索伦缝合带中的印支期伸展作用:中国内蒙古苏尼特左旗变质核杂岩(英文)

根据对内蒙古苏尼特左旗地区的野外研究 ,我们将以前描述的交其尔逆冲断层重新解释为一南倾的伸展拆离断层。该断层为一印支期变质核杂的主拆离断层 ,它叠加在缩短的阿尔泰和满洲里带间的晚古生代索伦缝合带上。变质核杂岩的组成要素包括 :下盘的古生代中期和二叠—三叠纪侵入体 (分别是宝底道和哈拉图岩体 ) ,交其尔拆离断层之下、叠加在下盘岩体上的糜棱岩状剪切带 ,拆离断层本身和上盘成分多变、构造复杂的古生代和元古宙岩石。从U Pb年龄为 2 5 2Ma的糜棱岩化哈拉图岩体中获得白云母 ,其40 Ar/ 3 9Ar冷却年龄为 2 2 4Ma和 2 0 8Ma ,而后伸展沉积的下、中侏罗统沉积在下盘之上 ,表明变质核杂岩形成于印支期 ,即晚三叠世至侏罗纪最早期。研究区内 ,北东东走向的交其尔拆离断层的伸展作用方向大致为 2 15°。这是索伦缝合带内首次发现的印支期伸展作用 ,结合分隔遥远的中国各地区 ,如大别—苏鲁缝合带、西藏高原羌塘变质带和东阿尔金山区近来报道的其它一些晚三叠—早侏罗世 (约 2 2 0～ 190Ma)沿韧性拆离断层的伸展作用实例 。

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域面波层析成像

索伦-西拉木伦缝合带中段及周边区域先后经历了古生代古亚洲洋闭合、中生代蒙古鄂霍茨克洋闭合和中新生代太平洋俯冲等构造复合叠加,导致该区深部构造异常复杂。本研究从该区近年来累积的宽频地震探测资料的地震面波和环境噪音互相关格林函数中提取瑞雷波群速度频散,并据此反演区域尺度的三维横波速度。结果发现:区域地壳厚度横向变化不大,松辽盆地和下辽河盆地地壳比大兴安岭薄,地壳厚度与地形吻合表明这些地区基本达到重力均衡状态;而辽东隆起和渤海湾盆地地壳厚度与地形高度呈反相关,表明这些地区可能仍处于构造改造过程中。在80 km深度之下,波速分布则呈现与索伦-西拉木伦缝合带走向近似平行的东西向展布。以索伦-西拉木伦缝合带为界,南北两侧横波速分布复杂程度明显不同且南侧的东西两部分复杂程度也不同。这些结果表明区域受太平洋俯冲体系冲破坏程度存在明显差异,同时索伦-西拉木伦缝合带以南可能仍有古亚洲洋板片残留。

古亚洲构造域和西太平洋构造域在索伦缝合带东段的叠加：来自内蒙古林西县西拉木伦断裂带内变形闪长岩的岩石学、地球化学和年代学证据

在内蒙古林西县西拉木伦断裂带内发育岩株状产出并具有不同程度变形特征的闪长岩体,岩体侵入到双井片岩中.对该闪长岩进行了岩石学、地球化学、锆石LA-ICPMSU-Pb年龄和角闪石40Ar-39Ar年龄的研究.结果表明内蒙古林西县西拉木伦断裂带内的变形闪长岩侵位于早二叠世,其锆石LA-ICPMSU-Pb年龄为286±1Ma.岩浆来源于俯冲带流体/熔体交代作用而形成的富集地幔.岩石遭受了早侏罗世绿帘角闪岩相变质作用,角闪石40Ar-39Ar年龄为188.7±1.4Ma.结合研究区及邻区近年来的新成果认为索伦缝合带早古生代以来的镁铁质岩石均显示来源于相对富集LILE、LREE的地幔,与俯冲流体或熔体的改造作用相关,并且随着时代的更新改造程度显示增强的趋势.索伦缝合带在晚石炭世(～310Ma)之前发生过闭合碰撞,晚石炭世-早二叠世(～310～276Ma)处于后造山伸展的背景,在伸展环境下形成了华北北缘该时期广泛分布的闪长岩-花岗闪长岩带,报道的闪长岩即为该时期的产物.晚二叠世缝合带局部区域存在洋盆,洋盆的闭合导致了晚二叠世-中三叠世(～272～230Ma)索伦缝合带的最终碰撞缝合,最终碰撞缝合在空间上的不均一性形成了缝合带内该时期大量并存的同碰撞花岗岩和后碰撞花岗岩.索伦缝合带的缝合导致华北板块与其北部各微陆块的拼合,此时蒙古-鄂霍次克海作为古太平洋的一个分支北东向展布于西伯利亚板块和拼合后的华北板块之间.早侏罗世蒙古-鄂霍次克海在蒙古东北部发生闭合,本文报道的角闪石40Ar-39Ar年龄记录了洋壳闭合后陆-陆碰撞的变质时间,之后研究区进入后造山伸展的环境.此时在古太平洋板块向华北板块俯冲应力的共同作用下,华北东部在侏罗纪出现挤压机制与拉张机制的多次转换.晚侏罗世古太平洋板块俯冲方向转变后,中国东部进入持续的拉张背景,并转入西太平洋构造域的范畴.

索伦-林西缝合带北侧西段中二叠统哲斯组砂岩碎屑分析及其构造意义

由于索伦-林西缝合带的地表露头较差,关于其存在与否和延伸状况仍然存在着争论。为了进一步研究其俯冲碰撞过程,对缝合带以北的满都拉地区发育的中二叠统哲斯组磨拉石沉积地层中砂岩进行碎屑成分分析。砂岩碎屑成分及物源分析结果表明,在盆地南部发育有与索伦—林西缝合带俯冲碰撞作用有关的晚古生代岩浆弧。

南天山—北山—索伦—长春缝合带的性质与演化

南天山—北山—索伦—长春缝合带作为古亚洲洋的最终闭合位置,其形成与演化特征一直以来都是中亚造山带相关研究的焦点与热点问题。对于该缝合带形成时代以及俯冲极性等方面的研究,有利于揭示中亚造山带的增生与演化历史,为古亚洲洋构造演化模型的建立提供理论支持。笔者等依据南天山—北山—索伦—长春缝合带内的大地构造背景、构造岩石组成、闭合方式和闭合时代的差异,自西向东将其分为4段:(1)南天山缝合带位于缝合带西段,形成于塔里木板块向北俯冲与哈萨克斯坦—伊犁地块发生拼贴的过程中,根据高压变质年龄、钉合岩体以及不整合盖层等证据来综合分析,其闭合时代应为晚石炭世;(2)北山缝合带位于缝合带中段,形成于敦煌地块和阿拉善地块向北俯冲与北部图瓦—蒙古板块发生拼贴的过程中,根据带内蛇绿岩的年代学证据限定其闭合时代应为早—中二叠世。阿拉善地块北缘的两条蛇绿岩带作为北山缝合带与索伦—长春缝合带之间的连接带,分别代表了古亚洲洋在该区域闭合时形成的缝合带和弧后盆地,其形成时代应当为中二叠世—晚二叠世早期;(3)索伦—长春缝合带位于缝合带中—东段,古亚洲洋在该地区同时发生了南北两侧的双向俯冲,两侧地块在中二叠世—早三叠世完成拼贴;(4)长春—延吉缝合带形成于中三叠世前后华北板块与佳木斯—兴凯地块的俯冲增生过程中,其较西侧索伦—长春缝合带的形成时间(270~250 Ma)晚20~30 Ma。因此长春—延吉缝合带与索伦—长春缝合带的形成时代与构造背景存在显著的差异,不属于其东延部分。在上述分析基础上,笔者等认为古亚洲洋沿南天山—北山—索伦—长春缝合带自西向东发生了4个阶段的演化过程,闭合时代自西向东逐渐变年轻,整个过程从晚石炭世一直持续到了三叠世,其中长春—延吉缝合带记录了古亚洲洋和古太平洋构造域叠加与转换的地质过程。

索伦-林西缝合带北缘构造属性:来自内蒙古扎鲁特旗北部寿山沟组变沉积岩及其安山岩透镜体的制约

本文选择扎鲁特旗北部达巴艾勒地区出露的一套下二叠统寿山沟组变沉积岩及其安山岩透镜体作为研究对象,在野外地质调查的基础上,通过岩相学、年代学、岩石地球化学等方面的系统研究,深入探讨索伦-林西缝合带北缘晚古生代的构造属性。下二叠统寿山沟组变质沉积岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示其最小峰值年龄为282.3±4.2Ma和285.9±5.6Ma,限定了沉积下限为早二叠世,另外还含有少量400~500Ma以及个别700~800Ma、1700Ma的单颗粒碎屑锆石年龄,表明其物源区主要来自于北侧的锡林浩特岩浆弧。碎屑锆石年龄图谱反映其沉积背景为汇聚背景下的弧前盆地。地球化学特征表明寿山沟组变质沉积岩物源主要来自中酸性岩浆岩源区,形成于大陆岛弧环境。该套沉积岩中的晚石炭世安山岩透镜体锆石U-Pb测年结果为304.9±4.7Ma,地球化学特征显示其具有高镁安山岩特征,为俯冲洋壳释放含水流体交代地幔楔发生部分熔融的产物,形成于大陆边缘弧构造背景。综合分析,索伦-林西缝合带北缘在晚石炭世-早二叠世处于洋内俯冲向洋陆俯冲过渡的转换环境。

中亚造山带东段岩石圈电性结构特征及其构造涵义

中亚造山带东段内蒙古中部地区一直是地球内部动力学和全球变化研究的热点地区。鉴于该地区的构造在理解中亚造山带的形成过程中起着重要作用,因此对该地区构造的研究具有重要意义。本文收集了中亚造山带东段一条长364 km的大地电磁测深(MT)剖面数据,该剖面西北起于内蒙古东乌旗内的国境线附近,向东南延伸,穿过北部造山带、索伦缝合带、南部造山带,在内蒙古翁牛特旗以西约30 km附近终止。根据数据的分析结果,对该剖面进行了二维反演。结果表明,剖面区段内岩石圈电性结构沿南北方向上整体表现为横向分块的特征。其中,北部造山带整体上以低阻为主要特征;索伦缝合带是整个剖面电性特征从低阻到高阻的过渡区;南部造山带整体上以高阻为主要特征。北部造山带的低阻特征表明该区域是不稳定的,可能是由古亚洲洋闭合后残留洋壳或者软流圈上升流引起的。索伦缝合带的电性结构特征表明该区域可能在缝合之后还发生了新的构造事件。南部造山带的高阻特征表明该区域基底是稳定的、“冷”的,且流体含量很低,电性结构的几何特征反映了该区域增厚的岩石圈。剖面所经过区域的电性结构特征表明,在西伯利亚板块与华北板块碰撞缝合之后研究区内可能还发生了诸如软流圈流体上升、岩石圈增厚等新的构造事件。此外,该区域的电性结构特征符合缝合带的特点,这为中亚造山带东段构造演化的连续增生模型提供了新的深部地球物理证据。

兴蒙造山带构造演化的新模式:来自内蒙古中部四期不同类型变质作用的证据

有关中亚造山带东段即兴蒙造山带早古生代以来的构造演化一直倍受关注,其中争议最大的问题是古亚洲洋最终闭合的时间究竟是在泥盆纪还是早中生代?晚古生代的大地构造背景究竟是持续的大洋俯冲还是经历了造山后的伸展裂解过程?以往对内蒙中部地区的研究多数局限于区域内广泛分布的蛇绿岩和各类型岩浆岩的年代学和地球化学,但是通过地球化学的方法来确定一个地区的构造环境往往具有多解性。为建立研究区的构造框架并查明兴蒙造山带构造演化过程,本文详细总结了内蒙古中部地区变质作用的最新研究进展,对兴蒙造山带的演化提出了新的认识。确定了该区域在古生代以来的变质作用可分为四期:第一期为志留纪的高压低温型(430～410Ma),以南、北带的温都尔庙群蛇绿混杂带为代表,发育典型的低温高压型蓝片岩相岩石,记录了洋壳的双向俯冲过程;第二期为早-中泥盆世的中压型(～400Ma),以宝音图群为代表,发育典型的巴罗型变质带,经历以升温升压为特征的前进变质、峰期变质、峰后近等温降压以及随后降温降压的顺时针型P-T演化,指示与地壳加厚有关的碰撞造山过程;第三期为石炭纪的低压高温型(345～309Ma),以锡林郭勒杂岩低压变质岩为代表,发育广泛的混合岩化和基性岩脉的侵入,经历早期升温伴随微弱减压,直至温度峰期后近等压冷却的顺时针P-T演化,指示造山后的陆内伸展过程;第四期为早三叠世(～240Ma)的中-低压低温型,以早三叠世区域低级变质岩系为代表,经历中-低压相系的顺时针P-T演化,指示与有限海盆闭合有关的陆内造山过程。结合已有的研究,内蒙古中部地区晚古生代的火山岩和侵入岩更可能形成于伸展的构造环境,超基性岩和沉积岩系的时空配置与典型大洋的蛇绿混杂岩明显不同,更可能形成于有限海盆的环境。因此,从四期变质作用来看,兴蒙造山带的构造演化可能更符合复合造山的模式:(1)早古生代古亚洲洋发育沟弧盆体系(500～410Ma);(2)早-中泥盆世古亚洲洋闭合引发陆陆碰撞造山(～400Ma);(3)石炭-二叠纪陆内伸展并形成有限海盆(350～250Ma)和(4)早-中三叠世有限海盆被动闭合引起板内造山(～240Ma)。

内蒙古苏尼特右旗查干诺尔石炭系本巴图组火山岩地球化学特征及其地质意义

内蒙古查干诺尔地区石炭系本巴图组地层的火山岩,SiO2含量集中分布在48.20%～51.11%和64.66%～65.42%两个区间,分别属于玄武岩和英安岩,构成一套双峰式火山岩组合。其中基性火山岩具有枕状和块状构造,属于碱性玄武岩系列;英安岩的碱含量较高,属于钙碱性系列。基性火山岩中,枕状玄武岩轻稀土略亏损而重稀土略富集,具有轻微Eu的正异常,富集Hf,Zr,Th等高场强元素,亏损Ba,Nb等元素;块状玄武岩富集Rb,Th,Zr,Hf等大离子亲石元素和高场强元素,Ta,Nb亏损。酸性火山岩的轻重稀土分馏较明显,Eu负异常明显,富集Rb,Th,Pb,Hf,Zr等大离子亲石元素和高场强元素,亏损Eu,Sr,Nb,Ta等元素。根据Rb-Sr同位素等时线年龄和SHRIMP锆石U-Pb同位素定年数据,结合古生物资料分析,查干诺尔双峰式火山岩形成于晚石炭世,介于313～308 Ma之间。岩石地球化学及其区域地质综合特征表明,查干诺尔双峰式火山岩可能形成于碰撞后的伸展环境,由此推断索伦缝合带在晚石炭纪之前就曾经闭合过。

内蒙古西乌旗地区二叠纪双峰式火山岩的年代学、地球化学特征和地质意义

为了加深对中亚造山带东段晚古生代构造背景的认识,选取内蒙古西乌旗地区二叠纪火山岩进行年代学和地球化学研究。分别利用X光荧光光谱(XRF)、SHRIMP锆石U-Pb测年、ICP-MS和ISOPROBE-T方法测定研究区火山岩的主量元素含量、年龄、微量元素和稀土元素含量及Sr-Nd同位素。结果表明,这套火山岩的SiO2含量集中分布在53.54%~54.71%和72.61%~80.81%两个区间,分别属于玄武安山岩和流纹岩,构成双峰式火山岩组合。流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为279?4.3 Ma,说明它喷发于早二叠世。玄武安山岩轻稀土略富集而重稀土略亏损,(La/Yb)N为2.06~2.34,有轻微的Eu负异常,富集大离子亲石元素和高场强元素,Nb,Ta和Sr有明显的负异常,推断其来源于深部非原始地幔,很大程度上受地壳成分的混染。流纹岩亦略富集轻稀土,略亏损重稀土,(La/Yb)N为1.70~3.81,有很强的Eu负异常,Sr,P和Ti相对强烈亏损,Nb和Ta轻度亏损,K,Zr和Hf相对富集,具有较高的正εNd(t)值(+3.98^+5.62)和年轻的模式年龄TDM(490~690Ma),具有A型花岗岩的特征,推断其为新生陆壳来源。综合地球化学特征、区域地质特征和前人研究资料,这套双峰式火山岩具有板内成因特征,形成于碰撞后的伸展环境。

内蒙古白乃庙地区白音都西群的碎屑锆石年龄及其构造意义

白音都西群是内蒙古中部白乃庙岛弧带以北和温都尔庙杂岩以南发育的一套中级变质岩系,为确定白音都西群的地层时代,笔者于稳定的白音都西群地层采集了两块新鲜的变质石英砂岩样品,共进行了100粒碎屑锆石LA-MC-ICP-MS测年。两件样品的锆石特征具相似性,指示其原岩主要是由同期或略早期的岩浆岩风化后就近沉积的产物。所有锆石的206Pb/238U表面年龄介于518～294 Ma之间,与华北板块北缘的古生代弧岩浆岩锆石年龄非常吻合,表明该区古生代弧岩浆岩是白音都西群的主要沉积源区。因此,白音都西群的原岩可能是一套弧前沉积建造,其形成时间应该是伴随着古亚洲洋的俯冲消减和古生代弧岩浆作用的整个过程,其后在碰撞造山过程中发生了变形和变质作用。由于白音都西群被晚二叠世未变形花岗岩(254 Ma)侵入,表明其原岩最终形成到发生变形变质作用应当介于294～254 Ma之间。故推测沿着索伦缝合带的碰撞缝合作用可能发生在早—中二叠世。

内蒙古苏尼特左旗东苏A型花岗岩的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

位于苏尼特左旗东部的东苏二长花岗岩是索伦缝合带重要组成部分,具有高硅（SiO_2=69.76%～75.58%）、高碱且相对富钾（K2O＋Na2O=6.99%～9.16%,K2O/Na2O=0.70～1.69）、相对富铝（铝饱和指数A/CNK=1.04～1.13）、高TFeO/MgO值（3.43～11.26）、贫镁（MgO=0.08%～0.50%）的特征;微量元素地球化学性质表现出相对富集轻稀土,Ba、Sr、Nb、Eu强烈负异常,Rb、Th、Ta等不相容元素富集的特征。主量和微量元素均表现出铝质A型花岗岩的特征。采用锆石LA-ICP-MS U-Pb法获得206Pb/238U值的加权平均年龄为221.5±0.81 Ma（MSDN值为0.57）,表明该岩体为晚三叠世岩浆活动的产物。结合区域地质资料及地球化学信息可以判断该东苏花岗岩为后造山伸展阶段长英质地壳物质（变杂砂岩）部分熔融的产物。它的出现,标志着古亚洲洋演化的结束,索伦缝合带在晚三叠世的碰撞已达末期。

利用瑞雷面波反演华北克拉通东北部边界的岩石圈结构

运用瑞雷面波相速度频散曲线分析和反演得到了华北克拉通东北部边界及其邻近区域岩石圈的精细S波速度结构.利用11个地震事件、60个台站的瑞雷面波波形资料,得到了周期从25—150s的相速度频散曲线,并且通过线性反演方法得到了深度从40—300km的S波速度结构.结果表明,该研究区域S波速度存在强烈的不均匀性.从东南部的燕山—辽东半岛区域到西北部的兴蒙造山带,岩石圈厚度有显著的变化,且在索伦缝合带附近变化最快.同时索伦缝合带下方的岩石圈和软流圈S波速度差异比其它地区要小.基于S波速度结构,我们推测:①太平洋俯冲在华北克拉通东北部边界岩石圈的破坏过程中起着重要的作用,但是它对索伦缝合带西北部的区域影响较小;②索伦缝合带附近岩石圈厚度的快速变化造成了局部的地幔物质上涌,从而造成了减压熔融,降低了岩石圈的S波速度.

内蒙古毕力赫斑岩型金矿成矿岩体地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

毕力赫金矿位于中亚造山带东南段华北克拉通北缘白乃庙早古生代弧增生杂岩带内,该矿床为一个斑岩型矿床,成矿岩体为早中二叠世花岗闪长岩。文中对成矿岩体进行了主微量元素地球化学以及锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究。毕力赫花岗闪长岩具有安第斯型陆缘弧岩浆岩的地球化学亲缘性:岩体SiO2含量(质量分数)介于61.3%~64.4%,K_2O/Na_2O值介于0.52~0.87,A/CNK值介于0.82~0.95,属准铝高钾钙碱性系列岩石;岩体相对富集Rb、Th、U等大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素和重稀土元素,显示负Eu异常(δEu=0.50～1.03)。岩体浅部(zk086-53)与深部(zkI005-105)两个样品的锆石206Pb/238 U加权平均年龄分别为(268.1±1.8)Ma(MSWD=1.17,1σ)和(267.7±4.1)Ma(MSWD=1.06,1σ);继承锆石除外,样品中锆石εHf(t)值分别为3.2～8.7和-0.6～8.3,二阶段模式年龄T_(DM2)分别为1 085～737Ma和1 330～762Ma。成矿岩体可能源于洋壳俯冲脱水导致的新生地壳部分熔融而产生的底侵中基性岩浆与由底侵导致的古老基底物质部分熔融形成的长英质岩浆的混合。

中国东北地区的构造格局与演化:从500Ma到180Ma

中国东北变质基底为由含矽线石榴片麻岩、角闪斜长片麻岩、石墨大理岩和各种长英质片麻岩组成的孔兹岩系。采自额尔古纳、兴安、佳木斯和兴凯地块的矽线石榴片麻岩样品的锆石U-Pb测年均指示高级变质发生在500Ma左右。来自松辽地块古生代沉积物碎屑锆石的证据也表明约500Ma构造岩浆事件的存在。跨越整个中国东北不同地块的泛非期高级变质岩形成了超过1 300km北西向展布的晚泛非期'中国东北孔兹岩带',以顺时针p/T轨迹的孔兹岩带与同期岩浆杂岩共同构成了一巨型的约500Ma前后的造山带,笔者这里命名为'中国东北早古生代造山带'。这证明了中国东北各地块在500Ma之前已经拼合,并与西伯利亚克拉通具有构造亲缘性,曾是晚泛非期(500 Ma)西伯利亚南缘Sayang-Baikal造山带的组成部分。450Ma之后,已经拼合的中国东北地块群从西伯利亚裂解,向南朝现今的中国东北漂移;230Ma前后,东北地块群沿索伦—西拉沐伦—长春缝合带与华北板块碰撞;210～180 Ma,由于太平洋板块的俯冲导致佳木斯地块与西部松辽地块最终拼贴,沿佳木斯—兴凯地块西缘和南缘形成一弧形高压带(包括佳木斯—兴凯地块西缘黑龙江蓝片岩带和佳木斯—兴凯地块南缘长春—延吉带),这里简称'吉林—黑龙江高压变质带',之后东北地区进入了环太平洋构造域演化阶段并持续至今。