北山南部富锰岩石的发现及成因

北山南部地区进行矿产地质调查,以查明矿产类型和分布情况。在长城系石英片岩中发现富锰岩石,其野外产出厚度0.5m,沿走向延伸4.6m,呈扁豆体形状,其上部为含锰灰岩与含锰磁铁石英岩,围岩为石英片岩。岩石颜色为黑色,致密块状,半金属光泽,染手。对采集的富锰岩石样品,化学定量分析,Mn为29.68%、30.59%、27.72%,Mn/Fe分别为9.2、9.8、8.7,P/Mn分别为0.00071、0.00078、0.00076。含锰灰岩Mn为4.62%~4.92%,含锰磁铁石英岩Mn为0.52%~1.54%。样品X射线衍射分析、物相分析与电子探针分析结果表明,矿物组成有菱锰矿(Rhodochrosite,MnCO3)、软锰矿(Pyrolusite,MnO2)、水锰矿[Manganite,MnO2·Mn(OH)2]、锰铝榴石[Spessartine,Mn3Al2(SiO4)3]、锰钙辉石[Johannsenite,CaMn(SiO3)2]、蔷薇辉石[Rhodonite,(Mn,Fe,Ca)5Si5O15]、锰橄榄石(Tephroite,Mn2SiO4)等。笔者发现的富锰岩石与国外锰矿床的矿石相比较,其特征和主要矿物组合,类似于古元代巴西变质锰矿床、泥盆纪南乌拉尔变质锰矿床和白垩纪日本变质锰矿床。从野外富锰岩石产出的地质特征,结合室内样品测试分析结果,并对这些特殊矿物和锰含量的研究认为,①富锰岩石可能是在敦煌古老地块边部滨浅海环境沉积形成,锰的来源可能与陆源和热液流体有关;②在后期区域变质作用和接触变质作用中,砂岩变质成为石英片岩,灰岩中的菱锰矿、软锰矿和水锰矿部分变质成为含锰硅酸盐;③之后可能又发生了表生风化作用形成现今的富锰岩石;④富锰岩石的发现表明,该地区具有形成锰矿床的成矿地质环境。

新疆北山南部地区石炭-二叠纪岩石地层单位厘定及沉积环境分析

石炭-二叠纪地层在新疆北山南部地区分布较为广泛,总体为浅变质强变形的一套岩石,经重新厘定从老到新岩石地层单位有:早石炭世红柳园组,晚石炭世石板山组、胜利泉组和干泉组;早二叠世红柳河组,中二叠世骆驼沟组。其沉积环境经历了滨浅海相→浅海相、半深海相→海陆交互相,为两个较为完整的沉积旋回,沉积物颜色为紫红色夹灰绿色,陆源碎屑为成熟度较低的石英和长石,显示了氧化条件、近源、快速堆积特征,反映为陆内裂谷盆地性质。

北山南部敦煌岩群铁矿化磁铁石英岩的变质成因

北山南部地区敦煌岩群广泛分布着铁矿化磁铁石英岩,这些铁矿化磁铁石英岩沿片岩顺层分布,长度几米到一百多米不等,宽几十厘米到两米左右,浅灰色到肉红色,具强磁性。为了研究这种石英岩的成因,笔者对新疆与甘肃的交界处白山西南侧这套地层的斜长角闪片岩中具有代表性的磁铁石英岩完整采集样品,样品具石英、磁铁矿、白云母、黑云母和绿泥石五种矿物,TFe为12.60%~12.70%。根据野外磁铁石英岩产出地质特征、室内显微镜薄片鉴定结果和电子探针检测各矿物特征,结合化学简项分析和岩石化学分析结果,发现本文研究的磁铁石英岩与国内外BIF(Banded iron formation)型磁铁石英岩不同,不具有沉积特征,可能为单纯变质成因。北山地区敦煌岩群这套古老变质地层可能经历了晚太古代、古元古代两次重要的变质事件,本文研究的铁矿化磁铁石英岩可能是在其中一次变质事件过程中形成的。这套变质地层是铁、铜、金等金属元素富集的含矿地层,具有极其重要的研究意义和找矿意义。

北山南部玻基纯橄岩的发现及其岩石学和地球化学特征

北山南部地区,二叠纪闪长岩岩体的西北部,发现玻基纯橄岩[Vitric Dunite;Meimechite,Меймечит;中文亦有音译为麦美奇岩]和蚀变玻基纯橄岩。①玻基纯橄岩样品呈致密块状,浅灰绿色,表面可见清楚的粒状斑晶矿物和黑色胶结物,具发丝一样的小条带。蚀变玻基纯橄岩样品呈致密块状,深黑色,局部具细小条带。显微镜下,前者主要矿物橄榄石为斑状结构;后者主要矿物橄榄石多蚀变为蛇纹石,表现为变余斑状结构,斑晶是蛇纹石化的橄榄石假像。基质均为玻璃质结构。②X射线衍射分析表明:橄榄石为镁橄榄石[forsterite,(Mg_(1.8)Fe_(0.2))(SiO_4)],蛇纹石为利蛇纹石{lizardite,(Mg,Al)_3[(Si,Fe)_2O_5](OH)_4}。③电子探针检测,磁铁矿呈细条纹状,基质矿物有绿泥石、绿帘石、黝帘石、角闪石、钛铁矿、褐铁矿、镍黄铁矿、斜长石、尖晶石、金云母等。④样品岩石化学分析,主元素氧化物的含量分别为,SiO_2为36.40%～37.29%,Al_2O_3为2.61%～4.70%,TiO_2为0.058%～0.22%,MgO为33.30%～35.36%,Fe_2O_3+FeO为10.51%～12.89%,Na_2O+K_2O为0.03%～0.14%,为超铁镁质超基性喷出岩。Mg#为83.5～86.5,δSr为1.14～4.61,Sr/Y为5.70～42.74。稀土元素∑REE为2.18～9.71,δEu为0.68～2.43,La/Yb为0.90～10.00。微量元素和稀土元素具有原始地幔的岩石化学特征。⑤原始岩浆可能经历了结晶分异过程,并可能在裂谷构造环境形成。⑥本文发现的玻基纯橄岩,类似于典型的西伯利亚麦美奇河流域和勘察加半岛的低钛"麦美奇岩"。玻基纯橄岩在该地区的发现,为该地区岩浆的形成和演化研究及铜镍矿的找矿和勘探工作,提供了重要的岩石学依据。

中亚造山带北山南部下泥盆统火山—沉积地层的岩相、时代及古地理意义

中亚造山带北山南部的火山—沉积地层对探讨古地理演化有重要意义。本文通过北山南部双鹰山地块5条剖面实测,将该区火山—沉积地层分为4种相组合19种岩相,并通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得酸性火山岩夹层年龄(418.9±1.2Ma、417.8±1.2Ma、417.5±1.4Ma),证明各剖面均形成于早泥盆世洛赫科夫期(Lochkovian)。双鹰山地块南缘的下泥盆统由共生火山岩相(coherent facies)和原生火山岩相组合(primary volcanic facies)构成,是熔岩溢流、爆发坠落、火山碎屑流和岩浆侵出的产物,代表陆上隆升的普林尼型(Plinian)古火山作用。双鹰山地块中部墩墩山盆地充填序列自下而上由原生火山岩相组合、含火山碎屑沉积岩相组合(volcanogenic sedimentary facies)和正常沉积的河流相组合构成,代表火山活动逐步减弱和水体深度逐步加深的沉积过程。墩墩山盆地火山—沉积层序指示伸展构造背景,与同造山期磨拉石建造有显著区别。

北山构造带南部上地壳二维初至波层析成像

花海盆地—北山构造带南部位于青藏高原东北缘以北地区,是特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位,自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史,尤其是中生代以来的逆冲推覆和走滑作用,以及受新生代以来印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响,导致青藏高原东北缘的向北扩展,形成了现今复杂的地质地貌结构。其地壳结构记录了多期构造作用的叠加,上地壳结构更是促进我们理解青藏高原东北缘向外的扩展机制及其对周缘块体的改造作用的天然记录本。本文利用2018年中国地质科学院在北山构造带南部完成的180 km深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据,通过层析成像反演方法,获得了花海盆地—北山构造带4 km深度范围内的上地壳P波速度结构。其主要特征为:花海盆地、总口子盆地和扎格高脑盆地均表现为较低的速度和较小的垂向速度梯度;研究区内的晚古生代花岗岩体具有明显的高速异常和较大的垂向速度梯度特征;左行走滑的阿尔金断裂带在花海盆地内表现为向北倾的高角度走滑性质,深度至少切穿花海盆地基底;北山南缘断裂带的推测隐伏区呈现速度等值线下凹的低速异常特征。同时,反演揭示的多处低速异常区指示了北山构造带南部的多处断层发育情况。