帕米爾構造結結構特征與構造演化

張傳林，馬華東，劉曉強

1)河海大學海洋學院，南京，210098；2)新疆維吾爾自治區人民政府國家305項目辦公室，烏魯木齊，830000；3)新疆自然資源與生態環境研究中心，烏魯木齊，830000；4)新疆中亞造山帶大陸動力學與成礦預測自治區重點實驗室，烏魯木齊，830017；5)新疆大學地質與礦業工程學院，烏魯木齊，830017

內容提要：位于印度—歐亞大陸碰撞造山帶西段的帕米爾構造結，自震旦紀以來經歷了長期的地體裂離、寒武紀至古新世俯沖增生、始新世的最終造山及始新世至全新世大型走滑—伸展、逆沖推覆及構造隆升，記錄了最完整的特提斯演化及新特提斯洋關閉后陸內隆升過程。然而，對帕米爾不同地體的構造屬性、原特提斯洋俯沖極性、古特提斯階段是否存在雙向俯沖、新特提斯洋俯沖導致的盆山耦合效應以及新生代大規模堿性巖漿活動的地球動力學背景等關鍵科學問題，仍存在很大爭議。筆者等全面總結了前人對帕米爾構造結的研究成果，結合野外地質調查，對帕米爾構造結顯生宙以來的構造演化過程做了概括性總結。研究表明，北帕米爾既不是塔里木前寒武紀基底的一部分，也不是三疊紀增生雜巖，它的主體是寒武紀原特提斯洋南向俯沖形成的巨厚增生雜巖(530～500 Ma)。與昆侖—阿爾金不同的是，帕米爾地區的原特提斯洋在早古生代晚期并沒有關閉，這一殘留洋盆在古特提斯階段再次擴張，形成了石炭紀—早中生代有限洋盆。隨著古特提斯洋的雙向俯沖，中、南帕米爾相繼與北帕米爾地體發生匯聚，最終拼合的時間在180 Ma左右。古特提斯洋俯沖、關閉伴隨著新特提斯洋的打開和擴張，從晚侏羅世開始新特提斯洋沿Shyok縫合帶北緣北向低角度或近水平俯沖(開始時間約為160～130 Ma)，形成了南帕米爾—喀喇昆侖寬闊的島弧巖漿巖帶，并在中帕米爾及北帕米爾地區，發育與弧后伸展有關的地塹或半地塹沉積及具有板內特征的基性巖漿活動。新特提斯洋最終在始新世關閉(60～50 Ma左右)，導致南帕米爾與洋內俯沖形成的科西斯坦—拉達克洋內弧及印度板塊的最終拼合，形成了帕米爾雛形。40 Ma左右，由于俯沖板片的拆離，形成這一時期造山后堿性巖漿活動。此后，由于印度板塊和歐亞板塊的大陸巖石圈不斷匯聚，帕米爾構造結的巖石圈厚度急劇增加，沿中帕米爾一帶，可能是印度板塊與歐亞板塊巖石圈地幔的分界，近水平的相向俯沖導致了加厚巖石圈的拆沉，形成沿中帕米爾分布的巨量新生代堿性巖帶(25～9 Ma)。

位于印度—歐亞大陸碰撞造山帶西段的帕米爾構造結，經歷了自震旦紀晚期以來長期的地體裂離、俯沖增生、始新世最終造山及始新世以來大型走滑—伸展、逆沖推覆、構造隆升等構造演化過程(Schwab et al., 2004; Xiao Wenjiao et al., 2002, 2005; Zanchi and Gaetani, 2011; Robinson et al., 2007, 2012; Robinson, 2009, 2015; Angiolini et al., 2013, 2015; Rutte et al., 2017; Li Sanzhong et al., 2018; Li Yipeng et al., 2020; Li Lin et al., 2021)，形成了現今極其復雜的構造面貌及不同時代、不同巖性的巖漿巖組合，記錄了自原特提斯到新特提斯最完整的構造演化過程。大多數地質學家認為，具有岡瓦納屬性的中帕米爾和南帕米爾—喀喇昆侖地體，是在三疊紀晚期或早侏羅世伴隨著古特提斯洋的關閉，而與歐亞大陸發生拼合(Burtman and Molnar, 1993; Yin An and Harrison, 2000)。古特提斯洋俯沖、關閉過程伴隨著新特提斯洋的打開和擴張，從晚侏羅世(或早白堊世)開始，介于印度板塊和南帕米爾—喀喇昆侖地體之間的新特提斯洋向南帕米爾—喀喇昆侖低角度俯沖及新特提斯洋的洋內俯沖，分別形成了中—南帕米爾地區寬闊的大陸巖漿弧及科西斯坦—拉達克洋內弧，在始新世新特提斯洋關閉，印度板塊和歐亞板塊發生匯聚。在中新世，加厚地殼的背景下俯沖板片的拆沉作用，形成了沿中帕米爾及北帕米爾廣泛分布的堿性巖帶。中新世晚期到全新世，印度板塊持續向北運動，在塔里木和卡拉庫姆(Karakum)兩個相對剛性的地塊之間的帕米爾，向北運動進一步形成突出的弧形構造，并伴隨大規模走滑和塊體隆升，形成了現今帕米爾的構造格局。在更廣空間和更長時間尺度上，沿青藏高原北緣(即西昆侖—東昆侖—阿爾金—祁連山—秦嶺等地區)厘定的巨型早古生代蛇綠巖組合，指示在東岡瓦納和歐亞大陸之間曾存在一個早古生代洋盆，即原特提斯洋(潘裕生, 1990, 1994; 王志洪等，2000；Matte et al., 1996; Mattern and Schneider, 2000; Xiao Wenjiao et al., 2002; Li Sanzhong et al., 2018)，它可能是東、西岡瓦納匯聚后Panthalassic洋的一部分(Metcalfe, 2013; Metcalfe et al., 2017; Li Sanzhong et al., 2018; Zhao Guochun et al., 2018；吳福元等，2020)。沿西昆侖—東昆侖—阿爾金—祁連山—秦嶺，廣泛記錄的晚奧陶世—早志留世的造山事件，如區域上440～430 Ma的變質事件、中—晚泥盆世磨拉石組合角度不整合在前泥盆紀變質沉積建造之上(Li Sanzhong et al., 2018)，可能代表了東亞微陸塊群，包括塔里木、祁連、揚子、印支等(是否包括華北尚存在不同認識，見Zhao Guochun et al., 2018)最終匯聚到東岡瓦納北緣的地質記錄(Li Sanzhong et al., 2018; Zhao Guochun et al., 2018)。

由于帕米爾構造結位于多個國家的交界部位(中國、巴基斯坦、吉爾吉斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、印度)，總體研究程度很低。近年來，隨著在北東帕米爾地區(中國境內)開展的覆蓋全區的1∶25萬地質填圖以及相關的地質礦產調查，極大地提高了我們對帕米爾構造結研究水平。北東帕米爾地區跨越了北、中、南帕米爾主要構造單元，為我們重建帕米爾構造演化過程提供了具有“地質走廊”性質的前提條件，為探索原特提斯洋的性質、古特提斯俯沖極性、新特提斯打開和消減過程等一些關鍵科學問題，奠定了重要基礎。

1 帕米爾構造結構造單元劃分

依據縫合帶、巖漿巖和沉積建造特征，前人將帕米爾劃分為北帕米爾、中帕米爾和南帕米爾(或南帕米爾—喀喇昆侖)地體(圖1)。這種三分法在帕米爾的中西段是以蛇綠巖或區域性的斷裂帶(或構造帶)為界的，包括Tanymas縫合帶、Rushan—Pshart縫合帶和什約克縫合帶。Tanymas縫合帶(或Tanymas斷裂帶)被認為是北帕米爾和中帕米爾的構造邊界(圖1，Burtman and Molnar, 1993; Schneider et al., 2013; Robinson, 2015)。

位于Tanymas縫合帶以北的北帕米爾地體，包括兩套巖石單元，分別是早古生代增生雜巖和中生代以來的主逆沖巖片系統(Zhang Chuanlin et al., 2018; Imrecke et al., 2019)。在巖漿巖方面，發育早古生代復雜的火山巖及以花崗質為主的侵入巖(包括少量的基性侵入巖)、晚三疊世到早侏羅世島弧型花崗巖(Robinson, 2015)。中帕米爾位于Tanymas縫合帶和Rushan—Pshart縫合帶之間(圖1)，包括角閃巖相變質、強變形的埃迪卡拉紀(震旦紀)基底(或包括部分前埃迪卡拉紀的基底)和晚古生代到早中生代具有復理石性質的沉積巖，是否存在早前寒武紀的基底尚需進一步工作。除了中生代島弧型花崗巖之外，中帕米爾有大量的中新世侵入巖出露，多集中在中帕米爾的兩側(Ducea et al., 2003; Hacker et al., 2005)。前人關于中帕米爾的構造歸屬先后存在不同認識：①中帕米爾是一個獨立的陸塊，其在青藏高原內無對應的地體(Burtman and Molnar, 1993; Robinson, 2009)，或者可能是從南帕米爾北緣裂解出來的部分(即屬于塔里木的一部分，Burtman, 2010)；②對應于青藏高原北部的松潘—甘孜地體(Yin An and Harrison, 2000; Robinson et al., 2004)；③對應于青藏高原內的羌塘地塊(Schwab et al., 2004; Valli et al., 2008)。到目前為止，由于缺乏對中帕米爾基底(片麻巖系)的研究資料，其親緣性仍不清楚，鑒于中帕米爾出現大量的泛非期碎屑鋯石，我們暫將其歸屬于親岡瓦納的地體。

圖1 帕米爾構造結單元劃分及顯生宙巖漿巖分布圖(據Robinson et al., 2012; Rutte et al., 2017; Liu Xiaoqiang et al., 2020b等資料綜合編制)

盡管南帕米爾與其南側的喀喇昆侖地體之間由Wakhan—Tirich斷裂帶相隔開，通常認為兩者之間是連續的(圖1，Zanchi et al., 2000)，構成南帕米爾—喀喇昆侖地體。南帕米爾—喀喇昆侖地體主體位于塔吉克斯坦、阿富汗和巴基斯坦境內，最顯著的特征是發育大面積的白堊紀為主的花崗質巖漿巖(圖1)，并保留了少量的白堊紀火山沉積盆地(Aminov et al., 2017; Zhang Chuanlin et al., 2022)。Robinson(2015)認為南帕米爾—喀喇昆侖地體與青藏高原羌塘地塊相對應。

對帕米爾構造結的三分方案，在塔吉克斯坦及巴基斯坦境內，有相關的蛇綠巖、主干斷裂以及構造邊界兩側不同的沉積建造等證據支持。在北東帕米爾地區，三分方案出現不確定性，以Robinson為代表的西方地質學家，認為北東帕米爾主體以三疊紀深變質(角閃巖相到麻粒巖相)的增生雜巖為主(Burtman and Molnar, 1993; Schwab et al., 2004; Robinson et al., 2007, 2012; Angiolini et al., 2013, 2015; Rutte et al., 2017)。在國內，由于缺乏有效的同位素年代和古生物證據，長期以來是基于變質程度對地層時代進行大致確定。也正是這個原因，早期的文獻及21世紀初完成的1∶25萬區域地質填圖，均將北東帕米爾地區大面積分布的變質巖系歸屬于古元古代基底，并與帕米爾東部西昆侖造山帶南昆侖變質巖系(賽圖拉群)相對應。對于這一“前寒武紀基底”的構造屬性，大多數學者認為是從塔里木西南裂解出來的微陸塊，并在加里東期再次拼合到塔里木西南緣的。然而，近年來對北東帕米爾及南昆侖變質火山—沉積巖系開展的研究，證實北東帕米爾廣泛分布的變質巖系(即布倫闊勒群)既不是三疊紀增生雜巖也不是前寒武紀基底，而是寒武紀火山—沉積巖系(高曉峰等, 2013; Zhang Chuanlin et al., 2018a, Hu Jun et al., 2020; Ding Teng et al., 2021)(圖2)。在這套寒武紀火山沉積巖系南側識別出來的新太古代麻扎爾雜巖和新元古代南華紀甜水海群(蓋層)構成了一個完整的前寒武紀微陸塊(麻扎爾—甜水海地體)(圖2)。寒武紀增生雜巖及新太古代麻扎爾雜巖的識別，它們的巖石組合、結構特征及構造屬性，對重新認識帕米爾構造演化至關重要。

2 早古生代增生雜巖

北東帕米爾地區廣泛分布的角閃巖相變質火山沉積巖系被命名為布倫闊勒群，與東段的南昆侖地體中前人劃分的前寒武紀基底賽圖拉群相當。以Robinson為代表的西方地質學家認為這套巨厚的變質巖系為三疊紀的增生雜巖，主要依據是中國—巴基斯坦國際公路沿線及塔縣到瓦恰一帶公路附近淺變質碎屑巖及侵入其中的三疊紀花崗巖定年結果(Robinson et al., 2012; Imrecke et al., 2019)。按照Robinson等(2012)和Imrecke等(2019)的認識，布倫闊勒群沿慕士塔格西側的主逆沖帶南向逆沖到贊坎一帶(達布達爾，圖2)。我們對Robinson等(2012)和Imrecke等(2019)文中年代學樣品采樣點位置和巖性描述進行了詳細的核對和檢查，發現塔縣至瓦恰一帶三疊紀年齡的碎屑巖樣品均采自于1∶25萬區調所圈定的石炭紀至三疊紀淺變質碎屑巖地層中，并非布倫闊勒群。而塔縣以北沿中國—巴基斯坦國際公路沿線的樣品為片麻狀花崗巖(往往被認為是變質的富含長石碎屑巖或火山巖)，獲得的諧和年齡為三疊紀，與公格爾—慕士塔格巖體的侵位年齡完全一致(243～205 Ma, 康磊等，2012; Jiang Yaohui et al., 2013)，代表了與公格爾山—慕士塔格花崗巖基同期的深成巖漿巖。在白沙湖南側獲得的三疊紀年齡樣品(248 Ma，Robinson et al., 2012)，實際上也是采自1∶25萬區調所圈定的晚古生代地層中，并非布倫闊勒群。顯然，上述年齡都不能代表布倫闊勒群的形成時代。在達布達爾一帶，采自1∶25萬厘定的志留紀溫泉溝群的樣品，獲得三疊紀年齡峰值，表明溫泉溝群的沉積時代為晚三疊世(Robinson et al., 2012)。

圖3 北東帕米爾沉積建造及結構示意剖面圖(位置見圖2)

依據近年來對布倫闊勒群不同巖石的高精度定年結果，可以確定它的沉積時代在530～500 Ma之間(圖3、圖4，附表1；見www,geojournals.cn/georev的網上文件; 印刷版略)。在布倫闊勒群發育了四期侵入事件(圖5)，分即以早古生代大同巖體(515～445 Ma，Wang Jian et al., 2017; Zhu Jie et al., 2018; Yin Jiyuan et al., 2020)和三疊紀公格爾山—慕士塔格巖體(243～205 Ma，Jiang Yaohui et al., 2013; Zhang Yu et al., 2016)為代表的巖漿活動(圖2、圖3)。這兩次巖漿事件分別對應于區內原特提斯和古特提斯演化階段。除了上述兩期巖漿事件，布倫闊勒群局部地區還發育有石炭紀和新生代巖漿事件(圖2；附表1，見www,geojournals.cn/georev的網上文件; 印刷版略)。其中“疊加”在布倫闊勒群之上的晚古生代沉積巖及石炭紀蛇綠巖組合，代表了古特提斯洋的擴張事件(劉成軍，2015)。在塔里木西段，發育石炭紀具有裂谷特征的雙峰式火山巖(贠杰等，2015)及奧依塔克石炭紀具有大洋斜長花崗巖地球化學特征的奧依塔克巖體(Zhang Chuanlin et al., 2006)，可能代表了北帕米爾弧后擴張形成的初始洋盆。最為重要的是，最近在北東帕米爾的北緣發現多個石炭紀—二疊紀的海相沉積型錳礦(Zhang Chuanlin et al., 2020)，是區內在石炭紀出現洋盆的有力證據。

圖5 北東帕米爾布倫闊勒群相關鋯石U-Pb年齡分布直方圖和相對比例曲線(數據來源同附表1)

從布倫闊勒群的巖石組成分析，其主體為變質火山—沉積巖系，并發育具有洋島性質的火山巖。從南到北，對布倫闊勒群中火山巖精確定年表明(附表1，見www,geojournals.cn/georev的網上文件; 印刷版略)，其底部具有島弧特征的雙峰式火山巖及同時代的具有島弧特征的輝長巖巖席，形成時代為530 Ma。這一年齡與麻扎爾—甜水海地體中530 Ma的I型花崗巖時代一致，表明原特提斯洋開始俯沖。在中段(塔縣)，變質火山巖的時代在520～510 Ma之間，而到北側的孜落依一帶，獲得的變質流紋巖年齡為508 Ma。表明布倫闊勒群在整個北東帕米爾地區，大尺度范圍內是有序的地層，而局部表現出強烈的褶皺而造成地層重復。盡管如此，依據1∶25萬實測剖面分析，布倫闊勒群的厚度至少在5000 m以上。這套變質火山—沉積巖及侵入其中的同時代的輝長巖和花崗巖以及洋島組合(變質玄武巖及覆蓋其上的大理巖)，構成了北東帕米爾地區寒武紀巨型增生雜巖(圖4)。從時空分布看，該巨型增生雜巖和塔里木大陸邊緣古生代—中生代沉積建造，共同組成了北帕米爾地體。

圖4 帕米爾主要構造單元綜合柱狀圖

3 中、南帕米爾沉積建造特征

中、南帕米爾具有泛非期形成的以片(麻)巖為主的基底。中帕米爾基底從最西段的阿富汗延伸到吉爾吉斯坦境內，在中國境內僅在塔縣以西有少量出露(位于中國和吉爾吉斯坦邊境附近)。吉爾吉斯坦早期的區域地質工作主要由前蘇聯地質學家完成，在文獻中使用的“suite”相當于我們使用的“組”或“群”，考慮到文獻中以“紀”為單位建立的“suite”，本文采用“群”和“suite”對應。從下到上，主要的基底巖石組合包括了Sassyk群，以條帶狀混合片麻巖為主(圖4)，目前尚沒有準確的年齡制約，依據覆蓋其上的屬于埃迪卡拉紀的Beleutin群時代，推測它可能屬于埃迪卡拉紀早期或是更古老的基底。埃迪卡拉紀Beleutin群主要以片麻巖、石英巖、云母片巖為主，從下到上，云母片巖逐漸增加。在頂部識別出三層變質凝灰巖，獲得的鋯石U-Pb年齡分別為540 Ma，533 Ma和502 Ma。由于對三層變質凝灰巖缺少詳細的巖相學描述且它們之間有限的沉積厚度間距，年齡跨越了40 Ma，因此這些年齡還需要進一步檢驗(Rutte et al., 2017)。值得注意的是，在下部的片麻巖和片巖中，獲得的碎屑鋯石U-Pb年齡主要的峰值均為泛非期(600～580 Ma)，充分證明中帕米爾屬于岡瓦納的一部分。志留紀Sarylshilin群，厚度在1100 m左右，主要由大理巖和云母片巖組成，部分片巖中含有石榴子石、十字石、夕線石等典型的富鋁變質礦物。位于Sarylshilin群之上為一套石英巖(可能為石英砂巖變質形成)，在石英巖中獲得最年輕的碎屑鋯石年齡峰值為295 Ma，推測該套石英巖沉積時代為二疊紀。位于石英巖之上的Buruliuk群，主要由一套副片麻巖組成(典型的變質礦物包括石榴子石、黑云母和白云母)，另有少量的石英巖、礫巖和大理巖等。依據侵入其中的花崗巖(201 Ma)及碎屑鋯石年齡，可以確定這套副片麻巖沉積時代為三疊紀早期。中帕米爾中—晚侏羅世以來的沉積沒有顯著的變質作用，這與前侏羅紀變質沉積巖形成顯著差異。中—晚侏羅世的沉積以濱淺海相碳酸巖及碎屑巖為主(局部發育底礫巖及粗碎屑巖沉積)，白堊紀以斷陷盆地沉積為主，在中帕米爾與南帕米爾交界部位，發育早白堊世的火山沉積盆地，與南帕米爾同時期的火山沉積盆地相當(圖4)。

在南帕米爾，Shakhdara片麻巖穹隆代表了該地體的基底巖石組合。盡管已確定其隆升時間發生在新生代，但其確切的形成時代、詳細的巖石組合以及記錄的構造熱事件等，仍缺乏相關的研究資料。在眾多地質圖中，將Shakhdara片麻巖歸屬于古元古界(Villarreal et al., 2020)，但從中帕米爾地區的基底分析，它非常有可能是泛非時期形成的變質巖系，這一推測與南帕米爾晚古生代沉積序列中出現大量的泛非期碎屑鋯石而缺乏早前寒武紀碎屑鋯石是一致的。以南帕米爾的東南區域為代表，早古生代沉積缺失，晚古生代到中生代的沉積序列如下：石炭系主要為碳酸巖沉積，與中帕米爾一致的是二疊系為石英巖(可能為變質的石英砂巖)，這充分表明在二疊紀之前，中、南帕米爾還沒有從岡瓦納分離。三疊紀早期的沉積與晚二疊世的沉積為整合接觸，以板巖、夾少量的石英巖和粗碎屑巖為主，類似復理石沉積組合。晚三疊世以Lokzun群為代表(與中國境內的瓦罕走廊帶的溫泉溝群相當。需特別說明的是，分布在達布達爾地區的三疊系也被命名為溫泉溝群，這是因為1∶25萬地質圖認為達布達爾和瓦罕走廊區均屬于喀喇昆侖造山帶的一部分)，底部發育一套礫巖，與早三疊世沉積為平行不整合或整合接觸。從沉積相分析，表明水體快速變淺的一個過程(圖4)(Burtman and Molnar，1993；Schwab et al.，2004；Angiolini et al.，2013；Robinson，2015；Chapman et al.，2018)。南帕米爾上古生界—三疊系經歷了低級別的變質作用和明顯的變形作用(強烈褶皺)。經歷了隆升剝蝕后，其上被中晚侏羅世Dardasatash群不整合覆蓋(缺失早侏羅世沉積)(圖4)，Darbasatash群主要由頁巖、砂巖和礫巖組成。在Dardasatash群之上，與其整合接觸的是廣泛分布Gurumdi群碳酸鹽臺地沉積(Burtman and Molnar，1993)，代表了從斷陷沉積逐漸轉變為濱海相沉積的演化過程。

綜合區域地層格架、相關變質巖沉積時代以及變質特征綜合分析，可以得出以下結論：①中、南帕米爾均有泛非期形成的基底巖石組合，表明它們是從泛非大陸裂解出來的微陸塊，是否存在早前寒武紀基底尚需要進一步研究；②中、南帕米爾相似的二疊紀沉積(石英巖)表明它們在二疊紀之后才從泛非大陸上裂離；③上侏羅統以顯著的不整合覆蓋在強變形、弱變質的三疊系之上，表明中、南帕米爾在古特提斯階段與北帕米爾拼合在一起，形成了帕米爾的雛形。

4 帕米爾巖漿巖特征

對帕米爾構造結巖漿巖研究積累了相對豐富的資料，尤其是在北東帕米爾地區，成規模的巖體均有高精度的年齡和豐富的地球化學資料對巖漿巖形成時代、地球化學屬性及所反映的構造背景進行制約(圖5)。在吉爾吉斯、塔吉克及巴基斯坦境內，主要的成規模的巖體均有年代學控制，但地球化學研究相對薄弱。盡管如此，現有的資料能夠滿足對帕米爾巖漿巖的時空分帶的總結。

帕米爾構造結的巖漿巖主要分布在四個時段，分別是早古生代、中生代早期、中生代晚期及新生代(圖1、圖6)。早古生代巖漿巖分布在北帕米爾，年齡集中在530～460 Ma之間。在巖石組合及地球化學特征上，北帕米爾地區早古生代巖漿巖主要由輝長巖、花崗閃長巖、花崗巖等組成。輝長巖具有典型的島弧特征，而花崗巖均為I型。在西昆侖東段(庫地一帶)，分布了少量的420～400 Ma的A2型花崗巖，屬于造山后伸展構造背景。這與西昆侖東段與帕米爾構造結早古生代構造演化的差異密切相關(詳見后述)。中生代早期的巖漿巖在北、中、南帕米爾均有分布，尤其是以北、中帕米爾分布最廣，年齡集中在250～200 Ma之間，主要的巖石組合為I型和少量的S型(S型花崗巖主要形成時代為200～195 Ma)，缺乏A型花崗巖。早期的文獻認為在南帕米爾沒有中生代早期的花崗巖，但我們在瓦罕走廊中國與阿富汗交界地區，發現200 Ma的面積超過400 km2的S型花崗巖巖基，這充分表明，在南帕米爾，發育了中生代早期的巖漿侵入事件。晚中生代巖漿巖主要分布在中、南帕米爾，其中以南帕米爾為主，形成時代為130～80 Ma之間，以100 Ma左右的侵入事件為主。在中國境內(紅旗拉甫地區)，早白堊世的侵入巖不僅包括了大面積分布的I型花崗巖，而且還發育了少量的含角閃石的基性巖墻(輝綠輝長巖和閃長巖等)。這些中基性侵入巖具有典型的島弧特征，原始巖漿富水且具有高氧逸度，來自被交代的巖石圈地幔(Liu Xiaoqiang et al., 2020a；Zhang Chuanlin et al., 2022)。

圖6 西昆侖—帕米爾地區顯生宙巖漿巖年齡頻譜圖(數據來源見附表2)

帕米爾新生代巖漿巖主要分布在中帕米爾地區，在北帕米爾也有少量分布。依據獲得的年代學資料，新生代巖漿巖分兩個階段，分別是40 Ma左右和20～9 Ma，以20～9 Ma階段的堿性巖為主。主要巖石組合為霞石正長巖、角閃正長巖等，另有少量的碳酸巖(王威等，2021)。

從統計的巖漿巖鋯石Hf同位素組成分析(圖7)，早古生代巖漿巖的εHf(t)值主要來自北東帕米爾地區侵入早古生代增生雜巖(布倫闊勒群)的花崗巖、輝長巖或是其中的火山巖，大多為正值，尤其是基性巖類，εHf(t)值均為正值(一般>5)。這表明在增生雜巖內部，古老陸殼的混入非常有限，這一情形類似中亞增生造山帶。石炭紀蛇綠巖中的花崗巖和輝長巖εHf(t)值，與虧損的軟流圈地幔一致。早中生代(古特提斯階段)的花崗巖，εHf(t)值普遍為負值，表明它們來自陸殼物質的部分熔融(不排除部分地幔物質的加入)。到新特提斯階段，早白堊世的侵入巖和安山巖，εHf(t)變化范圍大，從-15到-3之間，值得注意的是，部分碎屑鋯石的εHf(t)值達到+8左右，表明早白堊世的酸性侵入巖主要來自古老地殼物質的部分熔融，且有不同比例的來自虧損地幔的物質加入。始新世的巖漿巖(45～35 Ma)及碎屑鋯石εHf(t)值相對早白堊世的巖漿巖εHf(t)值顯著升高，而到了新第三紀(20～9 Ma)，堿性巖的εHf(t)值快速降低(圖7)。

圖7 帕米爾巖漿巖εHf(t)值變化特征

5 討論

5.1 早古生代增生雜巖：殘留原特提斯洋的證據

在中國及東南亞鄰區，早古生代造山事件(即加里東運動)有非常豐富的地質記錄，如華夏地區、秦嶺—祁連山地區、東昆侖山—西昆侖地區等(Li Sanzhong et al., 2018)。最近的研究表明，沿秦嶺—祁連山—昆侖山分布的新元古代晚期—早古生代早期的洋盆是Rodinia超大陸裂解過程中形成，即在眾多文獻中被稱為原特提斯洋(Metlcafe, 2013; Metlcafe et al., 2017)。依據在西昆侖山、東昆侖山、祁連山、秦嶺及華夏地區的研究，原特提斯洋于440～430 Ma關閉，形成了數千千米的早古生代造山帶。這一過程導致了塔里木、揚子、印支、華夏等東亞陸塊群最終拼合到東岡瓦納北緣。

我們對西昆侖山東段的研究表明，南昆侖地體與帕米爾北東緣的布倫闊勒群在巖石組合、巖漿巖特征等方面完全可以對比，實質上是一套增生雜巖。而在北昆侖地體內，早古生代沉積顯示被動大陸邊緣特征，且缺少這一時期的巖漿巖。因此可以確認原特提斯洋南向俯沖的極性。以麻扎爾—甜水海地體內最早島弧型輝長巖及I型花崗巖、布倫闊勒群底部島弧型輝長巖席和火山巖為依據，可以確定原特提斯洋的南向俯沖可能開始于530 Ma(圖8a, Hu Jun et al., 2016; Zhang Chuanlin et al., 2018b; Liu Xiaoqiang et al., 2019)。從530 Ma到450 Ma的持續俯沖，形成了南昆侖巨型增生雜巖(賽圖拉群)。在445～440 Ma期間，北昆侖地體、增生雜巖、甜水海地體發生拼合(圖8b、c, 王志洪等，2000；Zhang Chuanlin et al., 2018b)，導致了該地區賽圖拉群的角閃巖相—麻粒巖相的變質作用。此后，造山的伸展開始于430 Ma左右，到400 Ma時，以出現A型花崗巖為標志，代表了原特提斯洋演化的結束(圖8d)。

圖 8 北帕米爾殘留原特提斯洋演化模式

盡管在西昆侖東段原特提斯洋的關閉時間大約在440 Ma左右，但在帕米爾地區，早古生代構造演化與西昆侖東段表現出顯著差別。在布倫闊勒群中沒有早古生代的變質事件的記錄，對變質巖系統的年代學研究表明，布倫闊勒群的變質發生在200～180 Ma(Qu Junfeng et al., 2007; Zhang Chuanlin et al., 2018a)，在該地區也沒有發育早古生代晚期與造山后相關的巖漿巖(400 Ma)以及泥盆紀磨拉石。在塔里木西部地區，奧陶紀—泥盆紀的沉積建造，均為海相沉積。到了石炭紀—三疊紀，沉積相出現顯著的變化，在昆蓋山北坡一帶出現裂谷雙峰式火山巖(圖4)，在局部出現臺地相的碳酸鹽巖。在布倫闊勒群內部，在奧陶系—志留系之上出現了石炭紀具有MORB特征蛇綠巖(圖1)。這些前中生代的海相沉積被侏羅紀—白堊紀的紅色磨拉石組合不整合覆蓋。因此，在塔里木南緣發育的原特提斯洋西段，并沒有在早古生代關閉。這一原特提斯洋被古生界—下中生界所充填(圖8b—d)。這一現象在中亞造山帶也有發現，如準噶爾。

位于帕米爾地區的原特提斯洋在早古生代晚期沒有發生關閉，在其上被奧陶紀—三疊紀碎屑巖—碳酸鹽巖充填。然而，從早石炭紀開始，這一殘留的原特提斯洋再次打開，以瓦恰蛇綠巖為代表，在其中部發育了石炭紀有限洋盆。沿昆蓋山北坡分布的石炭紀裂谷火山巖(320～300 Ma)，可能代表了沿塔里木西部的弧后擴張。依據奧依塔克大洋斜長花崗巖以及在昆蓋山北坡出現的具有MORB地球化學特征的枕狀玄武巖，這一弧后盆地很可能擴張成有限洋盆。

5.2 古特提斯雙向俯沖及造山事件

依據中、南帕米爾地體內侏羅紀之前地層的褶皺變形特征以及侏羅紀晚期磨拉石不整合在前侏羅紀海相地層之上的事實，中、南帕米爾地體在古特提斯階段完成匯聚。在巖漿巖方面，中生代早期的花崗巖主要分布在北帕米爾(圖1)，因此部分地質學家認為古特提斯洋沿Tanymas縫合帶(北、中帕米爾界線)和Rushan—Pshart 縫合帶(中、南帕米爾界線)向北單向俯沖，于200 Ma左右關閉，形成帕米爾雛形。然而，近年來的研究表明，在中、南帕米爾發育了中生代早期的巖漿巖，如位于瓦罕走廊中國段最西端的吐魯克巖體(圖5)，早期資料認為屬于早白堊世巖體，而實際侵位時間為三疊紀末(～200 Ma，Liu Xiaoqiang et al., 2020b)。1∶25萬區調資料及影像資料顯示吐魯克巖體的出露面積超過500 km2。這充分證實南帕米爾—喀喇昆侖地體內發育了與古特提斯洋南向俯沖有關的巖漿巖。

從沉積盆地角度分析，中帕米爾覆蓋在二疊紀石英巖之上的Buruliuk群，主要由一套副片麻巖組成(典型的變質礦物包括石榴子石、黑云母和白云母)，另有少量的石英巖、礫巖和大理巖等。這套三疊紀早期副片麻巖被中—晚侏羅世以來沒有顯著變質和變形的淺海碳酸巖及碎屑巖覆蓋，表明三疊紀到中—晚侏羅世之間構造體制的重大轉變。在南帕米爾，三疊紀早期的沉積和晚二疊世的沉積為整合接觸，以板巖、夾少量的石英巖和粗碎屑巖為主，類似復理石沉積組合。晚三疊世以Lokzun群為代表，為典型的復理石沉積(Burtman and Molnar，1993；Schwab et al.，2004)。低級變質和強烈褶皺的上古生界—三疊系被中—晚侏羅世由頁巖、砂巖和礫巖組成的Dardasatash群不整合覆蓋(圖4)，Darbasatash群之上整合覆蓋的是廣泛分布Gurumdi群碳酸鹽臺沉積，代表了從斷陷沉積逐漸轉變為濱海相沉積的演化過程。

盡管在中、南帕米爾沒有三疊紀晚期到早侏羅世變質年齡資料，但在北帕米爾寒武紀增生雜巖中，記錄了大量的這一時期的變質事件，特別是在塔縣北側發現的高壓基性麻粒巖，變質時代為180 Ma(Qu Junfeng et al.，2007; Zhang Chuanlin et al., 2018a)。另外，在變質基性火山巖及副片麻巖中，還獲得大量的變質鋯石和獨居石的U-Pb諧和年齡為200～180 Ma(圖5)，代表了古特提斯洋關閉導致北、中、南帕米爾地體的最終匯聚。

5.3 新特提斯洋低角度俯沖及盆山耦合效應

南帕米爾—喀喇昆侖地體以發育巨量白堊紀巖漿巖為特征(圖1)，包括大規模的侵入巖和少量火山巖。侵入巖主要巖石類型包括花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖及輝長巖(輝綠巖)等(圖1)，在花崗巖中發育大量中基性巖漿包體(Li Jiyong et al., 2016; Liu Xiaoqiang et al., 2020a)。在中國境內，白堊紀巖漿巖主要分布在瓦罕走廊帶中國段——紅旗拉甫—熱斯卡木一帶(圖1)。在瓦罕走廊中國段(南帕米爾)及中南帕米爾交界地區(塔吉克斯坦境內)，出露上千米厚的早白堊世安山巖，并有少量的玄武巖和流紋巖及淺成—超淺成斑巖體等(圖4)。最新的年代學結果也證實其形成于早白堊世(Aminov et al., 2017；Zhang Chuanlin et al., 2022)。

中、南帕米爾白堊紀巖漿巖具有兩個顯著的特點，一是白堊紀巖漿巖形成時代非常集中。高精度同位素年代學資料顯示，這些白堊紀巖漿巖的形成年齡形成于130～70 Ma之間(圖6；附表2，見www,geojournals.cn/georev的網上文件，印刷版略)，以早—中白堊世巖漿巖(115～100 Ma)最為發育，并有少量晚白堊世巖漿巖(80～60 Ma)；二是該區白堊紀巖漿巖的空間分布非常廣。事實上南帕米爾—喀喇昆侖地體內的白堊紀構成一條現今寬度超過300 km的巖漿巖帶。研究顯示，帕米爾高原從晚白堊世到新生代發生顯著的地殼縮短，導致區內現今的地殼厚度超過70 km(Sippl et al., 2013)。因此，帕米爾高原地殼縮短之前，區內白堊紀巖漿巖的分布范圍將更大，按地殼平均深度33km推測，在白堊紀的巖漿巖分布寬度大于600 km。這一特征與華南中生代寬闊的巖漿巖帶非常類似。后者廣泛發育中生代中酸性為主的巖漿活動，構成一條寬約1300 km寬的巖漿巖帶，被認為為古太平洋板塊平板俯沖的結果(Li Zhengxiang and Li Xianhua, 2007)。因此，沿帕米爾南緣的什約克縫合帶，新特提斯洋向北的低角度俯沖，形成了寬闊的白堊紀島弧巖漿巖(Faisal et al., 2016; Li Jiyong et al., 2016; Aminov et al., 2017; Chapman et al., 2018；Liu Xiaoqiang et al., 2020a)。

在北帕米爾及西昆侖東段的林濟塘地區，白堊系以斷陷盆地沉積為主，并發育了少量100～95 Ma的具有OIB(洋島玄武巖)特征的基性巖墻。在北羌塘地區，也發育了100 Ma的具有OIB特征的玄武巖和由OIB玄武巖經強烈結晶分異形成的A1型流紋巖，表明在中、南帕米爾—喀喇昆侖早白堊紀的島弧北側，發育了以伸展為主的弧后盆地，在低角度俯沖板片的前端發生斷裂或急劇陡傾，擾動軟流圈地幔，形成少量的來自軟流圈地幔的玄武質巖石(圖9)。

圖9 帕米爾構造結新特提斯洋低角度俯沖導致的盆山耦合效應模式圖

5.4 兩期新生代堿性巖漿侵入事件的地球動力學背景

在帕米爾構造結發育兩期新生代巖漿巖，分別是始新世(40 Ma)和中新世(20～9 Ma)(圖6；附表2，見www,geojournals.cn/georev的網上文件，印刷版略)。其中始新世堿性巖主要分布在中帕米爾及中、南帕米爾交界部位，出露面積有限。而中新世堿性巖集中分布在中帕米爾，在北帕米爾也有少量分布(圖1，柯珊等, 2006, 2008)。在中國境內，以塔縣地區的苦子干巖體、卡日巴生巖體為代表，出露總面積約200 km2，主要由堿性正長巖、堿性花崗巖和堿性—偏堿性花崗巖類巖石組成(柯珊等，2006，2008)?？ㄈ瞻蜕鷰r體以黑云母二長花崗巖為主，出露總面積約1366 km2。除了正長巖和堿性花崗巖之外，在塔縣及塔吉克境內，近年來的工作還發現了與堿性巖共生的碳酸巖(Hong Jun et al., 2019; 王威等，2021)。

從巖石地球化學角度分析，兩期新生代堿性巖表現出顯著的地球化學差異。始新世的堿性巖相對中新世的堿性巖(在相似的SiO2含量情況下)，具有相對低的La/Yb和Sr/Y比值，且具有相對虧損的Nd—Hf同位素組成。研究表明，始新世的堿性巖可能新特提斯洋關閉后，俯沖板片拆沉作用導致的軟流圈上涌，來自地幔玄武質巖漿對相對年輕的下地殼底侵作用，下地殼部分熔融而形成。從時間上看，碰撞造山到碰撞后的伸展作用時間間隔一般在10～20 Ma之間，這與區域上新特提斯關閉時間(60 Ma)到始新世堿性巖的侵入(40 Ma)是吻合的。

中新世堿性巖異常高的La/Yb和Sr/Y比值、富集的Nd—Hf同位素組成，表明中新世堿性巖來自異常厚的古老地殼部分熔融。根據數值模擬計算，判斷這一時期的地殼厚度在60～70 km左右。很顯然，從始新世晚期到中新世，帕米爾地區的巖石圈厚度出現快速加厚的過程。這表明在短暫的地殼伸展之后，由于印度板塊向歐亞板塊的持續靠近，導致了帕米爾地區地殼的快速加厚。依據中新世堿性巖異常富集的Nd—Hf同位素組成(圖7)，它們的原始巖漿應來自古老大陸地殼。盡管中帕米爾可能存在更古老的基底，但目前資料可以確定是它的基底形成于泛非時期。因此可以推測印度板塊的巖石圈，從始新世晚期到中新世，以低角度俯沖到中帕米爾之下，由于加厚巖石圈地幔的拆沉，導致了規模宏大的沿中帕米爾分布的中新世堿性巖帶。

6 帕米爾構造結構造—巖漿演化過程

綜合帕米爾構造結主要構造單元的沉積建造特征、巖漿巖時空分布及地球化學屬性、區域變質作用等資料，筆者等將帕米爾地區構造演化劃分為四個主要階段，分別是原特提斯階段、古特提斯階段、新特提斯階段及新特提斯洋關閉后的陸內演化階段。

如前所述，關于東亞陸塊群是否匯聚到東岡瓦納北緣還存在很大爭議。在原特提斯演化階段，Rodinia超大陸裂解和岡瓦納大陸的匯聚存在穿時性，Rodinia超大陸裂解伴隨了岡瓦納的匯聚。在700～500 Ma期間，東、西岡瓦納沿東非造山帶匯聚，大約于500 Ma時完成匯聚，而此時分布在東岡瓦納北緣的東亞陸塊群，可能還是獨立的陸塊分布在Panthalassic大洋中。從華夏、秦嶺、柴達木北緣、祁連山、西昆侖及北帕米爾地區早古生代沉積建造、巖漿巖時空特征及變質作用分析，這些微陸塊大約于530 Ma開始，逐漸向東岡瓦納匯聚，并于440～430 Ma左右最終完成匯聚，形成東岡瓦納北緣的增生型造山帶(圖10a)。在帕米爾地區，依據早古生代巖漿巖和沉積建造的時空格架，界于塔里木和麻扎爾—甜水海地體之間的原特提斯洋在530 Ma左右開始南南俯沖，該俯沖一直持續到450 Ma，形成了北帕米爾及南昆侖地體巨型早古生代增生雜巖并導致塔里木與麻扎爾—甜水海地體拼合(圖10a、b；圖11a、b)。在帕米爾地區，由于位于甜水海和塔里木的最西端，原特提斯洋并沒有關閉(圖10b、圖11b)，而是形成了一向西開口的殘余洋盆，這一洋盆仍屬于Panthalassic大洋的一部分。

圖10 帕米爾構造結寒武紀—始新世洋陸格局圖

奧陶紀—石炭紀早期，分布在北帕米爾的殘余原特提斯洋，接受了來自塔里木和增生雜巖剝蝕下來的碎屑物充填，在局部發育臺地相碳酸巖沉積。從石炭紀開始，由于古特提斯洋的北向俯沖，導致了這一殘留的原特提斯洋再次擴張，增生雜巖之上形成石炭紀有限洋盆(曲曼蛇綠巖)，而在塔里木西南緣，形成弧后裂谷盆地，沉積了這一時期的規模巨大的火山巖(以玄武巖為主，含少量英安巖)。依據昆蓋山北坡的具有MORB特征的枕狀玄武巖及奧依塔克典型的大洋斜長花崗巖，推測在昆蓋山北坡一帶可能出現過有限的弧后洋盆(圖10c、圖11d)。

在二疊紀晚期到三疊紀早期，中、南帕米爾地體逐漸從岡瓦納北緣裂解，形成新的古特提斯洋，這一裂解過程伴隨了原特提斯洋的北向俯沖。隨后，在三疊紀中晚期，位于北、中帕米爾之間古特提斯洋向北帕米爾和南帕米爾俯沖，分布在中、南帕米爾之間的洋盆北向俯沖，導致了北、中、南帕米爾地體內三疊紀至早侏羅世早期(243～195 Ma，附表2；見www,geojournals.cn/georev的網上文件，印刷版略)巖漿巖的形成(I型花崗巖)(Jiang Yaohui et al., 2013; Liu Zheng et al., 2015; Wang Chao et al., 2016; Zhang Chuanlin et al., 2016b)。古特提斯洋在西昆侖—喀喇昆侖地區的最終關閉可能發生在200～180 Ma之間(圖8d)，且具有自東向西逐漸變年輕的趨勢。在西昆侖東段，古特提斯最終關閉于200 Ma左右。這一年齡與西昆侖大紅柳灘地區的三疊紀S型花崗巖(～200 Ma)及區內與稀有金屬成礦密切相關的偉晶巖年齡接近一致(200～195 Ma，Liu Xiaoqiang et al., 2020b)，前者可能記錄了古特提斯洋最終閉合過程中的同碰撞或碰撞后巖漿作用，后者則與古特提斯洋閉合后的造山后伸展有關(Liu Xiaoqiang et al., 2020b)。另外，在康西瓦南側出露的晚古生代康西瓦群記錄了晚三疊世(210～200 Ma)的高綠片巖相到角閃巖相變質年齡，可能是區內古特提斯洋閉合的變質記錄(Zhang Chuanlin et al., 2019b)。而在帕米爾地區，古特提斯洋的最終關閉則可能發生在180 Ma左右，以塔什庫爾干地區布倫闊勒群所廣泛記錄的200～180 Ma左右的角閃巖相(局部為高壓麻粒巖相)變質作用為依據(Zhang Chuanlin et al., 2018a; 曲軍鋒等, 2021)。至此，北、中、南帕米爾地體拼合到一起，形成了帕米爾的雛形(圖10d、e；圖11e、f)。

南帕米爾以南的新特提斯洋，屬于繼承洋盆(是南帕米爾從岡瓦納裂解后形成的古特提斯洋)。從侏羅紀末期到早白堊世(130 Ma)，新特提斯洋開始向北俯沖，同時在新特提斯洋內，形成洋內俯沖。依據廣泛分布在中、南帕米爾地區的早白堊世到白堊紀晚期的侵入巖及火山盆地時空分布特征、地球化學屬性，推測新特提斯洋是以低角度向北俯沖，除了形成寬闊的弧巖漿巖帶，在南昆侖地體北側及塔里木西南邊緣形成弧后盆地，在北帕米爾形成早白堊世的地塹、半地塹沉積(圖9；圖10f, 圖11f)。

新特提斯洋大約于60 Ma關閉，此時由洋內俯沖形成的科西斯坦—拉達克洋內弧與南帕米爾發生拼合，印度板塊與歐亞板塊發生匯聚。在始新世時期(40 Ma)，由于俯沖板片的拆沉作用，形成了中、南帕米爾地區與造山后伸展有關的巖漿巖(包括火山巖)(圖11h)。從始新世到中新世，印度板塊繼續與歐亞板塊匯聚，印度巖石圈向歐亞板塊之下近水平俯沖，導致了帕米爾構造結的巖石圈快速加厚(60～70 km)，在印度巖石圈和歐亞巖石圈的交界部位(中帕米爾)由于加厚巖石圈的拆沉作用，引起局部巖石圈的伸展，古老巖石圈部分熔融及基底巖石的部分熔融，形成了沿中帕米爾分布的巨量的中新世堿性巖漿巖帶(圖11i)。

7 結論

(1)帕米爾高原(帕米爾構造結)可以分為3個主要的構造單元，分別是北、中、南帕米爾。北帕米爾主體為寒武紀增生雜巖，中、南帕米爾是來自岡瓦納大陸的微陸塊。

(2)分布在北帕米爾的寒武紀增生雜巖，在原特提斯關閉過程中，保留了一個向西開口的殘留原特提斯洋。該洋盆被奧陶紀—三疊紀碎屑物及碳酸鹽巖充填。在石炭紀該洋盆發生短暫擴張，形成新的洋盆。這一殘留的原特提斯洋最終在三疊紀末期關閉。

(3)北、中、南帕米爾在古特提斯洋關閉后，最終匯聚到一起，形成了帕米爾的雛形。

(4)新特提斯洋在130 Ma左右開始沿什約克縫合帶向北低角度俯沖，形成中、南帕米爾寬闊的白堊紀巖漿弧。在北帕米爾及塔里木地區，由于弧后拉張，形成地塹、半地塹沉積，并伴隨微弱的具有OIB(洋島玄武巖)地球化學特征的巖漿活動。

(5)新特提斯洋關閉的時間在60 Ma左右，導致科西斯坦洋內弧、印度和歐亞大陸的最終匯聚。在40 Ma左右，由于俯沖板片和局部加厚的巖石圈拆沉，導致科西斯坦及中帕米爾一帶造山后堿性巖漿活動。

(6)在40～20 Ma期間，由于印度板塊于歐亞板塊的持續匯聚，導致帕米爾地區巖石圈快速加厚，巖石圈地幔的拆沉，是引發沿中、北帕米爾20～9 Ma巨大規模的堿性巖漿活動的內在因素。同時，在帕米爾也形成了一系列的由北向南逆沖推覆及大型走滑構造。

致謝：僅以此文祝賀楊文采主編80華誕！帕米爾高原位于中國、巴基斯坦、塔吉克斯坦、吉爾吉斯坦、阿富汗交界部位，最主要的交通干線為中巴國際公路，大部分地方因為種種原因沒有開發，因此交通很困難。在過去的10年間，筆者等在帕米爾地區開展了部分工作，在野外工作中得到很多單位和個人幫助，特別是中國塔吉克族牧民的幫助，迄今也無法完整地記住他們的名字。在此，對他們幫助表示真誠的感謝；對審稿專家和章雨旭研究員仔細認真的審閱表示感謝。