第八届青年地学论坛

北山地块位于中亚造山带南部，东以巴丹吉林沙漠与兴蒙造山带为界，西以星星峡断裂与中天山相接，北侧为图瓦-蒙古板块，南侧为敦煌地块，东南部为阿拉善地块（Guo et al., 2022）。作为特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位，自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史。其最早被认为是中天山的东延（李春昱，1980; 刘雪亚等，2005），目前越来越多的证据表明，其由不同类型不同时期的岛弧和微陆块拼贴而成，是一个独立的构造单元。
在北山构造带内部分布有4条蛇绿岩带，自北向南依次为：红石山-百合山蛇绿混杂岩带、芨芨台子-石板井-小黄山蛇绿混杂岩带、红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩带和辉铜山-账房山蛇绿岩带。其中以红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿混杂岩为界，又可将北山地块分为南北两部。对北山地块的构造研究，是揭示古亚洲洋的闭合时限和演化历史具有重要意义。前人基于不同的构造带或构造单元出露的蛇绿岩、花岗岩等不同岩石的地球化学和年代学特征，广泛讨论了中亚造山带在北山的闭合时间，但仍然争议较大。直观的地球物理观测结果是解决这些争议的关键。2018年，在中国地质调查项目的支持下，中国地质科学院完成了180 km的深地震反射剖面，同时完成了5个折射大炮的钻爆工作，测线南起花海盆地，向北至总口子盆地，穿过了北山地块南部的主要构造单元，包括敦煌地块北缘，石板山岛弧、辉铜山-账房山混杂岩带和花牛山岛弧。在此基础上，我们对11个单炮进行了单次叠加，获得了180 km的单次叠加剖面。
结果显示北山地块南部莫霍面深度自北由14 s逐渐加深到17 s（TWT），在剖面两侧CDP 1-3500和5500-9403之间，莫霍面较为清晰，南侧清晰的莫霍面呈现为厚约0.8-1s（2.5-3 km）的束状构造，而北侧则表现为薄薄的一层，在CDP 3500-9403之间，莫霍面则呈现为透明或缺失状，但同时可以看到有明显反射体自下地壳延伸至上地幔。在下地壳反射方面，则显示CDP 1-4250之间，有一系列的北倾反射体自10 s左右发育至莫霍面。中上地壳方面，显示在8 s（TWT）剖面北侧为一条近平行的反射体发育，同时，在有限的上地壳反射信息，可以看到一系列发育的南倾反射体贯穿整条剖面。
前人针对辉铜山-账房山蛇绿岩带的研究分歧较大。主要存在如下几点不同认识，1）北山地区早古生代陆缘裂谷的产物；李皓东等（2022）认为红石山-百合山蛇绿混杂岩带和辉铜山-账房山蛇绿杂岩带可能代表了古亚洲洋在早中二叠世在北山的最终闭合位置。我们认为在CDP 1-3500间的10s至莫霍面发育的一系列北倾反射代表了柳园洋早期的向北俯冲，而CDP 3500-9403之间的穿越莫霍面的下地壳-上地幔反射则代表了柳园洋后期的向南俯冲，且把早期的俯冲板片截切，早期俯冲板片莫霍面之下的部分则可能被后期的俯冲板块带入更深部的地幔。而8s-10s之间的近乎平行的壳内反射体可能是壳内滑脱体，分割了上地壳和中下地壳，滑脱体之上的上地壳内发育的南倾反射体代表了在中生代北山地区广泛发育的逆冲推覆构造以向北逆冲推覆为主，早期的俯冲板片则在中生代再次活化，调节了中下地壳的挤压变形。关于中生代之前的俯冲时代期次，前人对花牛山弧分布的花岗岩进行了研究，表明出露的花岗岩主要为钙碱系列，年龄为334-368 Ma（王怀涛等，2019；吕鑫等，2022），显示为大陆边缘弧特征，说明该期柳园洋向北俯冲的时代为晚泥盆世。而第二期向南俯冲，俯冲年代可能为早二叠世，依据为Xiao et al.（2010）和Mao et al.（2012）获得柳园蛇绿岩带早二叠世的年龄（286 Ma），而且在石板山弧发育了大量的291-268 Ma的钙碱性花岗岩（Li et al., 2022）。

北山,下地壳,莫霍,柳园洋,俯冲