新生代构造地貌演化
准噶尔盆地位于天山、东西准噶尔山和阿尔泰山之间，蓄含了丰富的石油资源，其基底为海西褶皱构造层，盖层由晚古生界和中、新生界组成。新生代，由于印度与亚洲大陆的碰撞及其随后的陆陆汇聚效应，准噶尔盆地周缘的褶皱山系，南侧的天山和北侧的阿尔泰山脉在新生代都发生了快速的隆升-剥露作用，新生代构造变动剧烈；盆地周缘的一些大型断裂带，如盆地北侧额尔齐斯河活动断裂带、东北侧的二台-可可托海断裂带、西北侧的达尔布特断裂及其盆地南缘的天山山前逆冲断裂带等新生代活动强烈，并控制了区域或局部地形地貌的形成与演化。然而对盆地内部的新构造活动研究相对较为薄弱，普遍认为盆地内部为相对稳定的块体，新生代构造活动不显著。
准噶尔盆地北部顶山地区是我国寻找可地浸砂岩型铀矿远景区段之一，具有一定的铀矿资源潜力。自20世纪80年代初期水成铀矿理论引入以来，经过多轮钻探找矿工作，在准噶尔北部的顶山地区，已经发现了层间氧化带砂岩型铀矿化点，有3个钻孔见到了具工业意义的砂岩型铀矿（图2-6-17）。
图2-6-17 准噶尔北部顶山地区区域地质构造简图及根据擦痕、节理统计推测的主压应力作用方向图
1—第四系；2—中新统索索泉组；3—始新统-渐新统乌伦古河组；4—古新统-始新统红砾山组；5—侏罗系；6—古生界；7—花岗岩；8—实测和推测断层；9—正断层；10—节理、擦痕野外统计点位置及编号；11—主压应力作用方向；12—矿化点位置
本节主要通过野外实地调查研究，结合遥感卫片解译分析，探讨该地区新生代构造活动特征，及其对地浸砂岩型铀矿的控制作用，指出区域成矿有利的远景地段。
一、区域地质背景
准噶尔盆地位于天山、东西准噶尔山和阿尔泰山之间，其基底为海西褶皱构造层，盖层由晚古生界和中、新生界组成。研究区位于盆地北部顶山地区（图2-6-17），出露的地层主要是新生界，包括古新世-始新世红砾山组、始新世—渐新世乌伦古河组，中新世索索泉组和第四系（图2-6-18）。目前，本区砂岩型铀矿的找矿目的层主要为古近系乌伦古河组。
红砾山组（E1-2h）为一套干旱-半干旱气候下形成的河流相沉积物，沉积物总体上呈下粗上细、北粗南细的变化趋势。底部为砾质冲积扇，往上过渡为砂质辫状河，至曲流河沉积。岩性从底部的砾岩、粗砂岩、薄层泥岩的韵律层，变化为厚层砂岩和泥岩互层，至砾岩、砂岩、泥岩韵律层，厚约63～403m，顶部含有钙结壳，不整合覆盖于下伏的中-古生界之上。
古近系乌伦古河组（E2-3w）总体上为一套湿热条件下形成的、以河流相为主的灰色砾-砂-泥岩组合，总体上由北东往南西，粒度变细。其主体分布在乌伦古河南岸的广大地区，厚度10～155m，其内发育大量的钙结核，顶部有钙结壳。可分为三个旋回，下部为砾质冲积扇体和扇缘沼泽沉积，岩性为砾岩、砂岩和薄层泥岩的韵律层，顶部有厚层泥岩，含炭化植物碎屑；中部为辫状河及水下重力流沉积物质，由砾岩、砂岩及薄层砂质泥岩或泥质砂岩组成；上部为近端曲流河、浅水湖沉积，岩性下部为砂岩，上部为厚层红色泥岩夹薄层砂岩。与下伏的红砾山组成假整合或角度不整合接触，或直接角度不整合覆盖在古生界之上。
中新世索索泉组（N1s）为一套干旱炎热气候条件下形成的红色-杂色细碎屑沉积物，以泥岩为主，含泥质砂岩、粉砂岩，富含碳酸盐岩。研究区内出露广泛，但一般只保留在向斜的相对低洼处，往东南方向砂质层增多，出现砂-泥互层。为浅水平原湖泊和蒸发盐渍沼泽沉积，间有河道砂体，部分地区为三角洲相。与下伏的乌伦古河组呈假整合或整合接触，与下伏的红砾山组、古生界以角度不整合接触。平均厚度约60m。
第四系主要为一套松散的冲积、洪积砂土堆积物，研究区内主要是上更新统的新疆砾岩（Q3x），不整合或假整合于下伏的第三系、中生界、古生界之上。
二、新生代构造活动特征
在新生代新疆处于南部印度板块与欧亚板块碰撞及其随后印度板块向北推挤、北部西伯利亚板块不断从NE方向向挤压的联合作用中，盆地南部的天山和北侧的阿尔泰山新生代构造活动强烈，盆地内部新生代变形总体上不强，地形相对较为平坦，但喜马拉雅运动在盆地仍有显示，主要表现为间歇性沉积了不同时代的沉积地层，造成了地层间的角度不整合接触，也导致了基底断裂的复活，并而由此产生了一些地表的破裂和断块的掀斜，造成了第三系轻微的褶皱变形，形成了独特的多断块、多洼地的构造-地貌形态（图2-619）。
（一）地貌特征
准噶尔盆地北部基本上全为荒漠区，该区一个典型的地貌特征是，在荒漠区内展布有众多大小不同、深浅不一的封闭型洼地，如黄花沟洼地、顶山盐池洼地（图2-6-19、2-6-20）、萨尔多依洼地等，和荒漠峡谷型洼地，如三个泉EW向峡谷型洼地等（图2-6-20）。这些洼地地形较周围地区明显低洼，也是周围地区暂时性地表径流的汇集场所，但一般都没有出口，水只进不出。洼地的深度在100m以上，盐池洼地为210m，黄花沟洼地为280m，最大的如三个泉洼地，可达350m。对于其成因，彭希龄（1987）认为这些洼地是流水和风共同作用的结果。
图2-6-18 准噶尔盆地北部顶山地区新生代地层柱、沉积环境及其接触关系图
图2-6-19 准噶尔北部遥感卫片图像（ETM1.4.5波段）
①三个泉峡谷；②顶山盐池洼地
经野外实地踏勘，笔者发现这些洼地和峡谷或者位于不同方向隐伏断裂的交汇处，如黄花沟洼地位于NE走向克-夏断裂带的分支断裂与隐伏的NW向断裂、EW向交汇处；或者位于隐伏的东西向断裂地表破裂处，如三个泉峡谷型洼地和盐池洼地分别位于隐伏的EW向三个泉断裂和吐兹多依拉断裂通过处。
石油勘探资料表明，这些断裂都是隐伏的基底逆冲断裂。笔者认为正是由于深部的隐伏断裂逆冲作用，控制了地表洼地或峡谷型洼地的形成：虽然隐伏基底断裂逆冲作用切割的深度仅达到侏罗系，但造成了之上白垩系、新生界的上拱，从而使地表呈现为张性破裂（图2-6-20），导致了固结不老、近似水平的白垩纪、新生代岩石张性破碎，并发育了大量的与深部断裂密切相关的张性节理。地表暂时性的径流从而不断地沿其节理面、破碎面切割，搬运碎屑物质。暂时性的水流消失后，未来得及固结的碎屑物质，由于风暴的搬运而吹往它地。如此往复，形成了这种特殊的洼地或峡谷。因此，这种由于深部断裂的逆冲推覆、导致地表张性破裂而破碎、受降水冲蚀及风力共同作用而形成洼地或峡谷的现象，也是本区新生代构造活动，结合大自然的流水和风力共同作用的结果。
图2-6-20 准噶尔盆地北部深部逆冲推覆导致的地表形成洼地示意图
（以三个泉为例，CD位置见图2C-D）
Q3—晚更新统；N—索索泉组；E1-2w—乌伦古河组；E1-2h—红砾山组；K—白垩系；J—侏罗系；C-T—石炭系-三叠系
（二）断裂和褶皱构造特征
从TM合成图像中（图2-6-19），可以发现本区地貌平坦，新构造活动不强，但是也可以清晰地发现盆地内部发育了一系列NWW-近EW、NE和NW走向的断层。其中NE走向的断层一般都发育在研究区的西部，EW走向的断层，发育在研究区的中部、盆地内部。另有少数隐伏的SN向和NW向断裂。由于不同方向隐伏基底断裂的发育，浅部地表的张性破碎而风化及其断裂的掀斜作用（图2-6-20），将研究区切割成地表浅部多个相互独立、深部可能又相互联通的块体（图2-6-17、2-6-19）。
大型的NWW-EW向断裂包括了吐兹多依拉断裂（图2-6-17、2-6-19中的F1）、三个泉断裂（图2-6-17、2-6-19中的F2）和乌伦古河断裂，皆是隐伏断裂。吐兹多依拉断裂（F1），是准噶尔盆地乌伦古坳陷北侧的边界，也是准噶尔地块北部边界壳层断裂的组成部分。经地震验证为一组宽约500m，高角度的逆冲断裂破碎带，断面北倾，倾角70°以上，断距约900m，断开最高层位为侏罗系，白垩系未见断开。在地表，该断裂通过处，可见一系列泉水发育。在顶山盐池北坡，该断裂虽然没有出露地表，但是深部断裂的逆冲推覆，地表上拱，使白垩系及以上地层发生上拱形成掀斜褶皱，产生张性破裂，局部地段上覆的地层已经被剥蚀，另外地段仍保留掀斜褶皱，形成一个向东张开峡谷型洼地（图2-6-19中的①，图2-6-21），成因可见于图2-6-20。
三个泉断裂（F2）位于准噶尔盆地的腹地，总体上呈近EW-NWW走向，也是一条基底隐伏断裂，具有长期的活动历史。断裂带切穿了基底古生代地层，表现为一条逆冲性质的断层。由于断裂的深部逆冲、浅部上拱，导致了地表的拉张破碎和断块的掀斜，形成了一条约1～1.5km宽、几十公里长近EW-NWW向展布的大峡谷（图2-6-19中的②），将准噶尔盆地一分为二，其南侧为第四纪沙漠覆盖区，即古尔班通古特沙漠，北侧为戈壁荒漠带，峡谷带地表有多个泉水沿断裂带展布。
图2-6-21 顶山盐池北坡吐兹多依拉断裂的地表上拱褶皱和张性破裂带
1—砾岩；2—砂岩；3—粉砂岩；4—泥岩；5—张性破裂带；
Q3x—晚更新统；N1s—索索泉组；E2-3w—乌伦古河组
NE-NEE向断裂带主要分布于盆地的西侧，最大的断裂为克-夏断裂带，与吐兹多依拉断裂带呈“入”字型相交，是一条在海西运动基础上又经印支运动推覆断裂带（图26-17、2-6-19中的F3），由一系列舌状滑脱体联合组成。在研究区的小海子（吉力湖）的东南侧，可见该方向的断裂带出露（F4）。断裂带下盘为石炭系的火山岩，上盘为索索泉组的红色砂、砾岩。断面倾向北西，倾角大约60°～70°。沿断裂带有一系列泉水展布，同时可见索索泉组的红色砂岩靠近断裂带产状明显变陡（图2-6-22），指示了该断裂新生代仍在活动。卫片解译也可以发现，在盆地的西部有一系列北东走向的线性构造。
盆地内部NE-NEE向断裂发育不多。结合卫片解译（图2-6-19），在杜热村西北乌伦古河的北岸，新发现了一条NE走向的断裂（图2-6-17、2-6-19中F5，图2-6-23）。断裂带走向NE60°，倾角近似直立，为一条具有走滑性质的正断层。断层的南东盘为乌伦古河组的砂、砾岩，北西侧为红色泥岩（可能为索索泉组）。断裂带内发育有20～30cm宽的断层泥，由红色泥岩和砂岩组成，夹有上盘的砾岩。往北东方向追索，沿断裂可见多个断层陡坎，显示了该断层现今仍有活动。
研究区内总体上地层产状平缓，一般倾角都小于10，总体上倾向南西。倾角陡的地层仅见于断裂带两侧，是由于断裂的掀斜作用而致，如顶山盐池的北坡，乌伦古河组地层局部可达25°（图2-6-21）。第三系组成的褶皱总体上不发育，主要是一些十分开阔的平缓褶皱，如在顶山盐池一带可见，主要由索索泉组红色泥岩、砂岩层组成。
图2-6-22 小海子（吉力湖）南东NEE向正断层示意图
1—砾岩；2—砂岩；3—火山岩；4—正断层；Pz—古生代火山岩；N1s—中新世索索泉组
图2-6-23 杜热NEE向正断层（F5）示意图
1—砾岩；2—砂岩；3—泥岩；4—电子自旋共振测年采样点；N1s—索索泉组；E2-3w—乌伦古河组
（三）节理和擦痕统计分析
为了进一步确定主压应力作用方向，野外对发育在乌伦古河组和索索泉组的节理进行了统计分析。所测得节理基本不切穿层面，倾角在80°以上，大都是直立的节理，为张节理或剪节理。室内进行统计分析，得到了节理走向的玫瑰花图（图2-6-24）。图中可以得到，乌伦古河组中的节理集中在NNW、NEE和NE三个区间内，索索泉组、哈拉玛盖组中的节理集中在NNE、NW两个区间内，其中顶山盐池索索泉和西干渠索索泉组中的节理走向明显受深部隐伏的吐兹多依拉断裂的影响，出现较多的NWW走向的张节理。由于节理或为张节理或为剪节理，因而根据节理走向的集中方位，可以推测区域的应力作用方向，为NNW或NEE方向的挤压应力，总体上受近似南北向的应力作用（图2-6-17）。
野外对红砾山组和乌伦古河组发育的擦痕也开展了实地测量统计分析。擦痕主要发育在红砾山组、乌伦古河组的泥岩和砂岩中，擦痕面上往往都有方解石阶步发育，可以判断擦痕的运动方向。根据擦痕的运动学性质和擦面、擦线产状，通过电算或吴氏网投影，可以推测主应力的方位。本次研究，利用吴氏网进行了投图分析，其结果如图2-6-25所示。从图中可以区分出两个主应力作用方位：NNW向和NE、NEE向，红砾山组中擦痕推断的主应力方向为NNW和NEE向，乌伦古河组、索索泉组的以NNE、NE向为主，因此可以推测，NWW向和NEE向的主应力作用稍早，NEE方向的应力作用较晚。
图2-6-24 顶山地区第三系中节理走向玫瑰花图
图2-6-25 顶山地区第三系中擦痕产状的吴氏网投影图
综合节理和擦痕统计分析结果，可以得到区域可能存在两期的应力作用：早期为近似SN向的应力作用，晚期为NEE方向的应力作用。杜热NEE60°方向正断层的存在，也表明了区域存在NEE方向的应力作用。
三、新生代构造活动定年
（一）野外证据
在635西干渠第二个隧道处，在索索泉组红色砂岩中发现了一条NNE20°走向的节理，其内充填了上覆的新疆砾岩（中更新世）（图2-6-26）。节理宽约15～20cm，呈锯齿状，呈现出张性构造特征，其内充填的砾岩成灰白色，十分松散，其成分与上覆的新疆砾岩相同。因而可以确定，该节理形成于上覆的新疆砾岩沉积（中更新世）之前。
图2-6-26 顶山635西干渠索索泉组节理及其内充填的第四纪砾岩示意图
Q3x—晚更新统；N1s—索索泉组
（二）电子自旋共振（ESR）测年结果分析
在杜热断层中，有大量的都层泥发育（图2-6-23）。在断层破碎带中，等间距采集了五个断层泥岩样品，挑选了其中两个做电子自旋共振测年（ESR）分析（Z28-3和03-581）。同时在西干渠索索泉泥岩中，也有NE向的裂隙发育，在裂隙面上，有垂直脉壁的石膏生长，野外进行了采样（03-50-1）。电子自旋共振（ESR）测试工作由中国地质科学院地质力学开放实验室ESR实验室完成，其结果如表2-6-2所示。实验过程可以参考相关文献，如陈文寄（1991，1999）、Grun（1992）和Wu等（1999）。结果显示断层的活动年龄为0.13～0.44Ma，NE-NEE向裂隙发育的时代早于0.1Ma。因此，可以确定NE-NEE向的裂隙和断层活动的时代应该在0.1～0.4Ma之间。
表2-6-2 ESR（电子自旋共振）测年结果表
注：断层泥经过筛洗后，测试时主要矿物为石英；年龄计算公式为：TD/D，D是根据样品围岩中U、Th、K的含量来计算的，样品的测试分析工作由地质力学研究所ESR实验室完成。测试仪器为由Bruker公司生产的EMX-ESR仪器。样品中U、Th、K的含量由核工业地质分析测试中心测试完成的。
四、准噶尔盆地北部新生代构造演化
新生代沉积物质充填和新构造运动特征表明准噶尔盆地北部在新生代具有多期次的构造活动：受喜马拉雅运动的影响，准噶尔盆地从第三纪开始，盆地周缘山系不断上升，盆地总体下沉接受沉积，但其南缘下沉强烈，沉积厚度巨大，北部沉积薄，并受新构造的影响发生倾斜变形，形成北高南低的单斜坡状构造-地貌（图2-6-27）。
图2-6-27 准噶尔盆地北部新生代构造地貌演化示意图
（一）第一期：古新世—始新世（红砾山期）
该期（相当于红砾山组沉积期间）新疆北部的阿尔泰山、西准噶尔山脉等山系开始隆升，盆地北缘断裂发生逆冲推覆作用，盆地北部在断裂带前缘形成了厚层的粗碎屑沉积，以砾和砂质冲积扇为主，在远离断裂区发育河流冲积平原相沉积。晚期构造活动平稳，沉积了曲流河沉积（图2-6-27A）。
（二）第二期：始新世—渐新世（乌伦古河期）
在始新世早期（乌伦古河组开始沉积时），新一期的构造活动，表现为新疆北部山脉的又一次隆升和北缘断裂的逆冲推覆作用，在盆地北部的沉积了接近山脉和断裂带的冲积扇体沉积和远离活动带的河流相沉积，盆地内部则导致了红砾山组上部岩石被剥蚀［因而彭希龄（1998）称之谓“红砾山运动”］。之后至渐新世晚期，构造趋于平稳，从而在粗碎屑沉积之上，又沉积了近端曲流河相沉积体系和远端浅水湖泊体系。
（三）第三期：中新世（索索泉期）
从渐新世晚期，盆地北部整体上可能有一次轻微的抬升［即彭希龄（1998）的“乌恰运动”］，导致了乌伦古河组顶部大量姜结石和钙结壳的形成，及其与下伏的红砾山组、古生界一起掀斜抬升而被剥蚀。至中新世索索泉组沉积时期，研究区再次下沉，但地表地形可能存在多个起伏，局部出现河湖，在炎热干旱的条件下，接受红色碎屑沉积（图26-27）。至中新世哈拉玛盖组沉积时，气候条件变为稍为湿热，碎屑沉积物质颜色变为灰白色和灰绿色。
（四）第四期：中新世末-中更新世
中新世之后至中更新世，准噶尔盆地南部由于天山的强烈隆升，前缘断裂向盆地逆冲推覆，前陆盆地继续深坳，沉积了厚度巨大的山前碎屑沉积。而在盆地北部研究区内，除局部地段可能有少量沉积外，由于北部和西部的盆缘断裂主要表现为走滑性质，逆冲推覆作用不强，因而研究区总体上受北部山系隆升的影响而处于隆升剥蚀的状态，缺失了上新统至中更新统沉积，新构造活动不强。
乌伦古河组、索索泉组和哈拉玛盖组中发育的NE、NNE和NNW向的节理，及其红砾山组、乌伦古河组和索索泉组发育的擦痕主要形成于这段时间内。根据擦痕的发育层位，结合野外实地调查发现，及其断层泥、裂隙面上生长的石膏的电子自旋共振测年结果，推断在该构造平稳活动期间，也可以区分区两期的构造活动：即早期近似N-S向的挤压变形，晚期（0.1～0.4Ma）NEE向的挤压变形。
（五）第五期：晚更新世-至今
晚更新世期间，盆地北部再次下沉，区域接受了晚更新统新疆砾岩组的沉积。此后，盆地再次整体抬升，遭受剥蚀。这期间，研究区的新构造活动则主要表现为受基底隐伏断裂逆冲推覆的影响，造成了第三系地层的倾斜变形和轻微的宽缓褶皱，并造成了地表块体的掀斜。在地表，岩石中节理发育，并由于地表径流和风力的共同作用，形成了研究区独有的洼地或峡谷型洼地的构造-地貌形态（图2-6-27）。
五、对砂岩型铀矿的控制作用初析
准噶尔盆地北部新生代构造活动虽然其强度不大，但与砂岩型铀矿的成矿作用关系密切：新生代构造活动则控制了区域的构造-地貌演化，影响了地下水补径排体系，从而控制了可地浸砂岩型铀矿成矿作用（图2-6-28）。
图2-6-28 准噶尔北部地区层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式图
（据林双幸等，2003，改编）
1—第四纪砾岩；2—索索泉组红色泥岩；3—不透水层（泥岩层）；4—透水层（砂岩层）；5—逆冲断层；6—正断层或张裂隙；7—黄铁矿和炭化植物；8—铀矿体；9—层间氧化带前锋线；10—深部还原性气体
上升方向；11—层间含氧含铀水运移方向和大气补给水；Q3x—晚更新统；N1s—索索泉组；E2-3w—乌伦古河组；E1-2h—红砾山组；H2S—含硫化物气体；O2+U6+—含氧含铀（6价）地下水
首先，由于研究区新生代构造活动不强，盆地整体下降接受沉积，在相对还原性质下，沉积了河流相含炭质碎屑的砂体，形成了本区砂岩型铀矿的原始堆积和赋矿地层；晚新生代适度的构造运动，造成了研究区内找矿目的层——乌伦古河组地层在内的第三系的总体抬升和掀斜，构成了完整的地下水补-径-排体系；而且，找矿目的层出露地表而遭受剥蚀，有利于含氧含铀地下水进入砂岩层，顺层流动，与砂体中的含炭有机物质发生氧化还原作用，在氧化还原带前锋沉淀而形成砂岩型铀矿床；第三，根据石油资料，研究区含有多个油气田，因而隐伏断裂的发育，也有利于深部的油气沿断裂带上升（图2-6-28），与还原剂含量不高的原生砂体发生还原反应，增加地层的还原剂的含量，有利于后期再次与含氧含铀地下水发生氧化作用而成矿。
其次，由于本区有多个方向的基底隐伏断裂发育，将研究区切割成多个相互独立的块体；基底隐伏断裂的逆冲推覆，导致了地表地形的上拱而产生张性破裂，形成了该区独特的洼地或峡谷型洼地地貌形态，洼地的深部可达300多米，这些洼地或峡谷就成为地下水局部性的排泄源；根据唐鸿赞（2002）、何江涛等（2000）等研究，本区地下水的主要补给源来自于向东北部的阿尔泰山，这样来自于东北方向的地下水，在浅地表由于多个局部排泄源（如黄花沟、盐池等）的存在而排泄地表（图2-6-28）；同时各个块体之间由于断裂为压性的逆冲推覆，对地下水具有一定的封闭性，阻止了地下水之间的顺利连通，促使地下水沿断裂带上涌而可能排泄至地表，因此，含氧含铀的地下水不能顺畅地在地层中长距离的贯通流动，没能大规模地搬运沉积地层中的铀，进而在氧化还原带前锋成矿；第三，即使在早期地下水的顺层流动作用下形成了的层间氧化带型铀矿，但是由于后期隐伏断裂的逆冲作用，地表块体的掀斜作用而影响了块体的地表地貌，从而影响了地下水的流动方向的改变，造成早期的矿化体再次溶解、搬运，因而矿体的规模受限制，也增加了找矿难度。
上述分析表明在该区块体面积大、具有稳定的斜坡带，应该是成矿的有利区域。研究发现，本区三个泉斜坡带（图2-6-17、2-6-19），具有类似的地质条件：斜坡带面积巨大，达6000多平方公里，找矿目的层乌伦古河组在斜坡带上埋藏较浅，地层呈向南稳定倾斜的单斜带，地层倾角小于10°，深部隐伏断裂不发育，浅部无张性断裂发育，斜坡带新构造运动弱，具有相对独立的地下水补经排体系。此外，根据石油资料显示，该斜坡带深部含有石油，深部含油气物质可以沿断裂带上升，还原地层中的砂体，增加地层的还原剂含量（图2-6-28），有利于后期含氧含铀地下水与砂体发生氧化还原作用，从而形成层间氧化带砂岩型铀矿。
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（陈正乐，刘健，宫红良，郑恩玖，王新华）
新生代构造运动是羌塘陆块再度抬升，以致成为“世界屋脊上的高原”的重大地质事件，其最终结果是盆地中今天所能触及的多层次构造-地貌、构造河谷与水系、新生代构造盆地巨厚沉积、活动性断裂、新生褶皱、地震与火山活动等一系列地质遗迹，以及由此而引起的恶劣的气候条件和自然环境。当然，作为羌塘盆地新生代每一次地质事件的产物，其形成不仅仅表现在盆地沉积充填序列及地层接触关系上，从更深层次上是物质运动形式的深部地质效应。只有将新生代沉积（包括火山沉积）与新构造运动联系起来，将羌塘盆地纳入到青藏高原地球动力学背景中加以研究，才能更全面深入地认识新生代羌塘盆地东部动力学演化与区域构造发展的依从关系。
（一）构造地貌——夷平面
羌塘东部以巍峨高峻的雄姿构成青藏高原地势上最高一级台阶，地貌中部高，向南北两侧依次降低。以唐古拉山脉为界，南侧属藏北高原湖盆区南羌塘山原湖盆亚区那曲东部高山峡谷小区，区内平均海拔4500m，地貌由南北向尖窄山脊、沟谷、冰缘地貌组成。山体陡峭，沟深岭峻，地势险要，多级河流阶地发育。山脉以北为Ⅰ级高原平原地貌单元——青南台原区，海拔4800～5100m，地形由北西向丘陵山地、宽谷、盆地组成，地势平坦，视野辽阔，湖沼发育，发育完整的三级夷平面代表了新生代三期显著的构造抬升（图版Ⅳ-2）。
第一级夷平面 为盆地界面，在唐古拉山以北巴庆盆地新近纪沉积物中保留较好，而以南不发育。海拔4900～4790 m，地表平坦而连续，地形起伏微小。此面是晚新生代盆地裂陷过程中剥蚀成因的区域性加积面，也是羌塘东部现今“水平面”高度，堆积物为盆地中的第四系。
第二级为主夷平面 分布较广、保存面积较大，海拔高度5250～5100 m，普遍出现于唐古拉山南北两侧各大流域的源头及河间缓平分水岭地带，且向山前地带缓慢降低，反映山体后期上隆过程中的拱曲变形作用。它切削的地层主要为上三叠统、中侏罗统和古近系。在靠近夷平面的地表岩层上保留有溶洞、小矮石林等古岩溶地貌，反映了地壳挤压缩短增厚期后经过区域性剥蚀夷平作用所形成的区域性缓起伏层状地貌面。这级夷平面在青藏高原地区普遍存在，潘保田等（1998）根据青藏高原北部边缘的甘南高原武都地区的主夷平面上三趾马动物群、古地磁和FT（裂变径迹）测年研究，认为青藏高原主夷平面发育于18～3.4 Ma之间，以后因高原再次隆升而结束。夷平作用搬运的物质堆积于低洼地带形成沱沱河组。
第三级夷平面 是唐古拉山脉山顶面，海拔在5600～5400 m 之间，单个山体上遗留面积较小，但高度大体一致，大部分为现代冰川覆盖（图版Ⅳ-2）。该级夷平作用切削的最新地质体为中侏罗统和印支期侵入岩，与整个青藏高原I级夷平面相对应，形成于始新世-中新世（35～20 Ma），与之对应的盆地沉积物为牛堡组和沱沱河组。孢粉和其他生物化石表明当时的海拔在1000～1500 m之间。
（二）构造河流
河流阶地是新生代构造运动，尤其是更新世以来构造运动的重要表现形式。研究区北部位于长江、怒江、澜沧江源头。唐古拉山北部各支流从南北两侧汇入当曲后向北流进沱沱河。南部本曲、索曲、连曲和益曲从四周汇集索曲以后，自北向南注入怒江。上述河流沿岸均发育阶地，其中当曲发育4级堆积阶地；杂曲上游为3级阶地；索曲上游发育3级堆积阶地，中下游为7级阶地（4级以上为基座阶地）。这些不同类型和级别的河流阶地代表了羌塘陆块东部典型的NW向及SN向盆-山系统，记述了更新世以来区内地壳多阶段的间歇性抬升和不均衡掀斜运动［84］。
（三）地震活动
羌塘地区是我国现代地震多发区，唐古拉山北部地震活动频率高，震级大，破坏性强，唐古拉山南部相对较弱。据杂多县和安多县环境检测站记载，自1975年以来，北部地区共发生地震14次，其中6 级以上地震3 次，4～6 级地震8 次，4 级以下地震3 次，大多数地震属于构造地震，震中主要沿活动性正断断层和走滑断裂分布。1975 年5 月5日发生在杂多县旦荣乡一带的地震是该区有史以来规模最大的地震，震级达6.5级，地震震中位于当曲-木塔断裂带附近，造成的地层错断和地壳掀斜、地表断裂至今仍可看到（图版Ⅳ-3）。
（四）热泉活动
研究区现代地壳热流值高，热能资源丰富，受活动性断裂控制的现代温泉活动是该区新构造运动的又一种重要表现形式。
野外地质调查发现，区内热泉点主要分布于巴庆盆地南侧，在112道班-本塔断裂带亦有泉点出露（表4-7）。温泉成群线性展布，其空间发育方向有两组。一组沿北西西向正断裂分布，如当曲-木塔断裂带和112道班-本塔断裂带。另一组与当曲-查吾拉北东向张扭性断裂带的走向一致，热泉的活动引起大量钙华堆积，形成钙华台地、钙华锥、钙华平原等现代地貌景观（图版Ⅳ-4）。
表4-7 研究区热泉特征统计表
（五）火山喷发活动
火山活动和岩浆作用是地壳运动能量释放的一种方式，也是新构造运动的重要表现形式。研究区新生代火山活动主要是北羌塘-昌都陆块上的高钾钙碱性岩浆喷溢作用，形成了查保马组辉石粗面质和石英粗安质火山熔岩台地，构成现代地貌上的二级夷平面。
（六）褶皱变形
新生代盆地的褶皱变形在盆地古近纪和新近纪地层中，尤其是唐古拉山南部压陷性盆地表现最为明显，出现了一系列轴向北西西-南东东向平缓-开阔构造盆地。盆地长宽比2∶1～3∶1，靠近断裂一翼地层倾角稍陡，另一翼十分平缓，地层均向盆地围斜内倾（图版Ⅳ-5），体现了盆地褶皱作用与盆缘断裂活动之间有着成生关系。
（七）断裂变形
断裂是新生代盆地中主要构造形迹，唐古拉山南部盆缘断裂在新生代期间发生了以逆冲推覆变形为主导作用的构造变革，如双湖-查吾拉断裂带，北东向展布的当曲-白雄压扭性走滑断裂等。它们在新生代复活将阿布山组、牛堡组以及康托组切断，并使古近纪—新近纪沉积严格限定在推覆体的前缘。新近纪以南北向张性断裂活动为特色，索曲流域更新世以前的东西向水系不同程度地偏转到南北向现代峡谷中。北羌塘盆地新生代断裂活动以张性和张扭性为主，与之伴生的盆地为簸箕状单边断陷盆地，或火山盆地。断层的活动引起盆地基底单方向掀斜，物源“索根”特征显著（图版Ⅳ-6），地层呈单斜产出。北羌塘盆地新近纪断裂活动十分强烈，北东向断裂左行走滑运动制约着热泉的分布和钙华的堆积。南北向张性断裂控制了当曲流域现代河流的分布与发育。
中国东部新生代发育典型层状地貌，包括不同时期形成高度不同的夷平面和河流阶地; 夷平面主要形成于新生代早中期，河流阶地主要形成于第四纪 ( 吴珍汉等，2001) 。作为构造地貌重要类型，区域夷平面的发育与新生代构造运动、古气候变化和古环境演化都存在密切关系。
一、区域夷平面及对比分析
早燕山期挤压缩短和地壳增厚，导致扬子地块和华南地块发生大面积隆升，形成古海拔不尽相同的高平原。由于晚燕山期伸展构造运动和喜马拉雅期地壳运动，在部分地区形成白垩纪—古近纪断陷盆地和坳陷盆地，在武陵山西北侧形成大庸-阳和断陷盆地，在武陵山东南侧形成高桥-张曹坪-沅陵断陷盆地，在洞庭湖与鄱阳湖等地区形成第四纪断陷盆地 ( 图 1-9) 。显著的地貌反差导致古平原剥蚀解体，残留海拔不同的剥夷面，不同时期形成不同高度的夷平面。
根据区域地貌观测资料，张家界周边的贵州北部、鄂西山地与巫山、大娄山晚白垩世—新生代早期发育2 级夷平面，海拔分别为1600 ～2000 m 和800 ～1200 m，由不同高度的山顶面构成 ( 王乃梁，1980) 。新生代中晚期，在张家界西南侧广西地区发育 7 级夷平面与剥夷面。第一级夷平面表现为齐平的山顶面与山峰线，西北高东南低，总体分布于海拔1200 ～ 1600 m，与滇东南海拔 1800 ～ 2000 m 的高原面呈渐变过渡关系; 第二级夷平面分布于桂中中低山区与广西盆地，海拔约 800 ～1000 m; 第三 ～ 第七级夷平面主要分布于广西盆地，属间歇性相对抬升的梯级剥夷面 ( 王乃梁，1980) 。中国东部新生代不同时期夷平面在不同地区发育时代存在一定的可对比性 ( 表 1-1) 。广西分布于海拔 1200 ～1600 m 的第一级夷平面形成于古近纪; 在贵州山地古近纪发育大娄山期或鄂西期夷平面，分布于海拔 1600 ～2000 m，在燕山地区古近纪发育北台期夷平面，分布于海拔2000 ～23000 m 和1600 ～1800 m。广西分布于海拔800 ～1000 m 的第二级夷平面上覆上新世砖红色风化壳，下伏岩层的剥夷时代应早于上新世，属中新世剥蚀夷平的面状构造地貌; 在贵州山地，中新世夷平面称为山盆期或山原期夷平面，分布于海拔800 ～ 1200 m; 在燕山地区，中新世夷平面称为唐县面，分布于海拔 1300 ～ 1500 m 与 1100～ 1200 m; 在黄山被称为皖南剥夷面，在大别山被称为淮南剥夷面; 在东北吉黑地区被称为布西期夷平面，分布于海拔 800 ～ 1000 m。上新世—第四纪由于气候波动和新构造运动，在广西盆地 100 ～650 m 形成 5 级层状地貌面; 在山东低山丘陵区形成临城期剥夷面，分布于海拔 150 ～200 m。
图 1-9 长江中下游地区构造地貌分布图
二、张家界构造地貌及演化过程
张家界地区泥盆系、二叠系与侏罗系共同经历了早燕山期挤压缩短与地壳增厚过程，导致张家界及邻区武陵山与雪峰山地区发生较大幅度隆升，形成古高平原。白垩纪发生了区域性伸展构造运动，导致地壳局部显著减薄，在武陵山东南和西北两侧分别形成白垩纪断陷盆地，沉积了厚达千余米的白垩纪—古近纪紫红色砂砾岩系。在白垩纪盆地裂陷与断陷同时，武陵山和雪峰山相对隆升，形成了北东向盆地与山脉相间分布的古构造地貌格局。新生代中晚期尤其第四纪以来，随着洞庭湖地壳断陷沉降运动和洞庭湖盆地的发育，张家界景区、武陵山和雪峰山相对隆升运动加剧，逐步形成向洞庭湖汇聚的现代河流水系和现今盆-山构造地貌格局。洞庭湖水系与长江贯通后，张家界地区的澧水、沅江成为长江支流水系，河流向东北经洞庭湖汇入长江，最终流入东海。
张家界砂岩峰林地貌发育与区域地壳运动、古气候环境变化、区域水系演化存在密切关系。自晚白垩世以来，张家界砂岩峰林景区与武陵山、雪峰山地区一起长期处于隆升剥蚀状态，在区域构造活动相对平静和气候环境适宜时期形成区域性夷平面，在区域构造运动比较强烈和古气候、古环境快速变化时期发生侵蚀加剧和夷平面解体事件，构造地貌演化与喜马拉雅运动、古气候环境变迁应该存在对应关系和成因联系。
表 1-1 中国东部山地夷平面对比表
( 据王树基，1998; 吴珍汉等，2001)
根据野外观测资料，张家界景区发育三级夷平面，包括海拔 1000 ～1200 m 高度的峰顶面与山顶面 ( 第一级夷平面) 、海拔 400 ～600 m 高度的夷平面 ( 第二级夷平面) 及海拔 200 ～300 m 高度的夷平面 ( 第三级夷平面) 。第一级夷平面属泥盆纪砂岩峰林顶面( 图 1-10) ，上覆下二叠统灰岩 ( 图 1-11) ，在泥盆纪砂岩峰林顶面残留部分棕红色古风化壳。第一级夷平面空间分布范围很大，古地貌起伏相对较小，应该形成于燕山晚期或喜马拉雅早期持续时间较长、地壳相对稳定、气候温暖湿润的古环境。湘西北地区具备这些条件的地质历史时期应该为白垩纪—古近纪红层盆地发育期后、喜马拉雅运动开始之前的始新世晚期—渐新世。由于张家界景区第一级夷平面广泛分布，而且构成张家界砂岩峰林地貌顶面，因此拟将始新世晚期—渐新世夷平面称为张家界期夷平面或张家界面，对应于广西桂东北山顶面、贵州山地大娄山期或鄂西期夷平面及燕山地区北台期夷平面、吉黑山地兴安期夷平面。
图 1-10 张家界砂岩峰林地貌及顶部夷平面
图 1-11 张家界景区砂岩峰林顶部残留上覆下二叠统灰岩
张家界地区第二级夷平面高悬与现代低山丘陵顶部 ( 图 1-12) ，现今海拔为 400 ～600m，平面分布范围较大; 部分地区如河口东北侧残留有古河流砾石层和古河流阶地，碳酸盐岩地区发育古岩溶塌陷。第二级夷平面被现代水系侵蚀破坏，形成高达 300 ～ 400 m的峡谷地貌，沿古断裂破碎带发育陡峭的悬崖绝壁地貌，在峡谷峭壁形成 3 ～ 5 层古溶洞( 图 1-13) 。不同高度的古溶洞群反映现代河流侵蚀下切过程和第四纪气候演化的不均匀性。张家界地区第二级夷平面形成于现代河流水系发育之前，暨洞庭湖汇水盆地形成之前，属中新世夷平面，对应于贵州山地的山盆期或山原期、广西山地第二级夷平面及燕山地区的唐县期夷平面、吉黑山地的布西期夷平面。
图 1-12 河口东北侧山顶唐县期夷平面及残留古河床
图 1-13 河口西侧现代河流沿古断裂破碎带侵蚀形成的黄龙洞峭壁及多层古溶洞
张家界地区第三级夷平面主要分布于现代河流宽谷或高阶地，海拔约 200 ～ 300 m，平面分布范围较小，顶部发育厚度不等的早中更新世砾石层。如大庸县西北官坪，沿澧水支流发育面积较大的夷平面，上覆厚达 3 ～5 m 的第四纪砾石层 ( 图 1-14) ，砾石层间夹棕黄色和棕红色粘土层。官坪第三级夷平面现今海拔约 230 ～ 250 m，局部遭受现代河流的侵蚀切割和破坏，属第四纪早期夷平面。第三级夷平面形成以后，张家界地区沿长江支流澧水和沅江还发育 3 ～5 级河流阶地。
图 1-14 官坪高海拔 242m 高度的第三级夷平面上覆第四纪早期砾石层
张家界地区由于具有有利的区域地质条件，处于独特的区域构造部位，经过新生代长期侵蚀、多期夷平和复杂的构造地貌演化，最终形成现有峡谷地貌、现代河流水系和秀丽的砂岩峰林地貌。
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