南天山山前侏罗纪源-汇演化：对中—晚侏罗世构造反转的响应

《Geoscience Frontiers》：Jurassic source-to-sink evolution in the South Tian Shan, NW China: Response to the Middle–Late Jurassic tectonic inversion

　　

塔里木盆地西南缘南天山山前的侏罗纪地层记录了中生代陆内变形及其对盆地演化的影响。尽管中—晚侏罗世变形在天山地区已被广泛记录，但其对南天山山前物源及源-汇系统的影响仍知之甚少。研究人员整合了库孜贡苏盆地的沉积学观察、砂岩岩石学、重矿物组合及碎屑锆石U–Pb年代学数据，以重建侏罗纪沉积物搬运路径并评估其构造响应。两个主要的物源体系为盆地供源：塔里木北缘的奥陶纪—志留纪弧火山岩，并伴有少量二叠纪花岗岩和再循环的南天山沉积序列的输入；以及南侧乌拉根隆起的变质沉积岩。在早—中侏罗世，与走滑相关的张扭性盆地快速沉降，容纳了冲积扇和河流沉积，随后发生湖泊扩张。在中—晚侏罗世转换期，地层缺失、局部角度不整合和重新出现的粗粒冲积扇沉积记录了局部盆地反转。然而，岩石学、重矿物和碎屑锆石数据表明物源区总体保持持续。因此，变形改变了盆地结构和可容纳空间，但未暴露新的首要物源区，也未从根本上重组水系。研究人员初步将晚侏罗世反转与欧亚南缘喀喇昆仑—拉萨地块汇聚相关的远场陆内应力联系起来，尽管局部记录并不能唯一确定这一驱动机制。库孜贡苏盆地的记录表明，继承性陆内盆地可能经历显著的构造重组，同时保持长期存在的源-汇系统。

论文解读：南天山山前侏罗纪源-汇演化及其对中—晚侏罗世构造反转的响应

研究背景与意义：天山造山带是中亚造山带的重要组成部分，记录了古生代增生造山及中生代以来的陆内变形过程。尽管晚古生代增生和中生代复活已被广泛研究，但中生代陆内变形，特别是中—晚侏罗世变形的时限、样式及其在南天山山前的沉积响应仍不明确。中—晚侏罗世在中亚和东亚普遍表现为不整合、粗碎屑沉积和区域剥露，常被解释为挤压事件。然而，南天山山前的直接地层证据有限，且该事件对物源体系和源-汇系统的影响尚未得到有效约束。关键问题是：变形究竟是重组了水系和物源，还是主要改变了盆地几何、可容纳空间和沉积环境而物源体系得以延续？为回答这一问题，研究人员选取库孜贡苏盆地开展系统的源-汇研究。该论文发表在《Geoscience Frontiers》。

研究内容与结论：研究人员整合了库孜贡苏盆地四个代表性剖面的沉积学观察、砂岩岩石学、重矿物组合和碎屑锆石U–Pb年代学数据，重建了侏罗纪沉积物搬运路径及其构造响应。结果表明，存在两个主要物源体系：北部的塔里木北缘奥陶纪—志留纪弧火山岩（次要输入为二叠纪花岗岩和再循环的南天山沉积序列），以及南部的乌拉根隆起变质沉积岩。早—中侏罗世，与走滑相关的张扭性盆地快速沉降，发育冲积扇、河流和湖泊沉积；中—晚侏罗世转换期，地层缺失、局部角度不整合和粗粒冲积扇再现记录了局部盆地反转。然而，物源数据表明源区总体保持稳定，变形未暴露新的首要物源区，也未从根本上重组水系。这一发现表明，继承性陆内盆地可经历显著构造重组，同时保持长期存在的源-汇系统，为理解陆内变形的盆-山耦合提供了新视角。

主要技术方法：研究人员在库孜贡苏盆地选取了Kuzigongsu、Kangsu、Fanxiumeikuang和Wuheshalu四个剖面，共采集73件砂岩和砾岩样品，并整合了已发表的杨叶组碎屑锆石数据。主要方法包括：①沉积学观测与沉积相解释；②68件砂岩薄片采用Gazzi-Dickinson法进行碎屑组分统计；③19件砂岩样品进行重矿物分析，计算磷灰石-电气石指数（ATi）和锆石-电气石-金红石成熟度指数（ZTR）；④对5件样品的600粒锆石进行激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）U–Pb定年，获得571个协和年龄。

研究结果：论文结果分为三部分。4.1 沉积学与岩石学：4.1.1 库孜贡苏剖面 杨叶组以半深湖—深湖相泥岩和滨浅湖沉积为主，库孜贡苏组为冲积扇砾岩，与下伏塔尔尕组呈低角度不整合；4.1.2 康苏剖面 沙里塔什组为冲积扇砾岩，康苏组为河流相含煤沉积，杨叶组为三角洲平原，砂岩富含变质岩屑和沉积岩屑；4.1.3 Fanxiumeikuang剖面 杨叶组为三角洲—浅湖相，库孜贡苏组为冲积扇砾岩，岩屑以酸性喷出岩为主；4.1.4 Wuheshalu剖面 康苏组为三角洲平原，杨叶组为浅湖相，塔尔尕组为冲积扇，岩屑特征与Fanxiumeikuang剖面相似；4.1.5 地层时代 孢粉组合和锆石最大沉积年龄将地层限定为托阿尔期—牛津期。4.2 重矿物组合：所有样品以钛铁矿和锆石为主，康苏剖面ZTR指数平均为48.1%，其他三个剖面平均为21.5%，反映不同的搬运距离。4.3 碎屑锆石U–Pb年代学：康苏剖面以奥陶纪—志留纪（约443—438 Ma）和新元古代（约814—803 Ma）为主，沙里塔什组含晚三叠世峰值（约231 Ma）；库孜贡苏剖面晚侏罗世样品以约440 Ma和806—811 Ma为主，含二叠纪峰值（约299—301 Ma），指示物源来自塔里木北缘和南天山。

讨论总结：物源解释表明，研究区存在两个物源体系，分别对应北侧的南天山—塔里木北缘岩浆弧和南侧的乌拉根隆起。重矿物和锆石年龄共同支持这一结论。构造-沉积演化方面，早侏罗世走滑活动形成断陷盆地，中侏罗世湖泊扩张，晚侏罗世发生局部反转。乌拉根隆起持续控制盆地结构。中—晚侏罗世反转表现为局部角度不整合和地层缺失，但物源未发生根本变化，表明变形受先存构造（如塔拉斯—费尔干纳断裂和古生代缝合线）控制。区域动力学上，该事件可能与喀喇昆仑—拉萨地块与欧亚汇聚产生的远场应力有关，但局部记录不能唯一确定驱动机制。

研究结论翻译：（1）早—中侏罗世，库孜贡苏盆地发育为与塔拉斯—费尔干纳断裂相关的走滑张扭性盆地。快速沉降容纳了冲积扇、河流、三角洲和湖泊沉积。沉积物主要来自塔里木北缘和南天山，康苏凹陷还接受了乌拉根隆起的物源输入。（2）中—晚侏罗世转换期以地层缺失、局部角度不整合、可容纳空间再分配和湖泊向粗粒冲积扇沉积转变为特征。尽管发生这些变化，一级物源框架总体保持稳定，表明局部构造-沉积重组并未根本改变物源。（3）中—晚侏罗世事件最保守的解释是受先存构造控制的局部陆内再活化。其时限与喀喇昆仑—拉萨地块与欧亚汇聚相关的远场应力相容，但局部记录不能唯一确定地球动力学驱动机制。