基底变形的主要特征及基底的形成演化

发布网友发布时间：2022-05-01 09:00

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热心网友时间：2022-06-27 03:22

一、基底变形的主要特征

由图1-23可以看出,沿断面的构造变形似乎是围绕三大板块相互交界的两条板块构造缝合带展布。呈现出与缝合带平行或近乎平行的条带状构造变形样式。而在板块内部,包括塔里木*微板块和准噶尔微板块都因覆盖有巨厚的中新生界沉积物,无法辨认其基底构造的变形样式。因此,整体上呈现出环绕哈萨克斯坦-准噶尔板块南北两侧的板块碰撞缝合构造相关特色的变形。就涉及断面相关范围,展现出环绕准噶尔地块似眼状构造样式。中部的透镜体是准噶尔地块,南北两侧的眼帘则为北准噶尔弧盆构造带和南准噶尔弧盆构造带,跨过构造缝合带则又是另一个板块边缘的弧盆构造带。其主要特征如下:

强烈挤压冲断型的构造变形:其主要特点是发育在构造缝合带的两侧,由一系列近乎平行的断裂和紧闭及倒转的褶皱带组成,呈逆冲断片推覆构造的型式。图1-23是额尔齐斯-布尔根板块构造缝合带北侧的逆冲断片构造示意剖面,显示缝合带北侧的一系列冲断片向南逆冲。图1-24是横切天山造山带的剖面,显示出纳伦-拉那提-红柳河构造缝合带两侧的冲断构造近乎涉及整个天山造山带。这种强烈的冲断型推覆构造变形反映了板块碰撞过程中的强大近南北向的挤压力的作用。

图1-23 阿尔泰逆冲推覆构造示意剖面

图1-24 天山造山带的逆冲推覆构造示意剖面

板块边缘的褶皱变形作用:沿着两条构造缝合带两侧的几个次级构造单元的发育,显示了明显的条带状和地质时代的褶皱序列(图1-25,图1-26)。纳伦-那拉提-红柳河构造缝合带南侧依次出露南天山早古生代边缘海盆和南天山晚古生代裂陷槽。表明一种碰撞过程板缘的翘起抬升和相对拗陷(相当于裂陷槽)。缝合带北侧分别出露伊犁地块、博罗霍络早古生代岛弧、伊连哈比尔尕晚古生代裂陷槽。由于伊犁地块涉及在断面中的仅是尺度相对小的块体,又是叠加在早古生代岛弧上的石炭纪裂谷。则哈萨克斯坦-准噶尔板块南缘显示出靠近缝合带板缘的翘起抬升和背离缝合带的拗陷,呈现地壳板块因近南北向碰撞挤压而形成近东西向褶皱变形(图1-25,图1-26)。地质年代上看,次级构造单元从缝合带内向外侧由老变新的规律变化。沿着额尔齐斯-布尔根构造缝合带两侧发育的构造变形类型类似,只是呈现另一种褶皱变形样式。由缝合带向北侧依次发育卡尔巴-纳雷姆石炭纪—二叠纪岩浆弧、壳兰泥盆纪—石炭纪弧后盆地、哈纳斯-可可托海早古生代岩浆弧,反映的是板缘因南北向挤压而拗陷,并由北向南逆冲作用和抬升过程。缝合带向南侧依次发育的是:萨吾尔晚古生代岛弧、塔尔巴哈台-阿尔曼太早古生代岛弧、谢米斯台-库兰喀孜干晚古生代岛弧、达尔布特-克拉美里泥盆纪—石炭纪裂陷槽。呈现出一完整的由于碰撞而产生的向斜-背斜-向斜构造。整体上表现为沿缝合带的碰撞下拗两侧各形成巨型的背斜隆起,且在南侧背斜南翼同时形成深拗陷(裂陷槽)。

图1-25 纳伦-那拉提缝合带两侧板块碰撞拼合演化模式简图

图1-26 额尔齐斯-布尔根缝合带两侧板块碰撞拼合演化模式简图

二、基底的形成与演化

沿断面涉及三大板块(一级构造单元)和五个二级构造单元,板块之间的巨型构造缝合带以及相关的板缘构造带造成的大范围区域构造变质作用,使得基底的结构构造复杂化。同一板块的主体与其板缘构造单元可以具有不同的基底结构。但总体上看,根据已有的露头和变质程度,可明确区分出结晶基底和褶皱基底两大层次。

(一)结晶基底的形成阶段

由于不同板块的地质演化历史不同,其结晶基底的形成亦不同。西伯利亚的核心部分是古老的克拉通,具有太古宇和古元古界的结晶基底。但断面所涉及的是其南部边缘的一小部分。出露的最古老的结晶基底相当于中元古界蓟县系的一套低角闪岩相的变质岩。尽管沿着一些断裂带上有零星出露的角闪岩相或麻粒岩相的变质岩。却因是断层作用从深部带上来,所能获得的信息证据太少,且影响因素也多,故无法确认真正的地质年代。哈萨克斯坦-准噶尔板块的结晶基底则要复杂得多,二级构造单元准噶尔微板块的主体大部分被巨厚的中新生界所覆盖,边缘部分则发育巨厚的褶皱基底,对其是否有结晶基底的问题,至今仍然是一个争议的问题。不过,从其是显示的整体地球物理场特征及其边缘出露的零星露头,推测是存在有结晶基底的。其南部板缘出露的相当于古元古界上部的温泉群,虽然不是直接出露在断面条带内,但推测是代表准噶尔微板块的结晶基底。伊犁地块属于哈萨克斯坦-准噶尔板块的另一个二级构造单元,虽然在断面条带中涉及的范围不大,但它发育有明确的结晶基底,相当于古元古界上部的那拉提群,是一套中深变质的片麻岩、混合岩组成。塔里木板块发育的结晶基底是由古元古界组成,包括:木扎尔特群、兴地塔格群、达格拉格希拉克群,都是角闪岩相的变质岩。在这些变质岩中,特别是混合片麻岩中可以找到麻粒岩相岩石的残留团块。是否意味着塔里木板块内仍存在有更深层次或变质相更高的结晶基底,这完全是可能的,因它毕竟是一个古老的克拉通。但详尽的论证已不是本项目讨论的问题。

(二)褶皱基底的形成阶段

由于三个板块之间的碰撞、拼接、缝合作用,从早古生代的加里东运动开始至晚古生代华力西运动结束,使得全断面范围内的古生界及其之前的地层全部卷入区域性的浅绿片岩相-绿片岩相变质作用,形成了巨厚的褶皱基底。西伯利亚板块主体的中元古界至古生界地层本应是未变质的地台型盖层。但涉及在断面中的则是该板块边缘的阿尔泰古生代弧盆构造带。由于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间的碰撞缝合,使得从震旦系至古生代的石炭系均卷入了绿片岩相的区域变质作用,形成其褶皱基底。对于哈萨克斯坦-准噶尔板块的褶皱基底来说,包括石炭系及之前的古生界。其南侧板缘构造带还包括有中、新元古界。从变质相来看,相当于加里东旋回的古生界的变质相要略深一些,以绿片岩相为主。而相当于华力西旋回的晚古生界(不包括二叠系)的变质相则要浅一些,以低绿片岩相为主。尽管塔里木板块主体并不一定存在褶皱基底。但断面所涉及的其北部板缘构造带,由于板块碰撞及造山作用,使得下二叠统之前的地层均卷入区域动力变质作用,构成其结晶基底之上的褶皱基底。

(三)基底的构造演化

虽然出露的结晶基底的范围很小,但从已有的资料看,塔里木板块为古元古界的结晶基底;西伯利亚板块为中元古界结晶基底,而哈萨克斯坦-准噶尔板块可能具古元古界上部的结晶基底。说明这三板块在地壳演化的早期,即地壳初始固结时,各自是相对独立演化的,且固结的地质时代也不一样。塔里木板块可区分出早期地壳演化中两次明显的构造运动,即发生于古元古代早期的辛格尔运动和古元古代晚期的兴地运动。哈萨克斯坦-准噶尔板块中则只有古元古代晚期的兴地运动。西伯利亚板块的结晶基底则应是固结于中元古代的塔里木运动。结晶基底的固结之后,这三板块似乎都经历了各自的原始地壳的进一步增厚、增生扩大,并逐渐发展趋于成熟。表现在塔里木板块和哈萨克斯坦-准噶尔板块上各自沉积了浅海相-滨海相的中新元古界,一套碎屑岩夹碳酸盐岩建造,并含有叠层石化石。震旦纪时,西伯利亚板块南缘的阿尔泰地区在结晶基底固结之后,经历了相对稳定的板块边缘的扩张、增生阶段。从震旦纪—寒武纪,连续沉积厚达万米的复理石建造。而哈萨克斯坦-准噶尔板块南缘和塔里木板块,经历了世界性的大冰期,不同程度发育有冰碛相的沉积物。局部有火山作用。发生于早古生代的加里东运动和晚古生代的华力西运动,是三大板块发生碰撞、拼接、褶皱基底形成的主要构造事件。华力西运动结束,三大板块最后缝合成一个统一的*,并形成现今所见的基本构造格架。其构造演化主要是以两条构造缝合带各自展开(图1-25,图1-26)。

对于哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块相对碰撞的纳伦-那拉提-红柳河缝合带来说,当北侧发育博罗霍络早古生代岛弧,南侧发育南天山早古生代边缘海盆时,意味着两大板块业已开始碰撞。塔里木板块沿着哈尔克洋槽由南向北俯冲消减,并在那拉提一带产生高温变质带以及加里东期晚期和华力西期早期的花岗岩带。同时在塔里木板块一侧的晚志留世的基性火山岩中产生高压低温的变质作用形成蓝闪石片岩带。哈尔克洋槽于志留纪末—早泥盆纪初闭合,局部褶皱隆起。但仍还有较强烈的构造活动和中基性火山活动。石炭纪时,由于碰撞作用使北侧的哈萨克斯坦-准噶尔板块南缘产生地壳尺度的变形。靠近缝合带的伊犁地块因隆升而裂陷,其北侧由于碰撞挤压拗陷形成北天山海槽(伊连哈比尔尕裂陷槽),并沿海槽轴部产生深断裂,发育相对完整的蛇绿岩。位于缝合带南侧的塔里木板块北缘也由于近缝合带的碰撞翘起,南侧的地壳板块因挤压拗陷形成南天山洋(南天山晚古生代裂陷槽),并沿洋槽轴部产生深断裂(哈尔克断裂带),使一系列基性、超基性岩侵入。二叠纪时,强烈的碰撞作用转为大范围的造山隆升,形成天山造山带的基本格局。经历了早古生代的加里东运动和晚古生代的华力西运动,使缝合带两侧的所有结晶基底以上的地层都经历不同程度的绿片岩相变质作用和强烈的构造变形,从而形成相对统一的褶皱基底。

对于西伯利亚板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块之间的额尔齐斯-布尔根构造缝合带来说,北侧的哈纳斯-可可托海早古生代岛弧和南侧塔尔巴哈台-阿尔曼太早古生代岛弧的出现,意味着两大板块业已开始碰撞,准噶尔洋开始消减至奥陶纪末闭合。志留纪时,两板块已基本拼接到一起,并处于相对稳定的状态。两侧的下志留统很薄甚至缺失则说明这一点。晚古生代的华力西运动,使两板块再度因碰撞挤压,两侧板块边缘产生强烈的地壳变形。沿缝合带下拗和强烈的岩浆作用,北侧形成晚古生代岩浆弧和弧后盆地,南侧形成与缝合带近乎平行,并围绕准噶尔*地块的一系列岛弧和海槽(拗陷),如:萨吾尔晚古生代岛弧、塔尔巴哈台-阿尔曼太早古生代岛弧、谢米斯台-库兰喀孜干晚古生代岛弧,达尔布特-克拉美里泥盆纪—石炭纪裂陷槽。裂陷槽中由于深断裂的作用,同时发育蛇绿岩。对于三条古生代岛弧,以两新夹一老的形式呈条带排列。可有两种解释,其一可认为当时板块边缘岛弧形成时确实是因时间不同而发育的部位不同;其二则认为:在早古生代岛弧发育的基础上,由于地壳的构造变形,中部抬升两侧拗陷,晚古生代时分解为两条岛弧,整体上构成拗陷-隆起-拗陷的地壳尺度的背斜向斜构造。本书则趋向用后一种解释更为合理。同时条带状的边缘构造形式也反映碰撞挤压力的方向是近乎南北向的。石炭纪之后,两大板块碰撞作用基本停止,形成一体,构成统一的褶皱基底,全面隆起,并形成现今的基本构造格局。