赤影妖妖艾可
塔里木西北缘NW走向的印干断层为逆冲断层,断层擦痕等指向证据表明其逆冲方向为NE,与柯坪冲断系自南天山向塔里木的SE向推覆明显不同。地层学和断层切割关系等证据显示印干断层形成早于更新世的柯坪冲断系,而主要活动时期为上新世。研究结果表明,柯坪塔格地区晚新生代发育两期方向不同的逆冲推覆构造,印干断层是上新世帕米尔构造结前陆冲断带的前缘冲断层,而柯坪冲断系是更新世以来南天山前陆冲断带。
塔里木盆地西北缘的柯坪塔格地区,是中国大陆构造最为活跃的地区之一。南天山与塔里木盆地间的柯坪塔格发育与盆山边界平行的NE走向几排山系,它们的构造性质和演化引起了国内外的关注。Jia等(1998)认为柯坪地区新生代发育大规模的走滑构造,并用走滑断层转折折曲和走滑断层传播折曲解释了柯坪塔格构造并进行了定量恢复,认为南天山与塔里木盆地间的新生代走滑断层的活动规模可与阿尔金断层相当。多数学者先后通过震源机制研究、遥感图像分析和野外观察,认为柯坪地区没有大规模的走滑活动,主要表现为天山向盆地推覆的前陆冲断带(Yin et al.,1998;Allen et al.,1999;Fu B H)。他们还根据平衡剖面原理和磁性地层年代学的限制,对柯坪冲断构造带进行了几何学定量恢复和变形速率的估算。
前人对柯坪塔格构造带的研究主要集中于西南段的喀什-阿图什一带,多关注于柯坪冲断构造与天山的关系(Sobel and Dumitru,1997;Burtman,2000;王琪等,2000;曲国胜等,1998)。在柯坪冲断系的东北段柯坪-阿克苏间,除了同样发育NE走向的冲断构造外,沿印干山还发育一条NWW走向的构造,它的构造特征及其与柯坪冲断构造带的关系,前人少有提及。本书将主要依据野外观察资料、遥感图像和地震勘探资料等,确定印干构造的性质,并提出该地区新生代构造演化的新认识。
一、印干断层及其运动指向确定
从遥感影像可以看出,在塔里木西北缘柯坪-阿克苏之间,大致沿阿合奇-印干村发育一条与柯坪山系走向明显不同的山系,其走向NWW,长约60~70km(图1-3-43,图13-44)。为了了解该山体的构造成因,野外对该构造的不同地段进行了系统观察。
印干山在印干村北由NWW-SEE向转为SSE向。在该转折处,可以看到印干断层的出露(图1-3-45a),断层面倾向SW,上盘地层为寒武系-奥陶系的碳酸盐岩,断层破碎带1~2m宽,其下盘地表出露为黄褐色的砂砾岩,根据岩性特征和前人的资料(新疆维吾尔自治区地质矿产局,1993),应是上新统阿图什组(N2a)。在印干村SE向延伸这段,多处可以看到该断层的露头点,如图1-3-45b所示,可见到厚达1~2m的由条带状的断层泥、角砾等组成的断层破碎带。断层面上擦痕、断层泥条带等几组测量结果表明,断层面和标志断层运动方向的线理产状分别为:263°∠68°和220°∠82°、214°∠20°和214°∠36°、240°∠22°和222°∠32°。
印干山北麓山坡很陡,断层带多为现代风化坡积物覆盖,在一些冲沟中可以观察到走向为250°~290°倾向S-SW的断层破碎带,发育有松散的断层角砾岩和断层泥条带,局部可以见到寒武系-奥陶系碳酸盐岩推覆至上新统阿图什组(N2a)灰黄色砂泥岩之上。在几处断层面出露点,可以看到清晰的断层擦痕(图1-3-45c,1-3-45d),野外测量了断层面产状和其上的擦痕产状,结果见表1-3-12。
图1-3-43 柯坪塔格北段印干山遥感影像
图1-3-44 柯坪塔格北段印干山附近地质简图
图1-3-45 印干断层地面露头及其断面擦痕
表1-3-12 印干山北麓断层面及擦痕线理产状
从印干断层不同地段的出露关系和运动学指向标志分析,该断层为一条逆冲断层,虽然断层走向有所改变′,但其各处的逆冲方向均为NE向,在断层带地面露头点上可以看到下古生界的碳酸盐岩逆冲覆盖于上新统阿图什组(N2a)地层之上。
二、印干断层形成时间
印干断层是一条自SW向NE逆冲的断层,其运动方向与柯坪冲断带的方向(SE)不同。印干断层将下古生界碳酸盐岩推覆至阿图什组(N2a)之上,因此其开始时间应不早于阿图什组(N2a)沉积开始时期。从野外观察和图1-3-43遥感图像均可看到,从天山向塔里木逆冲推覆的柯坪冲断系切割了印干断层,因此印干断层形成应该早于柯坪冲断系。柯坪冲断系中阿图什背斜生长地层的研究(Chen Jie et al.,2002),表明柯坪冲断构造活动形成的同构造生长地层为早更新世西域组(Q1x)砾岩,其底界与下伏阿图什组(N2a)界限是穿时的,约为1.0~2.8Ma,这也是该冲断构造的形成时间。阿图什背斜带是柯坪冲断系中的一条靠近前缘的断层相关褶皱,整个柯坪冲断系开始活动时间如何?如果柯坪冲断系如前人所指出的那样是从天山向塔里木盆地前展式逆冲(Yin et al.,1998;Allen et al.,1999),其后部的冲断何时开始?在柯坪冲断系与南天山山体之间的乌什坳陷中,发育NE向的阿土孜背斜(图1-3-43),轴长9km,宽2km,背斜北翼倾角较缓,约为25°~40°,南翼较陡,倾角52°到近直立。该露头点背斜核部可以看到西域砾岩(Q1x)与下伏灰黄色砂泥岩(N2)的界限。从照片(图1-3-46)上可以看出该背斜南翼较陡而北翼较缓,是一个典型的断层扩展褶皱(Suppe,1983)。比较分析该褶皱核部和两翼(特别是南翼)的地层厚度,发现同一岩层在其顶部厚度明显比翼部同层变薄的层位是灰黄色砂泥岩(阿图什组N2a)到上覆砾岩(西域砾岩Q1x)的界限处(图版5),应是标志断层开始活动的生长地层。因此,阿土孜断层扩展背斜的断层活动时间为上新世末期—更新世初期,与前人对柯坪冲断系前缘冲断带的研究较一致(Chen Jie et al.,2002)。
图1-3-46 阿土孜背斜及其南翼生长地层
上述事实说明,柯坪冲断系的形成时间开始于上新世末期,主要是更新世以来的活动。而印干断层活动期主要在上新世。
三、印干断层与帕米尔构造结的关系
NW-SE走向的印干断层在塔里木盆地并非该方向的惟一断层(贾承造,1997;Du pont-Nivet et al.,2002;肖安成等,2002),从塔里木盆地断裂系分布图上可以看到,印干断层与巴楚断隆的北界断层-阿恰断层延伸方向一致。阿恰断层走向WN,倾向SW,长约100km,断裂面上陡下缓,断开地层为震旦系到上第三系阿图什组(N2a),断距下大上小,奥陶系及以下地层垂直落差达1200m,第三系垂直落差仅200m(图1-3-47)。从生长地层发育可以知道该断层活动在阿图什组(N2a)沉积时期。从断层的活动时间、活动性质和延伸方向上来看,阿恰断裂和印干断裂都是一致的,二者在形成时应是同一条断层。当然,受柯坪塔格逆冲构造系的影响,阿恰断层现今不同段活动性质有所变化,与印干断层也被柯坪塔格冲断系错开部分距离。
图1-3-47 阿恰断层地震剖面特征
前述分析表明,柯坪山系晚新生代以来发育了两期构造事件:前一期以NE向冲断推覆的印干断层为代表,发育时间为上新世(N2),后一期以南天山向盆地内部的SE向薄皮状冲断推覆为代表,发育时间为更新世(Q1)以来。后者与天山受印藏碰撞影响的陆内变形有关,是南天山再生前陆冲断带(Yin et al.,1998;Allen et al.,1999)。而印干断层形成于上新世,当时柯坪地区的南天山前陆冲断带还没有形成或者冲断带还没有扩展至柯坪地区,而是发育NE方向的推覆构造(图1-3-48)。
从图1-3-48可以看出,塔里木盆地色力布亚-玛扎塔格断层、印干-阿恰-土木休克断层与西昆仑-喀喇昆仑构造带有着非常一致的展布样式。我们认为,色力布亚-玛扎塔格断层以及印干-阿恰-土木休克断层是由于受到帕米尔构造结NE的推挤,才形成现今的展布样式。塔里木中央玛扎塔格地区冲断褶皱带中乌恰群(N1wq)古地磁资料也证明,该带第三纪以来有近20°顺时针旋转(Dupont-Nivet et al.,2002),并认为是受局部构造的影响结果。
本书认为,印干断层更新世前的NE向逆冲,主要是受到了来自帕米尔构造结的推挤,是帕米尔构造结当时的前缘冲断带。如果将帕米尔构造结向北的挤入构造复原,那么色力布亚断层-玛扎塔格断层、印干-阿恰断层-土木休克断层也将拉平复位,盆山边界的阿合奇断层的位移恢复量将达到240km左右(图1-3-48),这与前人“阿合奇断层在晚第三纪以来左行走滑300余公里”的结果是一致的(Jia et al.,1998)。从更新世开始,由于南天山急速隆升,天山向塔里木盆地方向的逆冲推覆作用控制了柯坪-乌什地区的构造演化,并形成现今构造格局。
图1-3-48 塔里木盆地西缘晚新生代两期冲断构造形成发育过程示意图
四、结论
野外观察塔里木西北缘NW走向的印干断层为逆冲断层,断层擦痕等指向证据表明其逆冲方向为NE向,与柯坪冲断系自南天山向塔里木的SE向推覆明显不同。多处可见印干断层将下古生界碳酸盐岩推覆至上新统阿图什组(N2a)之上,而印干断层又被更新世以来活动的柯坪冲断系切割。地层学和断层切割关系等证据显示印干断层形成早于更新世的柯坪冲断系,而在上新世。
柯坪塔格地区晚新生代发育两期方向不同的逆冲推覆构造,发育于上新世的印干断层与帕米尔构造结的前陆冲断构造有相同的运动学特征,是帕米尔构造结向北东方向的推挤形成的,此时位于塔里木西北的西南天山还没有隆升扩展到该地区。第四纪以来,西南天山快速隆升扩展,柯坪地区开始成为其前陆冲断带,西南天山向塔里木盆地的逆冲推覆作用控制了柯坪地区的构造演化。
参考文献
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(郭召杰,吴泰然,王冬,张志诚)
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