新疆东天山觉罗塔格造山带石炭纪生物地层、年代地层及生物建隆研究

发布时间：2020-05-11 22:29

【摘要】：东天山位于中亚造山带南缘,西伯利亚板块、塔里木板块和华北板块连接处,南北以卡拉麦里缝合带和星星峡-卡瓦布拉克断裂为界,夹持于准噶尔地块和塔里木板块之间。由南至北可分为中天山地块、觉罗塔格造山带、博格达-哈尔里克造山带。其中,觉罗塔格造山带由雅满苏断裂、康古尔塔格断裂分为南部阿奇山-雅满苏带、中部康古尔塔格带和北部小热泉子-镜儿泉带。觉罗塔格造山带中的石炭纪火山-沉积岩系非常发育,尤其是南部阿奇山-雅满苏带。而关于该时期造山带内各地层单位的时代归属目前还存在很多问题。建立完整、准确的石炭纪地层格架,对区内开展矿产地质调查以及讨论中亚造山带南缘的构造演化意义重大。本文通过详细的野外地质调查,重点针对阿奇山-雅满苏带的下石炭统南北大沟组、下石炭统-上石炭统雅满苏组、上石炭统沙泉子组、上石炭统土古土布拉克组、下石炭统-上石炭统苦水组;小热泉子-镜儿泉带西部上石炭统底坎尔组和东部上石炭统企鹅山组灰岩段,开展古生物学、岩石学、沉积学以及年代地层学工作。(1)在以上各地层单位中发现了丰富的（虫{s）类和四射珊瑚化石,包括南北大沟组四射珊瑚15属35种;雅满苏组四射珊瑚33属88种,（虫{s）类2属8种;苦水组四射珊瑚2属6种;土古土布拉克组四射珊瑚1属1种;沙泉子组四射珊瑚2属2种,（虫{s）类5属18种;底坎尔组（虫{s）类2属5种;企鹅山组四射珊瑚18属19种,（虫{s）类4属7种。除此之外,在南北大沟组中还有异珊瑚1属1种;雅满苏组中有孔虫11属18种,以及刺毛珊瑚1属1种;企鹅山组中床板珊瑚1属1种。以往在觉罗塔格带早石炭世地层中珊瑚报道较多,但晚石炭世地层中的生物很少被发现。本次工作中,雅满苏组、沙泉子组、企鹅山组的（虫{s）类为首次正式报道,企鹅山组的四射珊瑚也是首次详细报道。(2)在雅满苏组二段上部发现牙形刺Gnathodus postbilineatus Nigmadganov and Nemirovskaya,Hindeodus sp.,Neognathodus symmetricus Lane;三段牙形刺Hindeodus sp.;沙泉子组牙形刺Diplognathodus coloradoensis Murray and Chronic,Streptognathodus parvus Dunn,Mesogondolella clarki(Koike),Idiognathodus sp.;苦水组牙形刺Declinognathodus noduliferus(Ellison and Graves),Neognathodus medexultimus Merrill。尽管此次发现的牙形刺化石很少,但它们多为早石炭世谢尔普霍夫期至晚石炭世莫斯科期早期的典型分子,对确定相应地层时代意义重大。(3)基于以上古生物化石的发现,在觉罗塔格造山带的石炭系中建立了7个四射珊瑚组合:南北大沟组Zaphrentites-Meniscophyllum组合;雅满苏组二段Gangamophyllum-Palaeosmilia组合;Siphonodendron irregulare-Aulina rotiformis组合;Lithostrotionella组合;雅满苏组三段Koninckophyllum-Bothrophyllum组合;土古土布拉克组Psedozaphrentoides zhaoi组合;企鹅山组Cystophora-Vesiorionastraea组合。4个（虫{s）带:雅满苏组三段Profusulinella priscoidea-Profusulinella parva带;沙泉子组Paraeofusulina imporplana-Eofusulina trianguliformis带;底坎尔组Fusulinella-Fusulina带;企鹅山组Triticites带。(4)结合在雅满苏组一段、二段和土古土布拉克组中获得的336.3±3.0 Ma、331.3±2.1 Ma、322.6±1.5 Ma、311.0±1.7 Ma等有效锆石U-Pb年龄,本文认为南北大沟组为杜内期晚期-维宪期早期,雅满苏组为维宪期-巴什基尔期,沙泉子组为莫斯科期早期,土古土布拉克组为莫斯科期中晚期,苦水组为维宪期晚期-莫斯科期中期,底坎尔组为莫斯科期中期,企鹅山组灰岩段为卡西莫夫期-格舍尔期早期。本次研究对雅满苏组的时代延续有了更新的认识,以往由于对建组地区该组上部的沉积间断认识不充分而将其归为早石炭世,此次工作发现了其与上覆沙泉子组平行不整合接触证据,并依据产出的（虫{s）类、牙形刺等古生物化石将其时代准确的限定在维宪期-巴什基尔期。另外,企鹅山组灰岩段中丰富的（虫{s）类和四射珊瑚动物群对本组的时代延续也有了更准确的约束,即可以延续至晚石炭世格舍尔期。(5)从目前发现的生物面貌上来看,早石炭世的四射珊瑚动物群特征为北方型(如Gangamophyllum)、特提斯型(如Kueichouphyllum)混生,世界性的分子(Palaeosmilia,Lithostrotion,Siphonodendron,Dibunophyllum等)较多,单体四射珊瑚为主;而到了晚石炭世,研究区占优势的生物群主要为块状复体四射珊瑚,以北方大区俄罗斯地区的生物(Cystophora,Vesiorionastraea),混有我国华南地区的分子(Huananophyllum,Nephelophyllum)为特征,世界性分子(Caninia,Koninckophyllum,Timania)较少,总体显示该时期生物群特征更接近北方大区,与莫斯科盆地、顿涅茨盆地有着很强的生物交流。(6)综合东天山北部博格达-哈尔里克造山带石炭纪沉积资料,本文建立了东天山地区觉罗塔格造山带和博格达-哈尔里克造山带详细的石炭纪地层对比。石炭纪东天山地区存在明显的南北沉积分异的特征。早石炭世杜内期晚期至格舍尔期,觉罗塔格造山带总体为海相沉积(南北大沟组,雅满苏组,沙泉子组,土古土布拉克组,底坎尔组,梧桐窝子组和企鹅山组),局部有海陆交互相沉积(苦水组下部)和陆相沉积(脐山组)。博格达-哈尔里克带的博格达地层小区古地理演化相对复杂,早石炭世东部局部存在陆相沉积(七角井组上部和柳树沟组),但总体为滨浅海相沉积。晚石炭世时,海水已完全从东部退去,仅在中西部存在残留的滨浅海沉积(祁家沟组)。(7)在早石炭世维宪期晚期的雅满苏组中发育丛状四射珊瑚Siphonodendron生物层;晚石炭世卡西莫夫期-早格舍尔期企鹅山组中发育叶状藻礁。后者生物分异度和丰度远高于前者,并且代表了觉罗塔格造山带,乃至东天山地区最晚的正常海相沉积记录。以往报道的生物建隆一般都发育在相对稳定的碳酸盐岩台地或台地边缘地区,相较于本例明显不同。与全球其他地区同期的同类生物层相比,雅满苏组中的Siphonodendron生物层生物组成相对单一,受当地的构造-火山作用控制明显。企鹅山组中的叶状藻礁在全球其他地区也有着广泛的分布,但研究区的建造发育同样也主要受到局部的构造-火山作用控制。觉罗塔格造山带早、晚石炭世造礁生物及其生物建隆的变化和全球其他地区石炭纪的演替一样,早石炭世为珊瑚动物,晚石炭世晚期为叶状藻类,表明石炭纪的造礁生物及其相关的生物建隆在不同构造背景下的演化是一致的。这种演替变化可能和石炭纪南半球的冈瓦纳冰川活动有关。
【图文】：

各块体之间以南、北天山碰撞缝合带为界，缝合带中分布不连续的蛇绿岩或榴辉岩（图1.1）（Xiao et al.，2004；李锦轶等，2006；Charvet et al.，，2011）。地理上，大致以乌鲁木齐-库米什一线（~88°E）将天山分为西天山和东天山。图 1.1 中国新疆地区天山造山带构造简图（据 Xiao et al.，2014）东天山在天山造山带东部近东西向分布，南北分别以卡拉麦里缝合带和星星峡-卡瓦布拉克断裂为界，夹持于准噶尔地块和塔里木板块之间，地理上东邻新疆和甘肃交界，西接乌鲁木齐-托克逊-库米什-库尔勒公路以东的小热泉子一带

2 黄兴：新疆东天山觉罗塔格造山带石炭纪生物地层、年代地层及生物建隆研究格达-哈尔里克造山带、吐哈盆地、觉罗塔格造山带、中天山陆块等，各单元之间以深大断裂为界（图 1.2A）。位于东天山南部的觉罗塔格造山带是本文研究的重点区域，其东邻新疆/甘肃省界，西至吐鲁番的托克逊县，东西长约 520 公里，纵宽 30-60 公里。区内晚古生代地层非常发育，火山-岩浆活动频繁，其中石炭纪地层出露最广泛，为一套海相的火山-沉积岩系（图 1.2）。其北部的大南湖-头苏泉岛弧带由奥陶纪-泥盆纪的火山岩系组成，而南部中天山地块主要为前寒武纪变质岩系。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P534.45;Q911


本文编号：2659164