论文部分内容阅读
目前天山造山带的研究相对集中于古生代的拼合历史和晚新生代的陆内造山作用，中生代天山的地形地貌和构造背景、天山不同构造部位新生代构造活动的差异性等关键科学问题尚存争议，有待进一步的探讨与论证，因此深入研究中-新生代天山及邻区的构造演化及盆山耦合就显得尤为重要。通过对天山北缘、西南天山前缘中-新生界开展碎屑锆石U-Pb(LA-ICP-MS)年代学、碎屑磷灰石裂变径迹年代学、高精度磁性地层学分析和新近系湖相叠层石稳定同位素测试，完成对天山南北缘中-新生代构造与盆山关系演化的研究。 天山北缘东大塘、塔西河剖面上古生界—第四系沉积碎屑锆石U-Pb年代学研究表明，下二叠统阿尔巴萨依组—第四系西域组的14件砂岩样品中碎屑锆石均源于南侧的天山，主要为岩浆成因（约78.9％），少数来自变质蚀源区(约21.1％)。碎屑锆石U-Pb年龄广泛分布于127-2856 Ma间，且主要可分为以下四组:127-197 Ma(峰值年龄159Ma)、250-379Ma（峰值年龄318Ma）、381-538Ma(峰值年龄406Ma)与543-2856 Ma(峰值年龄912Ma)。四组年龄分别指示着天山中生代岩浆作用、北天山—伊犁地块北缘的晚古生代岩浆岩带（天山北缘成盆以来的最重要源区）、中天山早古生代岩浆岩和元古代基底。天山北缘成盆以来的物源与盆山关系演化经历以下四个主要阶段:①晚石炭世-早三叠世:物源构成单一，碎屑物质基本源于北天山-伊犁地块北缘的晚古生代岩浆岩带。该时期天山北缘处于后碰撞伸展背景下，或为半地堑发育阶段;②中-晚三叠世—晚侏罗世:中-晚三叠世起盆山格局较显著调整，属被动坳陷盆地阶段。天山晚古生代—早中生代形成的正地形逐步接受剥蚀，以致中天山源区被广泛沟通;③早白垩世—古近纪:天山北缘构造回返，但盆山格局调整幅度较为有限，天山地形地貌无大的变动;④新近纪以来:晚新生代天山的复活导致了北天山前缘山麓的形成，以及天山北缘前陆盆地的正式确立。 天山北缘塔西河剖面早中新世湖相叠层石核部δ18O、δ13C值均逐渐变重，分别介于-11.3--6.9‰与-1.8-0.4‰间，金沟河剖面沙湾组湖相灰岩的δ18O与δ13C值分别为-10.2‰与-8.2‰，较塔西河组叠层石平均值明显偏轻，反映着渐新世—中新世天山北缘的沉积湖体显著咸化，气候趋于干旱化，其应受控于晚新生代以来天山的构造复活与强烈抬升剥蚀，以及山前盆地的快速充填。环青藏高原盆山体系内新生代湖相叠层石稳定同位素研究的现有成果汇总表明，渐新世—中-中新世青藏高原在持续构造隆升的同时经历区域干旱化。天山北缘及邻区各湖相叠层石的稳定同位素记录是晚新生代区域环境演化的“快照”。 乌鲁克恰提地区中-新生界开展的碎屑锆石U-Pb年代学、碎屑磷灰石裂变径迹分析、高精度磁性地层学研究结果表明，中侏罗世以来西南天山前缘的物源与盆山格局演化经历了中侏罗世—晚白垩世、第三纪以来两个阶段。乌鲁克恰提剖面中侏罗统杨叶组—第四系西域组8件砂岩样品的碎屑锆石U-Pb年龄分布于222-3179 Ma间，且可大致分为以下四组:240-320 Ma(峰值年龄为268Ma)、400-540 Ma(峰值年龄为443 Ma)、550-1600Ma(峰值年龄为834Ma)与1640-2800Ma(峰值年龄为1822 Ma)。碎屑锆石基本源自北侧的西南天山以及山前沉积物的再旋回。中侏罗统沉积的碎屑锆石年龄分布区间广，物源构成多元化，反映着同时期天山地区地形较平缓，西南天山山前水系发育。而康苏剖面下白垩统两件碎屑磷灰石样品的裂变径迹分析得到未重置中值年龄，其中生代单颗粒磷灰石年龄组分也体现出不同源区的共同作用。下白垩统克孜勒苏群中太古代—中元古代基底组分轻度增加，或指示着同时期研究区小幅度的构造抬升，其受控于欧亚板块南缘拉萨地体的拼贴事件。始新统卡拉塔尔组砂岩样品碎屑锆石U-Pb年龄广泛分布于222-2602Ma之间，且主要可分为以下四个组分:250-320Ma(23％)（峰值年龄为269Ma）、400-520Ma(29％)(峰值年龄为460Ma)、720-1240Ma(13％)(峰值年龄为819与919Ma)、1670-2610 Ma(17％)（峰值年龄为1836 Ma）。与下伏晚白垩世样品相比，太古代-元古代基底来源锆石组分增大，且呈现U-Pb年龄分布的多样性。该物源特征反映着早白垩世、甚至中侏罗世沉积的剥蚀与再旋回作用。乌鲁克恰提矿区剖面38.5-35.5-20.8 Ma间为一重要沉积缺失期，持续17.5-14.5 Ma，与巴什布拉克组与上覆克孜洛依组间的角度不整合相对应，其受控于西南天山始新世以来的隆升与剥蚀。南天山第三纪以来的构造抬升与山前变形应始于始新世。 乌鲁克恰提剖面中侏罗世杨叶组与下白垩统克孜勒苏群的碎屑磷灰石裂变径迹中值年龄分别为18.5±5.2 Ma与16.6±2.8 Ma，对应于南天山晚渐新世-中新世时的基底剥露期，且为完全重置年龄。南天山冲断带内一系列冲断构造的中-中新世活动与其同步。早新近纪安居安组的碎屑锆石U-Pb年龄中太古代-中元古代基底来源组分显著增大，也反映南天山基底在中-中新世时的强烈抬升和剥露。矿区剖面晚新生代地层沉积速率于～18.5 Ma与～14.2 Ma显著增大，亦表明西南天山于中-中新世快速构造隆升和剥蚀。塔拉斯—费尔干纳断裂系的第三纪右行走滑应始于中-中新世(Ca.18-16 Ma)，且为上述构造事件的重要机制。西南天山前缘的碎屑锆石U-Pb年代学、碎屑磷灰石裂变径迹分析、高精度磁性地层学共同表明，晚新生代以来南天山基底快速抬升—剥蚀，山前中生界—早新生界强烈沉积再旋回，这与库车盆地、准噶尔盆地南缘取得的认识均相同。而中-中新世确为新近纪以来天山快速隆升与剥蚀期的峰期。 新生代天山不同构造部位的构造隆升呈现差异性。南天山第三纪以来的构造抬升-剥蚀应始于始新世，早于北天山。晚新生代以来天山整体构造复活，并快速抬升-剥蚀。这一过程确可反映印度板块与欧亚板块碰撞远程效应的逐步向北传播，而帕米尔构造结的向北推挤及塔里木地块的顺时针旋转或是其重要构造机制。