塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造

位于塔里木盆地东南缘的阿尔金地区发育南、北两条早古生代缝合带,通过对带内出露的大量早古生代蛇绿岩、高压-超高压变质岩以及不同性质的花岗岩的同位素年代学资料的收集、整理和对比,发现南、北缝合带内岩体在岩石学、地球化学、形成的时代和构造环境等方面具有可对比性,推测在早古生代两者处于同一个俯冲带体系中,只是演化时限存在沿走向的穿时性。本文提出,阿尔金造山带为一弯山构造,我们称之为塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造。通过古地磁资料与板块重建的研究与分析,揭示了塔里木-柴达木陆块在早古生代很可能作为一个整体漂移,发生了以逆时针方向为主的相对旋转,这与弯山构造的形成息息相关。在原特提斯洋向南斜向俯冲闭合过程中,分布在大洋中的塔里木-柴达木陆块、中阿尔金-中祁连微陆块以及其他亲冈瓦纳古陆的微陆块组成的链状陆块群,形成了近直线型的俯冲造山带。在斜向俯冲-碰撞机制下,塔里木-柴达木陆块的逆时针旋转,诱发了大型韧性剪切带和右行走滑断裂带,加之微陆块间的俯冲-碰撞相互作用的影响,最终导致初始造山带发生弯曲。塔里木盆地内发育的早古生代构造不整合以及呈"S"形展布的古构造、油气藏分布形态恰好为其提供了佐证。对塔里木盆地东南缘早古生代弯山构造的研究,不仅有助于增进对原特提斯洋俯冲、闭合的理解和认识,还可以为建立中央造山带的演化模式提供新的思路。     

中亚造山带东段古生代山弯构造

中亚造山带东段位于西伯利亚和华北克拉通之间，经历了多构造体系叠加和多旋回洋陆转换的复杂演化过程，目前大量研究均以构造带为核心来限定区域构造格局，但一直争议较大。本文以构造单元的构造属性及其形成过程为主线，结合区域构造带演化，重新厘定了中国东北地区基本构造格局，建立了中国东北山弯构造演化模型。研究表明，古生代时期中国东北地区的主要构造单元由两个具前寒武纪基底的古老地块——额尔古纳地块和佳木斯地块及其张广才岭陆缘弧与两个古生代增生地体——兴安增生地体和松辽增生地体组成，其间由古亚洲洋分支新林- 喜桂图洋、贺根山- 嫩江洋、龙凤山洋和索伦洋分割。早古生代，西部额尔古纳地块东南部为西太平洋型活动陆缘，发育有嘎仙- 吉峰- 环宇洋内弧和头道桥等洋岛，~500 Ma随着新林- 喜桂图洋的关闭，这些洋内弧和洋岛拼贴增生至额尔古纳地块东南缘。随后贺根山- 嫩江洋的俯冲和后撤形成了一系列沟- 弧- 盆体系，持续的俯冲导致弧陆碰撞和陆缘增生，形成兴安增生地体的主体。同时，东部佳木斯地块西侧发育有龙凤山洋的安第斯型俯冲活动陆缘，形成了张广才岭陆缘弧。伴随着各大洋的俯冲和陆缘增生，额尔古纳地块和佳木斯地块以及它们的陆缘增生带构成了一个早古生代近东西向展布的地块链。南部以锡林浩特- 龙江微地块为核心发生陆缘俯冲，形成松辽增生地体雏形。索伦洋发生双向俯冲，并通过弧陆碰撞产生陆缘增生。晚古生代，伴随着古亚洲洋的北向俯冲和后撤，早期形成的地块链逐渐发生向南弯曲。二叠纪末期—中三叠世古亚洲洋俯冲消减闭合以及西北部蒙古- 鄂霍茨克洋和东部泛大洋的俯冲挤压，导致地块链进一步弯曲，同时，早期的古老地块、增生地体、弧岩浆岩、沉积建造等发生汇聚，最终形成一个以额尔古纳地块和兴安增生地体为西翼，佳木斯地块和张广才岭陆缘弧为东翼，松辽增生地体为核心的大规模山弯构造——中国东北山弯构造。     

柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山系统

柴达木盆地北缘在早古生代形成了一条碰撞造山带，该造山带结构保存较完整，可分辨出深俯冲板片、火山岛弧带、蛇绿杂岩带、岛弧深成岩带等组成单元。其中，俯冲板块主要由中元古代鱼卡河岩群和中新元古代花岗片麻岩构成，在寒武纪末-奥陶纪可能全部或部分俯冲到岩石圈深部，发生了高压-超高压变质作用。火山岛弧主要由中基性火山岩、细碎屑岩等组成，成岩时代为晚寒武世-奥陶纪。蛇绿杂岩带由超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩和少量硅质岩组成，形成于弧后扩张脊构造背景，成岩时代为寒武纪-奥陶纪。岛弧深成岩成分变化较大，由闪长岩变化到花岗岩，成岩时代为奥陶纪。而造山带北侧的欧龙布鲁克微陆块则具有双层结构，由德令哈杂岩和达肯大坂岩群构成基底，盖层为全吉群。     

塔里木盆地晚新元古代-早古生代板块构造环境及其构造-沉积响应

塔里木盆地上新元古界-下奥陶统是我国超深层油气勘探的重要领域,但其盆地动力学研究程度低、认识分歧大,制约了塔里木盆地超深层油气地质评价。本文综合近年地质学、地球化学与地球物理资料,探讨塔里木盆地晚新元古代-早古生代板块构造环境及其构造-沉积响应,提出以下5个方面认识：(1)新元古代-早古生代经历了前展-后撤-前展俯冲的板块构造演化;(2)南华纪发育后撤俯冲机制下的大陆裂谷沉积体系,不同于地幔柱机制;(3)震旦纪-寒武纪不是裂谷盆地的连续沉积,而是发育后撤-前展俯冲转换期的前寒武纪大不整合面;(4)寒武纪-奥陶纪,塔里木盆地缺乏被动大陆边缘背景,发育一套碳酸盐台地沉积,而且随着原特提斯洋闭合的前展俯冲作用增强,导致了中奥陶世晚期台地从东西分异转向南北分异的沉积演变;(5)晚奥陶世末在前展俯冲造山作用下形成复理石快速充填的类前陆盆地,但没有形成碰撞造山作用下的磨拉石前陆盆地。研究认为,塔里木板块晚新元古代-早古生代多期幕式后撤-前展俯冲机制形成了南华纪强伸展→震旦纪末挤压与寒武纪-早奥陶世弱伸展→中奥陶世晚期-志留纪强挤压的两大构造旋回,并造成了构造-沉积演化的差异性,不同于经典的威尔逊旋回模式及其成盆动力学机制。

     

全球早古生代造山带(Ⅱ):俯冲-增生型造山

全球早古生代增生造山带极其发育,主要分布在古亚洲洋南北两侧、Iaeptus洋南侧、Rheic洋北侧和环冈瓦纳大陆地带,其中原特提斯洋封闭的产物主要发育在中国境内,大量微陆块在早古生代可能都是冈瓦纳北缘的俯冲-增生带中的重要组成。增生造山带中组成复杂,具有沟-弧-盆体系、海山、洋壳等残存记录,尤以榴辉岩发育为特征,增生造山成为早古生代古亚洲洋和特提斯洋构造体系的显著独特特征。早古生代末中亚早古生代造山带多为微陆块增生造山阶段,沟-弧-盆体系发育,具有增生-软碰撞造山的特点,发生时限较晚,为早古生代末;原特提斯洋中的西昆仑、东昆仑、柴达木北缘、南阿尔金、北阿尔金与北祁连、北秦岭等围限或夹杂的微陆块在早古生代具有相同的增生造山过程,整体是向南俯冲线性增生到冈瓦纳大陆北缘,现今多次重复是早古生代弯山构造所致。400 Ma左右,南部古特提斯洋和北部勉略带的打开,导致其北漂,经复杂变形改造,它们现今为一巨型弯山构造横亘在中国中部,对中国构造格局影响最为重要。     

云南保山东缘早古生代高Si花岗岩的成因及构造意义

对保山地块东缘高Si花岗岩开展矿物化学、岩石地球化学及锆石U Pb Hf系统研究,结果表明该高Si花岗岩为具钙碱性、强过铝质特征的S型花岗岩。锆石U Pb同位素分析表明,高Si花岗岩侵位于454 Ma,并含有800~1 100 Ma的继承锆石。锆石Hf同位素分析表明其岩浆锆石具有与青藏高原及东南缘同时代长英质侵入体相似的Hf同位素组成,暗示其相似的岩浆起源。矿物化学、同位素组成及Melts模拟计算结果表明,保山东缘高Si花岗岩为一系列复杂作用的结果：高硅花岗岩母岩浆起源于该区沉积岩部分熔融;熔体形成后经高度分异演化,在侵位过程中同化混染围岩;岩浆冷凝至固相线下部分矿物再平衡。保山东缘高Si花岗岩体与平河花岗岩体具相似年龄和地球化学特征,暗示它们之间可能存在类似的成因机制。     

东昆仑造山带早古生代—早中生代构造演化的沉积地球化学记录

东昆仑地区发育一套显生宙碎屑岩地层,包括下寒武统沙松乌拉组、中—上奥陶统纳赤台群、上石炭统—下二叠统浩特洛哇组、下三叠统洪水川组、中三叠统希里科特组以及上三叠统八宝山组。研究区砂岩的CIA值反映沙松乌拉组砂岩源区化学风化程度较高,其余各组砂岩源区化学风化程度较低。主量和微量元素研究结果表明各组砂岩源区以长英质岩石为主,包含少量中性成分。La、Ce、Th、U、∑REE含量和La/Sc、Th/Sc、Sc/Cr、La/Y比值指示沙松乌拉组和纳赤台群砂岩沉积环境为大陆岛弧或活动大陆边缘,浩特洛哇组砂岩形成于被动大陆边缘环境,洪水川组砂岩沉积环境为活动大陆边缘,希里科特组砂岩的微量元素含量及其比值接近于活动大陆边缘和被动大陆边缘,八宝山组砂岩沉积环境为活动大陆边缘。综合分析认为沙松乌拉组和纳赤台群砂岩形成于原特提斯洋俯冲阶段,浩特洛哇组砂岩形成于古特提斯洋持续扩张阶段,洪水川组砂岩形成于古特提斯洋俯冲阶段,希里科特组砂岩形成于陆(弧)陆初始碰撞阶段,八宝山组砂岩形成于陆陆全面碰撞—碰撞后阶段。     

从板缘碰撞到陆内造山:华南东南缘早古生代造山作用演化

华南的广西运动被认为是发生在早古生代的陆内造山作用,然而触发陆内变形的地球动力学机制仍然不清.广西运动形成了泥盆系与下伏岩石之间广泛的不整合面以及分布在局部地区的下古生界内部的多个不整合面.广西运动期间的构造热事件和古生物响应时间在460~380 Ma,时间上对应于奥陶系和泥盆系之间的多个不整合,而分布在华南南缘的寒武系和奥陶系之间的不整合面（郁南运动）仅与少量的530~480 Ma之间的变质事件相当,但是却同步于广泛分布在东冈瓦纳北缘的造山事件.华南南部寒武系-奥陶系不整合面上下的碎屑锆石年代学研究表明,早古生代华南与印度北缘相连,而三亚地块在寒武纪是澳大利亚西缘的一部分,直到奥陶纪才与华南拼合,同步于冈瓦纳最终的聚合.郁南运动之后,华夏板块处于冈瓦纳内部,来自冈瓦纳东缘造山作用的应力向大陆内部传播,在具有弱流变学性质的南华盆地聚集,导致盆地构造反转,触发了广西运动.早古生代的华南经历了从板缘碰撞（郁南运动）到陆内造山（广西运动）的演化过程.      

柴达木盆地东缘中新世盆山系统演化与构造古地貌重建

柴达木盆地东缘毗邻柴北缘断裂带与鄂拉山构造带的交接部位,其中新世盆地充填过程为正确认识周缘山脉隆升剥露历史提供了有效约束.本文以乌兰和查查盆地为例,通过沉积地层学研究与物源分析,刻画了柴东地区中新世2个阶段的构造地貌演化历史.中新世早期,乌兰盆地表现为典型的山间挠曲盆地,主要充填辫状河—三角洲沉积体系,其源区为盆地北侧持续抬升的柴北缘断裂带,与鄂拉山地区无明显关联;查查盆地属于典型的背驮盆地,并以稳定的辫状河道沉积为显著特征,其汇水系统起源于柴北缘断裂带中段(甚至西段),向东流经牦牛山地区后,最终汇入共和盆地.因此,该时期鄂拉山并未显著抬升,即柴东与共和盆地隶属统一的前陆盆地系统.至中晚中新世,在区域性左旋剪切作用的驱使下,包括鄂拉山在内的周缘山脉近于同时抬升,使得乌兰盆地脱离共和盆地成为封闭的欠补偿湖盆.与此同时,牦牛山断裂剧烈活动导致查查盆地所在地区整体抬升,从而缺失同时代地层沉积.     

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。     

塔里木盆地早古生代构造古地理演化与烃源岩

塔里木陆块为一具前寒武系基底的克拉通盆地,早震旦世—寒武纪陆块内和边缘发生裂解,至中奥陶世转为被动大陆边缘,组建塔北和塔中两个遥相对应的碳酸盐台地和边缘斜坡,其间的阿瓦提—满加尔地区为克拉通内浅海—深水盆。满参1井以东至满加尔为欠补偿的深海槽盆,早期沉积了富生物营养链的烃源岩,晚奥陶世克拉通转为前陆碎屑岩沉积,满加尔坳陷反转为浊流盆地。碎屑岩由东向西、由南东向北西迁移,造成向塔北和塔中海侵上超,结束碳酸盐台地演化的同时,沉积了局限台地型和台缘斜坡灰泥丘相的烃源岩。奥陶纪时塔里木盆地演化和沉积相的配置,是加里东期盆山转换的重要反响,形成多个沉积-构造转换面。早加里东运动,造成下早奥陶统与寒武系的假整合;中加里东运动即晚奥陶世始,塔里木转为前陆盆地,塔北和塔中分别为前陆隆起,阿瓦提—满加尔为复合隆间盆地;晚加里东运动(始于早志留世)发生了大规模的海退。     

柴达木盆地东部燕山期剥蚀量恢复:来自地球物理和低温热年代学的证据

依据地面地质调查分析了柴达木盆地东部主要不整合面的接触关系和发育特征,并利用古温标(镜质体反射率(R_o)、磷灰石裂变径迹)反演和地震地层趋势延伸法对柴达木盆地东部燕山期剥蚀量进行了恢复。结果表明,研究区东部旺尕秀、牦牛山一带晚燕山期剥蚀量为500~2 300 m,研究区南缘格尔木、大干沟、纳赤台一带剥蚀厚度最高达2 000 m,研究区北缘绿梁山、大柴旦一带增大到平均1 750 m,至柴东欧南凹陷、霍布逊凹陷逐渐减小到平均700 m。该区剥蚀厚度表现出由周缘老山向坳陷中心逐步减小的趋势,并呈现出“东西分块、南北分带”的特征。柴达木盆地东部燕山运动发生的时间为87~62 Ma,该时期研究区整体处于SE-NW向弱挤压的环境,与早白垩世末冈底斯—念青唐古拉地块群和欧亚大陆拼合有关,导致柴达木盆地东部差异隆升,形成现今欧龙布鲁克隆起带的雏形,并进一步控制该区油气的富集,一方面是造成局部地区地层剥蚀严重,油气散失;另一方面是因构造挤压,在覆盖区挤压拗陷,主力烃源岩进一步深埋,该区侏罗系烃源岩进一步成熟生烃,下伏石炭系烃源岩经历二次生烃;同时在挤压环境下形成一系列的近EW向的圈闭,有利油气的调整、聚集。     

Thermal History since the Paleozoic in the Eastern Qaidam Basin,Northwest China

The Qaidam Basin is the one of the three major petroliferous basins in northeastern Tibetan Plateau, which has experienced multiphase superimposition and transformation. The study of thermal history not only plays an important role on revealing the tectonic origin of the Qaidam Basin and the forming mechanism and uplift history of the Tibetan Plateau,but also can provide scientific evidence for the assessment of oil and gas resources. This work used balanced cross-section technique and apatite fission track ages with modeling of fission track length distribution to infer that the eastern Qaidam Basin has experienced significant tectonic movement in the Early Jurassic movement(～200 Ma), which caused the carboniferous uplift and denudation, the geological movement in the Late Cretaceous, characterized by early stretching and late northeast-southwest extrusion; the Himalayan movement in multi-stage development in eastern Qaidam Basin, which can be divided into the early Himalayan movement(41.1–33.6 Ma) and the late Himalayan movement(9.6–7.1 Ma, 2.9–1.8 Ma), and large-scale orogeny caused pre-existing faults reactivated in late Himalayan movement. On the basis of burial history reconstruction, the thermal history of eastern Qaidam Basin was restored. The result shows that the thermal history in eastern Qaidam Basin shows slow cooling characteristics; the paleo-geothermal gradient of eastern Qaidam Basin was 38–41.5℃/km, with an average value of 39.0℃/km in the Late Paleozoic, 29–35.2℃/km, with an average value of 33.0℃/km in the Early Paleogene; the geothermal gradient of the Qaidam Basin increased in the Late Paleogene, which was similar to the present geothermal gradient in the Late Neogene. The characteristics of the tectono-thermal evolution since Paleozoic in the eastern Qaidam Basin are mainly controlled by magmatic thermal events in the study area.     

柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块早古生代岩相古地理

通过对柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块的野外地质调查及精细观察,根据剖面中发育的岩石组合关系、沉积构造特征以及地层接触关系,对该区早古生代寒武纪—早奥陶世沉积及岩相古地理特征进行了详细研究。认为早古生代欧龙布鲁克微地块处于火山岛弧弧后区域,柴北缘洋俯冲及陆陆碰撞控制了该时期的盆山格局与沉积充填演化。欧龙布鲁克微地块下古生界主要发育一套海相碳酸盐岩建造,仅在寒武系底部以及下奥陶统存在陆源碎屑沉积。从岩石组合来看,沉积相类型大致可划分为蒸发潮坪相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘相和复理石盆地沉积5大类及相应的亚类。研究区早古生代整体处于海侵状态,欧龙布鲁克微地块早寒武世经历蒸发潮坪沉积,中、晚寒武世海侵范围逐步扩大,研究区接受了一套以浅海碳酸盐岩建造为特点的局限台地—开阔台地沉积。早奥陶世基本继承了寒武纪海侵范围,欧龙布鲁克微地块沉积环境向台地边缘浅滩—前缘斜坡转变,直至早奥陶世晚期台地相向中南方向迁移而形成于高海平面下的台缘斜坡—欠补偿深水陆棚沉积环境。     

柴达木盆地北缘新元古代-早古生代大洋的形成、发展和消亡

柴达木盆地北缘构造带是一条典型的早古生代造山带,是由陆壳深俯冲形成的高压/超高压变质带,产于其中的高压/超高压变质岩石原岩形成时代普遍大于750Ma,原岩的性质为陆壳属性,但柴北缘东段都兰沙柳河地区出露的含柯石英榴辉岩原岩的形成时代为516Ma,原岩的性质为洋壳属性,证实柴北缘局部地段还存在洋壳深俯冲,柴北缘地区可能记录了从大洋俯冲到大陆俯冲再到碰撞造山这一完整的演化历史。本文主要从岩石学、年代学、地球化学以及同位素地球化学等方面对柴北缘地区陆壳深俯冲前新元古代-早古生代大洋发展与演化的岩石记录进行了系统总结,认为柴北缘地区在700~850Ma时受Rodinia超大陆裂解事件的影响发生了裂解;535~700Ma时在裂解事件的基础上形成了一个新元古代-早古生代的大洋,沿柴北缘连续分布的岩石记录表明该洋盆可能在早古生代已具有一定的规模;460~535Ma时该洋壳发生了俯冲消减作用;450~460Ma期间洋盆闭合消失。这一认识对全面深入了解柴北缘高压/超高压变质带早古生代构造演化历史具有重要意义。     

柴达木盆地北缘塔塔楞环斑花岗岩的SHRIMP年龄

塔塔楞环斑花岗岩套侵位于柴达木北缘加里东构造带中,面积达350km2,是我国最大的环斑花岗岩体。锆石SHRIMPU-Pb法测得其地质年龄为440±14Ma,属加里东期,晚于柴北缘UP-UPF榴辉岩、岛弧火山岩及俯冲型花岗岩的时代约30-50Ma左右,形成于造山运动由挤压造山向后碰撞拉张体制的转折构造环境,代表了加里东运动的终结。榴辉岩—岛弧型火山岩—俯冲花岗岩—环斑花岗岩共同构成了柴北缘构造岩浆演化的完整旋回。塔塔楞环斑花岗岩的发现和时代的准确确定对认识柴北缘加里东构造带的构造演化特征和物质组成具有重要科学意义,为阐明柴达木北缘加里东运动的构造演化和结束提供了重要的岩石学约束。     

柴达木盆地东部石炭系古岩溶缝洞单元测井响应

柴达木盆地石炭系多发育致密化储层,后期成岩改造尤为重要。目前在盆地东部多口钻井中发现石炭系存在孔洞、溶缝以及溶蚀残丘等不同尺度的岩溶改造迹象,且个别钻井在该段有明显气测异常。因此,岩溶缝洞特征、缝洞测井响应是该区石炭系储层的基础问题。鉴于此,以柴东钻井资料为基础,岩石学-测井地球物理方法相结合,开展古岩溶缝洞单元测井响应研究。研究表明,石炭系岩溶缝洞可划分为风化壳型岩溶和沿构造断裂有关的岩溶缝洞两种类型。岩溶多见于克鲁克1~2段、扎布萨尕秀组以及怀头他拉与上覆层界限处。缝洞横向可对比,往往自然电位负异常,自然伽马中低值（20.5~35.0 API）,声波时差异常增高,中子（13.9%）、密度（2.50 g/cm3）有一定镜像特征,电阻率（215.2~1100.0 Ω·m）低于围岩（>1100.0 Ω·m）。该区成熟的风化壳型岩溶缝洞在测井上表现为五个结构单元,上覆层、渣状层、溶洞层、裂隙-溶缝层、致密层。岩溶风化壳缝洞为该区主要岩溶缝洞类型,改造强度大于裂缝型,且共生。二者改造机制各异,但改造时间近似,推测为印支期的构造响应,时间持续到早中侏罗世甚至到早白垩世结束。