020;李洪辉等,2020;Wen et al.,2020)。

南天山洋闭合,塔里木板块与伊犁—中天山地块之间的碰撞,形成南天山造山带,并在塔里木盆地北部形成了一系列的碰撞相关构造。这些碰撞相关构造已经被发现,并有较系统研究(Li et al.,2001,2002,2005,2013;赵岩等,2012;李洪辉等,2020;Wen et al.,2020)。

塔里木盆地南部的中生代碰撞相关构造是盆地南侧古特提斯域一期重要碰撞事件的记录,是古特提斯洋闭合过程的重要组成部分,但是长期被忽略。最近,西昆仑山前褶皱冲断带发现了晚三叠世古构造的踪迹(陈延贵等,2018)。经过数年的持续研究,我们在进一步落实昆仑山前中生代碰撞相关构造(包括三叠纪同碰撞构造和侏罗—白垩纪碰撞后构造)的同时,在塔西南麦盖提斜坡和塔东南(阿尔金山前),也都发现中生代碰撞相关构造。这些碰撞相关构造广泛分布于塔里木盆地南部,其相关的碰撞事件可能是北羌塘地块与塔里木古陆之间的碰撞造山作用。本文试图系统介绍作者等人近年来关于塔里木盆地南部中生代碰撞相关构造的研究成果。

1 塔西南的中生代碰撞相关构造

塔西南昆仑山前和麦盖提斜坡都发育中生代碰撞相关构造,既有三叠纪同碰撞构造,又有侏罗纪—白垩纪碰撞后构造。

1.1 昆仑山前的中生代碰撞相关构造

印度—亚洲碰撞造山作用的远程效应引起中亚地区昆仑、阿尔金、天山等众多古造山带复活,陆内造山(Molnar and Tapponnier,1975;Tapponnier and Molnar,1977;张 培 震 等,1996;Yin et al.,1998;Bullen et al.,2001;李 曰 俊 等,2001;Cowgill,2010;Cao et al.,2015)活跃。在此陆内造山过程中,山体大规模快速隆升的同时,向前陆区推进、加压,在山前形成前陆褶皱冲断带(Lu et al.,1994;Sobel and Dumitru,1997;Sobe,1999;汪新等,2002;管树巍等,2007;王国林等,2009;杨海军等,2010;程晓敢等,2012a;陈汉林等,2018)。西昆仑山前的构造分析以往多集中在晚新生代褶皱冲断带(吴超等,2004;程晓敢等,2012a;谢会文等,2012;王春阳,2014;徐晓尹等,2016;陈汉林等,2018),而忽略了前新生代的古构造(陈延贵等,2018)。关键原因是,晚新生代的冲断变形强烈改造了先存的古构造,使之难以识别。

塔里木盆地南部中生代碰撞相关构造首先发现于昆仑山前,并经过多轮野外地质考察和地震加钻井资料解释的论证、核实。

西昆仑山前,三叠系大面积缺失;侏罗系和白垩系分布较广,也仅发育于昆仑山前,且向盆地内部则迅速尖灭(图2,图3)。

图2 西昆仑山前侏罗系残余地层分布图(位置见图1)Fig.2 The distribution of the residual Jurassic strata in the piedmont of the western Kunlun(see location in Fig.1)

图3 西昆仑山前白垩系残余地层分布图(位置见图1)Fig.3 The distribution of the residual Cretaceous strata in the piedmont of the western Kunlun(see location in Fig.1)

西昆仑山前已知的三叠系仅见于杜瓦一带,是下三叠统乌尊萨依组(图4)。它是一套200~300 m厚的碎屑岩建造,包括紫红色长石石英砂岩、粉砂质泥岩、夹灰黄色、灰黑色、灰绿色粉砂质泥岩、泥岩。乌尊萨依组与下伏上二叠统杜瓦组连续沉积、整合接触,而与上覆侏罗系—白垩系则为角度不整合接触(杨克明,1994;李永安,2000;黄智斌等,2012①黄智斌,钟端,杜治利等.2012.叶城凹陷及周边1∶100 000地质图及说明书.;陈延贵等,2018)。杜瓦地区下三叠统的存在,对于正确判定三叠纪碰撞事件发生的时间非常重要。因为,西昆仑山前的大部分地区,侏罗系—白垩系直接不整合于二叠系以及更老地层之上,缺失整个三叠系(图5,图6a、图6d)。杜瓦地区下三叠统(乌尊萨依组)及其与上、下地层之间的接触关系,使我们可以合理地推断,该不整合代表的是一期晚三叠世的构造事件(Sobel,1999;杨树峰等,1999;程晓敢等,2012b;陈延贵等,2018)。

图5 昆仑山前中生代地层柱状对比图(位置同时标于图2和图3)Fig.5 The Mesozoic stratigraphic columns and correlation in the piedmont of the western Kunlun(the locations of the wells and section are also showed in Fig.2 and Fig.3)

侏罗系与白垩系经常是整合接触关系,局部是平行不整合。两者同步变形,说明侏罗纪—白垩纪构造稳定,没有发生大的构造事件。下三叠统乌尊萨依组与下伏二叠系整合接触,同步变形;与上覆侏罗系—白垩系不整合接触。显然,代表重大构造变革事件的不整合位于侏罗系与上三叠统之间。该不整合所代表的构造事件,即三叠纪同碰撞冲断构造发生于早三叠世之后,侏罗纪之前。

野外地质考察可以直接观察到,不整合面之上的侏罗系—白垩系变形较弱,不整合面之下的地层变形较强。不整合面之下,石炭—二叠系发育冲断构造(图6b~图6d),且侏罗系—白垩系未卷入该冲断变形(图6b),所以它们是三叠纪的冲断构造。这些冲断构造指示由昆仑向塔里木的冲断。

桑珠剖面埃连卡特群中的花岗片麻岩中见到韧性剪切变形,同样指示由昆仑山向塔里木板块的冲断(图6e)。鉴于西昆仑早古生代是一个增生型造山带,是古特提斯洋壳向塔里木板块之下俯冲,在塔里木板块南缘形成的增生楔(Xiao et al.,2002,2005)。该增生楔形成过程中,主要的构造变形应当是向南冲断的。桑珠花岗片麻岩韧性剪切变形的冲断方向与之相反。同时,桑珠花岗片麻岩的韧性剪切变形是相当深部位的构造变形,与晚新生代广泛发育的脆性冲断构造(Sobel and Domitru,1997;Cowgill,2010;Sobel et al.,2011;谢会文等,2012;Cao et al.,2015;徐晓尹等,2016)明显不同。所以,我们认为,桑珠花岗片麻岩中的韧性剪切变形也是三叠纪的同碰撞冲断构造。

图6 昆仑山前野外露头上的三叠纪冲断构造和侏罗系—白垩系底不整合(剖面位置见图2和/或图3)a.齐美干剖面白垩系克孜勒苏群与二叠系达里约尔组之间的不整合;b.阿尔塔什村弱构造变形的白垩系不整合于强构造变形的石炭系卡拉乌依组之上;c.棋盘剖面二叠系克孜里奇曼组的不对称向斜;d.棋盘剖面石炭系阿孜干组的不对称背斜;e.桑珠剖面埃连卡特群花岗片麻岩中的韧性剪切变形。C2k:上石炭统卡拉乌依组,P2d:中二叠统达里约尔组,K:白垩系(未分),K1kz:下白垩统克孜勒苏群。黄色点线为不整合;白色点线为了显示构造变形所画的地层层面;红色线为断层Fig.6 The Triassic thrusts and the bottom unconformity of the Jurassic-Cretaceous on the outcrops in the piedmont of the western Kunlun(see the section locations in Fig.2 and or Fig.3)

地震剖面上也可以见到三叠纪碰撞相关构造(图7,图8)。

地震剖面上清楚显示,三叠纪冲断层断开古生界后,停止于侏罗系—白垩系底;侏罗系—白垩系与上覆的新生界同步变形;侏罗系—白垩系和新生界轴面连续、光滑,未卷入三叠纪冲断构造变形(图7,图8)。

侏罗系—白垩系断续分布,具有半地堑、地堑剖面结构特征(图7,图8),这是受侏罗纪—白垩纪正断层控制的裂谷系的沉积。野外也可以直接观察到侏罗纪—白垩纪正断层形成的半地堑(图6a)。它们紧接着晚三叠世的冲断构造形成,是碰撞后应力松弛阶段的构造变形。

图7 昆仑山前的A-A'二维地震剖面(a)及其层拉平剖面(b)(位置见图2和/或图3)红色线条代表三叠纪活动的断裂(同碰撞构造);蓝色线条代表侏罗—白垩纪的正断层(碰撞后构造,右侧一条是负反转构造)Fig.7 The A-A'2D seismic section in the piedmont of the western Kunlun(a,its initial appearance;b,flattened its Paleogene bottom)

图8 西昆仑山前的B-B'、C-C'二维地震剖面和D-D'三维地震剖面(位置见图2和/或图3)红色线条代表三叠纪活动的断裂(同碰撞构造);蓝色线条代表侏罗—白垩纪的正断层(碰撞后构造)Fig.8 B-B',C-C'2D and D-D'3D seismic sections(see locations in Fig.2 and/or Fig.3)

侏罗系—白垩系断续分布,具有半地堑、地堑剖面结构特征(图7,图8),这是受侏罗纪—白垩纪正断层控制的裂谷系的沉积。野外也可以直接观察到侏罗纪—白垩纪正断层形成的半地堑(图6a)。它们紧接着晚三叠世的冲断构造形成,是碰撞后应力松弛阶段的构造变形。

钻井和露头资料也显示,侏罗系—白垩系横向变化很快,连续性较差。柯克亚油田东侧的玉参1井钻遇一条大的逆冲断层,它是由昆仑向塔里木冲断形成的。断层上盘,第四系直接不整合于下白垩统克孜勒苏群之上,克孜勒苏群厚仅97 m,侏罗系也仅厚280 m;断层下盘,古近系阿尔塔什组直接不整合于201 m厚的上白垩统英吉莎群之上,其下依次是1 067 m厚的下白垩统克孜勒苏群,506 m厚的侏罗系,不整合于侏罗系之下的二叠系泥页岩(图5)。断层下盘是玉参1井区的地层系统,断层上盘是井区南侧的地层系统。显然,侏罗系—白垩系不是一个简单的向昆仑山方向加厚的剖面结构。

层拉平古近系底面,可以近似地显示新生代沉积之前冲断构造和伸展构造特征(图7b)。

西昆仑山前的侏罗系和白垩系均呈条带状展布(图2,图3),显示的可能主要是侏罗纪和白垩纪堑—垒构造平面展布特征。地层缺失区代表地垒,地层发育区代表地堑。

1.2 麦盖提斜坡的中生代碰撞相关构造

麦盖提斜坡位于塔里木盆地的西南部,是西南坳陷的一个次级构造单元(图1)。这里发育中寒武统和古近系(底部)两套区域性膏盐层。它们既是区域性优质盖层,更是构造变形的区域性主滑脱断层所在(杨海军等,2007,2015,2016;Li et al.,2016a)。古近系膏盐层与中生代构造变形没有关系。由于中寒武统膏盐层的存在,使三叠纪同碰撞构造变形容易迅速波及塔里木盆地内部的麦盖提斜坡(图9)。与昆仑山前不同的是,这里被巨厚的新生界所覆盖,三叠纪冲断构造无法野外直接考察,只能依靠地震资料解释来研究。

目前,麦盖提斜坡尚未见到侏罗纪—白垩纪碰撞后构造。麦盖提斜坡古近系直接不整合于二叠系之上,中生界全部缺失(图10~图12)。三叠纪同碰撞构造发育于古生界,为一系列冲断构造和少量具有撕裂断层性质的走滑断裂。其中,巴什托普构造带是一个典型代表(图10,图11)。

巴什托普构造带位于麦盖提斜坡西部(图9,图10)。它的初始构造样式是一个断层转折褶皱。变形晚期,断层转折褶皱(巴什托普背斜)南翼突破,成为断背斜,形成断层传播褶皱的假象。仔细观察可以发现,背斜南翼的突破断层断距很小时,原始断层转折褶皱的面貌能够基本保留下来(如图11的F-F'剖面);个别部位,这条突破断层不发育,保持原始断层转折褶皱的特征(图10)。

图9 麦盖提斜坡断裂分布图,重点显示三叠纪冲断层和走滑断层的分布(位置见图1)BST F.巴什托普断裂;WLT F.卧里托格拉克断裂;SLB F.色力布亚断裂;KTK F.康塔库木断裂;LS2 F.罗斯2井断裂;HMLSF.海米罗斯断裂;GDSF.古董山断裂;MZT F.麻扎塔格断裂;SL F.沙陇断裂;NSF.鸟山断裂;MN F.玛南断裂;SH2 F.胜和2断裂;YB1 F.玉北1断裂Fig.9 The fault distribution in the Markit slope,showing the distribution of the Triassic thrusts and strike-slip faults(see location in Fig.1)

图11 过巴什托普断裂的F-F'、G-G'和H-H'三维地震剖面(位置见图9)红色线条代表三叠纪活动的断裂(同碰撞构造);黑色线条代表其它断裂Fig.11 The F-F',G-G'and H-H'3D seismic profiles across the Bashituopu fault(see location in Fig.9)

巴什托普背斜主要发育于寒武系—二叠系。二叠系与上覆的古近系之间为一大的地层间断。背斜上方,二叠系被削蚀;从两翼向核部,地层剥蚀量加大,从而形成古近系/二叠系角度不整合。离开背斜,古近系/二叠系之间为平行不整合至微角度不整合。显然,该背斜形成于二叠系沉积之后,古近系沉积之前;故其属于中生代的构造变形。由于中生代地层全部缺失,无法直接从地震剖面上判定构造变形的确切时间。根据区域地质认为其为晚三叠世的冲断构造。

背斜上方的新生界有较轻微的构造变形,形成非常宽缓的低幅度的挠曲,说明巴什托普构造带在新生代有一定的复活。这不属于本文研究的问题。

麦盖提斜坡中—东部也发育三叠纪同碰撞构造,如沙陇、鸟山和玛南断裂(图12)。沙陇和鸟山断裂是基底卷入型三叠纪冲断构造。玛南构造带是同期的一条压扭性走滑断裂带,具有明显的棕榈树构造特征。断裂带上方新生界明显的构造变形,代表明显的新生代复活。

图12 过鸟山和沙陇断裂的I-I'二维地震剖面(a)和过玛南断裂的J-J'三维地震剖面(b)红色线条代表三叠纪活动的断裂(同碰撞构造);黑色线条代表其它断裂Fig.12 The I-I'2D seismic section across the Niaoshan and Shalong faults(a)and the J-J'3D seismic section across the Manan fault(b)

2 塔东南(阿尔金山前)的中生代碰撞相关构造

塔里木盆地东南缘,也就是阿尔金山的西北麓(图1,图13)。这里发育塔里木盆地内部规模最大的断裂带——车尔臣断裂(图13,图14)。前人曾经在这里发现侏罗纪—白垩纪伸展构造,并将其解释为基墨里造山后构造(陈汉林等,2009)。作者最近在塔东南(阿尔金山前)地震资料解释时,发现除侏罗—白垩纪伸展构造之外,还发现了三叠纪的冲断构造,包括车尔臣断裂在三叠纪复活大规模冲断和其上盘较小的三叠纪冲断构造(图14)。这些冲断构造的分布基本上限于车尔臣断裂带及其上盘,即断裂东南侧,车尔臣断裂与阿尔金山之间;断裂下盘即断裂的西北侧不发育。三叠纪的冲断构造和侏罗纪—白垩纪正断层,共同构成了北羌塘—塔里木碰撞造山的一套完整的碰撞相关构造。

车尔臣断裂是塔南隆起与其西北侧各构造单元(塘沽孜巴斯凹陷、塔中低凸起、塔东凸起)之间的边界断裂。断裂平面上SW-NE向波浪状延伸约1 600 km(图13);剖面上为一高角度基底卷入型逆冲断层,倾向SE(图14)。

由于车尔臣断裂紧邻阿尔金走滑断裂系,且总体走向基本平行,很多地质学家将其归属阿尔金走滑断裂系,作为阿尔金走滑断裂系最北缘的断裂(崔军文等,2002;卢华复等,2006)。作者经研究认为,车尔臣断裂不是阿尔金晚新生代走滑断裂系的分支,它们在类型、变形时间和性质上都不相匹配。车尔臣断裂是一条基底卷入型逆冲断裂,形成时间是晚奥陶世—早志留世,与塔里木盆地南部的塘沽孜巴斯早古生代褶皱冲断带同期形成(Li et al.,2016a;杨海军等,2016),多期活动、长期演化。

车尔臣断裂在三叠纪曾经发生大规模冲断。在其上盘还伴生有多条较小规模的同期冲断构造(图13,图14)。断裂带下盘发育晚奥陶世—早志留世的塘沽孜巴斯褶皱冲断带。褶皱冲断带形成之后,构造较稳定,变形较弱,是一条保存很好的早古生代褶皱冲断带(Li et al.,2016a;杨海军等,2016)。断裂带上盘,大量地层缺失。前寒武系(?)变质岩之上往往直接不整合上覆以白垩系(东北段)甚至新生界(西南段),仅局部见到石炭—二叠系和侏罗系地层。这些石炭—二叠系卷入了三叠纪冲断构造变形,并形成石炭—二叠系与上覆地层之间的角度不整合(图14)。局部发育的石炭—二叠系和侏罗—白垩系,是判定三叠纪冲断存在的关键。

图13 塔东南断裂分布图Fig.13 The fault distribution of the SE Tarim Basin

图14 过车尔臣断裂的K-K'、L-L'、M-M'和N-N'二维地震剖面红色线条代表三叠纪活动的断裂(同碰撞构造);蓝色线条代表侏罗—白垩纪的正断层(碰撞后构造);黑色线条代表其它断裂Fig.14 The K-K',L-L',M-M'and N-N'2D seismic sections across the Qarqan fault

车尔臣断裂东北段是一条单一的基底卷入型逆冲断层。侏罗系—白垩系直接不整合于(前寒武系?)变质岩(上盘)和奥陶系(下盘)之上;其中,侏罗系向断层上方超覆尖灭。白垩系与新生界和侏罗系之间均为整合—平行不整合接触关系。断裂向上终止于白垩系底,未进入白垩系—新生界。构造变形主要见于侏罗系—白垩系底不整合面以下地层中,侏罗系—白垩系—新生界变形微弱甚至未变形(图14的N-N'剖面)。显然,车尔臣断裂东段的断裂活动结束于侏罗—白垩系沉积之前,但是,由于巨大的地层间断,无法准确、完整地恢复断裂的活动历史。

车尔臣断裂西南段由2~3条基底卷入型逆冲断层组成(图14的K-K'、L-L'和M-M'剖面)。断裂带内和断裂上盘见石炭—二叠系;其与上、下地层之间均为角度不整合接触关系(图14,图15)。石炭—二叠系直接角度不整合于(前寒武系?)变质岩(上盘)和奥陶系(下盘)之上。这个不整合代表的是早期的构造事件,即早古生代的碰撞事件及其后续的构造隆升(Li et al.,2016a;杨海军等,2016)。石炭—二叠系之上不整合上覆以古近系(上盘)或三叠系(下盘)。下盘,石炭—二叠系及其以上地层构造变形微弱,说明石炭—二叠纪之后的冲断构造变形基本未影响到下盘。除了车尔臣断裂,其上盘还有几条小的逆冲断层也清晰地显示二叠纪之后、古近纪之前曾经发生明显的冲断构造变形。车尔臣断裂东北段的地震剖面告诉我们,这期冲断发生于侏罗纪之前。昆仑山前杜瓦地区的地层和构造特征说明,这期冲断发生于早三叠世之后。这是晚三叠世发生的一次大规模冲断作用。这期冲断作用引起车尔臣断裂大规模复活的同时,在其东南侧还形成了一系列新的冲断构造(图14 L-L'和M-M'剖面)。

图15 过车尔臣断裂西南段的等时地层格架剖面Fig.15 A simplified chronostratigraphic section across the western segment of the Qarqan fault

车尔臣断裂西南段及其上盘的一些较小的断层,向上断开新生界直至近地表,并在新生界形成断层相关褶皱(图14之K-K'、L-L'和M-M'剖面),说明车尔臣断裂西南段还存在第三期冲断构造变形,(晚)新生代冲断构造。这不是本文研究的主题。

3 讨论和结论

3.1 塔里木盆地南部发育晚三叠世冲断构造和侏罗—白垩纪伸展构造

塔里木盆地南部已知的晚三叠世冲断构造分布于西昆仑山前、阿尔金山前和麦盖提斜坡;侏罗—白垩纪伸展构造仅见于西昆仑山前和阿尔金山前。

晚三叠世冲断构造是逆冲断层(包括滑脱断层)及其相关褶皱。冲断构造发育于二叠系及其以下地层中,说明构造变形发生的时间为二叠系沉积之后。研究区(西昆仑山前、阿尔金山前和麦盖提斜坡)普遍缺失三叠系,未卷入冲断构造变形的侏罗系—白垩系甚至古近系直接不整合于冲断构造之上,说明变形结束于侏罗系沉积之前。地层的缺失给冲断变形时间的准确判定造成了困难。杜瓦地区下三叠统乌尊萨依组的存在(图4),是判定这期冲断变形时间的一个重要依据。乌尊萨依组与下伏的上二叠统杜瓦组连续沉积,整合接触;与上覆侏罗—白垩系角度不整合接触。侏罗—白垩系超覆不整合于下三叠统之上。显然,这期冲断作用发生于中—晚三叠世,普遍认为是晚三叠世(Sobel,1999;陈发景等,2000;陈汉林等,2009;陈延贵等,2018)。

侏罗—白垩纪伸展构造是一系列正断层,形成一系列地堑、半地堑,控制着西昆仑山前和阿尔金山前侏罗—白垩系的分布和沉积充填过程;侏罗—白垩系是其生长地层,代表其活动时间。这期伸展构造的变形时间是清晰、可信的。

3.2 晚三叠世冲断构造是北羌塘—塔里木碰撞造山带的同碰撞构造

塔里木盆地南部的晚三叠世冲断构造,在昆仑山前和阿尔金是山前主要由造山带向塔里木盆地的冲断(图7,图8,图13,图14),麦盖提斜坡有反冲(图10~图12);总体显示近南北向的古挤压构造应力场。当时,塔里木北侧的古亚洲洋已经关闭(图16)(李 曰 俊 等,2001,2009,2010;Li et al.,2001,2002,2005,2013;Xiao et al.,2002,2008,2009;赵岩等,2012;李洪辉等,2020;Wen et al.,2020),无法提供塔里木南部冲断构造变形的动力来源。这些冲断构造变形的动力来源只能来自塔里木板块的南侧。冲断构造变形时间(晚三叠世)与(北)羌塘—塔里木碰撞时间(贾承造等,2001;Yang et al.,2002;陈汉林等,2009)基本一致。北羌塘—塔里木之间的碰撞造山为塔里木盆地南部的晚三叠世冲断构造变形提供了动力来源;这些冲断构造是北羌塘—塔里木碰撞造山的同碰撞构造。

3.3 侏罗纪—白垩纪伸展构造是北羌塘—塔里木碰撞造山带的碰撞后构造

塔里木盆地南部的侏罗纪—白垩纪伸展构造,是侏罗纪—白垩纪形成的正断层及其控制的地堑、半地堑(图6a,图7,图8,图14)。它们紧随晚三叠世同碰撞构造形成,活动时间与北羌塘—塔里木碰撞造山后的应力松弛阶段(贾承造等,2001;Yang et al.,2002;陈汉林等,2009)一致,应该是碰撞后构造。

3.4 塔里木盆地南部的中生代碰撞相关构造对古特提斯洋闭合过程的指示意义

塔里木盆地南部发育的晚三叠世冲断构造和侏罗纪—白垩纪伸展构造,构成了北羌塘—塔里木碰撞造山过程中形成的一套完整的碰撞相关构造。前者是同碰撞构造,后者是碰撞后构造。这期碰撞事件是古特提斯构造演化的重要组成部分。

特提斯是劳亚大陆和冈瓦纳大陆之间的一条超级造山带,包括众多的缝合带/造山带(ȘengÖr,1987,1990;ȘengÖr et al.,1988;Hsüet al.,1995;ȘengÖr and Natal'in,1996;吴福元等,2020;曾庆高等,2020)。通常将特提斯划分为石炭纪—侏罗纪古特提斯和中—新生代新特提斯(StÖcklin,1968;ȘengÖr et al.,1988)。特提斯域石炭纪之前的古洋盆及其闭合形成的缝合带,有人认为不属于特提斯的范畴(ȘengÖr et al.,1988);有人将其划分出来,与古、新特提斯并列,称之为原特提斯(潘裕生,1989;张建新等,2015;吴福元等,2020);也有人认为特提斯的历史不只限于二叠纪—新生代,应该包括晚石炭世之前的历史,最早可以追溯至寒武纪甚至晚前寒武纪(Tozer,1989;Scotese,2002)。鉴于古特提斯域的许多古缝合带所代表的古洋盆,都是从早古生代连续演化而来(Metcalfe,1988;Tozer,1989;杨树峰等,1999;Scotese,2002;李才等,2008;吴彦旺,2013;张建新等,2015),即,古特提斯洋具有残余洋盆的性质,而不是新生成的洋盆,所以我们建议:把古特提斯域早古生代—早石炭世的地质历史也归属古特提斯的范畴,是古特提斯演化的早期阶段。

古特提斯域的地块几乎都是源自冈瓦纳大陆。它们拼合以后的集合体被称之为基墨里大陆(Cimmerian continent)或基墨里造山带(Cimmerides)(ȘengÖr,1984;ȘengÖr et al.,1988)。在青藏高原,羌塘地体是基墨里大陆的主体。它以龙木措—双湖缝合带为界分为南、北羌塘(李才,1987;Metcalfe,1994;李曰俊等,1997;邓希光等,2000)。蓝片岩年代学(鲍佩声等,1999;邓希光等,2000;翟庆国等,2009;朱同兴等,2010)、俯冲—碰撞相关岩浆活动(Kapp et al.,2003;张修正等,2014;李静超等,2015;髙曦等,2019)、放射虫动物群(李曰俊等,1997;朱同兴等,2006)、沉积构造背景(李曰俊等,2000)等证据表明,龙木措—双湖古洋盆晚三叠世还没有闭合,古洋壳还在向北侧俯冲并形成火山弧,即,南、北羌塘晚三叠世还没有拼合为统一的羌塘地体。所以,晚三叠世与塔里木板块南缘碰撞的是北羌塘地体(图16b)。

当时,塔里木板块南缘是一个活动大陆边缘,发育岩浆岛弧(中昆仑岛弧)和弧后盆地(奥依塔格—库地弧后盆地)(图16a)。这是在早古生代增生造山带(Xiao et al.,2005)基础上,弧后拉张形成的沟—弧—盆体系。晚三叠世直接与北羌塘地块碰撞的是中昆仑岛弧。北羌塘—中昆仑碰撞引起奥依塔格—库地弧后盆地的闭合和中昆仑—塔里木之间的弧—陆碰撞。实际上是这一弧—陆碰撞为塔里木南部晚三叠世同碰撞构造变形提供了直接的动力来源。可见,晚三叠世北羌塘—塔里木碰撞是一次复杂的碰撞造山过程。

图16 塔里木盆地及相邻地质体早三叠世(a)和晚三叠世(b)构造古地理格局示意图Fig.16 Schematic diagram showing the tectono-paleogeographic framework of Tarim Basin and adjacent units in Early Triassic(a)and Late Triassic(b)

随后(可能是侏罗纪),龙木措—双湖古洋盆闭合,南羌塘地体拼接到北羌塘的南缘,古特提斯洋才最终闭合。古特提斯的演化历史,总体上就是来自冈瓦纳一系列地块,逐个向北拼贴到欧亚板块南缘,欧亚板块不断向南增生的过程。

致 谢研究所用地震剖面由中国石油塔里木油田分公司提供。研究和成文过程中,王道轩教授、王振宇教授、罗顺社教授、杨芝林高工、赵甜玉工程师提供了友好的帮助。审稿人和编辑的建设性修改意见,明显地提高了论文的质量。在此一并致以由衷的感谢。

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