中亚造山带南蒙古地区石炭纪--二叠纪岩浆活动及其构造意义

中亚造山带作为显生宙以来全球最大的增生型造山带,记录了古亚洲洋俯冲、增生、闭合的全过程。南蒙古地区位于中亚造山带南缘中段,其晚古生代先后发育弧岩浆活动以及与伸展活动相关的岩石组合,是研究陆壳增生和改造的热点区域。笔者结合区域地质特征及前人研究对南蒙古地区石炭纪--二叠纪这一关键时期的岩石组合做出系统梳理和总结,研究区石炭纪--二叠纪岩浆活动大致可以分为早石炭世(350~325 Ma),晚石炭世(320~305 Ma)和早二叠世(300~280Ma)3个阶段。早石炭世(350~325Ma)发育典型的弧岩浆岩且具有向南变年轻的趋势。此外,全岩Nd和锆石Hf同位素显示其主体具有显著的地幔贡献。综合前人认识,笔者认为这是古亚洲洋主洋盆以北多个次生的弧后洋盆俯冲后撤的结果。晚石炭世(320~305Ma)以高硅花岗岩为主,尤其315~310Ma的碱长花岗岩、碱长正长岩等是年轻弧地体重熔的产物,是俯冲大洋板片显著消耗的结束。早二叠世(300~280Ma)发育伸展相关的岩石组合(如A型花岗岩、双峰式火山岩和基性岩墙),这些岩浆活动显示高温特征,且具有显著的地幔物质贡献。结合前人工作,特别是笔者的前期工作,上述岩浆活动是由石炭纪板片后撤之后高角度俯冲诱发的俯冲板片断离所造成,且前人研究成果表明南蒙古东西两侧均有类似的岩石、构造和沉积记录。因此,笔者提出,古亚洲洋主洋盆泥盆纪--二叠纪多期次的俯冲后撤导致了其北侧一系列次生的弧后洋盆的开启、俯冲至闭合,上述过程伴随了中亚造山带南缘最后一次大规模侧向增生及其结束后板片断离诱发的垂向地壳增生。

中蒙边界早白垩世不对称花岗岩穹隆的伸展时限、剪切作用类型和区域构造意义

东北亚大陆于晚中生代时期发生了大规模地壳伸展,发育变质核杂岩和不对称花岗岩穹隆,其伸展剪切机制一直是构造研究的重要内容之一。中蒙边界东南段沿北东向展布了罕乌拉、纳兰和宝德尔等3个不对称花岗岩伸展穹隆,主体均为晚中生代花岗岩侵入体,岩体西北缘发育韧性剪切(糜棱岩)带,并被后期高角度正断层所围限,整体为穹隆状。根据罕乌拉穹隆韧性剪切带内强变形中粗粒钾长花岗岩(133±1 Ma)和弱变形细粒花岗岩(128±2 Ma)的构造关系及其锆石U-Pb年龄,推测该穹隆内岩体可能为同伸展岩体,韧性伸展时间在133 Ma之后并持续至128 Ma或更晚,与同区其他穹隆发育时限相同。笔者用R_(f)/ф方法测量了3个穹隆剪切带内糜棱岩中长石的有限应变轴率,利用Hsu图解获得其应变类型为平面压扁应变(k=0.5)。用长石极莫尔圆法、刚性颗粒网法和C轴石英组构法估算了韧性剪切的长期变形过程,得到糜棱岩的平均运动学涡度值为0.68~0.74,表明这些穹隆的韧性剪切作用主要是纯剪切和简单剪切分量几乎相等的一般剪切作用。石英斜向条带法测得的韧性变形后期的运动学涡度值为0.87~0.99,平均值为0.93,表明韧性变形由一般剪切为主转变为简单剪切为主。然而,由C’法(伸展褶劈理法)获得的运动学涡度值为0.53~0.74,平均为0.68,表明递进变形中的晚期增量应变主要是纯剪切,可能指示了后期同伸展岩浆持续上涌导致穹隆整体抬升和剥露。估算结果表明,这些穹隆的韧性剪切拆离带由一般剪切作用形成,前期单剪组分逐渐增加,后期因岩浆上涌和整体剥露抬升,简单剪切分量降低,以纯剪切作用为主。对比同时期早白垩世东北亚地区其他伸展穹隆和变质核杂岩,认为此种剪切模式可能具普遍意义。

中亚造山带南缘末次大规模侧向增生的机制

中亚造山带是世界上最大的显生宙增生造山带.其古生代形成了巨量的年轻弧地壳物质,然而形成的构造机制和结束时限尚不清楚.南蒙古拼合体系是中亚造山带晚古生代典型的增生造山区,为研究中亚造山带晚期侧向增生提供了理想的窗口.通过对南蒙古东部Khan-Bogd地区的石炭纪火山岩-火山碎屑岩进行精细的岩石学和锆石的U-Pb-Hf和全岩Sr-Nd同位素研究,得出南蒙古石炭纪弧岩浆作用经历了由北向南的迁移,是俯冲板片后撤的产物.结合前人对整个中亚造山带南缘同时期及稍晚的岩浆岩、沉积岩和大地构造的研究,认为该期弧岩浆作用发生在弧后洋盆,并代表了中亚造山带南缘最后一次大规模侧向增生.