阿尔泰岩是位于欧亚大陆中心的新元古代古生代岩石的造山拼合。这幅拼贴图仅由三个造山带弯曲的新元古代早古生代岩浆弧(基普恰克、图瓦蒙古和穆戈扎尔鲁德尼阿尔泰)组成,它们之间由以前的弧后盆地缝合而成,这些弧后盆地是由新一代重叠的岩浆弧缝合而成。此外,阿尔泰岩中还含有新元古代至早古生代海洋岛链的吸积碎片,以及叠加在吸积碎片上的新元古代至新生代与雨有关的岩浆岩。所有这些组合具有重要的、许多世界级的、晚元古代到早中生代的金、铜、钼、铅锌、镍等各类矿床。
在元古代晚期,罗迪尼亚超大陆解体时,基普恰克和图瓦蒙古岩浆弧从东欧、西伯利亚和劳伦西亚分离出来,形成洋弧后盆地。在晚奥陶世,西伯利亚克拉通开始对东欧顺时针旋转,这与基普恰克弧后的Mugodzhar Rudny Altai弧的形成是一致的。这些早期弧主要产铜、铅、锌VMS矿床,但在中寒武世和晚奥陶世弧弧碰撞事件中形成了一些重要的侵入相关造山金矿床。
西伯利亚的顺时针旋转一直持续到古生代,直到二叠纪早期,产生了几次造山带弯曲、走滑重复和岩浆弧的重组,从而产生了重叠的哈萨克蒙古弧和Zharma-Saur beltal - kurama - kurama弧,它们焊接了已灭绝的基普恰克蒙古弧和图瓦蒙古弧。这导致了晚古生代阿尔泰德造山系西部部分的合并。其东部仅在中生代早期合并,与古太平洋洋壳俯冲作用形成的跨贝加尔湖岩浆弧重叠。这一阶段阿尔泰岩中形成了多处世界级的铜斑岩、铜铅锌VMS和侵入相关的金矿体营地,与岩浆弧的板块重组和造山带弯曲相吻合。哈萨克斯坦和中亚地区主要的铅、锌、铜沉积岩型矿床形成于弧后裂谷中,是在较早的混合碎片上发育而成的。主要造山型金矿床为侵入型金矿床,常发生在黑色含泥质缝合弧后盆地内,与洋壳共生。
西阿尔泰统合并后,这部分拼合物和相邻的克拉通受到西伯利亚超烟羽的影响,西伯利亚超烟羽在二叠纪-三叠纪过渡时期上升。这种与强降水有关的岩浆作用产生了多种矿床,如西伯利亚克拉通西北部诺列尔斯克著名的镍铜PGE矿床。
早中生代,华北克拉通的北移和逆时针旋转,使东部阿尔泰带发生造山带弯曲,并与跨贝加尔湖岩浆弧重叠。阿尔泰拼贴画东部与西伯利亚克拉通的碰撞形成蒙古鄂霍次克缝合带,至今仍将蒙古中部的增生楔块与环太平洋带连接在一起。中生代后期,分隔开continent-scale共轭体系和发达的northeast-trending走向滑动断层向南传播的西伯利亚克拉通后续post-mineral抵消一些成矿带的高达70 400公里,可能在应对加拿大盆地蔓延。印度与亚洲的碰撞使其中一些断层复活,并产生了一系列的碰撞裂口。
Suess(1908)提出了亚洲中部造山系统的Altaids一词,但在20世纪,它主要被称为乌拉尔蒙古褶皱带、乌拉尔鄂霍次克褶皱带或中亚褶皱带(Coleman, 1989;Zonenshain等,1990;Mossakovskiy等,1993)。20世纪90年代,Sengo r等人(1993)重新使用了Altaids一词,这个词在西方非常流行。然而,其他术语也仍然在使用,尤其是在俄罗斯文学中。
阿尔泰系由东欧、西伯利亚、华北和塔里木的白加里德前0.6 Ga造山带、乌拉利德前造山带和更古老的克拉通块体组成。南部的喀喇昆仑、塔里木和华北地块将阿尔泰和茶西诸塞分开。不同的地球科学家提出了阿尔泰山脉的不同边界。他们中的一些人认为,0.6 ga以前的造山带及其拼合物内部的碎片是与阿尔泰山脉(见Milanovskiy, 1996)同一造山带系统的一部分。然而,由于白垩系代表了大洋盆地(弧后盆地)开口和随后缝合的一个独立的构造旋回,因此将它们与阿尔泰系分开考虑似乎是很自然的。
阿尔泰山脉的西部、西南部、北部和东部的边界没有共同的认识。特别是乌拉尔,由于其孤立的位置,通常被认为是一个独立的造山带(Mossakovskiy et al., 1993;Sengo r等,1993;,但其他工人将其视为阿尔泰德的一部分(Zonenshain et al., 1990;Puchkov, 1993)。特别是乌拉尔山脉的北部延续,以及整个阿尔泰造山拼贴,总的来说,是一个长期争论的话题(汉密尔顿,1970)。许多地质学家(普契科夫,1993,1997;Milanovskiy, 1996)认为paii - khoi和Novaya Zemlya群岛造山带是乌拉尔山脉退化的延续,那里没有发生洋弧/弧后扩展。暴露在北极岛屿上的造山带碎片之间的联系也远不清楚。西伯利亚西部的中生代-新生代沉积盆地掩盖了北部造山拼合的重要部分,这也刺激了其基底各种构造模式的发明。
西南部分Altaid拼贴也被遮挡在中生代新生代沉积盆地,这种不确定性是依据不同的解释,如大高加索山脉之间的直接联系和乌拉尔(Samygin Khain, 1985),完成终止沉积盆地下的乌拉尔Ust-Yurt高原或乌拉尔的延续,或它的一些区域,到天山南部(Zonenshain et al ., 1990;Puchkov, 1993;Milanovskiy, 1996)。
许多地质学家承认蒙古中部构造可以通过蒙古鄂霍次克缝合带追溯到环太平洋造山带(Sengo r et al., 1993;1996年Sengo r和Natal;Milanovskiy, 1996;Yakubchuk和Edwards, 1999)。蒙古中部的这些古生代岩性单元形成一个造山构造,不能追溯到哈萨克斯坦阿尔泰德拼合物的中部,被蒙古西部和南部的前寒武纪条带所分隔。在此基础上,Parfenov et al.(2001)和Yakubchuk et al.(2001)提出蒙古中部构造不能被认为是Altaid造山拼合的一部分。认为这些造山带构成蒙古鄂霍次克造山带(Parfenov et al., 2001)或Transbaikal蒙古造山带(Yakubchuk, 2002),应视为环太平洋造山带的一部分,因此必须重新考虑Altaid造山带的边界。
阿尔泰德拼贴画或其部分在20世纪90年代出现了几种相互矛盾的板块构造解释(Zonenshain et al., 1990;Mossakovskiy等,1993;Sengo r等,1993;Berzin等,1994;Didenko等,1994;1996年Sengo r和Natal;Puchkov, 2000)。这些工作主要采用了两种不同的方法来解释阿尔泰德拼贴画中前寒武纪和新元古代蛇绿岩的起源。
Zonenshain等(1990)编制了板块构造重构示意图。他们认为中亚蛇绿岩代表了新元古代晚期分隔东欧、西伯利亚和冈瓦纳的古亚洲洋俯冲壳。利用与特提斯造山带相同的原理,他们提出,许多前寒武纪的岩屑从冈瓦纳断裂,漂到古亚洲海洋,与东欧和西伯利亚的克拉通对接,形成中亚褶皱带。这个模型是基于全球重建Scotese和McKerrow(1990),然后反映了被广泛接受的观点,大型克拉通Laurentia,东欧和西伯利亚泥盆纪是冈瓦那大陆的北部边缘,因此它是合乎逻辑的建议同样的场景较小的前寒武纪单位。此外,Zonenshain et al.(1990)的解释是在20世纪80年代初发展起来的,基于Altaids中大多数蛇绿岩属于前寒武纪晚期或早寒武纪,因此比岩浆弧更古老的假设。
20世纪80年代,哈萨克斯坦大部分蛇绿岩中均发现早古生代牙形石。这表明岩浆弧和蛇绿岩是同步的,这表明Altaid拼合物中保存的是前洋弧后的遗迹,而不是真正的洋盆(Yakubchuk, 1997)。在此基础上,Mossakovskiy et al. (1993), Berzin et al. (1994), Didenko et al.(1994)通过Zonenshain et al.(1990)对模型进行了修改,并对拼贴图进行了详细的重构。这些工作人员认为,许多蛇绿岩缝线记录了弧内盆地和弧后盆地的存在,弧内盆地和弧后盆地在漂移的前寒武纪地壳块体之间展开并相互碰撞。值得一提的是,这个非常复杂的模型缺乏现代的类似物。
这些问题促使Sengo ret al.(1993)和Sengo r and Natal(1996)提出,前寒武纪阿尔泰系的地壳块体和早古生代的浊积单元最初只能构成基普恰克762 A的两个岩浆弧的基底和增生楔。Yakubchuk /亚洲地球科学杂志23(2004)761 779(未来的哈萨克斯坦)和图瓦蒙古。这些工作人员认为,早在古生代时期,前寒武纪块体从统一的东欧西伯利亚分裂出来,形成了基普恰克岩浆弧和汉提曼西弧后洋。基普恰克弧与西伯利亚和东欧保持着一定的联系,然后在后者的后部形成了Mugodzhar弧,图瓦蒙古弧仅在其一端与西伯利亚相连。该模型认为,在古生代中后期,在西伯利亚相对东欧顺时针旋转的背景下,这些弧及其增生复合体沿巨大走滑断层呈造山带弯曲并多次复制。
尽管有不同的解释方法,但这些解释都把阿尔泰群岛的海洋单位看作是泛塔勒纪(古太平洋)海洋的一部分。然而,Yakubchuk等(2002)认为,Altaid造山拼贴可能是古特提斯洋俯冲形成的,因此,古亚洲洋的真实性值得怀疑,或者应该将其视为古特提斯洋的一个分支。
本文将阿尔泰德造山岩拼贴岩的构造、成矿作用和板块构造演化作为古特提斯海的一部分。其构造演化和成矿受羽流事件的强烈影响(Kovalenko etal ., 1999;Dobretsov和Vernikovsky(2001),形成了诺里尔斯克这样的巨型矿床。然而,对与洪积作用有关的构造成矿作用的详细分析并不是本文的研究课题,而是将其应用于板块构造的重建。
- Tectonics of the Altaid orogenic collage
ltaid造山的拼贴由几种侵蚀古生代造山带保存在乌拉尔和哈萨克斯坦高地被大量含油中生代新生代沉积盆地在西伯利亚西部和中亚(图1),而在南部和东部有年轻的山区范围在印度克拉通的碰撞。这些年轻的造山带叠加在古生代的阿尔泰萨扬造山带、德贝加利亚造山带和蒙古造山带之上,内蒙古和黑龙江造山带的叠加程度较低。
图1是根据新元古代晚期古生代洋、加积、岛弧复合体与前寒武纪构造地壳块体的分布情况,提出的Altaid造山拼贴的建议轮廓。在拼贴画的东部,蒙古和中国东北的前寒武纪条带的西部边缘是阿尔塔伊德的建议边界(Yakubchuk et al., 2001)。南部,与之前的研究一致(Mossakovskiy et al., 1993;Sengo r等,1993;边界沿喀喇昆仑北缘、塔里木北缘和华北克拉通地块。在西部,边界从里海附近开始,然后沿着乌拉尔断裂作为非大洋和大洋复合体之间的主要边界。在东北部,这一边界在库兹涅茨克阿拉塔图中暴露出来,可以从图1的西部向北进一步推断。阿尔泰造山拼贴及其邻近构造。西伯利亚沉积盆地,位于白加里德山脉西部边界。
白加里德和前乌拉利德不在本文的讨论范围内,但对它们之间的关系作一简要的介绍,对于理解阿尔泰德造山拼贴的建议界线是很重要的。Baikalides的碎片出现在Transbaikalia的Patom高地和Yenisey山脉,追踪西伯利亚克拉通的南侧(Vernikovskiy et al., 1999)。根据磁学数据(国家地球物理数据中心,1996),建议在西西伯利亚沉积盆地东部下继续(延伸至喀拉海以北,也延伸至西西伯利亚盆地东部一半以下)(Yakubchuk et al., 2001)。Taimyr新元古代的orgen (Vernikovskiy et al., 1996)通常被认为是西伯利亚克拉通的北部框架,因此沿着其三个边缘环绕着该克拉通。然而,Taimyr构造也可以被认为是通过新地马岛新元古代造山带碎片延续前乌拉利德斯(Bogatskiy et al., 1996;Bogdanov等,1998)。Bogdanov等人(1998)的Svalbard和Kara板块可以被认为是东欧克拉通的较小近海等量物,在西部和西北部形成了前乌拉利德斯板块。该海区陆相地壳在古生代明显伸展,形成了海相地壳仍未变形、东巴伦支海槽沉积层序上覆的沉积盆地。这使得将前乌拉里德斯带追溯到泰梅尔成为一条2000公里长的带,这条带在东部被北冰洋海底截断(Bogdanov et al., 1998)。Torsvik et al.(1992)认为目前西伯利亚克拉通和东欧克拉通的北缘在新元古代是相对的,但上述近海斯瓦尔巴特群岛和卡拉板块必须位于这两个克拉通之间。这一重建将使前乌拉利德斯带和白卡利德斯带恢复为一个单一的带,在西伯利亚相对于东欧的古生代顺时针旋转过程中可能会被切割成几块碎片(Torsvik et al., 1992)。碎片的新元古代造山带和老废屑也可以发现在Altaid造山拼贴画(图2)。在本节中,简要总结的建议轮廓Altaids意味着他们不继续北极大陆架和环太平洋造山带,因此,他们无法与加里东和环太平洋造山带。显然,阿尔泰山脉形成了一个完整的拉通内拼贴体,这将保持与邻近造山带的联系。Yakubchuk等(2001)提出Altaids可以构成Tethysides的一个分离片段,Alai Tarim和华北地区之间可以提出这样的联系(图1)。
2.2. Late mesozoic tectonics
中生代-新生代板块内变形是中亚构造最突出的特征之一,其形式为走-跳断层,可追溯数千公里(图3)。然而,在许多情况下,这些特征并没有引起以前调查人员的注意。其中一些被认为是新生代,是印度-亚洲碰撞和冲击裂谷作用的结果,例如贝加尔湖裂谷,而哈萨克斯坦的这些构造被认为比中生代更古老(Zaitsev, 1984)。
在中亚和哈萨克斯坦,这些断层形成了塔拉斯·费尔干纳、贾勒·奈曼、哈萨克斯坦中部、钦吉斯、伊尔蒂什和叶尼塞·萨扬等北西向右旋走滑断层2000公里范围的体系。这些断层大多被认为是晚古生代、早中生代(Zaitsev, 1984)。然而,由于古近纪沉积物的封闭性,它们中有许多偏移了中侏罗世的岩石,这表明它们属于晚侏罗世至白垩纪。由于印度-亚洲碰撞的持续,Talas Fergana断层直到现在仍然活跃(Burtman, 1997)。
在蒙古和中国东北,这些断层主要向东北或北方走向。记录在案的位移幅度从100公里到700公里不等。这些断层包括蒙古鄂霍次克断层、兴安岭断层、唐麓断层以及其他一些断层(图3)。其中一些断层还没有被确认为单一断层,因为它们是多个国家共有的。例如,向东北偏东的兴安断层向右偏移了侏罗纪早白垩世大兴安岩浆弧的北延,长达400公里。在它的东北部继续,这个断层向蒙古鄂霍次克缝合带的东部边缘冲击,在那里它分裂成几个分支,并向西偏移了晚古生代的Selemdzha、Niman和Kerbi的含金变质单元长达100 200公里(Yakubchuk and Edwards, 1999)。在西南部,这个断层可能是沿蒙古南部中生代地堑北缘追溯,其上覆阿尔泰和华北克拉通古生代造山构造。在大兴安岭以西,这些断裂控制着蒙古南部白垩纪地堑的南侧。这些地堑构造叠加于古生代岩浆弧单元之上,这些岩浆弧单元具有铜斑岩成矿作用(Perello et al., 2001)。其中,最近发现的奥尤陶勒盖铜斑岩矿床(绿松石山)具有中生代(117 93 Ma)形成的表生富集盖层(Perello et al., 2001),其发育受走滑控制的地堑构造中块体差异运动的有利。
Sengor和Natal(1996)在大兴安弧东缘提出了另一个向东北走向的断裂体系,该断裂体系主要隐藏在松辽沉积盆地之下,但在北部暴露出来,将阿贡和布里亚前寒武纪断块分隔开来。他们认为,该走向滑动断层与大兴安岭呈左向重复,并负责了布里亚和汉卡条的北移,最终导致了该弧内西向俯冲的停止,该弧的岩浆锋在晚白垩世向东移动。然而,在大兴安岭以西和以东均存在类似的晚古生代花岗岩体,这表明阿古斯条带和布里亚条带存在于一个晚古生代岩浆带基底,现今沿左旋走滑断层偏移200 300公里。从平面图上看,这些条带和岩浆带形成了一个兴安造山带,其核心是保存完好的较大的兴安岩浆弧岩,在布里亚条带的北部和东部两侧形成了几个较小的火山群。因此,这些前寒武纪变质岩块不能独立于晚白垩世之前,如Sengo r和Natal(1996)所述,它们必须被认为是一个单一的岩浆带。
北南走向的唐鲁断裂带位于更靠东的位置,控制着中国东部含油气的中生代-新生代沉积盆地(Tian and Zhang, 1997)。它的左旋位移幅值为700公里,如果测量华北克拉通南缘的偏移量。在北部,它分裂成几个断层,可以追溯到俄罗斯南部远东。它们的位移幅度从100公里到200公里不等。唐鲁断裂可能与太平洋板块与欧亚板块之间的左旋扭张变形有关。
因此,可以识别出东北向、西北向和东西向三个主导方向的中生代断裂,可以认为是白垩纪南北挤压作用形成的共轭体系。这个时代不允许印度与亚洲的碰撞来解释它的模式。一种明显的可能性是,侏罗纪白垩纪时期,由于北冰洋美亚混和盆地的开放,西伯利亚克拉通向南扩展,从而产生了这些板块内的变形(Yakubchuk et al., 2002)。如果这是正确的,那么就有一个有吸引力的解决方案来解释以前没有解释过的中生代板块内构造的许多特征,但这些特征对阿尔泰系的矿化后历史,特别是对其表生富集的某些方面来说是重要的。早前对蒙古南部和中国西北地区的研究(Cunningham et al., 1996)已经概述了这种构造格局的一些方面,但本文展示了它们更为广泛的范围、系统的格局和意义。
2.3. Early Mesozoic tectonics
早中生代,俯冲相关活动主要集中在现今环太平洋造山带的造山带向造山带弯曲的跨贝加尔湖弧等弧中。中国东北和俄罗斯远东南部侏罗纪白垩纪岩浆活动是斑岩型铜和超热液型金矿化的远景区。这些岩浆弧岩不整合地覆盖或侵入蒙古及东北地区的古生代增生杂岩和前寒武纪变质地壳块体。在中生代以前,它们可能与华北克拉通形成单一的线状构造(?)。如果我们接受这一点,这意味着华北克拉通向西偏移2000公里,与塔里木地块并置,以及蒙古中部和兴安岭造山带由于华北和西伯利亚之间的相对右旋运动而发生的造山带弯曲。在中侏罗世早期,东阿尔泰和西伯利亚克拉通的碰撞达到了顶峰,形成了蒙古鄂霍次克缝合带(Yakubchuk and Edwards, 1999)。
Paleozoic tectonics
要解读阿尔泰造山系内部构造体系,必须选择最重要和可识别的构造特征。这些包括前寒武纪的条块体、增生复合体和岩浆弧。如Sengo r et al.(1993)所述,后一种结构的岩浆前缘可能是有助于追踪拼贴画内部结构的最好标记。此外,含蛇绿岩缝合线,被Sengo r et al.(1993)和Sengo r and Natal等人忽视(1996),也可以作为良好的结构标记。一些蛇绿岩出现在前弧后(弧内)盆地的缝合线中,而另一些蛇绿岩则出现在面对前大洋的加积楔内的条状构造中。蛇绿岩与邻近岩浆弧的同时性及其岩石学特征是蛇绿岩作为弧后和主要海洋碎屑的主要标志。成矿带可以用来约束构造对比。
区域航空磁图(国家地球物理数据中心,1996年)用于追踪这些构造元素在中生代-新生代具有明显磁弧和蛇绿岩缝的沉积盆地下的连续性。相反,增生复合体和被动边缘沉积序列显示出主要的非磁性模式。
该方法结合主要不整合面,揭示了晚古生代、中古生代和晚元古生代早古生代三组构造-岩性单元对应着三种不同的构造格局。它们反映了古生代末期、石炭世早期和奥陶系志留系过渡时期的主要构造重组(Zaitsev, 1984;Zonenshain等,1990)。上述在拼贴物东部叠加的中生代岩浆事件与晚古生代最后一次合并后的环太平洋演化有关。
Altaid构造最显著的特征之一是造山带构造的存在,Sengo r et al.(1993)和Sengo r and Natal(1996)对造山带构造进行了详细的分析。在西方的一半Altaid造山拼贴,只有一个哈萨克山弧,而在它的东部,有几个山弧西萨彦岭,Patom,中央蒙古和Hingan辨认主要由古生代岩浆弧的方向和前寒武纪裂片(图2)。虽然压缩是非常重要的,在阿尔泰拼合带外的框架构造中,还存在一些未变形的沉积盆地,具有海洋地壳和10 15公里厚的沉积序列,如早古生代开放的里海北部和巴伦支东部盆地。