天山古生代增生造山作用及其构造转换事件

天山造山带自新元古代以来,经历了漫长而复杂的俯冲增生造山作用和陆内构造活化过程,属于典型的复合型造山带。基于近年研究进展,本文对伊犁、境内外中天山和南天山构造带前寒武纪基底、古生代沉积序列、多期陆缘弧岩浆岩和构造缝合带的变形变质特征、形成环境和年代学等进行了总结分析,梳理了天山古生代增生造山作用中的三次重要构造转换事件及其地质记录。(1)伊犁南北两缘、中天山、南天山和塔里木北缘,均发育中奥陶世—志留纪的大陆弧岩浆作用,伊犁北缘、南天山-塔里木北部早古生代沉积环境发生显著变化,表明天山-塔里木北缘在中—晚奥陶世发生了从被动陆缘向活动陆缘的转换。(2)伊犁南、北两缘和中天山的早古生代岩层在晚志留世—早泥盆世普遍发生了强烈的韧性变形和角闪岩相变质作用,其上不整合覆盖有弱变形未变质的晚泥盆世—石炭纪火山-沉积地层;该区域不整合是哈萨克斯坦微大陆拼合事件在研究区的构造响应,也标志着准噶尔洋和南天山洋的俯冲方式在泥盆纪发生了由前进式(东太平洋型)向后撤式(西太平洋型)的构造转换,导致伊犁和中天山在晚泥盆世—石炭纪经历了伸展背景下的大陆弧岩浆作用,在南天山-塔里木北缘则形成了一系列弧后有限洋盆。(3)天山各构造单元及其边界缝合带中普遍发育晚石炭世逆冲推覆构造和二叠纪走滑韧性剪切带、晚石炭世—早二叠世滑塌堆积和二叠纪后造山岩浆岩,指示晚石炭世—早二叠世发生了由汇聚造山向陆内构造的转换。这些构造转换事件是认识古亚洲洋各分支洋盆从初始俯冲、俯冲方式转换到俯冲终结过程的基础,也是探讨增生造山动力学的关键。

西藏班公湖—怒江构造带尼玛盆地构造性质

雅鲁藏布江洋俯冲及印度-欧亚陆陆碰撞导致了强烈的大陆岩石圈挤压变形与青藏高原的隆升。研究青藏高原内部破碎带构造-沉积演化,对理解相关变形如何向欧亚大陆腹地扩展传递至关重要。班公湖—怒江缝合带内发育一系列白垩纪—新生代陆相沉积盆地,保存了关于该时期高原内部构造-沉积演化的丰富信息。针对该类盆地的构造性质和形成机制有走滑拉分盆地、断陷盆地、前陆盆地3类不同观点。若要检定上述观点,需要开展如下工作:(1)查明盆地基底与充填建造变形特征;(2)结合构造背景探究其演化机制。鉴于此,本文对该带内尼玛盆地开展大比例尺地质填图与构造分析,结合前人成果,对盆地构造背景、构造性质和构造演化进行了探讨。主要取得了如下认识:(1)尼玛盆地基底为班公湖—怒江洋闭合形成的软碰撞缝合带内的变质岩与海相沉积岩。基底断裂为近东西走向,倾向或南或北的逆冲断裂。(2)盆地充填建造为上白垩统—新近系多旋回河湖相沉积。其变形样式主要为轴向近东西延伸的非对称褶皱,局部卷入基底断裂变形。多幕次变形自边缘向盆地中心前展式递进发展。(3)盆地可以划分为盆北掀斜隆起、南部推覆扇状隆起两处主要剥蚀物源区、中部基底断片掀斜隆起一处次要剥蚀物源区,以及北部叠瓦状压陷区与南部对冲压陷区两处主要构造沉积单元,其构造格架可以概括为"三隆夹两坳"。(4)尼玛盆地肇始于班公湖—怒江洋闭合导致的南北向地壳缩短。其后,雅鲁藏布江洋北向俯冲与印度-欧亚碰撞所致南北向挤压,导致盆地基底断裂发生周期性活动,伴有多旋回磨拉石建造与递进变形。简言之,尼玛盆地为软碰撞缝合带之上发育的山间压陷盆地。

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。

西藏斯弄多地区早侏罗世二长花岗岩地质意义

拉萨地块中南部冈底斯带经历了多幕式构造岩浆事件,而学界对其早中生代岩浆岩成因和构造背景争议较大。为此,本次研究针对冈底斯带中段斯弄多地区粗粒二长花岗岩开展了野外地质与岩相学研究,辅以全岩地球化学分析、锆石U-Pb定年与Lu-Hf同位素分析,进而探讨其成因与地质意义。该岩体侵入于拉嘎组变质碎屑岩中,与上覆林子宗群火山岩呈异岩不整合接触。LA-ICPMS锆石U-Pb定年表明该岩体侵位于早侏罗世(199.8±2.1 Ma),且含有大量晚三叠世年龄(200~220 Ma)的岩浆锆石以及一颗2.5 Ga左右的继承或捕获锆石。岩体为弱过铝质(A/NCK:1.06~1.17),高钾钙碱性(K2O/Na2O:1.84~2.26),Mg#值为37~42,轻稀土富集((La/Yb)CN:15.12~20.31),重稀土平坦,富集大离子亲石元素而亏损Nb-Ta-Ti等高场强元素,其锆饱和温度处于771~783℃。锆石εHf(t)值为-2.74~-7.27,TDM2为1.4~1.7 Ga。结合背景资料,本次研究认为(1)斯弄多晚三叠-早侏罗岩体侵位于217~199 Ma;(2)该岩体具有俯冲带上盘火成岩的地球化学特征,形成于有流体参与的大陆地壳部分熔融,可能伴有新生幔源物质加入;(3)斯弄多地区晚三叠世-早侏罗世应处于雅江洋北向俯冲形成的活动大陆边缘。