Question

构造演化模式

Answer 1

一、地壳地质特征

根据初始地壳模型(崔作舟等，1995)，利用纵波速度v_P与密度的经验转换公式等，将初始地壳-上地幔速度转换成密度值，剖面向两端各延长数十千米。去掉区域背景场，反演了地壳上地幔结构，推测基底起伏形态，拟合莫霍面。北祁连造山带内结晶基底为隆起区，两侧盆地如酒泉盆地和哈拉湖地区为基底凹陷区。镜铁山至金塔之间基底的平均地震波速度较高，这是由于沉积层较薄，主要反映了结晶基底的速度值。镜铁山至金塔之间基底埋深浅，并在深部相连，这一特点在深源磁性分布反演中也得到了证实。北祁连西段古元古界北大河群具有重力高、磁力高和速度高的三高的地球物理特征。

北祁连西段处于软流圈上隆、地幔岩石圈减薄部位。中地壳存在较厚的低速层，上地壳相对速度较高，这可能是由于上地壳内基性成分较高所致。北祁连西段几条广泛发育的铁镁—超铁镁质岩带可能与此有关。北祁连构造带地壳厚度较大，为60km左右。该区地壳可划分为上、中、下3层。

北祁连西段的莫霍面是由北向南逐渐加深的，南北大约相差3～5km。

上地幔顶部纵波速度在北祁连西段下面为8.10km/s。面波三维速度结构资料表明(安昌强等，1993)，上地幔低速层的速度为4.10～4.30km/s，上地幔低速层的顶界埋深为74km。这就是说上地幔盖层厚度较小，仅为10～20km。直到深达200km的上地幔，低速层的速度值仍未回返，可见其厚度较大，至少不小于120km。由此可见，该区具有活动的上地幔和活动的地壳。这可能正是祁连山地区急剧隆升的重要因素之一。软弱的上地幔也吸收了印度板块向北推移产生的压应力，构成了青藏高原的北界。上隆的软流圈，减薄的岩石圈地幔，伸入岩石圈的断裂构成了幔源物质向上运移的条件和通道。地表广泛出露的祁连山区加里东期铁镁—超铁镁质岩带证实了这种推测。

地球动力学模型(图1-3)反映了主要构造单元的运动学过程，以及地壳的缩短增厚变形状态。印度板块向北为主，欧亚板块向南为辅的双向挤压，软流圈上隆等是祁连山大陆岩石圈变形的主要力源。挤压作用主要发生在地壳中，地表表层以逆冲走滑运动和滞后的伸展构造为主。构成了岩石圈最新变形的力学系统，祁连山正是在这种动力学环境中于新生代晚期隆起的(毛景文等，2003)。

图1-3 北祁连西段多金属成矿带深部地球物理背景示意图(据毛景文等，2003)

二、构造演化阶段

阶段1大陆裂谷构造演化阶段(冯益民，1997)

近年来，国内外学者对超级联合大陆(super continent)的研究揭示，曾存在一个新元古代超级大陆，时限1050～700Ma。古中国大陆出现的时限与此相当(黄汲清等，1979)。而沿北祁连-北秦岭的大陆裂谷作用正是在此之后(夏林圻等，1991;冯益民等，1996;陈炳蔚等，1996)。这次大陆裂谷作用生成震旦纪—早中寒武世的双峰式火山岩(夏林圻等，1991)。并伴有白银、郭米寺等铜多金属块状硫化物矿产的形成(彭礼贵等，1995;邬介人等，1994)。

晚寒武世是大洋裂谷的萌生期。与大陆裂谷发展同时或稍后，在拉脊山一带形成陆内裂谷。

阶段2洋底扩张及沟弧盆体系大洋盆地演化

祁连造山带的板块构造体制是在大陆裂谷的基础上发展演化而成的。大约在晚寒武世—早奥陶世时，沿北祁连的黑河河谷一带形成初始大洋裂谷系，川刺沟蛇绿岩底部变质橄榄岩中交代型金云母的发现(夏林圻等，1996)为此提供了佐证，到早中奥陶世，已形成完整的沟弧盆体系，出现了以玉石沟-川刺沟蛇绿岩为代表的洋中脊型蛇绿岩，以大岔大坂蛇绿岩为代表的岛弧扩张脊型蛇绿岩，及以塔墩沟蛇绿岩、老虎山蛇绿岩为代表的弧后扩张脊型蛇绿岩(冯益民等，1996);在洋中脊型蛇绿岩带与岛弧扩张脊型蛇绿岩带之间出现了该期的俯冲杂岩带(冯益民等，1996;WuHetal.，1993)。在永登石灰沟一带出现了成熟岛弧(夏林圻等，1991)。上述岩石记录为祁连山曾存在完整的沟弧盆体系和成熟大洋提供了有力的证据。

阶段3造山作用

祁连山从早中奥陶世开始经历了俯冲造山、碰撞造山和陆内造山作用。俯冲造山开始于460Ma或更早，可以追溯到495Ma(FengYiminetal.，1996)。俯冲造山的结果是在北祁连形成岛弧及岛弧山链，并造就了晚奥陶世残留洋盆和中祁连北缘的陆缘裂谷———红沟陆缘裂谷，其中有以铜为主的块状硫化物矿床生成(冯益民等，1996;邬介人等，1994)。

碰撞造山发生于志留纪—泥盆纪，可以分成碰撞造山带形成期和抬升期。第一阶段主要发生在中晚志留世，残留海盆封闭，两侧刚性大陆碰撞，新生的碰撞造山带形成;第二阶段主要发生在泥盆纪，造山带抬升，磨拉石形成。

这次碰撞造山作用，在中南祁连地区引起陆表海沉积的褶皱。除此而外，在整个祁连地区，还引起壳内酸性深成岩浆活动，形成造山期花岗岩类侵位。