新疆印支期地質(zhì)結(jié)構(gòu)與演化

新疆印支期地質(zhì)結(jié)構(gòu)與演化

新疆大部分地質(zhì)形態(tài)記錄了古代（加里東、海西期）的造山運(yùn)動(dòng)。然而,最近幾年隨著高精度地質(zhì)年代學(xué)方法的廣泛應(yīng)用,越來(lái)越多地發(fā)現(xiàn)了印支期的地質(zhì)事件。本文初步總結(jié)最近幾年取得的研究成果,拋磚引玉,目的是引起同行關(guān)注印支運(yùn)動(dòng)在新疆的表現(xiàn),促進(jìn)在新疆開(kāi)展的地質(zhì)找礦和地球動(dòng)力學(xué)研究。新疆北部的上二疊統(tǒng)—三疊系出露比較局限,均為河—湖相沉積。晚二疊世陸相沉積含煤(下倉(cāng)房溝群),局部夾中酸性火山巖。三疊系繼續(xù)保持河、湖相沉積的特點(diǎn),其中未見(jiàn)火山巖。下三疊統(tǒng)上倉(cāng)房溝群平行不整合于上二疊統(tǒng)下倉(cāng)房溝群之上,由下部的韭菜園組(雜色粗碎屑巖夾泥巖)和上部的燒房溝組(含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖夾砂巖、礫巖)組成。位于其上的小泉溝群(克拉瑪依組、黃山街組、塔里奇克組)平行不整合覆蓋在上倉(cāng)房溝群之上,為一套粗碎屑的河—湖相沉積,其中夾含油砂巖、油頁(yè)巖。與晚二疊世地層的主要區(qū)別是,三疊紀(jì)地層中完全缺失火山巖。這種特點(diǎn)表明,晚二疊世以來(lái),北疆處于類似于現(xiàn)今新疆的地貌特點(diǎn),僅在局部發(fā)育河湖相沉積。在早二疊世大規(guī)模巖漿活動(dòng)之后,晚二疊世僅在局部出現(xiàn)小規(guī)模的以中酸性火山噴發(fā)為特征的巖漿活動(dòng)(也形成了一些小侵入體,其中阿爾泰山烏恰溝鎂鐵質(zhì)侵入體鋯石SHRIMPU-Pb年齡約為257Ma,阿爾泰山阿拉尕克基性雜巖的ArAr坪年齡約為262Ma),三疊紀(jì)的巖漿活動(dòng)則鮮有報(bào)道。盡管如此,最近獲得的一些同位素年代學(xué)數(shù)據(jù)表明,新疆的一些地區(qū)存在三疊紀(jì)巖漿活動(dòng),而且三疊紀(jì)的巖漿-熱液活動(dòng)與一些大型韌性剪切帶的活動(dòng)、相關(guān)的金-稀有金屬成礦作用關(guān)系密切(圖1)。如何認(rèn)識(shí)三疊紀(jì)的巖漿-熱液-成礦系統(tǒng)對(duì)全面理解新疆的地質(zhì)歷史演化和成礦作用具有重要意義。1東天山1.1石場(chǎng)中粒鉀長(zhǎng)火山巖在阿齊山-雅滿蘇巖帶西段石英灘金礦一廠到鄯善采石場(chǎng)一帶,秋格明塔什、咸水溝44號(hào)和鄯善采石場(chǎng)一帶的花崗巖侵入到石炭系雅滿蘇組、阿齊山組、干墩巖組及下二疊統(tǒng)阿其克布拉克組中。鄯善采石場(chǎng)中粒鉀長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb年齡為252.7Ma±7Ma和230Ma±2.3Ma。從紅云灘鐵礦南到石英灘金礦一廠,由南向北中酸性侵入巖的分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。南部主要出露華力西中期花崗斑巖、細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖和閃長(zhǎng)巖,北部主要出露印支期中粗粒鉀長(zhǎng)花崗巖。東天山地區(qū)出露的印支期花崗巖還包括尾亞巖體、天湖花崗巖、白石頭泉天河石花崗巖等(表1)。值得特別指出的是尾亞巖體,該巖體曾經(jīng)被認(rèn)為是典型的加里東期侵入體,但最近開(kāi)展的鋯石SHRIMPU-Pb年代學(xué)研究表明,尾亞巖體形成于印支期(219~246Ma,見(jiàn)表1)。1.2剪切帶運(yùn)動(dòng)特征東天山地區(qū)發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采的礦床較多,礦種繁多,經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。印支期的成礦作用主要與該地區(qū)巨型剪切帶的演化相關(guān)。秋格明塔什-黃山剪切帶(又稱康古爾塔格剪切帶)西起大熱泉子附近,東到梧桐窩子泉以東,長(zhǎng)600km以上,南北寬20~50km,帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)康古爾、西灘、西鳳山、紅山等多個(gè)金礦床。Ar-Ar同位素年代學(xué)研究表明,秋格明塔什-黃山剪切帶早期韌性變形發(fā)生在300Ma之后,右行走滑主活動(dòng)期為262~242Ma。在右行走滑階段,秋格明塔什-黃山剪切帶出現(xiàn)差異抬升,導(dǎo)致剪切帶不同區(qū)段糜棱巖的同位素年齡差別較大:剪切帶中—西段(康古爾地區(qū))出露的糜棱巖時(shí)代為262~256Ma,剪切帶東段(土屋—延?xùn)|地區(qū))糜棱巖的變形時(shí)代為247~242Ma。紅山金礦床位于該剪切帶東段北緣,2個(gè)金礦石樣品中絹云母的Ar-Ar坪年齡分別為246.9Ma和246.5Ma,圍巖糜棱巖中新生白云母的Ar-Ar坪年齡為246.5Ma±1.2Ma。這些數(shù)據(jù)表明,控制紅山金礦的剪切帶的活動(dòng)時(shí)間與金礦的成礦時(shí)間基本一致。這種情況也出現(xiàn)在其他受韌性剪切帶控制的金礦中。東天山地區(qū)印支期形成的礦床還包括:白山錸鉬礦(239~225Ma)、金窩子210金礦(228Ma)、石英灘金礦(237Ma)、雙峰山金礦(226Ma)和小白石頭泉金礦(248Ma)等(表2、圖1-c)。2西龍山2.1晚石炭世—印支期的巖漿活動(dòng)對(duì)西天山的研究最近幾年取得了重要進(jìn)展,突出表現(xiàn)在對(duì)退變榴輝巖、晚古生代巖漿活動(dòng)和韌性剪切帶型金礦方面。西天山地區(qū)大面積出露的巖漿巖主要包括志留紀(jì)花崗巖(如冰達(dá)坂-天格爾花崗巖)和被解體的“大哈拉軍山組”晚泥盆世—早石炭世—晚石炭世火山巖。晚古生代次火山巖雖然常見(jiàn),但出露規(guī)模一般很小。部分侵入到晚石炭世—二疊紀(jì)地層中的次火山巖具有印支期的同位素年齡,例如奧巴干澤恩粗玄巖的Ar-Ar年齡為242Ma,群吉溝叉口堿玄巖的Ar-Ar年齡為236Ma,那拉提農(nóng)場(chǎng)流紋斑巖的K-Ar年齡為212Ma。西天山地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了印支期花崗巖,例如托木爾峰花崗巖的鋯石TIMS年齡為250Ma,托木爾峰英云閃長(zhǎng)巖的鋯石TIMS年齡為218Ma。霍什布拉克花崗巖的鋯石TIMS年齡為229Ma。塔里木北緣的輝綠巖和尼勒克地區(qū)的石英鈉長(zhǎng)斑巖均形成于印支期(表1)。值得指出的是,最近在西南天山榴輝巖的鋯石中發(fā)現(xiàn)了印支期變質(zhì)作用事件(鋯石SHRIMPU-Pb數(shù)據(jù))。盡管對(duì)印支期變質(zhì)事件存在不同看法,但印支期事件的發(fā)現(xiàn)表明,西南天山造山帶在古生代形成以后,經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈改造。西天山印支運(yùn)動(dòng)還表現(xiàn)在其南北兩側(cè)巨型剪切帶的活動(dòng)方面,這2個(gè)巨型剪切帶均有印支期活動(dòng)的地質(zhì)記錄,而且,印支運(yùn)動(dòng)造就了大規(guī)模的成礦作用(見(jiàn)下節(jié))。2.2印支期成礦年齡中天山北緣斷裂在冰達(dá)坂-天格爾一帶表現(xiàn)為韌性剪切帶,該剪切帶使志留紀(jì)花崗巖強(qiáng)烈變形,形成糜棱巖化花崗巖,局部形成糜棱巖和超糜棱巖。在這個(gè)韌性剪切帶中發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采了望峰-天格爾-薩日達(dá)拉金礦。望峰金礦含金黃鐵礦-石英脈的流體包裹體的Rb-Sr同位素曾經(jīng)給出了晚石炭世的等時(shí)線年齡,但最近的Rb-Sr同位素年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn),含金黃鐵礦-石英-白云母脈的礦物內(nèi)部等時(shí)線年齡為224Ma。這個(gè)印支期成礦年齡得到Ar-Ar年代學(xué)研究的支持,天格爾金礦中與含金黃鐵礦共生白云母的激光Ar-Ar年齡為220~221Ma。圖2顯示了含金黃鐵礦-石英-云母脈中白云母(天格爾金礦)的激光Ar-Ar測(cè)定結(jié)果。天格爾金礦中成礦期白云母的形成年齡非常均一,24個(gè)單個(gè)云母片的Ar-Ar年齡測(cè)定結(jié)果在誤差范圍內(nèi)完全相同,這些測(cè)定結(jié)果的眾值(221.2Ma)與其等時(shí)線年齡(222.5Ma±1.2Ma)在誤差范圍內(nèi)完全一致,說(shuō)明天格爾金礦的成礦時(shí)間非常短暫(<1Ma)。這應(yīng)該是韌性剪切帶型金礦的重要特征之一,因?yàn)轫g性剪切帶只有在迅速抬升時(shí)期,成礦流體才可能大量沿該剪切帶匯集并導(dǎo)致大規(guī)模成礦作用的發(fā)生。中天山南緣斷裂帶同樣控制著一些重要的金礦,如大山口金礦、布隆金礦和薩瓦亞爾頓金礦。盡管這些金礦流體包裹體的Rb-Sr同位素研究都曾經(jīng)給出了石炭紀(jì)的等時(shí)線年齡,但云母或石英的Ar-Ar年代學(xué)研究均表明,這些金礦的成礦時(shí)代屬于印支期,且成礦時(shí)代非常集中(207~213Ma,表2,圖1-c)。西南天山Muluntau金礦含金絹云母-石英脈中絹云母的Ar-Ar坪年齡為226~254Ma,它代表Muruntau金礦的主要成礦階段。3礦化作用時(shí)代由于海西期巖漿活動(dòng)在阿爾泰山十分發(fā)育,阿爾泰山廣泛分布的黑云母花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖及相關(guān)的偉晶巖長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為形成于海西期。最近的同位素年代學(xué)工作表明,阿爾泰偉晶巖是印支期巖漿-熱液活動(dòng)的產(chǎn)物。例如大喀拉蘇稀有金屬礦床和小喀拉蘇稀有金屬礦床中白云母的40Ar/39Ar坪年齡分別為248.4Ma±2.1Ma和233.8Ma±0.4Ma?？煽赏泻ゾr3號(hào)脈邊緣帶的Rb-Sr等時(shí)線年齡為218.4Ma±5.8Ma,與該偉晶巖有成因關(guān)系的黑云母花崗巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡為248.8Ma±7.5Ma,二長(zhǎng)花崗巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡為247.8Ma±6.3Ma。最近的鋯石SHRIMPU-Pb年代學(xué)研究表明,可可托海偉晶巖3號(hào)脈邊緣帶的形成年齡約為220Ma。阿爾泰卡拉先格爾地區(qū)與銅礦化密切有關(guān)的鉀長(zhǎng)石化曾被認(rèn)為與花崗閃長(zhǎng)斑巖或石英閃長(zhǎng)斑巖的面型熱液交代有關(guān)。然而,最近的研究表明,鉀長(zhǎng)石化熱液蝕變主要受斷裂構(gòu)造控制而呈線狀分布,并多以鉀長(zhǎng)石-石英脈的形式產(chǎn)出,鉀長(zhǎng)石-石英脈也不局限于花崗閃長(zhǎng)斑巖或石英閃長(zhǎng)斑巖體內(nèi),圍巖火山巖地層中的構(gòu)造蝕變帶同樣有鉀長(zhǎng)石-石英脈產(chǎn)出?？ɡ雀駹柕貐^(qū)與銅礦化密切相關(guān)的鉀長(zhǎng)石化熱液蝕變(230.8Ma)明顯晚于花崗閃長(zhǎng)斑巖或石英閃長(zhǎng)斑巖脈(鋯石SHRIMPU-Pb年齡380.8Ma)。這個(gè)典型實(shí)例說(shuō)明,阿爾泰地區(qū)與花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖有關(guān)的礦化作用可能大大晚于侵入巖體的形成時(shí)代(這些巖體主要形成于古生代,成礦作用多發(fā)生在印支期)。印支期廣泛發(fā)育的石英-鉀長(zhǎng)石-云母脈與阿爾泰地區(qū)金-稀有金屬-多金屬礦床存在成因上的聯(lián)系,它們與阿爾泰偉晶巖形成時(shí)代上的吻合說(shuō)明,印支期是阿爾泰山最重要的金-稀有金屬-多金屬成礦時(shí)期。4討論4.1阿爾金斷裂帶的地質(zhì)背景及構(gòu)造環(huán)境印支期巖漿活動(dòng)與成礦作用事件至少在中亞造山域的范圍內(nèi)具有區(qū)域性特征。在甘肅北山和內(nèi)蒙古東部也發(fā)現(xiàn)了許多印支期的地質(zhì)記錄,表現(xiàn)為煌斑巖、中酸性小巖體的侵位和韌性剪切帶控制金礦的形成。北山地區(qū)煌斑巖的Ar-Ar年齡為220~240Ma,北山明水巨斑花崗巖中黑云母的Ar-Ar年齡為218~220Ma。盡管中亞造山域東段內(nèi)蒙古東部的晚古生代造山事件受到燕山期巖漿活動(dòng)的改造,但二疊紀(jì)大規(guī)模的火山噴發(fā)事件記錄了該地區(qū)碰撞后的地質(zhì)過(guò)程。侵入到二疊紀(jì)火山-沉積巖中的石英閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖一般含金,很多情況下形成了類似哈薩克斯坦中部含金的石英脈-石英閃長(zhǎng)巖(花崗閃長(zhǎng)巖)組合。這類小侵入體主要形成于印支期,例如碧流臺(tái)花崗閃長(zhǎng)巖的Rb-Sr等時(shí)線年齡為200Ma。離該巖體不遠(yuǎn)的交其爾逆沖斷層被重新解釋為一南傾的伸展拆離斷層。該斷層為一印支期變質(zhì)核雜巖的主拆離斷層。從U-Pb年齡為252Ma的糜棱巖化哈拉圖巖體中獲得白云母,其40Ar/39Ar年齡為224Ma和208Ma,表明變質(zhì)核雜巖形成于印支期。許志琴等最近指出,“前人曾經(jīng)認(rèn)為東昆侖地區(qū)華力西期花崗巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈……,經(jīng)重新測(cè)試,原定為東昆侖布爾汗布達(dá)山的‘晚古生代’花崗巖,絕大多數(shù)U-Pb和Ar-Ar年齡為226~239Ma,表明三疊紀(jì)古特提斯洋盆向北俯沖于東昆侖地體之下”。越來(lái)越多的資料表明,昆侖山的印支期事件很強(qiáng)烈,昆中構(gòu)造帶印支期淺成—超淺成巖脈沿剪切帶有印支期輝長(zhǎng)巖、輝石橄欖巖等巖脈或小巖體分布。剪切帶經(jīng)歷了華力西期左行逆沖剪切韌性變形和印支期右行剪張復(fù)活的演化歷史。印支期的脆性復(fù)活及動(dòng)力作用控制了閃長(zhǎng)玢巖的侵位。西昆侖山西段三疊紀(jì)花崗巖普遍發(fā)育,該地區(qū)含石榴子石片麻狀花崗巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為240Ma,角閃石花崗巖的鋯石SHRIMPU-Pb年齡為228Ma。阿卡阿孜山巖體內(nèi)花崗閃長(zhǎng)巖中黑云母的Ar-Ar年齡為213Ma。塔里木南緣煌斑巖的巖石地球化學(xué)特征與典型地區(qū)含金剛石的鉀鎂煌斑巖相似,煌斑巖中金云母的Ar-Ar坪年齡約為218Ma(等時(shí)線年齡為217.3Ma±1.4Ma)。西昆侖山北部的Pishan煌斑巖中金云母的Ar-Ar坪年齡為233.5Ma(等時(shí)線年齡為231.7±0.4Ma)。這些年齡與阿爾金斷裂和東昆侖剪切帶的活動(dòng)時(shí)代(220~240Ma)基本一致。阿爾金斷裂帶中段出露的花崗質(zhì)和角閃質(zhì)糜棱巖及糜棱巖化巖石是剪切過(guò)程中同構(gòu)造深熔作用的產(chǎn)物。從同剪切深熔作用形成的花崗質(zhì)和角閃質(zhì)糜棱巖中分選出深熔成因的長(zhǎng)柱狀鋯石,其SHRIMPU-Pb年齡為239~244Ma。同樣糜棱巖樣品中定向生長(zhǎng)的角閃石的40Ar/39Ar年齡為223~226Ma。這些證據(jù)表明阿爾金斷裂帶同構(gòu)造深熔作用和大規(guī)模走滑發(fā)生在印支期。阿爾金斷裂帶不僅截切了阿爾金山,而且向西影響到300km以外的廣大地區(qū),并產(chǎn)生大規(guī)模的構(gòu)造走滑,影響深度達(dá)到上地幔,使地幔超鎂鐵質(zhì)巖漿(例如煌斑巖)沿走滑斷裂上升。自1945年前蘇聯(lián)學(xué)者在塔里木南緣喀拉喀什河發(fā)現(xiàn)第一粒金剛石以來(lái),這一地區(qū)已累計(jì)發(fā)現(xiàn)八粒寶石級(jí)金剛石。印支期煌斑巖的發(fā)現(xiàn)對(duì)塔里木南緣金剛石的找礦勘探應(yīng)該具有重要意義。4.2印支運(yùn)動(dòng)在印支期及其地質(zhì)意義許多以前基于精度較差的同位素方法獲得的年齡數(shù)據(jù)最近被越來(lái)越多地證明存在問(wèn)題,一些長(zhǎng)期被認(rèn)為屬于海西期甚至加里東期的地質(zhì)體至少有一部分被證明是印支運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。中亞地區(qū)廣泛分布的印支運(yùn)動(dòng)不應(yīng)該是孤立的,在如此廣大地區(qū)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的印支期地質(zhì)記錄不應(yīng)該是偶然事件的表現(xiàn),其中必然隱含著重要的地質(zhì)意義。在新疆及其周邊的廣大地區(qū),印支期的沉積建造不發(fā)育,目前能識(shí)別出來(lái)的印支期事件主要集中在3個(gè)方面:(1)巖漿侵入體,以中酸性小巖體-偉晶巖-細(xì)晶巖-輝綠巖-煌斑巖脈為主,個(gè)別地區(qū)存在印支期的輝長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖體,這些侵入體多數(shù)顯示金-銅-稀有金屬礦化特征,部分巖體本身就是礦體或者其中含礦;(2)很多巨型剪切帶在印支期活動(dòng),大多數(shù)剪切帶的最后一次韌性變形發(fā)生在印支期,例如西天山的天格爾-冰達(dá)坂剪切帶和東天山的康古爾塔格剪切帶;(3)天山地區(qū)絕大多數(shù)與韌性剪切帶有關(guān)的金礦形成于印支期。因此,印支運(yùn)動(dòng)這個(gè)以前沒(méi)有引起學(xué)術(shù)界關(guān)注的地質(zhì)過(guò)程卻在天山-阿爾泰山形成了重要的貴金屬-稀有金屬-多金屬礦床,因此印支期是中亞地區(qū)最重要的金屬成礦階段之一。在開(kāi)展大規(guī)模礦產(chǎn)資源勘查和大陸動(dòng)力學(xué)研究的今天,學(xué)術(shù)界應(yīng)該重新認(rèn)識(shí)新疆的印支運(yùn)動(dòng)。本文認(rèn)為,新疆的印支運(yùn)動(dòng)可能對(duì)應(yīng)著大陸內(nèi)部均衡階段的地質(zhì)過(guò)程。隨著早二疊世后碰撞巖漿活動(dòng)的結(jié)束,新疆北部進(jìn)入克拉通內(nèi)部的調(diào)整階段。此期間雖然沒(méi)有大規(guī)模的巖漿活動(dòng),但古特提斯洋的閉合對(duì)塔里木以北的廣大地區(qū)依然可能產(chǎn)生影響,導(dǎo)致由南向北的擠壓和推覆。這很可能是印支期天山廣大地區(qū)幾乎同時(shí)發(fā)生大規(guī)模韌性剪切變形的原因。天山綿延上千公里的印支期韌性剪切帶的發(fā)育應(yīng)該是天山隆升的重要階段,這個(gè)推論與磷灰石裂變徑跡所記錄的隆升階段完全吻合。天山在印支期開(kāi)始隆升,地殼物質(zhì)通過(guò)構(gòu)造過(guò)程而縮短,最終形成了目前的地質(zhì)-地貌格局。古特提斯洋閉合產(chǎn)生的向北的動(dòng)量被天山吸收消化后,對(duì)阿爾泰山產(chǎn)生的影響應(yīng)該很小。因此,阿爾泰山的巨型剪切帶在印支期幾乎沒(méi)有活動(dòng),阿爾泰山的剪切帶主要在華力西期發(fā)生韌性變形(290~250Ma)。印支運(yùn)動(dòng)在阿爾泰山的表現(xiàn)主要是形成偉晶巖及相關(guān)的金屬礦床,此期間的地殼均衡過(guò)程主要通過(guò)酸性巖漿活動(dòng)而完成?？傊?印支運(yùn)動(dòng)在天山和阿爾泰山有不同的表現(xiàn)形式,其動(dòng)力學(xué)機(jī)制也完全不同。因此,不能把廣泛出現(xiàn)的印支期事件當(dāng)作一個(gè)統(tǒng)一的地質(zhì)過(guò)程來(lái)考慮。最近,Borisenko等試圖