西准噶尔南部晚石炭世中-酸性火山岩成因机制及其对准噶尔洋闭合时限的约束

西准噶尔地区广泛分布石炭纪岩浆岩类,了解它们的成因和形成机制可为揭示准噶尔洋盆晚古生代构造格局和发展演化以及约束古大洋闭合时限提供重要依据。本文报道了西准噶尔南部哈拉阿拉特山地区晚石炭世中酸性火山岩的岩石学、锆石U-Pb年代学以及地球化学特征。岩石学研究表明其岩性主要为安山岩、英安质安山岩、流纹英安斑岩和流纹岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明哈拉阿拉特山地区中酸性火山岩年龄为308~305 Ma,为晚石炭世中晚期。中酸性火山岩均相对富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,富钠贫钾,属于低钾拉斑中钾钙碱性系列岛弧火山岩。其中安山岩和英安质安山岩具有较高SiO_(2)(56.15%~66.13%)、Al_(2)O_(3)(16.03%~17.94%)、Na_(2)O(3.44%~5.59%)、Sr((364~576)×10^(-6))含量和Na_(2)O/K_(2)O(3.20~6.40)、Sr/Y(33.5~55.6)比值,贫MgO(1.59%~2.68%)、Y((10.0~16.0)×10^(-6))和Yb((1.08~1.83)×10^(-6))的特征,并且具有Eu正异常(δEu=1.09~1.22),属于典型的埃达克岩,是经俯冲的洋壳板片在石榴角闪岩相发生部分熔融而成,且熔融产生的埃达克质熔体在上升过程中未与上覆地幔橄榄岩发生明显交代作用;流纹岩和流纹英安斑岩具有高的SiO_(2)(69.59%~75.03%)和全碱(w(Na_(2)O+K_(2)O)=7.81%~8.89%)、极低的TFe 2O 3(0.94%~1.57%)和MgO(0.12%~0.97%)含量以及弱负Eu异常(δEu=0.63~1.00)等特征,为准铝质I型流纹岩,是下地壳镁铁质岩石部分熔融的产物,很可能有少量幔源岩浆混入。综合本文数据并结合研究区大量前人已发表的岩浆岩类研究成果,认为西准噶尔南部地区在晚石炭世中晚期仍处于岛弧弧后盆地演化体系,准噶尔洋的闭合时限可能至少推迟至早二叠世早期之后。

红柳峡韧性剪切带形成时代及其对准噶尔洋盆闭合时限的约束

东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩带是新疆一条重要的蛇绿岩带,地质学家对其所代表的准噶尔洋的闭合时限一直存在不同看法。我们在开展东准噶尔区域构造研究的过程中,发现红柳峡地区近东西向的片理带为韧性剪切带、且截切卡拉麦里蛇绿岩带。宏微观构造特征显示其为右旋韧性剪切带,形成于野马泉弧与准噶尔地块的碰撞过程。对韧性剪切带中的博尔羌吉糜棱岩化花岗岩和花岗质超糜棱岩开展了锆石SIMSU-Pb定年研究,结果显示糜棱岩化花岗岩锆石的谐和年龄为348.1±2.8Ma、206Pb/238U年龄的权平均年龄为348.2±2.7Ma,花岗质超糜棱岩锆石谐和年龄为343.2±2.6Ma、206Pb/238U年龄的加权平均年龄为为343.5±2.6Ma。超糜棱岩中的锆石多为新生锆石,其年龄可代表韧性剪切带的形成时间,即该韧性剪切带形成于343.2Ma。这意味着以卡拉麦里蛇绿岩带为代表的准噶尔洋在343Ma前已关闭、东准噶尔地区在早石炭世末期已进入碰撞造山阶段。

西准噶尔加依尔山晚石炭世角度不整合的厘定及其对准噶尔‒巴尔喀什洋闭合时限的制约

准噶尔‒巴尔喀什洋的闭合时限对中亚造山带西南部构造演化具有重要意义,前人对此问题的研究多基于西准噶尔中部晚古生代岩浆岩,很少从同期火山‒沉积地层的角度进行约束。本文试图从西准噶尔中部加依尔山新识别出的晚石炭世角度不整合入手,为准噶尔‒巴尔喀什洋的闭合时限提供火山‒沉积地层方面的新证据。锆石U-Pb年代学结果显示,不整合界面下部太勒古拉组粉砂岩的最大沉积年龄为360±7 Ma,上部哈尔加乌组火山角砾岩的喷发年龄为292±2 Ma。结合已有资料,限定两组的形成时代分别为早石炭世杜内期和早二叠世阿瑟尔期‒萨克马尔期。在西准噶尔中‒南部地区,哈尔加乌组发育植物化石和火山岩柱状节理,为典型的陆相火山‒沉积建造,多角度不整合超覆在早期海相火山‒沉积地层之上。这一区域性角度不整合记录了西准噶尔中部晚石炭世遭受的抬升剥蚀以及沉积环境由海相到陆相的转变,表明准噶尔‒巴尔喀什洋可能在早二叠世已经闭合。除此之外,全岩主量、微量元素地球化学和锆石Hf同位素分析表明,研究区侵入不整合界面的花岗斑岩(286±4 Ma)和钾长花岗岩(287±4 Ma)分别属于A型和I型花岗岩,二者具有一致的高正εHf(t)值(+11.0~+14.2),推测是后碰撞背景下幔源岩浆底侵诱发新生下地壳和上地幔部分熔融的产物,据此认为西准噶尔地区可能不存在早二叠世俯冲作用。

新疆东部古地磁研究

沿富蕴—二台—苏古泉—七角井—沙泉子—柳园—阿克塞对奥陶系—上第三系进行古地磁研究,主要获得以下成果:(1)建立了北准噶尔地片和东准噶尔地片极移曲线,认为准噶尔洋形成于泥盆纪—石炭纪,在二叠纪闭合。这两个地片在早古生代是一个统一的构造单元,位于30°S左右,泥盆纪拉开距离达1000km,其北边的地片位移于20°—30°N左右,早古生代晚期到晚古生代早期是地块快速北向移动时期;(2)获得了七角井、沙泉子和柳园地区石炭、二叠纪古地磁极位置及古纬度,其中的柳园、沙泉子地区极点位置明显与准噶尔不一致,而与哈萨克斯坦西天山(伊犁地块)、塔城地块、吐哈地块、鄂尔多斯地块及华北地块等古地磁极接近,说明这些地块在晚古生代已处于南、北大陆之间,成为独立的中间地体;(3)通过新疆东部和北部晚古生代到早第三纪古地磁研究,进一步证明了东亚地区从中生代开始南向移动的存在;(4)准噶尔地块在晚古生代处于30°—35°N的古纬度区,准噶尔洋主要为近EW向拉开,如果存在SN向移动,其相对移动距离也不会超过1500km。(b)从晚古生代以来的北方大陆块体构造演化模式来看,准噶尔地块大致遵循了北方大陆块体统一的构造演化规律,说明准噶尔地块是北方大陆的组成部分。

新疆东天山玉海铜钼矿区志留纪侵入体岩石成因及构造意义

文章对东天山玉海铜钼矿区含矿岩体石英闪长(玢)岩及围岩二长花岗岩的成岩年龄进行研究。LAMC-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示石英闪长(玢)岩形成于(427.80±0.98)Ma,即中志留世;二长花岗岩形成于(318.40±0.66)Ma,即晚石炭世。石英闪长(玢)岩w(SiO_2)为58.30%~64.28%,w(Al2O3)为15.24%~17.36%,w(MgO)为1.73%~4.80%,w(Y)为10.20×10^(-6)~17.40×10^(-6),w(Yb)为1.33×10^(-6)~1.98×10^(-6),石英闪长(玢)岩Sr/Y比值为41.58~79.22,(La/Yb)N为4.19~10.04,为类埃达克岩(adakite-like)。石英闪长(玢)岩具轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的配分型式,Eu无异常或正异常,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有典型岛弧岩浆岩的特征。Sr-Nd同位素(εNd(t)=+5.4^+7.1,(87Sr/86Sr)i=0.703 59~0.703 83)表明其源区是亏损地幔。通过与土屋-延东斑岩矿床含矿岩体的对比研究,认为玉海石英闪长(玢)岩也形成于岛弧环境,但源区可能是俯冲流体改造过的地幔楔。综合区域早古生代岩浆岩的资料,认为大南湖-头苏泉岛弧带早古生代为不成熟弧环境,与准噶尔洋向南俯冲有关。

伊犁地块南缘古生代花岗岩类的地质特征及构造意义

伊犁地块南缘元古宙特克斯群变质岩中侵入有花岗岩类,其形成时代和构造背景一直没有详细的研究。文章通过野外观察和室内分析,确定花岗质侵入体主要由弱面理化黑云母花岗岩、强面理化二云母花岗岩和未变形黑云母花岗岩组成。全岩地球化学和锆石U-Pb年代学分析显示,弱面理化黑云母花岗岩和强面理化二云母花岗岩属于过铝质钙碱性系列,其年龄分别为438 Ma和426 Ma;未变形黑云母花岗岩则属于典型的钙碱性系列,富集大离子亲石元素,相对亏损高场强元素,其年龄介于400~380 Ma之间。结合前人对区域地质的研究认识,笔者认为这些花岗岩类记录了两期不同构造背景的岩浆作用,指示研究区经历了两阶段构造—岩浆演化,即早古生代过铝质钙碱性弱面理化黑云母花岗岩与强面理化二云母花岗岩形成于哈萨克斯坦微大陆汇聚拼贴过程的后碰撞造山环境;中—晚古生代钙碱性未变形黑云母花岗岩则形成于准噶尔洋俯冲作用的活动大陆边缘。

新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩带研究现状

新疆东准噶尔卡拉麦里蛇绿岩带是一条重要的蛇绿岩带,其所代表的古大洋是中亚古生代构造框架中一个非常重要的构造单元。对于该带归属何古板块之间的缝合带存在着截然不同的认识,对卡拉麦里蛇绿岩前身洋盆俯冲闭合年限也存在多种观点。根据对前人研究资料的综合,简要地论述了该断裂带是准噶尔洋俯冲消亡的遗迹,其闭合年限在350Ma左右。

中亚造山带伊犁北缘早古生代海相斑脱岩地质意义

伊犁地块位于西天山北部,通常认为其北缘经历了晚古生代活动陆缘的演化,但对其早古生代构造沉积演化(尤其是同位素定年)的研究仍较为薄弱.在伊犁北缘果子沟地区的奥陶系黑色硅质页岩中发现多层斑脱岩(蚀变凝灰岩)夹层,奥陶系发生了强烈褶皱变形,在其中一个倒转向斜的核部和翼部选取两层斑脱岩进行了锆石U-Pb测年. 2个斑脱岩样品中的锆石显示岩浆锆石的特征,其加权平均年龄分别为458±2 Ma和460±2 Ma.结合前人研究成果,认为该斑脱岩的沉积时代为中奥陶世末期(达瑞威尔阶顶部),该时代与温泉地区大陆弧岩浆岩年龄基本一致,是准噶尔洋在中-晚奥陶世向伊犁地块之下俯冲的又一证据;该斑脱岩与全球范围内的大规模火山活动时代一致,该期火山活动可能是中-晚奥陶世全球气候变化与生物大灭绝的重要原因.