阿尔金山喀腊大湾地区堆晶辉长岩地球化学、年代学:洋壳演化证据

【研究目的】喀腊大湾地区地处阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域;堆晶辉长岩呈近东西向带状断续出露于阿尔金北缘断裂以南4 km,南北两侧与枕状玄武岩等基性海相火山岩共生产出。作为洋壳的主要组成岩石类型,堆晶辉长岩的研究将进一步揭示早古生代阿尔金洋洋壳的演化特征。【研究方法】本文对喀腊大湾地区堆晶辉长岩开展了岩石学、矿物学、地球化学及锆石SHRIMP U-Pb年代学测试和研究。【研究结果】研究显示,喀腊大湾堆晶辉长岩分为伟晶结构和粗晶结构两种类型,并具渐变过渡特点,其地球化学特征具有低K_(2)O含量(平均为0.44%)、平坦的稀土元素配分曲线(LREE/HREE平均值为2.54)、Eu正异常(δEu平均为1.05)、Nb和Ta的负异常(Nb平均2.31×10^(-6)、Ta平均0.16×10^(-6))等特征,反映其产于弧后盆地构造环境。锆石SHRIMP U-Pb年龄为514~516 Ma,与相邻产出的中基性火山岩517 Ma非常接近,表明堆晶辉长岩形成于早古生代晚寒武世。【结论】研究结果显示喀腊大湾地区晚寒武世存在明显的洋壳扩张,该结果与喀腊大湾地区岛弧型中酸性火山岩478~485 Ma和同碰撞中酸性侵入岩477~488 Ma共同构成了区域构造演化的一个完整序列,进一步确定了北阿尔金地区早古生代洋壳扩张、板块俯冲到陆块碰撞的演化历史。

阿尔金喀腊大湾地区中酸性火山岩SHRIMP年龄及其构造环境

阿尔金山喀腊大湾地区位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,是区域上红柳沟-拉配泉构造带的中段。该区广泛发育火山-沉积岩系,前人将其确定为中元古代。本文运用锆石SHRIMP U-Pb方法对区内火山-沉积岩系中的中酸性火山岩进行测年,获得477-485Ma的年龄,确认喀腊大湾地区早古生代中酸性岩浆喷发活动的存在。同时根据岩石地球化学研究,显示这套火山岩具有活动大陆边缘（岛弧）构造环境,其岩浆源具有I型及I与S过渡类型特点。结合前人对红柳沟-拉配泉一带的蛇绿混杂岩、高压变质泥岩、榴辉岩、中酸性侵入岩等相关年代资料及构造环境示踪,作者认为喀腊大湾地区中酸性火山岩形成于活动大陆边缘（岛弧）大地构造环境,其时限与蛇绿混杂岩的末期非常接近,代表了洋壳俯冲碰撞过程中形成的同碰撞中酸性火山岩。据此可以将区域上红柳沟-拉配泉一带的构造演化划分为洋壳扩张期（晚元古代末-寒武纪,蛇绿混杂岩年龄510-580Ma,但扩张起始会早一些）、洋壳板块俯冲碰撞期（早奥陶世-中奥陶世早期,中酸性岩浆岩（包括侵入岩和火山岩）年龄为477-488 Ma（部分花岗岩年龄延迟到467Ma左右）,以及高压变质岩的退变质年龄479-491Ma）,碰撞后伸展期（晚奥陶世—志留纪,蛇绿混杂岩变质基质岩系的变质年龄450-455Ma,代表蛇绿混杂岩最后就位,碰撞—碰撞后S型碱性花岗岩年龄417-431Ma,代表碰撞后伸展构造环境）三个演化阶段。

新疆阿尔金山喀腊大湾地区玄武岩的地球化学特征及地质意义

对新疆阿尔金山东段喀腊大湾地区玄武岩进行了系统的岩石地球化学分析,结果表明,喀腊大湾地区的玄武岩具有低的Mg#值(Mg#=Mg/(Mg+Fe)×100)。稀土元素的含量变化范围较大,轻重稀土分异不明显,具有轻微的轻稀土富集,弱的Eu负异常。微量元素Ni、Co、Cr与MgO呈正相关,微量元素多元素标准化图解中,普遍具有Nb、Ta的负异常,部分样品具有Ti的负异常。在Th/Yb-Ta/Yb和Th/Hf-Ta/Hf构造环境判别图解中,分别落入活动大陆边缘环境和大陆拉张(或初始裂谷)环境,结合本区双峰式火山岩中玄武岩的地球化学特征,以及与北阿尔金蛇绿混杂岩带其它地区玄武岩的对比,认为喀腊大湾地区的玄武岩可能形成于紧邻北阿尔金地区古洋盆的活动大陆边缘环境。

北阿尔金喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩SHRIMP U-Pb定年及其构造意义

喀腊大湾位于北阿尔金中东段,为北东向阿尔金断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持,区内遍布中酸性侵入岩。笔者选取喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩岩体为研究对象来反演喀腊大湾地区构造演化。岩石地球化学数据表明,岩体为高钾钙碱性I型花岗岩,可能是下地壳中钾和高钾变质玄武岩在高压条件下部分熔融形成的。4337高地北花岗闪长岩岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄为(494.4±5.5)Ma,表明其为晚寒武世岩浆活动的产物。结合岩体的地球化学、微量元素构造环境判别图解、年代学和区域地质背景的特征,判定其形成于与俯冲有关的活动陆缘(大陆弧)构造环境。同时,结合前人对喀腊大湾地区岩浆岩的研究,认为该区在早古生代发育一条活动陆缘(大陆弧)岩浆岩带,指示北阿尔金局限洋盆在晚寒武世—早中奥陶世向南俯冲在中阿尔金地块之下。通过对比北阿尔金东西段报道的中酸性侵入岩年龄数据,认为北阿尔金局限洋盆西段经历了更长时间的俯冲,整体呈东早西晚的剪刀状闭合。

阿尔金山喀腊大湾地区控矿构造系统研究

喀腊大湾地区地处新疆若羌县境内,在区域上位于北东向阿尔金走滑断裂北侧与东西向阿尔金北缘断裂所夹持的区域,属于红柳沟—拉配泉一级成矿带的中东段部分。研究表明,喀腊大湾地区构造控矿作用明显。首先,大地构造背景控制一级矿带的分布和位置,阿尔金断裂400km左右走滑位移量将北祁连山西段成矿带左行断错至目前位置,构成了区域上红柳沟—拉配泉一级成矿带。第二,区域构造环境控制二级矿带、矿床类型和矿种类型,喀腊大湾矿集区南带南侧岛弧构造环境控制与中酸性火山岩有关的块状硫化物矿床（类VMS型）,南带北侧弧盆过渡带构造环境控制与中基性火山岩有关的铁矿床,中带盆地构造环境控制与沉积岩有关的硅铁建造型铁矿床,北带南侧蛇绿混杂岩带控制与洋壳残留（基性超基性岩）有关的铜镍矿床,北带北部碰撞变形带控制与强烈韧性韧脆性变形有关的金矿床和与岩浆侵入作用有关的热液银铅矿床。第三,构造演化不同阶段具有不同的控矿作用,主要成矿作用发生在早古生代,其中：（1）新元古代晚期—早古生代早期,红柳沟—拉配泉弧后盆地（裂谷）拉张扩张时期,主要形成与中基性火山沉积作用有关的铁矿床;（2）早古生代中期为红柳沟—拉配泉弧后盆地（裂谷）俯冲碰撞作用和最后挤压闭合,形成与中酸性岛弧火山岩有关的矿床（类VMS型）（如喀腊达坂铅锌矿和喀腊大湾铜锌矿）、与大规模韧性韧脆性变形带有关的金矿床（如大平沟金矿）和与岩浆侵入活动有关的矿床（中酸性火山岩477-488 Ma,中酸性侵入岩417-514 Ma）。第四,典型构造控矿形式有火山沉积构造控矿（铁矿、铅锌矿）、韧脆性剪切带控矿（金矿）、断裂裂隙控矿（银铅矿、铜银矿）、岩体及岩体构造控矿（铜镍矿）4种类型。

阿尔金山喀腊大湾地区变形岩石EBSD组构分析

岩石组构是指组成岩石的矿物在岩石中分布的各向异性，EBSD （Electron Back Scattered Diffraction）岩组分析就是运用电子背散射衍射技术测定岩石结构要素---岩石中矿物分布的规律性。本文作者运用EBSD技术方法，对阿尔金山喀腊大湾地区变形岩石的组构分析显示，花岗质糜棱岩和蚀变变形花岗岩中，石英变形机制是以中温I级柱面（10-10）＜0001＞和中高温II 级柱面（10-10）＜0001＞滑移为主，少量为中低温底面（0001）＜11-20＞滑移；而在变形火山岩中，石英变形机制是以中低温底面（0001）＜11-20＞滑移系为主。在区域南北向剖面分布上，接近阿尔金北缘断裂和白尖山断裂的中北部变形温度较高，向南变形温度有逐渐降低的趋势。从岩石组构特点结合宏观构造分析，可以认为本区北段属于中-中深层次（15～25km，t＝350～550℃，P＝0．40～0．60GPa）的韧性变形，而中南段为中浅层次（10～15km，t＝250～350℃，P＝0．25～0．40GPa）的韧脆性变形。结合不同变形特点花岗岩的年代学资料，确定构造变形的时代为早古生代。上述特征与区域上发育板块碰撞带，且北部发育高压榴辉岩和蓝片岩的构造部位以及该构造变形带的演化历史相吻合。

阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系年代及其地质意义——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

以阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系砾岩为研究对象,应用LA-ICP-MS方法对碎屑锆石进行U-Pb同位素年龄测定,探讨其形成时代、物源组成和构造背景。研究结果表明:(1)碎屑锆石年龄谱明显分为2组:522~427Ma和638~1766Ma,另有2个古老的同位素年龄数据分别为2450Ma、3394Ma;(2)最年轻的碎屑锆石年龄为427±4Ma,说明该砾岩的形成时代晚于427Ma,沉积岩系可能形成于晚志留世—早泥盆世(427~410Ma);卓阿布拉克组存在晚寒武世—早泥盆世的物质组成,应将其解体重新划分;(3)碎屑锆石峰值年龄为456Ma,表明喀腊大湾地区存在该时期的岩浆活动;522~427Ma的年龄数据约占总体的81%,构成了砾岩中最主要的碎屑锆石群体,说明在早古生代,尤其是晚寒武世—奥陶纪形成的岩浆岩是砾岩最重要的物源,该沉积岩系是敦煌地块向南俯冲、碰撞产生的一系列火成岩在造山剥蚀后的沉积响应;(4)结合目前北祁连造山带的研究进展和研究区碎屑锆石的研究结果,初步认为喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系和北祁连天祝组、鹿角沟组具有相似的沉积年龄和物质来源,可能同为北祁连-北阿尔金局限洋盆闭合后,陆-陆或弧-陆碰撞造山的产物。