地質構造單元劃分及地質特徵

2021-03-07 02:33:47 字數 5906 閱讀 4794

1樓:中地數媒

一、概述

不同學派對本區構造單元認識不同,概括起來,主要有:

李四光(1925~1955)根據當時所獲的有限的地質資料,從地質力學觀點出發,將祁連山劃作為祁呂賀山字形構造體系的西翼部分,其中蘭州、**及武威一帶為該山字形馬蹄形盾地——阿寧盾地的一部分,阿拉善地區為阿寧盾地南側的弧形構造帶。甘肅地質礦產局(1989)將上述思想進一步具體化,指出祁連山可進一步劃分為:前弧西翼褶皺帶、西翼反射弧,認為祁連山及龍首山存在多種構造體系,主要有古河西系,祁呂賀山字形西翼,青藏歹字形(主要分布於祁連山及其南側),隴西系及阿拉善弧形構造,此外還存在緯向、經向構造,這種不同形式的構造存在聯合、復合關係。

在「槽-臺」學說指導下,早在2023年黃汲清在《中國主要地質構造單位》一書中,扼要地論述了阿拉善(龍首山)及祁連山的範圍和地質構造特徵,認為前者屬中朝地台的一部分,是聯絡塔里木地台和華北地台的紐帶,後者為典型的優地槽。時隔10年之後,他又將祁連山自南而北劃分為:南山(指祁連山,下同)地槽沉積帶、南山地槽邊緣沉積帶、山前凹地沉積帶,並指出祁連山系中的中新生代盆地有尋找石油的希望;又過10年,他再一次將本區劃分為:

阿拉善台隆走廊過渡帶、北祁連山褶皺帶、祁連中間隆起帶、南祁連褶皺帶、祁連南緣過渡帶。認為北祁連的主褶期是加里東而不是華力西期,同年又指出北祁連山為優地槽褶皺帶,南祁連為冒地槽褶皺帶,並認為它們均具有多旋迴構造發展特徵。20世紀70年代末,黃汲清等融合板塊構造的新觀點,將本區重新劃分為:

阿拉善台隆(屬中朝準地台的一部分)、走廊過渡帶、祁連山山前坳陷、北祁連優地槽褶皺帶、祁連中間隆起帶、南祁連褶皺帶,這是基於多旋迴槽臺構造學說對祁連山構造格局和構造演化全面而系統的論述。由於汲取了板塊構造學說,他們的上述劃分及論述當時起到了立典和示範作用,至今仍有較大的參考價值。

利用槽臺學說,用歷史發展演化的觀點,根據本區的建造特點,涂光熾2023年也將本區劃分為:阿拉善隆起帶、走廊坳陷帶、北祁連加里東褶皺帶、中祁連山前寒武紀褶皺帶、南祁連山早古生代—中生代(或早古生代—三疊紀)坳陷帶、南祁連山加里東褶皺帶、南祁連印支褶皺帶(或海西褶皺帶)、柴達木北緣隆起帶(或柴達木北緣前寒武紀褶皺帶)。

持斷塊學說的學者如趙生貴(1996)將本區劃分為:阿拉善地塊、龍首山斷隆、河西走廊盆地、永昌中寧陸緣斷陷帶、北祁連裂谷、中祁連斷隆、南祁連斷陷、柴達木北緣斷隆。他的祁連區以內矽鋁造山(a型俯衝)作用為主的觀點,北祁連早古生代火山作用早期以中基性為主、晚期以中酸性為主的觀點,火山岩大多屬鈣鹼系列,僅區域性發育細碧角斑巖系的認識,有一定的參考價值。

20世紀70年代初,尹贊勳、李春昱、傅承義率先將板塊構造學說引入中國,也是李春昱率先用板塊構造學說對本區大地構造和地質發展史進行了研究,將本區劃分為:阿拉善隆起帶、北祁連褶皺帶(含走廊帶)、中祁連隆起帶、南祁連褶皺帶,認為北祁連是乙個早古生代洋盆,保留有完好的蛇綠岩、藍片岩及混雜堆積等洋殼殘片及洋殼俯衝活動的地質記錄。2023年他又從亞洲全域性構造出發,認為祁連山實際上是中朝板塊和揚子板塊間的縫合帶。

在他的啟發指導下,許多學者開始涉足本區。王荃(1976)撰文認為本區存在古海洋;肖序常(1978)對本區做了實質性的野外研究工作,提出本區存在多期蛇綠岩;吳漢泉(1980)對北祁連山的高壓變質帶進行了研究;張之孟(1980)首次提出祁連山存在溝弧盆體系,並提出走廊相當於弧後盆地;夏林圻等(1991)對本區火山岩進行了深入的研究,進一步論證了本區存在溝弧盆體系,且是向北俯衝;左國朝(1986、1987)認為北祁連屬「有限洋盆」;許志琴(1994)提出本區存在海溝向洋退卻島弧增生的動力學模型;張旂等(1997)對北祁連的蛇綠岩做了系統的研究,指出本區蛇綠岩存在多樣性;馮益民自20世紀70年代以來,也先後對祁連山做了研究,認為中祁連和柴達木同屬乙個板塊,早古生代華北古陸西南緣存在裂谷-板塊構造兩種體制。造山帶分為俯衝造山、碰撞造山及陸內造山機制,為復合造山帶。

湯中立、李文淵、黃承熊等(1995)對本區金昌—門源地學斷面進行了研究,他們認為龍首山斷裂早期屬低角度正斷層,將超大型、大型礦床的形成及成礦模式與構造背景聯絡起來。

上述研究工作,是我們本次工作的基礎。

二、華北板塊西南緣的構造格架

我們從歷史演化的觀點出發,運用現實主義原則,以「活動論」、「系統論」為指導,以本區沉積建造、岩漿作用、構造作用、成礦作用等最基本的地質事實為基礎,系統、全面、多層次、多側面地**區內各構造單元的範圍、性質、演化及與成礦系統的耦合關係,立足於前人眾多的研究成果,勾勒出本區加里東期構造圖案(圖1-1),從北而南各構造單元為:龍首山陸緣帶、河西走廊邊緣海盆、北祁連縫合帶、中祁連離散型島弧地體、南祁連弧後盆地、柴達木陸塊。現將它們的主要特徵概述如下:

圖1-1 華北古大陸西南緣構造格架及成礦系統

(一)龍首山陸緣帶

北鄰潮水盆地,南以龍首山深大斷裂為界與河西走廊相接,西部止於金塔—鼎新斷裂與塔里木板塊毗連,向東尖滅於銀川以西,略呈近東西向弧形分布。該帶所見主要岩石單元為前長城紀龍首山巖群(anchl)。由於該巖群時代較老,後期遭受多期次、多旋迴的變質變形等作用,變得支離破碎,層序不清,當屬非史密斯地層。

下部為白家嘴子組,西部出現磁鐵石英岩和磁鐵角閃岩,稱之為東大山組。經原岩恢復(湯中立、李文淵,1995;王崇禮,1994),原岩建造相當於火山-沉積建造,白家嘴子組為碳酸鹽岩建造及基性火山岩建造,東大山組為碎屑岩含磁鐵石英岩及基性火山岩建造。考慮其中的基性火山岩(斜長角閃岩)呈層狀分布,代表本區最早的岩漿活動記錄,測得年齡為3056ma(**-nd法,平均,王崇禮,1994)應屬中太古代噴發,這一資料表明龍首山巖群具古陸核性質。

另外,切穿該巖段混合巖又發生彎曲變形的變輝綠岩脈年齡為(2486±16)ma~(2796±56)ma,平均2600ma(王崇禮,1994),這對上述太古宙年齡是乙個佐證。龍首山巖群下部岩石的稀土配分型式也表明它屬太古宙產物,因新太古代岩石稀土配分曲線要右傾得多(見後文討論)。龍首山巖群上部主要為中酸性火山-碎屑岩建造,其年齡為(2147±74)ma(rb-sr等時線法,西北地質勘查局,1993),相當於古元古代。

該帶缺失長城紀沉積,薊縣紀為復陸屑次穩定型沉積(墩子溝群),缺失青白口紀沉積,震旦紀為冰水沉積及碳酸鹽-碎屑沉積(韓母山群),碳酸鹽-碎屑岩底部含磷。早古生代為隆起剝蝕區,晚古生代為碎屑岩-碳酸鹽岩(含煤)建造、磨拉石建造,中新生代為河湖相及山麓相碎屑岩(磨拉石)建造。本區還發育加里東期及華力西期花崗岩,這分別應是祁連洋及其次生洋向北俯衝及陸內a型俯衝造山的產物(此處所稱的方位,只是現代方位,並不代表地質歷史時期的方位,下同)。

在中—新太古代古陸邊緣活動帶中,形成了東大山鐵礦。中元古代早期本區在裂解條件下,形成金川含鎳銅超基性雜岩,湯中立(1995)所取得的(1508±31)ma(**-nd內部等時線法)年齡應是上述岩漿脫離地幔的時間。

(二)河西走廊邊緣海盆

河西走廊邊緣海盆現今十分狹窄,呈近東西條帶狀分布,若能考慮它形成和演化的歷史,就不難推知當時(加里東期)它曾是乙個廣闊的陸緣海盆。該陸緣海盆的基底是華北古陸的南延部分。寒武紀靠陸一側(北)為淺海陸棚碎屑岩單元(大黃山組

d),具復理石特徵,內見波狀沖刷面、印模及交錯層,遠離陸緣(南),出現碳酸鹽岩及火山岩建造(黑刺溝組

h),反映由北而南,海水變深,且地質活動性增強的特點。奧陶紀總的趨勢是繼承寒武紀火山-沉積建造特點,不同之處在於海盆內火山活動更加劇烈和成熟,區域性(老虎山、榆樹溝山)出現擴張型洋殼——蛇綠岩。志留紀盆地萎縮,形成筆石碎屑岩相(骯髒溝組sa),晚期出現砂頁岩建造(旱峽組sh),泥盆紀為磨拉石建造(老君山礫岩),標誌海盆消失並開始造山。

(三)北祁連縫合帶

北祁連造山帶作為柴達木—中祁連板塊與華北板塊的縫合帶,當初一經李春昱提出,便得到了大家的贊同。但問題是,該縫合帶究竟是華北板塊與柴達木板塊開合的產物(特提斯型造山帶),還是柴達木—中祁連板塊抑或是前者從別處漂來,在加里東期二者邂逅碰撞的結果(科迪勒拉型造山帶)?北祁連小洋盆外側是否還有原生洋(祁連洋)?

問題還不止此,作為縫合帶,北祁連造山帶本身也複雜多樣,東部西部有差別,南邊北邊不相同,西部還分布著許多微陸塊,那麼這些微陸塊又來自何方?其形成機制如何?各家意見也不一致。

利用模式對比原則,我們初步認為:上述微陸塊連同中祁連微陸塊,均是因祁連洋向南俯衝致使其相繼從柴達木陸塊邊緣裂解出來的結果。其構造格局猶如太平洋西南部的多島構造景象。

簡捷地說,北祁連縫合帶內部構造單元雖然複雜多樣,但概括起來說,主要由以下單元組成:微陸塊、混雜巖帶、蛇綠岩、洋脊-洋島火山岩、島弧(包括陸緣弧和洋殼型島弧)火山岩及島弧型沉積(圖1-2)。微陸塊主要由前寒武紀地層組成,其上有加里東期島弧型花崗岩。

前者具體岩性為灰色片麻岩、雲英片岩、大理岩(北大河巖群anchb,野馬南山岩群anchy)以及巨厚的蛇綠混雜堆積(熬油溝組cha)、千枚岩、碎屑岩,區域性夾碳酸鹽岩、變石英砂巖、鐵礦層(樺樹溝組chh)。此外,還見到中元古代托來南山群(ch-jxt)雜色碎屑岩及碳酸鹽岩建造,青白口紀龔岔群(qng)碎屑岩-碳酸鹽岩建造。蛇綠混雜巖帶共有南北兩條,北帶主要沿肅南九個泉、白泉門呈nw-se向分布,向西延至玉門昌馬寒山地區,南帶規模較大,主要分布於青海邊馬溝—清水溝—香子溝—郭公尺寺—祁連縣—景陽嶺南,南北寬約20~25km,斷續延長近500km,呈nw-se向展布。

清水溝見有榴輝巖,與之共生的藍片岩年齡為440~460ma(藍閃石、多矽白雲母、39ar/40ar法),北帶九個泉藍片岩藍閃石39ar/40ar年齡為447ma(吳漢泉,未刊資料)。北帶稱之低階藍片岩帶,南帶稱之為高階藍片岩帶。蛇綠混雜巖帶主要由陸緣弧(南帶)、洋殼型島弧(北帶)、復理石增生楔、高階(南帶)及低階(北帶)藍片岩、蛇綠岩塊等組成。

縫合帶中的蛇綠岩塊共有3條,自南而北依次為:玉石溝—川剌溝—小八寶蛇綠岩帶;大岔大阪蛇綠岩(帶);九個泉—白泉門蛇綠岩帶;以上3條蛇綠岩帶時代為加里東期,而分布於微陸塊中的蛇綠岩時代為中元古代。加里東期蛇綠岩大多具洋脊或洋島型玄武岩特徵,有的還和玻安岩共生,如大岔大阪蛇綠岩(張旂,1997),推測蛇綠岩形成于洋島及弧間盆地。

考慮到北祁連造山帶中深海沉積物如矽質巖比較豐富,火山作用比較強烈,蛇綠岩和藍片岩構造超覆於增生的深海沉積物和火山弧之上這些客觀事實,其蛇綠岩應屬科迪勒拉型。陸緣弧火山岩及沉積早期(新元古代—中寒武世)相當於黑剌溝組,陸緣弧型(島弧裂谷型)火山岩,主要分布於**、清水溝、白柳溝、黑石溝、小黑剌溝、面鹼溝等地,由於它是在華北古大陸基底之上的軟弱帶上發展起來的,開始形成大陸鹼性玄武岩系,隨著陸緣弧基底分割程度的加深,進一步形成熔融程度高的飽和性拉斑玄武岩漿,噴溢形成本區海相基性火山岩的主體,而在**等地因地殼較厚,基性巖漿上公升速度較慢,引起下地殼發生深熔作用,產生富矽質岩漿,這種富矽質岩漿首先上公升形成酸性火山岩系,爾後是偏下部的基性巖漿上公升形成層位偏上的基性巖漿,二者構成雙峰式組合。這些酸性火山岩是**廠銅及多金屬塊狀硫化物礦床的直接圍岩。

圖1-2 華北板塊與柴達木—中祁連板塊縫合帶內部結構示意圖(據張旂,1997,修改)

1—前寒武系;2—藍片岩帶;3—蛇綠岩;4—阿拉斯加型岩體;5—橄欖岩-閃長岩岩體;6—熬油溝蛇綠岩;7—陸緣弧;8—洋殼型島弧。數字,①~⑨為蛇綠岩:①—九個泉;②—大岔大板;③—邊馬溝;④—玉石溝;⑤—冰溝;⑥—小八寶;⑦—百經寺;⑧—老虎山;⑨—榆樹溝山。

a~g為阿拉斯加型岩體:a—撒拉河岩體;b—油葫蘆大山;c—扎麻什溝;d—冰溝南;e—水洞峽;f—柏木峽;g—大灘;h—老虎山橄欖岩-閃長岩型岩體

早期陸緣弧型沉積表現為火山碎屑物佔優勢,另外可見島弧斜坡相重力流及滑塌沉積、島弧型復理石,未見裂谷早期所具有的河湖相沉積。中晚期洋殼型島弧火山岩及島弧型沉積相當於部分陰溝群(oy)、中堡群(oz),東起**北,向西經永登縣石灰溝及民樂縣西道流,止於阿爾金斷裂,西部大致沿走廊南山分布。島弧型火山岩主要為拉斑玄武岩,鈣鹼性玄武岩、安山岩(陰溝群分子)以及島弧鹼性橄欖玄粗巖、粗麵玄武岩、白榴方沸巖和白榴粗麵斑巖(中堡群分子)。

表明中奧陶世島弧已臻於成熟。島弧型沉積主要為火山碎屑岩、沉積岩及藻灰岩建造。

(四)中祁連離散型島弧地體

中祁連離散型島弧地體呈北西-南東向條帶狀展布於研究區中部,東起蘭州東部,向西經青海民和、樂都、西寧、湟源、疏勒山,也止於阿爾金斷裂,北以中祁連北緣斷裂為界,南以中祁連南緣斷裂與南祁連弧後盆地相鄰。寬70~80km,長約1000km。主要以古老基底之上廣泛發育有晉寧及加里東期中酸性岩漿巖為特點,後者與銅、鎢、鉬、鉛、鋅礦產有關。

(五)南祁連弧後盆地

中祁連島弧與柴達木板塊在加里東中、晚期正式分離之後,形成南祁連弧後盆地,其上主要為志留紀火山-正常沉積,西部有大量的中基性火山噴發,東部見寒武(奧陶)紀蛇綠岩。

(六)柴達木陸塊

僅見達肯大阪巖群零星分布。

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