新元古代超级古陆——Rodinia古陆自震旦纪开始裂解, 至寒武纪塔里木地块周缘已有洋壳出现。
(一)寒武纪塔里木周缘大地构造背景及演化
寒武纪为大陆的快速裂解时期。西伯利亚古陆的分裂产生了古亚洲洋, 萨拉伊尔-蒙古湖区为古亚洲洋的北支,具边缘海性质。阿尔泰南侧的斋桑-北准噶尔一带,也存在着震旦纪—奥陶纪的蛇绿岩, 为古亚洲洋的残余。查尔斯克蛇绿岩铅同位素年龄为700Ma或更老, 向东发育洪古勒楞蛇绿岩和阿尔曼特蛇绿岩,显示了古亚洲洋的存在。早寒武世以后,萨拉伊尔运动造成地壳强烈挤压,邻区有晚寒武世磨拉石及酸性钾、钠型后成火山岩及大型石英闪长岩-花岗岩侵入及蛇绿岩推覆于古老地壳之上,说明古亚洲洋北支开始闭合。
哈萨克斯坦-准噶尔板块包括了漂浮在古亚洲洋中的各大小陆块, 如伊犁、中天山等, 包括了中哈萨克斯坦-北天山及巴尔喀什-准噶尔等广大地区。发育在中天山地块与准噶尔-吐哈地块之间的北天山洋在震旦纪—寒武纪已经产生, 托克逊米什沟一带的构造混杂岩(车自成, 1993; 马瑞士, 1993)与干沟蛇绿岩套为北天山洋活动的残余, 其西延可能与唐巴勒蛇绿岩套相连。唐巴勒浅色辉长岩或斜长花岗岩中榍石斜长石Pb-Pb等时线值为 (508±20)Ma, U-Pb年龄值为520～480Ma, 这种年龄值代表了蛇绿岩的结晶与形成年龄(肖序常, 1991)。 陈哲夫等(1997)认为该洋盆自中寒武世开始向中天山地体下俯冲, 并持续至中奥陶世。
塔里木地块西南缘的裂解作用加剧, 在北昆仑一带于晚震旦世—早寒武世出现了半深海—深海盆地, 自裂谷向洋盆的转换可能出现在中寒武世(何国琦等, 1994)。但也有学者认为可能在震旦纪早期北昆仑带已裂解成洋, 这是根据库地北蛇绿岩年龄为860.5Ma(汪玉珍, 1982)和689Ma(潘裕生, 1994)推测的。
(二)奥陶纪塔里木周缘大地构造背景及演化
奥陶纪为古亚洲洋演化的关键时期。其南部分支南天山洋发育形成, 同时北昆仑洋向中昆仑地体下俯冲消减, 最终导致奥陶纪末中昆仑地体与塔里木块体的碰撞, 在阿尔金带形成完整的沟弧盆系。周缘构造环境的变化导致盆地内部在原有构造格局的基础上, 出现强烈的分异演化。
1. 古亚洲洋南支——南天山洋的形成
南天山存在两条蛇绿岩带(图2-2-6)。 在南天山北缘长阿吾子蛇绿岩中的辉长岩获得 (439.4±26.9)Ma的40Ar-39Ar年龄(郝杰, 1993), 该年龄代表了南天山洋盆的扩张时代, 标志着奥陶纪时南天山洋盆已经形成。 南带的蛇绿岩为晚志留世—早泥盆世(陈哲夫等, 1997), 代表着南天山洋盆的进一步发育。
图2-2-6 天山蛇绿岩分布示意图(据贾承造等,1997)
2.北昆仑洋的消减与关闭
西昆仑蛇绿岩主要沿乌依塔格—库地—阿其克库勒湖—香日德一线分布(图2-2-7),其中以库地蛇绿岩最为典型。
图2-2-7 昆仑山构造带和蛇绿岩分布示意图(据贾承造,1997,2004)
在乌依塔格-库地-阿其克库勒湖-香日德缝合带的南侧, 发育了大量早古生代中酸性侵入岩和火山岩, 有库地北闪长岩、花岗岩闪长岩体, 康西瓦北花岗岩体等, 断续分布达600km以上。这些中酸性侵入岩形成于岛弧构造背景 (马瑞士等, 1995), 同位素年龄集中在449～494Ma(奥陶纪—志留纪)。其成因是北昆仑洋沿乌依塔格—库地—香日德一线向南俯冲消减, 形成了位于中昆仑地体上的早古生代岛弧岩浆岩带。
中奥陶世, 这一俯冲作用达到高峰, 造成大规模的火山作用和侵入作用, 因此塔里木盆地中奥陶世地层中火山灰和火山碎屑沉积广泛发育。侵入岩侵入层位一般未穿入志留系,表明其主要侵入时代为晚奥陶世(贾承造等,2004),侵入范围主要为满加尔坳陷,分布面积达几万平方千米。推测在奥陶纪末期,北昆仑洋已接近关闭。
3.阿尔金山北缘沟-弧-盆体系的形成与消亡
阿尔金山北缘断裂以北出露塔里木南部地块的结晶基底岩系——太古宙麻粒岩相变质岩系。而在阿尔金山主体部位, 可以分出近东西向分布的早古生代坳拉槽构造,槽内可能主要为奥陶系。奥陶系下部主要为火山熔岩和火山碎屑岩组合, 上部以沉积岩为主, 主要有灰黑色‘板岩、硅质板岩 (泥质岩)、灰色灰岩等夹中基性凝灰质熔岩、透镜状磁铁矿和赤铁矿、细粒石英砂岩。坳拉槽内发育有近东西向分布的基性-超基性岩带, 古生代地层与该岩带为沉积接触或构造混杂关系, 构成了阿尔金山北部早古生代蛇绿混杂岩带。
阿尔金山北缘地区早古生代坳拉槽内同时发育中、酸性侵入岩带, 以岩基、岩株、岩枝及不规则状产出, 陈宣华等 (2001)认为它们可能形成于活动陆缘的 (火山)岛弧构造环境。
该地区古生代火山岩类与蛇绿岩伴生, 自西而东呈近东西向展布, 往东向正常沉积岩过渡。火山岩岩石组合表现为双峰式, 主要为玄武岩、流纹岩, 少量粗面玄武岩、玄武质粗面安山岩和英安岩等,属于亚碱性系列火山岩系,其中玄武岩主要类型为岛弧拉斑玄武岩。火山岩类可能形成于包括岛弧、洋中脊和板内等各种构造环境在内的大洋环境, 其中拉配泉西面的流纹岩同位素年龄大约为480Ma(Grehels, 1999)。
根据花岗岩类和火山岩类的构造环境判别, 阿尔金山北缘地区在早古生代可能存在一个 “洋” 的环境, 并具有一个完整的沟-弧-盆体系, 陈宣华等 (2001)称之为 “阿尔金洋”。 它与祁连山地区早、中奥陶世形成的完整的沟-弧-盆体系和成熟大洋 (冯益民, 1997)在时间上相当, 因此可能是相通的。
许志琴等 (2006)将北阿尔金带与北祁连带、南阿尔金带与南祁连带相连, 包括它们的火山岛弧带、蛇绿岩带和 (超)高压变质带等之间的对应关系。尽管对区域构造格局的研究还存在不同意见, 但对花岗岩类和火山岩类的构造环境研究表明, 阿尔金山北缘地区在早古生代可能发育完整的沟-弧-盆体系。近年来, 对阿尔金英格利萨依一带超高压石榴子石、二辉橄榄岩和超高压含石榴子石花岗质片麻岩的研究表明, 这些超高压岩石的形成是陆壳深俯冲作用的产物 (刘良等, 2005, 2003, 2002), 进一步证明了该海沟的存在。在弧后盆地中, 沿巴什考供断裂南北出现相带分异: 其南侧肃拉穆宁地区以台地及其边缘浅水相沉积为主, 其北侧拉配泉地区为一套巨厚的槽盆相酸性-基性火山岩、碎屑岩夹灰岩地层 (时间上为中奥陶世)。该弧后盆地在晚奥陶世消亡。