地球物理学报  2011, Vol. 54 Issue (3): 817-827   PDF    
孔雀河斜坡与库鲁克塔格隆起构造事件的裂变径迹证据
肖晖1 , 任战利2 , 王起琮1 , 赵靖舟1     
1. 西安石油大学油气资源学院,西安 710065;
2. 西北大学地质学系,西安 710069
摘要: 文章以塔里木盆地东北缘库鲁克塔格隆起与孔雀河斜坡盆山系统为主要研究对象,在该地区露头和钻井样品开展碎屑磷灰石、锆石裂变径迹研究,对库鲁克塔格构造演化中关键构造事件提供热年代学约束.锆石样品在加里东晚期-早海西期达到最大古地温,之后经历了长期的抬升降温过程,锆石最小峰值年龄记录了371~392 Ma和328~305.7 Ma二次构造抬升年龄;在晚侏罗-晚白垩世,样品逐渐退出磷灰石部分退火带底界,磷灰石裂变径迹记录了134.5~164 Ma、73~100 Ma和35.4 Ma三次构造抬升事件年龄,其中73~100 Ma为主要构造抬升年龄.海西期构造事件年龄反映了孔雀河斜坡由沉降转入剥蚀演化阶段,对油气藏的形成具有重要意义;晚白垩世构造事件则反映了库鲁克塔格山的强烈隆升.
关键词: 裂变径迹      构造事件      孔雀河斜坡      库鲁克塔格隆起      塔里木     
Detrital zircon and apatite fission track study of key tectonic events of Kongquehe slope and Kuruketage uplift, north-eastern Tarim Basin, China
XIAO Hui1, REN Zhan-Li2, WANG QI-Cong1, ZHAO Jing-Zhou1     
1. School of Petroleum Resources, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China;
2. Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, China
Abstract: This paper focuses on the study of basin-and-range relations about Kongquehe slope and Kuruketage uplift. Thermochronology constraints were made to the key tectonic events in the Kuruketage tectonic evolution history, using the methods of detrital zircon and apatite fission track, sampled from outcrop area and well cores. The time of the maximum palaeotemperature from zircon samples was determined during late-Caledonian to early-Hercynian cycle, and from then on, the samples experienced the procedure of tectonic uplifts and temperature drop times. Two thermochronology ages of zircon fission track were recorded, which reflect two tectonic events happened in 371~392 Ma and 328~305.7 Ma. Three later tectonic uplifting events were recorded by apatite fission track, whose thermochronology ages are 134.5~164 Ma, 73~100 Ma and 35.4 Ma respectively, after the palaeotemperature of samples was decreased out of the partial annealing zone's base level. The Hercynian ages from the zircon samples indicate the tectonic transformation from subsidence to uplift in the Kongquehe slope, which is significant to oil-gas reservoir formations, and the late-Cretaceous tectonic event showed by the apatite samples reflects intense uplifting of the Kuruketage Mount..
Key words: Fission track      Tectonic event      Kongquehe slope      Kuruketage uplift      Tarim     
1 引言

造山带与盆地是岩石圈统一动力学过程的两种表现形式,通过对盆-山系统及其耦合关系的研究,可以揭示叠合盆地的演化特征,这是研究叠合盆地油气形成演化和分布规律的前提和基础[12].以往造山带隆升时代方面的研究中,常用磷灰石裂变径迹(AFT)冷却年龄来确定中、新生代(~200 Ma)的造山过程,取得了丰硕的研究成果[3~7].而对于早期古生代构造抬升事件,因磷灰石颗粒埋深至完全退火带以下(大于120 ℃),AFT 年龄为零,难以记录早期抬升时代.锆石裂变径迹(ZFT)分析可以确定几个百万年到1000个百万年的冷却年龄[8],其年龄大小取决于颗粒铀含量和锆石颗粒所经历的冷却历史[9].ZFT 有效退火温度在~240 ℃±30 ℃[10],大多数碎屑锆石在沉积后,相对于其他低温退火矿物(如U-Th/He年龄[11],AFT 年龄),具有较强的抗退火能力,颗粒年龄组分不但保存有沉积源区构造热演化信息,更重要的是最小年龄组分能够提供经历完全退火后盆地构造热演化信息[12].因此,类似发育在古老克拉通盆地基础上后期经历多次抬升的叠合盆地,碎屑锆石裂变径迹(DZFT)分析可以提供盆地早期抬升事件的热年代学约束.

塔东北缘库鲁克塔格地区呈近东西向分布,其南、北两侧分别与孔雀河斜坡和焉耆盆地相接,区域上经历了5个演化阶段:被动陆缘盆地阶段;挤压反转古鼻凸形成阶段;克拉通内坳陷阶段;克拉通内坳陷盆地发展阶段和类前陆盆地发展阶段[1314].近年来不同学者对孔雀河斜坡与库鲁克塔格盆山关系及演化进行了研究,取得了一些新的认识[15~17].近几年油气勘探揭示孔雀河地区发育一大批不同类型的圈闭,但勘探成果却以显示居多,未有大的突破,这说明该地区盆山关系及演化及其对油气赋存的影响有待进一步研究认识.

基于此研究目的,本文以塔里木盆地东北缘库鲁克塔格隆起与孔雀河斜坡盆山系统为主要研究对象,以构造动力学研究思想为指导,对该地区露头和钻井样品开展碎屑磷灰石、锆石裂变径迹研究,通过对库鲁克塔格构造演化中关键构造事件提供的热年代学约束,来厘定该地区主要构造事件的时空响应,为研究塔东北地区盆山关系、构造演化史及其对油气赋存规律的影响提供新的证据.

2 地质背景和样品分布

研究区位于塔里木盆地东北缘,区域构造演化受辛格尔、兴地、孔雀河3条基底断裂长期差异活动的影响,形成了北东-南西向隆起-凹陷相间的古生代构造格架,由西向东划分为库尔勒鼻状隆起、草湖凹陷、蔚犁古隆起和孔雀河斜坡四个构造单元(图 1).中新生界以来,孔雀河斜坡主体表现为近南北向斜坡,构造活动减弱,形成的构造多为一些小面积、低幅度的断背斜、背斜圈闭,与下古生界隆坳相间的构造格局有着明显的差异.孔雀河斜坡构造带受北侧库鲁克塔格断隆及南天山多期构造运动的影响,曾多次整体或部分出露地表,遭受剥蚀.导致中、上志留统、中、下泥盆统及二叠系、三叠系缺失,其他地层也遭受不同程度的剥蚀.根据周缘露头、钻井、地震资料分析表明,孔雀河斜坡及库鲁克塔格下古生界构造变形反映了加里东期、海西期剧烈的造山运动结果[17].

本次研究样品分别采自库鲁克塔格隆起区和孔雀河斜坡区钻井,共计11块AFT 样品和7块ZFT样品.为保证做样时能分离出足够数量的磷灰石及锆石颗粒,每个样品的质量都在2kg以上.野外样品主要采自库鲁克塔格A~E 共五条剖面,位置分别对应于兴地、却尔却克、元宝山、南雅尔当山和向阳村剖面.采样位置、GPS 点位及样品层位见图 1表 1、2.

图 1 研究区地质简图及样品分布 Fig. 1 Index and sketch geological map of the studied area
表 1 塔东北缘孔雀河地区锆石裂变径迹测试结果 Table 1 The results of fission track analysis of zircon in Kongquehe area, North-east Tarim
表 2 塔东北缘孔雀河地区磷灰石裂变径迹测试结果 Table 2 The results of fission track analysis of apatite in Kongquehe area ,North-east Tarim
3 实验方法及结果

裂变径迹分析原理是根据矿物所含的238U 裂变时产生的碎片在磷灰石、锆石中会形成裂变径迹,矿物中的径迹具有随温度增高,径迹密度减少、长度变短直至消失的特性,并且具有可逆性.作为低温热年代学技术其原理和实验方法上已逐渐成熟,可约束浅部岩石10km 以内冷却、抬升历史,在盆地构造热演化史分析[18~20],沉积物源恢复[2122]及造山带剥露历史[23]等领域取得了良好的应用效果.此次裂变径迹样品的测试在中国科学院高能物理研究所进行,径迹年龄计算采用ξ常数法和标准裂变径迹年龄方程[2425],样品参数条件及测试结果见表 1、2.

4 实验结果分析及构造意义

目前在国内外文献中,常见到的裂变径迹年龄有均值(Mean)年龄、中值(Central)年龄和池(Pooled)年龄.在对裂变径迹年龄解释过程中,常存在的主要问题是颗粒年龄分布“过离散",即颗粒年龄值的变化大于预期分析误差.现在广泛应用P(χ2)检验概率法来评估矿物颗粒年龄分布是否服从泊松比[26].对于从完全退火带反弹至冷却带的样品,检验概率P(χ2)>5%,表示颗粒年龄服从泊松比,常用池年龄来代表样品经历高温退火之后的真实抬升冷却年龄;对于早期经历复杂热历史或样品表观年龄没有经历完全退火反弹至冷却带的样品,概率检验P(χ2)<5%或P(χ2)=0,表明样品具有混合来源的年龄组分(age poputations),一般常用中值年龄来描述非泊松分布的情况[27].对于混合来源样品年龄,不同组分年龄地质含义不同:接近或远大于地层年龄的年龄组分,颗粒年龄中就保存有源区抬升剥蚀的冷却历史信息;对于远小于地层年龄的最小年龄组分具有重要地质意义,颗粒年龄反映了沉积后退出完全退火带,沉积盆地抬升-剥蚀的最晚年龄,可作为盆地最后一次抬升-剥蚀过程的热年代学约束[28].对于达到完全退火的样品,有时也会出现颗粒年龄分布不服从泊松比的情况,这是由于不同矿物颗粒具有不同的退火性能造成的,比如磷灰石成分差异或者锆石α损伤程度的不同[9].因此,在研究盆地构造冷却年代时,最小年龄组分往往能够提供重要的构造演化信息,这就需要对混合年龄进行分解,划分出具有不同年龄组分的峰值年龄.目前常用的方法包括二项式拟合法[29]、高斯拟合法或P(χ2)法[30]等.通过对盆地中老地层样品求取最小组分年龄,可以揭示样品抬升冷却事件的准确年龄记录.

对7块ZFT 样品进行了单颗粒年龄测定,结果大部分样品(ZFT-4除外)颗粒表观年龄P(χ2)值均小于5%或为0,表明样品颗粒具有混合来源特征.应用二项式拟合法[29]对全部锆石样品进行年龄分解(图 2),求取最小年龄组分(最小峰值年龄).分解后的最小峰值年龄都远小于地层年龄,在解释之前,需要对样品所经历的最大退火程度做出判断.

图 2 锆石裂变径迹样品峰值年龄分解结果应用Brandon [12],对不同样品不同年龄组分解结果.左图为单颗粒年龄雷达图,直线代表峰值年龄;右图为单颗粒年龄分布直方图,实线代表单颗粒年龄直方图拟合曲线,虚线代表每个峰值年龄拟合曲线. Fig. 2 The estimating age populations in a mixed distribution of ZFT grain ages, using the binomial peak-fitting method (Brandon [12])Left : The radial plot of grain ages; Right : Probability density plot (continuous curve) with best-fit peaks plotted using broken curve.

为了确定下古生界有机质的成熟度,潘长春等(1988)[31]利用沥青反射率(Rb)、干酪根无定型组分反射率(Ra)、甲基菲指数(MPIⅠ)换算的镜质体反射率(Rc)等参数进行研究(表 3).南雅尔当山剖面下奥陶统及上寒武统的Rb值为1.26% ~1.32%,Ra值为1.10% ~1.12%,相当于Ro的1.17% ~1.2%,处于生油阶段后期.中寒武统地层Rb为1.15%~1.28%,Ra平均值为0.99%,Rc为1.93%~2.07%,综合判断相当于Ro平均值为1.35%,进入凝析气-湿气阶段.元宝山剖面上奥陶统Rb为2.05%~2.1%,Ra为1.2%~1.4%,Rc为1.93%~2.07%,相当于Ro的1.7% ~1.74%,综合判断为凝析油-湿气阶段.却尔却克剖面下奥陶统和上寒武统Rb为2.5%~3.8%,Ra为1.7%~1.9%,相当于Ro的2.02%~2.9%,整体处于干气阶段.该剖面有机质成熟度很高,可能与火山岩作用有关.

表 3 库鲁克塔格下古生界有机质成熟度参数 Table 3 Maturity parameters of low-Palaeozoic organic matter in Kuruketage

用镜质体反射率模拟古地温的模型中,EasyRo法是较为精确的模型,尤其是对中到高成熟度有机质更为准确[32].应用Sweeney所建立的镜质体反射率与经历时间和最大温度关系对比图版[33],以孔雀河地区下古生界有机质有效加热时间为100 Ma来计算,有效镜质体为1.3%、2.0%和3.0% 时,最大古地温分别为140 ℃、175 ℃和215 ℃左右.也就是说,库鲁克塔格寒武-奥陶系有机质经历的最大古地温在140~215 ℃左右,这些地层中的ZFT 样品或多或少经历了退火作用,但还没有达到完全退火带底界.从颗粒年龄数据上看,低的表观年龄P(χ2)值一方面表现出颗粒混源特征,另一方面也体现出不同样品经历的热历史不同.

对这7块ZFT 最小峰值年龄进行统计,按照年龄分布的集中程度分成两组:一组是样品ZFT-2、ZFT-3、ZFT-7和ZFT-9,其年龄反映了328~305.7M构造抬升事件年龄.这些样品及其代表的地层剖面是在早石炭统以后才抬升、剥蚀的,地温逐渐远离部分退火带底界.样品ZFT-1、ZFT-6中值年龄分别为432±23 Ma和450±48 Ma, 其中样品ZFT-1二项式拟合最小峰值年龄为371.7 Ma;样品ZFT-6 分解后得到2个较小的峰值年龄,t1=161.8 Ma, t2=391.9 Ma, 其中t2 年龄与ZFT-1 最小峰值年龄相近,反映371.7~391.9 Ma的构造抬升事件年龄,t1与其他样品最小峰值年龄相差较大,从该样品单颗粒年龄雷达图上来看,只有2 个颗粒年龄落入该拟合年龄,可能代表了更加复杂的热史演化过程,因可靠性不足,在此不做过多分析.另外,样品ZFT-4表观年龄为419±29 Ma, P(χ2)值为78%,但分析颗粒数为5,远小于其他样品分析颗粒数(17~28),故其年龄值仅供参考.

总体上,最小锆石峰值年龄反映了样品所记录的371~392 Ma和328~305.7 Ma二次构造抬升年龄.这两次构造事件年龄都处于区域加里东晚期-早海西期开始的构造抬升剥蚀过程,为同一抬升时期的不同构造幕次的反映.最小峰值年龄与样品中值年龄相比,分解后的最小峰值年龄偏小,更能体现锆石颗粒所记录的构造抬升事件发生的最晚时间.

对11块AFT 样品分别进行了长度和单颗粒年龄测定,其中露头区AFT 封闭经迹长度直方图显示具有典型的单峰分布特征(图 3),封闭径迹平均长度为11.5~13.2μm, 标准差为1.6~2.1μm.径迹长度小于诱发径迹长度(16.27±0.9μm),这种中等长度的径迹特征,表明在磷灰石抬出退火带后处于较低的温度,样品径迹长度直方图呈分布范围较大的单峰.11个AFT 样品表观年龄变化范围为73~164Ma, 除样品AFT-3外,其余10个样品颗粒年龄P(χ2)检验值大于5%,属单一来源年龄.

图 3 露头区磷灰石样品封闭裂变径迹长度分布直方图 Fig. 3 Distribution histograms of apatite confined track length from outcrop

根据前人对库鲁克塔格基底隆升时间的研究[34],认为从晚侏罗世-早白垩世开始,样品逐渐抬出退火带,处于地温不断降低过程.结合样品封闭径迹分布的单峰型特征,认为这10个AFT 样品在晚侏罗世-早白垩世之前温度达到120℃ 及以上,之后逐渐抬出部分退火带底界,开始记录年龄.统计结果表明,样品AFT-7、AFT-9池年龄分布为137~164Ma(晚侏罗世-早白垩世),该时期对应于孔雀河斜坡古生代构造继承性发展的结束.由孔雀河斜坡KQH02-361地震剖面所反映的维马克2 号圈闭构造演化图分析可知[17](剖面位置见图 1),侏罗系褶皱在中侏罗世晚期变形强度增大,维马克2 号背斜构造两侧断隆继续发育和再生长,导致晚侏罗世缺失沉积.样品AFT-1、AFT-2、AFT-4、AFT-5、AFT-6、AFT-8、AFT-10、AFT-11池年龄范围为73~100 Ma(晚白垩世),该时期库鲁克塔格的隆升将塔东陆内坳陷盆地与天山古隆起带分隔.孔雀河斜坡山前地震剖面显示,伴随库鲁克塔格的不断隆升,山体向两侧盆地持续挤压,孔雀河断裂表现为高角度走滑逆冲,断裂北侧的地层剥蚀严重.

样品AFT-3颗粒年龄P(χ2)检验值为零,中值年龄为100±16 Ma, 反映了不同磷灰石颗粒具有不同的退火能力.该样品单颗粒雷达图和年龄直方图显示具有33 Ma和107 Ma两个峰值年龄,都远小于地层年龄,为记录的两次构造抬升过程中的冷却年龄.应用二项式拟合方法[29]处理得到的2个混合年龄分别为35.4 Ma和134.5 Ma(图 4),与传统雷达图分解法处理效果(33 Ma和109 Ma)相比,二项式拟合法得到的峰值年龄稍大,134.5 Ma峰值年龄更加接近137~164 Ma构造抬升事件;35.4 Ma反映了库鲁克塔格晚始新世构造抬升时间.总体上磷灰石样品记录了134.5~164 Ma、73~100 Ma 和35.4 Ma三次构造抬升事件年龄,其中73~100 Ma为主要构造抬升年龄.

图 4 样品AFT-3不同年龄组分分解结果具体说明见图 2. Fig. 4 The estimating populations in a mixed distribution of the fission track ages of sample AFT-3 Detailed description as same as Fig.2.
5 峰值年龄事件及其地质时空响应 5.1 时间-温度演化规律

由于锆石完全退火温度高于磷灰石退火温度,因此ZFT 年龄结合取样层位的地球化学参数,可以确定早期样品的热演化过程.本次研究选取库鲁克塔格隆起区三条剖面AFT 样品(AFT-2、AFT-4和AFT-6)和ZFT 样品(ZFT-2、ZFT-4 和ZFT-6)进行时间-温度恢复.

以往对造山带的裂变径迹热史模拟中,主要是利用AFT 数据模拟中新生代,尤其是晚新生代以来的山体隆升-热演化历史的恢复.此次研究对于中生代之前的热历史,则采用了锆石最小峰值年龄,结合地层样品热成熟度有机地球化学指标的方法来约束造山带早期的热演化关键时刻,模拟具体做法如下:

(1) 首先利用AFT 样品参数,使用AFTSlove软件进行热史模拟,模拟中生代200 Ma以来的热历史,获得样品最佳的热史路径.AFT 样品模拟出径迹长度、成坑年龄,以及K-S和GOS检验值.K-S检验值表示径迹长度模拟值与观测值的吻合程度,GOS检验值表示径迹年龄模拟与观测的吻合程度.当GOS与K-S 检验值大于5% 时,表示模拟热史“可以接受";当建议值超过50% 时,表示模拟结果是“高质量的",并将其作为最佳热史路径.

(2) 对于样品从沉积开始到200 Ma的热史路径,由于其经历古地温>120 ℃,即大于磷灰石裂变径迹的完全退火温度,自发径迹长度为零,无法描述磷灰石的退火行为,这就需要对早期的热演化历史加上约束条件.约束条件有两个,一是样品经历的最大古地温(前述),二是达到最大古地温后发生构造抬升的时间,依据的是各剖面ZFT 样品的最小峰值年龄.早期样品所在地层的增温、降温速率则按孔雀河地区古生代地温梯度值进行计算[35].

AFT-2、AFT-4和AFT-6模拟结果GOF 值分别为0.75,0.90,0.95,K-S 检验值分别为0.75,0.8,0.82.各剖面的受热历史具有如下特征(图 5):(1)最大古地温是在志留纪末-早泥盆世达到的,根据恢复的成熟度温标值,却尔却克剖面最大古温度最高,达到215℃左右,南雅尔当山剖面最大古地温最低,为155℃,而元宝山剖面处于两者之间;(2)南雅尔当山剖面和元宝山剖面样品发生退火主要是由埋藏增温作用造成,而却尔却克剖面非常高的最大古地温可能还与异常构造热事件有关;(3)海西期降温过程非常缓慢,到晚白垩世之前温度已降至AFT部分退火带底界温度(120 ℃),晚白垩世以来降温速率明显增加;(4)200~160 Ma之间温度有个波动过程,即有短暂的增温过程,但增温幅度远小于之前降温的幅度.早-中侏罗世地温小幅度增加的地质依据为,现今孔雀河斜坡侏罗纪地层在晚侏罗世遭受剥蚀,侏罗系沉积中心在满东1井、维马克1井南部一带和英吉苏凹陷东部.由于取样位置靠近沉积中心,推测这一时期库鲁克塔格断隆经历了短暂的增温过程.

图 5 库鲁克塔格AFT-2、AFT-6和AFT-4样品受热历史图 Fig. 5 The time-temperature history of sample AFT-2,AFT-6 and AFT-4 in Kuruketage
5.2 峰值年龄及地质响应 5.2.1 加里东晚期-早海西期峰值年龄

中晚志留世-泥盆纪,南天山洋向中天山地块俯冲消减[36],洋盆开始萎缩.由于塔里木板块南北缘均为活动大陆边缘,使得塔东地区处于挤压环境,塔东北部库鲁克塔格山开始隆升,致使海水逐渐退出,志留纪末期本区沉积了厚度较大的陆相碎屑岩系.泥盆纪,南天山洋继续萎缩,盆地南缘处于塔里木板块与中昆仑岛弧碰撞后陆挤压环境,致使塔北地区和孔雀河地区挤压、褶皱隆升形成隆起带.泥盆纪、石炭纪沉积范围大大缩小,在本区萎缩至草湖一带.该时期库鲁克塔格的隆升使孔雀河斜坡结束了长期以沉降作用为主体的演化过程,开始进入抬升剥蚀演化阶段.ZFT 所记录的371~392 Ma 峰值年龄(图 6),反映了此次构造抬升过程.该阶段的油气意义在于:处于高成熟-过成熟演化阶段的寒武-奥陶系烃源岩开始大量生气,构造活动使生产的油气沿断裂向中上奥陶统、志留系储层充注成藏.该阶段与钻井志留系含气储层段自生伊利石K-Ar年龄(392~382Ma)相符[37].

图 6 库鲁克塔格、孔雀河斜坡区ZFT、AFT峰值年龄分布与构造事件的对比关系 1.AFT冷却年龄及标准差(Ma)2.AFT最小峰值年龄(Ma)3.ZFT中值年龄及标准差(Ma)4.ZFT最小峰值年龄(Ma);5.沉积间断与地层不整合. Fig. 6 The comparisons of distributing populations of ZFT and AFT and tectonic events in study area 1.AFT pool age and standard deviation (Ma) ; 2.AFT minimum peak age (Ma) ; 3.ZFT central age and standard deviation (Ma); 4.ZFT minimum peak age (Ma) ; 5.Depositional break and stratigraphical discordance
5.2.2 海西期晚石炭世峰值年龄

海西期库鲁克塔格隆起和孔雀河斜坡具有相同的褶皱变形样式及统一的动力学系统.构造变形一方面表现库鲁克塔格地区和斜坡区统一的褶皱变形,另一方面又表现出兴地断裂具有左行走滑扭动特征[16].在此构造背景下,研究区除草湖凹陷和满加尔凹陷外,表现出长期抬升剥蚀的状态,是孔雀河斜坡地区隆凹相间构造格局的主要发展期,从区域上看受控于克拉通边缘挤压应力状态.从库尔勒断鼻-英吉苏凹陷连井地震地质剖面图[13]可明显看出,下古生界剧烈的褶皱构造运动、隆坳分明,反映了加里东期、海西期剧烈的造山运动结果.ZFT 样品所记录的328~305.7 Ma峰值年龄较上一组峰值年龄371~392 Ma晚(图 6),反映了同一构造抬升期的不同抬升幕次.

该阶段对于塔东北孔雀河斜坡区的油气成藏具有重要意义,寒武系-下奥陶统烃源岩在加里东晚期-早海西期处于生气高峰期,之后不再具有生烃能力[37].海西期构造运动一方面使古油藏遭受破坏,导致油质变稠变重,另一方面,古油藏进一步热成熟、向上运移,在圈闭保存条件较好地区聚集充注.

5.2.3 早-中侏罗世晚期峰值年龄

孔雀河斜坡侏罗纪断裂构造基本上继承了中晚奥陶世和志留纪期间的逆断层的构造形迹,并在古生代的基础上有大幅度的生长[17].维马克2构造圈闭早侏罗世期间发生了较强的褶皱变形,这一变形的强度影响到古生代地层.中侏罗世晚期,褶皱变形强度剧烈增大,产生了与前期褶皱几何形态极不相符的变形特征.该期构造活动导致晚侏罗世地层剥蚀.AFT 所记录的134.5~164 Ma年龄(图 6),代表了孔雀河斜坡区中生代构造圈闭主要是在早-中侏罗世发育的,其结果完成了断背斜构造圈闭的最终构建.

5.2.4 晚白垩世峰值年龄

燕山早期以后,孔雀河斜坡处于相对稳定的构造发展阶段,白垩纪断裂活动已基本停止,侏罗纪及侏罗纪前发育的断裂及断背斜的再生长在白垩纪地层沉积前已基本停止.孔雀河斜坡南北向剖面呈现了近水平的白垩系-第四系沉积.而此时库鲁克塔格在晚白垩世以来强烈隆升,向两侧孔雀河斜坡和焉耆盆地不断挤压.孔雀河断裂主要表现高倾角度走滑逆冲,断裂北侧老地层抬升剥蚀强烈,而断裂南侧中、新生代沉积变形不强烈,表现为平缓的斜坡,无前陆坳陷.大部分AFT样品年龄都集中在73~100Ma(图 6),反映出该时期为库鲁克塔格山强烈的构造时期.

6 主要认识及结论

塔里木盆地东北缘是天山造山带与塔里木盆地的构造交接、盆山转换地带,是研究库鲁克塔格与孔雀河斜坡盆山结构、形成演化关键地区.本文将碎屑AFT、ZFT 热年代学应用于库鲁克塔格及孔雀河斜坡地区的构造事件研究,取得了一些新的认识.

(1) 应用二项式拟合年龄对具混源特征锆石样品求取最小峰值年龄,最小峰值年龄反映出371~392Ma和328~305.7Ma二次构造抬升年龄.这两次构造事件都处于区域加里东晚期-早海西期开始的构造抬升剥蚀过程,为同一抬升时期的不同构造幕次的反映.最小峰值年龄与样品中值年龄相比,分解后的最小峰值年龄偏小,更能体现锆石颗粒所记录的构造抬升事件发生的最晚时间.

(2) 11块AFT 样品表观年龄变化范围为73~164Ma, 封闭径迹平均长度为11.5~13.2μm, 表现出典型单峰型特征,说明在晚侏罗-晚白垩世之间,样品仍处于完全退火带,之后逐渐抬出部分退火带底界,开始记录年龄.磷灰石样品记录了134.5~164 Ma、73~100 Ma和35.4 Ma三次构造抬升事件年龄,其中73~100 Ma为主要构造抬升年龄.

(3) 利用AFT 热史模拟,结合ZFT 最小峰值年龄以及热成熟度有机地化参数,对库鲁克塔格隆起区3 条剖面进行样品时间-温度历史恢复,结果表明:①样品最大古地温是在志留纪末-早泥盆世达到的,却尔却克最大古地温为215℃左右;南雅尔当山剖面最大古地温最小,为155℃,而元宝山剖面处于两者之间.②海西期样品降温过程非常缓慢,到晚白垩世之前样品温度处于AFT 部分退火带底界温度(120℃),晚白垩世以来降温速率明显增加.③200~160Ma之间温度有个波动过程,即有短暂的增温过程,但增温幅度远小于之前降温的幅度.

(4) 加里东晚期-早海西期峰值年龄,标志库鲁克塔格的隆升使孔雀河斜坡结束了长期以沉降作用为主体的演化过程,开始进入抬升剥蚀演化阶段,处于高成熟-过成熟演化阶段的寒武-奥陶系烃源岩开始生气;海西期晚石炭世峰值年龄是库鲁克塔格和孔雀河斜坡最强烈的褶皱变形期,是隆凹相间构造格局的主要发展期,也是次生气藏的主要成藏期;早-中侏罗世晚期峰值年龄代表了孔雀河斜坡区中生代构造圈闭形成期;晚白垩世峰值年龄反映了库鲁克塔格山强烈的构造抬升事件.

(5) 与前人工作相比[34]本文特点是,采用锆石、磷灰石裂变径迹相结合手段对研究区开展构造抬升事件研究,获得了主要构造变形期热年代学的时间约束,为研究盆山转换地区早期构造发育历史提供了新的思路.

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