2012, Vol. 28
中亚造山带横跨中国、俄罗斯、哈萨克斯坦及蒙古四国边界，位于西伯利亚克拉通、东欧克拉通以及卡拉库姆-塔里木-华北陆块群之间，以大规模岛弧及增生杂岩为特征，被认为是世界上规模最大的增生造山带之一(Khain et al., 2002; Xiao et al., 2003; Tomurtogoo et al., 2005; Windley et al., 2007)，是与古亚洲洋(1000~250Ma, Khain et al., 2002; Xiao et al., 2003; Tomurtogoo et al., 2005; Windley et al., 2007)闭合有关的，由诸多地块会聚-俯冲-增生-碰撞-拼合而成的造山拼贴体(Sengör et al., 1993, 1996；Mossakovsky et al., 1993; Fedorovskii et al., 1995; Buslov et al., 2001, 2004; Khain et al., 2002, 2003; Badarch et al., 2002; Kheraskova et al., 2003; Dobretsov et al., 2003, 2004; Jahn et al., 2000, Jahn, 2004; 李继亮, 2004; Windley et al., 2007; Briggs et al., 2007; Kelty et al., 2008; Xiao et al., 2008, 2009; 高俊等, 2009; 许志琴等, 2011)。
在中亚造山带形成过程中，由于增生和碰撞以及陆内汇聚作用引发地壳变形遍及整个地域，并形成了不同层次、不同类型的韧性剪切带，表明中亚造山带曾普遍经历大规模韧性推覆或平移事件(Windley et al., 1990; Allen et al., 1992, 1993, 1995; Sengör et al., 1993; Sengör and Natal’in, 1996; 舒良树等, 1997, 1998, 2004; Laurent-Charvet et al., 2002, 2003)。
本文围绕东天山-北山造山带内大型韧性剪切带变形特征、运动学、动力学和年代学特征展开讨论，阐述其形成机制及构造意义。
2 构造背景东天山和北山位于中亚造山带南缘，近E-W向连绵2500km，其在古欧亚大陆形成过程中起关键作用(Sengör, 1987; Windley et al., 1990)。根据物质组成和大地构造属性差异，将东天山-北山造山带分为10个构造单元：(Ⅰ)北天山晚古生代增生弧带(Allen et al., 1992; Gao et al., 1998; 高俊等, 2009)；(Ⅱ)中天山北缘蛇绿混杂岩带(即阿齐克库都克-尾亚蛇绿混杂岩带, 舒良树等, 1998, 2003; Laurent-Charvet et al., 2003)；(Ⅲ)由若干前寒武微陆块拼合而成、具有早-晚古生代岩浆弧的伊犁-中天山-星星峡古生代复合增生弧地体(Zonenshain et al., 1990; Allen et al., 1992)；(Ⅳ)南天山蛇绿混杂岩带(Windley et al., 1990; Gao et al., 1995, 1998; Xiao et al., 2008)；(Ⅴ)塔里木陆块北缘库鲁克塔格被动陆缘；(Ⅵ)北山星星峡-石板井蛇绿混杂岩带；由早-晚古生代岩浆弧及前寒武变质杂岩组成的(左国朝和何国琪, 1990; Zuo et al., 1991;聂凤军等, 2002; Xiao et al., 2010)(Ⅶ)北山马鬃山古生代复合增生弧地体；(Ⅷ)北山花牛山古生代复合增生弧地体；(Ⅸ)北山古堡泉-红柳园蛇绿混杂岩带(Zuo et al., 1991; Xiao et al., 2010)；(Ⅹ)北山石板山增生弧带(Xiao et al., 2010)(图 1)。
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图 1 东天山-北山造山带构造简图 Fig. 1 Simplified tectonic map of eastern Tianshan-Beishan orogen |
东天山-北山造山带中发育一系列近E-W走向的大型剪切带(舒良树等, 1998, 2003; Laurent-Charvet et al., 2002, 2003; 杨天南等, 2004; Yang et al., 2007; Wang et al., 2008; 唐哲民等, 2011)成为上述地体单元之间的重要界限。本文在前人研究基础上，通过进一步野外追索这些韧性剪切带的延伸、规模及变化，分析其变形特征、剪切指向，结合室内显微构造分析、石英EBSD组构测量以及同位素测年，厘定了东天山-北山造山带中7条大型韧性剪切带：(1) 中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTBSZ)；(2) 中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带(S.CTXSZ)；(3) 库米什-红柳河韧性逆冲剪切带(KHT)；(4) 库鲁克塔格北辛格尔韧性右行走滑剪切带(XGRSZ)；(5) 库鲁克塔格兴地韧性右行走滑剪切带(XDSZ)；(6) 库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带(N.KD)以及(7) 北山古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带(GHSZ)(图 1、图 2、图 3、图 4)。
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图 2 天山托克逊-库米什-却尔却克构造剖面 剖面位置见图 1 A-B Fig. 2 Structural cross-section through Tuokexun-Kumishi-Querquek in Tianshan |
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图 3 天山独山子-巴音布鲁克-库车构造剖面 剖面位置见图 1 C-D-E-F Fig. 3 Structural cross-section through Dushanzi-Bayinburuk-Kuche in Tianshan |
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图 4 东天山-北山造山带韧性剪切带分布图及采样位置图 Fig. 4 Map of large-scale ductile shear zones in the eastern Tianshan-Beishan orogen showing sample locations |
按照运动学特征分类，东天山及北山地区的韧性剪切带主要有4种类型：韧性右行走滑剪切带、韧性滑脱剪切带、韧性逆冲推覆剪切带及韧性逆冲转换剪切带。
3.1 韧性右行走滑剪切带包括近E-W向的中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTBSZ)、中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带(S.CTXSZ)、库鲁克塔格北缘辛格尔韧性右行走滑剪切带(XGRSZ)和库鲁克塔格中部兴地韧性右行走滑剪切带(XDSZ)。
3.1.1 中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTBSZ)中天山-北山北缘剪切带，又称阿齐克库都克-尾亚剪切带(舒良树等, 1998, 2003; Laurent-Charvet et al., 2003)，走向近E-W，西起哈萨克斯坦境内向东延伸经乌鲁木齐南冰达坂、托克逊南干沟直至甘肃省，长达1000km(图 1、图 4)，为北天山晚古生代增生弧带(Ⅰ)与伊犁-中天山-星星峡复合增生弧地体(Ⅲ)之间的界限，中天山北缘蛇绿混杂岩带(Ⅱ)沿其北侧产出(图 1、图 2、图 3)。
中天山-北山北缘剪切带中岩石由强烈糜棱岩化的云母石英片岩、花岗片麻岩、二云母方解石石英岩和黑云角闪斜长片麻岩组成，面理总体E-W走向，近直立，发育近水平拉伸线理(图 2、图 5a-1, 2)。眼球状花岗片麻岩中的长石变斑晶体系指示剪切带北盘由W向E的韧性剪切方向(图 5a-3)。中天山-北山北缘剪切带在中段康古尔塔格南阿奇山红云滩由强变形的元古宙大理岩、石英岩、二云母石英片岩及侵入到其中的花岗岩脉及基性岩脉等组成，发育 “A”型剪切褶皱，褶皱枢纽平行近水平的拉伸线理方向，绿泥石石英片岩中的石英旋转变斑晶指示了剪切带北侧由W向E右行韧性剪切(图 5a-4)。
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图 5 中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTSBSZ)变形特征 (a)-中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带野外照片; (b)-中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带中岩石显微构造特征; (c)-中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.S1-面理; La-拉伸线理; Am-角闪石; Bt-黑云母; Cal-方解石; Chl-绿泥石; Ms-白云母; Qz-石英; Pl-斜长石.位置见图 4 Fig. 5 Deformational characteristics in the ductile strike slip shear zone at the northern margin of the central Tianshan and Beishan (N.CTSBSZ) |
对采自中天山-北山北缘剪切带中的糜棱岩化样品进行显微构造观察和EBSD组构分析。云母石英片岩(TSX16-2)、黑云角闪斜长片麻岩(TSX37-12)和花岗质糜棱岩(TSX24-1，TSX37-6)采自托克逊南干沟；绿泥石片岩(TSX77-1)采自中天山-北山北缘剪切带中段冰达坂；绿泥石二云母方解石石英岩(ETSX7-1)采自东段红柳井附近；长英质糜棱岩(EX7-9及EX7-11)采自阿奇山红云滩铁矿附近。这些样品都具有强烈塑性变形特征，“σ”形石英或长石变斑晶及云母指示右行剪切方向(图 5b)。EBSD石英组构测试表明，石英的组构模式由低温(＜350℃)的底面(0001) ＜a＞、中温(450~550℃)柱面(1010) ＜a＞及高温(＞650℃)柱面(1010)＜c＞组成，显示高温与低温变形的叠加和剪切带北盘自W而E的剪切指向(图 5c)，与野外露头及显微构造显示的剪切指向一致，进一步证实中天山-北山北缘剪切带为右行为主的韧性剪切带。
3.1.2 中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带(S.CTXSZ)中天山南缘-星星峡剪切带为分隔伊犁-中天山-星星峡复合增生弧地体(Ⅲ)与南天山混杂岩带(Windley et al., 1990; Gao et al., 1995, 1998; Xiao et al., 2008)(Ⅳ)之间的边界(图 1)，中天山南缘-星星峡剪切带西段与中天山-北山北缘剪切带之间的距离由W往E逐渐变窄，在库米什东的阿奇山附近与天山北缘剪切带相交，再往东至星星峡地区二者距离重新变宽(图 1、图 4)。
在和静县北部巴仑台中天山南缘-星星峡剪切带附近出露元古宙基底、志留-泥盆系、古生代花岗岩以及零星超基性岩等。泥盆系绿泥石石英片岩强烈剪切变形，面理走向E-W，向S中等-高角度倾斜(图 6a-1)，拉伸线理近水平略向W侧伏(图 6a-2)，元古宙绿泥石石英片岩中“σ”形石英变斑晶及集合体指示右行韧性剪切方向(图 6a-3)。在巴音布鲁克北部中天山南缘-星星峡剪切带表现为强烈糜棱岩化，面理向N陡倾(图 3)，拉伸线理向E小角度侧伏(图 6a-4)，糜棱岩中的长石和石英旋转变斑晶指示北侧由W向E的剪切方向。在托克逊南马鞍桥和星星峡一带，剪切带中出露强烈变形的花岗质片麻岩(原岩为古生代花岗岩)、片岩及大理岩等，面理近E-W走向、向S陡倾(图 6a-5)，发育 “A”型褶皱，长石旋转变斑晶指示了右行剪切方向(图 6a-6)。
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图 6 中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带(S.CTSXSZ)变形特征 (a)-中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带野外照片; (b)-中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带中岩石显微构造特征; (c)-中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.位置见图 4 Fig. 6 Deformational characteristics in the ductile strike slip shear zone at the southern margin of the central Tianshan (S.CTSXSZ) |
沿中天山南缘-星星峡韧性剪切带采集定向标本：巴仑台南的绿泥石化黑云角闪斜长片麻岩样品(09TS2-1、09TS3-2和09TS3-4)、绿泥石化黑云角闪斜长片麻岩(09TS3-1)以及马鞍桥南绿泥石云母石英片岩(TSX25-3和TSX27-3)进行显微构造观察。其中“S-C”组构，长石、石英和角闪石旋转变斑晶、不对称相似褶皱均指示剪切带北盘由W向E的右行剪切方向(图 6b)。对6个样品(花岗片麻岩TSX70-1和TSX70-4采自巴仑台南乌瓦门，片麻岩TSX29-4、D3-2和D3-3采自托克逊南马鞍桥)进行EBSD石英组构测试，结果表明石英具有低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞、中低温(450~350℃)菱面(1011)＜a＞、中温(450~550℃)柱面(1010) ＜a＞及高温(>650℃)柱面(1010) ＜c＞的组构样式(图 6c)，都显示高温与低温变形的叠加以及右行剪切指向(图 6c)。
3.1.3 库鲁克塔格北部辛格尔韧性右行走滑剪切带(XGRSZ)向北凸出的弧形辛格尔剪切带(XGRSZ)E-W向横亘于东天山南部，为南天山蛇绿混杂岩带(Ⅳ)的南界，与中天南缘-星星峡韧性剪切带的东段将南天山蛇绿混杂岩带(Ⅳ)限制为西部宽、向东变窄直至尖灭、在北山重新沿红柳河一带呈狭窄带状出现的形状(图 1)，其西起库尔勒西侧的野云沟一带，东达库鲁克塔格东部帕尔岗布拉克(图 1)。辛格尔剪切带主要由太古-元古宙基底岩石及古生代绿片岩相的变火山岩和片岩等组成，强烈剪切变形和糜棱岩化，中段库鲁克塔格奥图拉托格拉克布拉一带发育大量眼球状初糜棱岩、糜棱岩及超糜棱岩，面理走向近E-W、陡倾(图 7a-1, 2)，拉伸线理近水平(图 7a-2)、“S-C”、不对称褶皱(图 7a-3)以及“σ”形淡色岩脉(图 7a-4)等说明辛格尔剪切带为韧性右行剪切带。
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图 7 库鲁克塔格北辛格尔韧性右行走滑剪切带(XGRSZ)变形特征 (a)-辛格尔韧性右行走滑剪切带野外照片; (b)-辛格尔韧性右行走滑剪切带中岩石显微构造特征; (c)-辛格尔韧性右行走滑剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.Det-砾石; Fsp-长石.位置见图 4 Fig. 7 Deformational characteristics in the Xinger ductile strike slip shear zone (XGRSZ) |
辛格尔剪切带中段奥图拉托格拉克布拉克的泥盆系晶屑岩屑凝灰岩(样品09TS26-5、09TS26-6及09T27-1)以及方解石石英片岩(09T27-2)XZ定向薄片，具有“S-C”组构及“σ”形状石英、长石变斑晶及变形岩屑，指示由W向E的韧性剪切方向(图 7b)。对采自辛格尔剪切带东段帕尔岗布拉克变形石英大理岩(EX8-5和EX8-8-1)、变质硅质岩(EX8-6-1和EX8-7)和方解石石英片岩(09TS27-2)进行EBSD组构测试，组构类型为低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞、中低温(450~350℃)菱面(1011)＜a＞、中温(450~550℃)柱面(1010)＜a＞及高温(＞650℃)柱面(1010) ＜c＞，具有北侧自W而E的右行剪切指向(图 7c)。
3.1.4 库鲁克塔格中部兴地韧性右行走滑剪切带(XDSZ)兴地剪切带位于库鲁克塔格腹地，宽1~5km，西端始于库尔勒西侧野云沟，向东经科斯坦布拉克、兴地村、雅尔当山延伸直至阿拉塔格，全长约600km，呈向南凸出的弧形形态，将塔里木北库鲁克塔格被动陆缘分隔为南北两部分。
兴地剪切带中段兴地村附近岩石组合主要为元古宙云母石英片岩、石英片岩及大理岩等。这些岩石强烈面理化，面理走向为E-W向，近直立(图 8a-1)，发育大量紧闭剪切褶皱(图 8a-2)。兴地剪切带西段库尔勒西29团及塔什店的基底岩石也发生明显韧性变形，29团黑云二长片麻岩面理近直立，拉伸线理向W侧伏10°~35°(图 8a-3)。塔什店片麻岩中的“S-C”组构锐角方向以及“σ”形长石旋转变斑晶拖尾方向反映了兴地剪切带的韧性右行剪切指向(图 8a-4)。
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图 8 库鲁克塔格兴地韧性右行走滑剪切带(XDSZ)变形特征 (a)-兴地韧性右行走滑剪切带野外照片; (b)-兴地韧性右行走滑剪切带中岩石显微构造特征; (c)-兴地韧性右行走滑剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.位置见图 4 Fig. 8 Deformational characteristics in the Xingdi ductile strike slip shear zone (XDSZ) |
显微观察表明：兴地村附近白云母石英片岩(09TS6-3-1、09TS6-3-2与09TS6-5)中的云母 “鱼”(图 8b-1)、长石“多米诺骨牌”构造(图 8b-2, 3)以及库尔勒附近塔什店石榴子石黑云角闪斜长片麻岩(TSX37-2)中的“σ”形长石旋转变斑晶体系(图 8b-4)也反映了兴地剪切带的右行韧性剪切指向。对兴地剪切带中段兴地村的石英片岩(09TS6-2)、东段赛马山的方解石石英岩(EX13-6)、西段29团的角闪斜长片麻岩(XBS8-1-1、XBS8-1-2及XBS8-1-11)5个样品进行EBSD石英组构测试，结果表明角闪斜长片麻岩具有(>650℃)柱面(1010)＜c＞的组构类型并叠加后期低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞的组构类型；而石英片岩及方解石石英岩主要表现为中低温(450~350℃)菱面(1011)＜a＞及低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞的组构类型，并且这5个样品都显示了右行剪切指向(图 8c)。
3.2 韧性滑脱剪切带库鲁克塔格地区北部结晶基底与上覆震旦纪-早古生代岩系褶皱盖层之间存在一条E-W走向、厚度约1~2km、由糜棱岩组成的库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带(N.KD)。韧性滑脱带内糜棱岩面理向N或S缓倾，拉伸线理近NW-SE向倾伏(图 2、图 9a-1)，“A”型剪切褶皱、不对称旋转构造(图 9a-2、图 9b-1, 2, 3)及糜棱岩中石英晶格优选方位的EBSD测试指示韧性滑脱带上盘滑脱方向为自NW向SE(图 9c-09TS19-1, 09TS19-4, 09TS21-1)。
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图 9 库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带(N.KD)变形特征 (a)-库鲁克塔格北滑脱带野外照片; (b)-库鲁克塔格北滑脱带中岩石显微构造特征; (c)-库鲁克塔格北滑脱带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.Grt-石榴子石.位置见图 4 Fig. 9 Deformational characteristics in the ductile decollement, northern Kuruktag area (N.KD) |
另外在独库公路库勒湖附近也发现E-W走向、厚度约1.5km的韧性滑脱带。太古宙-元古宙角闪斜长片麻岩、片麻岩、石英片岩及大理岩等强烈韧性变形，面理向N或NW缓倾(图 9a-3)，拉伸线理NW-SE向(图 9a-4)，发生混合岩化的角闪片岩中“σ”形及拖曳褶皱形的长英质脉体指示剪切带上盘自NW而SE的韧性剪切方向(图 9a-5, 6)。
显微观察表明：角闪片岩(XBS9-3-2)中的“S-C”组构(图 9b-4)、石榴子石云母片岩(XBS9-3-7和XBS9-3-10)及“σ”形石榴子石-白云母变斑晶系(图 9b-5, 6)指示了NW-SE的韧性剪切方向。EBSD测试结果显示片麻岩(XBS9-3-8及XBS11-12-12)同时具有(＞650℃)柱面(1010) ＜c＞的组构类型及低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞的组构类型，也指示了剪切带上盘NW-SE的韧性剪切方向(图 9c)。
库勒湖韧性剪切带北缘志留-石炭系盖层的变形样式表现为底部强烈褶皱，面理密集向北缓倾，顶部褶皱较宽缓、劈理稀疏向北陡倾，构成具有向南剪切指向的铲式构造样式(图 3)。独库公路库勒湖附近岩石组成及变形特征都与库鲁克塔格北韧性滑脱带的相似，为库鲁克塔格北韧性滑脱带的西延，进一步说明塔里木北缘基底与盖层之间韧性滑脱带：库鲁克塔格北韧性滑脱带(N.KD)的存在。
3.3 韧性逆冲推覆剪切带库米什-红柳河逆冲推覆剪切带近E-W走向，断续延伸约700km，位于南天山混杂岩带(Ⅳ)中，东天山库米什榆树沟、铜花山、硫磺山以及北山红柳河超基性岩体沿其产出。(图 1)
库米什榆树沟-铜花山-硫磺山的蛇绿岩侵位到中上泥盆统中，与绿片岩相中上泥盆统(吴文奎等, 1992)火山-沉积岩以剪切构造接触。片岩中密集劈理向N-NW呈30°~45°角度倾斜(图 10a-1)、千枚岩中的黄铁矿定向排列集合体(图 10a-2, )、不对称剪切褶皱(图 10a-3)及砾状大理岩中的旋转构造(图 10a-4)等指示了剪切带上盘由N-NW向S-SE的逆冲剪切方向。钙质板岩、石英片岩、方解石石英片岩及石英大理岩中具有变余层状构造，泥盆系钙质板岩(TSX40-2)具有不对称剪切构造(图 10b-1)，指示紧随沉积后的S-SE向韧性逆冲剪切作用，泥盆系绢云母石英片岩(TSX39-2)中的“σ”形变斑晶指示了上盘受到N-NW向S-SE韧性逆冲推覆作用(图 10b-2)。绢云母石英片岩(TSX39-1、TSX39-2和T1-2)显示了低温(＜350℃)底面(0001) 型为主的组构模式，并且具有SE向斜向逆冲推覆的运动特征(图 10c)。在北山红柳河地区蛇绿岩与其相邻的变质早古生代火山岩和沉积岩也是以韧性剪切带相接触。向西与库米什地区的榆树沟、铜花山、硫磺山蛇绿岩相接。微变质火山岩具有密集的N缓倾的劈理(图 10a-5)。大理岩及云母片岩等发育糜棱面理，拉伸线理、鞘褶皱等现象说明红柳河剪切带具逆冲剪切特征。
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图 10 库米什-红柳河韧性逆冲剪切带(KHT)变形特征 (a)-库米什-红柳河韧性逆冲剪切带野外照片; (b)-库米什-红柳河韧性逆冲剪切带中岩石显微构造特征; (c)-库米什-红柳河韧性逆冲剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.Clay-粘土矿物; Ser-绢云母.位置见图 4 Fig. 10 Deformational characteristics in the Kumishi-Hongliuhe thrust (KHT) |
位于北山南段的近E-W走向的古堡泉-红柳园剪切带为(Ⅷ)花牛山古生代复合增生弧地体和(X)敦煌地块北缘石板山增生弧带之间的界线(图 1)，古堡泉-红柳园蛇绿混杂岩(Ⅸ)沿其产出，并被NE-SW的断裂系所切断。
古堡泉-红柳园剪切带主要由深层次强烈韧性变形的元古宙石英片岩、大理岩和黑云斜长片麻岩夹榴辉岩透镜体(梅华林, 1998; 于海峰等, 1999; 刘晓春等, 2002; 杨经绥等, 2006; Liu et al., 2010; Qu et al., 2011)组成(图 11a-1、图 11a-2)，穿插早古生代花岗岩脉及辉绿岩脉(左国朝和何国琪, 1990; 杨经绥等, 2006)。糜棱岩面理E-W走向(图 11a-1)，多数向N缓-中等角度倾斜，拉伸线理NW-SE 呈35°~60°倾伏(图 11a-3)，剪切应变指示由NW向SE的逆冲兼走滑运动特征(图 11a-4)。
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图 11 堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带变形特征 (a)-古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带野外照片; (b)-古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带中岩石显微构造特征; (c)-古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带内糜棱岩石英的晶格优选方位图.位置见图 4 Fig. 11 Deformational characteristics in the Gubaoquan-Hongliuyuan transpression shear zone |
采自北山古堡泉的云母石英片岩(XBS3-1-1)、黑云角闪二长片麻岩(XBS3-3-3)及斜长角闪岩(XBS3-3-7)中显示“S-C”组构(图 11b-1, 3)、“多米诺”构造(图 11b-2)及长石、石英的“σ”形变斑晶说明剪切带北盘受到W向E的韧性剪切作用。对古堡泉黑云母二长片麻岩(XBS3-3-1和XBS3-3-2)和柳园片麻岩(ETX2-8和ETX2-9)进行EBSD组构测试，结果表明石英组构具备低温(＜350℃)底面(0001) ＜a＞、中低温(450~350℃)菱面(1011)＜a＞及高温(＞650℃)柱面(1010) ＜c＞组构模式，同时显示自NW而SE的斜向剪切指向，表明逆冲兼走滑的转换型特征(图 11c)。
4 东天山-北山大型韧性剪切带的形成与演化时限 4.1 中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带云母石英片岩(TSX23-3)、断裂成因同构造花岗(TSX23-6)和花岗质糜棱岩(TSX24-1)采自中天山-北山北缘韧性剪切带干沟，二云母石英片岩样品(EX7-6)采自中天山-北山北缘韧性剪切带东段红云滩。采样位置见图 4。对断裂成因同构造花岗岩样品(TSX23-6)中的锆石进行SHRIMP U-Pb测年，结果为392.3Ma(许志琴等, 2011)。挑选其余4件中白云母、黑云母经中国原子能科学研究院的核反应堆照射后，在中国地质科学院地质研究所及中国科学院地球地质与地球物理研究所Ar-Ar实验室进行质谱分析，采用ArAr-CALCver2.2c软件进行Ar-Ar定年数据处理(Koppers, 2002)。
云母石英片岩(TSX23-3)中白云母坪年龄结果为367.6±3.2Ma(图 12a、表 1)，花岗片麻质糜棱岩(TSX24-1)黑云母坪年龄结果为290.0±2.4Ma(图 12b、表 1)，二云母石英片岩(EX7-6)白云母坪年龄结果为241.8±1.3Ma(图 12c、表 1)。
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图 12 39Ar/40Ar阶段升温年龄谱图 Fig. 12 39Ar/40Ar age spectra |
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表 1 激光阶段加热40Ar-39Ar分析结果 Table 1 40Ar-39Ar dating results by laser stepwise heating |
上述同位素测年结果表明中天山-北山北缘剪切带在392~367.6Ma、290Ma和241.8Ma曾发生韧性变形，且有穿时性。
4.2 中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带对采自中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带东段阿奇山西面的亚尔沙布拉克的前寒武基底糜棱岩化角闪片岩(EX14-9)和采自马鞍桥南的前寒武基底长英质糜棱岩(D3-2和TSX29-12)中的角闪石、白云母及黑云母矿物进行Ar-Ar测年。EX14-9中的角闪石坪年龄为280.2±3.7Ma(图 12d、表 1)，D3-2白云母坪年龄为292.4±2.6Ma(图 12e、表 1)，TSX29-12黑云母坪年龄为298.2±3.0Ma(许志琴等, 2011)。测年结果表明中天山南缘-星星峡剪切带曾在298.2~280.2Ma时发生韧性变形，且具有穿时性。
4.3 库鲁克塔格北缘辛格尔韧性右行走滑剪切带对采自辛格尔剪切带中段库鲁克塔格奥图拉托格拉克布拉克的元古宙黑云斜长质糜棱岩(09TS20-1)中黑云母进行Ar-Ar同位素测年，获得黑云母加权平均年龄为290±11Ma(图 12f、表 1)。
对采自于辛格尔剪切带中、库米什南破城子附近围岩为前寒武混合岩化片麻岩的WNW-ESE走向、细长条状脉状淡色同构造花岗岩样品(09TS18-1)进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。显微镜下观察样品09TS18-1具有弱面理化、矿物半定向排列、长石矿物不具有动态重结晶和碎裂等变形特征。锆石阴极发光图像显示呈长柱状具有明显的结晶环带(图 13a)。锆石LA-ICP-MS测试显示15个测点集中分布在谐和线上，加权平均年龄为277.3±1.2Ma，MSWD=0.88(表 2、图 13b)，代表同构造花岗岩的侵位年龄。
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表 2 样品09TS18-1锆石LA-ICP-MS U-Pb测年数据表 Table 2 LA-ICP-MS U-Pb isotopic dating results of single-grained zircon from sample 09TS18-1 |
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图 13 样品09TS18-1 LA-ICP-MS测年样品中锆石阴极发光图像(a)及测年谐和曲线图(b) Fig. 13 Cathodoluminesence (CL) images (a) and concordia diagrams (b) of zircons in sample 09TS18-1 for LA-ICP-MS dating analysis |
总结Ar-Ar及U-Pb测年结果表明辛格尔剪切带在290~277.3Ma曾发生韧性变形且具有穿时性。
4.4 库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带库鲁克塔格北韧性滑脱带中云母石英片岩(EX14-2)的白云母Ar-Ar测年结果表明滑脱时代早于383Ma(蔡志慧等, 2011)。独库公路库勒湖北铁力买提达坂石英片岩-白云母糜棱岩中白云母Ar-Ar坪年龄为368Ma(李向东等，2004)，与库鲁克塔格北部糜棱岩中白云母Ar-Ar测年结果相近。
4.5 库米什-红柳河逆冲推覆剪切带库米什榆树沟-铜花山-硫磺山-红柳河蛇绿混杂岩所代表的南天山洋何时闭合发生碰撞造山是东天山-北山造山带造山过程及其与塔里木克拉通关系研究的最有争议问题之一。有关南天山洋闭合发生碰撞造山时限的问题，有的学者认为南天山在晚古生代开始碰撞造山(Allen et al., 1992; 肖文交等, 2006; Gao et al., 2009; 高俊等, 2009; Xiao et al., 2008)；Brookfield(2000) 、李曰俊等(2009) 和Zhang et al.(2007) 认为直到三叠纪古南天山洋盆才闭合发生碰撞造山。有的学者提出关于塔里木地块与伊犁-中天山地体的碰撞为剪刀式碰撞，东段在泥盆纪末期之前，西段在二叠纪之前的观点(Chen et al., 1999; 高俊等, 2006)。
近期的库米什榆树沟-铜花山蛇绿岩研究表明南天山蛇绿岩形成于MORB型和SSZ型两种构造背景，与辉长岩和辉绿岩伴生的斜长花岗岩中岩浆锆石SHRIMP U-Pb定年为439Ma，属于蛇绿岩堆晶岩系列的斜长岩年龄为435Ma，435~439Ma为洋盆形成时代，结合中天山出露志留纪岛弧类型岩浆岩，说明存在南天山洋盆在泥盆纪早期已经向北俯冲于中天山微陆块之下的可能性(杨经绥等, 2011)。榆树沟蛇绿岩发生高压麻粒岩相变质时代为392~390Ma(周鼎武等, 2004)。蛇绿岩侵位于中上泥盆统中形成剪切带，库米什逆冲推覆剪切带的形成时代应该略晚于中-晚泥盆世。
北山红柳河糜棱岩化辉长岩中的角闪石高温坪年龄为462.5±3.3Ma记录了岩石变形冷却时代(郭召杰等, 2006)。侵入到红柳河蛇绿岩中未变形变质的黑云母花岗岩的年龄为404.8Ma(张元元和郭召杰, 2008)，说明红柳河蛇绿岩所代表的洋壳在405Ma之前已经闭合，蛇绿岩构造侵位、红柳河处韧性逆冲剪切带已经形成。
4.6 古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带古堡泉榴辉岩(梅华林, 1998; 于海峰等, 1999; 刘晓春等, 2002; 杨经绥等, 2006; Liu et al., 2010; Qu et al., 2011)的围岩片麻岩黑云母39Ar-40Ar时代为430Ma(Qu et al., 2011)，对应古堡泉大洋型榴辉岩(Liu et al., 2010; Qu et al., 2011)折返过程中新生退变质矿物的年龄，推测韧性逆冲转换剪切带形成于折返过程。
5 讨论：大型韧性剪切带形成演化过程韧性剪切带形成于地壳15km以下的深度，与造山作用的深部过程密切相关。韧性逆冲型和滑脱型剪切带的形成及演化一般在大洋(盆)俯冲增生和弧陆-陆陆碰撞造山过程的中下地壳收缩阶段；伸展型韧性剪切带主要形成于地壳伸展减薄的后造山阶段；走滑型韧性剪切带常与地体之间的斜向汇聚和碰撞有成因联系(许志琴等, 1996)。
目前普遍认为中亚造山带在古生代末期完成最终拼合(Khain et al., 2002; Tomurtogoo et al., 2005; Kröner et al., 2007; Windley et al., 2007; Xiao et al., 2008, 2009, 2010)，但在此之前曾经历多期复杂俯冲-增生-洋盆闭合过程。东天山-北山造山带曾经发生的早-晚古生代南天山洋闭合、晚古生代北天山洋闭合(Han et al., 2010; Gao et al., 2011)及晚古生代末期古堡泉-柳园蛇绿岩所代表的洋盆闭合(Xiao et al., 2010; Mao et al., 2011)造山事件是形成东天山-北山大型韧性剪切带的主要原因。
综合已有年代学结果，认为：在古堡泉-柳园蛇绿岩所代表的洋盆晚古生代末期完全闭合(Xiao et al., 2010)之前，北山古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带(GHSZ)已经形成，可能与敦煌地块向北的持续斜向汇聚有关；中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTBSZ)形成于392~368Ma(D1-3)，经历290Ma(P1)和242Ma(T1)两期构造变质活化；中天山南缘-星星峡韧性右行剪切带(S.CTXSZ)具有298~280Ma的变形年龄；库鲁克塔格北缘辛格尔韧性右行走滑剪切带具有290~277Ma的变形年龄；库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带的变形事件发生在383~368Ma；库米什-红柳河逆冲推覆剪切带(KHT)形成约在早-晚泥盆世，并且表现为东段早、西段晚的特征。
东天山-北山造山带中的大型韧性剪切带形成演化可以分为3个阶段：
(1) 泥盆纪(＞405~368Ma)：伴随南天山早古生代洋盆闭合，中南天山经历早古生代碰撞造山阶段，南天山及库鲁克塔格被动陆缘处在挤压收缩环境，形成库米什-红柳河逆冲推覆剪切带(KHT)和库鲁克塔格北韧性滑脱剪切带(N.KD)；古堡泉-柳园蛇绿岩所代表的洋盆向北的持续斜向消减导致北山古堡泉-红柳园韧性逆冲转换剪切带(GHSZ)形成；而北天山晚古生代洋盆相对中天山复合地体的斜向消减使得中天山-北山北缘韧性右行走滑剪切带(N.CTBSZ)形成(图 14a)。
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图 14 东天山造山带大型韧性剪切带形成演化模式图 Fig. 14 Sequential diagrams demonstrating the evolution of ductile shear zones in the East Tianshan orogenic belt |
(2) 晚石炭世-早二叠世(298~277Ma)：北天山洋盆向南斜向消减后发生斜向碰撞造山，碰撞造山中或碰撞刚结束引起中天山-北山北缘走滑剪切带(N.CTBSZ)的再次活动，以及中天山南缘-星星峡韧性右行走滑剪切带(S.CTXSZ)、库鲁克塔格北部辛格尔韧性右行走滑剪切带(XGRSZ)和兴地韧性右行走滑剪切带(XDSZ)的形成(图 14b)。
(3) 早三叠世(242Ma)：北天山晚古生代之后的斜向碰撞之后发生斜向陆内造山，使中天山-北山北缘走滑剪切带(N.CTBSZ)再次活动，南部的斜向陆内造山基本终止(图 14c)。
晚古生代-早中生代东天山-北山地区普遍发生的右行走滑运动与准噶尔地块和中天山地块之间的斜向汇聚及碰撞有关(Coleman, 1989; Windley et al., 1990; Ma et al., 1993; Shu et al., 1999; Laurent-Charvet et al., 2003)，是晚古生代西伯利亚地块、准噶尔地块及塔里木地块相对旋转的产物(Laurent-Charvet et al., 2003)。
致谢 十分感谢两位审稿人的指正与建议；哀悼和感谢为本文完成做出许多工作的、因公去世的唐哲民同志。| [] | Allen MB, Windley BF, Zhang C. 1992. Palaeozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tien Shan, central Asia. Tectonophysics, 220: 89–115. |
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