新疆卡拉麦里碰撞带南缘志留—泥盆纪沉积学研究新进展

志留纪、泥盆纪是研究新疆卡拉麦里碰撞带发展、演化的关键时期。本文通过研究该区志留—泥盆纪的沉积学特征,认为志留纪白山包组为"风暴海"远岸沉积,而非单纯的"海滩"、"浅海"沉积。泥盆纪卡拉麦里组下段发现的重力流浊流沉积序列以及重力流水道相沉积,表明沉积环境为斜坡相—半深海相,而非"滨海相"。晚泥盆世克安库都克组发现的陆相磨拉石,显示陆一陆碰撞造山阶段的沉积,这些沉积记录了盆地形成、演化和造山过程,丰富了新疆卡拉麦里构造演化的研究内容,确定洋壳俯冲、陆陆碰撞的时间应为晚泥盆世。     

新疆东准泥盆系卡拉麦里组研究新进展

泥盆纪是新疆卡拉麦里碰撞带的关键时期,在碰撞带南侧广泛发育的泥盆系地层是卡拉麦里组,因此对其研究具有十分重要的意义。本文报道了近年来作者对卡拉麦里组研究的一些主要成果,包括:根据珊瑚和腕足类化石结合以及所测定的碎屑锆石年龄,指示其沉积时期为下、中泥盆世;根据沉积学研究,推断卡拉麦里组下段为重力流浊流沉积序列以及重力流水道相沉积类型,沉积环境为斜坡相-半深海相沉积环境,且卡拉麦里组自下而上是由深水相向浅水相演化。上述研究表明,卡拉麦里碰撞带在下、中泥盆世时期洋盆体系并没有关闭,而碰撞完成时间应在晚泥盆世,而后才进入到板内沉积阶段。     

东天山大地构造及演化--1:50万东天山大地构造图简要说明

以东天山地区古生代沉积建造分析为基础,探讨了该区古生代以来的大地构造格局和演化历程。认为该区震旦－泥盆纪具板块构造格局,石炭纪－早二叠世属碰撞期后的板内裂谷和裂陷槽。提出早古生代早中期该区曾古亚洲洋中的一个古老陆块（隶属准噶尔地块）,随着阿尔曼特洋盆和米什沟－干沟洋盆关闭,拼接到阿尔泰古陆边缘,成为西伯利亚古大陆的增生边缘。志留纪－早泥盆世沿卡拉麦里一带再次裂解,形成了卡拉麦里有限洋盆,将南准噶尔地块从西伯利亚大陆边缘割裂开来。随着卡拉麦里洋盆的向南俯冲,造成了东天山地区大南湖一带的泥盆纪岛弧杂岩带,构成了东天山地区斑岩铜矿的含矿岩系,中泥盆世末卡拉麦里洋盆关闭。早石炭世进入碰撞期后板内伸展阶段,形成一系列裂陷槽和裂谷,晚二叠世开始进入陆内造山阶段。新生代随着印度板块同欧亚大陆的碰撞,开始隆升。     

新疆卡拉麦里碰撞带南缘上泥盆统磨拉石的发现及其意义

新疆卡拉麦里碰撞带演化研究对泥盆系地层和沉积几乎无人涉及。上泥盆统克安库都克组粗碎屑岩系产先鳞木,粗碎屑岩砾石大小不均、分选差、磨圆度以次圆状为主,具砂、砾岩韵律结构和含炭质泥岩、砾岩韵律结构,砾岩厚度较大,应为近源磨拉石堆积。上泥盆统克安库都克组磨拉石的发现,表明碰撞时间应在晚泥盆世,而不是目前普遍认为的早石炭世。     

东天山北部古生代重大构造事件及其对中亚造山带演化的启示：基于1∶5万板房沟幅和小柳沟幅地质调查新证据

本文基于新疆哈密地区1∶5万板房沟幅和小柳沟幅区域地质调查新成果,对东天山北部古生代的重大构造事件以及演化历史进行了系统的梳理。基于下志留统与奥陶系之间角度不整合、下石炭统与泥盆系之间平行不整合以及上石炭统二道沟组与下伏岩系之间的角度不整合的确定,揭示奥陶纪与志留纪之交、泥盆纪与石炭纪之交以及晚石炭世期间存在几次重大构造事件。结合古生代不同时期沉积大地构造背景转换、岩浆活动构造环境转换以及构造变形格式转换的地质新纪录,提出奥陶纪与志留纪之交的造山事件为北部阿尔曼太洋闭合导致准噶尔—吐哈地块与阿尔泰地块碰撞的响应;泥盆纪与早石炭世之间的造陆构造事件可能是北部卡拉麦里洋盆初始汇拢碰撞的响应,其平行不整合以及下伏的志留纪—泥盆纪较稳定环境的沉积序列预示着介于卡拉麦里洋盆与南部北天山洋盆之间的准噶尔—吐哈地块为古亚洲洋盆体系中相对刚性的稳定陆块区,研究区作为准噶尔—吐哈地块的北部被动陆缘受卡拉麦里洋盆汇聚的影响较小;晚石炭世的造山事件则表现为响应卡拉麦里洋盆闭合后周缘前陆盆地的演化,是早石炭世沿卡拉麦里缝合带发生陆块碰撞以来挤压构造作用峰期的产物,其奠定了东天山北部北西-南东向构造基本格局。本文还重新界定莫钦乌拉断裂为北天山构造带(准噶尔—吐哈地块)与东准噶尔构造带的构造-地层分区界线,推断其为卡拉麦里缝合带向南东的延伸,并讨论了早石炭世受控不同构造体制的沉积和岩浆纪录的空间差异性,认为早石炭世北部莫钦乌拉山区域为与北侧卡拉麦里洋盆闭合后周缘挤压前陆盆地的发育过程,而南部博格达—哈尔里克山则总体呈现为响应南侧北天山洋盆闭合后的碰撞后伸展裂谷发育过程。     

新疆准噶尔古生代洋盆闭合时限——来自卡拉麦里地区石炭纪碎屑锆石U-Pb年代学的约束

新疆准噶尔古生代洋盆闭合时限对中亚造山带古生代构造格局及演化研究具有重要意义。东准噶尔卡拉麦里断裂带南缘广泛出露石炭纪陆相粗碎屑岩系,沉积相分析表明其形成于扇三角洲沉积环境。依据区域地层对比、岩石组合特征及地层接触关系,将其重新厘定为山梁砾石组。选择西段滴水泉和东段双井子2个地区的山梁砾石组剖面进行地层对比,并在2个剖面底部采集粗砂岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定,获得最年轻的碎屑锆石年龄分别为349±4Ma和355±3Ma,代表山梁砾石组沉积时代晚于349Ma,应为早石炭世早期。碎屑锆石年龄分布特征及砾石成分表明,其物源主要来自断裂带北侧的泥盆纪火山岩。在分析前人资料的基础上,认为山梁砾石组碎屑岩系是卡拉麦里造山带强烈隆升造山过程的沉积学响应,形成于前陆盆地,限定了准噶尔古生代洋盆闭合时限在早石炭世早期之前。     

东准噶尔卡拉麦里地区金铜多金属成矿系统和地球动力学

卡拉麦里地区处于中亚—兴蒙成矿域东准噶尔成矿带的南段,晚古生代增生—碰撞过程明显、构造和岩浆活动强烈、矿产资源丰富。晚古生代增生—碰撞成矿作用集中在两个时期,卡拉麦里北缘至野马泉为主的泥盆纪和卡拉麦里构造带为主的早石炭世中晚期—二叠纪。本文在综合研究基础上,根据卡拉麦里地区晚古生代增生—碰撞过程的地球动力学和成矿特征,将成矿系统划分为:泥盆纪活动大陆边缘斑岩型金成矿系统,早石炭世中晚期后碰撞挤压—伸展转换阶段浅成低温热液—斑岩型金铜成矿系统,晚石炭世—二叠纪后碰撞伸展阶段造山型金铜成矿系统和岩浆热液型锡金成矿系统,以后3类为主。矿床组合包括:韧性剪切带型金矿、浅成低温热液型金矿、岩浆期后热液脉型金矿、斑岩型铜金矿、构造控制脉型铜矿和云英岩—石英脉型锡矿。认为该地区的泥盆纪活动大陆边缘成矿系统可能被晚石炭世—二叠纪后碰撞造山型金成矿系统所叠置而不易识别,后碰撞作用主导了该地区主要成矿系统,大陆岩石圈拆沉和软流圈地幔上涌产生的走滑伸展构造—壳幔岩浆作用—混合流体作用是卡拉麦里地区金属成矿作用的地球动力学机制。     

新疆东准噶尔卡拉麦里地区晚古生代板块构造的基本特征

笔者等根据近年研究,认为新疆东准噶尔卡拉麦里地区晚古生代板块构造的演化,大致分为几个阶段:早泥盆世初,早古生代晚期形成的陆壳拉张,分裂成卡拉麦里有限洋盆;早泥盆世晚期,该洋盆开始聚敛收缩,早石炭世初洋盆闭合,两侧陆块连接;陆块连接带上发育由洋盆转化形成的陆间残余海盆;早石炭世末期,发生强烈褶皱造山运动,把已经连接的陆块最后焊接成一个板块。此后,该区进入板内演化时期。     

新疆东准卡拉麦里地区下石炭统板内沉积特征

长期以来,新疆东准卡拉麦里碰撞带时限与下石炭统紧密相关。本文建立内部地层序列,将生物地层与锆石年代学紧密结合,明确了下部松喀尔苏组(暂定)火山岩系锆石年龄为346.8±3.3Ma,为早石炭世维宪期沉积;中部塔木岗组碎屑锆石年龄327Ma,为维宪期之后的沉积产物。将生物地层、沉积地层、火山岩和构造背景相结合,得出晚泥盆世克安库都克组为磨拉石沉积。下石炭统早期的松喀尔苏组(有待建组)为中、基性火山岩夹中酸性的火山凝灰岩,塔木岗组具有滨岸扇三角洲沉积,姜巴斯套组以重力流沉积为主,测区已进入到板内沉积阶段。测区早石炭世板内地层具有盆地开裂、近海和深水的重力流沉积,组成板内开裂至坳陷的沉积特征。     

黑龙江多宝山古生代海盆闭合的岩石学证据

综合研究黑龙江多宝山地区古生代沉积地层、生物化石,通过分析侵入岩岩石地球化学及其锆石U--Pb 同位素测年资料,表明该地区早奥陶世至晚泥盆世早期为海相沉积地层,晚泥盆世晚期为海陆交互相沉积地层,早石炭世为陆相河湖沉积地层。多宝山海盆东南侧出露一套年龄为( 300 ± 3 ～ 357 ± 4) Ma 的花岗岩,其中正长、二长花岗质糜棱岩为后造山花岗岩,碱长花岗岩为造山后A 型花岗岩。表明多宝山海盆于晚泥盆世开始闭合,至早石炭世为陆相河湖沉积,晚石炭世-早二叠世为抬升剥蚀阶段。表现为多宝山地区于早石炭世开始造山,晚石炭世晚期或延至早二叠世发生造山后伸展作用。     

新疆卡拉麦里姜巴斯套组火山岩地球化学特征与构造意义

通过对新疆卡拉麦里姜巴斯套组火山岩野外地质特征、岩石学和高精度同位素年代学的研究,发现姜巴斯套组火山岩具典型双峰式组合,岩石类型包括玄武岩-酸性火山碎屑岩-玄武粗面安山岩;得到玄武粗面安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（319.8±2）Ma（加权均方偏差值为3）,表明姜巴斯套组火山岩形成于早石炭世谢尔普霍夫阶。对火山岩地球化学特征的研究表明,姜巴斯套组火山岩钙碱性系列、高钾钙碱性系列和钾玄岩系列岩石兼而有之,岩石的稀土元素配分曲线均为轻稀土元素富集型,无明显Eu异常,玄武岩和玄武粗面安山岩具有K正异常和Sr负异常,酸性火山碎屑岩表现出Nb、Ta和Ti显著亏损。总体来说,姜巴斯套组火山岩富集大离子亲石元素,相对亏损高场强元素。玄武岩和玄武粗面安山岩表现出大陆裂谷（大陆板内拉张区域）岩石特征;酸性火山碎屑岩表现出岛弧或者活动大陆边缘岩石属性。总之,姜巴斯套组火山岩形成于卡拉麦里洋盆闭合碰撞造山后的拉张伸展环境,卡拉麦里地区在早石炭世末期就进入了碰撞后的陆内伸展拉伸阶段。     

新疆东准噶尔克拉麦里蛇绿岩地球化学：洋脊俯冲的产物

新疆东准噶尔克拉麦里蛇绿岩中的镁铁质岩兼具有洋中脊玄武岩(MORB)和岛弧拉斑玄武岩(IAB)的特征,岩石地球化学特征表现为轻稀土(LREE)亏损、平坦或略微富集,不同程度地亏损高场强元素(HFSE)而富集大离子亲石元素(LILE),成分上非常相似于受洋脊俯冲影响的 Chile Ridge 和 Cocos Ridge 玄武岩。可以认为其可能形成于受洋脊俯冲影响的岛弧或弧前扩张环境。相对较高的ε_(Nd)(t)(7.2～9.8)、低 Nb/Zr、Ta/Yb 比值,说明在洋脊俯冲的影响下,其源区可能存在有至少三种组分:弧下地幔、来自消减板片流体和俯冲沉积物、MORB 地幔。     

新疆北部卡拉麦里晚古生代走滑构造及其叠加变形序次

大型走滑断裂构造是大陆地壳内部基本的构造变形样式,通常是大陆地壳形成的标志.卡拉麦里构造带是新疆东准地区构造演化研究的重要构造单元.前人的研究认为卡拉麦里构造带是板块碰撞形成的缝合带.本文结合野外考察、构造分析和年代学工作认为,该构造带主要反映了走滑构造带的特点.在遥感影像上,卡拉麦里构造带呈断续的线状延伸特征.地震剖面上,卡拉麦里断裂带主断面产状近于直立向下延伸至基底,与一般张性断层、压性逆冲断层所显示的上陡下缓的铲状特征截然不同.野外考察显示,该构造带发育密集而陡立劈理,主断面附近劈理面倾角近于直立,在相对较浅层次的地层上,劈理面成花状散开,体现花状构造的特点.卡拉麦里构造带内的石炭系、泥盆系地层以及蛇绿岩系受到强烈改造,超糜棱岩化、糜棱岩化、千枚岩化现象普遍.糜棱岩中,硅质岩透镜体拖尾指示右旋走滑特征,与同构造岩脉次级张裂面指示的结果相一致.结合前人研究资料以及地层变形证据,可以推断构造带活动时限为270～260Ma.因此,卡拉麦里构造带是一条在晚古生代-早中生代活动的右旋剪切走滑构造带,准东地区与卡拉麦里构造带相关的缝合带确认,必须以卡拉麦里走滑构造带性质的准确厘定为基础.卡拉麦里构造二叠纪时期的走滑活动性质的确定,指示新疆北部二叠纪大陆地壳已经形成,而且,新疆北部后期叠加构造变形序次研究也显示具有大区域上的共性,指示新疆北部二叠纪以来进入基本统一大陆内部构造演化阶段.     

克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制

克拉美丽山位于准噶尔盆地东部,晚古生代克拉美丽洋盆向北俯冲消亡,西伯利亚板块与准噶尔地块在该地区发生碰撞造山。目前,就石炭纪之后克拉美丽山的构造活动存在持续挤压、拉分、伸展、挤压-伸展转换多种观点,构造样式也各不相同。本文应用断层相关褶皱理论,从盆山过渡带现今构造样式入手来探讨克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制。研究结果表明,克拉美丽山西段在石炭纪之后经历了中二叠世早期、早三叠世早期、晚三叠世末期、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世早期和古新世末期6 次构造隆升。前4 期相对稳定沉积,晚白垩世早期,晚古生代地层沿着下二叠统底部的泥岩层滑脱面以叠瓦状构造楔样式向南楔入,构造缩短量大于15 km,现今盆山构造样式初步形成。始新世构造楔遭受后期突破断层改造。始新世后,克拉美丽山大规模的构造活动基本停止,地层遭受剥蚀最终形成现今地质结构。     

准噶尔盆地克拉美丽气田石炭系玄武岩的地球化学特征及构造意义

克拉美丽气田位于准噶尔盆地腹部陆梁隆起南侧的滴南凸起上,石炭系火山岩为该气田的主要储层,石炭系的火山岩研究对该地区的储层分布预测与气田开发方案制定,以及盆地基底性质与盆地构造沉积演化研究都具有重要意义。本文对克拉美丽气田滴西17井的石炭系火山岩的岩石学、地球化学与构造环境进行了研究。滴西17井石炭系的玄武岩表现为:岩石的斑晶中出现橄榄石、单斜辉石;基质呈间粒结构;长石多为中基性斜长石。岩石具有较高的Na20含量,介于6.27%～7.35%之间,K2O/Na2O比值(0.01～0.03)却很低,较高的TiO2(3.00%～3.63%)和P2O5(0.83%～1.03%)含量,低程度的轻稀土富集((La/Yb)N=3.36～3.44),高的Nb含量(14.86×10-6～17.47×10-6),原始地幔标准化的La/Nb比值均小于2,Th/Nb比值小于1,不相容元素整体偏高。该玄武岩略显铕(δEu=0.90～0.93)的负异常,未见铈(δCe=0.99～1.01)异常;微量元素MORB标准化表现为大离子亲石元素LILE相对亏损,高场强元素相对富集,并具有Nb、Ta亏损的地球化学特征,构造判别图解显示该套玄武岩形成于板内环境。以上特征表明,该玄武岩为受到弧组分混染的后碰撞伸展环境下的产物,来自于岩石圈断陷作用下的上地幔熔体。准噶尔盆地陆梁隆起在晚石炭世处于后碰撞伸展环境;该区玄武岩带有岛弧火山岩印记,为准噶尔盆地的基底可能为岛弧拼接基底提供了证据,从而认为早石炭世准噶尔盆地可能存在多岛构造格局。     

新疆东准噶尔卡拉麦里构造带多期变形和金叠加成矿

卡拉麦里韧-脆性剪切构造带形成于华力西中晚期,分属碰撞造山挤压和伸展造山走滑-伸展2个构造变形期,历经逆冲推覆、左行走滑、右行走滑和伸展4个主要演化阶段,金成矿空间上分布于碰撞期逆冲推覆型韧性剪切带中,成矿发生在转换造山及伸展造山时期,属C2-P(290～260Ma)走滑伸展阶段成矿事件。构造变形对金成矿的控制作用在空间上表现为深部构造层次韧性变形与其之上的中浅构造层次的韧脆性和脆性变形存在地质间断,金成矿与韧脆性、脆性变形同步且与韧性变形呈明显叠加复合关系,赋矿韧脆性和脆性构造统一于右行走滑剪切-伸展成矿体系中,具有不同的构造变形层次、变形特征和矿化特征。构造与金成矿空间叠加关系,有相应的两期成矿年龄响应和多阶段、多物质复合成矿的记录,代表一种时间有早晚、空间有重叠、物质来源多成因的叠加复合成矿关系。构造带韧-脆性变形转换与金成矿活动是区域构造背景发生明显转换过程中的多期变形和叠加成矿的形成机制,(成矿)动力学背景分别代表了碰撞造山期的逆冲推覆韧性变形、碰撞造山-伸展造山转变期的右行走滑韧脆性变形和金初始成矿、伸展造山期的脆性变形和金主成矿活动。与周围地质体的时间、物质关系探讨表明,金成矿受火山质围岩矿源层、构造生成演化及华力西晚期碱性花岗质岩浆侵位活动三大因素控制。     

东准噶尔卡拉麦里断裂以南早石炭世后碰撞花岗岩的发现及其地质意义

新疆富蕴县五彩城岩体出露于卡拉麦里断裂以南,呈北西-南东向的带状分布,侵位于下石炭统松喀尔苏组,LAICPMS锆石U-Pb年龄显示,该岩体形成于早石炭世(206Pb/238U的加权平均年龄为341.1±4.0Ma和340.9±5.1Ma)。岩石组合为二长花岗岩+钾长花岗岩,闪长质包体发育。岩石低Si O2(59.35%~69.51%),Na2OK2O,A/CNK1.1,SiO2与P2O5具有较好的负相关性,暗色矿物主要为角闪石,显示出I型花岗岩的特点。岩体富集大离子亲石元素(K、Rb和Ba),不同程度的亏损Nb、Ta、P和Ti、ΣREE较高(126.0×10-6~172.7×10-6),δEu不明显(0.75~0.95),与西准噶尔地区早石炭世后碰撞花岗岩的特点相似。花岗岩具有正的εNd值(+5.4~+5.5)、较低的Isr值(0.70289~0.70335)及年轻的Nd模式年龄(tDM1=650Ma、tDM2=650~680Ma),表明花岗岩来源于年轻地壳。岩石地球化学显示,该岩体形成于后碰撞环境,与黄羊山、老鸭泉(卡拉麦里断裂以北)等地的晚石炭世A型花岗岩的构造属性一致。五彩城I型花岗岩的锆石年龄代表了卡拉麦里地区后碰撞花岗岩的最老年龄,表明卡拉麦里有限洋盆在早石炭世中期之前(晚泥盆世?)已经闭合。     

多源遥感数据在新疆卡拉麦里地区岩矿识别中的应用

遥感技术广泛应用于地质基础调查、矿产资源勘探、环境评估和地质灾害调查等方面。它已从多光谱发展到高光谱阶段,Landsat- 8是目前最具有代表性和最常用的多光谱数据,ASTER具有高的分辨率和多波段特征,资源一号02D(ZY1- 02D)卫星是我国2019年发射的高光谱业务卫星。为了更好地了解多源遥感数据在岩矿识别中的作用,在新疆东天山卡拉麦里地区进行了相关研究。结果表明：Landsat- 8 OLI的PCA变换结果清晰识别了研究区不同的岩性和地层;使用Landsat- 8 OLI、ASTER和ZY1- 02D高光谱数据,分别采取不同的图像端元提取方法,在进行光谱分析的基础上,利用光谱角填图（SAM）即可得到研究区的主要矿物分类图件。通过野外验证,应用GIS技术进行集成和分析,修正相关图件后,便得到了精准的矿物分类综合图。研究表明：多源遥感数据的集成在岩矿识别方面效果良好、前景巨大。     

多源遥感数据在新疆卡拉麦里地区岩矿识别中的应用

遥感技术广泛应用于地质基础调查、矿产资源勘探、环境评估和地质灾害调查等方面。它已从多光谱发展到高光谱阶段,Landsat-8是目前最具有代表性和最常用的多光谱数据,ASTER具有高的分辨率和多波段特征,资源一号02D(ZY1-02D)卫星是我国2019年发射的高光谱业务卫星。为了更好地了解多源遥感数据在岩矿识别中的作用,在新疆东天山卡拉麦里地区进行了相关研究。结果表明：Landsat-8 OLI的PCA变换结果清晰识别了研究区不同的岩性和地层;使用Landsat-8 OLI、ASTER和ZY1-02D高光谱数据,分别采取不同的图像端元提取方法,在进行光谱分析的基础上,利用光谱角填图（SAM）即可得到研究区的主要矿物分类图件。通过野外验证,应用GIS技术进行集成和分析,修正相关图件后,便得到了精准的矿物分类综合图。研究表明：多源遥感数据的集成在岩矿识别方面效果良好、前景巨大。