Question

古构造演化

Answer 1

新元古代青白口纪末期的塔里木运动形成了由太古宇—古元古界结晶基底和中、新元古界褶皱构成的基底，为塔里木盆地的发育演化奠定了基础。自显生宙以来，伴随全球大陆的聚散过程，塔里木盆地的演化经历了前特提斯稳定克拉通与被动大陆边缘盆地原型发育阶段、前特提斯关闭前陆盆地-克拉通边缘坳陷盆地原型发育阶段、古特提斯开合旋回盆地原型发育阶段、新特提斯开合旋回盆地原型发育阶段、复合前陆盆地原型发育阶段5大构造旋回（表2-2-2），盆地的性质因所处大地构造位置不同、演化阶段不同而发生变化。

分析寒武纪—奥陶纪塔里木盆地原型盆地分布图可知：寒武纪—奥陶纪塔里木盆地构造格局表现出如下演化特点：

（1）盆地保持西高东低的格局，西部的克拉通内坳陷与东部的克拉通边缘坳陷之间以斜坡过渡，寒武纪—早奥陶世的沉积厚度西大东小，中、晚奥陶世的沉积厚度则西小东大，东部的克拉通边缘坳陷在晚奥陶世出现过补偿沉积。

（2）塔里木盆地寒武纪—奥陶纪可以简单地划分为早、晚两个不同的演化阶段。早期盆地以拉张、裂陷和海平面上升为背景，呈现为“西台东盆”的格局。沉积岩相的东西向差异迥然，晚寒武世—早奥陶世，在高沉积速率、高沉降的背景下中西部发育了巨厚的以浅水碳酸盐台地为标志的沉积组合（半局限台地、局限台地），东部的满加尔、库鲁克塔格地区则是持续的坳陷和沉降，在低沉积速率、高沉降的背景下沉积了一套欠补偿的深海硅、泥组合。盆地性质和构造格局的转变从早奥陶世末期开始发生，晚期盆地以挤压、局部隆起对应局部坳陷、海平面下降为大背景，沉积相带由东、西分带转换为南、北向分带。

（3）塔西克拉通内坳陷的东侧台缘斜坡相带在寒武纪—奥陶纪经历了由宽—窄—宽的演化过程，且不断西移，过塔中后向西南延伸。它与塔里木地块北侧、西北侧的斜坡构成“U”字形。

图2-2-7 塔里木盆地及邻区晚奥陶世良里塔格组沉积期原型盆地分布图

表2-2-2 塔里木盆地构造演化一览表

（4）早奥陶世，南压、北张的构造体制逐渐建立，导致塔里木盆地由东西分异的格局向南、北分异的格局转变。盆地内部的低隆起或低凸起形成或幅度加大。受阿尔金断裂系活动的影响，玛南、塔中、古城等低凸起或鼻状凸起形成，在压扭作用的影响下，它们呈雁列状展布。

（5）由于南部物源区的出现，塔西克拉通内挠曲盆地出现由局限台地向混积台地、混积陆棚的转变。最终塔西克拉通边缘盆地向前陆盆地格局转变。

古构造是指在现今构造形成之前的历次构造运动中所形成的或继承性发展起来的古隆起、古背斜、古断块、古潜山等构造。古构造，特别是与油气生成、运移高峰期适时匹配形成的古构造，不仅为古油气的运移指明方向，而且能为古油气的聚集成藏提供必要的条件和场所，控制了古油气藏的形成与分布，对现今油气藏形成与分布也有重要影响。通过对塔里木盆地寒武纪—奥陶纪原型盆地的恢复，可以将塔里木盆地寒武纪—奥陶纪古构造演化规律归纳为如下三个方面。

（一）寒武纪的强烈伸展作用形成了满加尔坳拉谷和南北天山洋

寒武纪，塔里木地区北部的主要构造单元为满加尔坳拉谷和南北天山洋（图2-2-1、图2-2-2、图2-2-3）。南华纪—寒武纪全球处于裂解期，从南华纪开始罗迪尼亚超级大陆解体，塔里木、华北、华南、柴达木等纷纷裂离，准噶尔、吐哈、赛里木湖、中天山、伊犁等地块也先后从古大陆分离，并向北漂移，在西伯利亚板块与塔里木板块之间形成了广阔的古亚洲大洋及大洋中漂浮着的众多块体，形成多岛洋格局。

南天山存在两条蛇绿岩带（图2-2-8）。北带由西部长阿吾子、古洛沟、老巴伦台至米什沟以北的马鞍桥一带；南带由黑英山、霍拉山北坡至库米什以南榆树沟，向西至阿合奇西北阔克沙勒一带也有分布。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世代，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。南天山奥陶纪主要为碳酸盐岩建造，沿着塔里木地块的北缘，发育了斜坡、浅-半深海相的被动大陆边缘环境下的沉积。

图2-2-8 天山蛇绿岩分布示意图

（据贾承造等，1997）

1—蛇绿岩；2—塔里木板块与哈萨克斯坦板块的分界线；3—新生代沉积盆地蛇绿岩带:①北天山；②长阿吾子；③古洛沟-库米什；④黑英山-色日克牙依拉克

初步确定在早古生代期间南天山洋盆中存在3列并行的岛弧带，从北向南分别为那拉提山岛弧带、哈尔克山-额尔宾山岛弧带和黑英山-虎拉山南缘岛弧带。而区域上在塔里木盆地北缘库鲁克塔格、柯坪、阿克苏等地，以及天山山脉中的博罗霍洛山，震旦纪至寒武纪地层的主体都为陆源碎屑岩夹碳酸盐岩，不含钙碱系列火山物质。在整个天山山脉中，迄今为止还没有发现确切的寒武纪钙碱系列岩浆活动。这些资料表明，天山山脉前身的古生代洋盆在震旦纪至寒武纪期间很可能处于持续扩张的阶段，其边缘为被动大陆边缘，并且以伊犁-巴仑台地块为界，北有北天山洋，南有南天山洋。

坳拉谷(aulacogen)也称为坳拉槽，是指古大陆在地幔柱作用下发生裂解产生三叉裂谷系，其中两支裂谷继续扩张，洋壳增生，向大洋演化，另一支裂谷伸入克拉通内部逐渐停止发育称为坳拉谷。中、新元古代在中国华北板块和塔里木板块周缘广泛发育坳拉谷，如冀辽坳拉谷、豫陕坳拉谷、贺兰坳拉谷、浙西坳拉谷、燕山汛河坳拉谷、白云鄂博-化德坳拉谷等。从南华纪（约800Ma）开始，由于地幔柱的作用，古大陆发生裂解产生三叉裂谷系，在塔里木板块的满加尔凹陷和库鲁克塔格地区发育一个坳拉谷，称为库-满坳拉谷或简称满加尔坳拉谷。地层层序特点表明，塔里木盆地库-满坳拉谷内外岩石层序存在显著的不同，在坳拉谷内发育典型的裂谷盆地岩石建造，在坳拉谷范围之外则发育稳定克拉通碳酸盐台地相沉积体系。库-满坳拉谷内寒武系底部广泛发育基性—超基性火山岩、侵入岩序列及深海半深海沉积岩建造，中、上部为一套深水碳酸盐岩沉积建造，具深水裂谷盆地沉积特征。

库鲁克塔格和满加尔地区，南华系—震旦系为酸性火山岩、火山碎屑岩、基性火山岩、冰碛岩和海相碎屑岩夹少量碳酸盐岩组合，具原始裂谷盆地沉积建造特征，表明本区在南华纪—震旦纪为原始裂谷盆地。从南华纪—震旦纪到奥陶纪发育了典型的坳拉谷裂谷沉积体系。坳拉谷内各时代的岩石组合，记录了坳拉谷从开始活动到消亡的构造发育过程。从南华纪开始，由于地幔柱的作用发育一个三叉裂谷系，其东面两支逐渐扩张发育为南天山洋，西部的一支裂谷伸入塔里木地块内部逐渐演化为废弃裂谷。南华纪—震旦纪和奥陶纪裂谷活动强烈，发育中酸性和基性双模式火山岩建造及复理石沉积体系，从志留纪开始停止扩张进入边缘坳陷阶段。坳拉谷范围以外，发育典型的浅海碳酸盐台地相沉积，围绕坳拉谷深水盆地相沉积呈环形分布，非常清晰地勾划出了坳拉谷原始形态和规模。

（二）早奥陶世拉张-挤压构造格局转换控制了三大区域古隆起形成

塔里木盆地寒武、奥陶纪的古构造格局是同期塔里木盆地经受周缘构造活动影响经受了由拉张向挤压构造格局的构造转换而形成的，在其形成后还会经受不同期的构造变革影响，而具有不同的发育特点。

寒武纪，塔西南水下隆起是塔里木地区主要构造单元之一，其形成源于北昆仑洋拉张程度的加大，在叶城—和田一带形成了水下低隆起，这是塔西南隆起的雏形。随着早奥陶世拉张—挤压构造格局的转换，早奥陶世塔里木地区发育了塔西南隆起、塔中隆起、塔北隆起、塘古孜巴斯坳陷和满加尔坳陷等主要构造单元（图2-2-9）；中奥陶世晚期塔里木地区主要古构造单元同早奥陶世，不同于早奥陶世的是，隆起范围扩大和坳陷范围缩小，反映了中奥陶世末南北向挤压的加剧所导致的盆地不均匀沉降及海平面的下降趋势（图2-2-10）。晚奥陶世末塔里木地区古构造图的主要构造单元包括：塔西南古隆起、塔中古隆起、塔西南和塔中间古隆起、塔东南古隆起、塔北古隆起、塔东古隆起、巴楚坳陷和塔北坳陷，主要构造单元呈明显的东西向展布趋势，反映了南北向挤压的构造环境（图2-2-11）。

图2-2-9 塔里木盆地早奥陶世古构造图

图2-2-10 塔里木盆地中奥陶世古构造图

图2-2-11 塔里木盆地晚奥陶世古构造图

可以简单地将源于构造格局转换的三大古隆起的形成演化历程归纳如下：

1.南华纪—寒武纪

南华纪沉积时，塔里木古陆块发生裂解，其内部发育有库满坳陷槽及周缘的裂谷系，位于塔西南边缘、北昆仑裂谷的肩部因均衡翘升和剥蚀而形成了塔西南隆起，隆起位于和田-叶城一线的北部，呈近NWW向展布，与北昆仑裂谷基本平行，东西长约180km，南北宽65km，面积8000km²。

2.早奥陶世末期

早奥陶世末期的加里东中期运动，使塔里木克拉通南部由伸展体制转化为挤压环境。塔西南隆起进一步发育，轴线向北西方向发生旋转，由早期的NWW向演化为NW向，呈宽缓的短轴状隆起，长280km，宽70km，面积18000km²。在克拉通的中部则形成孤立的塔中隆起，隆起为西部宽缓、东部窄陡的条状隆起，呈NW向展布，长210km，宽85km，面积11000km²。在其以东的塔东1、塔东2井区则发育有低缓的近扁圆形塔东隆起。在塔里木克拉通的北部与南天山海槽之间的塔北隆起开始发育，古隆起呈NE向展布，长330km，宽50km，面积10000km²。隆起北翼较陡，南翼宽缓，为两翼不对称的边缘隆起（表2-2-3）。

表2-2-3 塔里木盆地早奥陶世末古隆起特征表

3.奥陶纪末期

奥陶纪末期区域挤压作用的增强，塔里木克拉通发生东西向翘升运动，塔东地区发生大面积隆升，形成西低东高古构造格局。晚奥陶世良里塔格组沉积厚度从西向东厚度递增表明塔中隆起为西高东低格局（图2-2-12）。图2-2-13中，志留纪—泥盆纪沉积厚度从西向东递减，表明该时期塔中隆起为东高西低格局，充分说明了奥陶纪末期塔中地区遭受区域挤压作用的影响发生了东西向翘升运动。

塔里木盆地在寒武纪—奥陶纪时期主要的隆起单元包括：塔东南古隆起、塔西南古隆起、塔中古隆起和塔北古隆起。塔东南古隆起于奥陶纪末期基本定型，此时塔东古隆起包括古城墟隆起的中东部、满加尔坳陷的东部及英吉苏坳陷和孔雀河斜坡，为一向西倾伏的巨大的单斜型隆起，隆起面积5.5×10⁴km²（表2-2-4）。塔中古隆起奥陶纪末期定型，为一大型的穹状隆起，呈NW走向，轮廓面积1.73×10⁴km²，幅度2600m（表2-2-4）。

图2-2-12 塔中地区良里塔格组中13—中12—塔中162—塔中43井连井对比图

图2-2-13 塔中地区志留、泥盆系中18井—塔参1井—中4井连井对比图

表2-2-4 塔里木盆地奥陶纪末古隆起特征表

塔西南古隆起此时演化为大型的NW走向南翼较陡北翼平缓的大型隆起（其北翼呈西倾的大型单斜），这一时期是该古隆起发育的高峰期。隆起呈NW走向，东西长约300km，宽约70km，轮廓面积1.94×10⁴km²（表2-2-4）。奥陶纪末期塔南古隆起开始发育，古隆起呈NEE走向，西低东高，位于现今隆起的南部。塔东隆起的发育与其北侧的民丰北-且末大断裂的活动有密切关系。塔北隆起“四凸两凹”的构造格局基本定型，隆起为不规则的长轴状，呈NE走向，东西长约300km，宽约65km，轮廓面积1.60×10⁴km²（表2-2-4）。

（三）奥陶纪末西昆仑洋的闭合造山形成塔西南的前陆构造格局

前陆是指与造山带或活动带毗邻的、稳定的大陆部分，造山带的岩石向着前陆逆冲或掩覆。前陆盆地就是在这种前陆构造背景中发育的，沿造山带的大陆外侧分布的沉积盆地。西昆仑地区出露的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2-2-14），如库地蛇绿岩、柯岗蛇绿岩、乌依塔格蛇绿岩、木吉北蛇绿岩、纳赤台西野牛沟、诺木洪南、清水泉等，其中以库地蛇绿岩最为典型。同位素年龄集中在(510～423)Ma，表明寒武纪—奥陶纪西昆仑洋的存在。

图2-2-14 昆仑山构造带和蛇绿岩分布示意图

（据贾承造，1997，2004）

蛇绿岩：1—乌依塔克蛇绿岩；2—柯岗蛇绿岩；3—库地蛇绿岩；4—苏巴什蛇绿岩；5—慕土山蛇绿岩；6—东昆仑山野牛沟蛇绿岩；7—清水泉蛇绿岩；8—诺木洪南蛇绿岩；9—乌妥蛇绿岩；10—黑茨沟蛇绿岩；11—布青山蛇绿岩；12—玛沁蛇绿岩；13—大九坝蛇绿岩；14—北帕米尔蛇绿岩断裂：[1]尔干断裂；[2]坦河断裂；[3]断裂

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，不孜完沟花岗岩体，库地北花岗岩体，康西瓦北花岗岩体，乌依塔格花岗岩岩体、万宝沟花岗岩岩体等，断续分布达600km以上。这些岩体的同位素年龄集中在(449～494)Ma，属于奥陶纪—志留纪。这些中酸性侵入岩形成于岛弧构造背景（马瑞士等，1995）。其成因是北昆仑洋沿着乌依塔格—库地—阿其克库勒湖—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。此外，库地依些克沟剖面的几百米厚的杏仁状安山岩、安山质火山角砾岩、英安质岩屑凝灰岩、火山角砾岩等中酸性火山岩、中巴公路卡啦库力湖道班北侧的变质流纹岩、英安岩说明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；同时也造成了塔里木盆地的中奥陶世地层中火山灰和火山碎屑沉积的广泛发育。盆地内部的塔中31井在中上奥陶统钻揭了一套辉绿岩，该期侵入岩在地震剖面上有明显的显示，侵入岩中心呈漏斗形斜穿中上奥陶统，向外大部分地区沿层侵入。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。因此本研究认为：在早奥陶世拉张—挤压构造格局转换的大背景下，西昆仑洋经历了中、晚奥陶世的俯冲，洋盆逐渐被消减殆尽，两侧陆块（或岛弧）逐渐接近，最后于奥陶纪末发生碰撞，陆块边缘强烈变形隆升，碰撞型花岗岩岩基侵入（494～449Ma）形成规模巨大的中央造山系北昆仑缝合带，在北昆仑缝合带前陆或/弧后区因构造负载、地壳挠曲，塔西克拉通边缘挠曲盆地转变为前陆盆地格局。