石夢(mèng)巖 程南南 侯泉林 吳春明 閆全人 張國(guó)成 張謙 王浩

1. 河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，焦作 4540032. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 1000493. 中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，烏魯木齊 830011

造山作用與大陸生長(zhǎng)是地球科學(xué)領(lǐng)域前沿探索的永恒主題之一(Dewey and Windley, 1981;eng?r and Natal’in, 1996; Shervais, 2006; 肖文交等, 2017)。作為地球表面最大的顯生宙增生型造山帶，中亞造山帶是研究大陸地殼生長(zhǎng)和殼-幔相互作用的天然實(shí)驗(yàn)室，其形成演化與古亞洲洋的消減閉合關(guān)系密切(eng?retal., 1993; Windleyetal., 2007; Xiaoetal., 2003, 2015)。中亞造山帶南緣如何向南擴(kuò)展，對(duì)深入理解增生型造山作用和大陸地殼生長(zhǎng)機(jī)制以及中亞構(gòu)造域與特提斯構(gòu)造域的銜接具有重要科學(xué)意義，是目前地質(zhì)學(xué)界的研究熱點(diǎn)(eng?r, 1992; Xiaoetal., 2015)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為北山造山帶是中亞造山帶中段南緣(左國(guó)朝等, 2003; 李錦軼等, 2006; Xiaoetal., 2010)。然而，作為北山造山帶南側(cè)的關(guān)鍵構(gòu)造單元，敦煌構(gòu)造帶的大地構(gòu)造屬性長(zhǎng)期備受關(guān)注且頗有爭(zhēng)議，這一爭(zhēng)論限制了對(duì)中亞造山帶南緣增生造山方式和過(guò)程的理解。

由于缺乏精確年代學(xué)數(shù)據(jù)，敦煌構(gòu)造帶長(zhǎng)期以來(lái)被視為前寒武紀(jì)穩(wěn)定大陸地塊，稱(chēng)為“敦煌地塊”(黃汲清等, 1980; 李志琛, 1994; 梅華林等, 1997)。隨著高精度定年技術(shù)的應(yīng)用，在敦煌地區(qū)發(fā)現(xiàn)了太古宙和古元古代鋯石U-Pb年齡信息。有學(xué)者認(rèn)為敦煌地區(qū)2.8～2.7Ga、2.6～2.5Ga及1.91～1.80Ga的構(gòu)造-熱事件，分別與華北克拉通2.8～2.7Ga的陸殼增生、2.5Ga的陸殼增生、1.95～1.80Ga的古元古代造山過(guò)程等前寒武紀(jì)地質(zhì)事件相對(duì)應(yīng)，認(rèn)為“敦煌地塊”歸屬于華北克拉通(Zhangetal., 2012, 2013; 趙燕等, 2015a)。也有學(xué)者提出，敦煌地區(qū)高級(jí)變質(zhì)巖的年代學(xué)特征，顯示與塔里木克拉通基底相似的新太古代年齡(2.9～2.6Ga)，但與華北克拉通不同的Hf同位素模式年齡譜圖，將“敦煌地塊”劃歸于塔里木克拉通(Luetal., 2008; Heetal., 2013; Longetal., 2014)。值得注意的是，無(wú)論認(rèn)為“敦煌地塊”歸屬于哪一克拉通，都將其視為穩(wěn)定大陸地塊參與了古亞洲洋的最終閉合，且中亞造山帶南向擴(kuò)展終止于“敦煌地塊”北緣。

圖1 中亞造山帶中段南緣向南擴(kuò)展方式的兩種不同模式(a)中亞造山帶南向擴(kuò)展終止于“敦煌地塊”北緣的石板山陸緣弧(據(jù)Xiao et al., 2010; 賀振宇等, 2014; Tian and Xiao, 2020)；(b)中亞造山帶以增生弧-增生雜巖的方式向南擴(kuò)展至敦煌地區(qū)(據(jù)Zhao et al., 2016; 石夢(mèng)巖等, 2017; Wang et al., 2017a)Fig.1 Two different models of southward extension styles of the southern margin of the middle section of CAOB(a) the southward extension of CAOB terminated at the Shibanshan continental margin arc located at the northern margin of the Dunhuang block (after Xiao et al., 2010; He et al., 2014; Tian and Xiao, 2020); (b) CAOB extends southward to Dunhuang region in the form of accretionary arc-accretionary complex (after Zhao et al., 2016; Shi et al., 2017; Wang et al., 2017a)

然而，有研究表明敦煌地區(qū)前寒武紀(jì)巖石比例有限，該地區(qū)主要出露古生代高壓變質(zhì)巖和巖漿巖(孟繁聰?shù)? 2011; Zhaoetal., 2016)。其中，高壓變質(zhì)巖普遍記錄了反映造山事件的“順時(shí)針型”變質(zhì)作用P-T-t演化軌跡(Zongetal., 2012; Heetal., 2014; 彭濤等, 2014; Wangetal., 2016, 2017a, b, 2018a, b; 范文壽等, 2018; Zhangetal., 2020)，而巖漿巖則普遍顯示俯沖帶弧巖漿地球化學(xué)特征(張志誠(chéng)等, 2009; 李建鋒等, 2010; 王楠等, 2016a, b; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020; Wangetal., 2020a; Zhuetal., 2020)。此外，敦煌地區(qū)經(jīng)歷了晚古生代-早中生代構(gòu)造變形作用(Fengetal., 2018)，發(fā)育大量沖斷層-褶皺和疊瓦狀構(gòu)造，具有造山楔的典型構(gòu)造組合特征(石夢(mèng)巖等, 2017)。同時(shí)，敦煌南部紅柳峽雜巖中卷入了411Ma變質(zhì)的榴輝巖和原巖時(shí)代晚于中泥盆世(389Ma)的海溝濁積巖，表明該地區(qū)在古生代可能經(jīng)歷了大洋巖石圈俯沖過(guò)程(Wangetal., 2017a; 石夢(mèng)巖等, 2018)。以上這些古生代-中生代構(gòu)造-熱事件均可與北山造山帶南部同時(shí)代的巖漿-變質(zhì)-構(gòu)造事件相對(duì)應(yīng)。據(jù)此，有學(xué)者提出“敦煌地塊”實(shí)際上是古生代俯沖-造山作用的產(chǎn)物，屬于中亞造山帶南緣的增生系統(tǒng)(Zhaoetal., 2016; 石夢(mèng)巖等, 2017; Wangetal., 2017a)，并且根據(jù)增生雜巖(南側(cè))與巖漿弧(北側(cè))的空間配置關(guān)系，認(rèn)為敦煌造山帶的構(gòu)造極性是自北向南擴(kuò)展的(即古洋盆自南向北俯沖)(石夢(mèng)巖等, 2018)。

可見(jiàn)，敦煌構(gòu)造帶大地構(gòu)造屬性仍不明確，是前寒武紀(jì)地塊還是古生代造山帶是近幾年的爭(zhēng)論焦點(diǎn)，這一爭(zhēng)論導(dǎo)致了對(duì)中亞造山帶南緣向南擴(kuò)展方式的認(rèn)識(shí)存在分歧(圖1)。本文綜合前人研究成果和新獲得的資料，探討敦煌北部三危山地區(qū)巖漿-變質(zhì)雜巖形成的構(gòu)造背景，試圖為解開(kāi)敦煌構(gòu)造帶大地構(gòu)造屬性之爭(zhēng)論提供新的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

敦煌地區(qū)處于銜接中亞構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域的關(guān)鍵構(gòu)造位置(圖2a, b)，北鄰北山造山帶，西以且末-星星峽斷裂為界與塔里木克拉通相隔，南以阿爾金斷裂為界與祁連造山帶毗鄰，東與阿拉善地塊相鄰。受印度-歐亞板塊碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響(Cunninghametal., 2016)，敦煌地區(qū)發(fā)育大量新生代EW向至ENE向斷層，將該地區(qū)巖石露頭切割為近ENE-WSW方向帶狀展布的分散塊體，由北向南依次為三危山塊體、東巴兔-蘑菇臺(tái)塊體、紅柳峽塊體，以及西南部的多壩溝-卡拉塔什塔格塊體(圖2c)。

敦煌地區(qū)主要出露一套由變質(zhì)表殼巖、TTG片麻巖和花崗片麻巖組成的變質(zhì)雜巖，稱(chēng)為“敦煌雜巖”(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 許敬龍等, 1997; 陸松年, 2002)。其中，TTG片麻巖零星出露于東巴兔和紅柳峽一帶，被認(rèn)為是晚太古代時(shí)期形成的古老大陸地殼巖石并參與了Columbia超大陸的匯聚(梅華林等, 1997; 趙燕等, 2013, 2015a; Zhangetal., 2013; Zongetal., 2013; Zhaoetal., 2015)。花崗片麻巖成巖時(shí)代為主要為古元古代，主要分布于三危山地區(qū)，被認(rèn)為與Columbia超大陸的裂解有關(guān)(Heetal., 2013; Yuetal., 2014; 趙燕和孫勇, 2018; Ganetal., 2020a; Lüetal., 2020)。變質(zhì)表殼巖主要包括變質(zhì)沉積巖、變質(zhì)火山巖、大理巖和少量混合巖等，早期被籠統(tǒng)地劃歸為前震旦系(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。近年來(lái)有學(xué)者認(rèn)為這套變質(zhì)表殼巖形成于～1.95Ga之后且經(jīng)歷1.83～1.80Ga的變質(zhì)作用(Wangetal., 2013; Zhaoetal., 2019)，但也有研究表明，部分變質(zhì)表殼巖的原巖可能形成于古生代(孟繁聰?shù)? 2011; 劉洋, 2019; 石夢(mèng)巖等, 2018; 朱濤等, 2018)，目前這套變質(zhì)表殼巖的構(gòu)造屬性和時(shí)代仍未確定。

變質(zhì)表殼巖中裹雜著呈透鏡體形式產(chǎn)出的、具有不同變質(zhì)程度和時(shí)代的變質(zhì)基性巖巖塊，其中絕大多數(shù)角閃巖、(高壓)麻粒巖和榴輝巖等巖塊的峰期變質(zhì)作用時(shí)代是早志留世至晚泥盆世(ca.440～365Ma)(孟繁聰?shù)? 2011; Zongetal., 2012; Heetal., 2014; Zhaoetal., 2016; Wangetal., 2016, 2017a, b, c; 2018a, b)，少數(shù)角閃巖和麻粒巖等巖塊變質(zhì)時(shí)代為古元古代，可能與古元古代造山作用(Columbia超大陸匯聚)有關(guān)(Zhangetal., 2012, 2013, 2019, 2021a, b; Heetal., 2013; Zongetal., 2013; Wangetal., 2014)。最近，有報(bào)道稱(chēng)敦煌地區(qū)出露有新元古代(～830Ma)的輝石角閃巖，認(rèn)為與Rodinia超大陸裂解有關(guān)(Wangetal., 2020b)。

除這套變質(zhì)雜巖，敦煌地區(qū)廣泛發(fā)育古生代-早中生代中酸性侵入巖和火山碎屑巖。其中，早古生代至泥盆紀(jì)早期的巖漿巖主要為I-型花崗巖類(lèi)，被認(rèn)為形成于俯沖帶巖漿弧環(huán)境(張志誠(chéng)等, 2009; 李建鋒等, 2010; 趙燕等, 2015b; 王楠等, 2016a, b; Zhaoetal., 2016, 2017; Wangetal., 2017c, 2020a; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020; Zhuetal., 2020)；泥盆紀(jì)晚期至二疊紀(jì)早期的巖漿巖具有與埃達(dá)克巖類(lèi)似的地球化學(xué)特征，被認(rèn)為形成于碰撞造山階段的地殼加厚構(gòu)造背景(朱濤等, 2014; Baoetal., 2017; Zhaoetal., 2017; 黃萬(wàn)堂等, 2018)；二疊紀(jì)末期至早中生代巖漿巖則被認(rèn)為主要形成于造山后伸展背景(王玉璽等, 2019; 路鵬飛等, 2019; Fengetal., 2020)。三危山地區(qū)還出露有早白堊世(136～100Ma)的輝綠巖墻，被認(rèn)為與巖石圈減薄和軟流圈上涌有關(guān)(馮志碩等, 2010)，代表敦煌地區(qū)最晚一期巖漿作用。此外，“敦煌雜巖”經(jīng)歷了晚古生代-早中生代構(gòu)造變形作用(Fengetal., 2018)，發(fā)育大量沖斷層-褶皺和疊瓦狀逆沖構(gòu)造(石夢(mèng)巖等, 2017)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 敦煌北部巖漿-變質(zhì)雜巖構(gòu)造屬性探討

2.1 三危山地區(qū)巖漿-變質(zhì)雜巖

敦煌北部三危山地區(qū)主要出露一套巖漿-變質(zhì)雜巖，其中巖漿巖主要為鈣堿性系列中酸性花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖、安山質(zhì)-英安質(zhì)-流紋質(zhì)火山碎屑巖及英安玢巖，形成于510Ma、460～410Ma和370～360Ma等多個(gè)期次(張志誠(chéng)等, 2009; 王楠等, 2016a; 趙燕等, 2015b; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020)。中酸性侵入巖的圍巖是一套變質(zhì)雜巖，由變質(zhì)沉積巖、變質(zhì)火山碎屑巖、角閃巖、大理巖和少量混合巖組成，早期觀點(diǎn)將其劃歸為塔里木克拉通的前寒武紀(jì)變質(zhì)基底(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。于海峰等(1998)發(fā)現(xiàn)這套變質(zhì)雜巖普遍含有石墨，認(rèn)為其具有孔茲巖系特征，原巖可能形成于活動(dòng)大陸邊緣的濱海-淺海環(huán)境。孟繁聰?shù)?2011)和Zhaoetal. (2019)對(duì)部分變質(zhì)沉積巖進(jìn)行了碎屑鋯石定年，分別獲得了1500～396Ma和2500～364Ma的年齡，提出部分敦煌群不是前寒武紀(jì)變質(zhì)基底，而是塔里木盆地變質(zhì)基底之上的新元古代沉積蓋層(孟繁聰?shù)? 2011)。此外，變質(zhì)雜巖中包裹440Ma、410Ma和370Ma變質(zhì)的角閃巖(孟繁聰?shù)? 2011; Zhaoetal., 2016)和390～370Ma變質(zhì)的石榴單斜輝石巖(Lietal., 2021)，記錄了“順時(shí)針型”變質(zhì)作用P-T-t演化軌跡，可能形成于古生代俯沖造山過(guò)程(彭濤等, 2014; Lietal., 2021)。

三危山地區(qū)的中酸性侵入巖-火山碎屑巖類(lèi)似于俯沖帶典型的鈣堿性系列弧巖漿組合(Ringwood, 1974)。同時(shí)三危山地區(qū)的古生代巖漿活動(dòng)具有幕式發(fā)育的特點(diǎn)以及明顯的空間不均一性，這與大洋板塊俯沖引發(fā)的大型弧巖漿活動(dòng)具有可對(duì)比性(如南美安第斯，de Silva and Gosnold, 2007)。全巖地球化學(xué)研究初步表明，三危山地區(qū)中酸性侵入巖-火山碎屑巖具有弧巖漿的地球化學(xué)特征(張志誠(chéng)等, 2009; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020)?；r漿巖是大洋板塊俯沖帶深部殼幔相互作用的產(chǎn)物，是俯沖帶的重要標(biāo)志(Lometal., 2018)。因此，三危山地區(qū)巖漿-變質(zhì)雜巖是解開(kāi)敦煌地區(qū)大地構(gòu)造屬性的關(guān)鍵，但目前其形成的構(gòu)造環(huán)境尚不明確。

2.2 巖漿-變質(zhì)雜巖形成的構(gòu)造環(huán)境初探

基于已有研究成果及新的資料，認(rèn)為敦煌北部三危山地區(qū)的巖漿-變質(zhì)雜巖的屬性可能是古生代增生弧。

增生弧(accretionary arc)是大洋板片俯沖階段，發(fā)育在增生雜巖之上的巖漿弧，由較老的增生雜巖基底，以及侵入增生雜巖的深成巖和/或不整合覆蓋在增生雜巖之上的火山巖構(gòu)成增生弧的主體(eng?r, 1992; 李繼亮, 1992; 李繼亮等, 1993)，顯示典型的“二元結(jié)構(gòu)”(陳藝超等, 2021)。增生弧不是新發(fā)現(xiàn)的一種巖漿弧，而是過(guò)去沒(méi)有把它們作為單獨(dú)的類(lèi)型給予獨(dú)立的名稱(chēng)(李繼亮等, 1999; 李繼亮, 2004)。Parada (1990)討論南美洲安第斯從早古生代持續(xù)增生到新生代的巖漿弧深成作用時(shí)，已經(jīng)關(guān)注到這種增生弧巖漿作用。eng?r (1992)最初定義“突厥型造山帶”時(shí)，認(rèn)識(shí)到這類(lèi)巖漿弧與陸緣弧和洋內(nèi)島弧存在重要區(qū)別，即它的基底是時(shí)代較老的增生雜巖，而非陸殼或洋殼，從而造成弧巖漿巖在成分及來(lái)源上的顯著差異。李繼亮等(1993)在研究贛南混雜帶-巖漿弧時(shí)，將這類(lèi)巖漿弧命名為增生弧。然而，由于“增生型造山帶”概念在后期發(fā)展過(guò)程中逐漸脫離eng?r (1992)最初定義的“突厥型造山帶”的含義，導(dǎo)致“增生弧”這一概念的應(yīng)用與普及受到極大限制，很少有專(zhuān)門(mén)文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行研究報(bào)道。陳藝超等(2021)系統(tǒng)總結(jié)了增生弧基本特征，為識(shí)別增生弧、深入理解增生弧巖漿作用及其對(duì)增生造山過(guò)程的貢獻(xiàn)起到重要促進(jìn)意義。

2.2.1 野外巖石-構(gòu)造特征

野外產(chǎn)狀方面，增生弧具有“二元結(jié)構(gòu)”特征：較老的增生雜巖為基底，弧巖漿巖侵入或不整合覆蓋其上(陳藝超等, 2021)。Chenetal. (2017a)對(duì)新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū)北緣薩吾爾增生弧進(jìn)行了詳細(xì)解剖。該增生弧的基底是一套古生代增生雜巖，包括呈疊瓦狀疊置的復(fù)理石連續(xù)單元，含枕狀熔巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r巖塊的OPS混雜巖單元，以及蛇綠混雜巖單元。而弧巖漿巖主要包括大型巖基(多為I型花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖，有少量閃長(zhǎng)巖-堆晶閃長(zhǎng)巖)、巖墻和不整合覆蓋在早期增生雜巖之上的中基性火山熔巖。此外，大量不同巖性巖脈的發(fā)育及其相互穿切關(guān)系，表明增生弧巖漿作用的持續(xù)性。值得注意的是，增生弧巖漿作用強(qiáng)烈地改造了早期的增生雜巖，二者之間呈現(xiàn)典型的巖漿穿切-不整合接觸關(guān)系，而非混雜帶中的構(gòu)造接觸關(guān)系。

圖3 巖漿-變質(zhì)雜巖野外產(chǎn)狀(a)變形強(qiáng)烈的變質(zhì)火山碎屑巖(綠片巖相變質(zhì))；(b、c)變質(zhì)沉積巖中包裹角閃巖透鏡體；(d)發(fā)育不完整鮑馬序列的濁積巖；(e)花崗巖切穿變形強(qiáng)烈的變質(zhì)沉積巖；(f)花崗巖中變質(zhì)沉積巖頂垂體；(g)侵入變質(zhì)沉積巖中的花崗巖脈發(fā)生褶皺；(h)侵入變質(zhì)沉積巖中的花崗巖脈被剪切斷裂Fig.3 Field geological occurrences of the magmatic-metamorphic complex(a) strongly deformed metamorphic pyroclastic rocks (greenschist facies); (b, c) metamorphic sedimentary rocks enclosing amphibolite lens; (d) turbidites with incomplete Baoma sequence; (e) granites crosscutting through strongly deformed metasedimentary rocks; (f) metamorphic sedimentary rock roof-pendant in granite; (g) the granitic dikes intruded metamorphic sedimentary rocks are folded; (h) the granitic dikes intruded metamorphic sedimentary rocks are shear fractured

三危山地區(qū)的巖漿-變質(zhì)雜巖野外產(chǎn)狀類(lèi)似于增生弧的典型巖石-構(gòu)造組合特征。巖漿巖主要包括中酸性侵入巖-火山碎屑巖和英安玢巖巖墻。侵入巖的圍巖是一套變質(zhì)雜巖，由變質(zhì)砂巖、云母石英片巖、綠片巖(變質(zhì)火山碎屑巖)、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃片麻巖和大理巖構(gòu)成。野外露頭中，變質(zhì)火山碎屑巖強(qiáng)烈變形(圖3a)，發(fā)育緊閉不對(duì)稱(chēng)褶皺。變質(zhì)沉積巖中包裹角閃巖透鏡體(圖3b, c)，變質(zhì)沉積巖綠片巖相變質(zhì)且強(qiáng)烈面理化，面理圍繞構(gòu)造透鏡體彎曲，角閃巖透鏡體面理不發(fā)育，這種顯著差異源于二者能干性的明顯不同，也表明二者構(gòu)造混雜過(guò)程中強(qiáng)烈的剪切變形。此外，還可見(jiàn)變質(zhì)沉積巖中包裹大理巖構(gòu)造透鏡體。部分露頭可見(jiàn)發(fā)育不完整鮑馬序列的濁積巖(圖3d)，可能指示了深水重力流沉積的存在。以上巖石-構(gòu)造組合特征顯示了“基質(zhì)夾巖塊”的組構(gòu)，且基質(zhì)中包含濁積巖和大量火山碎屑巖，與弧前增生雜巖十分類(lèi)似。中酸性侵入巖與變質(zhì)雜巖(增生雜巖)呈侵入接觸關(guān)系，以巖株和巖脈的形式產(chǎn)出，切穿強(qiáng)烈變形的變質(zhì)沉積巖(圖3e)，花崗巖中發(fā)育頂垂體構(gòu)造，頂垂體為變質(zhì)沉積巖(圖3f)、角閃巖(原巖為MORB和IAB；Zhaoetal., 2016)?；鹕剿樾紟r不整合覆蓋于變質(zhì)雜巖(增生雜巖)之上(Shietal., 2020)。此外，不同類(lèi)型的巖脈或巖墻，如花崗質(zhì)巖脈、英安玢巖巖脈廣泛侵入于巖漿-變質(zhì)雜巖中(趙燕等, 2015b; Zhaoetal., 2017; Shietal., 2020; Ganetal., 2021)。這些不同巖性的巖脈可能反映了區(qū)域巖漿活動(dòng)的演化或巖漿源區(qū)的差異，是增生弧巖漿作用的典型特征。同時(shí)我們注意到，一些花崗質(zhì)巖體/巖脈經(jīng)歷復(fù)雜構(gòu)造變形(圖3g)，或被剪切成斷塊(圖3h)，反映巖漿侵入過(guò)程或就位之后，增生雜巖的持續(xù)發(fā)育-變形過(guò)程，這與贛南混雜帶-增生弧聯(lián)合體十分類(lèi)似(李繼亮等, 1993)。

圖4 三危山地區(qū)巖漿巖地球化學(xué)特征(a)三危山地區(qū)古生代巖漿巖主量元素組成(底圖據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976)；(b)三危山地區(qū)古生代巖漿巖構(gòu)造環(huán)境判別圖(底圖據(jù)Pearce et al., 1984)；(c)Th/Ce-Sr/Th圖解(底圖據(jù)Leng et al., 2014)；(d)Nb/U-Ce/Pb圖解(底圖據(jù)Kelin and Karsten, 1995). 數(shù)據(jù)來(lái)自張志誠(chéng)等(2009)；王楠等(2016a)；Zhao et al. (2017)；Gan et al. (2020b, 2021)；Shi et al. (2020)Fig.4 Geochemistry of the magmatic rocks in the Sanweishan area(a) major element compositions of the Paleozoic magmatic rocks in Sanweishan area (after Peccerillo and Taylor, 1976); (b) tectonic setting discrimination diagrams for the magmatic rocks in Sanweishan area (after Pearce et al., 1984); (c) Th/Ce vs. Sr/Th diagram (after Leng et al., 2014); (d) Nb/U vs. Ce/Pb diagram (after Kelin and Karsten, 1995). Data from Zhang et al. (2009); Wang et al. (2016a); Zhao et al. (2017); Gan et al. (2020b, 2021); Shi et al. (2020)

2.2.2 巖石地球化學(xué)特征

受限于增生弧概念的普及，增生弧巖漿巖的地球化學(xué)特征目前鮮有專(zhuān)門(mén)討論，但發(fā)育在增生雜巖中的弧巖漿作用，近年來(lái)受到了地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注。例如，日本島弧西南部南開(kāi)(Nankai)增生楔中的花崗巖類(lèi)侵入體及相關(guān)火山巖(Taira, 2001; Shinjoe, 1997)，中國(guó)阿爾泰造山帶奧陶紀(jì)哈巴河增生雜巖(Habahe Group)中的花崗質(zhì)巖漿巖(Jiangetal., 2016)，中亞造山帶伊和-蒙古弧坎塔希爾(Khantaishir)巖漿雜巖(Janou?eketal., 2018)，新疆西準(zhǔn)噶爾北緣塔爾巴哈臺(tái)增生雜巖之上的薩吾爾增生弧(Saur arc)(Chenetal., 2017a, b)和烏拉斯臺(tái)增生雜巖之上的成吉思增生弧(Chingiz arc)(Chenetal., 2020)等。

這些增生弧巖漿巖的巖性組合既有鈣堿性I型花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖，也有鈣堿性基性火山熔巖和侵入體，與正常島弧巖漿具有類(lèi)似的主微量元素特征，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)而富集大離子親石元素(LILE)和輕稀土元素(LREE)。其同位素組成具有獨(dú)特之處。例如，日本島弧不同地區(qū)的弧巖漿巖同位素組成差異很大(Nohda and Wasserburg, 1981)，總體顯示隨時(shí)間推移趨于虧損的特征(Terakadoetal., 1997; Hanyuetal., 2006)。這可能指示隨著海溝后撤，新生弧巖漿侵位于先期增生雜巖之上，而不是初始的陸殼之上，造成陸殼來(lái)源的古老同位素貢獻(xiàn)被隔絕，源自虧損地幔的貢獻(xiàn)顯著增加，從而導(dǎo)致弧巖漿的同位素特征越來(lái)越虧損(eng?retal., 1993;eng?r and Natal’in, 1996)。在西準(zhǔn)噶爾北緣薩吾爾增生弧中，花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖具有高的εNd(t)值和高的初始87Sr/86Sr比值，而基性熔巖具有虧損地幔特征的高的εNd(t)值和低的初始87Sr/86Sr比值(Chenetal., 2017a)。作者解釋為二者來(lái)源于不同的巖漿源區(qū)，花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖源自增生雜巖重熔和混染，代表富Sr而虧損Nd的洋內(nèi)弧增生楔部分熔融，而基性熔巖則源自俯沖大洋巖石圈圈閉形成的地幔楔重熔。花崗巖Sr-Nd同位素解耦脫離虧損地幔線(xiàn)，以及同時(shí)代基性、酸性巖漿同位素特征出現(xiàn)差異，也是增生弧的重要特征(Chenetal., 2017a)。

三危山地區(qū)中酸性巖漿巖，在地球化學(xué)上屬于中鉀-高鉀鈣堿性系列(圖4a)，富集LILE和LREE，虧損HFSE，與典型的弧巖漿巖類(lèi)似。在Rb-Y+Nb構(gòu)造環(huán)境判別圖中(圖4b)，侵入巖都落在弧花崗巖(volcanic arc granite：VAG)區(qū)域，表明它們可能是弧巖漿作用的產(chǎn)物。在Th/Ce-Sr/Th圖解中(圖4c)，中酸性巖漿巖落在俯沖沉積物(GLOSS)附近，顯示“熔體演化趨勢(shì)(melt array)”，說(shuō)明俯沖沉積物部分熔融產(chǎn)生的熔體可能是中酸性巖漿的主要來(lái)源。Nb/U比值和Ce/Pb比值也顯示俯沖沉積物和弧火山碎屑物質(zhì)的部分熔融對(duì)巖漿的貢獻(xiàn)(圖4d)。這些地球化學(xué)上的關(guān)聯(lián)性表明，三危山地區(qū)中酸性巖漿巖的形成與增生雜巖自身的部分熔融有關(guān)。目前，三危山地區(qū)古生代巖漿巖同位素地球化學(xué)資料有限，進(jìn)一步的研究將為探索巖漿巖成因提供重要依據(jù)。

2.2.3 年代學(xué)特征

增生弧在年代學(xué)上的一個(gè)重要特征是弧巖漿作用的持續(xù)性，這也是“增生”一詞的一層含義。例如，Parada (1990)在討論南美洲安第斯的深成作用時(shí)，描繪出從早古生代持續(xù)增生到新生代的弧巖漿作用；日本島弧巖漿作用也具有很長(zhǎng)的時(shí)間跨度，從二疊紀(jì)持續(xù)到現(xiàn)代(Taira, 2001)。此外，由于增生弧巖漿的形成與增生雜巖有著密切的關(guān)系(受到增生雜巖的混染或者直接由增生雜巖部分熔融而形成)，增生雜巖中的年齡信息在增生弧巖漿巖中通常會(huì)有體現(xiàn)。比如，弧巖漿巖捕獲增生雜巖中的鋯石(可能包含與巖漿巖結(jié)晶年齡相差很遠(yuǎn)的古老鋯石)，或者繼承增生雜巖中同位素組成信息，如巖漿結(jié)晶鋯石繼承了非常富集的Hf同位素組成，通常反映巖漿源區(qū)有古老地殼物質(zhì)的重融(吳福元等, 2007)。

前人研究揭示三危山地區(qū)出露的中酸性侵入巖、火山碎屑巖及英安玢巖，大致歸為510Ma、460～410Ma和370～360Ma三期巖漿作用的產(chǎn)物(張志誠(chéng)等, 2009; 趙燕等, 2015b; 王楠等, 2016a; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020)。此外，對(duì)中酸性侵入巖的圍巖(變質(zhì)沉積巖)進(jìn)行了碎屑鋯石定年，結(jié)果顯示很寬的年齡組成(2500～364Ma)(孟繁聰?shù)? 2011; Zhaoetal., 2017)，其中晚古生代鋯石具有巖漿鋯石的特征，表明部分變質(zhì)沉積巖原巖時(shí)代在晚古生代之后。侵入巖和火山碎屑巖中捕獲有前寒武紀(jì)鋯石(王楠等, 2016a; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021; Shietal., 2020)，可能是弧巖漿穿過(guò)增生雜巖時(shí)捕獲鋯石，或者是增生雜巖部分熔融過(guò)程未被重置的繼承鋯石。同時(shí)，中酸性侵入巖中的古生代鋯石的εHf(t)值既有正值，也有負(fù)值(王楠等, 2016a; Zhaoetal., 2017; Ganetal., 2020b, 2021)，說(shuō)明中酸性侵入巖的巖漿源區(qū)既有古老地殼物質(zhì)的加入，也有新生地殼物質(zhì)的形成，顯示增生弧巖漿巖的重要特征。

增生弧在年代學(xué)上的另一個(gè)特征是弧巖漿作用的發(fā)生伴隨著同時(shí)期的新增生雜巖的形成，因?yàn)樵錾∈怯捎诤喜粩嗪蟪?，?dǎo)致增生雜巖不斷加寬，巖漿弧直接生長(zhǎng)在老的增生雜巖之上而形成的，也就是說(shuō)增生弧巖漿巖必然形成于大洋巖石圈俯沖期間。在敦煌造山帶這一關(guān)系即表現(xiàn)為弧巖漿作用與俯沖變質(zhì)作用時(shí)代上的對(duì)應(yīng)。在三危山地區(qū)的變質(zhì)雜巖中發(fā)現(xiàn)有440Ma、410Ma和370Ma變質(zhì)的角閃巖(孟繁聰?shù)? 2011; Zhaoetal., 2016)和390～370Ma退變質(zhì)的石榴單斜輝石巖(Lietal., 2021)，而在其南側(cè)的紅柳峽增生雜巖中(Shietal., 2021)，廣泛發(fā)育430～360Ma變質(zhì)的的高壓麻粒巖和角閃巖等俯沖相關(guān)的變質(zhì)巖，特別是411Ma變質(zhì)的榴輝巖(Wangetal., 2017a)。它們普遍記錄了“順時(shí)針型”變質(zhì)作用P-T-t演化軌跡，反映了該地區(qū)古生代期間經(jīng)歷大洋巖石圈俯沖過(guò)程。

三危山地區(qū)巖漿-變質(zhì)雜巖在野外產(chǎn)狀、巖性組合、地球化學(xué)、年代學(xué)等方面都非常類(lèi)似于增生弧。雖然其巖石組合與陸緣弧有相似之處，但整體上與陸緣弧仍存在巨大差異。首先，增生弧與陸緣弧的最重要區(qū)別在于巖漿弧的基底——是增生雜巖還是大陸地殼，目前尚無(wú)證據(jù)表明三危山地區(qū)有古老大陸基底的存在。盡管有學(xué)者報(bào)道了在黨河水庫(kù)和火焰山附近，出露有古元古代花崗片麻巖和角閃巖(Heetal., 2013; Yuetal., 2014; 趙燕和孫勇, 2018)，但它們并不代表古老大陸基底。這些古元古代巖石規(guī)模有限，且邊界發(fā)生糜棱巖化(Heetal., 2013)，與變質(zhì)沉積巖呈構(gòu)造接觸關(guān)系，更可能屬于構(gòu)造就位于弧前增生雜巖中的“外來(lái)巖塊”。此外，增生弧巖漿巖的巖石地球化學(xué)方面，較陸緣弧巖漿巖會(huì)出現(xiàn)年輕化的Nd、Hf同位素組成，若發(fā)育同時(shí)代花崗巖和基性巖，則顯示不同的Sr同位素組成(酸性巖源自增生楔重熔，具有富集的Sr同位素比值；基性巖源自新生增生弧下方地幔楔部分熔融，具有虧損的Sr同位素比值)。并且，增生弧花崗巖普遍具有Sr-Nd同位素解耦現(xiàn)象，表現(xiàn)為Nd同位素虧損，Sr同位素富集，這可能與增生弧花崗巖的巖漿主要來(lái)自增生雜巖中俯沖沉積物的部分熔融有關(guān)。因此，認(rèn)為敦煌北部三危山地區(qū)的巖漿-變質(zhì)雜巖的屬性很可能是增生弧。

3 中亞造山帶南緣向南擴(kuò)展方式思考

3.1 敦煌造山帶基本構(gòu)造格架

敦煌構(gòu)造帶作為北山造山帶南側(cè)的關(guān)鍵構(gòu)造單元，其大地構(gòu)造屬性長(zhǎng)期備受關(guān)注且頗有爭(zhēng)議，目前有前寒武紀(jì)“敦煌地塊”(黃汲清等, 1980; 李志琛, 1994; 梅華林等, 1997)、古生代造山帶(Zhaoetal., 2016; 石夢(mèng)巖等, 2017; Wangetal., 2017a)、“復(fù)合造山帶”(趙燕和孫勇, 2018)等多種觀點(diǎn)。近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明，敦煌地區(qū)出露的一系列巖漿-變質(zhì)雜巖可能是古生代期間俯沖-增生造山過(guò)程的產(chǎn)物，代表中亞造山帶南緣的增生系統(tǒng)。

本文對(duì)敦煌北部三危山地區(qū)巖漿-變質(zhì)雜巖構(gòu)造環(huán)境的初步探討，認(rèn)為其屬性為古生代期間長(zhǎng)期活動(dòng)(510～360Ma)的增生弧。最近關(guān)于敦煌南部紅柳峽雜巖中變質(zhì)基性巖原巖屬性的研究表明，該雜巖中變質(zhì)基性巖的原巖主要來(lái)自于俯沖大洋板片，紅柳峽雜巖是古生代期間形成的俯沖增生雜巖，形成時(shí)間至少在440～310Ma之間(Shietal., 2021)。并且，紅柳峽俯沖增生雜巖中殘存的海溝濁積巖記錄了來(lái)自三危山地區(qū)弧花崗巖的物源信息(石夢(mèng)巖等, 2018)。由此，基于造山帶大地構(gòu)造相剖面模式(李繼亮, 1992, 2009)，敦煌北側(cè)增生弧(三危山巖漿-變質(zhì)雜巖)和南側(cè)俯沖-增生雜巖(紅柳峽雜巖)的時(shí)空配置關(guān)系，勾勒出敦煌造山帶基本構(gòu)造格架。

3.2 中亞造山帶向南擴(kuò)展方式

作為焊接北側(cè)西伯利亞-東歐克拉通與南側(cè)塔里木-華北克拉通的巨型增生型造山帶，中亞造山帶南緣如何向南擴(kuò)展或延伸至何處，一直是地質(zhì)學(xué)界的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為古亞洲洋最終自西向東沿南天山-北山-索倫一線(xiàn)閉合，而塔里木克拉通、敦煌-阿拉善地塊和華北克拉通，分別作為古亞洲洋南側(cè)的大陸參與洋盆的最終閉合(左國(guó)朝等, 2003; 李錦軼等, 2006; Xiaoetal., 2010)。在中亞造山帶中段南緣，北山南部的石板山弧被認(rèn)為是發(fā)育在“敦煌地塊”(黃汲清等, 1980; 李志琛, 1994; 梅華林等, 1997)或“敦煌微陸塊”(姜洪穎等, 2013; 賀振宇等, 2014, 2015; Heetal., 2018)北緣的古生代大陸邊緣弧(Xiaoetal., 2010; Tian and Xiao, 2020)，代表中亞造山帶南向擴(kuò)展的最終邊界。

近年來(lái)的研究表明，古生代期間敦煌地區(qū)經(jīng)歷晚奧陶世-晚泥盆世高壓變質(zhì)作用，發(fā)育一系列高壓變質(zhì)巖(包括榴輝巖、高壓麻粒巖和角閃巖等)。同時(shí)還發(fā)育大量古生代-早中生代(510Ma、460～410Ma、370～340Ma和249～201Ma)鈣堿性系列中酸性巖漿巖。此外，敦煌地區(qū)經(jīng)歷了晚古生代-早中生代構(gòu)造變形作用(Fengetal., 2018)，發(fā)育大量沖斷層-褶皺和疊瓦狀構(gòu)造(石夢(mèng)巖等, 2017)。而北山南部也發(fā)育同時(shí)代的巖漿-變質(zhì)-構(gòu)造事件，例如發(fā)育古堡泉地區(qū)465Ma變質(zhì)的榴輝巖(Liuetal., 2011; Quetal., 2011)、古生代(460～260Ma)至早中生代(250～200Ma)巖漿巖(趙澤輝等, 2007; 李舢等, 2009, 2011; 毛啟貴等, 2010; Maoetal., 2012; Lietal., 2013; 賀振宇等, 2014)，以及323～210Ma期間的韌性剪切變形作用(宋東方等, 2018)。這些地質(zhì)事實(shí)說(shuō)明，敦煌地區(qū)可能與北山地區(qū)共同經(jīng)歷了古生代-早中生代的構(gòu)造事件，在構(gòu)造演化上存在重要聯(lián)系。

區(qū)域上，敦煌地區(qū)北鄰北山南部的石板山弧(Xiaoetal., 2010)。石板山弧南部主要由古生代侵入巖-火山巖-火山碎屑巖(左國(guó)朝等, 2003; 馮繼承等, 2012; Guoetal., 2014; 許偉等, 2018, 2019)和“北山雜巖”組成。其中，“北山雜巖”包括花崗片麻巖、變質(zhì)火山巖、片巖、片麻巖、大理巖和少量混合巖組成(Zuoetal., 1991; Xiaoetal., 2010; 姜洪穎等, 2013; 賀振宇等, 2014, 2015)，其巖性組合及年齡與敦煌北部三危山地區(qū)的變質(zhì)雜巖可對(duì)比(孟繁聰?shù)? 2011; Zhaoetal., 2019)。前已述及，三危山地區(qū)變質(zhì)雜巖可能是形成于弧前的增生雜巖，如果如此，那么自石板山地區(qū)南部至三危山地區(qū)的變質(zhì)雜巖可能構(gòu)成了一個(gè)由北向南擴(kuò)展的增生楔。由此，敦煌造山帶北側(cè)的三危山增生弧和南側(cè)的紅柳峽俯沖增生雜巖可能是古亞洲洋南緣俯沖-增生造山過(guò)程的產(chǎn)物。中亞造山帶中段以增生雜巖-增生弧的形式向南擴(kuò)展至敦煌地區(qū)，敦煌造山帶屬于中亞造山帶中段南緣的增生系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

基于前人對(duì)敦煌構(gòu)造帶內(nèi)巖漿-變質(zhì)雜巖的研究成果以及新的資料，本文將敦煌北部三危山地區(qū)出露的巖漿-變質(zhì)雜巖的屬性厘定為古生代增生弧。這一結(jié)論指示此前認(rèn)為的“敦煌地塊”實(shí)際上是古亞洲洋南緣增生造山作用的產(chǎn)物，中亞造山帶中段可能向南擴(kuò)展至敦煌地區(qū)，甚至與特提斯構(gòu)造域存在重要聯(lián)系。敦煌構(gòu)造帶經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的演化歷史，其大地構(gòu)造屬性長(zhǎng)期存疑，本文的初步探討試圖為解開(kāi)這一疑團(tuán)提供新的思路。隨著研究工作的不斷深入，對(duì)敦煌構(gòu)造帶的大地構(gòu)造歸屬及演化定能取得更加清晰的認(rèn)識(shí)。

致謝兩位審稿專(zhuān)家對(duì)本文進(jìn)行審閱并提出寶貴意見(jiàn)，在此表示感謝!

謹(jǐn)以此文深切緬懷李繼亮先生，感念先生對(duì)地質(zhì)事業(yè)的卓越貢獻(xiàn)。