新疆东准噶尔地区早泥盆世软舌螺的发现及其古生态和古地理意义

本文首次系统报道了来自中国新疆东准噶尔地区早泥盆世地层中的软舌螺化石,共计3属3种,分别为:王氏富蕴螺Fuyunotheca wangi gen.et sp.no v.,施氏纵肋螺Costulatotheca schleigeri Earp,2019和奥氏螺未定种Ottomarites sp.。其中,王氏富蕴螺作为首次发现的新属种,典型特征为横切面呈扁椭圆形至亚三角形,背部膨胀,具有1条贯穿壳体的背中脊,腹部较平至微微凸起,壳体前1/3处具有横向成组的肋,整个壳体装饰着横向比纵向明显的细线。古生态学分析表明,王氏富蕴螺是一类生活在具有一定水动力的、富氧的正常浅海环境中的软舌螺。另外,笔者总结了包括新属种在内的目前所有报道过的整个泥盆纪产出的软舌螺的有效属种(不包括未定种和未定属),共计来自11个国家12个地区的14属66种,依据其古地理分布特征,认为泥盆纪的软舌螺主要分布在南半球的劳俄大陆和冈瓦纳大陆附近,其他地区仅零星出现。此次新疆东准噶尔地区软舌螺化石的发现,不仅扩大了早泥盆世软舌螺类的古地理分布范围,同时为洲际间的地层对比提供了更多依据。

东准噶尔三塘湖盆地中侏罗统砂岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及对铀成矿的意义

三塘湖盆地汉水泉地区是东准噶尔地区砂岩型铀矿找矿的有利地段,为揭示该地区中侏罗统西山窑组和头屯河组沉积物物源体系,分析地层铀源条件,对西山窑组和头屯河组砂岩开展碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和Hf同位素分析。分析结果显示西山窑组砂岩的碎屑锆石年龄集中于晚古生代,2个样品年龄峰值分别为328 Ma和340 Ma,碎屑锆石ε_(Hf)(t)为8.9~14.7,二阶段模式年龄介于690~415 Ma之间;头屯河组砂岩的碎屑锆石年龄可划分出238~163 Ma、505~259 Ma和1950~744 Ma 3个区间段,碎屑锆石ε_(Hf)(t)为-6.5~12.1,二阶段模式年龄介于1709~575 Ma之间。物源分析表明西山窑组砂岩物源单一,主要来自于研究区西部卡拉麦里—麦钦乌拉和野马泉地区;头屯河组砂岩物源相对复杂,除了有来自于卡拉麦里地区的碎屑物质外,还接受了其他区域的物源供给。二者之间碎屑锆石年龄特征的突变,代表了东准噶尔地区中侏罗世一次剧烈的构造变形事件,物源特征指示汉水泉地区中侏罗统地层铀含量相对有限,铀源是限制该地区砂岩型铀矿成矿的重要因素。

浅析新疆东准噶尔地区地质特征及成矿规律

调查区位于准噶尔盆地东北缘、恰库尔图一带,行政区划属阿勒泰地区富蕴县管辖。调查区一带及邻区主要矿产资源有金、铜、镍、钼、铁、铅、锌、石灰岩等,近年来,随着西部大开发的不断推进,调查区所在富蕴县矿业开发蓬勃发展,矿业开发已成为当地经济发展的支柱性产业。在此背景下,需进一步加大新疆东准噶尔地区地质特征及成矿规律方面的研究,有效助推当地矿业获得更好发展。

准东石炭系原油地球化学特征

通过对准东地区石炭系烃源岩评价和油源对比研究认为,彩25井区、彩参1井和吉15井原油为石炭系滴水泉组和巴塔玛依内山组煤系的煤成油;阜10井原油源于二叠系平地泉组烃源岩;彩31井和沙丘6井原油为二叠系烃源岩和石炭系烃源岩的混油;彩25井区和吉15井原油为在弱氧化-弱还原环境下形成的煤成油;而彩参1井原油则为在还原-强还原还境下形成的煤成油。

新疆准噶尔—东天山地区产于韧性剪切带中的金矿床成矿流体与碳、硫、铅同位素

韧性剪切带型金矿床是新疆准噶尔—东天山地区重要金矿类型。本文以科克萨依、康古尔、红石金矿为典型矿床,研究它们的流体包裹体均一温度、爆裂温度、包裹体成分、包裹体水的来源等,并进行了硫、铅同位素及近矿围岩碳同位素、矿体石英包裹体中CO2、CH4气体的碳同位素分析。结果表明,硫、铅为深源,暗示了本区金成矿物质的地幔来源。部分碳为有机碳,反映了本区年轻碳质沉积地层中有机碳参与了金的迁移与成矿作用。综合研究表明,在本区特定的后碰撞地质背景下,在构造挤压与伸展作用中形成的韧性剪切带中的金矿床金成矿物质源于深源,成矿流体主要是变质水。岩浆作用、变质作用、碳质围岩地层有机碳参与成矿,变质流体与岩浆热液及天水等流体的不同程度的混合与叠加,形成本区特征的韧性剪切带型金矿床。

新疆北部准噶尔-东天山地区金矿床的硫铅碳同位素地球化学及对金成矿作用的指示

以位于西准噶尔的阔尔真阔腊、布尔克斯岱、哈图、包古图金矿;东准噶尔的科克萨依、野马泉金矿;东天山的康古尔,石英滩,红石金矿为研究重点,着重探讨了S、Pb、C同位素在本区特定构造地质条件下对金成矿作用的示踪。结果表明,主成矿期矿化剂元素硫来源于深部,有少量地壳物质混染,金属元素铅主要来源于地幔及下地壳,少量浅部铅混染。反映了本区金的来源以深源为主的特征,各类金矿矿化剂元素碳为无机碳与有机碳不同程度的混合,表明地层有机质不同程度地参与了金的运移与卸载成矿,这是本区金成矿的重要特色。本区年轻的基底、深大断裂、火山活动及地层中有机质的参与等地质务件成就了本区不同类型金矿床的成矿。

新疆北部准噶尔-东天山地区金矿床成矿流体主要特征

产于新疆北部准噶尔-东天山地区的金矿床,主要形成于石炭和二叠纪,与该区的碰撞造山作用发生时间、空间、地球动力学背景完全吻合,代表了新疆北部后碰撞构造-岩浆-成矿活动的产物。该区典型金矿床石英流体包裹体小,以气液包裹体为主,未见含子矿物包裹体,含CO_2包裹体相对小、少,流体的盐度低,流体的温度主要是中低温。相同类型金矿床成矿流体水的来源相近,不同类型金矿床水的来源不同。矿物中S、Pb同位素及黄铁矿和矿物包裹体流体中REE主要为深源,佐证了本区成矿物质金是深源,深源的金主要以金硫络和物形式向上迁移。流体中C为地幔与地层的混源,其中直接侵入于含炭碎屑岩建造的构造蚀变脉岩型金矿成矿流体中C主要为有机碳,凸显出本区沉积地层生物成因有机碳对深源的金在浅部的搬运及卸载成矿有重要作用。

新疆北部卡拉麦里地区黄羊山碱性花岗岩的岩石成因

北疆地区晚古生代后碰撞岩浆活动以大面积分布碱性花岗岩为特征。侵位于晚石炭世的黄羊山碱性花岗岩体是北疆地区产于300Ma左右后碰撞伸展环境中的典型的花岗岩体之一,以正εNd(t)值(+5.06～+6.67)和年轻的tDM(501～878Ma)为特征。黄羊山碱性花岗岩包括钠铁闪石碱性花岗岩和角闪石碱长花岗岩,为过碱质到弱过铝质,岩石化学属钾玄岩系列和高钾钙碱性系列;稀土元素配分曲线为典型的"V"字形,具明显的负Eu异常;富集大离子亲石元素和高场强元素,显著亏损Ba、Sr、P2O5、TiO2。根据这种碱性花岗岩高εNd(t)值和tDM与区域内洋壳年龄吻合度较好的特征,推测其可能源岩应为洋盆闭合时洋壳残片转化而来的年轻地壳。模拟计算得出,黄羊山碱性花岗岩中幔源组分的比例可达88%～92%。在维宪末期-谢尔普霍夫末期的萨吾尔运动之后,软流圈物质上涌所携带的巨大热能加热了区域范围内的地壳,先期抵达的幔源岩浆所携带的热能进一步加热并熔融了下地壳镁铁质物质,形成北疆地区～300Ma的碱性花岗岩。同时,本文也说明了洋壳残片通过构造运动归并到陆壳当中亦可能是某些地区在某些地质时期大陆地壳增生的重要方式之一。

北疆地区阿尔曼太蛇绿岩锆石SHRIMP年龄及其大地构造意义

东准噶尔带阿尔曼太蛇绿岩是中亚造山带南部的重要构造单元,记录了古亚洲洋的演化,但其时代一直是学术界争论的焦点问题之一。本文报道阿尔曼太蛇绿岩中斜长花岗岩锆石SHRIMPU-Pb年龄。9组测试数据给出了较好的206Pb/238U年龄503±7Ma(MSWD=1.2)。结合相关大地构造解剖与前人的年龄数据,本文认为阿尔曼太蛇绿岩是古亚洲洋在晚寒武世-早奥陶世的残余,与岛弧火山岩组成洋内弧。该洋内弧向北拼贴到阿尔泰地体南缘,形成科迪勒拉型俯冲边缘。东准噶尔带是阿尔泰南缘在古生代向南增生的弧碰撞-增生造山带,对大陆侧向增生具有重要意义。

新疆准东煤田土壤重金属来源与污染评价

选择新疆准东煤田五彩湾露天煤矿为研究区,通过测定研究区内不同采样点土壤中Zn、Cu、Ni和Cr 4种重金属元素的含量,利用GIS技术和多元统计方法分析重金属的空间分布特征和主要来源,并通过降尘量分布特征和区域DEM等因素探究重金属富集的原因,最后应用地累积指数评价重金属污染等级并估算其污染范围,结果表明:Cu和Ni的浓度分布特征相似,主要来源于土壤母质,浓度分布与人为活动关系不密切.Zn除与Cu和Ni的分布特征相似外,还在煤矿区域明显集中,其来源具有多源性,不仅来源于土壤母质,也部分来源于煤矿开采时扩散的煤尘.Cr主要分布在煤矿和人为活动频繁的区域,来源于煤矿开采中的煤尘和人为的活动.在距离煤矿约7km范围内土壤受到Cr不同程度的污染,污染程度最高为中度污染,总的污染的频率为28%.煤矿区域各个单元的污染程度存在以下关系:工业区>开采区>排土场>办公生活区.Zn和Cr的区域富集除了受煤矿区域特殊地形和地貌的影响外,还与煤尘的粒径和气象因素有关.

东准噶尔东北缘后碰撞火山岩成因与构造环境

研究了东准噶尔东北缘5个地区(三塘湖盆地、陆东—五彩湾地区、扎河坝西北、陆梁隆起和贝勒库都克一带)不同时代的8个后碰撞火山岩。岩石岩性以玄武岩和玄武安山岩为主,有少量流纹岩,绝大多数属于钙碱性-高钾钙碱性系列。样品TiO2质量分数较高(0.2%～3.3%),MgO的质量分数分布范围较广(1.11%～10.74%),Mg#指数为12～75,样品全碱含量较高w((Na2O+K2O)=3.4%～10.16%),相对富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),强烈亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta,弱亏损Zr、Hf和Ti,具有弱的Eu和Ce异常(δEu=0.60～1.21,δCe=0.89～1.15)。样品(87Sr/86Sr)i值为0.70278～0.70542,(143Nd/144Nd)i值为0.512517～0.512648,具有高正εNd(t)值(+4～+7.5),La/Nb值(1.0～5.3)均高于原始地幔(0.98～1),Nb/U值(2～37,大部分<30),明显低于MORB和OIB,介于原始地幔和陆壳之间,显示亏损地幔源区特征,同时在某些方面又显示源区富集的特征,可能是由于地壳物质参与岩浆形成的。火山岩在形成时代上属于整个准噶尔后碰撞深成岩浆活动的范围,既显示板内岩浆演化特征,又具有弧火山岩地球化学痕迹,形成于后碰撞伸展垮塌的构造背景,与岩石圈地幔底侵有关,是和东准噶尔东北缘后碰撞花岗岩相匹配的,均形成于后碰撞期。最新获得的锆石SHRIMP U-Pb定年数据和Rb-Sr等时线年龄对认识准噶尔洋闭合的时限和建立东准噶尔的构造岩浆演化框架提供可靠依据。

新疆东准噶尔苏吉泉铝质A型花岗岩的确立及其初步研究

新疆东准噶尔卡拉麦里地区是一个重要的锡成矿带,分布有多种类型花岗岩,其中黑云母花岗岩长期以来被认为是S型花岗岩。本文研究表明,苏吉泉黑云母花岗岩富集Rb、K等大离子亲石元素及Zr、Hf等高场强元素,其FeO/MgO和10000Ga/Al值大,明显不同于典型的I型和S型花岗岩,属于典型的铝质A型花岗岩。锆石的LA-ICPMSU-Pb定年结果显示其形成时代为304±2Ma,比该区钙碱性花岗岩侵位晚,而与碱性花岗岩形成时代相近。这些黑云母花岗岩具有高εNd(t)的同位素特征,但它们不是直接来源于亏损地幔,而更可能是源自地幔且被深埋的年轻地壳物质部分熔融和结晶分异作用的产物。花岗岩微量元素构造判别图显示它们是一种后碰撞花岗岩,标志晚石炭世卡拉麦里地区造山作用的结束和板内构造演化的开始。

准噶尔盆地东部边缘区构造格架及构造样式

在研究准噶尔盆地东部边缘地区区域构造的基础上，确定出研究区具有北西向为主的晚海西运动期断裂体系、北东向为主的印支－燕山运动期断裂体系和近东西向喜马拉雅运动期断裂体系，并论述了三种断裂体系的形成与分布。根据区内构造活动史，按构造卷入程度，将区内构造样式分为基底卷入型和盖层卷入型两大类八个亚类，并论述了各类构造样式的形成、演化及分布。最后，按构造演化特点和盆地发育史，论述了构造控油的论据，认为研究区北部和东部的油气保存条件、油气资源量丰度、烃源岩演化，均不及吉木萨尔凹陷，基底卷入型构造样式是影响区内油气聚集与分布的主要因素；吉木萨尔凹陷是研究区目前较现实的勘探领域，红旗断块、吉中背斜等应是近期油气勘探的靶区。

准东地区石炭系烃源岩评价及重要意义

准噶尔盆地东部地区石炭系4个层组(下统塔木岗组、滴水泉组,上统巴塔玛依内山组、石钱滩组)均发育烃源岩。相对而言,塔木岗组及石钱滩组分布范围较有限,钻探程度较低,目前还难以准确评价;而下石炭统滴水泉组烃源岩厚度大,分布稳定,有机质丰度高、类型较好、生烃强度较高,目前已达到湿气演化阶段,是准北地区重要的源岩;与滴水泉组烃源岩相似,上石炭统巴塔玛依内山组分布广泛,生烃指标较好,目前已达到生油高峰,是准东南部北三台—吉木萨尔地区石炭系重要的源岩。五彩湾地区、北三台地区均找到了与这两套源岩有关的油气藏,表明了石炭系良好的勘探前景。

准噶尔盆地东北缘构造特征、演化及与油气的关系

通过“建造”与“改造”特征的综合分析,划分了准噶尔盆地东北缘的构造带:早古生代(O_(1-2)陆缘逆冲带;晚古生代(D_1)混杂岩浆碰撞带;晚古生代(D_1)火山岩浆岛弧挤压带;晚古生代(D_(2-3))弧后盆地褶皱带;晚古生代(C_1—P_2)陆缘盆地褶皱带以及中生代前陆盆地平缓背斜带等6个构造带。自古生代以来,曾发生了两次拉张-碰撞(闭合)-推覆的演化过程,均表现为“北挤南拉”和“北老南新”的构造迁移,直到二叠纪末期,相当于晚海西期构造运动,全区发生大规模褶皱变形和挤压推覆。最后依据构造特征和演化分析结果,笔者建议在双井子陆缘盆地褶皱带等具备良好石油地质条件的有利油气区做进一步工作。

准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系层序地层学研究

通过地震、钻测井及生物地层资料的综合研究 ,认为准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系发育 6套层序、两个构造层序。层序及沉积相空间分布的差异反映八道湾期至西山窑期以北部物源为主 ,下部构造层序揭示了北部抬升、南部均衡沉降的构造格局 ,头屯河期至喀拉扎期以南部物源为主 ,上部构造层序反映南部抬升、湖盆急剧收缩的构造格局。研究区主要发育冲积扇 -辫状河三角洲 -湖泊沉积体系 ,其次为曲流河 -三角洲 -湖泊沉积体系。早中侏罗世 ,本区以暖温带潮湿气候为主 ,但在三工河早期及头屯河中期有两次气候变干变热过程 ,晚侏罗世为亚热带干旱、半干旱气候 ,晚期的干旱气候还是导致湖盆急剧萎缩的重要因素。

北三台地区石炭系成藏条件及勘探方向

通过油源对比可以确定北三台地区石炭系油气主要来源于阜康凹陷二叠系平地泉组及博格达山前坳陷二叠系芦草沟组；北三台凸起北坡为燕山运动Ⅰ幕单期成藏，南坡为燕山运动Ⅰ幕及燕山运动Ⅲ幕－喜马拉雅运动期两期成藏；储集层的好坏主要受古风化壳的影响，上部淋滤带的厚度约100 m，其储集物性明显好于中、下部；油气以侧向远距离或近距离沿不整合面运移为主，成藏模式均为“新生古储”式；油气藏分布主要受构造圈闭控制，北三台北坡保存条件较好，油源供应充足，应为今后的主要勘探目标区。

东准噶尔北缘老山口铁铜金矿区侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地质意义

老山口铁铜金矿区位于准噶尔北缘的喀拉通克—卡拉先格尔成矿带南段,矿化与岩浆侵入活动有关。本文利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法对老山口铁铜金矿区的中粒闪长岩、正长岩、黑云母闪长岩和闪长玢岩进行了年代学研究,获得其年龄分别为353.8±1.9Ma、366.3±1.9Ma、3±2.3Ma和379.7±3Ma,表明矿区存在三期岩浆活动。其中黑云母闪长岩和闪长玢岩的年龄,在误差范围内一致,它们可能为中泥盆世同源岩浆演化的产物,且岩体侵入时代与准噶尔洋俯冲阶段花岗岩及卡拉先格尔斑岩铜矿带含矿斑岩年龄较一致,表明其可能是板块俯冲阶段的产物。闪长岩和正长岩的年龄分别为353.8±1.9Ma和366.3±1.9Ma,与东准噶尔北部青格里河下游一带后碰撞花岗岩类和布尔根一带后造山伸展A型花岗岩的年龄接近,而地球化学特征却存在差异,说明老山口正长岩和闪长岩体是俯冲晚期阶段的产物。根据地质特征,老山口铁铜金矿的形成与闪长岩及闪长玢岩侵入有关,因此岩体年龄也限定了矿区存在两期铁铜金矿化,即379Ma左右和354Ma左右。

东准噶尔贝勒库都克铝质A型花岗岩的厘定及意义

初步研究表明,长期以来被认为S型花岗岩的贝勒库都克黑云母花岗岩应为铝质A型花岗岩。该岩体以富硅(SiO2=75.25%～76.67%)和碱(Na2O+K2O=8.08%～8.97%),贫镁(MgO=0.02%～0.18%)和钙(CaO=0.39%～0.89%),氧化指数变化较大(W=0.02～0.15)以及高FeOT/MgO比值(12.71～84.51,平均34.55)为特征。其K2O>Na2O,NK/A=0.86～0.95(平均0.92),A/CNK=0.97～1.02(>0.95),属偏铝-过铝质钙碱-弱碱性岩石。在微量元素和稀土元素组成上,岩石富Ga、Zr和Hf等高场强元素,亏损Ba、Nb、Sr等元素。10000Ga/Al比值(2.97～4.20)均大于A型花岗岩的下限值(2.6),明显高于I型和S型花岗岩的平均值(分别为2.10和2.28)。在Zr、Ce、Nb对10000Ga/Al以及FeOT/MgO对(Zr+Nb+Ce+Y)、SiO2等A型花岗岩多种判别图上,投影点均落在A型花岗岩区,而与高分异的I、S型花岗岩明显不同。这些特征表明,贝勒库都克黑云母花岗岩与国内外铝质A型花岗岩(如福建沿海、东西准噶尔和澳大利亚Lachlan褶皱带铝质A型花岗岩)十分相似。在Nb-Y-Ce、R1-Ga/Al和R1-R2构造环境判别图上,显示出造山后花岗岩的特征。贝勒库都克铝质A型花岗岩的厘定,不仅对探讨卡拉麦里地区地壳物质组成及构造演化有着重要的地质意义,还为我国新疆北部寻找与铝质A型花岗岩有关的锡矿资源开辟了方向。

新疆东准噶尔卡拉麦里钾质玄武岩的地球化学特征、成因及其构造意义

卡拉麦里钾质火山岩位于准噶尔盆地的东北缘下石炭统巴塔玛依内山组内。这些火山岩以粗面玄武岩和玄武质粗面安山岩为主,SiO2含量稳定(46.29%～51.56%),具有较高的碱含量(K2O+Na2O=5.39%～6.96%)以及高K2O/Na2O比值(K2O/Na2O=0.5～1.4),TiO2含量相对稳定(0.94%～1.21%),显示钾玄质岩石特征。岩石地球化学表明,钾玄岩强烈富集LILE(如K、Rb和Sr)和LREE((La/Yb)N=4.39～6.25),Eu正异常明显(δEu=1.3～1.7),相对亏损HFSE(如Zr、Hf),Ta、Nb和Ti呈明显的"TNT"负异常,及较高Ba/Nb和Ba/Ta比值(分别为38～93,574～1470),显示典型岛弧岩浆特征,而Nd-Sr同位素显示亏损地幔源区特征。不相容元素(Nb/La)N和Ba/La比值(分别为0.33～0.41,11.07～18.82)以及高Nb含量(4.45×10-6～7.76×10-6),表明这些岩石来自一个交代作用富集的地幔源区。通过钾质火山岩环境的梯次判别图研究,发现巴塔玛依内山组钾玄岩形成于后碰撞环境,显示岛弧的岩石地球化学特征。在后碰撞期,由于陆内调整和均衡作用,东准噶尔东北缘的岩石圈伸展减薄,随着岩石圈地幔的减薄,前期交代富集的下部地幔楔(金云母和/或钾质角闪石-尖晶石相二辉橄榄岩)发生低度部分熔融形成钾玄质母岩浆,诱发了后碰撞型钾玄质岩浆活动(具有弧火山岩岩石地球化学特征),形成了卡拉麦里巴塔玛依内山组钾质玄武岩。