2017, Vol. 33
2. 中国科学院大学地球科学学院, 北京 100049;
3. 中国石油化工集团公司石油勘探开发研究院, 北京 100083
2. College of Earth Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. SINOPEC Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China
中亚造山带北接西伯利亚板块，南抵塔里木板块，西部以乌拉尔山为界同东欧克拉通相邻，向东延伸至西太平洋(Sengör et al., 1993; Jahn et al., 2000; Choulet et al., 2012)。其西部在我国境内由阿勒泰-萨彦褶皱带、额尔齐斯-斋桑带、东准噶尔构造带、西准噶尔造山带和天山造山带组成(图 1)。中亚造山带被认为是全球显生宙地壳增生与改造最显著的地区，也是全球最大的增生造山带与大陆成矿域(Sengör et al., 1993; Jahn et al., 2000; Xiao et al., 2008; Xiao and Santosh, 2014; 秦克章等, 2017)。然而，在有关中亚造山带的增生及演化过程等主要问题上还存在不同的认识。
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图 1 中亚增生型造山带西部构造单元划分简图(据Choulet et al., 2012修改) 方框指示研究区达拉布特断裂带位置. CANTF：成吉思-阿拉套-北天山断裂带；CKF：中哈萨克斯坦断裂带；DF：达拉布特断裂带；IRF：额尔齐斯断裂带；MTF：中天山断裂带；NNTL：那拉提-尼古拉耶夫线；TFF：塔拉斯-费尔干纳断裂 Fig. 1 Simplified structural map of the western Altaids (modified after Choulet et al., 2012) The location of the Dalabute Fault zone is outlined. CANTF: Chingiz-Alakol-North Tianshan; CKF: Central Kazakhstan Fault; DF: Dalabute Fault; IRF: Irtysh Fault; MTF: Main Tianshan Fault; NNTL: Nalati-Nikolaiev Tectonic Line; TFF: Talas-Fergana Fault |
走滑构造在造山带构造演化中的作用非常重要，虽然走滑作用被认为主要是碰撞造山后期的挤出构造、块体拼贴以后持续的块体相对旋转或板块的斜向俯冲的结果，但在作为增生型造山带的中亚造山带，走滑构造在成因机制上却存在广泛的争议(Sengör and Natal’In, 1996; Laurent-Charvet et al., 2003; Levashova et al., 2003; Xiao et al., 2004; Van der Voo, 2006; Wang et al., 2007; Lin et al., 2009)。由于中亚地区主要的构造单元均被走滑断裂带所分隔，如额尔齐斯左行断裂带分隔了阿勒泰-萨彦褶皱带和额尔齐斯-斋桑构造带(图 1；Laurent-Charvet et al., 2003; Wang et al., 2007; 刘飞等, 2013)；中天山右行走滑断裂带分隔了南天山褶皱带同伊犁-北天山地块(图 1; Laurent-Charvet et al., 2003; Wang et al., 2007; Lin et al., 2009; 林伟等, 2015)。对于这些走滑构造，不同的研究团队从不同的研究视角给出了不同的解释，Sengör et al. (1993)认为中亚造山带走滑构造的发育发生在造山后阶段：钦查岛弧所对应的单一俯冲带，延伸超过几千千米，走滑断裂致使俯冲杂岩和岩浆弧的相对位置发生改变。而Yakubchuk(2004, 2008)在钦查岛弧模型的基础上，认为中亚地区发育的走滑断裂构造是西伯利亚板块、塔里木板块和华北板块之间斜向会聚的结果。通过对东天山、卡拉麦里、阿尔曼太和阿尔泰造山带详细的构造学研究，Laurent-Charvet et al. (2003)和Charvet et al.(2001, 2007)认为该地区发生的大规模走滑构造为石炭纪末塔里木板块向NW方向的运动而造成准噶尔周缘造山带的走滑运动。Chen et al. (2014)则认为俯冲过程的不均一性造成了达拉布特断裂带的左行走滑构造。而Wang et al. (2007)则通过天山地区和准噶尔地区的构造学和古地磁学研究将准噶尔北部左行走滑的额尔齐斯断裂同中天山断裂(IRF和MTF，图 1)的右行走滑构造结合在一起认为从晚石炭世到晚二叠世，伊犁、准噶尔地块一起相对于塔里木和西伯利亚发生逆时针旋转，伊犁、准噶尔地块作为一个刚性块体具有向东(南)走滑楔入的构造过程。通过对西南天山碰撞造山带的分析并结合造山过程，Lin et al. (2009)认为中亚地区发生的走滑构造多切穿了同造山形成的构造单元，具有造山后陆内调整的特点。基于对东天山构造学和同位素年代学的研究，Wang et al. (2008)将东天山发育的走滑构造解释为造山后向东的挤出构造。李锦轶等(2006a, b)通过对前人关于该区域构造变形和年代学研究的总结，认为在300~290Ma期间形成的构造变形并非是走滑作用所致，而是造山后陆内挤压所造成，走滑作用发生得要晚一些，主要发生在260Ma左右。舒良树等(2007)总结了阿勒泰和天山内部韧性剪切带的年代学研究成果，认为碰撞后的走滑作用存在北早南晚，先左行后右行的特点，即北部的额尔齐斯断裂在290~280Ma发生左行走滑，此后，天山地区于270~250Ma期间发生右行走滑，额尔齐斯断裂也在250Ma左右，发生右行走滑；刘飞等(2013)通过对额尔齐斯的研究也得出了类似的结果。通过对南天山地区详细的构造学研究，Chen et al. (1999)认为南天山地区左行走滑构造为塔里木与天山的陆-陆相互作用的结果。肖文交等(2006)则认为北疆地区大量发育的晚石炭世-早二叠世平行于造山带的大型走滑构造很可能与同俯冲的大规模走滑运动相关。
西准噶尔造山带是准噶尔盆地的西北边界，是中亚造山带的重要组成部分(Jahn, 2004; Xiao et al., 2008)。蛇绿混杂岩、花岗岩、中基性岩墙群在本地区广泛出露，造山带中各单元之间的接触关系被后期的走滑断层所改造(Kwon et al., 1989; Han et al., 1997; 韩宝福等, 1999, 2006, 2010; Chen and Jahn, 2004; Geng et al., 2009; 张继恩等, 2009; Zhang et al., 2011a; Choulet et al., 2012, 2016; 高睿等, 2013; Chen et al., 2014)。复杂的构造表现，吸引了大量研究者的关注。
2 地质背景及研究现状西准噶尔造山带南部一个突出的构造特征是发育达拉布特断裂带，该断裂带的构造特征对于理解西准噶尔造山带的构造演化十分重要(图 1、图 2)。达拉布特断裂总体走向NE-SW，长约360km(冯鸿儒等, 1990; 樊春等, 2014; 陈宣华等, 2015及其它相关的参考文献)，其作为走滑断裂在地貌特征上表现明显。断裂带两侧主要为古生代地层，以石炭纪地层为主，下部为大套的火山岩，上部为具有浊流性质的沉积岩，被大规模晚石炭世花岗岩和闪长岩侵入(图 3; 冯鸿儒, 1991)。沿断裂带以北近平行分布有达拉布特蛇绿混杂岩带，蛇绿岩上部硅质岩块中保存的放射虫化石指示了早-中泥盆世的洋盆年龄(Feng et al., 1989; 肖序常等, 1992; 张弛和黄萱, 1992)。同位素年代学揭示其所包含的辉长岩岩块Sm-Nd和U-Pb同位素年龄分别为395±12Ma、391±7Ma和391±6Ma(张弛和黄萱, 1992; 辜平阳等, 2009; Yang et al., 2012a)；在玄武岩中获得的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为375±2Ma (Yang et al., 2012b)；另外，刘希军等(2009)在阿克巴斯陶岩体中的浅色辉长岩中获得了302±1.7Ma的锆石年龄。在达拉布特蛇绿混杂岩带以南，近平行出露克拉玛依蛇绿混杂岩带(又称白碱滩蛇绿混杂岩带)，其中包裹的岩块有方辉橄榄岩、变辉长岩、玄武岩和硅质岩(朱永峰和徐新, 2007; 朱永峰等, 2008)。徐新等(2006)在克拉玛依蛇绿混杂岩辉长岩样品中获得了两组锆石U-Pb年龄，分别为414.4±8.6Ma和332±14Ma，但这些年龄的意义并不确定。基于区域对比，晚志留世至早泥盆世年龄可能是继承年龄，而早石炭世年龄则可能代表辉长质岩浆结晶年龄(Choulet et al., 2012)。Yang et al. (2013)在克拉玛依蛇绿混杂岩中获得的玄武岩及辉长岩锆石U-Pb年龄分别为395±3Ma和387±8Ma，与达拉布特蛇绿混杂岩的年龄基本一致。Chen et al. (2014)对克拉玛依蛇绿混杂岩白碱滩段和达拉布特蛇绿混杂岩带中的辉长岩进行了较为精确的年代学工作，白碱滩的辉长岩具有岩浆特点的锆石环带给出了363±5Ma的核部年龄和339±13Ma的边部年龄；而达拉布特蛇绿混杂岩带中的辉长岩则给出了一个非常复杂的年代学结果：376±5Ma、354±4Ma及338±3Ma三个不同的年龄段；而对作为克拉玛依蛇绿混杂岩基质的具有浊流沉积特征的砂岩进行了碎屑锆石研究，认为所获取的330~320Ma峰值年龄标志着沉积时代的下限。
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图 2 达拉布特断裂带及其附近地区构造地质图 Fig. 2 Structural map of Dalabute fault zone and its adjacent regions |
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图 3 达拉布特断裂带构造剖面图及构造要素的赤平投影结果 剖面位置见图 2.赤平投影结果为等角度下半球投影 Fig. 3 Structural cross section of Dalabute fault zone and the stereo-plot of the structural fabrics cross section are seen in Fig. 2. The stereo-plot is in equal angle, lower hemisphere projection |
对于达拉布特断裂的构造学研究开展得很早，目前其依然是中亚造山带构造学研究的热点区域(冯鸿儒等, 1990; Allen et al., 1995; 杨庚等, 2009, 2011; 邵雨等, 2011; Choulet et al., 2012, 2016; 樊春等, 2014; Chen et al., 2014; 陈宣华等, 2015; 陈石等, 2016)。前人很早就注意到达拉布特断裂具有左行走滑特征，并将其作为拉巴-达拉布特弧形断裂的东翼(赵志长等, 1983; 冯鸿儒等, 1990)。通过研究，孙自明等(2008)认为该断裂不仅具有左行走滑的特征，同时还具备压扭的特点。Choulet et al. (2012)将左行走滑作为区域上构造影响非常重大的事件，认为克拉玛依蛇绿混杂岩带同达拉布特蛇绿混杂岩带原本是一条完整的蛇绿混杂岩带，正是由于达拉布特断裂带的左行走滑使得克拉玛依蛇绿混杂岩带连同其周围构造单元一同位移至现今位置，由此造成该地区存在两条缝合带(或增生带)的假象。相反Allen et al. (1995)从准噶尔盆地及其周缘区域地质的角度认为达拉布特断裂具有右行走滑的特点，发生的时间在二叠纪左右；董连慧等(2009)、邵雨等(2011)也有类似的看法。从岩石地层展布的几何空间上分析，也有学者认为断裂与中亚西部NW走向的右行走滑一同构成走滑-逆冲构造(李锦轶等, 2006b; Zhang et al., 2011a)。何登发等(2006)从地震剖面的构造几何形态的角度分析该断裂具有向SE逆冲推覆的特点，这一特征在北部的哈拉阿拉特山的地表表现尤为明显。赵中岩(1988)通过地震剖面得出现今达拉布特断裂深部不超过2km，其下被克拉玛依-乌尔禾断裂所截；何登发等(2004)及许建东等(2008)根据地震资料指出，西准地区由上陡下缓的铁厂沟断裂、哈图断裂、达拉布特断裂等构成大型叠瓦冲断推覆系统，断裂向下归并到深度为10~13km的滑脱面上。然而新近获得的大地电磁测深(MT)资料和地震资料却给出了不同的结果。例如，2005年中国石油新疆油田公司完成穿越哈拉阿拉特山MT大地电磁剖面和地震剖面，剖面显示达拉布特断裂为一条倾向南、倾角大于80°的向NW方向逆冲的逆断层，且未体现出断裂向深部逐渐变缓的趋势(杨庚等, 2009)。孙自明等(2008)通过对地震剖面的解译认为达拉布特断裂向深部延伸断层面一直陡倾，近于直立插入基底。由此可见，关于达拉布特断裂构造解释存在着走滑断层、逆冲断层或压扭性断层等诸多争议。详细的构造学研究对认识达拉布特断裂的构造特征及形成过程进而理解中亚造山带的增生和演化具有非常重要的意义。
3 达拉布特断裂带构造格架及变形特征分析达拉布特断裂带位于克拉玛依市西北50余千米处，由达拉布特断裂及一系列与其走向一致的中小断裂组成，它们表现出相同或相近的几何学和运动学特征(赵志长等, 1983; 冯鸿儒, 1991; 樊春等, 2014; 李理等, 2015; 晏文博等, 2015; Choulet et al., 2016)。根据断裂区域展布特点，本文将分区阐述作为达拉布特断裂带核心部位的中段地区(石奶闸至红山岩体段，图 2)的构造几何学特点和岩石变形特征。
达拉布特断裂带西南端终止于具有右行走滑特点的拉巴断裂，东北端穿过哈拉阿拉特山隐没于准噶尔盆地之下(Wang et al., 2007; Choulet et al., 2012; 樊春等, 2014)。断裂带内脆性变形十分显著，碎裂岩、断层角砾岩等构造岩发育明显，相应的节理、不同级别的断层遍布于各种不同岩性的围岩(Choulet et al., 2012; 李理等, 2015; 晏文博等, 2015)。沿断层发育的阶步、断裂伴生的破裂(T破裂、R破裂及R’破裂)和牵引构造均指示断层具有左行走滑的特点(Choulet et al., 2012)。前人文献中认为沿达拉布特断裂脆性变形出露明显，而典型韧性变形表现较为有限，因此对该地区进行的中小尺度构造地质学工作，特别是系统的韧性变形的分析工作尚不多见(樊春等, 2014)。
野外观察表明，沿石奶闸至红山岩体北侧断裂一线是达拉布特断裂带中韧性变形出露最好的地区(图 2)。沿断裂带，岩石普遍发生十分明显的面理化，原始的沉积地层被完全改造，表现出糜棱岩化的特点。远离主剪切带，逐渐表现为千枚岩化和强烈的劈理化，原始的沉积特征逐渐显现出来(图 3a, b)。在韧性剪切带的东南侧，向NW陡倾的脆性正断层控制了沿达拉布特断裂带展布的中-晚二叠世沉积盆地。盆地内沉积的陆相红层不整合覆盖于韧性剪切带之上(图 3a)。前人通常将这个边界断裂作为达拉布特断裂体系的一部分，但由于二者的构造特征不尽相同，盆地内沉积的陆相红层并未体现与达拉布特断裂相似的走滑构造，我们很难将二者归入相同的体系(图 2和图 3)。
事实上，在达拉布特断裂带的中段，无论是浅变质沉积岩还是火山碎屑岩，在断裂带内都经历了不同程度的韧性和韧-脆性过渡的变形。详细的构造观察表明，这些变形具有多期构造变形相互叠加的特点。沿二叠纪红盆的西北侧，出露几百米到千米级尺度的石灰岩，其作为达拉布特蛇绿混杂岩带中的外来岩块(olistolite)，往往与辉长岩、辉长岩质砂岩透镜体一同出露(新疆维吾尔自治区地质局, 1966①; 郭宏莉等, 2002; Choulet et al., 2012)。强烈面理化的灰岩、大理岩及部分变砂岩和凝灰岩中发育一组走向NE-SW(NE 30°~60°)近直立或向NW或SE陡倾的面理，倾角在70°~85°(图 3c、图 4a, b)。剪切带内普遍出现初糜棱岩和糜棱岩，陡立的糜棱面理上十分显著地发育近水平展布的线性构造，表现为矿物拉伸线理、半透入性-透入性的擦痕及同斜褶皱。这些线性构造上主体沿NE 30°~70°展布于大理岩、变砂岩和凝灰岩之中，局部微向NE倾，倾角小于20°(图 3c、图 4c, d)，变形总体以韧性及韧-脆性过渡为特点，总体上构造层次较浅，且在空间上表现出不均一性。
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图 4 达拉布特断裂带构造几何学特点和岩石剪切变形不同尺度的构造表现 (a)断裂带地表的构造表现：NE-SW走向直立的面理；(b)大理岩中发育的NE-SW走向高角度SE陡倾的面理；(c、d)直立糜棱面理上展布的近水平方向矿物拉伸线理和透入性擦痕；(e、f)辉绿岩脉被剪切拉伸成透镜状指示左行剪切的运动学特点(D1)；(g、h)镜下石英和长石旋转残斑指示左行剪切变形(D1) Fig. 4 Filed photographs and micrographs of the deformation at different scales along the Dalabute fault (a) landforms of the fault zone: NE-SW strike vertical foliations; (b) steeply inclined foliations strike in NW-SE developed within marble; (c, d) sub-horizontal mineral lineations and penetrative striations supported by the vertical mylonitic foliations; (e, f) deformed mafic rock lens and puddings, trending NE-SW, and showing sinistral shearing; (g, h) microphotographs of sigmoid clast of altered feldspar and quartz, documenting sinistral kinematics |
① 新疆维吾尔自治区地质局. 1966.中华人民共和国1:200000克拉玛依幅地质图
在局部的变砂岩中可以见到定向的绿泥石和强烈拉伸定向的石英构成了最为明显的线性构造，矿物拉伸线理近水平展布。大理岩中的基性岩脉被剪切拉伸成透镜状或布丁状(图 4e, f)。关于岩石剪切变形的运动学特征，无论是野外的S-C组构、旋转残斑、透镜体和牵引褶皱，还是定向薄片下可见的长石残斑拖尾和石英条带都指示左行剪切的特点(图 4g, h)。镁铁质岩石所构成的透镜体因其较强的能干性故内部韧性变形发育不明显，即便如此，在野外还是能够观察到较为粗糙的面理(图 4e, f)。这些镁铁质透镜体中的粗糙面理与围岩中所发育的面理低角度斜交，指示了区域上的左行剪切变形(图 4e, f)。显微构造观察表明，石灰岩和镁铁质砂岩中不对称的方解石、石英或绿帘石残斑颗粒均指示左行剪切，局部剪切带糜棱岩具有低绿片岩相环境下的成因特点(图 4g, h)。远离断裂带的核心部位，虽然变形程度减弱，但左行剪切变形依然清晰可辨。变形样式逐渐具有脆性错断的特征，例如微角砾岩等浅层次变形的岩石的发育(图 5a)。
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图 5 达拉布特断裂带多期构造事件的野外表现 (a、b)枢纽近直立的不对称褶皱指示左行剪切变形(D1)；(c)枢纽近水平且平行于区域拉伸线理具有A型褶皱特征的同斜褶皱(D1)；(d、e)黑色空心箭头指示大理岩中强烈剪切变形的富含方解石的颗粒所指示的右行走滑构造(DX)，黑色实心箭头指示对应于主期变形事件的小型脆性错断指示左行剪切的叠加；(f、g)轴面倾向SE的膝折代表后期的褶皱作用D2，指示脆-韧性转化域的变形 Fig. 5 Field photographs documenting the structural deformation related polyphase deformation along the Dalabute fault (a, b)asymmetric folds indicating sinistral strike slip deformation; (c) the isoclinal folds with the sub-horizontal axis parallel to regional stretching lineation; (d, e) σ type calcite particles showing dextral strike slip deformation, documented by black hollow arrow, and the brittle offsets showing the supposed sinistral deformation, documented by black solid arrow; (f, g) kink structures with SE-inclined axial planes, represent D2, later stage of folding, which document deformation under brittle-ductile transition conditions |
沿达拉布特断裂带，绝大多数构造分析工作集中关注左行走滑的脆性构造，而对褶皱的研究则关注不多(Choulet et al., 2012; 樊春等, 2014)。事实上，达拉布特断裂带褶皱构造十分发育，并表现出非常复杂的构造特征(图 3c)。在断裂带中段，发育强烈的糜棱面理构成清晰的直立面状构造(图 4a, b)，褶皱枢纽垂直于矿物拉伸线理，十分显著的构造特点是发育从厘米级至米级甚至十几米级的非对称S形褶皱。直立的轴面通常沿大致NE 60°±20°的方向展布(图 3c)，与达拉布特韧性剪切带中的糜棱面理呈中-低角度斜交，其倒伏方向与剪切方向相吻合，具有明显的拖拽褶皱的特点，指示了断裂带左行剪切的变形特征，为递进左行剪切变形稍晚阶段的产物(图 5a, b)。需要指出的是，表现为千米级和十个千米级的S形具有直立枢纽的巨型褶皱在达拉布特断裂带两侧的石炭纪地层中依然可以观察到，相互一致的轴面展布特征使我们将这种构造解释为与走滑相关的拖拽褶皱在整个西准造山带东南部的表现(图 6)。
沿达拉布特断裂带中段的韧性剪切带内，还发育了另一种狭窄而紧闭的褶皱，其野外最为明显的表现是其枢纽产状近水平，方向上与区域断裂带的方向一致，即平行于区域拉伸线理的方向展布，具有A型褶皱的特点(图 5c)。
值得指出的是，在野外零星出露的具有NE-SW走向近直立面理的强烈面理化的大理岩中，σ型岩屑和泥质颗粒的剪切变形却指示了右行走滑的特点，而附近的小型脆性错断却具有左行的特点(图 5d, e)；在野外，由于几何形态的相似，我们很难从区域上明确划分出左行和右行两个截然不同的剪切变形的空间展布区域。
研究区发育的另一褶皱特征是膝折。野外最明显的构造特征是这些膝折将左行走滑过程中形成的糜棱面理褶曲成为尖棱状褶皱，褶皱枢纽沿NE-SW向展布，与区域构造线的方向大致一致但倾伏角并不十分稳定：轴面以不同的角度倾向SE(图 5f, g)。这个特征明显不同于前面所述的对应于走滑构造相关褶皱的特点，指示其为后期构造事件叠加的产物。膝折的广泛存在指示研究区在较晚的阶段受脆性或韧-脆性转化域变形的影响。褶曲的面理低角度倾向SE，甚至向NW倒转成平卧褶皱的特点，指示了该期褶皱记录了区域上存在的向NW的变形事件(图 5f, g)。正是这个后期的褶皱作用使达拉布特断裂带的糜棱面理发生不同程度上的改变(Choulet et al., 2012; 樊春等, 2014)。事实上，沿达拉布特断裂带及其邻近地区，关于这期轴面倾向SE的褶皱已经有学者进行了相关的研究，并为之赋予了相关的区域构造解释(Zhang et al., 2011a; 晏文博等, 2015)。
4 讨论 4.1 达拉布特断裂带中段多期构造变形解析 4.1.1 主期变形(D1)的特点及时代除了晚石炭世-二叠纪的“钉合岩体”、中基性岩墙和中晚-二叠世的陆相沉积岩，达拉布特断裂带及其周缘绝大部分岩石在不同程度上都展现了透入性的面状构造(韩宝福等, 2010; 图 6)。总体构造形迹表现为一个明显的走滑断裂及其相关的构造：作为外来岩块的石灰岩在断裂带核部强烈面理化，近直立或陡倾的面理沿NE-SW(NE 30°~60°)方向展布(图 4a, b)；面理上发育近水平展布的线性构造：如矿物拉伸线理、透入性-半透入性擦痕及同斜褶皱(图 4c, d、图 5c)。变形以韧性及韧-脆性过渡为特点，总体构造层次较浅。在断裂带附近，糜棱面理发生褶皱，从厘米级至米级的非对称S形褶皱展现的近直立枢纽，具有明显的拖拽褶皱的特点，指示了断裂带左行剪切的变形特征(图 5a, b)。在断裂带两侧的增生杂岩中，千米级和十个千米级的S形具有直立枢纽的巨型褶皱依然可以被理解为受左行走滑作用影响的结果，被解释为伴随区域上达拉布特断裂左行走滑对区域岩石所产生的形变，构成了达拉布特断裂带乃至西准噶尔造山带东南部地区的主期变形事件，我们称之为D1(Choulet et al., 2012; 图 6)。
由于变形处于中低层次，断裂带中缺乏同构造矿物的生成，所以关于D1变形的时代，前人并没有给出很好的同位素年代学的限定。通过构造单元的相互叠加关系来限定断裂活动时代的传统方法成为判断达拉布特断裂活动时代的重要手段。沿达拉布特断裂带，出露大量的花岗岩侵入体，在卫星照片中圆形岩体整齐侵入并切穿沿断裂带发育的相关构造(图 6; Choulet et al., 2012)。这种叠加关系清楚地表明酸性岩浆活动发生在与左行走滑相关的褶皱事件后。这同野外构造观察(岩体没有发生变形)相吻合，标志着与D1韧性变形相关事件的终结。西准噶尔地区晚石炭世岩浆岩非常发育，从超基性岩到酸性岩均有出露，大规模出露的花岗岩是这一地区的显著特征，其中以庙尔沟岩体、阿克巴斯陶岩体、红山岩体、克拉玛依岩体等为典型代表(图 6)。前人对西准噶尔南部地区的岩浆岩做了大量的地质年代学研究工作，结果显示早期岩浆作用主要集中在晚石炭世Bashikirian晚期，在318~314Ma左右，主要有西克拉玛依岩体、包古图岩株和少数基性岩脉(高山林等, 2006; 韩宝福等, 2006; 唐功建等, 2009; 申萍等, 2010)。晚期岩浆作用分布更为广泛，时代主要集中在308~295Ma之间，包括庙尔沟岩体、阿克巴斯陶岩体、红山岩体、东克拉玛依岩体等较大的岩体，是西准地区规模最大的一期岩浆侵入活动(Kwon et al., 1989; 李华芹等, 1998; 张立飞等, 2004; Chen and Jahn, 2004; 韩宝福等, 1998, 2006; 苏玉平等, 2006; 徐新等, 2006; Geng et al., 2009, 2011; 康磊等, 2009; 冯乾文等, 2012; 晏文博等, 2015; 贺新星等, 2015)。
为了验证岩体的侵入过程及其与围岩的相互作用关系，我们对达拉布特断裂带两侧不同时代的东、西克拉玛依岩体和阿克巴斯陶岩体进行了磁化率各向异性的测定，整个测定的方法和结论参照孙萍(2017)。野外的观察表明，沿达拉布特断裂带两侧的岩体均表现为块状，并未表现出肉眼可识别的面理化现象。具有相近年龄的东克拉玛依岩体(306~295Ma)和阿克巴斯陶岩体(304~302Ma)记录了区域上非常一致的近NW-SE走向的磁面理(图 6)。体现了这两个年龄相近的岩体侵位时记录了相似的与围岩相互作用的应力状态，也就是区域应力场的记录。相近的面理展布空间表明达拉布特断裂的走滑作用并未对岩体造成明显的影响。同时这些区域上NW-SE展布的磁面理同区域上展布的地层及相关的褶劈理高角度斜交，暗示着岩体侵位过程同区域面理形成过程的应力作用并不一致，也就是说，岩体侵位时间应该晚于主体区域变形事件发生的时间(图 6)。稍老一些的西克拉玛依岩体(316~314Ma)的磁面理具有环状展布的特征(图 6)。结合前人对同一地区具有相近年龄的中基性岩墙的研究结果，西克拉玛依岩体的磁组构体现了研究区，至少局部的一些地区在晚石炭世Bashikirian晚期记录了一定程度上的伸展作用(李理等, 2015; 晏文博等, 2015)。从西克拉玛依岩体就位时间的角度分析，达拉布特左行走滑构造发生的时间应该在316Ma之前。这一点比前人所得出的主要的左行走滑运动发生在305~303Ma期间要早15~10Myr。
关于约束走滑断裂年代下限的强烈变形的石炭纪地层的精确年龄，目前尚存在较大的争议和不确定性。Choulet et al. (2012)对研究区最上部的晚石炭世沉积进行了碎屑锆石的研究，年龄分布谱图表现为322Ma的主峰，3个最年轻的谐和年龄的平均值305Ma被认为是地层沉积的最大年龄。白碱滩地区最下部的蛇绿混杂岩中卷入变形的砂岩的碎屑锆石年代学结果也表现出了相似的特征(Chen et al., 2014)。如果将碎屑锆石测定的最小年龄作为地层沉积年龄的下限的话，则明显同野外所观察到岩体的交切关系相矛盾，即变形的地层要比未变形的侵入体年轻。Zhu (2011)认为这些年轻的碎屑锆石年龄可能是岩浆热扰动的结果，不能作为沉积年龄的下限。年轻锆石的年龄值(~305Ma)与晚期岩浆侵位的时代吻合得很好，似乎不能排除岩浆侵位过程中流体对浊积岩中少量碎屑锆石的影响。从目前对研究区石炭纪火山岩地层所得到的同位素年代学结果的统计上看，大多数年龄集中在早石炭世(357~324Ma; 王瑞和朱永峰, 2007; 安芳和朱永峰, 2009; 佟丽莉等, 2009; 郭丽爽等, 2010; Geng et al., 2011; 李永军等, 2014)。最近，Chen et al. (2014)对明显片理化的克拉玛依蛇绿混杂岩中最年轻的石炭纪砂岩的碎屑锆石定年结果进行了重新解释，认为所获取的330~320Ma的峰值年龄标志着这期区域上走滑构造变形时代的下限。在这个问题上，目前的LA-ICP-MS分析技术对锆石U-Pb定年的不确定度水平应该被考虑在内。李献华等(2015)分别选取华南新元古代和华北早白垩世2个岩体所分选出来的锆石样品，分别利用2个不同实验室的3台SIMS仪器和6个不同实验室的LA-ICP-MS仪器进行准确性测定，认为目前的LA-ICP-MS分析技术对锆石U-Pb定年的不确定度水平在~4%(2RSD)。因此在对LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果进行解释和应用时，必须考虑其不确定度水平。从这个角度来讲，无论是下部火山岩还是上部沉积岩(主体为浊积岩)的测试结果，其偏年轻的结果均在可考虑的误差范围之内(图 7)。从统计结果上看，无论是下部的火山岩(10个样本)，还是上部的浊积岩(7个样本)，年轻的分析结果(小于310Ma)都未形成一个独立的统计峰值(图 7)。
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图 7 达拉布特断裂周缘石炭纪沉积岩碎屑锆石年龄和火山岩锆石年龄统计 Fig. 7 Statistics of detrital zircon U-Pb ages and volcanic rocks zircon U-Pb ages in the study area |
根据地层卷入变形的关系分析，达拉布特左行走滑断裂活动可能在晚石炭世(320Ma左右)形成，并对围岩(达拉布特和克拉玛依蛇绿混杂岩带)产生强烈的影响，构成了研究区乃至整个西准造山带东南部最为主要的构造事件(D1)。达拉布特和克拉玛依蛇绿混杂岩带中发育的近直立的劈理被认为同这期走滑构造相关(Choulet et al., 2012)。在西准造山带东南部，浊积岩、杂砂岩碎屑流和蛇绿混杂岩的岩性特征强烈支持活动大陆边缘的增生杂岩构造背景。Buckman and Aitchinson (2004)、Xiao et al. (2008)和Geng et al. (2009)认为白碱滩地区对应为石炭纪增生大洋物质。Zhang et al.(2011a, b)建议东部和西部区域代表沿对向俯冲带形成的两个单独的增生杂岩体(达拉布特和白碱滩杂岩带)。这些模式的提出建立在达拉布特断裂是主要的区域构造边界，分割不同成因的岩石-构造单元的基础上。然而，如前文所述，达拉布特断裂两侧出露的岩性序列相同或至少十分相似(图 2、图 3)。此外，由于原始结构被达拉布特走滑压扭断层所改造，可识别的与俯冲阶段相关的岩石变形记录比较缺乏(Choulet et al., 2012, 2016; Chen et al., 2014)。由于达拉布特和克拉玛依蛇绿混杂岩带的岩石年龄和类型一致并且具有相同的结构，二者的明显差异仅仅表现在现今的几何形态上，因此如同前人建议的一样，克拉玛依蛇绿混杂岩带同达拉布特蛇绿混杂岩带原本是一条完整的蛇绿混杂岩带，构成西准造山带东南部(克拉玛依地区)早石炭世纪增生杂岩带。正是由于达拉布特断裂的左行走滑作用使得克拉玛依蛇绿岩与达拉布特蛇绿岩并置，从而造成研究区存在两条缝合带(或增生杂岩带)的假象。
前人的工作曾建议达拉布特断裂两侧的花岗岩体由于左行走滑而发生了旋转作用，这个旋转作用吸收了沿断层发生的走滑位移量(晏文博等, 2015)。若此说成立，则岩体侵位应早于断裂活动。陈宣华等(2015)通过详细的地球化学分析工作认为西准噶尔成矿带元素与地球化学块体以及铜、金、钼、铬铁矿等矿床的分布均受达拉布特断裂左行走滑的控制，花岗岩类侵入体和金元素在这一过程中发生了重要的物质调整与迁移作用，进而使得元素在岩体中形成类似“风火轮”式的分布形式。然而我们花岗岩磁化率各向异性的研究结果表明，近NW-SE走向的磁面理和磁线理在断裂两侧具有相同年龄的东克拉玛依岩体(306~295Ma; Chen and Jahn, 2004; 苏玉平等, 2006; 韩宝福等, 2006; Geng et al., 2009)和阿克巴斯陶岩体(304~302Ma; 李华芹等, 1998; 苏玉平等, 2006; Geng et al., 2009)中表现十分相近，并未体现出明显的大规模走滑作用的影响，说明其侵位于左行走滑运动之后，这同野外所观察到岩体边缘斜截区域延伸的地层或劈理相互印证(图 6)。
4.1.2 断裂带中段主变形(D1)之外的多期构造变形的表现研究区D1的左行走滑相关的变形构成了主期变形事件(D1)。另外，我们的野外观察发现，同样在一些细微构造上，同样NE-SW展布近直立面理的强烈面理化的大理岩中，σ型岩屑和泥质颗粒的剪切变形却指示了右行走滑的特点，而其附近的小型脆性错断却具有左行的特点(图 5d, e)；这种构造叠加关系似乎体现了在作为主期左行走滑剪切事件之前存在一期右行的剪切事件(DX)。但由于几何形态的相似，我们很难在区域上明确区分左行和右行两个截然不同的剪切变形。即使前人曾经提及早期右行走滑存在的特征(赵志长等, 1983; Allen et al., 1995; 董连慧等, 2009; 李理等, 2015; 晏文博等, 2015)，但由于构造叠加关系，我们很难识别其在达拉布特断裂内作为一期明显的构造事件在区域上的作用和含义，从目前的构造表现上看，我们更倾向于将其解释为主期变形被同期的同斜褶皱改造的结果，即DX是D1的另一种表现型式(图 8)。现有的观察和室内研究数据尚不足以明确支持DX独立存在。
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图 8 沿达拉布特断裂带发育的右行走滑(DX)和左行走滑(D1)对应关系图解 Fig. 8 The correspondence between the dextral and sinistral strike-slip developed within the Dalabute fault zone |
如前所述，研究区发育的另一明显的构造变形特征是平行于断裂带展布的尖棱状褶皱(膝褶)。并不稳定的轴面倾向SE和近似平卧褶皱的特点表明该期褶皱指示上部向NW剪切变形的广泛存在，构成了研究区可识别的D2期变形事件(图 5f, g)。明显不同于研究区与D1同期的同斜褶皱(图 5c)，膝折的广泛存在指示这期构造事件发生的背景处在稍浅层次的脆-韧性过渡域。D2期褶皱作用使达拉布特断裂带的糜棱面理发生不同程度上的变形(Choulet et al., 2012; 樊春等, 2014)。在时间上D2事件还缺乏很好的约束。由于中-晚二叠世陆相的红层沉积不整合覆盖其上，虽然后者由于后期构造事件而发生褶曲，但其所表现的宽缓的向斜同断裂带内糜棱面理所记录的紧闭褶皱截然不同，而且构造层次也明显不一致，所以我们认为D2期褶皱作用发生在中-晚二叠世地层沉积之前。事实上，走滑断裂带的邻近地区这期轴面倾向SE的褶皱及相关的冲断作用也有所报道，特别是在断裂东南部克拉玛依西部地区的克拉玛依蛇绿混杂岩及其石炭系围岩中发育较为明显，并被解释为达拉布特附近的洋盆向SE俯冲所伴随的仰冲构造抑或自NW向SE方向近于水平推挤作用的产物(Zhang et al., 2011a; 晏文博等, 2015)。
4.2 主期变形(D1)的构造背景D1所代表的走滑构造事件，不仅在研究区特色鲜明，而且在北部的额尔齐斯断裂、南部的成吉思-阿拉套-北天山断裂带、中天山断裂带和中国与哈萨克斯坦境内的那拉提-尼古拉耶夫线、中哈萨克斯坦断裂带及更南部的塔拉斯-费尔干纳断裂均起到十分重要的作用(图 1)。大型走滑断裂对增生型造山带的贡献不容忽视，研究这些大型断裂带可以为探讨中亚造山带构造演化提供重要的信息(Sengör and Natal’In, 1996; Xiao et al., 2004)。如果我们从更大的时间尺度(晚石炭世-二叠纪)和更广的空间范围(整个中亚造山带)来看，这一时段的走滑变形构造在整个中亚造山带均有十分稳定的展布(图 1)。北部的阿尔泰地区被认为早石炭世处于造山后伸展构造阶段(王涛等, 2010)。Laurent-Charvet et al. (2003)则将东天山-阿尔泰走滑构造解释为塔里木板块在石炭纪末向NW的运动而形成。准噶尔和东天山造山后的楔入模型也被广泛应用于研究区走滑构造的区域解释(Wang et al., 2007; Charvet et al., 2001, 2007)。除了少数学者将这些走滑构造解释为同造山过程的不均一性成因(Chen et al., 1999; Yakubchuk, 2004)，绝大多数学者认为这些晚石炭世-早二叠世中亚造山带中发育的大量巨型走滑构造代表着中亚各个陆块拼合后的陆内调整，同时伴随着大量的流体和成矿作用(Laurent-Charvet et al., 2003; Qin et al., 2003; Wang et al., 2007, 2008; Lin et al., 2009; Charvet et al., 2011; 刘飞等, 2013; 陈宣华等, 2015; 秦克章等, 2017)。但需要同时指出的是，如果上述分析是合理的话，达拉布特断裂左行走滑的时代(~320Ma)较其他区域上巨型走滑断裂带，如额尔齐斯断裂带(290Ma; 刘飞等, 2013)要早。同中天山断裂带(320~300Ma; Yang et al., 2007; 蔡志慧等, 2012)大致同期并稍早一些。这也同区域上达拉布特左行走滑断裂带被作为成吉思-阿拉套-北天山断裂带西准段的拉巴右行走滑断裂带截断相吻合(图 1)。
二叠纪开始，伴随着A型花岗岩的侵入，研究区广泛发育岩墙群和陆相红盆，标志着整个西准地区进入了造山后伸展作用控制之下。新生代印藏碰撞和天山的重新活跃，在西准地区达拉布特断裂同样有所反应，而这些构造事件表现为浅表的脆性变形，对达拉布特晚古生代构造的影响较为局限，故本文不再论述其构造表现(图 9)。
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图 9 达拉布特断裂带构造几何形态和多期变形的三维图解(二叠纪之后的变形事件在图中未表述) Fig. 9 Synthetic block diagram along the Dalabute fault belt showing the bulk geometry and polyphase deformation (deformation events after Permian are neglected) |
位于克拉玛依西部的达拉布特断裂带中段记录了多期次构造事件对断裂带的影响。断裂带的韧性剪切变形记录了十分明确的左行走滑的构造特点：NE-SW走向近直立的面理伴有近水平的矿物拉伸线理和同斜褶皱，构成了研究区主要构造事件的变形D1。局部岩石变形产生的右行剪切可以解释为左行剪切变形褶皱的结果，当然不能排除早期存在的右行走滑被叠加(DX)的可能。依据区域构造特征及火山岩、浊积岩和花岗岩侵入体的年代学数据，D1发生的时代被约束在320Ma左右。平行于断裂带展布的尖棱状褶皱代表了D1之后的层次较浅的一期褶皱变形事件(D2)，结合其与中-晚二叠世陆相沉积的构造关系，认为D2期褶皱作用早于二叠纪地层的沉积。沿达拉布特断裂带的多期构造事件记录了西准地区走滑构造调整和造山后伸展，而非同造山的板块拼贴过程中的斜向挤压构造。从更大的时间尺度(晚石炭世-二叠纪)和更广的空间范围(整个中亚造山带)来看，无论是北部的斋桑-额尔齐斯断裂、南部的成吉思-阿拉套-北天山断裂带、中天山断裂带还是中国与哈萨克斯坦境内的那拉提-尼古拉耶夫线、中哈萨克斯坦断裂带，这些大型走滑断裂对整个中亚增生型造山带的贡献不可忽视，指示了晚石炭世-早二叠世中亚各个陆块拼合后的大规模陆内调整。
致谢 感谢Flavien Choulet为本文提供的显微构造图片及卫巍、黎乐所提出修改意见。感谢董云鹏教授和李三忠教授评审过程中所付出的辛苦工作及所提出建设性修改意见使本文论述和表达更为清晰、严谨。| [] | Allen MB, Sengör AMC, Natal'In BA. 1995. Junggar, Turfan and Alakol basins as Late Permian to Early Triassic extensional structures in a sinistral shear zone in the Altaid orogenic collage, Central Asia. Journal of Geological Society, 152(2): 327–338. DOI:10.1144/gsjgs.152.2.0327 |
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