阿尔金断裂研究的科学问题与研究思路

摘 要　 阿尔金断裂是青藏高原的西北边界,分隔了塔里木与柴达木盆地,是新生代中亚大 陆内一条重要的走滑断裂带,目前已成为中、外地学界瞩目的研究热点。作者阐明了在该项 研究中应解决的３个科学问题,并提出了研究思路：（１） 关于断裂形成时代的研究,目前存 在３种不同认识。其一,认为早古生代阿尔金断裂就已存在,强调自早古生代以来断裂的多 期活动;其二,认为断裂从华力西—印支期就开始活动;其三,作者根据柴达木盆地中由于 阿尔金断裂左行走滑而引起的 “反犛型” 同沉积构造的雏型从始新世晚期才开始出现,因而 认为阿尔金断裂从始新世晚期才开始出现,解决这一问题需要查明断裂带内出露的不同时代 的地层岩块究竟属于原地岩块还是异地岩块？同时应对断裂本身进行变形年代学研究;（２） 断裂运动学特征的研究。这关系到断裂两侧原有构造带、地块和原型盆地的构造复位问题, 作者认为通过断裂旁侧牵引构造形成的过程来研究断裂运动学演化的特征是一重要途径;（３） 断裂对中国西北大陆构造的影响。这３个科学问题的解决,对于重新认识中国西北大陆构造 的格架,对于中国西北地区找油勘探的战略部署都有重要意义。     

阿尔金山北缘早古生代岩浆活动的构造环境

阿尔金山北缘地处塔里木盆地和柴达木盆地之间的阿尔金断裂的西北,是青藏高原北部边界地区。该区花岗岩类主要形成于早古生代以来,为钙碱性岩系(碱性程度不高),发育Ⅰ型和A型两种花岗岩类,缺少S型花岗岩。早古生代与蛇绿岩伴生的双峰式火山岩系属于亚碱性系列,其中的玄武岩主要为拉斑系列,流纹岩属钙碱系列。花岗岩类构造环境分析和判别结果表明,阿尔金山北缘早古生代处在破坏性活动板块边缘,构造环境可能经历了早古生代活动陆缘的(火山)岛弧、中生代大陆造陆抬升以至新生代的后造山作用演化过程。火山岩类的构造环境分析结果表明,玄武岩类可能具有洋脊区、岛弧区和板内区各种构造环境,流纹岩类则主要处在板内区。以上分析说明早古生代"阿尔金洋"的存在。      

阿尔金断裂对柴达木盆地西南地区的影响——来自构造节理分析的证据

阿尔金断裂在100～85 Ma、40～25 Ma、10～8 Ma具有多期活动的特征。通过对柴达木盆地西南地区中-新生代地层中构造节理数据的采集、层面校正和综合分析,认为阿尔金断裂多期活动在柴达木盆地西南地区的表征存在差异：即晚白垩世断裂走滑活动对该地区的影响范围较窄,限于阿尔金山前附近;始新世上干柴沟组、中新世下油砂山组沉积之后,阿尔金断裂2期明显的走滑逆冲活动影响范围逐渐增大,可分别达到干柴沟、油砂山一带。这可能与南部青藏高原的多期推覆逆冲导致阿尔金断裂被动活化有关。因此,盆地西南地区油气勘探过程中阿尔金断裂3期走滑逆冲活动的影响值得重视。     

阿尔金断裂带新生代活动在柴达木盆地中的响应

阿尔金断裂新生代以来发生多期次的走滑运动,并伴随强烈的隆升作用,进而影响柴达木盆地新生代的构造演化。本文通过遥感卫星影像解译、地震反射剖面解释、区域地层分析,结合野外考察资料对阿尔金断裂新生代活动在柴达木盆地中的响应进行了研究。对柴达木盆地卫星影像的解译发现盆地中褶皱形态指示了近东西走向的褶皱构造带与近南北走向的褶皱构造带的叠加干涉效应,其中近东西向褶皱构造带是在印度/欧亚板块碰撞作用下青藏高原隆升并向北东扩展过程的响应,近南北向褶皱构造带是阿尔金断裂新生代活动的响应。对NW-SE向穿过阿尔金山-柴达木盆地的盆山结合带地震反射剖面的再解释,发现新生代地层中发育的多层生长地层,记录了阿尔金断裂新生代活动的信息。对盆地中新生代地层分布等厚图褶皱干涉样式的分析表明,上油砂山组沉积时期(14.9Ma)阿尔金断裂活动已经明显影响到柴达木盆地,而狮子沟组沉积时期(8.2~2.6Ma)断裂活动对柴达木盆地改造最强。通过对研究区已有的低温热年代学数据和沉积、构造、磁性地层年代学等方面研究成果的总结和分析,认为阿尔金断裂在新生代至少存在三期(~30Ma,~8Ma、~2.6Ma)强烈的构造活动和隆升作用,在柴达木盆地内表现为相应地质时代沉积速率的加快、沉积物岩性的变化、构造地貌的变形和同构造生长地层的出现。其中后两期(~8Ma、~2.6Ma)构造活动在整个青藏高原及周边地区广泛存在,为准同期构造事件,而月牙山地区地震地表破裂带的发现则表明阿尔金断裂带现在仍在强烈活动,并且直接影响到了柴达木盆地。阿尔金断裂带新生代以来的构造活动具有多期性,并影响和改造了柴达木盆地,可能对油气成藏有重要影响。     

阿尔金断裂两侧早古生代沉积建造与构造演化

阿尔金断裂两侧地质体能否对比,是中国西部地质领域里的重大科学问题,长期存在争议.以沉积建造和地质构造为基础,结合古生物和古地磁资料,对比分析早古生代阿尔金断裂两侧地质特点,认为早古生代阿尔金断裂两侧的岩相古地理及其他地质特征都具有很大差别:1)早寒武世塔里木陆块主要是伸展环境,缺少火山活动,祁连地区主要是收缩环境,发育...     

阿尔金断裂新生代活动方式及其与柴达木盆地的耦合分析

位于青藏高原北缘的阿尔金左旋走滑断裂是世界上规模最大也是最重要的线性构造之一,其新生代以来的活动方式是限定高原生长机制的重要边界条件.本文在对阿尔金山中不同方向隆起构造进行分析的基础上,综合前人资料论证了阿尔金断裂在晚始新世-中中新世时以基底剪切为主,大规模地表走滑则发生在中中新世以后.对柴达木盆地内近东西向和北西向断裂系统的分布、形态、活动时间进行了详细的分析,发现它们是在不同时间、不同区域、不同控制条件下形成的两套断裂系统,与阿尔金断裂的两阶段活动方式存在很好的耦合关系.柴达木盆地西北侧的沉积和构造特征表明阿尔金山的隆升幅度和范围在中中新世达到最大,随后则逐渐减小,这种变化也与阿尔金断裂从基底剪切到地表走滑的转换非常吻合.     

东昆仑山北缘山前构造带的特征及其对油气 成藏的意义

东昆仑山北缘山前构造带位于柴达木盆地南部,中新生代以来受东昆仑山和阿尔金断裂双重构造作用的影响,其油气成藏赋存规律尚不十分清楚。结合前人的资料,根据最新的地震资料解释成果,对研究区主要断裂的构造特征、活动性质、时代及其对油气成藏的控制作用进行了研究,认为东昆仑山北缘断裂与东昆仑山隆升、阿尔金断裂活动相关,中新世早期和早更新世末期为2期主要的活动期次,控制了该区生烃凹陷、油气成藏和后期的次生油藏。因此,研究东昆仑山北缘山前构造带的演化规律对寻找同类型油气藏具有重要意义。     

阿尔金断裂新生代构造活动的两阶段性——来自地震属性分析的证据

自新生代以来,柴达木盆地西北缘各构造单元受青藏高原持续挤压和阿尔金断裂走滑的影响,构造变形复杂,发育有多种不同性质,不同规模的断裂.地震属性技术是三维(3D)地震资料解释和构造分析的可靠依据,有助于客观、准确的揭示断裂的空间分布情况,是复杂地区地质解释的重要工具.本文利用地震属性技术,对位于阿尔金断裂南侧柴达木盆地西部的小梁山背斜深、浅层进行详细的断裂解译,发现该地区深部发育早期EW向逆冲断层;晚期由于阿尔金断裂大规模走滑的作用,形成由深部引发的NW向“楔形”逆冲断层,深部NW向断层的活动引发浅层的滑脱褶皱.综合分析认为阿尔金断裂新生代的活动分为早期隆升形成EW向斜向逆冲断层,晚期走滑运动发育控制现今背斜形态的NW向断层,具有两阶段活动的特点.     

阿尔金—祁连—昆仑造山带早古生代构造格架及结晶岩年代学研究进展

阿尔金—祁连—昆仑(阿祁昆)造山带早古生代加里东期的构造事件一直是国内外研究的热点,近年来发表了大量的研究成果。本文着重调研了各造山带内构造混杂带的重要组成部分——蛇绿岩、岩浆岩和高压—超高压变质岩的地球化学特征,尤其是同位素年代学资料。蛇绿岩的地球化学特征表明阿尔金—祁连—昆仑地区早古生代的蛇绿岩有MORB和OIB两种类型,其产出于成熟的洋盆、小洋盆或是与消减带有关的弧前或弧后盆地,还有很大的争议。根据大量的同位素年代学资料,阿尔金—祁连—昆仑地区洋盆在晚新元古代开启,寒武纪发育成熟,于中—晚奥陶世开始发生俯冲消减作用,晚志留世—早泥盆世进入碰撞后伸展阶段。再者,通过同位素年代学数据对比,证明北阿尔金与北祁连、南阿尔金与柴达木北缘、西昆仑与东昆仑在早古生代分别为同一条构造带,于新生代期间被活动的阿尔金左行走滑断裂错开了400多千米。     

中昆仑北部古生代构造岩浆作用及其演化

对地质研究较薄弱的中昆仑北部开展了古生代构造地层格局、构造变形及构造样式、古生代花岗岩区域分布及其地球化学特征、祁漫塔格群火山岩地球化学及其区域对比等研究,认为祁漫塔格群属寒武－早志留世,早古生代祁漫塔格地区可能不存在成熟大洋,而是以大陆裂谷或初始洋盆为特征;早古生代晚期祁漫塔格山北部被动大陆边缘转化为活动大陆边缘,沿鸭子泉－祁漫塔格主脊断裂汇聚闭合;晚古生代,早期以求勉雷克花岗穹隆为核心南北简单剪切滑覆;晚期沿昆中俯冲碰撞,昆中断裂以北地区转化为活动大陆边缘,古特提斯洋闭合。     

甘肃省三危山断裂带东段--片石山一带的韧性变形特征

三危山断裂隶属阿尔金断裂体系，处于华北板块与塔里木板块的结合部位。在玉门镇幅1／250000的区域地质调查中，发现三危山断裂带东段一甘肃省玉门镇片石山一带存在着早古生代和晚古生代两期不同性质、不同层次、不同构造组合样式的韧性变形。     

柴达木盆地西北缘始新世晚期古隆起与阿尔金断裂的形成

研究阿尔金断裂的演化是理解青藏高原隆升过程的重要环节.本文以柴达木盆地西北缘的地震剖面、残余厚度图、沉积相图等资料进行沉积、构造的综合研究,揭示了柴达木盆地西北缘在始新世晚期开始抬升,因此导致柴达木盆地西北缘生长地层的发育.这种抬升作用在平面上则表现为与阿尔金断裂呈～30°相交的NWW-SEE走向古隆起,以及与之相关的如冲积扇等边缘沉积相.本文分析认为阿尔金断裂在始新世晚期开始孕育,在深部形成左旋性质的韧性剪切带,在地表则通过形成左阶雁列式褶皱(即古隆起)来调节深部的位移量.     

阿尔金山喀腊大湾地区中酸性侵入岩SHRIMP年龄及其意义

阿尔金山东段喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,该区广泛发育中酸性侵入岩,前人将其确定为晚古生代。本文运用锆石SHRIMPU-Pb方法对该区的中酸性侵入岩进行测年,获得413～514Ma的年龄,确认喀腊大湾地区早古生代岩浆活动的存在。结合前人其他方法测年数据和红柳沟一带(喀腊大湾以西180km)中酸性侵入岩的SHRIMP测年资料和蛇绿岩的时代,将阿尔金山东段喀腊大湾地区中酸性岩浆活动划分为碰撞前岩浆活动(520～500Ma)、碰撞期岩浆活动(490～470Ma)和碰撞后岩浆活动(440～410Ma)三个阶段。     

"阿尔金群"的解体与阿尔金杂岩特征

阿尔金构造带因其所处青藏高原北缘构造转换主其地球动力学研究意义成为地学研究的热点地区，阿尔金群是该构造带的结晶基底。对它的研究以往主要集中于路线上，作者通过1：25万区调填图，对原阿尔金群的岩石组成、构造变形等作了系统调查后，认为：原阿尔金群是由前寒武纪不同时代中酸性变质古侵入体、变质表壳岩与含榴辉岩、石榴石二辉橄榄岩的高压超高压变质外来岩片等构成的构造杂岩，即阿尔金杂岩，真正的阿尔金岩群仅是其中的变质表壳岩类。阿尔金杂岩中不同地质体和不同岩类的变形及其相互关系复杂，它是经历了前寒武纪基底构造奠基－早古生代主造山期活化形成－晚古生代以来陆内变形多次改造而铸就的大型复合型构造带。     

苏吾什杰幅地质调查新成果及主要进展

在阿尔金构造带中段,首次在测区发现了新元古代末-早古生代初期石榴二辉橄榄岩和榴辉岩,在此基础上将前长城系原阿尔金群解体,并从其中解体出新太古代-古元古代中酸性变质古侵入体等;厘定出新元古代-早古生代早期阿尔金杂岩;鉴别并填绘出与板块俯冲-碰撞造山-后造山期伸展密切相关的奥陶纪阿南蛇绿构造混杂岩带和奥陶纪-泥盆纪阿尔金构造岩浆岩带;确定阿尔金断裂形成于白垩纪末,经历了主要4期变形.发现3个夷平面,计算出晚更新世以来测区隆升速度为1.58～1.8 cm/a,上升逾460m.     

柴达木盆地阿尔金斜坡带构造特征与阿尔金断裂形成时间讨论——以月牙山地区为例

研究区位于柴达木盆地阿尔金斜坡带的中段,跨越柴达木盆地、阿尔金断裂和索尔库里盆地三个构造单元,阿尔金斜坡带总体上表现为大致向南倾斜的斜坡,是一个在三位空间上变化的曲面,其包络面的走向与阿尔金断裂的走向基本一致。阿尔金斜坡带由与阿尔金断裂伴生的轴向近东西、靠近断裂逐渐向其收敛的背斜构成,在阿尔金山前表现为一系列斜列鼻状构造,在空间上呈宽缓的、隆拗相间的有规律性变化,在大部分地段表现为由堆垛式双重构造自北向南的逆冲作用形成的大型背斜的前翼。根据背斜前翼生长地层确定阿尔金断裂自下干柴沟组上段沉积时期(38Ma)开始形成,至今一直处于持续的活动状态。在下干柴沟组上段至上油砂山组沉积时期(38～8.1Ma),断裂的活动强度较小,自狮子沟组沉积开始(8.1Ma),断裂的活动强度明显增大。     

原特提斯洋的俯冲、增生及闭合:阿尔金-祁连-柴北缘造山系早古生代增生/碰撞造山作用

分布在青藏高原北缘的阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系被认为是原特提斯构造域最北部的构造拼合体。与其北侧具有长期增生历史的中亚造山系相比,特提斯造山拼合体被认为是各种来自冈瓦纳大陆北部大陆块体相互碰撞的产物。然而,与典型的阿尔卑斯和喜马拉雅碰撞造山带相比,阿尔金-祁连-柴北缘早古生代造山系包括有大量蛇绿岩、弧岩浆杂岩、俯冲-增生杂岩等,因此一些学者认为青藏高原北部的早古生代造山系为沿塔里木和华北克拉通边界向南逐渐增生的增生型造山带。但是,增生造山模式又很难解释南阿尔金-柴北缘地区普遍存在的与大陆俯冲有关的UHP变质岩、广泛分布的巴罗式变质作用和相关的岩浆作用,以及与碰撞造山有关的变形构造等。在本文中,通过对已有研究资料的综合总结,结合一些新的研究资料,我们提出在青藏高原东北缘的阿尔金-祁连-柴北缘造山系中,早古生代时期存在两种不同类型的造山作用,即增生和碰撞造山作用,其主要标志是北祁连-北阿尔金的HP/LT变质带、蛇绿混杂岩及与洋壳俯冲有关的构造岩浆作用,以及分布在柴北缘-南阿尔金与大陆俯冲和陆陆碰撞有关的UHP变质带、区域巴罗式变质作用、深熔作用、相关的岩浆活动及伸展垮塌作用等,并建立了一个反映原特提斯洋俯冲、增生、闭合及碰撞造山作用的构造模式。     

东昆仑—柴达木盆地北缘岩浆活动、构造演化、深部过程与成矿

利用岩石大地构造学方法 ,研究了东昆仑—柴达木盆地北缘地区的火成岩构造组合 ,对区内重要边界进行了重新分析研究 ;对本区的构造演化和深部过程得出了新的认识 ;重点分析了早古生代和晚古生代—早中生代两个构造岩浆旋回 ;初步对区内构造分区进行了重新厘定 ;在分析火成岩分布与矿产关系的基础上 ,重新总结了区域成矿规律 ,明确提出了找矿方向。研究成果主要为以下几个方面。(1)昆南断裂作为东昆仑—柴北缘与巴颜喀拉地块的分界断裂 ,事实上是中国南北两大坂块的边界。昆中断裂带是区内一条重要的地质界线 ,早古生代 (可能包括晚前寒武纪…     

塔里木盆地东南缘(阿尔金山)"变质基底"记录的多期构造热事件:锆石U-Pb年代学的制约

塔里木盆地东南缘的阿尔金山被认为是塔里木克拉通变质基底的主要出露地区之一。 本文通过阿尔金山北坡不整合在太古代-古元古代变质基底之上的安南坝群中的碎屑岩和中南阿尔金中深变质岩石(原定为阿尔金岩群)的锆石U-Pb年代学研究,来确定塔里木盆地东南缘变质基底的性质及所经历的多期构造热历史。研究结果显示,塔里木盆地东南缘的安南坝群中含砾砂岩的碎屑锆石年龄集中在1.92Ga左右,少量在2.0~2.4Ga,表明其碎屑物质主要来源于下伏的太古代-早元古代米兰岩群和相关的深成侵入体。在中阿尔金地块和南阿尔金俯冲碰撞杂岩带的深变质岩石中,锆石U-Pb年代学数据表明其记录有新元古代早期(920~940Ma)、新元古代晚期(760Ma左右)和早古生代(450~500Ma)三期构造热事件,新元古代早期的构造热事件与塔里木(或晋宁)造山作用有关,它普遍存在于塔里木盆地周缘的和南中国地块(扬子克拉通)的变质基底岩石中,与Rodinia超级大陆汇聚相关;新元古代晚期的构造热事件也同样广泛存在于塔里木盆地周缘和扬子克拉通之中,被认为与Rodinia超大陆的裂解作用有关。因此,在新元古代时期,阿尔金的地质演化历史与扬子克拉通非常相似,而与华北则有很大的不同,锆石U-Pb测定还表明中南阿尔金的深变质岩石普遍遭受了早古生代的变质作用的改造,显示它们普遍卷入了早古生代的碰撞造山事件之中,成为早古生代碰撞造山带的组成部分。     

晚中生代以来阿尔金断裂的走滑模式

对阿尔金断裂两侧塔里木和柴达木盆地晚中生代以来沉积特征以及柴达木盆地反“S”型构造演化的研究表明，始新世中期以前塔里木盆地和柴达木盆地是一个连通的盆地，阿尔金走滑断裂对柴达木盆地内地表新时代的沉积和反“S”型构造形成的控制起始于始新世中期。在阿尔金断裂中段采集的受到走滑变形作用改造的侏罗纪地层和糜棱岩化加里东期花岗岩的样品，测出了激光微区^40Ar/^39Ar等时线年龄为89～92Ma。这说明阿尔金断裂在晚白垩世开始发生韧性走滑运动，而且走滑作用起始于地下深部，并伴有低级变质作用。地表的走滑响应明显地滞后于深部的起始走滑，说明走滑作用是从深部向地表扩展的。