早三叠世是库车陆内挠曲盆地开始发育的起始时间,由于天山造山带急剧隆升扩展,造成库车盆地沉降加快,在造山带前缘形成同构造活动的冲积扇。库车盆地发育的三叠系上统俄霍布拉克组由两个沉积环境完全相同的冲积扇旋回沉积物组成,在横向上为若干个相邻冲积扇体所组成,构成了该期的冲积扇群。第一个扇体的下部岩性为紫灰色、灰白色砾岩所组成,砾石成分主要为石英、硅质岩,约占砾石总量的85%,次为第二旋回沉积的灰绿色砂岩、紫红色砂岩、大理岩(砾石成分与上述相同,约占85%)。砾石分选较差,为次滚圆状—次棱角状,最大砾石直径为25 cm,一般1~3 cm。基质中以砂级颗粒为主,亦含少量泥质,砾岩层之上为灰绿色砂岩、细砂岩组成的扇体前缘——扇端沉积。在扇端之上为灰绿色、灰红色粗粒岩屑石英砂岩、粗粒岩屑砂岩,发育平行层理、交错层理,这套灰红色粗粒碎屑岩具有扇体中部的沉积特征,即扇中相产物。
该期两个扇体沉积的总厚度达550 m,单个扇体厚度可达225 m。据研究(Fraser、Decelles,1992;Heward,1978),在冲断构造体制环境下,形成250~350 m厚的冲积扇需要时间为1×105~2×105年,而形成等厚的古代冲积扇可能需要0.5×106~1×106年(Heward,1978)。据此可以认为形成俄霍布拉克组550 m厚的冲积扇约需2×106年,但据Haq和 Van(1987)早三叠世时间间隔为4×106年,这可能反映该冲积扇厚度未考虑压实影响;或者可能反映俄霍布拉克组为早三叠世晚期形成,因为下三叠统和下二叠统是平行不整合接触。
Fraser(1992)认为,沉积250~350 m的冲积扇至少要剥蚀60~140 m厚物质,才能充填到体积为15~30 km3的整个盆地中。如果不考虑横向分布物质,在整个俄霍布拉克组沉积期间,天山至少要剥蚀120~280 m厚物质。据计算(Ibbecken、Schleyer,1981),形成的单个冲积扇半径只有3~4 km、扇体面积15~30 km2、汇水盆地面积为15~30 km2的话,那么据此可粗略估计早三叠世南天山造山带剥蚀速率达0.06~0.14 mm/a(按2 Ma计算),沉积物堆积速率为0.225 mm/a。有限的资料分析表明,逆冲带的隆升速率和前陆盆地中沉积物聚集速率(为补充到盆地沉积物和盆地空间产生速率的函数)总体上是平衡的。例如,冲断带的隆升速率范围0.3~1.0 mm/a(Gloppen、Steel,1980;Suppe等,1992),沉积物聚集速率为0.2~0.6 mm/a(Burbank等,1992)。
早三叠世冲积扇序列为扇根—扇端—扇中,出现倒置现象。造成该现象的原因可能是盆地下降速度慢,而沉积物堆积速度快,导致扇中沉积物盖在扇端沉积物之上。三叠系上统库车盆地沉积范围较小,西起塔克拉克,东止库车河,南界在拜城以北,北至南天山南缘,大致呈北东东向的条带状,北部边缘发育冲积扇;南部为湖泊沉积,相带很窄,主要以细碎屑岩沉积为主。
三叠系中统克拉玛依组和下统黄山街组为库车陆内挠曲盆地快速沉降期(见下一章),此时盆地沉降速度大于沉积速度,沉积了灰绿色、灰色砂岩、砾岩夹灰绿色粉砂岩及泥岩的扇三角洲相(克拉玛依组)和深湖相灰色泥岩、页岩及炭质页岩(黄山街组)沉积。中三叠世库车陆内挠曲盆地沉积范围扩大,东部越过库车河以东的依奇克里克地区,反映天山构造活动性由西向东增加,可能受天山造山带走滑作用影响,或者反映天山造山带构造作用随时间向东部逐渐增强的过程。由于库车盆地坳陷加深,加大了天山造山带与山前库车盆地的地势差,因此,库车盆地发育的深湖紧靠天山造山带,从而在包孜东克拉玛依组半深湖—深湖中发育水下冲积扇相,而且有浊流沉积,可见多个不完整的鲍玛序列组合(高兴辰,1985)。在野云沟地区可以观察到黄山街组厚近40 m深灰色纹层泥岩,不整合超覆在元古宇结晶片岩之上。盆地内可见三叠系反射波向南超覆在塔北隆起之上的现象。由此看来,库车陆内挠曲盆地活动下沉期与天山构造活动期是相对应的,与塔里木板块东南巴颜喀拉地体与昆仑山地体碰撞拼合时期是相一致的。尤其是晚三叠世早期羌塘地体与巴颜喀拉地体碰撞作用对塔里木板块北部影响最大,造成塔里木盆地内强烈的隆起和广泛的块断活动(贾承造等,1992)。
三叠系下统塔里奇克组发育河流相沉积(高兴辰,1985)的灰白色砾岩、砂岩,黄绿色粉砂岩、炭质页岩,往南局部有三角洲沉积,此时库车盆地范围更加扩大,大部分地区以滨、浅湖相沉积为主,说明三叠纪晚期天山构造活动性减弱,对库车盆地构造负荷作用减小,有利于库车盆地发生均衡反弹,降低天山造山带与库车盆地之间的地势差,因而到了早侏罗世早期库车盆地大部和整个塔北隆起(周经才和孙丽霞,1992)都发育有一套河流相或河漫滩—沼泽相的灰白、灰色细砾岩、砂砾岩、含砾粗砾岩、砂岩,而且砂岩分选中等,磨圆较好,侧向上砂岩、砾岩分布广泛(其构造意义将在后面讨论),古水流方向垂直造山带,均为由北向南流动。同时,由于气候改变,在天山造山带南、北、西侧内部出现广泛成煤沼泽环境,反映造山带夷平作用已达到了准平原化阶段(张良臣和吴乃元,1985),盆地内侏罗系底界反射波与下伏地层呈明显消截关系。这个时期河流广泛发育,在温暖潮湿气候下形成大片成煤沼泽,天山造山带业已停止活动。
在早三叠世到早侏罗世构造—沉积期,包括满加尔盆地、天山北侧准噶尔盆地、吐哈盆地(Hendrix等,1992)沉积相均是一致的,反映这几个盆地统一受一个构造应力场控制,其构造力源为受塔里木板块南侧地体增生影响导致天山造山带复活,以及天山造山带本身构造活动。此次构造活动造成天山造山带以走滑作用为主,其运动时代为209 Ma(李向东,1992)。在吐鲁番、哈密盆地南缘和北缘、焉耆盆地南缘、塔里木盆地北缘、伊犁盆地两侧均有从山脉向盆地的逆冲构造,尤其在塔里木盆地西北缘柯坪一带,形成沿震旦系不整合面拆离的低角度薄皮构造,造成古生界地层冲断到石炭—二叠系地层之上(柯坪一带缺失三叠系地层)(肖序常等,1992),这次断裂活动在塔北隆起和柯坪隆起以早侏罗世不整合形成而告终结。此外,古地磁资料表明新疆北部三叠纪有一次明显地壳缩短(Sharps等,1989),这次构造活动与220~210 Ma期间羌塘地体向北增生有关。