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北阿尔金洋新元古代—早古生代裂拼演化过程

作　者: 刘函
导　师: 王国灿
学　校: 中国地质大学
专　业: 构造地质学
关键词: 北阿尔金洋盆新元古代-早古生代裂拼演化
分类号: P534
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

北阿尔金蛇绿构造混杂岩带(前人多称之为“红柳沟－拉配泉构造混杂岩带”)近东西向横垣于阿尔金山北部,以超镁铁－镁铁质岩、堆晶杂岩、岩墙群、枕状玄武岩及硅质岩组合为特征,以构造岩片产出；是上世纪90年代才被厘定的,现在已经得到多数地质工作者的认可。恰什坎萨伊沟剖面为该带最典型的蛇绿构造混杂岩剖面之一,本选题主要通过对该剖面南华纪双峰式火山岩岩片及早古生代蛇绿岩混杂岩剖面的综合分析,结合区域研究成果,探讨北阿尔金洋盆新元古代－早古生代的裂－拼演化过程。双峰式火山岩岩片出露于恰什坎萨伊沟南口,长约1km,由变玄武岩和变流纹岩组成。地球化学分析表明变玄武岩源自富集地幔,上侵过程中遭受地壳混染,形成于大陆裂谷环境；而变流纹岩与铝质A型花岗岩特征类似,为幔源岩浆底侵下地壳部分熔融成因。变流纹岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为749.8±4.6Ma,代表火山岩的喷发年龄,为北阿尔金洋的初始裂解事件提供了时代证据；与北祁连洋初始裂解时代相近,从洋盆的初始裂解时间证明北阿尔金与北祁连同为一个带。“西域板块”新元古代中期岩浆活动与Rodinia超大陆裂解事件密切相关,与扬子板块周缘岩浆活动有相似性,可划分为裂解初期与峰期两个阶段。本选题所发现北阿尔金南华纪双峰式火山岩正是Rodinia超大陆裂解峰期岩浆活动的产物。本选题研究之早古生代蛇绿混杂岩剖面位于恰什坎萨伊沟南段(北以贝壳滩－红柳泉高级变质岩带为界,南以侏罗系复成分砾岩为界),长约5km；玄武岩岩片、深海硅质岩岩片、超镁铁岩岩片、碳酸盐岩片等以断层与中－上奥陶统拉配泉群沉积岩系隔开。该早古生代蛇绿岩剖面发育两段玄武岩岩片。北段玄武岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年表明其形成于年龄为437±14Ma,与前人对南段玄武岩定年结果(晚奥陶世)相近,表明该剖面玄武岩形成于奥陶纪－志留纪之交；其变质锆石年龄显示其经历了403±13Ma与261±12Ma两次后期变质作用。岩石地球化学特征显示北段玄武岩和南段玄武岩的岩浆演化过程中均以单斜辉石结晶分异为主,仅表现极轻微地壳物质混染；二者均来自尖晶石二辉橄榄岩地幔源区,前者源区为原始尖晶石二辉橄榄岩相,后者源区为原始－亏损尖晶石二辉橄榄岩过渡相,前者的部分熔融程度更高。微量元素、稀土元素及构造判别图解指示其为E-MORB型玄武岩；岩石HFSE含量与现代弧后盆地玄武岩相近、HFSE相对LILE亏损、Th/Ta(1.58-4.27)等特征指示其具弧后盆地性质。Protoceratoikiscum sp. cf. P. chinocrystallum Goto, Umeda and Ishiga、Inanibigutt.、Haplentactinia? sp.、Inanigutta unica (Nazarov)、Inanigutta aksakensis (Nazarov)等属种,属中－晚奥陶世。这是首次对该蛇绿混杂岩带的放射虫时代约束。与该早古生代蛇绿混杂岩剖面各构造岩片共生之中－上奥陶统拉配泉群碎屑岩以岩屑砂岩及岩屑石英砂岩为主。岩屑也表现出复杂的组成,一类为火山岩岩屑,包含基性、中性、酸性火山岩岩屑,但以酸性为主；一类为沉积岩岩屑,见泥质岩岩屑、硅质岩岩屑；碎屑岩总体表现为多重物源的特征。碎屑组分及重矿物分析都反映碎屑岩源区是由沉积岩、变质岩和火成岩共同组成。地球化学主量元素与微量元素构造环境判别图解上显示碎屑岩形成于大陆岛弧构造环境。因此,推测该剖面碎屑岩来自包含基底与盖层的大陆岛弧源区,反映北阿尔金洋盆在中－晚奥陶世处于汇聚－消减阶段。综合区域资料和本选题研究成果,认为北阿尔金洋盆汇聚过程主要体现三个特点。首先,俯冲型中酸性岩浆岩在北阿尔金蛇绿构造混杂岩带南北两侧广泛分布,部分岩体直接侵入于太古宇－下元古界变质基底中,反映北阿尔金洋盆存在双向俯冲；从俯冲型岩浆岩、榴辉岩、碎屑岩的年代学资料看,该洋盆在中寒武世开始双向俯冲作用,可能持续到早奥陶世早期。第二,该带南侧俯冲型花岗质侵入体U-Pb年龄在482-443Ma之间,反映整个奥陶纪北阿尔金洋盆持续向南俯冲；该带北侧岩浆弧型火成岩年龄主要集中在503-480Ma,而440Ma以后之花岗质侵入体则为碰撞及后碰撞型,缺失480-440Ma阶段之岩浆记录,高压变质岩以北可能存在弧后盆地海山组合,推测北阿尔金洋盆向北俯冲过程中演化出沟-弧-盆体系,从放射虫时代和辉长岩年龄分析该弧后盆地持续时间从早奥陶世晚期-晚奥陶世。第三,本选题从恰什坎萨伊沟硅质岩中发现中-晚奥陶世放射虫,并获得玄武岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄437±14Ma,可能反映了北阿尔金洋盆在奥陶纪-志留纪之交仍有残留；晚奥陶世-早志留世俯冲型与碰撞型花岗岩共同存在的特点,说明此时北阿尔金洋盆为从俯冲环境转向碰撞环境时期；该带南北两侧都记录了晚志留世-早泥盆世的岩浆活动,大量的玄武岩、花岗质岩体、沉积岩在此阶段经历了广泛区域动力变质作用,因此推测北阿尔金地区晚志留世-早泥盆世岩浆岩形成于后碰撞环境。综合分析北阿尔金蛇绿构造混杂岩带构造年代学格架,结合各个时期的岩浆事件、变质作用及沉积特点,认为北阿尔金洋盆新元古代-早古生代的裂-拼演化过程可分解为6个发展阶段：①：初始裂解阶段(Qb2-Nh)；②：洋盆扩张阶段(Z-∈1)；③：早期俯冲阶段(∈2-O1)；④：后期俯冲阶段(O1-O3)；⑤：俯冲-碰撞转换阶段(O3-S2)；⑥：后碰撞造山阶段(S3-D1)。

全文目录

作者简介  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章绪论  13-18
  1.1 选题的来源、目的及意义  13
  1.2 研究现状及存在的问题  13-15
    1.2.1 研究现状  13-14
    1.2.2 存在的问题  14-15
  1.3 研究思路及技术路线  15-16
    1.3.1 研究思路  15-16
    1.3.2 技术路线  16
  1.4 研究内容及主要工作量  16-18
    1.4.1 研究内容  16-17
    1.4.2 工作量  17-18
第二章北阿尔金蛇绿构造混杂岩带地质特征  18-34
  2.1 北阿尔金蛇绿构造混杂岩带区域地质背景  18-22
    2.1.1 区域构造位置  18-19
    2.1.2 研究区地质简介  19-22
  2.2 北阿尔金蛇绿构造混杂岩带组成及结构  22-30
    2.2.1 物质组成  22-26
    2.2.2 物质结构  26-30
  2.3 北阿尔金蛇绿构造混杂岩带构造变形  30-34
    2.3.1 阿尔金北缘断裂系构造变形  30-31
    2.3.2 北阿尔金蛇绿构造混杂岩带构造变形  31-34
第三章北阿尔金新元古代大陆裂谷火山作用——洋盆初始裂解  34-45
  3.1 阿尔金及邻区新元古代统一古陆的存在  34-35
  3.2 北阿尔金新元古代双峰式火山作用  35-45
    3.2.1 剖面描述与样品采集  35-36
    3.2.2 岩石学特征  36-37
    3.2.3 火山岩喷发时代判定  37-38
    3.2.4 地球化学特征  38-41
    3.2.6 岩石成因及构造环境判别  41-43
    3.2.7 地质意义  43-45
第四章北阿尔金洋盆早古生代汇聚过程—俯冲消减碰撞  45-68
  4.1 剖面描述与样品采集  45-48
  4.2 玄武岩年代学及地球化学特征  48-58
    4.2.1 岩石学特征  48-49
    4.2.2 年代学特征  49-52
    4.2.3 地球化学特征  52-54
    4.2.4 岩石成因及构造环境判别  54-58
  4.3 碎屑岩构造环境探讨  58-64
    4.3.1 岩石学特征  58-59
    4.3.2 碎屑组分分析  59-60
    4.3.3 重矿物特征  60-62
    4.3.4 地球化学特征  62-64
  4.4 含放射虫硅质岩的时代约束  64-66
  4.5 小结  66-68
第五章北阿尔金洋新元古代-早古生代裂拼演化过程  68-75
  5.1 概述  68-69
  5.2 构造年代学格架  69-71
  5.3 北阿尔金洋盆新元古-早古生代裂·拼演化过程  71-75
致谢  75-76
参考文献  76-84

北阿尔金洋新元古代—早古生代裂拼演化过程

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