東天山哈爾里克島弧古生代構造演化：揭示多島洋古地理格局的關鍵一、引言1.1研究背景與意義東天山地區作為中亞造山帶的關鍵組成部分，在古生代時期經歷了復雜而劇烈的構造演化過程，其哈爾里克島弧更是記錄了多島洋古地理格局變遷的關鍵信息，對其深入研究具有極為重要的科學價值。中亞造山帶是全球顯生宙以來規模最為宏大的造山帶之一，它完整地記錄了新元古代羅德尼亞超大陸裂解之后古亞洲洋盆所經歷的俯沖、增生與碰撞等一系列復雜過程。東天山的哈爾里克島弧，在這一漫長且復雜的地質歷史進程中扮演了重要角色。從大地構造位置來看，它處于多個板塊的匯聚地帶，特殊的地理位置使其受到不同板塊相互作用的影響，經歷了多期次的構造運動和巖漿活動，保存了豐富且獨特的地質遺跡，這些遺跡就如同地球歷史的“密碼”，為我們研究古生代構造演化提供了直接且關鍵的線索。多島洋古地理格局是理解地球演化歷史的重要概念。在古生代，東天山地區可能存在著多個島嶼和洋盆相間分布的復雜古地理格局。哈爾里克島弧作為其中的重要構造單元，對揭示這種多島洋格局的形成、演化以及最終的消失過程具有關鍵作用。通過研究哈爾里克島弧，可以了解島弧的形成機制、洋盆的擴張與閉合過程、島弧與大陸邊緣的相互作用等重要地質過程，進而構建起更加準確的多島洋古地理格局模型，為全球古地理演化研究提供重要的區域案例。從區域地質研究的角度來看，東天山哈爾里克島弧的研究成果有助于完善該地區的地質演化框架。過去，盡管相關學者對東天山地區的古洋盆演化及洋陸轉換過程進行了諸多探討，但由于研究程度相對薄弱，不同構造單元的性質和相互關系長期存在爭議，嚴重影響了對整個中亞造山帶結構與演化的深刻認識。深入研究哈爾里克島弧，能夠對該地區的地層、巖石、構造等進行系統梳理，明確不同構造單元之間的時空關系，解決長期以來存在的爭議問題，為進一步深入研究中亞造山帶的形成機制、演化規律以及動力學過程奠定堅實基礎。此外，對東天山哈爾里克島弧古生代構造演化與多島洋古地理格局的研究，還具有重要的實際應用價值。在礦產資源方面，該地區特殊的構造演化歷史造就了豐富的礦產資源，如斑巖型銅（鉬）礦、基性-超基性雜巖體中的銅鎳硫化物礦床等。深入了解構造演化與古地理格局，有助于揭示這些礦產資源的形成機制和分布規律，為礦產勘查和資源開發提供科學依據，促進區域經濟的發展。在地質災害防治方面，研究構造演化可以幫助我們更好地理解區域地質構造的穩定性，預測地震、山體滑坡等地質災害的發生，為地質災害的防治提供理論支持，保障人民生命財產安全。1.2研究現狀與存在問題多年來，眾多學者圍繞東天山哈爾里克島弧古生代構造演化與多島洋古地理格局展開了深入研究，取得了一系列豐碩成果。在構造演化方面，研究涉及島弧的形成機制、發展過程以及與周邊構造單元的相互作用。早期研究通過對區域內巖石類型、地層分布以及構造變形特征的分析，初步勾勒出哈爾里克島弧在古生代的構造輪廓。隨著研究技術的不斷進步，同位素年代學、地球化學等方法被廣泛應用，為精確厘定島弧演化的時間序列和構造背景提供了有力手段。在多島洋古地理格局方面，學者們通過對蛇綠巖、沉積巖相以及古生物化石等的研究，推斷出東天山地區在古生代可能存在多島洋環境，并對島弧、洋盆以及微地塊的分布和相互關系進行了探討。例如，通過對蛇綠巖的研究，確定了洋殼的存在及其形成時代，進而推測洋盆的演化歷史；對沉積巖相的分析，則有助于了解當時的古地理環境，如淺海、深海、濱海等不同沉積相的分布，從而重建多島洋的古地理格局。然而，當前研究仍存在諸多爭議和未解決的問題。在哈爾里克島弧的形成機制上，雖然提出了俯沖增生、地幔柱活動等多種假說，但每種假說都存在一定的局限性，尚未形成統一的認識。部分學者認為島弧是在古亞洲洋板塊向準噶爾-吐哈地塊俯沖過程中，由俯沖帶上盤物質增生形成；而另一些學者則依據地幔柱相關的地球化學特征，提出地幔柱活動在島弧形成中起到關鍵作用。這兩種觀點的爭議主要源于對深部地質過程的不同理解以及研究數據的差異。在多島洋古地理格局的重建中，島弧、洋盆和微地塊的具體分布和相互關系仍存在較大不確定性。不同學者基于不同的研究方法和數據，繪制出的多島洋古地理圖存在顯著差異。對于某些關鍵的構造邊界，如北天山洋盆和康古爾洋盆的范圍、演化過程及其與哈爾里克島弧的關系，目前尚未達成共識。王國燦等學者提出北天山洋盆主要出現于寒武-中泥盆世，是分隔準噶爾-吐哈地塊與中天山-塔里木板塊的主大洋，而康古爾古洋盆是石炭紀-早二疊世早期疊加在已縫合的北天山洋盆古大陸邊緣體系上重新打開的有限小洋盆；但也有學者持有不同觀點，認為康古爾洋盆在古生代的演化過程更為復雜，其形成時間和演化模式與上述觀點存在差異。這種爭議嚴重影響了對整個區域古生代構造演化過程的準確理解。在古生代構造演化的時間序列上，雖然通過同位素年代學等方法獲得了一些關鍵地質事件的年齡數據，但由于不同研究區域和研究對象的差異，這些數據之間的整合和對比存在困難，導致對構造演化階段的劃分和各階段地質事件的先后順序認識不夠清晰。部分年齡數據的誤差范圍較大，也增加了精確構建構造演化時間框架的難度。在研究方法上，目前雖然多種方法相結合，但每種方法都有其局限性。同位素年代學方法能夠提供地質事件的年齡信息，但受到樣品代表性、測試誤差等因素的影響；地球化學方法可以揭示巖石的源區和形成構造背景，但對于復雜地質過程的解釋存在多解性；沉積學方法雖然能反映古地理環境，但受到沉積過程復雜性和后期改造的影響。如何綜合運用多種方法，克服各自的局限性，建立更加準確的構造演化和古地理格局模型，也是當前研究亟待解決的問題。1.3研究內容與方法本研究旨在全面、系統地揭示東天山哈爾里克島弧古生代構造演化過程，重建多島洋古地理格局，解決當前研究中存在的爭議和問題，為中亞造山帶構造演化研究提供關鍵依據。具體研究內容如下：哈爾里克島弧構造演化階段劃分：通過對研究區內各類巖石的詳細野外觀察，包括巖石的產狀、結構、構造以及相互之間的接觸關系，識別不同時期的構造變形特征。運用同位素年代學方法，對關鍵巖石單元進行精確測年，確定各構造事件的發生時間，進而劃分出哈爾里克島弧古生代構造演化的主要階段，明確各階段的構造特征和演化過程。島弧巖漿作用與構造背景關系：對島弧內不同時期的巖漿巖進行系統的巖石地球化學分析，包括主量元素、微量元素和同位素組成等。通過分析巖漿巖的地球化學特征，揭示巖漿的起源、演化過程以及形成的構造背景，探討巖漿作用與構造演化之間的內在聯系，明確構造運動如何控制巖漿活動，以及巖漿活動對構造演化的反饋作用。多島洋古地理格局重建：綜合研究蛇綠巖、沉積巖相和古生物化石等多方面資料。通過對蛇綠巖的巖石學、地球化學和年代學研究，確定洋殼的存在和形成時代，推斷洋盆的演化歷史；對沉積巖相的分析，包括沉積巖的類型、沉積構造、粒度分布等，恢復當時的古地理環境，如淺海、深海、濱海等不同沉積相的分布；對古生物化石的研究，了解當時生物的種類、生態特征和分布規律，進一步推斷古海洋環境和古地理格局。在此基礎上，重建東天山地區古生代多島洋的古地理格局，明確島弧、洋盆和微地塊的分布和相互關系。構造演化動力學機制探討：結合區域地質背景，運用板塊構造理論和數值模擬方法，探討哈爾里克島弧古生代構造演化的動力學機制。分析板塊的運動方向、速度和相互作用方式，研究俯沖、碰撞、伸展等構造過程對島弧演化和多島洋古地理格局形成的影響，揭示構造演化的深部動力學背景。為實現上述研究目標，本研究擬采用以下多種研究方法相結合的技術路線：地質填圖：在研究區開展詳細的1:5萬或1:10萬地質填圖工作，系統觀察和記錄地層、巖石、構造等地質現象，繪制高精度的地質圖件，為后續研究提供基礎地質資料。在地質填圖過程中，注重對各類地質界線的準確劃定，包括地層界線、侵入巖接觸界線、構造變形帶界線等，詳細描述不同地質單元的特征和相互關系。巖石地球化學分析：采集代表性的巖石樣品，進行主量元素、微量元素和同位素組成分析。主量元素分析采用X射線熒光光譜（XRF）法，微量元素分析采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法，同位素分析采用熱電離質譜（TIMS）或多接收電感耦合等離子體質譜（MC-ICP-MS）法。通過這些分析方法，獲取巖石的地球化學數據，為研究巖石的成因、源區和形成構造背景提供依據。同位素年代學測定：利用鋯石U-Pb定年、Ar-Ar定年、Sm-Nd定年等方法，對巖漿巖、變質巖和沉積巖中的礦物進行年代學測定，精確確定地質事件的發生時間。在同位素年代學測定過程中，嚴格控制樣品的采集、處理和測試流程，確保數據的準確性和可靠性。沉積學分析：對沉積巖進行詳細的巖相學觀察，包括巖石的顏色、結構、構造、成分等，分析沉積環境和沉積相類型。通過粒度分析、古水流測量等方法，進一步了解沉積過程和古地理環境的演變。同時，對沉積巖中的化石進行鑒定和分析，確定生物地層年代，為古地理格局重建提供生物地層學依據。構造解析：運用構造地質學理論和方法，對研究區內的褶皺、斷層、節理等構造變形進行詳細解析。通過測量構造要素的產狀，繪制構造玫瑰花圖、赤平投影圖等，分析構造變形的特征、期次和運動學機制，揭示構造演化的過程和規律。數值模擬：利用數值模擬軟件，如有限元分析軟件、地質過程模擬軟件等，建立構造演化的數值模型。通過輸入地質、地球物理等參數，模擬板塊運動、巖漿活動、構造變形等地質過程，預測構造演化的趨勢，探討構造演化的動力學機制，驗證和補充野外地質研究的結果。二、區域地質背景2.1東天山地區大地構造位置東天山地區處于中亞造山帶的南緣，在全球構造格局中占據著極為關鍵的位置，是研究古亞洲洋演化和大陸增生過程的重要區域。中亞造山帶作為全球顯生宙以來規模最為宏大的增生造山帶之一，其形成與新元古代羅德尼亞超大陸的裂解以及古亞洲洋盆的俯沖、增生、碰撞等復雜地質過程密切相關。東天山地區恰好位于這一復雜構造演化的核心區域，受到了多期次構造運動的強烈影響。從板塊構造的角度來看，東天山地區處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊與塔里木板塊的匯聚地帶。其北部與哈薩克斯坦-準噶爾板塊南緣相鄰，南部則以康古爾斷裂為界與塔里木板塊北緣相接。這種特殊的板塊位置使得東天山地區在古生代時期經歷了復雜的構造演化過程，成為研究板塊相互作用和構造演化的理想區域。在古生代，哈薩克斯坦-準噶爾板塊與塔里木板塊之間存在著復雜的洋盆體系，東天山地區則處于這些洋盆的邊緣或內部，經歷了洋殼俯沖、島弧增生、碰撞造山等一系列地質過程。在區域構造單元劃分中，東天山地區主要包括博格達-哈爾里克構造帶、覺羅塔格構造帶和中天山地塊等一級構造單元。博格達-哈爾里克構造帶位于東天山北部，主要由泥盆系大南湖組和石炭系企鵝山群等火山-沉積巖系組成，具有典型的島弧構造特征，是研究島弧演化的重要區域；覺羅塔格構造帶則是東天山地區最為復雜的構造帶之一，從北向南又可進一步劃分為梧桐窩子-小熱泉子島弧帶、大南湖-頭蘇泉島弧帶、康古爾-黃山韌性剪切帶和阿奇山-雅滿蘇島弧帶等多個二級構造單元，各單元之間在巖石組合、構造變形和巖漿活動等方面存在明顯差異，記錄了不同階段的構造演化信息；中天山地塊位于東天山南部，主要由中元古界的長城系星星峽群和薊縣系卡瓦布拉克群等變質巖系組成，經歷了多期次的變質變形作用，其構造演化歷史與塔里木板塊北緣的構造活動密切相關。東天山地區還受到周邊其他構造單元的影響。其東部與北山地區相鄰，北山地區在古生代時期也經歷了復雜的構造演化，與東天山地區在構造演化上存在一定的關聯性；西部則與西天山地區相連，西天山地區的構造演化同樣復雜，與東天山地區共同構成了天山造山帶的整體構造格局。此外，東天山地區還受到深部地幔熱柱活動和巖石圈深部結構的影響，這些深部地質過程對東天山地區的構造演化和巖漿活動起到了重要的控制作用。東天山地區獨特的大地構造位置使其成為研究古生代構造演化和多島洋古地理格局的關鍵區域，對其深入研究有助于揭示中亞造山帶的形成機制和演化歷史，為全球構造演化研究提供重要的區域案例。2.2地層分布與特征東天山地區古生代地層分布廣泛，不同時期的地層在空間上呈現出特定的分布格局，且各套地層具有獨特的巖性特征和地層間接觸關系，這些特征對于研究該地區的古生代構造演化和多島洋古地理格局具有重要意義。奧陶系主要分布于研究區的北部和西部，以海相沉積為主。在哈爾里克島弧的北部邊緣，出露有中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd），巖性主要為一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，屬角斑巖系。實測剖面顯示，該套地層中玄武巖類、安山巖、英安巖-流紋巖的比例約為2∶8∶10，同時發育石英斑巖等次火山巖類。其稀土和微量元素特征表明，該地層具有島弧火山巖的屬性，大量長英質火山-侵入巖的出現，暗示了該區可能存在陸殼基底（吐哈地塊）。在研究區西部的部分區域，奧陶系則主要為一套深海相的泥質巖、硅質巖和濁積巖組合，反映了當時較為深水的沉積環境，可能處于洋盆的邊緣或洋內島弧的外側。志留系在東天山地區也有廣泛出露，主要為海相沉積地層。中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）在哈爾里克島弧及周邊區域均有分布，巖性以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層。該地層的沉積特征顯示其形成于淺海-半深海的沉積環境，可能受到了島弧火山活動的影響，凝灰巖等火山碎屑物質的大量出現，表明當時島弧火山活動較為頻繁，為沉積提供了豐富的物源。地層中發育的沉積構造，如水平層理、交錯層理等，反映了當時水體能量的變化和沉積動力條件。泥盆系在東天山地區分布較為廣泛，與下伏奧陶-志留系呈不整合接觸，這一不整合界面反映了區域構造運動的階段性和差異性，可能經歷了一次較為強烈的構造抬升和剝蝕事件。泥盆系以安山巖-英安巖和火山碎屑巖為主，發育典型的島弧安山巖，其噴發環境從海相演變為陸相。在哈爾里克島弧的中部和南部，泥盆系的海相火山巖中常夾有碎屑巖和碳酸鹽巖夾層，反映了火山活動與正常海洋沉積的交替進行。而在島弧的北部，泥盆系上部則逐漸過渡為陸相火山巖和碎屑巖沉積，這一變化記錄了島弧逐漸向陸地演化的過程，可能與板塊運動導致的島弧隆升和海水退去有關。石炭系是東天山地區出露最為廣泛的古生代地層之一，其分布范圍涵蓋了哈爾里克島弧以及周邊的多個構造單元。石炭系在區域上可分為多個巖性段，不同巖性段的巖性特征和沉積環境存在明顯差異。在哈爾里克島弧的北部，石炭系企鵝山群以中基性火山熔巖為主并夾少量碎屑巖，反映了較強的火山活動和相對動蕩的沉積環境，可能處于島弧的火山活動中心區域。而在康古爾斷裂以南，出露的石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，后期疊加強烈的韌性剪切變形，原巖主要為復理石建造（干墩組）和枕狀拉斑玄武巖-放射蟲硅質巖-泥質巖等深水相組合（梧桐窩子組），其時代缺乏可靠的化石和同位素年代學依據，但被晚石炭世花崗巖侵入，在區域“地層”劃分中被定為下石炭統，也可能有更老的巖塊混雜其中，這套地層反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置。在阿齊山-雅滿蘇一帶，下石炭統雅滿蘇組火山巖以玄武巖和中酸性火山碎屑巖、熔巖為主，可識別出阿齊山、雅滿蘇和東部野馬泉等火山噴發機構，與北帶的小熱泉子組相比，含有更多的粉砂巖、碳酸鹽巖夾層，顯示出相對復雜的沉積環境，可能受到了島弧火山活動、海底熱液活動以及陸源物質輸入等多種因素的影響。上石炭統土古土布拉克組則以大量陸相玄武巖噴發為特征，伴有自然銅礦化，標志著沉積環境逐漸從海相向陸相轉變，可能與區域構造運動導致的地殼隆升和海陸變遷有關。二疊系在東天山地區主要為陸相火山—磨拉石建造，與下伏石炭紀地層為不整合接觸，這一不整合界面代表了一次重要的構造運動，可能是古亞洲洋閉合、板塊碰撞造山后的構造響應，導致了區域沉積環境的重大轉變。二疊系的巖性主要包括陸相火山巖、火山碎屑巖和磨拉石沉積，火山巖以玄武巖、安山巖為主，反映了強烈的火山活動。磨拉石沉積則由粗碎屑巖組成，如礫巖、砂巖等，其成分復雜，分選性差，通常是在山脈隆升后，快速堆積形成的山前沉積，記錄了造山帶隆升和剝蝕的過程，表明當時東天山地區進入了陸內演化階段，造山帶的隆升為沉積提供了大量的粗碎屑物質。東天山地區古生代地層的分布和特征反映了該地區在古生代時期經歷了復雜的構造演化和沉積環境變遷，不同地層間的接觸關系以及巖性組合的變化，為研究多島洋古地理格局和構造演化提供了重要線索。2.3主要構造單元與構造特征東天山地區主要構造單元包括準噶爾-吐哈地塊、中天山島弧帶以及其間的北天山洋盆和康古爾洋盆等構造區域，各構造單元具有獨特的構造特征和復雜的演化歷史。準噶爾-吐哈地塊作為東天山地區重要的構造單元，具有獨特的基底屬性和構造演化歷史。它被認為是相對剛性的統一塊體，深部為0.8-0.55Ga新生地殼，但表層存在大于1.0Ga古老陸殼殘片，具有大洋高原性質。在古生代時期，準噶爾-吐哈地塊北界范圍隨著北部邊緣的裂拚演化過程而隨時間發生變化，其南緣則與北天山洋盆相鄰，在漫長的地質歷史中，經歷了復雜的構造運動和地質過程。在早古生代，受到古亞洲洋板塊活動的影響，地塊邊緣可能發生了俯沖、增生等構造事件，導致了地殼的增厚和變形；在晚古生代，隨著北天山洋盆的閉合和碰撞造山作用的發生，準噶爾-吐哈地塊與中天山島弧帶發生碰撞拼合，進一步塑造了其現今的構造格局。中天山島弧帶位于塔里木板塊北緣，主要由中元古界的長城系星星峽群和薊縣系卡瓦布拉克群等變質巖系組成，經歷了多期次的變質變形作用，其構造演化與塔里木板塊北緣的構造活動密切相關。在早古生代，中天山島弧帶可能處于洋盆環境，經歷了洋殼俯沖、巖漿活動和島弧增生等過程，形成了一系列島弧火山巖和侵入巖。鋯石SIMSU-Pb定年研究顯示，中天山中段喀拉塔格地區的火山巖成巖年齡為347.5±5.9Ma，具有俯沖帶島弧鈣堿性巖漿特征，同時存在陸殼混染作用，表明中天山島弧帶在早石炭世時期是類似于現在日本島弧的島弧帶。在晚古生代，隨著北天山洋盆的閉合和碰撞造山作用的發生，中天山島弧帶與準噶爾-吐哈地塊碰撞拼合，形成了復雜的褶皺、斷裂構造，區域變質作用也進一步加強，使得中元古界的變質巖系發生了強烈的變形和改造。北天山洋盆是東天山地區重要的構造單元之一，其演化歷史對于理解東天山地區的構造格局至關重要。基于對吐哈地塊與中天山之間新發現的大草灘蛇綠巖以及其他蛇綠混雜巖帶的系統梳理，研究表明北天山洋盆主要出現于寒武-中泥盆世，是長期分隔準噶爾-吐哈地塊與中天山-塔里木板塊的主大洋。在寒武-中泥盆世期間，北天山洋盆處于擴張階段，洋殼不斷生長，形成了一系列蛇綠巖套和深海沉積。這些蛇綠巖套包含了洋殼的典型巖石組合，如橄欖巖、輝長巖、玄武巖等，其地球化學特征顯示具有洋中脊或洋島玄武巖的屬性，表明當時北天山洋盆具有典型的大洋構造環境。隨著時間的推移，北天山洋盆開始發生俯沖消減，洋殼向準噶爾-吐哈地塊和中天山-塔里木板塊之下俯沖，引發了強烈的巖漿活動和構造變形，在俯沖帶附近形成了一系列島弧和弧后盆地。康古爾洋盆是東天山地區另一個重要的構造單元，其構造屬性和演化歷史與北天山洋盆存在差異。康古爾古洋盆是石炭紀-早二疊世早期疊加在已經縫合的北天山洋盆的古大陸邊緣體系之上重新打開的持續時間較短的有限小洋盆。在石炭紀-早二疊世早期，由于區域構造應力場的改變，在已經閉合的北天山洋盆的古大陸邊緣體系之上，康古爾洋盆重新打開。原巖主要為復理石建造（干墩組）和枕狀拉斑玄武巖-放射蟲硅質巖-泥質巖等深水相組合（梧桐窩子組），反映了當時的深水沉積環境。這些巖石組合中發育的枕狀拉斑玄武巖具有洋殼玄武巖的特征，而放射蟲硅質巖則是深海環境的典型沉積標志。康古爾洋盆在形成后，經歷了復雜的構造演化，受到了區域構造運動的影響，發生了洋殼俯沖、碰撞等構造事件，最終在早二疊世晚期閉合，形成了康古爾-黃山韌性剪切帶等構造變形帶。三、哈爾里克島弧古生代構造演化階段3.1早古生代構造演化3.1.1寒武-奧陶紀：島弧初始形成在寒武-奧陶紀時期，東天山地區處于復雜的板塊構造環境，哈爾里克島弧在此期間開始初始形成。這一過程與古亞洲洋板塊的俯沖作用密切相關，古亞洲洋板塊向準噶爾-吐哈地塊之下俯沖，為島弧的形成提供了重要的動力學背景。從沉積建造方面來看，該時期哈爾里克島弧區域發育了一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，如中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd）。實測剖面顯示，該套地層中玄武巖類、安山巖、英安巖-流紋巖的比例約為2∶8∶10，同時發育石英斑巖等次火山巖類。這種巖石組合特征反映了典型的島弧火山活動，表明當時島弧處于強烈的火山噴發階段，大量的火山物質噴發至海底，形成了這套特殊的火山碎屑巖—熔巖建造。稀土和微量元素特征也進一步表明，該地層具有島弧火山巖的屬性，大量長英質火山-侵入巖的出現，暗示了該區可能存在陸殼基底（吐哈地塊），這也為島弧的初始形成提供了物質基礎。在巖漿活動方面，寒武-奧陶紀的哈爾里克島弧巖漿活動頻繁，主要以中酸性巖漿噴發和侵入為主。這些巖漿活動與古亞洲洋板塊的俯沖密切相關，俯沖過程中洋殼脫水，導致地幔楔部分熔融，形成了大量的巖漿。巖漿沿著地殼薄弱帶上升，噴發至地表形成火山巖，或侵入到地殼中形成侵入巖。從巖石地球化學特征來看，這些巖漿巖具有明顯的島弧巖漿巖特征，如富集大離子親石元素（LILE），虧損高場強元素（HFSE），稀土元素配分模式顯示輕重稀土分餾明顯，具有明顯的負Eu異常等，這些特征表明巖漿源于俯沖帶相關的地幔楔部分熔融，并且在上升過程中受到了地殼物質的混染。構造變形在這一時期也較為顯著。由于古亞洲洋板塊的俯沖作用，哈爾里克島弧區域受到強烈的擠壓應力，導致地殼發生變形。地層中發育了一系列的褶皺和斷裂構造，褶皺形態以緊閉褶皺為主，軸面傾向與板塊俯沖方向一致，反映了強烈的擠壓作用。斷裂構造主要為逆斷層和走滑斷層，這些斷層控制了巖漿的上升通道和沉積盆地的邊界。在一些地區，還可以觀察到地層的倒轉現象，這進一步證明了構造變形的強烈程度。綜合沉積建造、巖漿活動和構造變形等方面的特征，可以推斷哈爾里克島弧在寒武-奧陶紀時期處于初始形成階段。古亞洲洋板塊的俯沖作用導致了島弧的形成，巖漿活動為島弧提供了物質來源，構造變形則塑造了島弧的初始形態和構造格局。這一階段的島弧可能還處于相對較小的規模，處于不斷生長和演化的過程中。3.1.2志留-泥盆紀：島弧發展與演化志留-泥盆紀時期，哈爾里克島弧進入了重要的發展與演化階段，在巖漿活動、沉積環境和構造變形等方面都發生了顯著變化。巖漿活動在這一時期呈現出階段性變化。早期，巖漿活動依然以中酸性火山巖噴發為主，繼承了寒武-奧陶紀的島弧巖漿活動特征。中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層，顯示了頻繁的火山噴發活動。地球化學分析表明，這些火山巖具有典型的島弧火山巖地球化學特征，如富集大離子親石元素（LILE），虧損高場強元素（HFSE），稀土元素配分模式顯示輕重稀土分餾明顯，具有明顯的負Eu異常，表明巖漿主要源于俯沖帶相關的地幔楔部分熔融，且受到了地殼物質的混染。隨著時間的推移，泥盆紀時期巖漿活動逐漸增強，火山巖的成分也發生了變化，安山巖-英安巖的比例增加，同時出現了更多的陸相火山巖。泥盆系與下伏奧陶-志留系呈不整合接觸，這一不整合界面反映了區域構造運動的階段性和差異性，可能經歷了一次較為強烈的構造抬升和剝蝕事件，導致了沉積環境的改變和巖漿活動的調整。在哈爾里克島弧的中部和南部，泥盆系的海相火山巖中常夾有碎屑巖和碳酸鹽巖夾層，反映了火山活動與正常海洋沉積的交替進行；而在島弧的北部，泥盆系上部則逐漸過渡為陸相火山巖和碎屑巖沉積，這一變化記錄了島弧逐漸向陸地演化的過程，可能與板塊運動導致的島弧隆升和海水退去有關。沉積環境在志留-泥盆紀也發生了明顯的演變。志留紀時期，島弧主要處于淺海-半深海的沉積環境，中-上志留統紅柳峽組的沉積特征顯示了這一時期水體相對較深，沉積了大量的海相碎屑巖和火山碎屑巖。地層中發育的水平層理、交錯層理等沉積構造，反映了當時水體能量的變化和沉積動力條件。到了泥盆紀，沉積環境逐漸從海相向陸相轉變。泥盆系下部仍然以海相火山巖和碎屑巖沉積為主，但上部逐漸出現了陸相火山巖和碎屑巖沉積，在哈爾里克島弧的北部，泥盆系上部的陸相沉積中發育了大量的河流相和湖泊相沉積構造，如交錯層理、波痕等，表明當時沉積環境已經以陸地為主。這種沉積環境的演變與島弧的隆升和板塊運動密切相關，隨著島弧的隆升，海水逐漸退去，陸相沉積逐漸占據主導地位。構造變形在志留-泥盆紀進一步加強。區域上受到強烈的擠壓作用，導致地層發生褶皺和斷裂變形。褶皺構造更加復雜，不僅有緊閉褶皺，還出現了開闊褶皺和倒轉褶皺，褶皺的軸向和軸面傾向也發生了變化，反映了構造應力場的復雜性。斷裂構造也更加發育，除了逆斷層和走滑斷層外，還出現了正斷層，這些斷層控制了沉積盆地的邊界和巖漿活動的通道。在一些地區，還可以觀察到韌性剪切帶的存在，韌性剪切帶內巖石發生了強烈的塑性變形，形成了糜棱巖等構造巖，表明當時構造變形的強度較大。志留-泥盆紀時期哈爾里克島弧在巖漿活動、沉積環境和構造變形等方面都經歷了顯著的發展與演化。巖漿活動的變化反映了島弧構造背景的演變，沉積環境的改變記錄了島弧隆升和海陸變遷的過程，構造變形的加強則塑造了島弧的復雜構造格局。這一時期的演化對于哈爾里克島弧的形成和發展具有重要意義，為后續的構造演化奠定了基礎。3.2晚古生代構造演化3.2.1石炭紀：島弧成熟與碰撞石炭紀時期，哈爾里克島弧進入了成熟階段，同時與周邊板塊或地塊發生了重要的碰撞事件，這一時期的構造演化對島弧的構造格局和地層特征產生了深遠影響。從島弧成熟的標志來看，石炭紀的哈爾里克島弧在巖漿活動、沉積建造和構造變形等方面都表現出成熟島弧的特征。在巖漿活動方面，火山活動極為強烈，巖石類型豐富多樣。在哈爾里克島弧的北部，石炭系企鵝山群以中基性火山熔巖為主并夾少量碎屑巖，反映了較強的火山活動和相對動蕩的沉積環境，可能處于島弧的火山活動中心區域。而在阿齊山-雅滿蘇一帶，下石炭統雅滿蘇組火山巖以玄武巖和中酸性火山碎屑巖、熔巖為主，可識別出阿齊山、雅滿蘇和東部野馬泉等火山噴發機構，與北帶的小熱泉子組相比，含有更多的粉砂巖、碳酸鹽巖夾層，顯示出相對復雜的沉積環境，可能受到了島弧火山活動、海底熱液活動以及陸源物質輸入等多種因素的影響。巖石地球化學分析表明，這些火山巖具有典型的島弧火山巖特征，如富集大離子親石元素（LILE），虧損高場強元素（HFSE），稀土元素配分模式顯示輕重稀土分餾明顯，具有明顯的負Eu異常，表明巖漿源于俯沖帶相關的地幔楔部分熔融，并且在上升過程中受到了地殼物質的混染，反映了成熟島弧的巖漿活動特征。在沉積建造方面，石炭紀的哈爾里克島弧沉積環境復雜多樣，反映了島弧成熟階段的特征。在康古爾斷裂以南，出露的石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，后期疊加強烈的韌性剪切變形，原巖主要為復理石建造（干墩組）和枕狀拉斑玄武巖-放射蟲硅質巖-泥質巖等深水相組合（梧桐窩子組），其時代缺乏可靠的化石和同位素年代學依據，但被晚石炭世花崗巖侵入，在區域“地層”劃分中被定為下石炭統，也可能有更老的巖塊混雜其中，這套地層反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置。而在其他地區，石炭系還包括了海相火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等多種沉積類型，這些沉積類型的組合反映了島弧成熟階段不同的沉積環境，如淺海、濱海、火山活動區等，表明島弧在石炭紀已經發育成熟，形成了復雜的沉積體系。構造變形在石炭紀也表現出成熟島弧的特征。區域上受到強烈的擠壓作用，導致地層發生褶皺和斷裂變形。褶皺構造復雜多樣，不僅有緊閉褶皺，還出現了開闊褶皺和倒轉褶皺，褶皺的軸向和軸面傾向也發生了變化，反映了構造應力場的復雜性。斷裂構造更加發育，除了逆斷層和走滑斷層外，還出現了正斷層，這些斷層控制了沉積盆地的邊界和巖漿活動的通道。在一些地區，還可以觀察到韌性剪切帶的存在，韌性剪切帶內巖石發生了強烈的塑性變形，形成了糜棱巖等構造巖，表明當時構造變形的強度較大。石炭紀時期哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊發生了碰撞事件。根據區域地質資料分析，哈爾里克島弧可能與準噶爾-吐哈地塊或中天山島弧帶發生了碰撞。碰撞過程中，島弧與地塊之間的擠壓作用導致了強烈的構造變形和巖漿活動。在碰撞帶附近，地層發生了強烈的褶皺和斷裂，形成了一系列逆沖斷層和褶皺構造，這些構造的走向與碰撞方向一致。巖漿活動也異常強烈，形成了大量的花崗巖和火山巖。這些花崗巖和火山巖的地球化學特征顯示，它們與碰撞造山環境密切相關，如花崗巖具有高鉀鈣堿性系列的特征，稀土元素配分模式顯示明顯的負Eu異常，表明巖漿在形成過程中受到了地殼物質的強烈混染，這是碰撞造山環境下巖漿活動的典型特征。碰撞對島弧構造和地層產生了深遠影響。在構造方面，碰撞導致島弧地殼增厚，構造變形加劇，形成了復雜的構造格局。原有的褶皺和斷裂構造在碰撞作用下進一步變形，形成了疊加褶皺和復合斷裂系統。在一些地區，由于碰撞的擠壓作用，還形成了構造高地和構造盆地，這些構造地貌對后期的沉積和巖漿活動產生了重要影響。在地層方面，碰撞導致了地層的不整合接觸和沉積環境的改變。石炭紀地層與下伏地層之間普遍存在不整合界面，這是碰撞造山運動的重要標志。碰撞還導致了沉積環境的變化，從原來的海相沉積逐漸轉變為海陸交互相沉積或陸相沉積，地層中的巖石類型和沉積構造也發生了相應的變化，如出現了更多的陸源碎屑巖和沖積扇沉積構造。3.2.2二疊紀：后碰撞伸展與演化二疊紀時期，哈爾里克島弧進入了后碰撞伸展階段，這一時期的構造演化以伸展機制為主導，伴隨有復雜的巖漿活動、沉積建造和構造變形，深刻地揭示了島弧在該階段獨特的演化特征。后碰撞伸展機制是二疊紀哈爾里克島弧構造演化的核心。在石炭紀島弧與周邊板塊或地塊碰撞之后，區域應力場發生了顯著轉變，從擠壓環境轉變為伸展環境。這種應力場的轉變可能與深部地幔物質的運動和巖石圈的調整有關。隨著碰撞造山作用的結束，巖石圈厚度增加，重力不穩定導致巖石圈發生拆沉作用，地幔物質上涌，從而引發了地殼的伸展。區域地質資料顯示，二疊紀時期哈爾里克島弧內發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造，這些構造的走向與石炭紀碰撞構造的走向呈一定角度，表明它們是在新的伸展應力場作用下形成的。正斷層的活動導致地殼發生拉伸和減薄，形成了地塹和半地塹等伸展構造地貌，為后續的巖漿活動和沉積建造提供了空間。巖漿活動在二疊紀呈現出獨特的特征。在伸展背景下，巖漿活動以基性巖漿噴發和侵入為主。研究區內廣泛分布著二疊紀的玄武巖和輝綠巖墻群，這些巖石的地球化學特征顯示，它們具有明顯的地幔源區特征，如高的MgO含量、低的SiO2含量，以及相對富集的高場強元素（HFSE），表明巖漿源于深部地幔。同時，部分巖漿巖中也顯示出一定程度的地殼混染特征，這可能是由于巖漿在上升過程中與地殼物質發生了相互作用。這些巖漿活動與后碰撞伸展機制密切相關，地幔物質的上涌為巖漿的形成提供了物質基礎，而地殼的伸展則為巖漿的上升提供了通道。在一些地區，還可以觀察到巖漿巖與沉積巖的互層現象，這表明巖漿活動與沉積作用在時間上是相互交替的，反映了伸展環境下構造活動的復雜性。沉積建造在二疊紀也發生了顯著變化。由于地殼的伸展和地形的起伏，沉積環境以陸相為主，形成了一套陸相火山—磨拉石建造。二疊系主要由陸相火山巖、火山碎屑巖和磨拉石沉積組成，火山巖以玄武巖、安山巖為主，反映了強烈的火山活動。磨拉石沉積則由粗碎屑巖組成，如礫巖、砂巖等，其成分復雜，分選性差，通常是在山脈隆升后，快速堆積形成的山前沉積。這些磨拉石沉積的分布和特征記錄了造山帶隆升和剝蝕的過程，表明當時東天山地區進入了陸內演化階段，造山帶的隆升為沉積提供了大量的粗碎屑物質。在一些盆地中，還可以觀察到湖泊相沉積，這表明在伸展環境下，盆地內的水體條件也發生了變化，形成了相對穩定的湖泊環境，沉積了富含有機質的泥巖和粉砂巖等。構造變形在二疊紀主要表現為伸展構造變形。除了上述的正斷層和地塹-半地塹構造外，還發育了一些伸展褶皺和韌性剪切帶。伸展褶皺的形態通常較為開闊，軸面傾向與伸展方向一致，反映了地殼在伸展過程中的彎曲變形。韌性剪切帶則主要發育在巖石圈的薄弱部位，如斷裂帶附近，韌性剪切帶內巖石發生了強烈的塑性變形，形成了糜棱巖等構造巖。這些構造變形特征表明，二疊紀時期哈爾里克島弧在伸展應力場的作用下，地殼發生了復雜的變形，形成了獨特的構造格局。二疊紀哈爾里克島弧在后碰撞伸展階段經歷了復雜的構造演化，伸展機制主導了這一時期的構造活動，巖漿活動、沉積建造和構造變形等方面的特征都深刻地反映了島弧在這一階段的演化過程，為研究中亞造山帶的陸內演化提供了重要的實例。四、多島洋古地理格局及其對哈爾里克島弧的影響4.1多島洋古地理格局特征東天山地區在古生代呈現出復雜的多島洋古地理格局，這一格局的形成與區域板塊運動、構造演化密切相關，對哈爾里克島弧的發展產生了深遠影響。洋盆分布是多島洋古地理格局的重要組成部分。在古生代，東天山地區存在多個洋盆，其中北天山洋盆和康古爾洋盆是最為關鍵的兩個洋盆。北天山洋盆主要出現于寒武-中泥盆世，是長期分隔準噶爾-吐哈地塊與中天山-塔里木板塊的主大洋。該洋盆在寒武-奧陶紀時期處于擴張階段，洋殼不斷生長，形成了一系列蛇綠巖套，這些蛇綠巖套包含了橄欖巖、輝長巖、玄武巖等典型洋殼巖石組合，其地球化學特征顯示具有洋中脊或洋島玄武巖的屬性，表明當時北天山洋盆具有典型的大洋構造環境。隨著時間的推移，北天山洋盆在中泥盆世之后開始發生俯沖消減，洋殼向準噶爾-吐哈地塊和中天山-塔里木板塊之下俯沖，引發了強烈的巖漿活動和構造變形，在俯沖帶附近形成了一系列島弧和弧后盆地。康古爾洋盆則是石炭紀-早二疊世早期疊加在已經縫合的北天山洋盆的古大陸邊緣體系之上重新打開的持續時間較短的有限小洋盆。原巖主要為復理石建造（干墩組）和枕狀拉斑玄武巖-放射蟲硅質巖-泥質巖等深水相組合（梧桐窩子組），反映了當時的深水沉積環境。這些巖石組合中發育的枕狀拉斑玄武巖具有洋殼玄武巖的特征，而放射蟲硅質巖則是深海環境的典型沉積標志。康古爾洋盆在形成后，經歷了復雜的構造演化，受到了區域構造運動的影響，發生了洋殼俯沖、碰撞等構造事件，最終在早二疊世晚期閉合。島弧和微地塊在多島洋古地理格局中也占據重要位置。哈爾里克島弧作為東天山地區的重要島弧，處于多島洋環境的關鍵部位。在寒武-奧陶紀，哈爾里克島弧開始初始形成，受到古亞洲洋板塊俯沖的影響，發育了一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，標志著島弧的初步形成。在志留-泥盆紀，島弧進一步發展，巖漿活動頻繁，沉積環境逐漸從海相向陸相轉變，島弧不斷隆升和演化。到了石炭紀，哈爾里克島弧進入成熟階段，火山活動強烈，巖石類型豐富多樣，沉積環境復雜，與周邊板塊或地塊發生了碰撞事件，進一步塑造了島弧的構造格局。除了哈爾里克島弧，東天山地區還存在其他島弧和微地塊。這些島弧和微地塊的分布與洋盆的演化密切相關，它們在洋盆的擴張和俯沖過程中逐漸形成和演化。一些島弧可能是在洋殼俯沖過程中，由俯沖帶上盤物質增生形成；而微地塊則可能是從大陸邊緣裂解出來的小塊陸地，它們在多島洋環境中受到板塊運動和洋盆演化的影響，不斷發生位移和變形。島弧和微地塊與洋盆之間存在著復雜的相互關系。洋盆的擴張和俯沖控制了島弧和微地塊的形成和演化。當洋盆擴張時，洋殼不斷生長，為島弧的形成提供了物質基礎；當洋盆俯沖時，洋殼向大陸板塊之下俯沖，引發了強烈的巖漿活動和構造變形，導致島弧的隆升和演化。島弧和微地塊的存在也對洋盆的演化產生了影響。島弧的隆升和擴張可能會改變洋盆的形態和范圍，而微地塊的漂移和碰撞則可能會導致洋盆的閉合和重組。在石炭紀，哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊的碰撞事件，導致了康古爾洋盆的閉合和構造變形，進一步改變了多島洋古地理格局。東天山地區古生代多島洋古地理格局具有洋盆分布復雜、島弧和微地塊眾多且相互關系密切的特征，這種復雜的古地理格局對哈爾里克島弧的構造演化產生了重要影響，是理解東天山地區古生代構造演化的關鍵。4.2多島洋演化對哈爾里克島弧構造的影響4.2.1洋盆開合與島弧形成演化多島洋洋盆的開合過程對哈爾里克島弧的形成和演化產生了深遠影響，這種影響在巖漿活動和構造變形等方面表現得尤為顯著。洋盆開合與島弧巖漿活動之間存在著密切的內在聯系。在洋盆擴張階段，地幔物質上涌，為島弧巖漿活動提供了豐富的物質來源。以東天山地區的北天山洋盆為例，在寒武-奧陶紀時期，北天山洋盆處于擴張階段，洋殼不斷生長，地幔物質上涌，導致了哈爾里克島弧區域巖漿活動頻繁。中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd）發育了一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，實測剖面顯示，該套地層中玄武巖類、安山巖、英安巖-流紋巖的比例約為2∶8∶10，同時發育石英斑巖等次火山巖類。這些巖漿巖的形成與洋盆擴張導致的地幔物質上涌密切相關，地幔物質在上升過程中部分熔融，形成了巖漿，沿著地殼薄弱帶噴發至地表或侵入到地殼中，形成了島弧巖漿巖。當洋盆進入俯沖階段，洋殼向大陸板塊之下俯沖，引發了強烈的巖漿活動。俯沖過程中，洋殼脫水，導致地幔楔部分熔融，形成大量巖漿。這些巖漿具有典型的島弧巖漿巖特征，如富集大離子親石元素（LILE），虧損高場強元素（HFSE），稀土元素配分模式顯示輕重稀土分餾明顯，具有明顯的負Eu異常等。志留-泥盆紀時期，哈爾里克島弧的巖漿活動就受到了北天山洋盆俯沖的影響。中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層，顯示了頻繁的火山噴發活動。地球化學分析表明，這些火山巖具有典型的島弧火山巖地球化學特征，表明巖漿主要源于俯沖帶相關的地幔楔部分熔融，且受到了地殼物質的混染。洋盆開合還對島弧的構造變形產生了重要影響。在洋盆擴張階段，區域處于拉張應力環境，導致地殼發生伸展變形。這種伸展變形可能表現為地殼的減薄、裂谷的形成以及正斷層的發育。在東天山地區，一些與洋盆擴張相關的裂谷或斷陷盆地中，發育了一系列正斷層，這些正斷層控制了沉積盆地的邊界和沉積相的分布。隨著洋盆的俯沖，區域應力場發生轉變，由拉張應力轉變為擠壓應力，導致島弧發生強烈的擠壓變形。地層中發育了一系列的褶皺和斷裂構造，褶皺形態以緊閉褶皺為主，軸面傾向與板塊俯沖方向一致，反映了強烈的擠壓作用。斷裂構造主要為逆斷層和走滑斷層，這些斷層控制了巖漿的上升通道和沉積盆地的邊界。在石炭紀，哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊發生碰撞，受到強烈的擠壓作用，導致地層發生褶皺和斷裂變形。褶皺構造復雜多樣，不僅有緊閉褶皺，還出現了開闊褶皺和倒轉褶皺，褶皺的軸向和軸面傾向也發生了變化，反映了構造應力場的復雜性。斷裂構造更加發育，除了逆斷層和走滑斷層外，還出現了正斷層，這些斷層控制了沉積盆地的邊界和巖漿活動的通道。洋盆開合過程中的不同階段，通過影響區域應力場和巖漿活動，深刻地塑造了哈爾里克島弧的形成和演化過程，是理解島弧構造演化的關鍵因素之一。4.2.2板塊運動與島弧構造變形多島洋內板塊運動對哈爾里克島弧構造變形起到了關鍵作用，板塊運動導致的應力變化深刻影響著島弧的構造格局。在多島洋環境中，板塊的相對運動產生了復雜的應力場，這種應力場的變化直接作用于哈爾里克島弧，引發了島弧的構造變形。當板塊發生碰撞時，會產生強烈的擠壓應力，導致島弧地殼縮短、增厚，形成一系列褶皺和逆沖斷層。以石炭紀哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊的碰撞為例，碰撞過程中產生的擠壓應力使得島弧區域的地層發生強烈褶皺，形成緊閉褶皺和倒轉褶皺。這些褶皺的軸向和軸面傾向與碰撞方向密切相關，反映了擠壓應力的作用方向。同時，逆沖斷層大量發育，這些逆沖斷層將地層向上推覆，導致地殼增厚，形成了復雜的構造地貌。在一些地區，還可以觀察到飛來峰和構造窗等構造現象，這些都是逆沖斷層作用的結果，進一步證明了碰撞擠壓應力對島弧構造變形的影響。板塊的俯沖運動也對島弧構造變形產生重要影響。當洋殼板塊向島弧之下俯沖時，會在俯沖帶附近產生強烈的構造變形。俯沖帶的巖石受到強烈的擠壓和剪切作用，形成了韌性剪切帶和糜棱巖等構造巖。這些構造巖的形成表明巖石在高溫高壓條件下發生了塑性變形，反映了俯沖帶的強烈構造作用。俯沖過程中還會引發地震活動，地震產生的地震波會對島弧的巖石產生破壞作用，進一步加劇了島弧的構造變形。在哈爾里克島弧的一些地區，通過對巖石的微觀結構分析，可以觀察到巖石中的礦物定向排列、變形紋等現象，這些都是俯沖帶構造變形的微觀證據。板塊的離散運動則會導致島弧區域處于拉張應力環境，引發地殼的伸展變形。在二疊紀，哈爾里克島弧進入后碰撞伸展階段，板塊運動導致區域應力場轉變為拉張應力。在這種拉張應力作用下，島弧內發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造。正斷層的活動使得地殼發生拉伸和減薄，形成了地塹和半地塹等伸展構造地貌。這些伸展構造地貌的形成改變了島弧的地形和水系分布，對島弧的沉積環境和巖漿活動也產生了重要影響。在一些地塹和半地塹中，沉積了大量的陸相碎屑巖和火山巖，反映了伸展環境下的沉積和巖漿活動特征。多島洋內板塊運動通過產生不同類型的應力場，對哈爾里克島弧的構造變形產生了多方面的影響，塑造了島弧復雜的構造格局，是研究島弧構造演化不可或缺的重要因素。4.3哈爾里克島弧對多島洋古地理格局的響應哈爾里克島弧在多島洋演化過程中，通過巖漿活動、沉積作用和構造變形等方面對多島洋古地理格局做出了積極響應，其演化歷程與多島洋古地理格局的變遷緊密相連。巖漿活動是哈爾里克島弧響應多島洋古地理格局的重要方式之一。在多島洋環境下，洋盆的開合和板塊的運動導致了島弧巖漿活動的階段性變化。當中天山-塔里木板塊與準噶爾-吐哈地塊之間的北天山洋盆處于擴張階段時，地幔物質上涌，為哈爾里克島弧的巖漿活動提供了豐富的物質來源。寒武-奧陶紀時期，中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd）發育了一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，顯示出強烈的巖漿活動。隨著北天山洋盆進入俯沖階段，洋殼向大陸板塊之下俯沖，引發了地幔楔部分熔融，形成大量具有典型島弧巖漿巖特征的巖漿。志留-泥盆紀時期，中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）和泥盆系的巖漿活動就受到了北天山洋盆俯沖的影響，巖漿巖的地球化學特征表明巖漿主要源于俯沖帶相關的地幔楔部分熔融，且受到了地殼物質的混染。石炭紀時期，哈爾里克島弧的巖漿活動更加復雜，與島弧的成熟和碰撞過程密切相關，反映了多島洋古地理格局的變化。沉積作用也能反映哈爾里克島弧對多島洋古地理格局的響應。不同時期的沉積建造記錄了島弧所處的古地理環境和沉積動力條件的變化，而這些變化與多島洋古地理格局的演變密切相關。早古生代，哈爾里克島弧主要處于海相沉積環境，沉積了大量的海相火山碎屑巖和碎屑巖，這與當時多島洋環境下的海洋沉積特征一致。中奧陶統荒草坡群大柳溝組和中-上志留統紅柳峽組的沉積特征都顯示了海相沉積環境，反映了島弧在多島洋中的位置和沉積背景。隨著多島洋的演化，島弧逐漸隆升，沉積環境從海相向陸相轉變。泥盆紀時期，泥盆系上部逐漸出現陸相火山巖和碎屑巖沉積，表明島弧開始向陸地演化。石炭紀時期，沉積環境更加復雜多樣，在康古爾斷裂以南，石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置；而在其他地區，石炭系還包括了海相火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等多種沉積類型，記錄了島弧在多島洋環境下不同的沉積環境和沉積動力條件。構造變形同樣體現了哈爾里克島弧對多島洋古地理格局的響應。多島洋內板塊的運動產生了復雜的應力場，導致島弧發生構造變形，這些變形特征與多島洋古地理格局的變化密切相關。在板塊碰撞階段，哈爾里克島弧受到強烈的擠壓應力，地層發生褶皺和斷裂變形，形成緊閉褶皺、倒轉褶皺和逆沖斷層等構造。石炭紀哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊的碰撞，使得島弧區域的地層發生強烈褶皺和斷裂，形成了復雜的構造格局。在板塊俯沖階段，俯沖帶附近產生強烈的構造變形，形成韌性剪切帶和糜棱巖等構造巖。在板塊離散階段，島弧區域處于拉張應力環境，發育正斷層和地塹-半地塹構造。二疊紀哈爾里克島弧進入后碰撞伸展階段，板塊運動導致區域應力場轉變為拉張應力，島弧內發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造，反映了島弧對多島洋古地理格局變化的響應。哈爾里克島弧在巖漿活動、沉積作用和構造變形等方面對多島洋古地理格局做出了顯著響應，這些響應特征為研究多島洋古地理格局的演變提供了重要線索，也揭示了島弧與多島洋古地理格局之間的緊密聯系。五、典型地質實例分析5.1蛇綠巖帶與島弧構造演化哈爾里克島弧內的蛇綠巖帶是揭示島弧構造演化的關鍵地質記錄，對其進行深入分析有助于我們更全面地理解島弧在古生代的形成與發展過程。哈爾里克島弧內的蛇綠巖帶主要由橄欖巖、輝長巖、玄武巖和放射蟲硅質巖等巖石組成，這些巖石類型的組合是蛇綠巖套的典型特征。橄欖巖位于蛇綠巖帶的底部，主要由橄欖石和輝石組成，具有粗粒結構，部分橄欖巖發生了蛇紋石化。輝長巖與橄欖巖呈漸變接觸關系，主要礦物為斜長石和輝石，具輝長結構，反映了其深部巖漿結晶的特征。玄武巖多呈枕狀構造，枕體大小不一，一般直徑在幾厘米到幾十厘米之間，枕間常充填有放射蟲硅質巖和火山碎屑物質。放射蟲硅質巖則呈薄層狀或透鏡狀產出，與玄武巖緊密伴生，其顏色多為灰黑色或深灰色，質地堅硬，富含放射蟲化石，是深海環境的典型標志。通過對蛇綠巖帶巖石的地球化學分析，我們可以進一步了解其形成的構造背景。哈爾里克島弧蛇綠巖帶的玄武巖具有明顯的島弧玄武巖地球化學特征。在稀土元素配分模式上，表現為輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，（La/Yb）N比值通常大于1，顯示出明顯的輕重稀土分餾。微量元素蛛網圖中，大離子親石元素（如Rb、Ba、Sr等）相對富集，高場強元素（如Nb、Ta、Zr、Hf等）相對虧損，尤其是Nb、Ta虧損明顯，這是島弧玄武巖區別于洋中脊玄武巖和洋島玄武巖的重要地球化學標志，表明其形成與俯沖帶相關的構造環境密切相關。運用同位素年代學方法對蛇綠巖帶中的巖石進行定年，是確定其形成時代的關鍵手段。通過對蛇綠巖帶中玄武巖的鋯石U-Pb定年分析，獲得了其形成年齡為[具體年齡]，這一年齡表明蛇綠巖帶形成于古生代的[具體時期]，與哈爾里克島弧的構造演化階段相匹配。結合區域地質資料，這一時期正是北天山洋盆俯沖消減的關鍵時期，蛇綠巖帶的形成可能與洋盆俯沖過程中的地幔物質上涌和洋殼擴張有關。蛇綠巖帶與哈爾里克島弧構造演化之間存在著緊密的內在聯系。從形成機制來看，蛇綠巖帶的形成是洋盆擴張和俯沖的產物。在古生代，北天山洋盆處于活動狀態，洋殼在擴張過程中，地幔物質上涌，形成了蛇綠巖套的底部橄欖巖和輝長巖。隨著洋盆的俯沖，洋殼向島弧之下俯沖，導致地幔楔部分熔融，產生的巖漿噴發至海底，形成了玄武巖和放射蟲硅質巖等。這些巖石組合在一起，構成了蛇綠巖帶。蛇綠巖帶的存在為島弧的形成提供了物質基礎，同時也記錄了洋盆俯沖和島弧增生的過程。在島弧構造演化過程中，蛇綠巖帶起到了重要的指示作用。蛇綠巖帶的巖石地球化學特征和形成時代，為確定島弧的構造背景和演化階段提供了關鍵依據。其地球化學特征表明，哈爾里克島弧在蛇綠巖帶形成時期處于俯沖帶相關的構造環境，這與區域地質資料中關于北天山洋盆俯沖的認識相吻合。蛇綠巖帶的形成時代也與島弧演化的關鍵時期相對應，進一步證明了其在島弧構造演化中的重要地位。哈爾里克島弧內的蛇綠巖帶通過其獨特的巖石組成、地球化學特征和形成時代，為我們揭示了島弧構造演化的奧秘，是研究東天山地區古生代構造演化和多島洋古地理格局的重要地質實例。5.2巖漿巖與島弧構造環境哈爾里克島弧內不同時期巖漿巖的巖石學、地球化學特征，為揭示其形成的構造環境以及巖漿活動與島弧構造演化的聯系提供了關鍵線索。從巖石學特征來看，哈爾里克島弧內巖漿巖類型豐富多樣。在早古生代，巖漿巖主要以海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造為主，如中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd），該組巖石中玄武巖類、安山巖、英安巖-流紋巖的比例約為2∶8∶10，同時發育石英斑巖等次火山巖類。這些巖石具有斑狀結構、塊狀構造或流紋構造，斑晶主要為石英、斜長石等，基質以隱晶長英質礦物為主。到了晚古生代，石炭紀的巖漿巖類型更加復雜，既有中基性火山熔巖，如哈爾里克島弧北部石炭系企鵝山群以中基性火山熔巖為主并夾少量碎屑巖；也有玄武巖和中酸性火山碎屑巖、熔巖，如阿齊山-雅滿蘇一帶下石炭統雅滿蘇組火山巖。二疊紀時期，巖漿巖則以陸相火山巖為主，主要為玄武巖、安山巖等，巖石多具氣孔構造、杏仁構造，反映了陸相噴發環境下巖漿快速冷凝的特征。地球化學特征分析進一步揭示了巖漿巖形成的構造環境。早古生代巖漿巖具有典型的島弧火山巖地球化學特征。在稀土元素配分模式上，表現為輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，（La/Yb）N比值通常大于1，顯示出明顯的輕重稀土分餾。微量元素蛛網圖中，大離子親石元素（如Rb、Ba、Sr等）相對富集，高場強元素（如Nb、Ta、Zr、Hf等）相對虧損，尤其是Nb、Ta虧損明顯，這是島弧火山巖區別于洋中脊玄武巖和洋島玄武巖的重要地球化學標志，表明其形成與俯沖帶相關的構造環境密切相關，可能是古亞洲洋板塊俯沖導致地幔楔部分熔融，形成的巖漿在上升過程中受到了地殼物質的混染。晚古生代石炭紀的巖漿巖同樣具有島弧巖漿巖的地球化學特征，但在一些地區，由于島弧成熟和碰撞過程的影響，巖漿巖的地球化學特征出現了一定的變化。在與碰撞帶相鄰的區域，巖漿巖中鉀含量相對較高，顯示出高鉀鈣堿性系列的特征，這可能與碰撞過程中地殼物質的強烈混染有關。二疊紀巖漿巖在地球化學特征上則表現出與后碰撞伸展環境相關的特點，部分巖漿巖具有地幔源區特征，如高的MgO含量、低的SiO2含量，以及相對富集的高場強元素（HFSE），表明巖漿源于深部地幔，可能是由于后碰撞伸展導致地幔物質上涌，形成了這些巖漿巖。巖漿活動與島弧構造演化之間存在著緊密的聯系。在島弧形成初期，巖漿活動主要受洋盆俯沖的控制，洋殼俯沖導致地幔楔部分熔融，形成大量巖漿，這些巖漿噴發或侵入形成了島弧巖漿巖，如早古生代哈爾里克島弧的巖漿活動。隨著島弧的演化，在島弧成熟階段，巖漿活動更加復雜，不僅有與俯沖相關的巖漿活動，還受到碰撞等構造事件的影響，石炭紀哈爾里克島弧的巖漿活動就反映了這一特點。在島弧進入后碰撞伸展階段，區域應力場的轉變導致了巖漿活動的變化，形成了與伸展環境相關的巖漿巖，二疊紀哈爾里克島弧的巖漿活動就是這種聯系的體現。通過對哈爾里克島弧內巖漿巖的巖石學、地球化學特征的研究，我們可以清晰地看到巖漿活動與島弧構造環境之間的內在聯系，巖漿巖作為島弧構造演化的重要記錄者，為我們深入理解哈爾里克島弧古生代構造演化提供了關鍵依據。5.3沉積建造與古地理環境哈爾里克島弧內古生代沉積建造呈現出獨特的特征，其沉積物來源、沉積相和沉積環境復雜多樣，對研究古地理環境和島弧構造演化具有重要的指示意義。哈爾里克島弧古生代沉積建造的沉積物來源具有多源性。陸源碎屑物質是沉積物的重要組成部分，主要來源于周邊地塊的風化剝蝕。在島弧形成初期，早古生代的沉積建造中，陸源碎屑物質可能主要來自準噶爾-吐哈地塊和塔里木板塊。這些地塊在長期的地質歷史中，經歷了風化、侵蝕等作用，產生的碎屑物質通過河流、海洋等搬運介質被帶到島弧區域，沉積下來。在中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd）的沉積中，就包含了一定量的陸源碎屑，其成分與周邊地塊的巖石類型相匹配，表明了陸源物質的輸入。火山物質也是沉積物的重要來源之一。島弧區域頻繁的火山活動為沉積提供了豐富的火山碎屑。中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層，顯示了火山碎屑物質在沉積中的重要地位。這些火山碎屑物質的粒度、成分和結構等特征，反映了火山噴發的強度、距離和搬運過程。生物源物質在部分沉積建造中也占有一定比例。在一些海相沉積地層中，發現了豐富的生物化石，如腕足類、珊瑚、三葉蟲等，這些生物死亡后，其殘骸成為沉積物的一部分，參與了沉積建造的形成。在泥盆系的一些海相沉積中，就含有較多的生物碎屑，表明當時海洋生態環境較為豐富，生物活動對沉積建造產生了一定影響。沉積相和沉積環境在哈爾里克島弧古生代沉積建造中呈現出明顯的時空變化。早古生代，島弧主要處于海相沉積環境，沉積相以淺海相和半深海相為主。中奧陶統荒草坡群大柳溝組和中-上志留統紅柳峽組的沉積特征顯示，這些地層主要由海相火山碎屑巖和碎屑巖組成，發育水平層理、交錯層理等沉積構造，反映了淺海-半深海環境下相對穩定的沉積動力條件。地層中還含有一些深海相的標志，如放射蟲硅質巖等，表明在局部區域可能存在較深的水體環境。隨著島弧的演化，泥盆紀時期沉積環境逐漸從海相向陸相轉變，沉積相也相應地發生了變化。泥盆系下部仍然以海相火山巖和碎屑巖沉積為主，但上部逐漸出現了陸相火山巖和碎屑巖沉積。在哈爾里克島弧的北部，泥盆系上部的陸相沉積中發育了河流相和湖泊相沉積構造，如交錯層理、波痕等，表明當時沉積環境已經以陸地為主，水體能量相對較強，沉積動力條件發生了較大改變。石炭紀時期，沉積環境更加復雜多樣，既有海相沉積，也有陸相沉積，還存在海陸交互相沉積。在康古爾斷裂以南，石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置；而在其他地區，石炭系還包括了海相火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等多種沉積類型，記錄了島弧在多島洋環境下不同的沉積環境和沉積動力條件。沉積建造對古地理環境和島弧構造演化具有重要的指示意義。通過對沉積建造的分析，可以恢復古地理環境的變遷。不同時期沉積相和沉積環境的變化，反映了島弧與周邊洋盆、地塊之間的相對位置和地形地貌的變化。早古生代海相沉積環境表明島弧處于海洋環境中，隨著沉積環境向陸相轉變，說明島弧逐漸隆升，與陸地的聯系逐漸加強。沉積建造還可以反映島弧構造演化的階段。島弧形成初期，沉積建造以海相火山碎屑巖為主，反映了強烈的火山活動和島弧的初始形成；島弧成熟階段，沉積建造更加復雜多樣，反映了島弧的成熟和與周邊板塊或地塊的碰撞過程；島弧進入后碰撞伸展階段，沉積建造以陸相火山—磨拉石建造為主，反映了伸展環境下的沉積特征。沉積建造中的沉積物來源也可以為研究島弧構造演化提供線索，陸源碎屑物質的成分和含量變化，反映了周邊地塊的構造活動和剝蝕程度，火山物質的來源和分布則與島弧的巖漿活動和構造背景密切相關。哈爾里克島弧內古生代沉積建造通過其獨特的沉積物來源、沉積相和沉積環境特征，為研究古地理環境和島弧構造演化提供了重要的信息，是揭示東天山地區古生代構造演化和多島洋古地理格局的關鍵地質記錄之一。六、構造演化模型與古地理格局重建6.1哈爾里克島弧古生代構造演化模型綜合前文對哈爾里克島弧古生代構造演化階段、多島洋古地理格局及其相互影響的研究成果，構建哈爾里克島弧古生代構造演化模型，該模型清晰地展示了島弧在不同地質時期的構造演化特征和機制，為深入理解東天山地區古生代構造演化提供了重要框架。在早古生代寒武-奧陶紀，古亞洲洋板塊向準噶爾-吐哈地塊之下俯沖，導致地幔物質上涌，在俯沖帶上盤形成了哈爾里克島弧的雛形。此時，島弧處于初始形成階段，巖漿活動以海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖噴發為主，如中奧陶統荒草坡群大柳溝組（O_2Hd）。該組巖石中玄武巖類、安山巖、英安巖-流紋巖的比例約為2∶8∶10，同時發育石英斑巖等次火山巖類，顯示出強烈的火山活動。這種巖漿活動與洋盆俯沖導致的地幔物質上涌和部分熔融密切相關，形成的巖漿在上升過程中受到了地殼物質的混染，具有典型的島弧巖漿巖特征。區域上處于擠壓應力環境，地層發生褶皺和斷裂變形，形成了緊閉褶皺和逆沖斷層等構造，這些構造控制了巖漿的上升通道和沉積盆地的邊界。志留-泥盆紀時期，哈爾里克島弧進入發展與演化階段。北天山洋盆繼續俯沖，導致島弧巖漿活動持續增強。中-上志留統紅柳峽組（S_{2-3}h）以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層，顯示了頻繁的火山噴發活動。泥盆系與下伏奧陶-志留系呈不整合接觸，反映了區域構造運動的階段性和差異性，可能經歷了一次較為強烈的構造抬升和剝蝕事件。隨著島弧的隆升，沉積環境逐漸從海相向陸相轉變，泥盆系上部逐漸出現陸相火山巖和碎屑巖沉積。構造變形進一步加強，褶皺構造更加復雜，不僅有緊閉褶皺，還出現了開闊褶皺和倒轉褶皺，斷裂構造也更加發育，除了逆斷層和走滑斷層外，還出現了正斷層，這些斷層控制了沉積盆地的邊界和巖漿活動的通道。晚古生代石炭紀，哈爾里克島弧進入成熟階段，同時與周邊板塊或地塊發生碰撞。島弧巖漿活動強烈，巖石類型豐富多樣，在哈爾里克島弧的北部，石炭系企鵝山群以中基性火山熔巖為主并夾少量碎屑巖；在阿齊山-雅滿蘇一帶，下石炭統雅滿蘇組火山巖以玄武巖和中酸性火山碎屑巖、熔巖為主。沉積環境復雜多樣，在康古爾斷裂以南，石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置；而在其他地區，石炭系還包括了海相火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等多種沉積類型。碰撞過程中，島弧受到強烈的擠壓應力，地層發生強烈褶皺和斷裂變形，形成了復雜的構造格局，原有的褶皺和斷裂構造在碰撞作用下進一步變形，形成了疊加褶皺和復合斷裂系統。二疊紀時期，哈爾里克島弧進入后碰撞伸展階段。在石炭紀碰撞之后，區域應力場發生轉變，從擠壓環境轉變為伸展環境。這一轉變可能與深部地幔物質的運動和巖石圈的調整有關，巖石圈厚度增加導致重力不穩定，發生拆沉作用，地幔物質上涌，引發了地殼的伸展。在伸展背景下，巖漿活動以基性巖漿噴發和侵入為主，研究區內廣泛分布著二疊紀的玄武巖和輝綠巖墻群。沉積環境以陸相為主，形成了一套陸相火山—磨拉石建造，反映了造山帶隆升和剝蝕的過程。構造變形主要表現為伸展構造變形，發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造，以及伸展褶皺和韌性剪切帶。6.2多島洋古地理格局重建基于構造演化模型和典型地質實例分析，重建東天山地區古生代多島洋古地理格局，能直觀展現不同時期洋盆、島弧和微地塊的分布與演化。在寒武-奧陶紀（圖1a），東天山地區處于多島洋初始演化階段。北天山洋盆是分隔準噶爾-吐哈地塊與中天山-塔里木板塊的主大洋，處于擴張階段，洋殼不斷生長，形成了一系列蛇綠巖套，其巖石組合包含橄欖巖、輝長巖、玄武巖等典型洋殼巖石，地球化學特征顯示具有洋中脊或洋島玄武巖的屬性。哈爾里克島弧開始初始形成，在古亞洲洋板塊向準噶爾-吐哈地塊俯沖的動力學背景下，發育了一套海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造，如中奧陶統荒草坡群大柳溝組，顯示出強烈的火山活動，標志著島弧的初步形成。此時，島弧規模較小，處于不斷生長和演化的過程中。在島弧周圍，還分布著一些小型的微地塊，這些微地塊可能是從大陸邊緣裂解出來的小塊陸地，它們在洋盆中受到板塊運動和洋盆演化的影響，不斷發生位移和變形。志留-泥盆紀（圖1b），北天山洋盆繼續俯沖，導致哈爾里克島弧巖漿活動持續增強。中-上志留統紅柳峽組以海相晶屑巖屑凝灰巖、凝灰質砂巖等為主，夾英安巖薄層，顯示了頻繁的火山噴發活動。泥盆系與下伏奧陶-志留系呈不整合接觸，反映了區域構造運動的階段性和差異性，可能經歷了一次較為強烈的構造抬升和剝蝕事件。隨著島弧的隆升，沉積環境逐漸從海相向陸相轉變，泥盆系上部逐漸出現陸相火山巖和碎屑巖沉積。在這一時期，島弧不斷發展壯大，其規模和范圍逐漸擴大。同時，北天山洋盆在俯沖過程中，在俯沖帶附近形成了一系列弧后盆地，這些弧后盆地內沉積了大量的碎屑巖和火山碎屑巖，反映了相對動蕩的沉積環境。在多島洋格局中，島弧和微地塊的分布也發生了變化，一些微地塊可能與島弧發生了碰撞和拼合，進一步改變了島弧的形態和構造格局。石炭紀（圖1c），哈爾里克島弧進入成熟階段，同時與周邊板塊或地塊發生碰撞。島弧巖漿活動強烈，巖石類型豐富多樣，在哈爾里克島弧的北部，石炭系企鵝山群以中基性火山熔巖為主并夾少量碎屑巖；在阿齊山-雅滿蘇一帶，下石炭統雅滿蘇組火山巖以玄武巖和中酸性火山碎屑巖、熔巖為主。沉積環境復雜多樣，在康古爾斷裂以南，石炭系干墩組和梧桐窩子組為一套復理石建造，反映了深水、濁流沉積環境，可能處于洋盆或弧后盆地的位置；而在其他地區，石炭系還包括了海相火山巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等多種沉積類型。此時，北天山洋盆逐漸閉合，康古爾洋盆在石炭紀-早二疊世早期疊加在已經縫合的北天山洋盆的古大陸邊緣體系之上重新打開，成為有限小洋盆，原巖主要為復理石建造和枕狀拉斑玄武巖-放射蟲硅質巖-泥質巖等深水相組合，反映了當時的深水沉積環境。在島弧與周邊板塊或地塊碰撞的過程中，形成了復雜的構造變形帶，如逆沖斷層、褶皺等，這些構造變形帶控制了沉積盆地的邊界和巖漿活動的通道。二疊紀（圖1d），哈爾里克島弧進入后碰撞伸展階段。在石炭紀碰撞之后，區域應力場發生轉變，從擠壓環境轉變為伸展環境。這一轉變可能與深部地幔物質的運動和巖石圈的調整有關，巖石圈厚度增加導致重力不穩定，發生拆沉作用，地幔物質上涌，引發了地殼的伸展。在伸展背景下，巖漿活動以基性巖漿噴發和侵入為主，研究區內廣泛分布著二疊紀的玄武巖和輝綠巖墻群。沉積環境以陸相為主，形成了一套陸相火山—磨拉石建造，反映了造山帶隆升和剝蝕的過程。構造變形主要表現為伸展構造變形，發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造，以及伸展褶皺和韌性剪切帶。在多島洋古地理格局中，康古爾洋盆逐漸閉合，東天山地區進入陸內演化階段，島弧與周邊地塊逐漸融合，形成了新的構造格局。通過對不同時期多島洋古地理格局的重建，清晰地展示了東天山地區古生代構造演化的復雜性和階段性，為深入理解該地區的地質演化歷史提供了重要的可視化依據。6.3構造演化與古地理格局的耦合關系哈爾里克島弧構造演化與多島洋古地理格局之間存在著緊密的耦合關系，這種耦合關系體現在多個方面，對理解東天山地區古生代地質演化具有重要意義。從板塊運動的角度來看，多島洋內板塊的運動是導致哈爾里克島弧構造演化和古地理格局變化的關鍵因素。在古生代，準噶爾-吐哈地塊、中天山-塔里木板塊以及其間的洋盆相互作用，形成了復雜的構造應力場。當板塊發生俯沖時，洋殼向大陸板塊之下俯沖，導致地幔楔部分熔融，形成大量巖漿，這些巖漿噴發或侵入形成了島弧巖漿巖，如寒武-奧陶紀時期古亞洲洋板塊向準噶爾-吐哈地塊俯沖，導致哈爾里克島弧區域巖漿活動頻繁，形成了海相鈣堿性系列的鈉質中酸性火山碎屑巖—熔巖建造。板塊的碰撞則會導致島弧與周邊地塊的拼合，改變島弧的形態和構造格局，石炭紀哈爾里克島弧與周邊板塊或地塊的碰撞，使得島弧區域的地層發生強烈褶皺和斷裂變形，形成了復雜的構造格局。板塊的離散運動則會導致島弧區域處于拉張應力環境，引發地殼的伸展變形，二疊紀哈爾里克島弧進入后碰撞伸展階段，板塊運動導致區域應力場轉變為拉張應力，島弧內發育了一系列正斷層和地塹-半地塹構造。洋盆的開合對哈爾里克島弧構造演化和古地理格局產生了重要影響。洋盆擴張階段，地幔物質上涌，為島弧巖漿活動提供了豐富的物質來源，同時也導致地殼伸展變形，形成裂谷或斷陷盆地。寒武-奧陶紀時期北天山洋盆的擴張，使得哈爾里克島弧區域巖漿活動強烈，形成了一系列火山巖。洋盆俯沖階段，洋殼向大陸板塊之下俯沖，引發了強烈的巖漿活動和構造變形，導致島弧隆升和演化，同時也改變了古地理格局，志留-泥盆紀時期北天山洋盆的俯沖，使得哈爾里克島弧巖漿活動持續增強，沉積環境逐漸從海相向陸相轉變。洋盆的閉合則會導致