人们普遍认为,海洋闭合可以通过多种方式实现,包括大陆-大陆碰撞、岩弧-大陆碰撞以及岩弧-岩弧碰撞(例如,Cawood和Buchan,2007年)。特别是岩弧-岩弧碰撞,在大型海洋盆地中是一个常见的过程,其中通常会发育多个岛弧(例如,English和Johnston,2005年;Wang等人,2022年)。例如,西太平洋的岛弧系统展示了两种不同的岩弧聚合方式:印度尼西亚东北部的双向俯冲系统(Macpherson等人,2003年)以及北海道中南部的多条同倾俯冲系统(Itoh等人,2005年)。然而,关于化石造山带中岩弧-岩弧聚合的过程和方式仍知之甚少。
中亚造山带(CAOB)位于北部俄罗斯和西伯利亚克拉通与南部塔里木和华北克拉通之间,是世界上典型的增生造山带之一(图1a;Şengör等人,1993年;Jahn等人,2000年;Xiao等人,2010年)。尽管Şengör等人(1993年、2018年)提出了一个长期存在的单一俯冲带模型来解释古亚洲洋的闭合过程,但越来越多的研究表明,CAOB是由众多微大陆、海洋弧以及增生复合体(包括蛇绿岩和海山)通过多种俯冲极性的聚合形成的(例如,Mossakovsky等人,1994年;Degtyarev和Ryazantsev,2007年;Windley等人,2007年;Xiao等人,2010年、2015年;Yang等人,2020年、2021年)。近年来,在CAOB内部发现了许多海洋弧(Safonova等人,2017年)。这些岩弧很可能将广阔的古亚洲洋划分成了多个次级盆地,形成了群岛状的古地理格局(例如,Ren等人,2014年;Xiao等人,2015年;Yang等人,2021年;Wang等人,2022年)。因此,岩弧-岩弧或岩弧-大陆的聚合是古亚洲洋闭合的基本机制。
CAOB的西部特征是一个U形的岩弧系统,称为“哈萨克斯坦造山带”(Şengör等人,1993年),该系统具有马蹄形的构造特征(例如,Abrajevitch等人,2007年;Windley等人,2007年;Bazhenov等人,2012年)。该地区由众多弯曲的、带状的地质单元组成,包括岛弧、增生复合体和微大陆(图1b),类似于现今西南太平洋的海沟-岩弧系统(van de Lagemaat等人,2018年)。准噶尔西部造山带(WJOB)位于哈萨克斯坦造山带的闭合端,延伸至其北部和南部(图1b)。WJOB及其相邻区域内的多个独立岩弧系统在古生代期间通过连续的碰撞逐渐聚合(Choulet等人,2012年)。因此,准噶尔西部(WJ)被认为是研究带状群岛系统聚合过程的理想区域(例如,Xiao等人,2010年、2015年;Liu等人,2018年)。
哈萨克斯坦造山带的北部主要由几个准线形的马里安型岩弧组成,包括博兹沙科尔-青吉兹(BC)弧和扎尔玛-索尔(ZS)弧(图1b)。然而,该地区的岩弧-岩弧聚合过程仍存在争议,特别是在俯冲极性和碰撞时间方面(例如,Choulet等人,2012年;Yin等人,2017年;Yang等人,2019a、2019b)。以往的研究主要集中在增生复合体(Chen等人,2017b;Yang等人,2019a、2021年;Song等人,2020b)和火成岩(Chen等人,2019年;Song等人,2020a)的地质年代学和地球化学证据上。相比之下,古生代的沉积序列受到的关注较少。在这项研究中,我们基于大规模测绘和细部剖面测量,对WJB北部的奥陶纪至石炭纪地层进行了系统的研究。我们报告了这些地层的碎屑锆石U-Pb年龄、古生物学数据以及结构分析结果,这些结果为古亚洲洋群岛的俯冲和碰撞过程提供了新的见解。