正文 第八章 晚古生代準噶爾盆地沉積作用與基底特征(1 / 3)

摘要

晚古生代準噶爾盆地不是殘留的早、中古生代洋盆就是一個中石炭世弧後(弧間或孤內)盆地,盆地的北側是西伯利亞克拉通之南的火山弧退縮的準噶爾海遺留下一個海退沉積序列,在南準噶爾地區由海相火山碎屑岩組成的這套沉積物至少可達泥盆紀,以來在準嗶爾盆地中沉積的砂岩都獨特地具有火山碎屑岩,說明前寒武紀基底岩石在該盆地從未出路,這同樣也支持了準噶爾盆地下伏基底是洋殼物質的假說,中石炭世準噶爾洋可能已經是早中古生代的殘留洋盆,或者是一個拉張的弧內或弧間盆地,形成於吐魯番北緣的火山弧後麵繼後的走滑變形作用的影響以及可資利用的零星的地質和地球物理資料還難以區劃構造演化模式早二疊世晚期以至整個三疊世,準噶爾盆地都以非海相沉積為主,主要堆積在斷陷的前陸盆地中,這些前陸盆地是在初始天山山脈隆升時出現的晚二疊世一早三疊世沉積特征似乎與曾被提出的裂穀作用無關。

古生代時中國西北是一個由大陸碎塊,島弧和洋盆構成的複雜的圖案,在構造上同現代的東南亞極其相似,大陸碎塊的固結作用發生在晚古生代,而此後向南的持續碰撞使本來已經複雜化的中亞構造組合變得更加摸湖不清特別令人迷惑不解的是現今準噶爾盆地、吐魯番盆地和博格達山地區。雖然在準噶爾盆地周邊沒有下古生界或更老的結晶岩石出露,然而仍有許多人支持準噶爾盆地下伏有前寒武紀陸塊的見解。

地莫霍麵重力測深資料的支持,南準噶爾盆地泥盆紀以後的沉積物可能超過15~10厚,這就表明雖然在準噶爾次沉積地殼遠比正常的洋殼要厚,然而它們實際上仍小於周邊的陸殼。

有證據表明準噶爾盆地的下伏基底是早、中古生代洋殼物質,因此,有理由認為這個基底(起碼有相當一部分)是晚古生代中亞大陸抅造固結時被圈閉進來的洋盆準噶爾可能類似於黑海和黑海那樣被圈閉起來的中生代弧後盆地,準噶爾盆地周邊的褶皺帶出露有高度變形和構造解體的蛇綠岩,在西準噶爾山區和東淮噶爾卡拉麥裏山,這些蛇綠岩與巨厚的已變質的矽質岩和複理石伴生從地層關係上來看,上述岩石構成了該區石炭紀及其以後沉積的基底岩係,寒武紀到泥盆紀的蛇綠岩及與其伴生的變沉積岩。

表明在晚古生代以前準喝爾洋有一個極其複雜的擴張俯衝和仰衝的曆史根據零星的地質資料,華力西非造山型花崗岩的侵入大體上與準噶爾基底的最後固結相當對西準喝爾械性花崗岩中的鉛同位素測定結果這些花崗岩都是中石炭世。說明這些花崗岩源自部分融熔的洋殼物質,而不是源自前寒武紀基底等。

沉積盆地充填物的成因,特征及時代一直存在著爭議,這些沉積記錄了準噶爾洋晚

古生代的退縮情況許靖華認為準噶爾是一個晚古生代時被前弧從古特提斯割裂出來的弧後盆地依這種見解,盆地充填在先,而其南側塔裏木陸塊同晚二疊世時島弧的碰撞在後,其中充填有石炭紀和二疊紀複理石,晚三疊世時,準噶爾盆地完全同古特提斯海割斷聯係然而,曾報導上石炭統和二疊係由巨厚的陸源沉積組成,專門的地震資料也說明中央準噶爾地區在晚二疊世一早三疊世有一個拉張事件相反,認為準噶爾是一個撓曲下陷的前陸盆地,該盆地在晚二迭世一早三疊世時接受了非海相碎屑岩堆積。

顯而易見,圍繞準噶爾盆地的一係列不同見解和相互矛盾之處均源自詳細地層資料和沉積岩石學資料的缺乏本文旨在報導中國地質科學院、新疆地礦局和美國斯坦福大學1987—1988年共同合作對準噶爾、吐魯番和塔裏木盆地進行的野外調查研究結果重點集中在對東準噶爾卡拉麥裏山八南準噶爾和吐魯番盆地北部地區(博格達山南坡)所作的7個晚古生代地質剖麵圖,選擇這些剖麵在於它們同卡拉麥裏斷裂以北和天山斷裂以及西準堪爾褶皺山係中的剖麵相比較地層出露極佳,交通也很方便研究區足可代表晚古生代準噶爾盆地相對完整的沉積在下文中,我們將就研究區的地層、沉積岩石、砂岩成分,和沉陷曆史等關鍵問題進行論述,目的在於更有效地建立一個晚古生代準噶爾盆地構造成因和構造演化模式。

一、地層及沉積相

(一)東準噶爾

東準噶爾地層呈北西一南東走向,由高度變形的變沉積岩和蛇綠岩組成,這些岩石添加在前中石炭世西伯利亞克拉通的南緣,而準噶爾地台則位於卡拉麥裏斷裂以南,卡拉麥裏斷裂以南測了三個剖麵,晚古生代沉積都不整合在由誌留紀暗色板岩、砂岩和火山碎屑岩構成的基底之上誌留係強烈變形而且由於斷塊的構造務瓦作用而加厚,下中泥盆統由海底衝積扇組成,含有植物枝幹碎片和衝刷槽模。比這些槽模均指示沉積物自南向北搬運。

由上泥盆統向上,東準噶爾的岩層由淺海相到非海相沉積組成上泥盆統到下石炭統以火山碎屑岩河流相和衝積相的礫岩占優勢,偶爾可見珊瑚化石不整合在這層磨拉石胃之上的是一層巨厚的中石炭統,其中夾有爍岩、安山一流紋質火山岩流、凝灰岩和岩席該層中也有含珊瑚化石的報導,淺海相碳酸鹽提岸沉積物含有海百合莖和珊瑚化石,這些珊瑚保存著其原有的生長位置,該層的下伏層是火山岩,上覆層是上石炭統一二疊係河流相砂岩和礫岩在晚古生代沉積和其上覆的三疊一白堊紀非海相碎屑岩之間有一個巨大的角度不整。

(二)南準噶爾

沿博格達山北緣測了三個剖麵,構造上呈東西向對西博格達山的上古生界,曾進行過詳細的研究,博格達山最古老的岩石是下中石炭統安山質火山碎屑岩,厚2000—3000同東準噶爾火山岩相反,南準噶爾的火山碎屑岩形成於相對較深的海相環境中,大量的重力流沉積可資證明,下中石炭統的枕狀熔岩出現在烏魯木齊以東,據報導博格達山最高峰由輝長岩組成(湯耀慶、私人通信,基底沉積之上是海退層序,其底部由碳酸鹽岩和火山碎屑濁積岩組成,其中的衝刷槽模以向西的水流占優勢含碳酸鹽岩的濁積岩中有珊瑚和海百合莖等化石,這和東準噶爾灰岩堤岸沉積中的相類似南準喝爾祁家溝組中的腕足類經5100鑒定其時代為中晚石炭世——濁積岩層向上變為上石炭統陸坡和陸棚相頁岩和火山碎屑質的砂岩,具有橫切層理的水下砂的特征,二疊世早期的疊層石標誌著準喝爾海退縮的最後階段二疊係是一套巨厚的非海相沉積,由泥岩、粉砂岩及細粒的河流相砂岩組成,上二疊統湖相油頁岩厚達1000餘米構成該盆地中一個重要的油源層等,細粒的湖相沉積層向上變成河積和衝積相的二疊——三疊紀礫岩;其中的疊瓦狀礫石指示水流自南西而北東橫切盆地。