尚明亮，鄭飛，李咸陽，范僥，王路昕，夏靜福（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830011）

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新疆阿圖什薩爾干斷裂地質(zhì)特征及地質(zhì)意義

尚明亮，鄭飛，李咸陽，范僥，王路昕，夏靜福
（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，新疆烏魯木齊830011）

摘要：位于塔里木盆地西北緣的柯坪斷隆由多排逆沖巖席所組成，逆沖巖席之間并非簡單的平行排列?？缕簲嗦≈胁克_爾干斷裂呈右行走滑產(chǎn)出，活躍至今，其東西兩側(cè)逆沖巖席并非一一對應(yīng)。筆者通過野外地質(zhì)觀察，依據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果、Worldview2遙感影像解譯及前人資料，以柯坪斷隆中部薩爾干斷裂為研究對象，開展斷裂構(gòu)造特征和斷裂帶內(nèi)侵入巖地質(zhì)特征研究，分析薩爾干斷裂的形成和演化過程，提出薩爾干斷裂發(fā)育先于區(qū)內(nèi)逆沖推覆，并以薩爾干斷裂為界將柯坪逆沖巖席分為東部逆沖推覆體系與西部逆沖推覆體系。西部逆沖推覆體系由于受到巴楚隆起阻擋較東部逆沖推覆體系大，使柯坪逆沖巖席空間上出現(xiàn)不對應(yīng)，進(jìn)而初步解釋柯坪斷隆現(xiàn)今構(gòu)造格局。

關(guān)鍵詞：塔里木盆地；柯坪斷??；逆沖巖席；薩爾干斷裂；構(gòu)造格局

?新疆地質(zhì)調(diào)查院，新疆1∶5萬塔提爾（K43E023024）、結(jié)提庫勒庫都克（K43E024024）、喀牧馬（K44E023001）、厄蓋爾阿勒馬（K44E024001）四幅區(qū)調(diào)報(bào)告，2015

柯坪山脈位于塔里木盆地西北緣,呈近EW向延伸,東段逐漸轉(zhuǎn)為走向NEE，構(gòu)成由前震旦紀(jì)變質(zhì)基底、震旦系和古生代地層組成的柯坪斷隆。區(qū)內(nèi)構(gòu)造現(xiàn)象十分豐富，發(fā)育一系列與盆山邊界近平行的NE走向山系。前人對其構(gòu)造性質(zhì)和演化進(jìn)行了深入研究，目前主要有兩種觀點(diǎn)：一是走滑或斜沖構(gòu)造[1,2]；二是柯坪斷隆形成于新生代，自天山向塔里木盆地逆掩推覆于巴楚隆起之上[3- 5]。本文以薩爾干斷裂為對象，研究其一系列地質(zhì)特征，對初步還原柯坪斷隆形成機(jī)制、構(gòu)造變形演化過程和解釋柯坪斷隆現(xiàn)今構(gòu)造格局起較重要的作用。

1　區(qū)域地質(zhì)

圖1　新疆柯坪斷隆地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Simplified geological map of the Kalpin fault uplift area in Xinjiang1.第四系；2.古近—新近系；3.白堊系；4.二疊系；5.石炭系；6.泥盆系；7.志留系；8.寒武—奧陶系；9.震旦系；10.南華系；11.堿長花崗巖；12.正長花崗巖；13.斷裂；14.皮羌斷裂；15.薩爾干斷裂；16.整合界線；17.角度不整合界線；18.平行不整合界線；19.研究區(qū)

柯坪斷隆位于塔里木盆地西北緣，是塔里木板塊的一部分，屬塔里木微板塊Ⅱ級構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)山體多以單面山形式產(chǎn)出，廣泛分布寒武—二疊系及古近—新近系、第四系（圖1），普遍缺失中生界，僅皮羌斷裂南部西側(cè)出露少量白堊系。區(qū)內(nèi)巖石變質(zhì)程度極低，且?guī)r漿巖不發(fā)育，僅局部有少量基性巖體和脈巖出露。新疆地質(zhì)調(diào)查院在薩爾干斷裂中部東側(cè)首次發(fā)現(xiàn)基性巖體。區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育新生代逆沖推覆斷裂及晚古生代深大斷裂，同時產(chǎn)出多個向斜褶皺及構(gòu)造斷塊，構(gòu)成區(qū)內(nèi)現(xiàn)今的地貌格局。

柯坪斷隆是一套典型的作用于古生界的逆沖疊瓦式薄皮沖斷構(gòu)造，由5～6排逆沖巖席推覆體構(gòu)成，后一排推覆體前鋒沖斷到前一排推覆體后翼，各排推覆體都構(gòu)成一排排NE向長約30～150 km且近于平行的山體。每個巖席都包含古生代地層，一般向北傾斜，或向NNW傾斜。

2　薩爾干斷裂地質(zhì)特征

薩爾干斷裂位于柯坪斷隆中部，走向NNE向，北起昆達(dá)克森迪塔格向斜以北（圖2），向南切穿柯坪斷隆，長約60 km，斷裂帶較窄，最寬處約90 m，橫跨整個柯坪斷隆。該斷裂經(jīng)歷漫長的地質(zhì)演化，斷裂性質(zhì)不斷變化，由形成時的剪性斷裂，中期的張性斷裂，到如今呈現(xiàn)的壓扭性右行走滑。遙感影像圖中可見清晰線形影像（圖3），斷裂附近構(gòu)造發(fā)育，多見褶皺、次級斷層和斷塊。

圖2　新疆阿圖什塔提爾、喀牧馬、結(jié)提庫勒庫都克、厄蓋爾阿勒馬四幅構(gòu)造略圖Fig.2 Simplified structural map of Tatier、Kamuma、Jietikulkuduk and Egaieralema in Atushi, Xinjiang1.全新統(tǒng)松散堆積物;2.中更系統(tǒng)松散堆積物;3.下更新統(tǒng)西域組;4.新近系;5.中新—上新統(tǒng)康村組;6.石炭系; 7.志留—泥盆系;8.寒武—奧陶系;9.輝長巖等基性巖體;10.輝綠巖脈;11.整合界線;12.角度不整合界線; 13.平行不整合界線;14.推測斷裂;15.斷裂及編號;16.薩爾干斷裂;17.向斜;18.研究區(qū)

2.1斷裂構(gòu)造特征

斷裂北部兩側(cè)分別為西部阿克別勒托如克向斜和東部昆達(dá)克森迪塔格向斜，向北繼續(xù)延伸為第四系所覆蓋。斷裂控制了昆達(dá)克森迪塔格向斜的形成。該向斜樞紐走向NE向，橫跨約12 km，縱展約25 km，由南翼和北翼組成。昆達(dá)克森迪塔格向斜轉(zhuǎn)折端及西翼緊鄰薩爾干右行走滑斷裂（F8），向東延伸，向斜西翼產(chǎn)狀為90o～112o∠67o～73o，東翼產(chǎn)狀為335o～343o∠39o～50o。該向斜樞紐方向?yàn)?6o～ 37o，近NW向，樞紐傾伏角為61o～68o，軸面傾角為55o～63o，傾向?yàn)?01o，轉(zhuǎn)折端呈尖棱狀，為一斜歪傾伏尖棱褶皺。

圖3　薩爾干斷裂在Worldview2遙感影像上線形特征Fig.3 The linear features of Sargan fault on Worldview2 remote sensing image

斷裂中北部錯斷托帕托格臘克向斜轉(zhuǎn)折端，形成托格拉塔格山斷塊。托帕托格臘克向斜主體由北翼托格拉塔格山東部斷塊（薩爾干斷裂以東部分）、南翼喀孜馬塔格山西部組成。向斜樞紐走向近EW向，向斜西翼緊鄰薩爾干斷裂（F8）。斷裂面峭壁底部丘里塔格組下伏地層見中奧陶統(tǒng)其浪組及部分下志留統(tǒng)柯坪塔格組下段灰紅色砂巖。此處測得斷層走向22o，斷層面傾向112o，傾角約69o。斷裂帶內(nèi)丘里塔格組灰?guī)r破碎嚴(yán)重，出現(xiàn)強(qiáng)烈的碎裂巖化和碳酸鹽化。筆者在托帕托格臘克向斜轉(zhuǎn)折端北西側(cè)發(fā)現(xiàn)原本厚約117 m的中奧陶統(tǒng)其浪組第二段灰紅色灰?guī)r受擠壓大幅度變薄，最薄處僅為1m。斷裂西側(cè)寒武系灰?guī)r峭壁上可見大規(guī)模擦痕及階步。這些特征均表明該向斜是在斷裂拖曳作用和近EW向應(yīng)力擠壓作用下所形成的。向斜轉(zhuǎn)折端受該斷裂錯斷破壞，形成托格拉塔格山斷塊，轉(zhuǎn)折端北偏東側(cè)地層發(fā)育小型次級褶皺。新疆地質(zhì)調(diào)查院在托格拉塔格山斷塊南側(cè)新發(fā)現(xiàn)的中新—上新統(tǒng)康村組為斷裂所切穿，表明新生代該斷裂依舊活躍。

斷裂中部控制阿特勒馬塔格山斷塊形成的同時，強(qiáng)烈的右行拖曳作用引起厄蓋爾向斜西南翼多發(fā)育小型次級斷裂并使該向斜西翼發(fā)生EW向張性斷裂，形成阿特勒馬塔格山斷塊，且該斷塊繼續(xù)向北朝喀孜馬塔格山推覆體下俯沖，形成阿特勒馬塔格山東北部尖棱向斜。斷裂帶內(nèi)巖石破碎嚴(yán)重，出現(xiàn)強(qiáng)烈的碳酸鹽化及碎裂巖化作用，巖石中廣泛發(fā)育紅褐色、淺褐色碳酸鹽巖脈。碳酸鹽巖脈寬約20 m，長約1.2 km，內(nèi)部含大量捕虜體，成分主要為上寒武—下奧陶統(tǒng)丘里塔格組灰?guī)r及部分中奧陶統(tǒng)其浪組灰紅色含生物化石灰?guī)r。該斷裂控制多個次級斷裂，廣泛發(fā)育構(gòu)造角礫巖。

斷裂中南部兩側(cè)分別為西部的結(jié)提庫勒套逆沖推覆體和東部厄蓋爾向斜。結(jié)提庫勒套逆沖推覆體東部靠近斷裂一端的丘里塔格組灰?guī)r層發(fā)生彎曲翻卷，與下伏的下志留統(tǒng)柯坪塔格組、中—上志留統(tǒng)塔塔埃爾塔格組和中下泥盆統(tǒng)依木干他烏組呈斷層接觸。筆者在斷裂東峭壁見厄蓋爾向斜西翼丘里塔格組灰?guī)r覆蓋在依木干他烏組紅色砂巖上(圖4)，表明厄蓋爾阿勒馬推覆體在向南逆沖過程中由于受近EW向應(yīng)力擠壓而沿斜切F8薩爾干斷裂面向西側(cè)逆沖于結(jié)提庫勒套山推覆體之上。

圖4　丘里塔格組側(cè)向逆沖于依木干他烏組紅色砂巖上Fig.4 Qiulitage formation thrust over red sandstone ofYimugantawu formation Laterally

斷裂南部是否結(jié)束于結(jié)提庫勒套逆沖推覆體南側(cè)的第四系中仍然存在疑問。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告和衛(wèi)星遙感圖顯示?新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第十一地質(zhì)大隊(duì).新疆伽師縣、巴楚縣大山口-三岔口一帶1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2013，斷裂東西兩側(cè)巖席地層并不一致，西側(cè)逆沖巖席缺失泥盆系，東側(cè)逆沖巖席則出露較大規(guī)模泥盆系?？缕簲嗦∽钅弦慌拍鏇_推覆巖席并非為一套完整的逆沖推覆巖席而是由多個巖席構(gòu)造拼接而成，其中兩個巖席拼接部位正好位于薩爾干斷裂向南的延伸位置。因此，筆者認(rèn)為薩爾干斷裂切穿了柯坪斷隆最南緣逆沖推覆巖席。

2.2斷裂帶內(nèi)侵入巖特征

薩爾干斷裂中部阿特勒馬塔格山斷塊西南側(cè)首次發(fā)現(xiàn)基性巖體，表明薩爾干斷裂為一向基性巖體提供了上侵通道的深大斷裂。巖體面積為0.84 km2，南北長約500 m，東西寬80～250 m，呈不規(guī)則橢圓狀巖株產(chǎn)出。巖體巖性主要為灰黑色橄欖輝長玢巖、灰黑色輝長巖和灰色二長輝長巖。巖體分為兩期侵入，早期灰黑色橄欖輝長玢巖體（鋯石U-Pb年齡（246.4±4.8) Ma）是在海西旋回末期晚二疊紀(jì)海西運(yùn)動尾聲沿早期薩爾干深大斷裂侵入的，晚期灰黑色輝長巖及灰色二長輝長巖體（鋯石U-Pb年齡（201.8±0.9) Ma）是在印支旋回末期晚三疊世印支運(yùn)動尾聲沿薩爾干深大斷裂侵入的。野外觀察兩期巖體為脈動接觸，接觸界線局部可見，大部分為第四系所覆蓋。巖體內(nèi)多見灰?guī)r捕虜體（圖5），捕虜體大小不一，最大粒徑為20 cm。巖體與圍巖存在兩類接觸界線，一種是巖體侵入于灰?guī)r中，另一種是巖體與寒武系灰?guī)r為斷層接觸（圖6），前者灰?guī)r出現(xiàn)強(qiáng)烈烘烤蝕變，局部出現(xiàn)大理巖化，后者接觸帶附近灰?guī)r未見烘烤邊。巖體與寒武系灰?guī)r的斷層接觸表明阿特勒馬塔格山斷塊形成時間要晚于晚三疊世。阿特勒馬塔格山斷塊是柯坪逆沖巖席的一部分，而柯坪沖斷帶逆沖發(fā)生于新生代，表明阿特勒馬塔格山斷塊形成時間應(yīng)為新生代。

圖5　輝長巖中的灰?guī)r捕虜體Fig.5 Limestone Xenoliths in Gabbro

圖6　輝長巖與寒武系灰?guī)r為斷層接觸Fig.6 Fault contact between Gabbro and Cambrian limestone

2.3斷裂地質(zhì)演化淺析

石炭紀(jì)塔里木板塊西北緣逐漸開始下降，發(fā)生區(qū)域性海侵，并在二疊紀(jì)開始隆起，引起柯坪地區(qū)中生代整體缺失。二疊紀(jì)末期的天山運(yùn)動，使塔里木板塊與哈薩克斯坦板塊及北部的準(zhǔn)噶爾板塊發(fā)生碰撞形成造山帶，南天山洋盆閉合，塔里木板塊成為歐亞大陸南緣的一部分，此后板塊構(gòu)造活動不單為陸塊相互作用的方式，還伴隨著陸內(nèi)變形。受此影響，塔里木大陸邊緣處于隆起造山擠壓環(huán)境，區(qū)內(nèi)皮羌斷裂和薩爾干斷裂此時開始形成“V”形剪性斷裂雛形。來自下地殼的基性巖體沿這兩個深大斷裂向上侵入，皮羌斷裂北段出露較大規(guī)模的二疊紀(jì)輝長巖巖體，薩爾干斷裂內(nèi)基性巖體沿著深大斷裂構(gòu)造通道涌向上地殼，侵位于寒武紀(jì)灰?guī)r中，在地表出露較小規(guī)模的灰黑色橄欖輝長玢巖體。

柯坪地區(qū)少量白堊系、新生代沉積一套巖性為砂質(zhì)泥巖夾細(xì)礫巖、砂巖和黑色碳質(zhì)泥巖的淺湖-半深湖相沉積，且平行不整合或角度不整合于下二疊統(tǒng)火山巖或石炭系灰?guī)r之上，表明該區(qū)域印支期隆起遭受剝蝕，隨后演化為周緣前陸盆地接受陸相沉積。印支運(yùn)動較強(qiáng)烈地影響了塔里木大陸邊緣，活化了區(qū)內(nèi)薩爾干斷裂，擴(kuò)大了斷裂規(guī)模，同時灰黑色輝長巖及二長輝長巖體開始沿著古老薩爾干斷裂通道向上侵入于寒武系灰?guī)r中。侏羅紀(jì)至中晚古近紀(jì)，塔里木板塊受燕山運(yùn)動影響，南天山褶皺造山，薩爾干斷裂再次活化，進(jìn)一步擴(kuò)大了斷裂規(guī)模，斷裂性質(zhì)轉(zhuǎn)換為在縱向應(yīng)力環(huán)境下的橫向張性斷裂。受上述運(yùn)動影響，柯坪地區(qū)徹底分割為以薩爾干為界的東西兩塊相對獨(dú)立的地質(zhì)塊體。

始新世以來,由于喜馬拉雅造山運(yùn)動，印度板塊和歐亞板塊持續(xù)相互碰撞推擠，柯坪地區(qū)東西兩地質(zhì)塊體分別出現(xiàn)大規(guī)模的逆沖推覆，形成東部逆沖推覆體系與西部逆沖推覆體系。托格拉塔格山斷塊南側(cè)中新—上新統(tǒng)康村組與下伏古生代地層呈角度不整合接觸，表明古近紀(jì)柯坪地區(qū)便開始逆沖推覆，形成具逆沖推覆構(gòu)造帶的柯坪斷隆，從而構(gòu)成現(xiàn)今柯坪斷隆與NW向巴楚隆起相互截切的局面。西部逆沖推覆體系由于受到與巴楚隆起的阻擋作用較東部逆沖推覆體系的大，使柯坪斷隆逆沖巖席空間上出現(xiàn)不對應(yīng)。受此影響及帕米爾突刺持續(xù)向北東推擠，柯坪斷隆處于NS向逆沖推覆和近EW向擠壓應(yīng)力環(huán)境中，薩爾干斷裂再次加強(qiáng)活化，呈壓扭性右行走滑運(yùn)動，主要表現(xiàn)為斷裂附近形成一系列拖曳向斜褶皺及斷塊。

3　薩爾干斷裂地質(zhì)意義

通過對薩爾干斷裂地質(zhì)特征研究，筆者認(rèn)為柯坪斷隆逆沖巖席空間上之所以不是一一對應(yīng)和呈簡單地平行排列，是因?yàn)樗_爾干斷裂先于區(qū)內(nèi)逆沖推覆發(fā)育所致，形成以薩爾干斷裂為界的東西兩塊相對獨(dú)立的逆沖推覆體系。喜山期東西兩塊逆沖巖席各自獨(dú)立地向南逆沖推覆，且活躍至今。薩爾干斷裂自晚二疊世形成以來受到印支運(yùn)動、燕山運(yùn)動兩期運(yùn)動的影響不斷發(fā)展，分割了柯坪地區(qū)。隨著喜馬拉雅造山運(yùn)動的持續(xù)作用，柯坪地區(qū)形成具逆沖疊瓦推覆薄皮構(gòu)造的柯坪斷隆。受此影響，薩爾干斷裂規(guī)模不斷加大。觀察發(fā)現(xiàn)，斷裂雖呈右行走滑，但兩側(cè)逆沖推覆巖席并非一一對應(yīng)，且斷裂兩側(cè)逆沖巖席向南發(fā)生差異性逆沖推覆運(yùn)動，薩爾干斷裂西部逆沖推覆體系發(fā)育六排逆沖巖席，東部逆沖巖席發(fā)育四排逆沖巖席同時伴有規(guī)模較大的拖曳褶皺變形及斷塊發(fā)育?？缕簲嗦∽钅弦慌拍鏇_推覆巖席并非為一套完整的逆沖推覆巖席，而是由多個巖席構(gòu)造拼接而成?？缕簲嗦∏熬壥艿桨统∑鸬膹?qiáng)硬阻擋，且薩爾干斷裂西部逆沖推覆體系由于處于巴楚隆起正上方，受此阻擋作用強(qiáng)于東部逆沖推覆體系，故斷裂東西兩側(cè)逆沖推覆體系無論是形變量上還是各自逆沖巖席排數(shù)都存在較大差異。

薩爾干斷裂內(nèi)寒武系灰?guī)r覆蓋泥盆系砂巖和中奧陶統(tǒng)其浪組灰紅色含生物化石灰?guī)r之上以及斷裂兩側(cè)地層的褶皺變形表明，帕米爾突刺對柯坪沖斷帶存在NE向強(qiáng)烈推擠，使得柯坪斷隆受區(qū)域性近EW向應(yīng)力的擠壓作用。隨著喀喇昆侖大斷裂形成并開始右旋走滑，阿合奇斷裂重新活動并左旋走滑，塔里木盆地西部產(chǎn)生右旋變形，又加強(qiáng)了區(qū)域性近EW向應(yīng)力。柯坪斷隆逆沖巖席在該應(yīng)力作用下發(fā)生縱彎褶皺變形，巖席間出現(xiàn)碰撞拼接，形成柯坪斷隆現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

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The Geological Characteristics and Geological Implication of Sargan Fault in Atushi,Xinjiang

Shang Mingliang,Zheng Fei,Li X ianyang,Fan Yao,Wang Luxin,X ia Jingfu
(Geological Survey Academy of Xinjiang,Urumqi,Xinjiang,830011,China)

Abstract:Located in the northwestern Tarim Basin,K alpin fault uplift includes several thrust nappe sheets, which are not parallel simply.Sargan fault that is located in the middle of Kalpin Fault Uplift has developed to be a right strike-slip fault so far.The thrust nappe sheets which are independent and located to the west of Sargan fault do not correspond with those which are also independent and located to the east of Sargan fault.By means of geological observation outside,the authors have studied tectonic characteristics of Sargan fault and geological Characteristics of intrusive rocks within the fault zone to analyze the formation and evolution of Sargan fault based on achievements of Regional Geological Survey、interpretation of Worldview 2 remote sensing image and previous data.The authors propose that the development of Sargan fault which divides Kalpin thrust nappe sheets into Eastern overthrust body and Western overthrust body is much earlier than the development of overthrust in K alpin.That obstruction from Bachu uplift effects Western overthrust body much more seriously than Eastern overthrust body explains non parallelism of thrust nappe sheets and the formation of modern tectonic framework in Kalpin Fault Uplift.

Key words:Tarim Basin;Kalpin Fault Uplift;Thrust nappe sheets;Sargan fault;Tectonic framework

作者簡介:第一尚明亮（1987-），男，河南汝陽人，助理工程師，2011年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢資源勘察工程專業(yè)，主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作

收稿日期:2015-09-06;

修訂日期:2015-11-19;作者E-mail:smlsml1987@sina.com

中圖分類號:P542+.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號：1000-8845(2016)01-113-05

項(xiàng)目資助：中國地質(zhì)調(diào)查局新疆1∶5萬塔提爾（K43E023024）、結(jié)提庫勒庫都克（K43E024024）、喀牧馬（K44E023001）、厄蓋爾阿勒馬（K44E024001）四幅區(qū)調(diào)（1212011140059）聯(lián)合資助