陆-陆碰撞造山带双前陆盆地模式
——来自大别山、喜马拉雅和乌拉尔造山带的证据

李曰俊　陈从喜买光荣　曾强罗俊成　黄智斌　郑多明　彭更新

Dual Foreland Basin Model of Continent-Continent Collision
Orogenic Belt:Evidence from Dabieshan,
Himalayan and Uralian Orogenic Belts

Li Yuejun　Mai Guangrong　Zeng Qiang　Luo Juncheng
Huang Zhibing　Zheng Duoming　Peng Gengxin
(Exploration Research Center, TPEDB, Korla)
Chen Congxi
(China University of Geosciences,Beijing)

Abstract：Different genetic types of foreland basins can be formed in different tectonic stages. Based on studies of some well-known continental collision orogenic belts,the authors divided the tectonic evolution of the continental collision orogenic belt into continent-continent amalgamation and large-scale intracontinental overthrust (intracontinental subduction)stages. The foreland basin formed on the basis of the subducted passive continental margin during the amalgamation stage was named “proto-foreland basin”,whereas that formed in the inner part of the subducted continent during the large-scale intracontinental overthrust stage was named “outer foreland basin”,which is more distant from the main suture zone than the proto-foreland basin.The proto-foreland basin and the outer foreland basin are two genetic types of peripheral foreland basins,which are formed in different tectonic stages of one continental collision orogenic belt,and produce the “dual foreland basin of one continental orogenic belt that however is not simply a single foreland basin of the generally accepted conception. The dual foreland basin is an important characteristic of the peripheral system as compared with the retro-arc system.
Key words：continental collision orogenic belt　peripheral foreland basin　proto-foreland basin　 outer foreland basin　dual foreland basin　foreland migration▲

　　“前陆盆地（foreland basin）”为一造山带前缘与相邻克拉通之间的沉积盆地。以往的研究划分出了两大成因类型的前陆盆地: 1)周缘前陆盆地（peripheral foreland basin）,位于陆-陆碰撞造山带的前陆褶皱-冲断带上，在碰撞之前属于被动大陆边缘，这也就是人们通常所说的前陆盆地的概念，例如印恒盆地和北Alpine磨拉石盆地。2)弧背前陆盆地（retro-arc foreland basin），位于一挤压岩浆弧之后，与大洋岩石圈的俯冲有关，如晚中生代—新生代Rocky Mountain沉积盆地^［1，2］。关于前陆盆地的演化，前人曾提出了稳态前陆盆地演化模式、流变变形模式和拆离变形模式^［3～5］。DeCelles和Giles根据对几个典型造山带的研究，提出了前陆盆地体系（foreland basin system）的概念，将前陆盆地划分为wedge top, foredeep, forebulge 和back-bulge 4个沉积带^［6］。Lihou和Allen以北Alpine前陆盆地为例，论述了原被动大陆边缘裂谷对早期（周缘）前陆盆地演化阶段盆地形态、格局和沉积特征的重要影响^［7］。通过对大别山^［8］、喜马拉雅和乌拉尔造山带的研究，我们发现，在大陆造山带长期、复杂的演化过程中，其前陆带往往与整个造山带一起沿造山带的极向发生迁移，从而形成新的前陆盆地。大陆碰撞造山带的一个值得注意的现象是：由陆-陆碰撞阶段形成的原前陆盆地（proto-foreland basin）和大规模陆内逆冲-推覆阶段形成的远前陆盆地（outer foreland basin）所构成的双前陆盆地（dual foreland basin）的存在。它们是大陆碰撞造山带前陆褶皱冲断带构造迁移的结果，是造山带不同演化阶段的重要记录。原前陆盆地和远前陆盆地是两种不同成因类型的周缘前陆盆地。本文根据对3个典型造山带的分析，论证大陆碰撞造山带双前陆盆地的存在，并就其形成机制试做初步探讨，以期抛砖引玉，有利于正确认识碰撞造山带岩石圈构造演化的规律。

1　喜马拉雅造山带

　　喜马拉雅造山带是世界上最新的，也是保存最好的大陆碰撞造山带之一。它是青藏高原研究最详细的部分，其地质构造格局（图1、2）已为广大地质学家熟知。著名的雅鲁藏布江缝合带代表印度大陆与拉萨地块自白垩纪晚期—第三纪初开始碰撞拼合和新特提斯洋闭合的遗迹。其南侧的喜马拉雅地块是原印度板块北部被动大陆边缘的组成部分。其中发育一系列逆冲-推覆构造，如主北冲断裂(MNT)、主中央断裂(MCT)、主边界断裂(MBT)等。各逆冲断裂带均由上而下变缓，呈犁形汇聚到一起，一直延伸至雅鲁藏布江缝合带^［9］。因而，喜马拉雅地块实际上是由一系列自北往南的逆冲-推覆岩片组成。最终于中新世后沿西瓦里克主边界断裂发生陆内俯冲，该地块与印度板块拆离，构成独立的地块。其基底，前震旦纪聂拉木群构成喜马拉雅山系的主脊；古生界-中生界发育较全，属于印度古陆的被动大 陆边缘沉积建造系列。再往南，印恒盆地是喜马拉雅造山带的前陆盆地，被视作周缘前陆盆地的典型范例^［1］。一个值得注意的现象是，该前陆盆地发育于印度板块的内部，是伴随喜马拉雅地块沿西瓦里克主界断裂的拆离-逆冲而在其前缘形成的新第三纪晚期-第四纪磨拉石盆地，沿西瓦利克带出露有陆相石炭-二叠系^［10］，说明印恒前陆盆地可能是在陆内克拉通盆地的基础上发展起来的。根据大陆碰撞造山带演化规律，我们认为，印度大陆北部被动大陆边缘（喜马拉雅地块）与亚洲大陆南部活动大陆边缘（冈底斯地块）开始陆-陆拼接的时间可能是晚白垩世晚期，在特提斯喜马拉雅带中生代被动大陆边缘沉积之上可能存在早期（晚白垩世晚期到老第三纪）前陆盆地沉积；只是这一直接由印度大陆被动大陆边缘与亚洲大陆活动大陆边缘碰撞而形成的，在被动大陆边缘基础上发展起来的周缘前陆盆地及其沉积，由于后期的构造破坏和剥蚀而增加了识别的难度，长期未被识别出来。刘宝王　君等的沉积学的研究^［11］、Gansser等的古生物学研究^［12］、Beck等的地层学和沉积学研究^［13］，为该盆地的可能存在提供了重要依据。

图1　喜马拉雅造山带地质构造简图Fig.1　Sketch map showing the major tectonic elements of Himalayan orogenic belt（据文献［11，14～18］改绘）I-印度板块；II-喜马拉雅地块（原印度板块被动大陆边缘）；III-冈底斯地块（原亚洲大陆活动大陆边缘）；BNS-班公湖-怒江缝合带；YZS-雅江主缝合带；MBT-主边界断裂；MCT-主中央断裂；MNT-主北冲断裂；1-印恒远前陆盆地沉积（上新世-更新世）；2-特提斯喜马拉雅原前陆盆地沉积(?)（晚白垩世晚期-第四纪）

图2　喜马拉雅造山带构造演化示意图
Fig.2　Tectonic evolution of  Himalayan orogenic belt
LGT-拉轨岗日断裂；IGFB-印恒远前陆盆地；THFB-特提斯喜马拉雅原前陆盆地（？），其他代号同图1；1-印度板块；2-亚洲板块；3-特提斯喜马拉雅被动大陆边缘沉积；4-特提斯喜马拉雅原前陆盆地沉积（？）；5-印恒远前陆盆地沉积；6-蛇绿岩

2　乌拉尔造山带

　　乌拉尔造山带是西伯利亚板块与俄罗斯板块之间的一条大型海西碰撞造山带^［19］（图3、4）。它由一系列平行于俄罗斯板块东缘的构造带组成。最西部的构造带纵贯整个乌拉尔山脉；东部的构造带仅见于乌拉尔造山带的中部和南部，向北依次消失于中-新生代盖层之下。当地地质学家将乌拉尔造山带由西向东分为外乌拉尔前渊（即本文中的乌法前陆盆地）、西乌拉尔带、中乌拉尔带、主乌拉尔缝合带、玛格尼托果尔斯克带、东乌拉尔带和乌拉尔转换带等^{［20～23］}。其中，主乌拉尔缝合带以东为西伯利亚板块西侧活动大陆边缘的增生弧造山带，总体上可以视作西伯利亚活动大陆边缘上的一个宽大的增生楔。对此本文不拟作进一步论述。这里主要讨论主乌拉尔缝合带以西各构造带，即前陆盆地以及与之密切相关的地区构造演化。

图3　乌拉尔造山带地质构造简图(左图)Fig.3　Sketch map showing the major
tectonic elements of Uralian orogenic belt（据文献［21～23］改绘）
1-乌法前陆盆地沉积；2-中-西乌拉尔地块（原俄罗斯板块被动大陆边缘）；3-西伯利亚板块活动大陆边缘（玛格尼托果尔斯克增生楔）；4-中-新生代沉积区；MUS-主乌拉尔缝合带；MBT-主边界断裂

图4　乌拉尔造山带构造演化示意图(右上图)Fig.4　Tectonic evolution of Uralian orogenic belt
UFB-乌法（远）前陆盆地；CWUB-中-西乌拉尔地块；1-俄罗斯板块；2-西伯利亚板块；3-玛格尼托果尔斯克增生楔；4-俄罗斯板块被动大陆边缘沉积（可能包括原前陆盆地沉积）；5-乌法（远）前陆盆地

　　乌拉尔主缝合带是西伯利亚和俄罗斯古陆间的乌拉尔主洋盆闭合的遗迹，发育有志留-泥盆纪蛇绿岩。俄罗斯板块被动大陆边缘与西伯利亚活动大陆边缘的碰撞起始于晚泥盆世。中乌拉尔带主要出露俄罗斯板块陆壳基底杂岩。西乌拉尔带主要出露有奥陶-石炭纪俄罗斯古陆东侧被动大陆边缘沉积，局部见有元古宇基底岩系；其中发育一系列由东向西的逆冲-推覆构造，构成一系列由东往西的逆冲推覆岩片。乌拉尔前渊，也就是一般概念的乌拉尔前陆盆地，可称之为乌法前陆盆地。该前陆盆地为二叠纪磨拉石所充填，仅在钻孔中曾于二叠纪磨拉石之下见有石炭纪蒸发岩系。
　　这里，西乌拉尔带和中乌拉尔带都是俄罗斯古陆东侧被动大陆边缘的组成部分，可视作同一地块，本文称之为中-西乌拉尔地块，类似于喜马拉雅地块。乌法前陆盆地是伴随中-西乌拉尔地块沿西乌拉尔主边界断裂与俄罗斯板块拆离，并逆冲-推覆于俄罗斯板块之上的过程中所形成的磨拉石盆地。其成因类型与印恒前陆盆地相同，同样发育于俯冲板块（俄罗斯板块）内部，是碰撞造山后期陆内逆冲-推覆阶段伴随被动大陆边缘地块（中-西乌拉尔地块）与俯冲板块拆离并逆冲到俯冲板块之上而形成的前陆磨拉石盆地。

3　大别山造山带

　　大别山造山带是华北和扬子古陆间的碰撞造山带（图5、6）。信阳-舒城带系东秦岭丹凤带的东延，构成华北、扬子古陆间的主缝合带。沿此构造带发育有卧虎蛇绿岩、歪庙混杂岩等。该带以北为合肥盆地中-新生代地层所覆盖，仅在局部地区偶见华北型元古宇岩石^［28］，指示华北古陆基底岩系的存在。信阳-舒城带南侧发育有杨山晚古生代前陆盆地，由早期复理石（以晚泥盆—早石炭世花园墙组为代表）和晚期磨拉石（早石炭世—二叠纪？杨山组、道人冲组、胡油坊组、杨小庄组和双石头组为代表）组成。它是直接伴随志留纪末—中泥盆世华北与扬子古陆的碰撞而在扬子板块北侧被动大陆边缘基础上形成的周缘前陆盆地。在晚古生代前陆盆地沉积之上，不整合有中生代磨拉石，代表中生代陆内逆冲-推覆过程中的后陆盆地沉积^［8］。同喜马拉雅地块和中-西乌拉尔地块一样，大别山地块中发育一系列的逆冲-推覆构造带^{［24，25］}，构成一系列逆冲-推覆岩片。所不同的是，大别山造山带因受多期构造的叠加、改造而更为复杂。该陆块最终于中生代大致沿襄樊-广济主边界断裂与扬子古陆拆离，并逆冲到扬子板块之上。在此陆内逆冲-推覆过程中，形成了大别山南侧的襄鄂中生代前陆盆地；同时，杨山前陆盆地则由陆-陆碰撞阶段的前陆盆地转化为陆内逆冲-推覆阶段的后陆盆地。如此，形成了同一碰撞造山带不同构造演化阶段的双前陆盆地。以往的许多研究成果也从不同方面论证了该造山带由志留-泥盆纪陆-陆碰撞到中生代大规模陆内逆冲-推覆的构造演化过程^{［8，29-35］}。

图5　大别山造山带地质构造简图Fig.5　Sketch map showing the major tectonic
elements of Dabieshan orogenic belt（据文献［24～27］改绘）
I-扬子古陆；II-大别山板块（原扬子板块被动大陆边缘）；III-华北古陆；XSS-信阳-舒城缝合带；TTT-桐柏-桐城断裂；WST-五河-水吼断裂；YST-应山-宿松断裂；MBT-襄樊-广济主边界断裂；TLF-郯庐断裂；SMF-商麻断裂；1-中生代襄鄂远前陆盆地沉积；2-晚古生代杨山原前陆盆地沉积

图6　大别山造山带构造演化示意图
Fig.6　Tectonic evolution of Dabieshan orogenic belt
YFB-杨山前陆盆地；XEFB-襄鄂前陆盆地；1-扬子古陆；2-华北古陆；3-晚古生代沉积（在杨山原前陆盆地示早期复理石沉积）；4-杨山原前陆盆地晚期磨拉石沉积；5-中生代沉积；6-洋壳，其他代号同图5

　　由上述造山带实例可以看出，陆-陆碰撞造山带双前陆盆地是一个客观存在的地质事实，只是由于后期的构造变动和剥蚀作用，仅陆内逆冲-推覆阶段所形成的前陆盆地容易识别出来，而早期陆-陆碰撞阶段的前陆盆地则难以识别或被剥蚀殆尽，如喜马拉雅造山带和乌拉尔造山带。但是，印恒前陆盆地和乌法前陆盆地发育于俯冲板块内部，是伴随被动大陆边缘地块（喜马拉雅地块和中-西乌拉尔地块）沿主边界断裂拆离，并逆冲到俯冲板块之上这一陆内逆冲-推覆过程而形成的，这一事实表明，它们不是直接由陆-陆碰撞所形成的前陆盆地；早期陆-陆碰撞直接形成的前陆盆地在喜马拉雅造山带的特提斯喜马拉雅带已有初步研究资料显示其存在的可能性；而在乌拉尔造山带，原前陆盆地是未识别出来？还是没有保存下来？有待今后研究确定。大别山造山带双前陆盆地的发育为这一问题的研究提供了一个很好的实例。

4　大陆碰撞造山带双前陆盆地成因机制的初步探讨

　　大陆碰撞造山带的双前陆盆地是同一碰撞造山带不同构造演化阶段所形成的前陆盆地，我们将早期陆-陆碰撞阶段所形成的前陆盆地（如杨山前陆盆地和可能的特提斯喜马拉雅前陆盆地）称为“原前陆盆地”，而把后期大规模陆内逆冲-推覆阶段所形成的前陆盆地（如襄鄂前陆盆地、印恒前陆盆地和乌法前陆盆地等）称为“远前陆盆地”。它们是周缘前陆盆地的两个亚成因类型。
　　陆-陆碰撞前（图7A），被动大陆边缘往往发生岩石圈的减薄、裂解，形成大陆边缘裂谷。此间所形成的岩石圈构造薄弱带在板块碰撞造山过程中可能为后期的逆冲-推覆构造所利用，在陆内逆冲-推覆阶段形成一系列大型逆冲-推覆构造。

图7　大陆造山带双前陆盆地构造-沉积模式示意图
Fig.7　Schematic map showing the tectono-sedimentary
evolution model of dual foreland basin of continental orogen
A-陆-陆碰撞前；B-原前陆盆地复理石沉积阶段；C-原前陆盆地磨拉石沉积阶段；D-远前陆盆地阶段；ACM-活动大陆边缘；PCM-被动大陆边缘；MS-主缝合带；MBT-主边界断裂；PFB-原前陆盆地；OFB-远前陆盆地；WT-FD-楔顶-前渊沉积带；FB-前隆沉积带；BB-隆后沉积带

　　伴随古洋壳的不断消减，其两侧的古陆块逐渐相向运动，最终洋壳完全消亡，发生了陆-陆碰撞。通常情况下，活动大陆边缘将作为仰冲壳楔仰冲到被动大陆边缘之上。原前陆盆地便是直接伴随板块碰撞，而在被动大陆边缘基础上形成的。岩石圈最初对逆冲载荷的响应是弹性的，这种弹性响应导致形成毗邻负载处的挠曲盆地和沿盆地克拉通边缘的周缘隆起，即前隆。这一背形构造很可能被后期陆内逆冲-推覆构造所利用，形成造山带的主边界断裂等。由于构造和沉积载荷，致使被动大陆边缘岩石圈压扁变形，原前陆盆地保持深水环境，甚至有所加深，接受早期复理石沉积。该复理石与原被动大陆边缘沉积间往往会形成明显的不整合（图7B）。
　　随着造山作用的继续，造山带逐渐隆升，成为原前陆盆地主要的沉积物源区，同时，沉积物也可以由前隆补给。前陆盆地迅速充填，沉积超过盆地沉降所能容纳的数量，盆地迅速变浅，并最终结束深水沉积而接受非海相沉积，原前陆盆地由较深水的复理石盆地转化为磨拉石盆地（其中往往可以含煤），磨拉石与复理石间经常形成明显的不整合（如杨山组与花园墙组间的不整合）（图7C）。
　　两大陆及其间的一些中间地块在板块在长期、复杂的碰撞过程中逐渐拼合到一起，此后两大陆板块继续相向运动所形成的强大的挤压应力场导致了大规模的陆内逆冲-推覆作用，致使作为俯冲壳楔的被动大陆边缘形成一系列的逆冲-推覆岩片，依次与俯冲大陆板块拆离，并逆冲到俯冲大陆板块之上。在此过程中，前陆盆地边冲断边沉积，伴随前陆褶皱冲断带不断向前发展，前陆盆地也逐渐向前迁移，早期前陆盆地（原前陆盆地）的大部分甚至全部被冲断、拆离，形成一系列的逆冲-推覆岩片逆冲到新的前陆盆地之上。最终，这些推覆岩片一起构成了一个独立的地块，并往往形成山系的主脊，如大别山地块、喜马拉雅地块和中-西乌拉尔地块等。原前陆盆地受到严重的构造破坏和侵蚀，只能部分地保留下来，甚至得不到保留。原前陆盆地沉积遭受剥蚀-再循环，成为新的前陆盆地（远前陆盆地）的重要物源。由于主边界断裂往往是发生在原前陆盆地的前隆部位（这里的背形构造可以为后期的大型逆冲-推覆构造所利用，而且这一背形构造本身就有可能是由逆冲构造所造成的），远前陆盆地往往是形成在原前陆盆地的back-bulge（以及俯冲板块更内部）之上，因而，襄鄂前陆盆地、乌法前陆盆地等的前陆盆地沉积之下为台地碳酸盐岩，印恒前陆盆地沉积之下的石炭-二叠系为陆相沉积，它们都不是典型的被动大陆边缘沉积。伴随山系的前移和新的前陆盆地的形成，原前陆盆地地区转化为后陆盆地，不整合于可能部分保留下来的原前陆盆地沉积之上，接受了后陆磨拉石沉积（如杨山原前陆盆地沉积之上不整合以中生代磨拉石）。从被动大陆边缘拆离出来并构成山系主脊的地块将原前陆盆地和远前陆盆地分割开，从而构成了同一大陆造山带的双前陆盆地（dual foreland basin)（图7D）。
　　由上述大陆造山带前陆带构造演化的分析可以看出，当前流行的以造山带前陆盆地（实际上是远前陆盆地）沉积的时代和卷入现今前陆褶皱冲断带的地层时代来确定板块碰撞起始时间的做法是值得商榷的。原前陆盆地的识别和研究对于正确恢复大陆造山带的岩石圈构造演化过程有着至关重要的意义。
　　双前陆盆地是大陆造山带的一个特有现象。对于弧背前陆盆地由于：①缺乏大陆造山带那样持续陆-陆相向运动所形成的长期的强大挤压应力场和由此引发的一系列陆内拆离-逆冲作用；②伴随俯冲带向洋的后退，弧造山带及其前陆盆地总体迁移方向也是朝向大洋，这与大陆碰撞造山带前陆带的总体迁移方向相反；③弧造山带向洋的迁移往往形成新的弧造山带，而非同一弧造山带的持续发展，因而，大洋板块俯冲所形成的造山带不能形成同一造山带的双前陆盆地。
　　本文工作过程中得到金福全、陈海泓、钟大赉、李继亮、郝杰等的指导和帮助。特此致谢。■

基金项目：国家摼盼鍞科技 攻关项目（99-111）资助
作者简介：李曰俊，男，1962年生，研究员，沉积学及区域大地构造学专业，邮编：841000
作者单位：李曰俊（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　买光荣（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　曾强（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　罗俊成（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　黄智斌（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　郑多明（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　彭更新（塔里木石油勘探开发指挥部勘探研究中心，库尔勒）
　　　　　陈从喜（中国地质大学，北京）