新疆及其中亚邻区的大地构造演化中，用怎样的构造理念去认识新疆北部的陆壳形成和演化是一个颇为争议的问题。长期以来，大陆地壳的形成太多地依据板块构造的思维方式，注重蛇绿岩和岛弧岩浆岩分布格局及其演化过程，忽略了大型走滑断裂的发育往往是大陆形成之后最重要的构造样式，同时也是大陆地壳形成，并进入陆内构造演化的标志 (Tapponnier and Monlar, 1976；Tapponnier et al., 1986, 1990；钟大赉等，1989)。

由于受欧亚大陆与印度大陆的碰撞和汇聚影响，新疆北部地区的大型断裂构造，尤其是走滑构造体系十分发育 (徐芹芹等，2009)，基本决定了新疆及其邻区的大地构造格局和地貌单元。对新疆地区最早的走滑断裂体系的研究多集中在天山和额尔齐斯地区 (Laurent-Charvet et al., 2002；Shu et al., 1999)，在晚古生代晚期，有广泛的280°~290°走向的片理化带发育，指示了区内较为统一的一次陆内变形。但是在准噶尔盆地的东西两侧一直未有系统的晚古生代陆内走滑断裂的详细研究展开。本文针对颇有争议的卡拉美丽构造带大地构造性质的研究，开展了卡拉麦里构造带的变形特征研究，通过对东准噶尔卡拉麦里地区野外资料、遥感图像、实测剖面以及地震剖面的全面分析和总结，确认卡拉麦里构造带是一条在晚古生代-早中生代活动的右行剪切走滑构造带，并对后期构造变形的叠加序次进行分析，力图为晚古生代准东地区构造演化阶段以及构造单元的划分，提供证据。

新疆卡拉麦里构造带位于准噶尔盆地东北缘，走向近东西，是中亚构造框架中一个重要单元 (Ren et al., 1987；Shu et al., 2000, 2002)。构造带自新疆东部准噶尔盆地边缘的滴水泉，向西被准噶尔盆地沙漠所盖，向东南呈280°方向纵贯克拉麦里-塔克扎勒超基性岩带，延伸约至莫钦乌拉山脉南侧，并进一步向东延入蒙古境内，是由一系列断裂及挤压破碎带和侵入体组成的宽约2~5km (局部达10km)、韧性与脆性变形带混杂交织的复杂构造带。前人对克拉麦里地区已有的研究主要集中在古生代期间的陆壳形成演化上，并因为卡拉麦里构造内广泛出露的蛇绿岩系构成，以卡拉麦里构造带的板块边界构造属性为研究重点。主要存在三种观点：(1) 卡拉麦里构造带前身是泥盆纪初期形成的有限洋盆，在早石炭世晚期演变为陆间残余海盆，晚石炭世发生强烈碰撞造山 (李锦轶等，1990)；(2) 卡拉麦里构造带中、上志留统是碰撞造山后的海相磨拉石组合，而泥盆纪-石炭纪地层则是稳定构造体制下的盖层沉积 (何国琦等，2001)；(3) 卡拉麦里构造带在晚古生代处于洋盆主要消减阶段，发育与现代西太平洋相似的弧盆构造 (许维新，1989；姜耀俭等，2002；王宗秀等，2003)。不同学者不同视角的研究，形成了对卡拉麦里构造带性质的争议。分析其原因，我们认为，这是由于针对卡拉麦里构造带后期变形和叠加序次研究不够，容易把后期的变形叠加理解成与所谓板块构造碰撞变形相关的证据，致使卡拉麦里构造带性质难以把握，构成争议。

研究区内出露地层以中泥盆统平顶山组及下石炭统南明水组为主 (图 1)。中泥盆统平顶山组岩性以黄绿和灰绿色基性凝灰岩、层凝灰岩及砂岩、粉砂岩为主。下石炭统南明水组下部以灰色、灰绿色板岩、千枚岩、凝灰质砂岩、粉砂岩为主，变质程度较深，片理化发育；上部为一套灰绿色凝灰岩、砾岩，沿走向相变为凝灰岩夹火山岩、玄武岩、玄武质安山岩、凝灰质砂岩和含铁质板岩。

图 1

Fig. 1

图 1 东准噶尔及其邻区地质简图 (据新疆自治区地质矿产局，19851，有修改) Fig. 1 The sketch geological map of eastern Junggar and adjacent area

①新疆自治区地质矿产局.1985.1 ︰ 1000000新疆自治区地质图

区内岩浆活动强烈，从超基性到碱性岩均有出露。岩浆岩以侵入岩为主，主要分布于卡拉麦里构造带以北；岩性主要为斜长花岗岩和角闪斜长花岗岩，与下石炭统南明水组 (C₁n) 及中泥盆统平顶山组 (D₂p) 侵入接触，接触面不平整；呈脉状及不规则岩株、岩基状产出 (赵海滨和李杰美，2008)。

区内变形构造十分发育，是本文的研究重点。构造线总体方向为近东西向，以挤压性为主。卡拉麦里构造带内 (图 1) 是一条以强烈挤压片理化为特征的较深层次片理化构造带，位于卡拉麦里构造带南侧，其展布从东向西由NWW向，再往西呈EW向断续延伸，倾角75°~80°。在地貌上呈一长300km、宽100~300m的直沟，并形成宽阔的片理化带，糜棱岩化带随处可见。

卡拉麦里构造带内广泛发育了石炭系南明水组，及其两侧泥盆系平顶山组、卡拉麦里组和塔木岗组沿构造带走向展布 (图 1、图 2)。据野外考察所见，卡拉美丽构造带核心部位可以见到志留系和奥陶系的沉积地层，与泥盆系或石炭系的接触关系因为强烈的构造变形，难以识别。在地质图上，可以清晰地看到，卡拉麦里构造带核心主要是指示变形层次较深一些的片理化带，其中卷入了奥陶系，志留系，泥盆系和石炭系的地层；但构造带两侧的地层呈现近乎对称的特点，显示卡拉麦里构造带两侧在构造带发育前几乎相近地质演化的特点。

图 2

Fig. 2

图 2 卡拉麦里地区地质简图 Fig. 2 The sketch geological map of Karemaili

构造带岩性以片理化或千枚岩化砂岩、泥岩为主，发育密集而陡立的劈理和片理为特征 (图 3a-c)，原始地层产状被劈理所置换。剖面上，由北向南，发育在泥盆系和石炭系中的劈理面产状呈有规律的变化，北部倾向南，倾角40~60°；至清水-苏吉泉断裂附近，劈理面倾角变陡，近于80~90°；南部倾向北，倾角15~60°。劈理面在实测剖面图上成花状散开，结合构造带的平面结构，以及区域应力场特征，劈理面几何学特征体现花状构造的特点 (图 4a-c)。卡拉麦里构造带密集片理化面发育 (图 3a、图 4c)，片理产状陡倾 (图 3e、图 4c)，地层都已板岩化、片岩化变质 (图 3g、图 4)。

图 3

Fig. 3

图 3 东准噶尔野外照片 (a)-岩性为泥质粉砂岩，卡拉麦里断裂南侧石炭系中发育密集劈理；(b)-岩性为粉砂岩，卡拉麦里断裂附近，苦水泉以南石炭系中发育劈理；(c)-岩性为泥质粉砂岩，卡拉麦里断裂附近，苦水泉以东石炭系中发育密集劈理；(d)-辉长岩与玄武岩的变形带，六棵树以北，显示了卡拉麦里断裂对蛇绿岩体的改造；(e)-岩性为粉砂岩，卡拉麦里断裂附近，苦水泉以南石炭系中发育走滑断层；(f)-岩性为泥质粉砂岩，六棵树以北，石炭系中发育三组密集劈理；(g)-岩性为板岩与硅质岩互层，六棵树，石炭系中发育密集劈理，石英脉体切穿早期构造面理 Fig. 3 Field pictures of eastern Junggar

图 4

Fig. 4

图 4 卡拉麦里断裂附近实测剖面图 (剖面位置见图 2) Fig. 4 Measured sections near the Karamaili fault (location is shown in the Fig. 2)

由于构造带中卷入了蛇绿岩和硅质岩，多处可见走滑构造带对蛇绿岩中蛇纹岩和辉长岩、辉绿岩的改造，辉长岩、辉绿岩及玄武岩经受了强烈糜棱岩化 (图 3d)，镜下可见变余糜棱结构 (图 5e)，以及石英碎斑的压力影构造 (图 5f)。硅质岩呈压扁状长透镜体夹在粉砂岩之中 (图 5d)，或于板岩、粉砂岩组成交替状置换构造层理 (图 3g)。结合已有的报道，在卡拉麦里山多处见到蛇绿岩叠覆到石炭纪维宪阶残余海盆沉积物之上 (李锦轶，1995)，可以推断卡拉麦里走滑构造带为压扭性应力状态下形成的聚敛性走滑断层。

图 5

Fig. 5

图 5 东准噶尔地区卡拉麦里走滑构造带照片 (a)-卡拉麦里走滑构造带内同构造伟晶岩脉的产状，变形面理与围岩的变形劈理面平行。依据次级张裂面的投影可以确定其为右旋走滑的特征 (位置N45°20′15″，E90°10′29″)；(b)-卡拉麦里走滑构造带内六棵树附近出露的硅质砂岩的透镜体，指示右旋走滑的特征 (位置N45°01′14″，E90°14′19″)；(c)-卡拉麦里走滑构造带内同构造伟晶岩脉的产状，从中选出的石英作Ar-Ar年代学测定 (位置N45°20′15″，E90°10′29″)；(d)-硅质岩呈扁长条带状夹在粉砂岩当中，显示了卡拉麦里走滑构造带对蛇绿岩体的强烈改造 (位置N45°01′14″，E90°14′19″)；(e)-辉长质糜棱岩，变余糜棱结构，碎斑由辉石、橄榄石以及斜长石细粒集合体组成，基质由细粒的斜长石组成，正交偏光，样号KL-2-1；(f)-辉绿质糜棱岩，糜棱结构，碎斑为石英，压力影构造，正交偏光，样号KL-9-1.Cpx-单斜辉石；Pl-斜长石；Ol-橄榄石；Qz-石英 Fig. 5 The pictures of Karamaili strike-slipping structure belt, eastern Junggar

图 5(a，c) 是侵位于野马泉附近的卡拉麦里走滑构造带中的同构造伟晶岩脉 (照片c岩脉已采样，送做⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄实验，结果另文发表)，其中次级张裂面的投影指示右旋走滑特点 (图 5a)，与透镜体拖尾尖端指示方向结果一致 (图 5b)，指示卡拉麦里构造带早期的走滑变形运动呈右旋走滑活动性质。

遥感图像或数字地貌图像显示的构造形迹多显示较新地质时代的构造特点。由于受后期构造变形的改造或地形等因素的影响，卡拉麦里构造带的变形样式在遥感图像上呈现断续连接的线状影像，表现为韧性变形带所特有的暗色纹理，色泽统一，反映了片理化后的板岩、千枚岩和片岩的岩性影像特性。如果排除后期线状影像特征明显的WNW、NW、NNW等多组断裂的改造，卡拉麦里构造带基本显示280°~290°走向，出露的宽度西部达到30km以上，东部5~10km；与多条后期断裂斜交，断续延伸，影像特征逐渐模糊，直至准噶尔盆地被第四系覆盖。另外，卡拉麦里构造带与两侧非构造带内的地质体影像特征明显不同，北侧为暗色调，菱形块体及大面积出露灰白色调的花岗岩团块状影纹，水系发育，以北西方向为主与构造带展布方向一致。南侧为浅色调，显示地质体没有被变形改造的特点 (图 6)。

图 6

Fig. 6

图 6 东准噶尔地区遥感影像及构造解译图 遥感解译工作选用美国陆地7号卫星增强型主题成像传感器 (ETM+) 数据.不同波段数据，选取4、3、2波段组合进行彩色合成 Fig. 6 Remote sensing image and structural interpretation of eastern Junggar

获得的地震反射剖面资料为了解卡拉麦里构造带在准噶尔盆地内的延伸提供了机会。根据断层在地震反射剖面中的基本特征 (反射波同相轴的错断、增加、消失、分叉或合并等)，可以识别出断层的存在及其运动性质。根据地震剖面 (图 7) 的显示，可以总结以下特点：(1) 卡拉麦里断裂带主断面产状近于直立。就断面形态而言，断层陡直，与一般张性断层、压性逆冲断层所显示的上陡下缓的铲状特征截然不同；(2) 通过地震剖面，可以清晰分辨出卡拉麦里构造带在准噶尔盆地内的西向延伸表现为特征的盆内潜山隆起，被称作陆梁隆起，显示卡拉麦里构造带不仅出现具有明显的走滑活动，而且形成了高达千米以上的地貌单元；(3) 地层叠置关系上，与卡拉麦里构造带对应的陆梁隆起被三叠系以上的地层所覆盖，构造带改造的最新地层是石炭系，可能包含一部分二叠系下部层位，据此可以推断，卡拉麦里构造带的活动时限为石炭纪之后，早于三叠纪，应该在二叠纪时期；(4) 从地层的分布，陆梁隆起以南，二叠系地层分布广泛、连续，而陆梁隆起以北，包括陆梁隆起、乌伦古凹陷等构造单元二叠系地层基本缺失 (图 7)，排除后期盆山演化的叠加，可以推断，三叠纪-二叠纪时期，北部地块，大约以卡拉麦里构造带为界，北侧呈隆起剥蚀状态，对应其南侧为二叠系巨厚沉积，可能指示在二叠纪时期，卡拉麦里构造带以北呈现一个造山系统。随着准噶尔盆地勘探程度的加深，以及地球物理技术的提高，与卡拉麦里构造对应的陆梁隆起断裂系统的性质与构造样式已逐渐明确。陆梁隆起断裂组合主要包括三个泉-陆南右旋逆冲走滑断裂带和滴水泉-石西右旋逆冲走滑断裂带。近东西向的三个泉和滴水泉走滑断层近于直立，在部分基底和沉积盖层中，主走滑断裂系统形成逆冲的伴生断裂系统，即构成树型的花状构造 (曲国胜等，2008)。所有这些证据是卡拉麦里构造带压扭性右旋走滑的佐证。

图 7

Fig. 7

图 7 准噶尔盆地东部卡拉麦里断裂西地震反射剖面SN2(剖面位置见图 1) Fig. 7 Seismic reflection profile of Karamaili fault in the eastern Junggar Basin (location is shown in the Fig. 1)

卡拉麦里走滑构造带强烈改造早石炭世南明水组以及中石炭世巴塔玛依内山组 (图 2、图 3)，推断该走滑构造带活动的主要时限应当晚于中石炭世。

前已有所述，从地层叠置关系上，与卡拉麦里构造带对应的陆梁隆起被三叠系以上的地层所覆盖，构造带改造的最新地层是石炭系，可能包含一部分二叠系下部层位，据此可以推断，卡拉麦里构造带的活动时限为石炭纪之后，早于三叠纪，应该在二叠纪时期；王赐银等 (1996)对构造带东段哈尔里克地区的详尽研究表明：断裂带存在多期走滑活动，其中最晚一期发生在260~230Ma左右，为沿东西方向的右旋走滑韧剪作用，伴有岩墙、岩脉或岩株产出的断裂重熔型花岗质岩浆活动；而沿卡拉麦里断裂带分布的南明水、清水、金山、金山沟等金矿的矿化年龄主要集中于267~244Ma左右，上述与韧性剪切带有关的金矿床的矿化高峰期无疑也就是韧剪带强烈活动的阶段 (陈仁义，1993)；双泉金矿，侵位到片理构造中的弱变形伟晶岩的绢云母和石英的⁴⁰Ar/³⁹Ar定年，获得270~260Ma的年龄数据，代表了卡拉麦里走滑构造带变形的时限 (路彦明，2008)。以上事实表明，走向近东西的卡拉麦里右行走滑剪切构造带，活动时限为270~260 Ma。

通过对东准地区包括卡拉麦里及其北部富蕴地区的详细野外调查，对比劈理、岩脉、断层等小构造的特征，在大量统计产状数据的基础上，可以将东准地区自晚古生代以来发育的构造面理，分成如下几组：(1)280°走向；(2)10°~20°和80°~90°走向；(3)290°走向；(4)40°~45°和320°~325°走向；(5)60°~70°和340°~350°走向。

正确划分断裂变形序列，恢复相应的构造应力场，是了解东准地区构造演化的重要基础。根据野外大量构造现象分析，重点是断裂之间的交切关系 (图 3、图 8)，并结合遥感图像 (图 6)、地震剖面 (图 7) 解译，可以确定东准噶尔地区发育的断裂变形序列如下：(1) 近东西走向280°断裂，即卡拉麦里构造带为发育最早的一期断裂，规模最大，是区域内的主控断层 (图 7)，受到南北向的挤压应力作用，显示右旋走滑运动的特点，而且280°走向断裂先后受到20°北北东向 (图 8a)、315°北西向 (图 3g) 以及350°北北西 (图 8a) 向走滑断裂的改造；(2) 北北东 (10°~20°) 左旋与近东西 (80°~90°) 向右旋为共轭走滑断裂，受到北西南东向的挤压应力作用。在遥感图像上，红土井子岩体以北近东西向 (80°~90°) 右旋走滑断裂被北北西向 (340°~350°) 断裂错断 (图 6)。野外构造分析，北北东向 (10°~20°) 左旋走滑断裂、近东西 (80°~90°) 向右旋走滑断裂被后期290°北西西走向断裂切过 (图 3f、图 8b)；(3) 北西西向290°断裂，应力场方向为近南北向，与最早的一期280°断裂近平行发育；(4) 应力场发生了小角度顺时针旋转，发育北东 (40°~45°)、北西 (320°~325°) 向走滑断裂。遥感图像上，北东 (40°~45°) 向断裂切断最早一期近东西走向280°断裂，北西 (320°~325°) 向断裂切断早期近东西 (80°~90°) 向断裂 (图 6)。野外构造分析，北西 (320°~325°) 向断裂切断北北东 (10°~20°) 左旋走滑断裂 (图 3f)，并被后期北东东 (60°~70°) 断裂切断 (图 8c)，北东 (40°~45°) 向走滑断裂被后期北北西 (340°~350°) 向断裂切过 (图 8d)；(5) 后期应力场发生了小角度顺时针旋转，构造形迹又转变为北东东 (60°~70°) 左旋和北北西 (340°~350°) 右旋，北北西 (340°~350°) 向断裂切过早期近东西走向280°断裂以及北北东 (10°~20°) 向断裂 (图 8a)。

图 8

Fig. 8

图 8 东准噶尔野外照片 (a)-岩性为粉砂岩，富蕴，石炭系中发育密集劈理 (位置N47°10′44″，E89°46′42″)；(b)-岩性为泥质粉砂岩，恰库尔特，石炭系中发育密集劈理 (位置N46°28′27″，E89°16′00″)；(c)-岩性为粉砂岩，富蕴，石炭系中发育密集劈理 (位置N47°10′44″，E89°46′42″)；(d)-岩性为硅质砂岩，恰库尔特，石炭系中发育密集劈理 (位置N46°28′27″，E89°16′00″)；(e)-岩性为砂砾岩，富蕴，第四系中发育断层 (位置N46°53′54″，E89°36′51″)；(f)-岩性为砂砾岩，富蕴，第四系中发育断层 (位置N46°53′54″，E89°36′51″) Fig. 8 Field pictures of eastern Junggar

根据断裂与相关地层及岩体之间的切割关系，可以确定各组断裂发育的时限。前文已论述发育最早的一期近东西走向280°断裂，活动时限为270~260 Ma。以富蕴断裂为代表的北北西向断裂，改造第四纪地层 (图 8e，f)，说明第5期断裂，北北西 (340°~350°) 右旋和北东东 (60°~70°) 左旋走滑断裂发育在第四纪。结合区域地质资料，考虑到第3、4、5期断裂的构造应力场特征相近，推测后3期断裂发育在新近纪-第四纪，是受到印度大陆和欧亚大陆强烈碰撞的远程效应的影响，后期由于印度大陆运动方向的变化，应力场方向随之发生顺时针旋转，导致断裂方向的改变。第2期北北东向 (10°~20°) 左旋与近东西向 (80°~90°) 右旋共轭走滑断裂发育与中国东部的构造体系域相近，推测时间为古近纪早期。准东地区中新生代变形序列的划分，与徐芹芹等 (2009)对新疆西准噶尔地区晚古生代以来的变形序列研究基本相同，说明新疆北部中新生代叠加构造变形序次具有大区域上的共性，指示新疆北部二叠纪以来已进入基本统一的大陆内部构造演化阶段。

前人研究认为，海西晚期构造运动使得研究区发生规模较大的褶皱变动和挤压，从北塔山向南形成褶皱带与背斜带，分别为卡拉麦里晚古生代弧后盆地褶皱带以及双井子晚古生代陆缘复合盆地褶皱带。此次构造运动断裂变动也很强烈，几乎全区被破裂面切割，逆断层、逆掩断层发育，组成大规模推覆构造 (姜耀俭等，2002)。相应地，目前新疆准东地区油气勘探的重点区域--晚海西期卡拉麦里山南缘的山前坳陷也被划为前陆型盆地，多称之为卡拉麦里山前五彩湾-大井前陆盆地 (姜耀俭等，2002；卢苗安，2007)，认为卡拉麦里山的挤压隆升是山前坳陷演化的主要动力。准噶尔盆地东北缘阿尔泰山前也发育数条平行的近东西向的断裂带，其中额尔齐斯断裂带最为重要，最近的构造变形变质及测年证据显示，额尔齐斯断裂带及相邻其它近东西向断裂带二叠纪末-早三叠纪也存在重要的右旋走滑韧剪活动 (舒良树等，2007)，类似的构造现象在中天山北缘 (舒良树等，2007)，北疆西准 (徐芹芹等，2009)，乃至整个中亚造山带内普遍存在 (卢苗安，2007)。中亚各区断裂构造与北疆地区完全类似，各组方向走滑断裂分别对应“P”型、“R”型剪切，断裂间夹持的块体具显著的旋转，走滑断裂、逆冲挤压带及旋转块体的区域组合同样反映此段时期中亚地区处于右旋区域扭压状态，与南北板块间不对称的对挤有关 (何国琦等，1995)。

本文依据对卡拉麦里构造带的野外地质特征、几何学、运动学以及年代学特征分析，认为卡拉麦里构造带是一条在晚古生代-早中生代活动的压扭性右行剪切走滑构造带。在研究区，形成以右旋走滑扭压为主导机制的陆内造山带，抬升，隆起，遭受强烈剥蚀；研究区内地层密集劈理发育，断层产状陡倾；在相对较浅层次的地层上，劈理面成花状散开，体现花状构造的特点；蛇绿岩体的强烈改造以及糜棱岩、千枚岩化现象普遍等。包括局部地区的逆冲推覆现象，都是卡拉麦里聚敛性走滑构造带运动特点的体现。东准卡拉麦里地区晚古生代板块演化阶段的划分，尤其是逢合带的确定，应以卡拉麦里走滑构造带的准确厘定为基础。

综上所述，本文得出以下观点：

(1) 根据野外构造解析和剖面测制分析认为，走向WNW的卡拉麦里构造带是一条右行剪切走滑构造带，活动时限为二叠纪时期；

(2) 类似卡拉麦里走滑断裂带的构造现象，在北疆地区，乃至整个中亚造山带内普遍存在，反映此段时期中亚地区处于右旋区域扭压状态，与南北板块间不对称的对挤有关；

(3) 新疆东准卡拉麦里地区晚古生代板块演化阶段的划分，尤其是缝合带的确定，应以卡拉麦里走滑构造带的准确厘定为基础；

(4) 卡拉麦里构造带在二叠纪时期的走滑活动，显示了大陆地块内部大型走滑断裂的广泛发育，指示新疆北部地区在二叠纪时期大陆地壳的基本形成，不再归属板块边界性质。

(5) 卡拉麦里构造带后期叠加变形序次的确认，也指示二叠纪之后，新疆北部地壳整体格局的基本形成，变形的发育以整个区域的整体协调变形为主线，具有非常明显的共性特征。