新疆阿图什萨尔干断裂地质特征及地质意义

尚明亮，郑飞，李咸阳，范侥，王路昕，夏静福（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830011）



新疆阿图什萨尔干断裂地质特征及地质意义

尚明亮，郑飞，李咸阳，范侥，王路昕，夏静福
（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆乌鲁木齐830011）

摘要：位于塔里木盆地西北缘的柯坪断隆由多排逆冲岩席所组成，逆冲岩席之间并非简单的平行排列。柯坪断隆中部萨尔干断裂呈右行走滑产出，活跃至今，其东西两侧逆冲岩席并非一一对应。笔者通过野外地质观察，依据区域地质调查成果、Worldview2遥感影像解译及前人资料，以柯坪断隆中部萨尔干断裂为研究对象，开展断裂构造特征和断裂带内侵入岩地质特征研究，分析萨尔干断裂的形成和演化过程，提出萨尔干断裂发育先于区内逆冲推覆，并以萨尔干断裂为界将柯坪逆冲岩席分为东部逆冲推覆体系与西部逆冲推覆体系。西部逆冲推覆体系由于受到巴楚隆起阻挡较东部逆冲推覆体系大，使柯坪逆冲岩席空间上出现不对应，进而初步解释柯坪断隆现今构造格局。

关键词：塔里木盆地；柯坪断隆；逆冲岩席；萨尔干断裂；构造格局

❶新疆地质调查院，新疆1∶5万塔提尔（K43E023024）、结提库勒库都克（K43E024024）、喀牧马（K44E023001）、厄盖尔阿勒马（K44E024001）四幅区调报告，2015

柯坪山脉位于塔里木盆地西北缘,呈近EW向延伸,东段逐渐转为走向NEE，构成由前震旦纪变质基底、震旦系和古生代地层组成的柯坪断隆。区内构造现象十分丰富，发育一系列与盆山边界近平行的NE走向山系。前人对其构造性质和演化进行了深入研究，目前主要有两种观点：一是走滑或斜冲构造[1,2]；二是柯坪断隆形成于新生代，自天山向塔里木盆地逆掩推覆于巴楚隆起之上[3- 5]。本文以萨尔干断裂为对象，研究其一系列地质特征，对初步还原柯坪断隆形成机制、构造变形演化过程和解释柯坪断隆现今构造格局起较重要的作用。

1　区域地质

图1　新疆柯坪断隆地区地质略图Fig.1 Simplified geological map of the Kalpin fault uplift area in Xinjiang1.第四系；2.古近—新近系；3.白垩系；4.二叠系；5.石炭系；6.泥盆系；7.志留系；8.寒武—奥陶系；9.震旦系；10.南华系；11.碱长花岗岩；12.正长花岗岩；13.断裂；14.皮羌断裂；15.萨尔干断裂；16.整合界线；17.角度不整合界线；18.平行不整合界线；19.研究区

柯坪断隆位于塔里木盆地西北缘，是塔里木板块的一部分，属塔里木微板块Ⅱ级构造单元。区内山体多以单面山形式产出，广泛分布寒武—二叠系及古近—新近系、第四系（图1），普遍缺失中生界，仅皮羌断裂南部西侧出露少量白垩系。区内岩石变质程度极低，且岩浆岩不发育，仅局部有少量基性岩体和脉岩出露。新疆地质调查院在萨尔干断裂中部东侧首次发现基性岩体。区内广泛发育新生代逆冲推覆断裂及晚古生代深大断裂，同时产出多个向斜褶皱及构造断块，构成区内现今的地貌格局。

柯坪断隆是一套典型的作用于古生界的逆冲叠瓦式薄皮冲断构造，由5～6排逆冲岩席推覆体构成，后一排推覆体前锋冲断到前一排推覆体后翼，各排推覆体都构成一排排NE向长约30～150 km且近于平行的山体。每个岩席都包含古生代地层，一般向北倾斜，或向NNW倾斜。

2　萨尔干断裂地质特征

萨尔干断裂位于柯坪断隆中部，走向NNE向，北起昆达克森迪塔格向斜以北（图2），向南切穿柯坪断隆，长约60 km，断裂带较窄，最宽处约90 m，横跨整个柯坪断隆。该断裂经历漫长的地质演化，断裂性质不断变化，由形成时的剪性断裂，中期的张性断裂，到如今呈现的压扭性右行走滑。遥感影像图中可见清晰线形影像（图3），断裂附近构造发育，多见褶皱、次级断层和断块。

图2　新疆阿图什塔提尔、喀牧马、结提库勒库都克、厄盖尔阿勒马四幅构造略图Fig.2 Simplified structural map of Tatier、Kamuma、Jietikulkuduk and Egaieralema in Atushi, Xinjiang1.全新统松散堆积物;2.中更系统松散堆积物;3.下更新统西域组;4.新近系;5.中新—上新统康村组;6.石炭系; 7.志留—泥盆系;8.寒武—奥陶系;9.辉长岩等基性岩体;10.辉绿岩脉;11.整合界线;12.角度不整合界线; 13.平行不整合界线;14.推测断裂;15.断裂及编号;16.萨尔干断裂;17.向斜;18.研究区

2.1断裂构造特征

断裂北部两侧分别为西部阿克别勒托如克向斜和东部昆达克森迪塔格向斜，向北继续延伸为第四系所覆盖。断裂控制了昆达克森迪塔格向斜的形成。该向斜枢纽走向NE向，横跨约12 km，纵展约25 km，由南翼和北翼组成。昆达克森迪塔格向斜转折端及西翼紧邻萨尔干右行走滑断裂（F8），向东延伸，向斜西翼产状为90º～112º∠67º～73º，东翼产状为335º～343º∠39º～50º。该向斜枢纽方向为26º～ 37º，近NW向，枢纽倾伏角为61º～68º，轴面倾角为55º～63º，倾向为301º，转折端呈尖棱状，为一斜歪倾伏尖棱褶皱。

图3　萨尔干断裂在Worldview2遥感影像上线形特征Fig.3 The linear features of Sargan fault on Worldview2 remote sensing image

断裂中北部错断托帕托格腊克向斜转折端，形成托格拉塔格山断块。托帕托格腊克向斜主体由北翼托格拉塔格山东部断块（萨尔干断裂以东部分）、南翼喀孜马塔格山西部组成。向斜枢纽走向近EW向，向斜西翼紧邻萨尔干断裂（F8）。断裂面峭壁底部丘里塔格组下伏地层见中奥陶统其浪组及部分下志留统柯坪塔格组下段灰红色砂岩。此处测得断层走向22º，断层面倾向112º，倾角约69º。断裂带内丘里塔格组灰岩破碎严重，出现强烈的碎裂岩化和碳酸盐化。笔者在托帕托格腊克向斜转折端北西侧发现原本厚约117 m的中奥陶统其浪组第二段灰红色灰岩受挤压大幅度变薄，最薄处仅为1m。断裂西侧寒武系灰岩峭壁上可见大规模擦痕及阶步。这些特征均表明该向斜是在断裂拖曳作用和近EW向应力挤压作用下所形成的。向斜转折端受该断裂错断破坏，形成托格拉塔格山断块，转折端北偏东侧地层发育小型次级褶皱。新疆地质调查院在托格拉塔格山断块南侧新发现的中新—上新统康村组为断裂所切穿，表明新生代该断裂依旧活跃。

断裂中部控制阿特勒马塔格山断块形成的同时，强烈的右行拖曳作用引起厄盖尔向斜西南翼多发育小型次级断裂并使该向斜西翼发生EW向张性断裂，形成阿特勒马塔格山断块，且该断块继续向北朝喀孜马塔格山推覆体下俯冲，形成阿特勒马塔格山东北部尖棱向斜。断裂带内岩石破碎严重，出现强烈的碳酸盐化及碎裂岩化作用，岩石中广泛发育红褐色、浅褐色碳酸盐岩脉。碳酸盐岩脉宽约20 m，长约1.2 km，内部含大量捕虏体，成分主要为上寒武—下奥陶统丘里塔格组灰岩及部分中奥陶统其浪组灰红色含生物化石灰岩。该断裂控制多个次级断裂，广泛发育构造角砾岩。

断裂中南部两侧分别为西部的结提库勒套逆冲推覆体和东部厄盖尔向斜。结提库勒套逆冲推覆体东部靠近断裂一端的丘里塔格组灰岩层发生弯曲翻卷，与下伏的下志留统柯坪塔格组、中—上志留统塔塔埃尔塔格组和中下泥盆统依木干他乌组呈断层接触。笔者在断裂东峭壁见厄盖尔向斜西翼丘里塔格组灰岩覆盖在依木干他乌组红色砂岩上(图4)，表明厄盖尔阿勒马推覆体在向南逆冲过程中由于受近EW向应力挤压而沿斜切F8萨尔干断裂面向西侧逆冲于结提库勒套山推覆体之上。

图4　丘里塔格组侧向逆冲于依木干他乌组红色砂岩上Fig.4 Qiulitage formation thrust over red sandstone ofYimugantawu formation Laterally

断裂南部是否结束于结提库勒套逆冲推覆体南侧的第四系中仍然存在疑问。区域地质调查报告和卫星遥感图显示❶新疆地质矿产勘查开发局第十一地质大队.新疆伽师县、巴楚县大山口-三岔口一带1∶5万区域地质调查报告，2013，断裂东西两侧岩席地层并不一致，西侧逆冲岩席缺失泥盆系，东侧逆冲岩席则出露较大规模泥盆系。柯坪断隆最南一排逆冲推覆岩席并非为一套完整的逆冲推覆岩席而是由多个岩席构造拼接而成，其中两个岩席拼接部位正好位于萨尔干断裂向南的延伸位置。因此，笔者认为萨尔干断裂切穿了柯坪断隆最南缘逆冲推覆岩席。

2.2断裂带内侵入岩特征

萨尔干断裂中部阿特勒马塔格山断块西南侧首次发现基性岩体，表明萨尔干断裂为一向基性岩体提供了上侵通道的深大断裂。岩体面积为0.84 km2，南北长约500 m，东西宽80～250 m，呈不规则椭圆状岩株产出。岩体岩性主要为灰黑色橄榄辉长玢岩、灰黑色辉长岩和灰色二长辉长岩。岩体分为两期侵入，早期灰黑色橄榄辉长玢岩体（锆石U-Pb年龄（246.4±4.8) Ma）是在海西旋回末期晚二叠纪海西运动尾声沿早期萨尔干深大断裂侵入的，晚期灰黑色辉长岩及灰色二长辉长岩体（锆石U-Pb年龄（201.8±0.9) Ma）是在印支旋回末期晚三叠世印支运动尾声沿萨尔干深大断裂侵入的。野外观察两期岩体为脉动接触，接触界线局部可见，大部分为第四系所覆盖。岩体内多见灰岩捕虏体（图5），捕虏体大小不一，最大粒径为20 cm。岩体与围岩存在两类接触界线，一种是岩体侵入于灰岩中，另一种是岩体与寒武系灰岩为断层接触（图6），前者灰岩出现强烈烘烤蚀变，局部出现大理岩化，后者接触带附近灰岩未见烘烤边。岩体与寒武系灰岩的断层接触表明阿特勒马塔格山断块形成时间要晚于晚三叠世。阿特勒马塔格山断块是柯坪逆冲岩席的一部分，而柯坪冲断带逆冲发生于新生代，表明阿特勒马塔格山断块形成时间应为新生代。

图5　辉长岩中的灰岩捕虏体Fig.5 Limestone Xenoliths in Gabbro

图6　辉长岩与寒武系灰岩为断层接触Fig.6 Fault contact between Gabbro and Cambrian limestone

2.3断裂地质演化浅析

石炭纪塔里木板块西北缘逐渐开始下降，发生区域性海侵，并在二叠纪开始隆起，引起柯坪地区中生代整体缺失。二叠纪末期的天山运动，使塔里木板块与哈萨克斯坦板块及北部的准噶尔板块发生碰撞形成造山带，南天山洋盆闭合，塔里木板块成为欧亚大陆南缘的一部分，此后板块构造活动不单为陆块相互作用的方式，还伴随着陆内变形。受此影响，塔里木大陆边缘处于隆起造山挤压环境，区内皮羌断裂和萨尔干断裂此时开始形成“V”形剪性断裂雏形。来自下地壳的基性岩体沿这两个深大断裂向上侵入，皮羌断裂北段出露较大规模的二叠纪辉长岩岩体，萨尔干断裂内基性岩体沿着深大断裂构造通道涌向上地壳，侵位于寒武纪灰岩中，在地表出露较小规模的灰黑色橄榄辉长玢岩体。

柯坪地区少量白垩系、新生代沉积一套岩性为砂质泥岩夹细砾岩、砂岩和黑色碳质泥岩的浅湖-半深湖相沉积，且平行不整合或角度不整合于下二叠统火山岩或石炭系灰岩之上，表明该区域印支期隆起遭受剥蚀，随后演化为周缘前陆盆地接受陆相沉积。印支运动较强烈地影响了塔里木大陆边缘，活化了区内萨尔干断裂，扩大了断裂规模，同时灰黑色辉长岩及二长辉长岩体开始沿着古老萨尔干断裂通道向上侵入于寒武系灰岩中。侏罗纪至中晚古近纪，塔里木板块受燕山运动影响，南天山褶皱造山，萨尔干断裂再次活化，进一步扩大了断裂规模，断裂性质转换为在纵向应力环境下的横向张性断裂。受上述运动影响，柯坪地区彻底分割为以萨尔干为界的东西两块相对独立的地质块体。

始新世以来,由于喜马拉雅造山运动，印度板块和欧亚板块持续相互碰撞推挤，柯坪地区东西两地质块体分别出现大规模的逆冲推覆，形成东部逆冲推覆体系与西部逆冲推覆体系。托格拉塔格山断块南侧中新—上新统康村组与下伏古生代地层呈角度不整合接触，表明古近纪柯坪地区便开始逆冲推覆，形成具逆冲推覆构造带的柯坪断隆，从而构成现今柯坪断隆与NW向巴楚隆起相互截切的局面。西部逆冲推覆体系由于受到与巴楚隆起的阻挡作用较东部逆冲推覆体系的大，使柯坪断隆逆冲岩席空间上出现不对应。受此影响及帕米尔突刺持续向北东推挤，柯坪断隆处于NS向逆冲推覆和近EW向挤压应力环境中，萨尔干断裂再次加强活化，呈压扭性右行走滑运动，主要表现为断裂附近形成一系列拖曳向斜褶皱及断块。

3　萨尔干断裂地质意义

通过对萨尔干断裂地质特征研究，笔者认为柯坪断隆逆冲岩席空间上之所以不是一一对应和呈简单地平行排列，是因为萨尔干断裂先于区内逆冲推覆发育所致，形成以萨尔干断裂为界的东西两块相对独立的逆冲推覆体系。喜山期东西两块逆冲岩席各自独立地向南逆冲推覆，且活跃至今。萨尔干断裂自晚二叠世形成以来受到印支运动、燕山运动两期运动的影响不断发展，分割了柯坪地区。随着喜马拉雅造山运动的持续作用，柯坪地区形成具逆冲叠瓦推覆薄皮构造的柯坪断隆。受此影响，萨尔干断裂规模不断加大。观察发现，断裂虽呈右行走滑，但两侧逆冲推覆岩席并非一一对应，且断裂两侧逆冲岩席向南发生差异性逆冲推覆运动，萨尔干断裂西部逆冲推覆体系发育六排逆冲岩席，东部逆冲岩席发育四排逆冲岩席同时伴有规模较大的拖曳褶皱变形及断块发育。柯坪断隆最南一排逆冲推覆岩席并非为一套完整的逆冲推覆岩席，而是由多个岩席构造拼接而成。柯坪断隆前缘受到巴楚隆起的强硬阻挡，且萨尔干断裂西部逆冲推覆体系由于处于巴楚隆起正上方，受此阻挡作用强于东部逆冲推覆体系，故断裂东西两侧逆冲推覆体系无论是形变量上还是各自逆冲岩席排数都存在较大差异。

萨尔干断裂内寒武系灰岩覆盖泥盆系砂岩和中奥陶统其浪组灰红色含生物化石灰岩之上以及断裂两侧地层的褶皱变形表明，帕米尔突刺对柯坪冲断带存在NE向强烈推挤，使得柯坪断隆受区域性近EW向应力的挤压作用。随着喀喇昆仑大断裂形成并开始右旋走滑，阿合奇断裂重新活动并左旋走滑，塔里木盆地西部产生右旋变形，又加强了区域性近EW向应力。柯坪断隆逆冲岩席在该应力作用下发生纵弯褶皱变形，岩席间出现碰撞拼接，形成柯坪断隆现今的构造格局。

参考文献

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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

作者简介:第一尚明亮（1987-），男，河南汝阳人，助理工程师，2011年毕业于中国地质大学（武汉资源勘察工程专业，主要从事区域地质矿产调查工作

收稿日期:2015-09-06;

修订日期:2015-11-19;作者E-mail:smlsml1987@sina.com

中图分类号:P542+.3

文献标识码:A

文章编号：1000-8845(2016)01-113-05

项目资助：中国地质调查局新疆1∶5万塔提尔（K43E023024）、结提库勒库都克（K43E024024）、喀牧马（K44E023001）、厄盖尔阿勒马（K44E024001）四幅区调（1212011140059）联合资助