伊宁地块构造单元划分之新见

李永军，王祚鹏，杨高学

(1. 长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054； 2. 自然资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室，陕西 西安 710054； 3. 长安大学 地质工程与测绘学院，陕西 西安 710054)

0 引 言

伊宁地块位于中亚造山带(CAOB)西南缘，是中国境内天山山脉最西端的一个独特楔形构造体。其北部为博罗科努早古生代岛弧带，南部为那拉提早古生代岛弧带，分别以北缘的NWW向博罗科努断裂(BF)和南缘的NEE向那拉提北缘断裂(NNF)为界(图1)。

早先的学者们将西天山造山带以南、北天山缝合带为界，划分为北天山、中天山和南天山[1]。一些学者将中天山的西部称之为伊犁地块(Yili Block)[2]，但另一些学者将其西部细分为北部的伊犁板块和南部的那拉提板块[3]，两者之间以那拉提北缘大断裂为界。该断裂被认为是早古生代吉尔吉斯斯坦Terskey大洋在中国境内的俯冲消亡带，与境外的尼古拉耶夫线对应[4]。Qian等将西天山从北至南划分为北天山、伊犁板块、中天山和南天山[5-6]。其中，南、北天山的划分与前述一致，但伊犁地块被认为是哈萨克斯坦微板块的东延，而中天山可能是吉尔吉斯斯坦中天山[5]或北天山的东延[7]。此外，还有部分研究出现了博乐地块、赛里木地块及伊犁地块的划分方案[8-9]。

李永军等认为伊犁板块北缘博罗科努地区与那拉提岛弧带地区的岩浆岩可对比，均集中于早古生代，并且两者的沉积建造以大量的早古生代地层为主，而中间的块体以大面积出露的晚古生代火山岩浆岩及沉积建造为主，因此，将其单独分出并命名为伊宁地块(本文沿用此方案)，其与南、北缘的地体之间分别以那拉提断裂和博罗科努断裂为界[10]。前人也有过伊宁—中天山地块的命名[11-12]，但缺乏具体的边界划分或与多数文献中的伊犁板块边界大致对应。刘训等以古生代板块构造格局为主，通过板块之间的地壳消减带和后期走滑断裂，将伊宁地块划分北部的伊犁河石炭纪—二叠纪裂谷带和南部的特克斯地块，两者之间以中部NW—SE向断裂为界[8]。此外，在中国陆域航磁大地构造简图中[11,13]，根据航磁特征将伊宁地块粗略地划分为伊宁盆地，未有进一步细分。李永军等将伊宁地块以中部近EW向展布的乌孙山—塔勒得断裂(W-TF)为界，划分为两大次级构造带，即伊宁地块南构造带和伊宁地块北构造带[图1和图2(a)][14]。

综上所述，伊宁地块究竟是一个之前主流观点一贯认为的“均匀地块”或“均一地块”？还是一个多块体的拼贴增生构造体？本文在前人研究的基础上，结合近年来团队获得的一系列最新成果，提出伊宁地块形成与演化的南、北构造带两拼接和演化三阶段新认识，重建了伊宁地块的形成与演化历史。

NTF为北天山断裂；BF为博罗科努断裂；KRF为喀什河断裂；NNF为那拉提北缘断裂；NSF为那拉提南缘断裂；W-TF为乌孙山—塔勒得断裂；Y-KF为于西陶—库勒断裂；Z-KF为昭苏—喀拉峻断裂；YTZ为依连哈比尔尕构造带；BTZ为博罗科努古生代岛弧带；NTT为那拉提早古生代岛弧带图1 中亚造山带构造位置及伊宁地块地质图Fig.1 Tectonic Location of Central Asia Orogenic Belt and Geological Map of Yining Block

1 伊宁地块构造格局新划分依据

1.1 南、北构造带地质建造之差异

伊宁地块南、北两大构造带在基底建造、沉积盖层、火山岩浆事件和变质变形作用等方面显著不同，并且每个构造带有其独特的构造演化史和各自独立发育的沟-弧-盆构造体系。其中，南构造带发育大量的前寒武纪古老变质基底，沉积盖层主要为晚泥盆世—早石炭世中期火山岩及其共生的早石炭世碳酸盐岩+碎屑岩建造；北构造带未见前寒武纪地层出露，仅发育以早石炭世中晚期为主的弧火山岩和伴生的碳酸盐岩+碎屑岩建造。并且，南、北构造带的火山岩年龄、出露厚度、爆发规模及喷发旋回存在明显差异(表1)。另外，南构造带出露大量前泥盆纪花岗质侵入岩，而北构造带仅有石炭纪以来的零星花岗质侵入岩分布。

通过对航磁和重力异常特征数据的分析对比发现，南、北构造带异常特征差异明显。航磁异常特征[图2(c)]显示：南构造带异常规模大且宽缓，整体呈负异常，与陆块区异常特征相似(含有陆块基底的活动陆缘带)；北构造带异常规模小，多呈团块状，正负异常变化大，为典型的造山带型磁异常。在布格重力异常图[图2(b)]中，南、北构造带分界线附近(乌孙山—塔勒得断裂)重力异常规模小，形态复杂，而相邻两侧则相对异常开阔，异常规模大，线性异常特征明显，与航磁异常分布特征具有很好的对应性。

1.2 南、北构造带沟-弧-盆构造体系

运用板块构造理论分析，前述南、北构造带均是不同时期形成的，并且在空间上是相对独立的造山带。活动边缘既是造山作用的主要场所，更是造山作用的产物，其组成多为沟-弧-盆构造体系，命名时采用地名并冠以其形成时代，如那拉提早古生代岛弧带等。这类构造体系的识别主要是基于火山岩/侵入岩的岩石组合、地球化学性质及其伴生沉积建造的共同空间配置关系，常以深大断裂作为边界[12]。

伊宁地块的南、北构造带火山岩浆活动强烈，地质建造变质变形特征明显，均为活动性边缘造山带。因此，根据火山岩浆岩及沉积建造的空间配置关系，结合区域断裂特征，李永军等将南、北构造带分别再细分为2个和3个Ⅲ级构造带[图2(a)][15-16]。各构造体系的划分及对比详见表1、2。

图2 伊宁地块构造单元划分、布格重力异常图及航磁异常图Fig.2 Division of Tectonic Units, Bouguer Gravity and Aeromagnetic Anomaly Maps of Yining Block

南构造带与弧有关的火山岩浆事件主要出现于晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，可再分为晚泥盆世—早石炭世早期大哈拉—喀勒峻岛弧带和阿腾套弧后伸展盆地两部分，海沟推测位于岛弧带之南。岛弧带出露的酸性岩类属于准铝质至弱过铝质、中—高钾钙碱性I型花岗岩系列，其岩石成因主要与中、下部地壳物质的部分熔融有关[16]；中性岩出露较少，以科克苏林场高镁安山岩为代表[16]，与已报道的伊宁地块阿腾套山[17]、西准噶尔别鲁阿嘎希赞岐质岩石[18]的地球化学特征相似，被认为是地幔楔和俯冲带物质平衡反应的产物[17]。弧后伸展盆地的岩浆岩较为复杂，按其出露位置和成岩时间可划分为两类。第一类以盆地北部出露的晚泥盆世—早石炭世早期(362～350 Ma)岩浆岩为主，主要岩石类型为高钾钙碱性I型花岗岩系列[16,19]，另有大量具有洋岛玄武岩(OIB)和大洋中脊玄武岩(MORB)特征的碱性玄武岩[15,20]，其代表了弧后拉张盆地初期阶段的产物；第二类以盆地中部阿腾套山一带大量出露的一系列具有特殊构造岩浆意义的岩石组合为代表，包括A型球泡流纹岩[21]、双峰式火山岩/侵入岩[22-23]、赞岐质高镁安山岩[17]和高分异I型花岗岩[24]等，形成时代集中于早石炭世中期(345～340 Ma)，是弧后拉张盆地相对成熟期的产物。与这些火山岩浆共生的沉积岩以大套碳酸盐岩+碎屑岩为主，但弧后伸展盆地的碳酸盐岩沉积厚度总体大于岛弧带[16]。

北构造带的火山岩浆事件集中爆发于早石炭世中晚期(345～329 Ma)，可划分为阿吾拉勒叠加岛弧带、特克斯—新源弧前盆地和清水河—苏布台弧后盆地-扇三角洲。早石炭世中晚期弧前盆地的火山岩中有大量碱性玄武岩产出，地球化学总体特征显示与洋岛玄武岩、大洋中脊玄武岩相似，可能发育小洋岛或海山[16,25]。在这些火山岩之上的沉积建造以含有大量的碳酸盐岩和深水相硅质团块、硅质条带灰岩为主，整体代表了一种浅海相至半深海相、深海相沉积环境[15]。岛弧带以出露大量钙碱性火山岩为主，主要由安山岩、英安岩和流纹岩组成。岛弧带西部乌孙山一带可见347～343 Ma的埃达克质花岗岩[26-27]和343 Ma的富铌玄武岩[25]，这两类岩石类型是弧环境的典型代表。与岛弧带火山岩共生的沉积建造以正常沉积的碎屑岩、碳酸盐岩建造为主，浅水相腕足、珊瑚、苔藓虫、菊石等化石丰富，代表滨浅海相沉积环境[28]。弧后盆地火山岩出露规模较小，以钙碱性安山岩为主，与之共生的沉积建造主要以粗碎屑岩为主，含少量碳酸盐岩沉积，多见陆相植物化石，属弧后盆地陆缘扇三角洲相沉积[29-30]。

重力和航磁异常特征的差异是不同沉积作用、岩浆作用和变质作用的反映[11]，为不同构造单元及其边界的识别提供重要佐证。在伊宁地块重力和航磁异常图[图2(b)、(c)]中，异常特征显著的分带性与本次划分的弧-盆构造体系具有良好的对应性。北构造带弧后盆地重力和航磁异常带规模大且宽缓，对应弧后盆地沉积的大量碎屑岩及碳酸盐岩巨厚沉积层；阿吾拉勒叠加岛弧带的异常特征显著不同于弧后盆地，其除了与火山岩及侵入岩的特性有关外，下伏基底可能也起到一定作用。南构造带阿腾套弧后伸展盆地的重力和航磁异常低且宽缓，而大哈拉—喀勒峻岛弧带异常多呈团块紧闭状，形态相对复杂。

熊盛青等认为磁性体深度也可以为划分盆地、隆起区和凹陷区提供依据[11]。一般盖层厚的地区磁性基底埋深大，为盆地或凹陷区。在中国陆域航磁大地构造划分简图中[11,13]，南、北构造带弧后盆地的磁性体埋深相对大于对应岛弧区，同样呈现出岛弧与弧后盆地的差别。

表1 伊宁地块Ⅱ级构造带对比

2 南、北构造带拼接与伊宁地块的形成

伊宁地块南、北两大构造带均有其对应的沟-弧-盆构造体系和独特的演化历程，都经历了沟-弧-盆构造体系俯冲汇聚造山和陆内裂谷拉张两大演化阶段。

在沟-弧-盆构造体系演化阶段，根据岩浆岩的时空分布特征及伴生的沉积建造(表1、2)，可将其划分为两期俯冲汇聚和增生造山过程。①晚泥盆世—早石炭世早期(371～340 Ma)，以南构造带弧-盆(海沟在南构造带之南)演化为主。由于南天山大洋岩石圈在南构造带之上不断向北深俯冲，所以在大哈拉—喀拉峻岛弧带广泛发育晚泥盆世—早石炭世钙碱性I型花岗岩和中酸性火山岩。当大洋板片俯冲至阿腾套伸展弧后盆地下部时，出现了深俯冲板片的回转、撕裂或断离，大量软流圈岩浆岩通过板片窗上涌，导致上覆岩石圈伸展拉裂而出现弧后拉张区，并伴随一系列前述特殊岩浆组合[14,17,20,22-23]。②早石炭世中晚期(345～329 Ma)，南构造带火山岩浆作用很少出现，此时以北构造带沟-弧-盆构造体系演化为主。北构造带早石炭世中晚期岩浆作用的产生与南、北构造带之间存在的特克斯—新源小洋盆向北俯冲有关。在俯冲汇聚过程中，与弧前盆地产生了似洋岛玄武岩[16]及共生的深水相硅质条带和富硅灰岩，缺少碎屑沉积。极为有趣的是，这些能干性极强的硅质条带与富硅灰岩发育复杂的塑性流变、揉皱和纵弯褶皱，是岩石未完全脱水和压实成岩过程之前经强烈水平挤压作用的结果。这表明北构造带曾经出现过短暂的弧前洋盆和此后的紧急关闭(鄯善运动)[31]。另外，在阿吾拉勒叠加岛弧带还产生了一系列与弧有关的钙碱性火山岩及其对应的侵入岩[16]。尽管在中国境内此带至今未发现蛇绿岩、增生楔等直接证据，但该带向西在境外阿拉木图南、Chu-Sarysu盆地东北一带有蛇绿岩带发现[32]。在此过程中还伴随出现了具有特殊构造指示意义的一些岩类，如岛弧带东部出现的O型埃达克岩及富铌玄武岩等，其可能与大洋板片俯冲过程中的特殊动力学机制有关，如大洋中脊俯冲、板片撕裂或断离等。弧后盆地的岩浆岩出露体量较少，与之共生巨厚层的碎屑岩+碳酸盐建造可见植物化石。这表明早石炭世中晚期，北构造带已接近于北缘大陆边缘，沉积相呈现出扇三角洲沉积特点。同时，由于南构造带的向北汇聚，北构造带具有一定增生特征。

表2 伊宁地块Ⅲ级构造带对比

在早—晚石炭世发生的鄯善运动(约320 Ma)使得南天山洋及特克斯—新源小洋盆消亡，天山完成造山过程，南、北构造带最终拼接形成统一的块体——伊宁地块。进入造山后伸展演化阶段，已经加厚的下地壳进一步发生拆沉作用从而诱发大范围的应力回撤和松弛，在伊宁地块内部形成较大规模的双峰式火山岩、碱性侵入岩及一系列拗拉槽沉积。至中新生代，以陆间沉积为主，可统称为上叠沉积。

值得说明的是，由于南构造带为含有陆块基底的活动陆缘带，相对稳定而不易拉张，而北构造带未有确切的古老基底，是一个相对年轻的造山带，更易产生造山后的松弛拉伸。因此，这种特性决定了拼合后的伊宁地块北部(原北构造带)更易发展成裂谷拗拉槽，其以大量出露的晚石炭世裂谷双峰式火山岩及碱性侵入岩和陆相砂砾岩沉积为代表。其演化过程如图3所示。早泥盆世，塔里木板块与准噶尔板块的斜向汇聚形成了“剪刀式”拼接，东部前寒武纪基底的支点效能产生了总体挤压应力场中的“东合西开”，使其西部俯冲板片回撤、断离，形成阿腾套弧后伸展盆地(图3)，逐渐造就了现今伊宁地块西宽东窄的格局。这一特殊运动方式也导致了伊宁地块主构造期沉积建造西厚东薄。

图中红色箭头表示汇聚方向；①和②为剪刀模式示意图图3 伊宁地块楔形体“剪刀式”汇聚演化模式Fig.3 Scissor Convergence Evolution Pattern of Wedge-shaped Structure in Yining Block

图件引自文献[16]图4 伊宁地块形成演化示意图Fig.4 Schematic View of the Formation and Evolution of Yining Block

总而言之，伊宁地块是由南、北两个构造带经拼接而成，其演化经历了3个阶段(图4)：①晚泥盆世—早石炭世早期，南构造带初始弧-盆构造体系形成；②早石炭世中晚期，北构造带的沟-弧-盆构造体系形成与增生；③早—晚石炭世，初始的南构造带与增生的北构造带拼贴缝合为统一块体。

3 结 语

伊宁地块由南、北两个Ⅱ级构造带拼接形成。这两个Ⅱ级构造带在基底建造、岩浆岩类型、源区、形成时代以及地球化学特征、盆地形成和构造演化史等方面呈现明显差异。并且，两大构造带有其各自独立的沟-弧-盆构造体系。依据两大构造带之上广泛出露的火山岩浆岩及沉积建造记录，可以认为伊宁地块的形成分3个阶段完成。晚泥盆世—早石炭世早期首先形成南构造带弧-盆构造体系，之后才有早石炭世中晚期北构造带沟-弧-盆构造体系的形成与增生，晚石炭世鄯善运动使南、北两大构造带拼贴缝合为现今的统一块体。

谨以此文献给长安大学七十周年华诞，祝愿母校砥砺前行，再创辉煌成果！我于1979年进入西安地质学院开始本科学习，那时的我们怀有“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海”的壮志雄心，迫切在学有所成之后为建设祖国贡献出自己的微薄之力！我从学校毕业后到生产单位工作，再回到学校攻读硕士、博士学位，之后成为长安大学教授，40余年的地质工作经历，母校见证了我的成长，我也见证了母校的辉煌！以前的地质工作者很苦，早上从驻地出发，往往太阳下山之后才“满载而归”，回来的时候肩上是风，风上是闪耀的星空，漫天星光沿途散播，长路尽头有灯火，这种浪漫的感觉恐怕只有经历过才能切身体会。鱼知水恩，乃幸福之源也！非常感谢母校的培养和母校提供的学习平台，我也将继续为母校的建设和发展贡献自己的光和热。马行千里，不洗尘沙，相信母校一定能以七十周年华诞为契机，翻开新的篇章，创造新的辉煌！