西南天山石炭纪沉积序列、古地理格局及其对关键构造事件和过程的反映

沉积记录因其对构造作用的敏感响应而成为造山带的重要解析内容，但后期改造致使其研究难度增大。晚古生代是南天山造山带形成演化的关键时期，而其中对石炭纪构造演化的认识存在诸多争议，沉积记录研究薄弱。针对南天山洋-陆变迁、碰撞造山时空格局等认识上的焦点问题，本项目拟以西南天山造山带地层（微体古生物和火山岩夹层）时代厘定和地层序列辨识为基础，重点研究该区石炭纪典型沉积序列，开展高分辨率碎屑沉积记录的物源和构造属性分析，揭示当时的沉积盆地类型和展布特征。进而从地球动力学角度，探索这一关键时期的古地理演化及其古构造意义，结合区域资料深化认识南天山洋闭合-碰撞-造山过程及其与古亚洲洋、特提斯洋区域演变的关系。项目对石炭纪这一关键时期开展比较系统的高分辨率碎屑组成和沉积成因研究，解析沉积-构造响应关系，这是对以往该时间段内构造演化研究的重要补充，并将为认识区域地球动力学过程提供重要的沉积学基础。

项目以西南天山造山带及塔里木北缘地层和沉积序列辨识为基础，重点研究该区泥盆-石炭系典型高分辨率碎屑沉积记录及其物源构造属性，探索了这一关键时期的古地理演化及其沉积-构造动力学响应关系。研究主要获得三方面成果：（1）进一步厘定了南天山泥盆-石炭纪生物组合（特别是放射虫）记录的时空分异。从西南到东南天山，放射虫发育层位由早泥盆世-早石炭世早维宪期转变为晚泥盆世-早石炭世杜内期，可能说明南天山洋自西向东扩展，又自东向西收缩关闭的格局。（2）提出泥盆-石炭纪塔里木北部大陆边缘至少存在东部和西部两种类型，表明南天山洋演化存在明显的构造样式（极性）和地球动力学分异：①东部“主动边缘-陆弧碰撞型”认识以独库公路以东的剖面分析为代表：中-上泥盆统为构造混杂堆积，含一套中酸性和中-高K钙碱性火山岩系，具有岛弧火山岩特点，综合资料认为该岛弧发育于志留纪-中泥盆世；上泥盆统-下石炭统发育特征的深水浊积岩；上石炭统发育滨浅海相稳定构造沉积序列。与泥盆系-下石炭统相比，上石炭统碎屑锆石年龄虽然也主要集中在大约390~490Ma，但明显出现800Ma左右次年龄峰值，说明新增加了更多来自塔里木内部基底剥露的物源。②西部“被动边缘-陆陆碰撞型”的认识以阿合奇至乌什一带的剖面分析为代表：其中西南天山西部顶志留统-下石炭统含有典型的大洋玄武岩、放射虫硅质岩和深水浊积岩，上石炭统则为一套浅海和滨岸碎屑岩或混积岩构成的稳定陆缘沉积。比较东南天山，该区碎屑锆石U-Pb年龄主峰除集中在400~500Ma以外，前寒武纪750~850Ma、900~1100Ma碎屑锆石显著增加，说明其物源与塔里木陆块密切关联。同样在塔里木盆地西北缘剖面，类似碎屑物源属性变化的时代界限也大致位于中维宪期。这说明前晚石炭世塔里木被动大陆西北缘前隆剥露显著，晚石炭世该前隆可能因陆陆碰撞或重力负载而被淹没或向大陆内部后撤，可能与该期南天山洋闭合事件引起的塔北隆起有关。（3）基于精细碎屑物源与岩相、生物古地理资料，认识到南天山洋亲近古特提斯洋盆，不属古亚洲洋范围。塔里木以南的古特提斯分支洋盆，在早石炭世及其后的继续扩张，使塔里木北移，导致南天山洋和准噶尔-北天山区的古亚洲洋，在早石炭世晚期（或维宪期）和晚石炭世相继消亡。