南支洋东段位于中朝次大陆以北, 后者经早古生代的造山事件后已发生了向北的增生扩大; 在蒙古东部它位于伊瑞恩达瓦(Ereen Davaa, 据Badarch et al., 2002)地块以南, 北东东向延入中国北部的吉黑蒙地区, 并以中、俄交界处的额尔古纳地块为北界。在内蒙狼山北部— 锡林浩特一线出露的变质岩(Rb-Sr等时线年龄2915.9 Ma; 李文国, 1996)代表了一个残存的古老地块(锡林浩特地块; Wu, 1998), 其西延入蒙古称库塔格(Hutag Uul; Badarch et al., 2002)地块。锡林浩特— 库塔格地块把古亚洲洋南支的东段分为南、北两个次洋盆。

南次洋盆向南后退式地消减于华北微大陆之下, 晚古生代闭合后留下的缝合线称索伦山— 二连— 贺根山缝合线(在蒙古称Solonker)。对其形成时代有2种认识:一种观点认为南次洋盆在泥盆纪即已闭合, 石炭纪— 二叠纪因裂谷作用而广泛发育双峰式火山岩喷发和碱性花岗岩侵位(曹从周等, 1986; 刘家义, 1986; 鲍庆中等, 2007a, 2007b); 另一种认识是该地的洋盆在二叠纪闭合(Wang and Liu, 1986; Xiao et al., 2003; Li, 2006)。文中以下将说明:古亚洲洋的南支在泥盆纪确实发生过大规模的消减, 东段的南次洋盆也有泥盆纪消减的证据, 如贺根山蛇绿岩(Wu, 1998), 但并未闭合; 石炭纪是该地洋盆的扩张期, 以双峰式火山活动为标志的裂谷作用是伴随洋盆扩张在锡林浩特— 库塔格地块内部发生的伸展事件。

北次洋盆也是后退式地消减的, 但有2个消减方向。由于在黑龙江东部及相邻的俄罗斯地区有北北西走向的布列亚— 佳木斯地块, 北次洋盆的东部向东(偏北)消减于该地块之下(吴根耀, 2006; 吴根耀等, 2008; 黄永卫等, 2009)。该洋盆的西部则向北(偏西)消减于伊瑞恩达瓦— 额尔古纳地块之下, 形成2条缝合线, 北称得尔布干早加里东期缝合线、在奥陶系底砾岩中见蛇纹岩砾石(谢鸣谦, 2000), 南称海拉尔— 呼玛缝合线。早二叠世的格根敖包组安山岩(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)表明岛弧发育, 中二叠世仍有消减发生。

还要强调的是:无论是南次洋盆还是北次洋盆, 石炭纪时都有洋岛和陆岛(块)发育, 构成典型的多岛洋格局。在库达格地块以南被称为Sulinheer的地体内, 常见被卷入推覆构造的灰岩, 据所含丰富的浅海相化石可定其时代为石炭纪至早二叠世阿赛尔期^①, 应是洋岛上的沉积, 只是洋岛的原始序列已遭破坏。松辽盆地南部的保6井曾钻及含 化石的石炭纪灰岩(朱德丰等, 2007), 可能也是洋岛的记录。

相对洋岛而言, 陆岛(块)因其刚性程度高和面积大而可能相对保存较好。如库塔格地块以北有2个小陆块(可能是从该地块上裂解出去的), 称Tavan Har 地块和巴嘎敖包(Barga Ovoo)地块(Lamb and Badarch, 1997)。后者东延入内蒙的查干敖包— 红格尔地区(图 2), 古生代的大部分时间中是隆起区(陆岛), 缺失寒武系、上奥陶统— 志留系和上泥盆统— 下石炭统; 沉没水下时是一个稳定的浅海台地, 1︰20万区调发现该地的沉积有如下特点:(1)下(— 中)奥陶统内产大量的腕足类和三叶虫化石, 且岩性和生物群与东乌珠穆沁旗的同时代地层不同; (2)下— 中泥盆统含丰富的腕足类、珊瑚、螺和苔藓虫化石, 与东乌珠穆沁旗的同时代地层的岩性和生物群也有明显不同; (3)上石炭(— 下二叠统)统是陆相沉积, 所产植物化石具安加拉植物群的色彩。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 中亚造山带南带东段主要构造单元, 示中二叠世晚期的残留海盆(按现今地理位置表示)Fig.2 Main tectonic units of east segment, southern branch of Central Asian Orogenic Belt, showing residual marine basins during the late Middle Permian(according to nowadays geographic location)

中亚造山带南带东段(蒙古东部— 中国北部地区)内部的次级构造单元示于图2, 构造— 古地理演化可分为5个阶段(综合示于图3), 研究区代表性的二叠系地层柱列于表1。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 中亚造山带南带东段石炭纪— 三叠纪初构造演化示意图Fig.3 Tectonic evolution of east segment, southern branch of Central Asian Orogenic Belt from the Carboniferous to earliest Triassic

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 中蒙交界处代表性的二叠系地层 Table 1 Representative stratigraphy columns of the Permian in China-Mongolia border area

表1 中蒙交界处代表性的二叠系地层 Table 1 Representative stratigraphy columns of the Permian in China-Mongolia border area

2.2.1 早二叠世消减开始期

在南次洋盆, Jian 等(2010a)的详细定年表明:洋壳的向南消减始自距今294— 280 Ma(萨克玛尔期— 阿丁斯克期早期), 弧前蛇绿岩形成; 因洋壳消减在弧前地区发生伸展, 时代为距今299— 290 Ma(阿赛尔期— 萨克玛尔期早期)。消减事件至少产生2方面的影响:一是未发现萨克玛尔期及更晚时期的洋岛灰岩, 可能与洋盆变窄、应力场变化有关; 二是增生的华北微大陆的北界断裂(白云鄂博— 赤峰— 开原断裂)活化, 沿该断裂有火山活动(图 3-b)。

北次洋盆此时发生向北的消减, 火山弧在西乌珠穆沁旗和东乌珠穆沁旗盐池北山等地保存较好, 称格根敖包组, 且在西乌珠穆沁旗的残留厚度约5000 m。其下部是安山熔岩, 向上出现火山碎屑岩和凝灰岩, 产海相化石, 上部见植物化石, 表明晚期时岛弧已隆出海面。其北的鄂伦春自治旗的卧都河花岗岩测有291 Ma 的年龄, 被称为华力西早期中— 酸性侵入岩(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。松辽盆地深孔中见及的杜尔伯特组为黑色泥板岩及变余砂岩(朱德丰等, 2007), 应是开阔的弧后盆地内的沉积。

2.2.2 消减和洋脊— 海沟碰撞期

Jian等(2010a)提供的年龄值为距今281— 273 Ma, 应属早二叠世晚期— 中二叠世早期。在南次洋盆, 因洋壳的快速消减在弧前形成混杂岩, 扩张的洋中脊与海沟发生碰撞导致N-MORB型的岩浆活动(Jian et al., 2010a), 火山弧扩大并隆出海面。在克什克腾旗— 赤峰地区出露的青风山组为砂岩、砾岩夹灰岩和凝灰岩, 这可能是与碰撞有关的磨拉石。锡林浩特— 库塔格地块因洋壳消减向南漂移, 但速度落后于洋壳的消减, 故发生张裂, 有双峰式火山活动和A型花岗岩侵入(图 3-c)。

尚未见到北次洋盆内发生类似的洋脊— 海沟碰撞的报道, 但饶有兴味的是发现一套时代大致相当的、称为寿山沟组的碎屑岩, 以西乌珠穆沁旗以西和以北发育最好, 厚逾4200 m, 下段为海相的砾岩、含砾砂岩等粗碎屑岩, 上段为杂砂岩夹泥(板)岩和砾岩, 可能海相也可能陆相(鲍庆中等, 2005), 应是与消减造山或消减— 碰撞造山有关的磨拉石盆地内的堆积。松辽盆地的一心组下段为细砾岩且不整合覆于杜尔伯特组之上(朱德丰等, 2007)。该不整合面应大致可与寿山沟组顶部的不整合面对比, 但一心组时代为中二叠世(朱德丰等, 2007), 故文中认为该不整合面可能具穿时性, 即向北变晚, 延入中二叠世早期(表 1)。

2.2.3 再次消减和洋盆闭合阶段

再次消减的地质记录称大石寨组, 不整合覆于寿山沟组之上, 是一套海相火山岩(图 3-d)。根据岩性特征, 该组分为2段:下段以细碧岩为主夹砂页岩, 厚逾千米; 上段以安山岩为主, 含有英安岩和流纹岩, 厚逾1600 m。它既见于西乌珠穆沁旗— 猴头山一线即北次洋盆(鲍庆中等, 2005), 也见于南次洋盆, 如克什克腾旗于家北沟和邻近白云鄂博— 赤峰— 开原断裂的敖汉旗(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。在达尔汗茂明安旗, 西里庙组以流纹岩为主, 公认它可与大石寨组对比, 其上的包特格组为灰岩与砂岩互层, 应是大石寨组上部地层的相变。大石寨组的时代可从以下2方面判断:一是包特格组含丰富的腕足类和 化石, 指示时代为两分的早二叠世中期; 二是区域上它伏于哲斯组之下, 后者含大量腕足类、珊瑚和 化石, 原时代称为茅口期(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。据此, 表1中将大石寨组置于中二叠世早期(栖霞期— 祥播期)。伴随该期中酸性火山活动有闪长岩侵入, 称华力西中期, 它侵入下二叠统(内蒙古自治区地质矿产局, 1991), 也表明其时代为中二叠世。该期岩浆活动的热隆升直接导致寿山沟组盆地的部分地区隆出海面, 接受陆相沉积。

经该期消减后洋壳已消失。在南次洋盆的弧后地区, 大石寨组之上的海相沉积即前述的哲斯组, 以达尔汗茂明安旗北部的哲斯敖包发育最好, 东延至苏尼特右旗; 更东, 在正镶白旗和正蓝旗相变为海陆交互相的碎屑岩和凝灰岩(下部可能仍有海相沉积), 如于家北沟组(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。弧前地区则在增生杂岩之北因弧前盆地的抬升变浅而出现一个残留海盆, 与北次洋盆闭合后的残留海盆连成一体(图 3-e)。Jian 等(2010a)认为该阶段的时限为距今271— 260 Ma。

北次洋盆在大石寨组弧火山活动后普遍发育浅海相沉积。在乌兰浩特西北称吴家屯组, 为细碎屑岩夹灰岩, 局部地区夹安山岩。在西乌珠穆沁旗的跃进煤矿等地, 该组不整合于大石寨组之上, 据岩性分为3段:下段为碎屑岩夹生物碎屑灰岩, 中段为海绵骨针硅质岩及钙质粉砂岩, 上段为厚层灰岩和生物碎屑灰岩(鲍庆中等, 2005)。吴家屯组内富含腕足类、珊瑚和苔藓虫, 但未见 , 表明该海盆当时并未直接连通哲斯海盆, 因而这套地层不应称哲斯组(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。由于大石寨组记录的是水下弧的喷发, 吴家屯组实际上还包括了原弧后地区的沉积。向北, 松辽盆地的一心组上段为流纹岩与泥灰岩互层, 产腕足类和双壳类等化石(朱德丰等, 2007), 应是大石寨组弧的弧后盆地中的沉积。

2.2.4 初期碰撞— 隆升阶段

晚二叠世是蒙古东部— 中国北部地区的全面隆升期, 隆升机制在南、北两部分可能尚有不同。南次洋盆区因弧与增生了的华北次大陆碰撞而地壳缩短隆起。如前所述, 哲斯组的时代主体为中二叠世晚期(茅口期— 冷坞期); 其上部的Codonofusiella组合带(共生化石有 Richthofenia, Leptodus, Waagenophyllum和Wentzelella等), 指示它可能延入晚二叠世早期, 因Codonofusiella在晚二叠世早期达到繁盛, 在吴家坪组中极为丰富(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。换言之, 尽管哲斯海盆的发育可能上延进入晚二叠世早期, 但晚二叠世中— 晚期已闭合回返。

北次洋盆的原吴家屯组沉积区因晚二叠世的火山活动而大面积隆起, 出现2个湖盆(图 3-f)。南边的湖盆位于原锡林浩特— 库塔格地块以北, 沉积称林西组, 是一套连续沉积于海相中二叠统之上的黑色板岩、粉砂岩和砂岩, 含植物和淡水瓣鳃类化石, 林西东北的建组剖面上见其厚度近2700 m。它在锡林浩特— 林西地区发育最好, 向西经阿巴嘎旗、苏尼特左旗和二连浩特以北进入蒙古。其北因火山活动发生热隆起; 与大石寨组弧的火山活动相比, 晚二叠世火山活动的位置已明显向北迁移且是陆上的喷发, 如松辽盆地所见的林甸组为蚀变英安岩、安山岩夹粉砂岩(朱德丰等, 2007)。该地的上二叠统称四站组, 是灰黑色板岩、黑色板状千枚岩、砂泥质板岩及变质粉砂岩(朱德丰等, 2007), 岩性和所含化石与林西组十分相似。四站组与林甸组间的接触关系不清, 推测在林甸组火山喷发时其北已有湖盆发育, 随火山活动结束湖盆向南扩大, 故四站组广布于松辽盆地且明显为北厚(逾千米)南薄(仅百米)。四站组西延入内蒙的扎赉特旗和布特哈旗(扎兰屯市), 称林西组, 是淡黄色的粉砂岩、粉砂质板岩、泥质板岩和砂岩, 局部地区下部夹中酸性火山岩, 含植物和淡水瓣鳃类化石, 出露厚度约2800 m(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。文中将之称扎赉特湖盆, 它西延经阿尔山入蒙古国东部后一度被巨厚的白垩系— 新生界覆盖, 更向西, 在温都尔汗西北至巴嘎诺尔以南普遍见海相上二叠统发育(Geological Survey, MRAM and Institute of Geology and Mineral Resources, MAS, 1998), 意味着该海盆向西可能连通蒙古— 鄂霍次克洋(图 4)。

图4

Fig.4

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图4 蒙古二叠纪的“ 三叉构造” , 示中— 晚二叠世盆地(按现今地理位置表示)Fig.4 The Permian “ three-armed structure” in Mongolia, showing Middle-Late Permian basins (according to nowadays geographic location)

2.2.5 碰撞和造山带坍塌阶段

在南次洋盆区研究较详。该阶段岩浆活动强烈, 消减于大陆之下的板片的拆沉和深部地幔的上涌导致华北微大陆内发生碱性岩浆活动, 岛弧及弧前区的软流圈通过板片的断开处上涌, 派生出高镁闪长岩岩浆(也称方辉安山岩, sanukitoid)活动, 时限为距今255— 248 Ma(Jian et al., 2010a)。该阶段进一步隆起, 林西湖盆和扎赉特湖盆先后回返闭合, 伴以挤压变形。增生楔中的沉积物以褶皱变形为主, 锡林浩特— 库塔格地块因刚性较高, 以向北的冲断变形为主(由原被动大陆边缘反转为前陆冲断带)。在北次洋盆区, 该期岩浆活动也十分发育, 如东乌珠穆沁旗的沙尔哈达钾长花岗岩, 称华力西晚期, 在大兴安岭见该期岩体侵入上二叠统(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。松辽盆地隐伏的晚三叠世安山玄武岩指示有与造山带坍塌有关的火山喷发(朱德丰等, 2007)。

经早二叠世和中二叠世早期的消减后, 古亚洲洋南支东段的洋盆已闭合, 中二叠世晚期以发育残留海盆为特色。南次洋盆的弧后地区发育哲斯海盆, 弧前的残留海盆则与北次洋盆闭合后的残留海盆连成一体而覆盖了广袤的地区, 称吴家屯海盆。哲斯组的建组地点位于达尔罕茂明安旗以北、靠近中蒙边境的哲斯敖包, “ 哲斯” 一名来自蒙古的相应地层Jisu Honguer 组, 由美国人Berkey 和Morris于1927年命名(内蒙古自治区地质矿产局, 1991), 确切无误地指示了这套地层由蒙古南部延入内蒙。晚二叠世因全面隆起, 哲斯海盆闭合; 吴家屯海盆退化成2个湖盆, 南为林西湖盆, 北称扎赉特湖盆; 它们西延入蒙古后分别连接南戈壁海盆和蒙古— 鄂霍次克洋, 因而可能在海侵发生时出现潟湖环境。

该地晚古生代的洋盆演化可能反映了古亚洲洋南支(开阔的多岛洋)演化的一般规律:空间上, 它既向南消减于华北微大陆之下, 又向北消减于蒙(中)、俄交界区的古陆块群之下; 时间上, 洋壳经历了多期的消减才消失, 除早古生代的消减外晚古生代也有多期消减, 且向南的消减和向北的消减时间上大致同步(有可对比性)。这为理解蒙古中部和西部复杂的地质构造提供了清晰的思路。

蒙古西部新元古代— 晚古生代的构造演化可归结出以下5点特征。

1)张裂和洋壳出现主要发生在新元古代和早古生代初期, 如著名的巴彦洪戈尔蛇绿岩带(中亚造山带规模最大的蛇绿岩带)曾报道有636— 655 Ma的形成年龄(Jian et al., 2010b), 蛇绿混杂岩的年龄可能是距今523— 485 Ma(Krö ner et al., 2011)。

2)古老地块保存较好, 如拜德雷格(Baidrag)地块和扎布汗地块(Zavhan), 后者向北在库苏古尔(Hö vsgö l)湖以西与俄罗斯境内的南图瓦地块相连。

3)构造线方向为北西向, 尤以微大陆内部的巴彦洪戈尔蛇绿岩带的北西走向最为醒目。拜德雷格— 扎布汗地块外侧(西南侧)的蛇绿岩带环绕古老地块分布, 大致也呈北西走向。

4)巴彦洪戈尔蛇绿岩带北东的晚古生代蛇绿岩见于杭爱山区, 即阿达察格(Adaatsag)蛇绿岩, 其325.4± 1.1 Ma的锆石年龄(Tomurtogoo et al., 2005)表明石炭纪有一个北西走向的洋盆发育, 该洋盆(缝合线)被视作蒙古境内蒙古— 鄂霍次克洋盆(缝合线)的西段。

5)由于新元古代和早古生代早期的洋盆在加里东运动时已经闭合, 阿达察格洋盆石炭纪末的闭合使杭爱地区大面积隆起并与拜德雷格— 扎布汗地块连成一体, 二叠纪时蒙古西北部已结束海相沉积史。

上述5点在蒙古中部都有明显不同的反映, 即:(1)未发现新元古代和早古生代初期的蛇绿岩, 该地目前已知的最老洋壳记录是乌兰巴托以南的宗莫德(Dzü ü mod, 或写作 Zuunmod)地区志留纪最晚期(普列多里期)的放射虫硅质岩和下伏鲁德洛夫期的玄武岩(Kurihara et al., 2009), 以下称宗莫德洋盆; (2)古老地块保存较差, 即使能保存下来也已遭受了较强烈的改造, 如中戈壁地块; (3)构造线方向主要表现为近北东东向; (4)二叠纪仍有洋盆发育; (5)中— 晚二叠世有面积可观的残留海盆。

宗莫德洋盆是蒙古境内蒙古— 鄂霍次克洋的东段(西段即上述的阿达察格洋盆), 现存缝合线的蒙古境内段为北东走向, 其北是Harra地块, 其南是遭受强烈改造的中戈壁地块。古生代它经历了复杂的演化过程。据盆地内早石炭世晚期为浅海相沉积且与下伏的放射虫硅质岩— 浊积岩为不整合接触关系(Kurihara et al., 2009)判断, 它在泥盆纪末— 石炭纪初经历了一次消减。Donskaya 等(2013)据西伯利亚次大陆南缘与弧有关的火成活动的研究也认为, 该洋盆在中泥盆世— 早石炭世经历了一次俯冲角度十分平缓的消减, 向北消减于西伯利亚次大陆之下。晚石炭世该洋盆再次扩张, 并因阿达察格洋盆的发育而成为蒙古— 鄂霍次克洋的全盛期。之后该洋盆又经历了2次向北的消减, Donskaya 等(2013)据广为发育的与消减有关的玄武岩和钙碱性花岗岩类提出这2次消减分别发生在晚石炭世— 早二叠世和晚二叠世— 中三叠世。这2次消减之后都紧随发生过碱性岩石— 碱性(长石)花岗岩的侵入和双峰式火山岩的喷发, 其时代分别为距今295— 270 Ma 和230— 190 Ma(John et al., 2009), 指示了强烈的伸展作用。这种伸展作用在不同地区有不同的构造背景。在洋盆以北的活动大陆边缘区应是下插的洋壳板片的拆沉和俯冲型造山带的坍塌, 形成了长达2500 km的蒙古— 外贝加尔(Transbaikalian)碱性花岗岩带(John et al., 2009)。在洋盆以南则是因洋壳的消减而被动大陆边缘地区的张裂解体(详下述)。宗莫德洋盆最终在早侏罗世末— 中侏罗世初闭合(Zorin, 1999), 但该阶段的岩浆活动并不强烈, 可能意味着洋壳的主消减期是晚石炭世— 早二叠世和晚二叠世— 中三叠世(Donskaya et al., 2013)。

综上述可以发现:蒙古大地构造演化的一个关键事件是二叠纪出现了“ 三叉构造” (图 4)。“ 三叉构造” 的东支即宗莫德洋盆, 当时呈北东东向延入俄罗斯, 后转为近东西向连接古太平洋(或称Panthalassa, 盘古大洋; Wu, 2013), 在蒙古境内可能呈一西窄东宽的楔形。“ 三叉构造” 的西支是阿达察格缝合线。该地的洋盆闭合回返后即隆起, 杭爱地区强烈的花岗岩侵入活动尤其是二叠纪末— 中三叠世(距今255— 230 Ma)的岩浆活动(Orolmaa et al., 2008)进一步促进了区域隆升剥蚀, 阿达察格缝合线成为剪切变换构造带。“ 三叉构造” 的南支是宗莫德洋盆伸进因古亚洲洋晚古生代的消减闭合而形成的年轻造山带内的一个裂堑海槽, 大致呈近北北东向, 文中称额尔德尼达来海槽。以下的叙述将表明:作为二叠纪蒙古西部隆起区与中东部海相沉积区之间的分界, 该海槽既为后者中— 晚二叠世的残留海盆提供了连通外海(宗莫德洋盆)的通道, 又是蒙古西南部晚二叠世海侵的源区。

额尔德尼达来海槽以东可分为中戈壁和南戈壁2个地区, 本节内讨论前者; 南戈壁地区(及相邻的内蒙古自治区西部)和蒙古西南部地区将在下节内叙述。

该地的主要构造单元(图 5-a)自北向南简述如下。为便于理解文中认识与蒙古近年里流行的地体学说的异同, 图5-b示出了Badarch 等(2002)对蒙古中部地区作的泥盆纪— 石炭纪的地体重建图, 图注中也原封不动地沿用了原地体的编号和名称。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 中戈壁地区现存的主要构造单元(a图据Blight et al., 2008, 修改补充)和中蒙地区泥盆纪— 石炭纪地体划分(b图据Badarch et al., 2002)Fig.5 Extant main tectonic units in central Gobi(Figure a modified after Blight et al., 2008) and the Devonian-Carboniferous terrane division of central Mongolian area(Figure b after Badarch et al., 2002)

1)中戈壁地块。原称伊瑞尔达瓦和克鲁伦地块(相当于图5-b中的26+27), 实际上伊瑞尔达瓦地块的位置在更东(见图1和上节的论述), 文中提议称中戈壁地块。它包括了4个次级构造单元。其北缘是蒙古— 鄂霍次克洋(宗莫德洋盆)的被动大陆边缘(图 5-b中的24, 位于图5-a中的火山— 深成岩带以北); 南缘是古亚洲洋南支中段洋盆的大陆边缘(图 5-b中的28, 在作为一个独立的构造单元时称Idermeg 地体)。该地块已遭受了强烈的改造, 尤其以过碱性岩和碱性(长石)花岗岩侵入及与其相伴的双峰式火山岩喷发为特征, John 等(2009)曾报道有275 Ma、221 Ma和206 Ma的年龄值, 反映了宗莫德洋盆向北消减时其南侧的中戈壁地块的伸展解体, 图5-a中称中戈壁二叠纪— 三叠纪火山— 深成岩带。在该带以南是残留的中戈壁地块。

2)弧后海盆。因古亚洲洋的向北消减而形成一个弧后盆地, 原称戈壁阿尔泰弧后海盆。

3)曼达洛包(Mandalovoo)岛弧。其东延原称“ 古万赛汗(Guvansayhan)岛弧” (图 5-b中的34和35)。下节中将说明南戈壁地区的古万赛汗(Guvan Sayhan)山地火成岩的背景、时代和含矿性都不同于曼达洛包岛弧东延的“ 古万赛汗岛弧” , 因古万赛汗一名只能用于古万赛汗山地的火成岩(背景为弧前盆地), 文中将曼达洛包岛弧的东延部分改称为东曼达洛包岛弧。现今它位于曼达洛包岛弧以南(图 5-a), Blight 等(2008)认为是近北东向的祖恩巴彦(Zuunbayan)断裂左行错断和平移的结果, 错断距离为185~235 km。

4)东曼达洛包岛弧。因产具重大经济价值的斑岩型Cu-Au-Mo矿床而研究较详。对其年龄, Lamb和 Cox(1998)最早报道察干苏瓦嘎(Tsagaan Suvarga)矿 ⁴⁰Ar-³⁹Ar 法364.9± 3.5 Ma的成矿年龄和成矿后二长岩脉313± 2.9 Ma的 ⁴⁰Ar-³⁹Ar 法年龄。之后, Watanabe 和Stein(2000)报道了该矿370.4± 0.8 Ma的Re-Os法年龄; 奥尤陶勒盖(Oyu Tolgoi)矿则测到411 Ma的K-Ar法年龄(Perelló et al., 2001)。Blight等(2010)报道的锆石U-Pb法年龄有:花岗闪长岩333.6± 0.6 Ma, 花岗岩333.2± 0.6 Ma, 二长岩330.0± 0.5 Ma和微晶花岗岩325.47± 1.0 Ma。这些年龄表明该岛弧的活动可从早泥盆世延续到早石炭世, 早石炭世中晚期(距今333— 325 Ma)是弧岩浆活动的高峰期。

5)巴嘎博格多地块。曼达洛包岛弧以南原为洋盆, 更南是古老变质岩构成的岛链, 因新生代北西西向断裂的右行走滑活动(Cunningham, 2005), 基底岩石被向北西西错移, 故现今出露于Oyut Ulaan群火山岩带(曼达洛包弧)以西(参阅Blight et al., 2008的图3)。文中认为这些基底岩石是出露于东经102° 的巴嘎博格多(Baga Bogd)地块(图 6)的东延。其花岗片麻岩中单晶锆石的SHRIMP年龄1519± 11 Ma, 捕虏晶锆石年龄为1701 Ma(Demoux et al., 2009b), 表征古— 中元古代即有大陆地壳发育。新元古代和寒武纪该地钙碱性花岗岩类的侵入活动较频繁, 意味着该地块此时增生扩大, 故Demoux 等(2009b)提出该地块一度广布于蒙古中部和南部。现今可追溯它大致沿北纬44° 30'至44° 间呈北西西— 近东西向延伸, 地史期间曾是一个条状的陆块(或岛链), 把蒙古中部的古亚洲洋南支洋域分为北(中戈壁地区)、南(南戈壁地区)2个次洋盆。

巴嘎博格多山区502 Ma和498 Ma的钙碱性花岗岩(Demoux et al., 2009b)标志着蒙古中部地区中— 晚寒武世的消减事件, 奥陶纪— 志留纪是中段北次洋盆的平稳发育阶段。早泥盆世开始, 北次洋盆的洋壳开始向北消减, 曼达洛包弧形成, 在其北侧、中戈壁地块以南出现弧后海盆。早石炭世消减加剧, 曼达洛包弧壮大, 除上述早石炭世的深成岩外还伴有Saykhandulaan组火山岩喷发。早石炭世末, 弧后海盆部分闭合, 曼达洛包弧与中戈壁地块发生碰撞, 是区域上的第Ⅰ 期挤压变形(Blight et al., 2008).

晚石炭世洋壳再次发生向北消减, 地质记录除上文提到的313 Ma的岩脉外还有厚达5000 m的基本未变质的Oyut Ulaan群火山岩, 明显有别于上述的Saykhandulaan组(Blight et al., 2008)。早二叠世, 弧后海盆闭合, 曼达洛包弧与中戈壁地块碰撞, 除引起第Ⅱ 期挤压变形, 发生区域性褶皱、劈理化和绿片岩相变质作用外, 还导致了下述效应:(1)在Oyut Ulaan 火山岩带以北形成早二叠世的磨拉石建造, 沉积以未变质的粗碎屑岩为主, 向东粒度变细(Blight et al., 2008), 属山间磨拉石盆地的堆积。(2)因造山带坍塌发育过碱性和碱性岩浆活动。Kovalenko和Yarmolyuk(1995)报道了奥尤陶勒盖矿以东的碱性花岗岩的年龄为287± 2 Ma, Blight 等(2008)报道了U-Pb法年龄为292.3± 0.5 Ma的正长岩。John 等(2009)把这条过碱性— 碱性岩浆岩带称为戈壁阿尔泰带, 位于上述的中戈壁二叠纪— 三叠纪火山— 深成岩带(图 5-a中的I₁)以南且紧挨着后者发育。该带上还测有196 Ma的年龄值(John et al., 2009), 为早侏罗世, 可能与宗莫德洋盆早侏罗世末— 中侏罗世初闭合(Zorin, 1999)前的扩张有关。这表明中戈壁火山— 深成岩带实际上是经多期岩浆活动形成的, 早侏罗世仍有活动且进一步向南扩大其范围(相应地, 中戈壁地块进一步遭受改造); 故图5-a中只示出了中戈壁火山— 深成岩带, 未把戈壁阿尔泰岩带当作一个独立的构造单元。(3)因早二叠世的消减和碰撞洋壳消失, 原曼达洛包弧的弧前地区出现一个中— 晚二叠世的残留海盆, 称温都尔希雷特海盆。向西, 它在德勒格尔(Delger)连接额尔德尼达来海槽, 东延止于赛音山达以西(图 4)。

前已述及, 该地区的北界是巴嘎博格多地块(或岛链), 南界是中、蒙交界处的Tsagaan Uul 地块(Badarch et al., 2002), 它是库塔格地块的西延, 已被Demoux 等(2009b)的定年进一步证实, 只是后期被祖恩巴彦断裂的左行活动错开了(吴根耀, 2013)。位于这2个地块之间的洋域称中段的南次洋盆。Badarch 等(2002)认为该地与中戈壁地区的北次洋盆有相同的造山过程和消减极性, 即:因洋壳向北消减, 自北向南依次出现弧后海盆、岛弧和弧前增生楔(图5-b), 但Helo 等(2006)的研究表明Zoolen地体不是增生楔, 洋壳也不是向北消减的。

Helo等(2006)的研究成果可简述如下(图 6):(1)达兰扎德嘎德以西的古万赛汗(Guvan Sayhan)山地的火成岩可分为钙碱性和拉斑质两种, 特征的岩石是埃达克岩和高镁安山岩, 其典型的构造背景是弧前。大量的蛇纹岩块可解释为构造活动性强的弧前地区的洋壳残块, 加上高的ε Nd初始值, 可认为是一个洋内的岩浆弧的弧前地区。(2)佐伦(Zoolen)山地火成岩的岩石和地球化学特征与古万赛汗山地的一致, 表明是同一个岩浆弧的弧前及弧自身, 其锆石U-Pb法SHRIMP年龄是421± 3.0 Ma和417± 2.2 Ma。(3)讷么格(Nemegt)山地也见钙碱性岩石和拉斑玄武岩, 后者显示了亏损MORB的特征, 变质的斜长花岗岩也以LREE亏损为特征, 它们可能来自弧后盆地的扩张中心。(4)巴彦勒格(Bayanleg)-Hatuu山的岩石同样指示了过渡岩浆弧和弧后盆地的背景, ε Nd的初始值可低至-1.6, 表明有大量的老地壳回注, 故该地由活化的古老地壳的残块(应为前述的巴嘎博格多地块)和弧后盆地组成, 巴彦勒格变质花岗岩的锆石Pb-Pb法蒸发年龄为425.5± 1.1 Ma和433.5± 1.1 Ma。(5)车勒(Tseel)山区的火山岩和侵入岩都是钙碱性的, 具典型的与消减有关的微量元素特征(弧后盆地); ε Nd的初始值有宽的范围, 表明它可能有老达1.5 Ga的大陆地壳的熔融, 这与巴彦勒格-Hatuu山类似。花岗片麻岩锆石的Pb-Pb法蒸发年龄为360.5± 1.1 Ma, U-Pb法SHRIMP年龄为397.0± 3.2 Ma、396.3± 2.9 Ma和289.2± 2.3 Ma。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 蒙古南部南戈壁地区现存的主要构造带(单元)Fig.6 Extant main tectonic belts(units)in South Gobi area, southern Mongolia

这些山地(构造带)现今都呈北西西向雁行排列, 走向与戈壁阿尔泰山脉的走向一致, 应是新生代一系列北西西向断裂右行走滑(Cunningham, 2005)改造的结果。其原始面貌应为近东西向, 自北向南依次为古万赛汗弧前盆地、佐伦岛弧(仅部分得以保存)和讷么格弧后盆地(更南的中蒙交界处还有一个大陆边缘弧, 见下述), 意味着洋壳向南消减。在图6所示的范围内, 东部(古万赛汗)为洋内弧; 西部(车勒和巴彦勒格-Hatuu山)因有陆块或陆岛存在而发育大陆边缘弧。

上述年龄值表明佐伦岛弧主要在志留纪— 早泥盆世发育, 早二叠世再度活动, 古万赛汗弧前盆地应在志留纪形成。故上文已提出曼达洛包弧的东延部分(图 5-b中的35)不能与古万赛汗弧前盆地对比(不应称“ 古万赛汗岛弧” ), 并将其更名为“ 东曼达洛包岛弧” 。

前已述及, 古亚洲洋南支中段经中— 晚寒武世的消减后, 奥陶纪是中段北次洋盆和南次洋盆的稳定发育期, 故奥陶系分布广泛, 包括洋岛上的浅海沉积和洋岛斜坡上的半深海沉积。志留纪— 早泥盆世是南次洋盆的重要消减期, 佐伦岛弧形成, 深成侵入岩发育但未见Cu-Au-Mo成矿作用, 这与中戈壁地区的东曼达洛包弧明显不同。从该地未见陆相的志留系— 泥盆系推测佐伦弧是一个水下弧。其南形成宽阔的讷么格弧后海盆, 塔温陶勒盖(Tavan Tolgoi)煤田和那林苏海特(Nariin Sukhait)煤田当时均位于该海盆中, 堆积了玄武岩、细碧岩、安山岩、安山玄武岩和中基性凝灰岩, 尚有粉砂岩、砂岩和泥岩(已变质和片理化)。中— 上泥盆统各地发育不一。在塔温陶勒盖煤矿见中— 上泥盆统, 其西北的西那然(Baruun Naran)煤矿把上述火山岩之上的硅质和硅泥质岩石(夹凝灰岩、粉砂岩和安山岩)当作下泥盆统, 缺失中— 上泥盆统。那林苏海特煤田见泥盆系但未分统。中— 晚泥盆世的沉积分异可能与局部地区的岩浆活动有关, 发生热隆升的地区缺中— 上泥盆统。

在邻近中、蒙边境的内蒙古额济纳旗雅干— 索果淖一线, 1︰20万区调时发现一套东西向展布的中酸性火山岩(东延入蒙古?), 伴有乌珠尔嘎顺石英闪长岩(侵入志留系, 自身被华力西中期的斜长花岗岩侵入)和北山花岗岩(有409.4 Ma的年龄值; 内蒙古自治区地质矿产局, 1991)侵入, 表征了其是早泥盆世发育的火山弧。其南可见晚泥盆世的中基性火山岩, 说明随洋壳的向南俯冲岛弧向南迁移。这是一个大陆边缘弧, 位于Tsagaan Uul地块的北缘。弧后地区因发生张裂, 泥盆系发育较好, 自下而上称珠斯楞组(D₁z)、伊克乌苏组(D₂y)、卧驼山组(D₂w)和西屏山组(D₃x), 后者的上岩段内见厚逾300 m的安山岩和安山质角砾岩。

早石炭世是南戈壁地区次洋盆的平静发育期, 火山— 沉积记录分布较广, 这与中戈壁地区明显不同, 与上述的蒙古东部— 中国北部地区相似。

晚石炭世— 早二叠世早期南次洋盆再次发生向南的消减, 佐伦弧进一步壮大。弧后海盆区也有强烈的火山活动, 为厚约千米的玄武岩及玄武质凝灰岩。在那林苏海特煤田称石炭— 二叠纪火山岩, 主要保存于北部。在西那然煤矿称Dustiin Ovoo组; 在塔温陶勒盖称杜森诺赛组。该期消减造成弧后地区发生地形和沉积的分异:一部分地区隆出海面, 在经受风化剥蚀后不整合覆以陆相的二叠系, 如瑙云地区(Hendrix et al., 1996); 未隆起区则持续有海相沉积, 成为中— 晚二叠世的残留海盆, 称南戈壁盆地, 具重大经济价值的煤田赋存于上二叠统塔温陶勒盖组上段的含煤地层中(Erdenetsogt et al., 2009)。

其南的中、蒙交界处, 额济纳旗北部雅干— 索果淖一带(1︰20万区调索果淖幅和拐子湖幅)发育厚近2500 m的火山— 碎屑岩, 以安山岩为主, 近东西走向, 原称晚石炭世太原期, 因太原期的中— 晚期已划归三分二叠系的下二叠统, 故这套安山岩的时代应为晚石炭世— 早二叠世; 它被278 Ma的斜长花岗岩侵入(据1︰20万区调)可进一步佐证其为晚石炭世— 早二叠世早期。安山岩之上不整合覆以埋汗哈达组碎屑岩及碳酸盐岩, 富含腕足类化石; 整合覆于其上的阿其德组由中基性火山岩和碎屑岩组成, 厚逾2600 m, 富含菊石化石, 其岩性和化石可与其南的北山地区的菊石滩组(中二叠世晚期)对比, 唯后者中的火山熔岩为玄武岩。该地见海相的上二叠统发育, 现出露于额济纳旗东南的拐子湖, 呈北北东向延至雅干后折为南东东向延至哈尔苏海。上二叠统分为“ 下岩组” (粗碎屑岩、大理岩和酸性火山岩)和“ 上岩组” (细碎屑岩夹生物碎屑灰岩)。大理岩中见海百合茎化石, 生物碎屑灰岩中产腕足类、珊瑚和苔藓虫化石, 显然两者均为海相沉积。图4中称拐子湖盆地, 当时它可能向北北东延入蒙古连通南戈壁盆地(因瑙云及以西为陆相二叠系沉积区), 向南则曾经连接沉积菊石滩组的海盆, 但后者晚二叠世已成为陆相盆地, 沉积称方山口组(内蒙古自治区地质矿产局, 1991)。

经晚石炭世— 早二叠世早期的消减后, 早二叠世中晚期发生弧— 弧(陆)碰撞, 形成2条碰撞造山带。北带为佐伦弧与其北的巴嘎博格多地块之间的碰撞, 塔温陶勒盖煤田的智来姆组是厚300~1200 m的杂色砂砾岩, 应属碰撞造山的磨拉石。南带的碰撞发生在佐伦弧与雅干— 索果淖弧之间, 埋汗哈达组有底砾岩, 可厚达百米, 与下伏安山岩间明显为角度不整合接触。紧随碰撞发生的是造山带的坍塌, 形成2条千千米数量级的碱性岩— 碱性花岗岩带:北称中蒙线性带, 有294 Ma和292 Ma的年龄值(John et al., 2009), 与佐伦弧— 巴嘎博格多地块碰撞造山带的坍塌有关; 南称戈壁天山带, 有290 Ma、276 Ma、286 Ma、284 Ma和277 Ma的年龄值(John et al., 2009), 应是佐伦弧与雅干— 索果淖弧碰撞的造山带坍塌的产物。

中、蒙交界区二叠纪构造演化的一个特点是中二叠世晚期仍有巨厚的安山岩发育(阿其德组), 表明雅干— 索果淖弧此时仍在活动。中二叠世末, 焊接了佐伦弧的雅干— 索果淖弧与其南的Tsagaan Uul地块发生陆— 弧碰撞; 不整合覆于其上的上二叠统“ 下岩组” 以长石质粗碎屑岩为主, 空间相变大, 局部地段因岩浆侵入发生变质, 是磨拉石建造。在南戈壁盆地, 塔温陶勒盖组下段是杂色碎屑岩段, 残留厚度可达1200 m, 其下部是厚大的砾岩层(Erdenetsogt et al., 2009), 也应属磨拉石建造。该地还见有穿过塔温陶勒盖组上段含煤地层的玄武岩, 因上覆地层中无玄武岩发育, 推测其时代为二叠纪末(可能延续到三叠纪初), 指示了造山带坍塌的张裂活动。

上述南戈壁地区的构造单元基本上可西延至蒙古西南部(图 7, 地理底图据Krö ner et al., 2010); 大博格多(Ih Bogd)山是巴嘎博格多(Baga Bogd)山的西延, 构造上属巴嘎博格多地块, 进一步西延至额尔德尼(Erdene)山。南戈壁洋西延至此暂称巴彦查干(Bayantsagaan)洋。更南的地区现今被外阿尔泰(Trans-Altai)断裂和戈壁天山(Gobi-Tienshan)断裂分为3个构造带, 即戈壁阿尔泰带、外阿尔泰带和戈壁天山带。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 蒙古西南部地区现存的主要构造带(单元)Fig.7 Extant main tectonic belts(units)in southwestern Mongolia

4.3.1 晚古生代构造单元

戈壁阿尔泰带地史期间为一岛弧。Demoux 等(2009a)测得北亚带的吉希格尼(Gichgene)山南坡变质钙碱性流纹岩的锆石U-Pb法 SHRIMP年龄为397.0± 3.3 Ma和397.0± 3.2 Ma, 穿过这套变质火山岩的未变质的长石斑岩的侵位年龄278.9± 1.8 Ma; Krö ner 等(2010)测得南亚带希奈金斯西北的花岗岩的锆石 ²⁰⁶Pb/²³⁸U法年龄410.8± 20 Ma, 指示早泥盆世的岛弧发育, 它在早二叠世再度活动。吉希格尼弧应为前述佐伦弧的西延, 不同的是该地的早泥盆世砂岩为河流相沉积(Krö ner et al., 2010), 表明这个弧(至少部分地区)早泥盆世已隆出海面。尚未测到志留纪弧岩浆岩的年龄, 但泥盆系砂岩中碎屑锆石380— 440 Ma的年龄值表征了该地或邻侧地区有志留纪— 中泥盆世的火山弧发育(Krö ner et al., 2010)。

吉希格尼山南坡的英云闪长岩片麻岩年龄为363.9± 3.9 Ma(Krö ner et al., 2010), 可能指示晚泥盆世又有弧岩浆活动。在其西北的车勒(Tseel)— 曹格(Tsogt)地区, 变质花岗岩测有384± 2 Ma、358± 6 Ma(Kozakov et al., 2002)和361± 1 Ma(Krö ner et al., 2007)的年龄值, 证实该地晚泥盆世确有弧岩浆活动, 吉希格尼岛弧进一步壮大。受泥盆纪末— 石炭纪初变形事件影响, 戈壁阿尔泰带因东西向挤压造成南北向褶皱(伴有岩浆侵入), 早石炭世发育山间盆地, 之上直接覆以中— 晚二叠世的陆相沉积, 缺失上石炭统— 下二叠统(Lamb et al., 2008)。

外阿尔泰带特征的岩石地层记录是下泥盆统3000 m厚的海相中基性火山岩, 向上变为长英质火山岩和凝灰质浊积岩(Krö ner et al., 2010)。这与其东的讷么格山区的同时代地层十分相似(下泥盆统是2000 m厚的中基性熔岩和凝灰岩, 中泥盆统是1400 m 厚的流纹岩和英安岩), 说明该带的中北部是讷么格弧后海盆的西延, 只是因为外阿尔泰带东南地区早石炭世钙碱性花岗岩的侵入而把两者的直接联系破坏了。该地的泥盆系被含杜内期的腕足类、三叶虫和腹足类化石的下石炭统不整合覆盖(Krö ner et al., 2010)。

外阿尔泰带构造变形的一个特点是有一期早于前述的泥盆纪末— 石炭纪初变形的剪切— 挤压运动, 记录在蛇纹石化的超基性岩和辉长岩中, 但泥盆纪岩石中未见超基性岩(Krö ner et al., 2010)。一种较好的解释是这些超基性岩是被肢解了的蛇绿岩套; 因巴彦查干洋在志留纪的消减, 佐伦— 吉希格尼弧以南的宽阔弧后海盆中的部分地区出现洋壳(可称额德伦金弧后洋盆)。志留纪末— 泥盆纪初, 随巴彦查干洋消减的加剧, 吉希格尼岛弧向南(西)推挤, 使额德伦金洋盆部分地闭合, 形成上述肢解了的蛇绿岩套, 同时该洋壳还向南消减, 在戈壁天山地区出现新的岛弧(据Krö ner et al., 2010, Tö mö rtyn山有399.1± 1.1 Ma的流纹岩)。

支持额德伦金洋盆的另一证据是洋岛。一个典型且相对完整的洋岛序列见于原称“ 外阿尔泰地体” 西南、“ 讷么格地体” 西延的“ Baruun Huurai地体” 中, 位于该地体东南部的“ Hairhan” 次地体为火山岩— 碳酸盐岩— 陆源碎屑岩(夹灰岩)的序列, 灰岩中见大量早石炭世韦宪期和谢普考夫期的浅水化石(Badarch et al., 2002, 并见前脚注①)。这些化石指示早石炭世额德伦金洋盆仍在发育, 随洋壳消减、晚期洋岛靠近大陆块而接受陆源碎屑沉积。

综上所述, 西南蒙古地区晚古生代构造单元自北向南依次为:巴嘎博格多地块, 巴彦查干洋盆, 吉希格尼岛弧, 外阿尔泰弧后海盆, 额德伦金洋盆(含其中的洋岛), 戈壁天山岛弧。

4.3.2 晚古生代演化

西南蒙古地区晚古生代的演化可以额德伦金洋盆为界分南、北两部, 简述如下。

北部地区以巴彦查干洋盆的演化为主线, 它在志留纪— 泥盆纪发生向南的消减, 继之发生2期重大的构造— 热事件。第1期发生在早石炭世, 因洋盆闭合, 吉希格尼弧与其北的巴嘎博格多地块碰撞, 同时还与其南额德伦金洋盆闭合部分的山链发生碰撞。代表性的岩体有:吉希格尼山北坡的花岗(片麻)岩340.9± 2.5 Ma和350.4± 1.7 Ma(Krö ner et al., 2010), 希奈金斯附近的安山岩357.8± 3.2 Ma(Krö ner et al., 2010), 昌德曼附近的花岗杂岩约345 Ma(Hrdli č ková et al., 2008)。碰撞挤压和岩浆活动使该区隆起, 缺失晚石炭世沉积。早二叠世是第2次碰撞期, 是前述南戈壁地区与中戈壁地区碰撞的西延, 在本区表现为焊接了吉希格尼弧的巴嘎博格多地块与其北的湖区带(或称“ 湖(Lake)地体” , Badarch et al., 2002)发生碰撞。代表性岩体(除前列的外)有(均据Krö ner et al., 2010):吉希格尼山南坡的糜棱岩化花岗岩286.8± 1.8 Ma, 中粒花岗岩279.6± 3.9 Ma, 花岗岩席295.7± 2.2 Ma, 页理化闪长岩289.2± 2.3 Ma, 希奈金斯西北混合岩化浅色花岗岩292.4± 3.6 Ma和277.7± 2.4 Ma。伴随碰撞和岩浆岩侵入全区在早二叠世隆起, 缺失下二叠统; 陆相的中— 上二叠统仅见于个别地点, 如希奈金斯(表1, Lamb et al., 2008)。

晚二叠世晚期, 随造山带坍塌, 并可能受制于湖区带的隆升, 在该地的东北侧(昌德曼附近)出现两条窄长槽地接受来自额尔德尼达来海盆的海侵(图 4), 沉积相当塔温陶勒盖组上岩段(含煤段)中上部的含煤地层。

南部即额德伦金洋盆以南, 早泥盆世有岛弧发育, 伴有早— 中泥盆世的砂泥岩和硅质岩沉积。晚泥盆世— 石炭纪初挤压隆起, 中泥盆统之上不整合覆以韦宪期— 晚石炭世沉积, 厚约1000 m(Krö ner et al., 2010), 故南部与北部的明显不同是有上石炭统发育。晚石炭世额德伦金洋盆再次向南消减, 有强烈的钙碱性岩侵入, 如戈壁天山带内302± 3 Ma的花岗闪长岩(Yarmolyuk et al., 2008), 301.4± 1.2 Ma的浅色花岗岩和301.1± 1.6 Ma的中粒花岗岩(Krö ner et al., 2010), 戈壁天山杂岩带(岩浆弧)形成, 曾被称为“ Atasbogd地体” (图5-b)。温泉西北的花岗闪长岩为299.9± 1.6 Ma(Krö ner et al., 2010), 说明早二叠世该地仍有岩浆侵入活动。由于至二叠纪初额德伦金洋盆已闭合回返, 南部地区二叠纪全面隆起, 故该地与北部地区相似的是缺失二叠系沉积, 但没有接受晚二叠世晚期的海侵。

因晚石炭世的消减区域上有挤压变形发生, 伴以片麻理发育和混合岩化(Krö ner et al., 2010)。区域上的最后一期重大变形可能发生在早三叠世, 以强烈的北东东— 南西西走向的劈理为特征, 使所有地层都卷入轴面陡立的褶皱, 并使晚石炭世形成的褶皱发生重褶(Lehmann et al., 2010)。该期挤压变形在其北部地区也有强烈反应, 造成昌德曼附近的两条海侵槽地闭合回返, 海相的含煤地层发生褶皱。

文中的研究清楚地表明蒙古二叠纪的海退自西向东发生。西部因洋盆张开的时间早(新元古代), 消减也发生得早(早古生代初), 兼之石炭纪— 二叠纪强烈的岩浆侵入活动, 蒙古西部的某些地区晚石炭世(如西南蒙古的北部地区)即已结束海相沉积史, 石炭纪末— 二叠纪初因阿达察格洋盆和额德伦金洋盆闭合, 二叠纪蒙古西部地区已全面隆起(仅昌德曼附近的窄长地区接受过晚二叠世晚期的海侵), 海相沉积仅见于蒙古的中部和东部(图 4)。蒙古国二叠纪出现的“ 西山东水” 的古地理面貌一直持续到新生代, 只是在中— 新生代表现为“ 西山东盆” ; 即使某些地史阶段(如早— 中侏罗世, 早白垩世)蒙古西部有盆地发育, 规模也远逊于东部(Wu, 2013)

中国是蒙古的邻国, 大地构造演化与之有相似之处, 如侏罗纪开始的东、西两部大地构造演化的分异, 在中国和蒙古都清楚可见(吴根耀, 2013)。中国地域远较蒙古辽阔, “ 盆” “ 山” 耦合关系远较蒙古多样和复杂, 故与蒙古不同的是二叠纪以来古地理格局几经变迁。简单地说, 二叠纪— 三叠纪因西南有古特提斯洋发育, 华南普遍为海相沉积, 故表现为“ 北高南低” (张旗等, 2013)。晚中生代因中国东部燕山期碰撞高原(吴根耀等, 2002)和蔚为壮观的东亚燕山期山系(Wu, 2005)的发育, 出现“ 东高西低” 的构造— 古地理面貌。新生代, 因新特提斯洋的最终闭合和印度— 欧亚2大板块的碰撞, 形成“ 西山东水” 的地形— 地貌格局。

古亚洲洋南支尽管都以既有向北又有向南的消减和晚古生代内发生多期消减为特征, 但西段、中段和东段演化的细节(沟弧盆系发育的时代和具体特征)尚有不同, 反映了洋盆演化阶段即有剪切转换带存在。中段与东段之间的转换带较为清楚, 称东蒙剪切带(图 1), 部分地段迁就了地史期间的祖恩巴彦断裂发育。它的直观之处在于印度板块与欧亚板块的碰撞、尤其是前者在帕米尔地区的楔入, 对亚洲大陆腹地的喜马拉雅期变形有明显影响(如缅甸西部的陆— 陆碰撞可影响到千千米之外的中国西南和中南地区; 吴根耀等, 2012), 但因东蒙剪切带的发育, 蒙古东部新生代演化却没有受这一碰撞事件影响(Blight et al., 2008)。文中的研究则表明, 中二叠世从南戈壁地区延入内蒙东部的残留海盆在晚二叠世发生分异:南戈壁海盆持续发育, 内蒙东部的海盆则或闭合或成为陆相盆地, 也意味着东蒙剪切带起了变换作用。

对蒙古中部与西部之间的转换带以前很少论及。文中已指出了新元古代— 早古生代两地洋盆演化的明显不同; 二叠纪出现“ 西山东水” 的构造格局也表明两者间应有一明显的分界, 即文中提出的蒙古二叠纪“ 三叉构造” 的南支。今后应加强对这一剪切转换带的研究, 在条件成熟时给予正式命名。现蒙古的地体构造图强调近东西向弧形的蒙古中央构造线(Mid Mongolian Tectonic Line)或蒙古主线性带(Main Mongolian Lineament), 据之将蒙古分为北、南2个超块(较“ 超地体” 更高一级的构造单元), 其实对它在区域构造演化中的意义并不十分清楚(如Windley et al., 2007)。作者呼吁今后在中亚造山带南带的工作中应加强对近北北东向的剪切转(变)换带的研究。

中亚造山带是世界上构造最复杂的地区之一。新生的板块构造在刚“ 登陆” 时面对如此复杂的“ 板内” 现象难免显得苍白无力。在经过若干年的探索后引入了北美西海岸的“ 构造— 地层地体” 这一新的理论指导并获得了广泛的采用。要指出的是:蒙古的地质构造实质上是一个多岛洋里各种未被消减下去的地质记录组成的构造大拼盘, 与北美西海岸一系列异地移置来的地体拼贴到原地的北美克拉通西缘本质上有所不同; 兼之洋盆闭合后改造的多期性和复杂性, 据现存情况划分的超地体、地体和次地体实际上是巨构造带、构造带和亚构造带(Krö ner et al., 2010, 对此有精辟的论述)。文中的研究已表明原称的“ 古万赛汗地体” 至少包括了地史期间2个不同的构造单元, 一是志留纪— 早泥盆世的弧前盆地, 二是泥盆纪产斑岩型Cu-Au-Mo矿的岩浆弧(已改称“ 东曼达洛包弧” )。同样, 地史期间的同一构造单元因解体且各部分后期改造的情况不同而被划分成几个“ 地体” 。

对中亚造山带南带这样构造极其复杂的地区, 应广采各大地构造学说(包括“ 构造— 地层地体” 学说)之长处, 以反序研究与正序研究相结合、建造研究与构造研究相结合的方法, 尽可能客观地进行构造— 古地理重建。所谓“ 反序” , 是从现存的状态出发, 由近及远地逐层剥去叠加其上的各后期阶段的改造, 凸现洋盆消减和嗣后碰撞阶段的面貌; “ 正序” 则是综合地层古生物学、地球化学、同位素年代学、古地磁学和构造地质学等方面的资料, 在恢复古亚洲洋多岛洋格局的基础上, 重塑沟弧盆系的原始空间配置, 指出消减方向和历次运动的造山极性。这样的构造— 古地理重建也是正确评价矿产资源(不管是内生矿床还是沉积矿产)的基础(Feng et al., 2013)。