东准噶尔奥依托浪格地区原三塘湖组陆相火山岩地层的重新厘定与解体

笔者通过岩性组合与岩相组合对比研究、SHRIMP锆石U-Pb测年与化石年代学研究等手段,认为东准噶尔奥依托浪格地区原三塘湖组陆相火山岩应重新厘定为巴塔玛依内山组,并建议将这套准噶尔盆地东北缘广泛分布的陆相火山岩根据地质时代解体为巴塔玛依内山组与三塘湖组,三塘湖组仅代表早二叠纪陆相火山岩。年代学研究表明:奥依托浪格地区巴塔玛依内山组年龄具有穿时性,下段年龄为(335.6±6.5)Ma,上段年龄为(320.5±7.1)Ma,属早石炭世晚期到晚石炭世,解决了巴塔玛依内山组长久以来的下、上石炭统之争。综合研究认为:这套陆相火山岩属于东准噶尔构造带自西向东链式缝合背景下的构造-岩浆活动,残余洋盆消失至陆相火山活动开启,同时受到西侧拉张环境与东侧岛弧环境的影响。奥依托浪格地区巴塔玛依内山组火山机构、构造、喷发间歇期发育,具有石油地质意义。     

东准噶尔巴塔玛依内山组火成岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

以东准噶尔双井子地区巴塔玛依内山组和石钱滩组剖面为研究对象,通过岩矿鉴定、地球化学分析、锆石U-Pb定年和牙形刺挑选等方法,对巴塔玛依内山组和石钱滩组的年代学特征进行了研究。结果表明,巴塔玛依内山组火山岩的形成时间始于348. 7±2. 9Ma,318. 7±4. 2Ma之后结束,侵入岩的形成时间为255. 9±3. 5Ma,这些样品中普遍含有捕获锆石,这些锆石具有岩浆锆石的特征,年龄介于早石炭世杜内期和前寒武纪之间(354. 7～971. 2Ma),与盆地周边发育的岛弧火成岩和蛇绿岩年龄相仿,此外在石钱滩组灰岩内得到4颗牙形刺化石,分属于2个属,分别为Idiognathodus和Streptognathodus。以此为基础,通过搜集整理前人数据,得到如下结论:(1)巴塔玛依内山组火山岩地层是穿时的,从早石炭世到晚石炭世连续发育,形成时间介于348. 7±2. 9Ma～300. 4±1. 3Ma之间;(2)巴塔玛依内山组上部的石钱滩组形成于318. 7±4. 2Ma之后的晚石炭世;(3)卡拉麦里蛇绿岩所代表的准噶尔洋盆闭合时间在晚泥盆世法门期和348. 7Ma之间;(4)准噶尔盆地基底可能由岛弧和洋壳组成,且存在前寒武纪基底。本研究旨在确定巴塔玛依内山组和石钱滩组地层时代,并为卡拉麦里洋闭合时限以及盆地基底性质等问题的解决提供依据。     

西准噶尔哈拉阿拉特组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

哈拉阿拉特组是西准噶尔哈拉阿拉特山一带分布最广,研究程度最低,时代认识分歧最大,火山岩在该区全部组级地层中所占比例最高,且层位相对较新的海相火山-沉积建造。笔者在该区进行1:5万区域地质调查中,对哈拉阿拉特组中下部层位辉石安山岩与流纹岩进行LA-ICPMS测年,获得锆石U-Pb年龄分别为(306.9±5.5)Ma(MSWD=1.8)与(304.5±3.1)Ma(MSWD=0.63),二者误差范围内一致,综合所测锆石的CL图像特征,指示其代表了哈拉阿拉特组的形成时代。结合前人化石资料将哈拉阿拉特组时代确定为晚石炭世,认为其中下部层位时代不老于306.9Ma为宜。这一成果准确约束了区内海相火山地层的时代,并为研究西准噶尔构造带的火山岩浆作用及其构造演化提供了新的年代学证据。     

东准噶尔喀拉托别地区火山岩地质特征及地层厘定

位于准噶尔盆地东南缘的喀拉托别-乌宗布拉克地区广泛分布以火山岩为主的陆相火山-沉积地层,对于其形成时期及岩石地层单位归属久存争议。在进行详细野外调查和岩石学、岩石化学与地球化学、同位素年代学等综合研究,并开展区域对比的基础上,认为该区火山岩应划分为上下两个层位并归属不同的岩石地层单位。下部层位为本区火山岩的主体,岩性以基性、中酸性火山岩及其火山碎屑岩为主,局部夹层理层纹明显的沉凝灰岩、凝灰质砂岩及砾岩等火山-沉积岩;岩石为钙碱性,微量元素和稀土元素分析表明,岩浆来源于地幔-下地壳,形成于"大陆边缘弧"构造环境;在其安山岩中获得锆石U-Pb年龄为326.9±8.8Ma,表明火山岩形成于早石炭世晚期;各项特征均与卡拉麦里地区等准噶尔东北部典型的石炭纪火山岩相同或相似,将其岩石地层单位厘定为巴塔玛依内山组。上部火山岩零星覆盖于下部火山-沉积岩地层之上,岩性为流纹岩、英安斑岩及霏细岩,局部见气泡状、球粒状构造。前人曾在流纹岩中获得Rb-Sr等时线年龄278±2Ma,属中二叠世早期,结合区域对比研究,将上部层位火山岩划属卡拉岗组。该区火山岩的解体及地层单位的厘定,为研究准噶尔地块及周边区域的岩浆活动与构造演化提供了新的信息和证据。     

新疆东准噶尔石炭纪火山机构类型与时限

东准噶尔卡拉麦里大气田的主要储层是石炭纪火山岩,石炭纪古火山机构的样式与组合特征,与火山岩储层展布关系密切。野外调查表明,隐爆角砾岩是东准噶尔石炭纪古火山机构最常见的标志之一。东准噶尔石炭纪古火山机构类型主要有中心式、裂隙式和裂隙-中心式等样式。中心式火山机构以大石头层状火山、柯克巴斯套锥状火山最为典型;巴塔玛依内山附近沿断裂分布的带状火山岩具有裂隙式喷发的特征;东黑山火山具有火山口串珠状排列特征,是裂隙-中心式喷发的产物。大石头地区原缪林托凯陶山组火山岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为345.6±7.1 Ma,而已知巴塔玛依内山组火山岩年龄是350.0±6.3Ma,因此东准噶尔火山活动的主要时期是早石炭世。     

新疆西准噶尔哈尔加乌组地层重新厘定及其意义——来自地质地球化学和年代学的证据

在新疆吉木乃县珠万喀腊一带分布着一套以中基性火山岩为主的陆相中基性-中酸性火山岩建造和一套陆相含煤正常碎屑岩夹少量中基性火山岩建造,前人将其划归为下二叠统哈尔加乌组。通过对新疆西准噶尔地区哈尔加乌组地层进行详细的野外地质调查、研究和划分,依据实测地质剖面、岩石组合特征、地球化学特征、生物组合特征和LA-ICP-MS锆石U-Pb测年数据:Th/U比值变化范围为0.44～1.28,206Pb/238 U年龄加权平均值为305Ma±2Ma,将哈尔加乌组地层厘定为巴塔玛依内山组二段。     

东准噶尔纸房地区晚石炭世巴塔玛依内山组陆相火山-沉积体系特征

东准噶尔巴塔玛依内山组是典型陆相火山．沉积体系(盆地)，主体由基性及中酸性火山熔岩组成，火山碎屑岩及火山碎屑沉积岩较少，通过对纸房地区晚石炭世巴塔玛依内山组陆相火山岩的岩石化学、地球化学特征进行系统研究，认为它属于造山期后固结初期，新陆壳裂谷向高原火山岩演化的同岩浆源、同沉积盆地、同火山作用的钙碱系列双峰式火山岩．     

东准噶尔萨尔托海铁矿区闪长岩LA-ICP-MS锆石定年及地质意义

萨尔托海铁矿位于东准噶尔,铁矿体主要呈脉状、透镜状、似层状赋存于闪长岩中或与巴塔玛依内山组凝灰岩、玄武岩的接触带上。对矿区与矿化有密切空间关系和成因联系的闪长岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,获得23颗锆石的206Pb/238U加权平均年龄为(269.1±0.7)Ma(MSWD=0.9),限定矿床形成时代为中二叠世。闪长岩与晚石炭—中二叠世后碰撞阶段花岗岩类时代一致,同为准噶尔地区晚古生代晚期大规模岩浆活动产物。     

西准噶尔加依尔山晚石炭世角度不整合的厘定及其对准噶尔-巴尔喀什洋闭合时限的制约

准噶尔-巴尔喀什洋的闭合时限对中亚造山带西南部构造演化具有重要意义,前人对此问题的研究多基于西准噶尔中部晚古生代岩浆岩,很少从同期火山-沉积地层的角度进行约束。本文试图从西准噶尔中部加依尔山新识别出的晚石炭世角度不整合入手,为准噶尔-巴尔喀什洋的闭合时限提供火山-沉积地层方面的新证据。锆石U-Pb年代学结果显示,不整合界面下部太勒古拉组粉砂岩的最大沉积年龄为360±7 Ma,上部哈尔加乌组火山角砾岩的喷发年龄为292±2 Ma。结合已有资料,限定两组的形成时代分别为早石炭世杜内期和早二叠世阿瑟尔期-萨克马尔期。在西准噶尔中-南部地区,哈尔加乌组发育植物化石和火山岩柱状节理,为典型的陆相火山-沉积建造,多角度不整合超覆在早期海相火山-沉积地层之上。这一区域性角度不整合记录了西准噶尔中部晚石炭世遭受的抬升剥蚀以及沉积环境由海相到陆相的转变,表明准噶尔-巴尔喀什洋可能在早二叠世已经闭合。除此之外,全岩主量、微量元素地球化学和锆石Hf同位素分析表明,研究区侵入不整合界面的花岗斑岩(286±4Ma)和钾长花岗岩(287±4Ma)分别属于A型和I型花岗岩,二者具有一致的高正ε_Hf     

东准噶尔卡拉麦里地区碱性玄武岩年代学、地球化学特征及其构造意义

东准噶尔卡拉麦里地区巴塔玛依内山组为一套玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合,其时代归属及形成的构造背景争议已久.本文通过对双井子一带该组火山岩下部玄武岩开展LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学分析,获得一组锆石加权平均年龄为335.1±9.3 Ma,时代为早石炭世.年代学成果综合分析表明,巴塔玛依内山组为连续发育于早—晚石炭世的穿时地层.玄武岩样品SiO2含量46.49％～52.19％,富碱(Na2O+K2O=4.07％～8.55％),高钾(K2O/Na2O=0.35～1.31)和高 Al2O3(15.62％～17.97％),里特曼指数 σ＞3.3,斑晶和基质中含有碱性矿物,为典型的碱性玄武岩.样品具有轻重稀土分异明显,(La/Yb)N=3.08～5.25,弱Eu异常(δEu=0.90～1.06),相对富集大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE)等地球化学特征.结合相关判别图解研究表明,岩浆起源于受俯冲流体交代的亏损地幔源区,在深部岩浆房中发生了矿物结晶分异作用,并在上升侵位过程中遭受了一定程度的陆壳物质混染.碱性玄武岩兼具板内玄武岩、后碰撞和岛弧火山岩特征,结合区域地质资料分析,其形成与卡拉麦里洋盆闭合之后的板内岩浆活动有关,是俯冲碰撞造山期后伸展背景下的产物.表明早石炭世准噶尔地块东北缘已经进入由碰撞挤压到伸展拉张的构造转换期.     

东准噶尔卡拉麦里地区巴塔玛依内山组火山岩特征和年代确定

巴塔玛依内山组火山岩在新疆准噶尔盆地东部及其周缘山区广泛分布,是陆东、五彩湾等地区卡拉麦里大气田的主要储层。根据两个实测剖面和一口钻井岩性剖面的对比,巴塔玛依内山组陆相喷发火山岩具有多期次,间歇性喷发的特征,沉积岩夹层是主要的喷发间断面标志。火山岩地层厚度变化快,岩相岩性变化大。岩石化学分析表明巴塔玛依内山组火山岩主要是亚碱性-碱性、高钾的中基性岩。巴塔玛依内山组火山岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果为350.0±6.3Ma,结合其上覆地层的生物化石证据,认为巴塔玛依内山组属于下石炭统。     

西准噶尔萨吾尔山一带吉木乃组流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地质意义

吉木乃组是西准萨吾尔山地区地质时代久存争议的地层,也是火山岩占地层总厚度比例最高的火山-沉积地层。采用同位素年龄标定火山岩准确的地质时代,是解决本组时代分歧的有效手段。吉木乃组顶部新发现的流纹岩中获得(304.1±2.5)Ma(n=15,MSWD=1.07)的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,确认成岩时代为晚石炭世晚期(大致相当于卡西莫夫期)。结合前人在本组下部层位采集的植物化石,限定吉木乃组时代为晚石炭世(大致为巴什基尔期卡西莫夫期)。流纹岩同位素定年准确约束了吉木乃组地质时代上限,为区域地层格架的建立和地层对比提供了可靠的时代依据。     

东准噶尔构造带晚古生代地层时代的厘定及其对区域构造演化意义

新疆东准噶尔(东准)构造带晚古生代地层广泛出露,其沉积时限的精确限定对理解该地区及中亚造山带的构造框架具有深远意义。然而东准构造带的地层时代标定存在多种划分方案,分歧较大。依据自测的5个安山岩和9个砂岩的锆石U-Pb年龄以及收集整理的岩浆岩和砂岩的锆石U-Pb年龄约束,认为东准噶尔构造带地质体的形成时代主要在336~268Ma,336Ma地质体沿额尔齐斯、阿尔曼太和卡拉麦里构造带零星分布。原前石炭纪和原石炭纪海相地层主体属于石炭系宾夕法尼亚亚系,部分层段应为同期异相;原石炭纪陆相地层属于二叠系乌拉尔统。东准构造带晚古生代洋盆在晚石炭世同期碰撞拼贴,将其演化阶段分为400~336Ma次生洋盆同期俯冲阶段、336~300Ma洋盆最终闭合消亡阶段、300~270Ma后碰撞伸展阶段及二叠纪中晚期南缘湖相沉积阶段。     

西昆仑上其汗地区火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及构造意义

西昆仑上其汗地区火山岩的时代及归属一直存在争议。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年法对该区火山岩中霏细岩进行了测年。阴极发光图像显示,锆石发育对称的生长震荡环带结构,Th/U大部分大于0.4,显示岩浆锆石的特征。测得火山岩的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(335±4.2) Ma,形成时代为石炭纪,可将其划为阿羌岩组。结合区域地质背景资料,该火山岩可能形成于裂谷环境。     

吉林安图海沟岩群的解体：地质与锆石年代学证据

对吉林安图地区原划为中元古代构造地层的海沟岩群进行的野外地质工作和锆石 SHRIMP U-Pb 年代学工作表明, 海沟岩群不同岩组的变质程度和形成时代都存在明显差异。 以条带状含铁建造为特征的四岔子岩组受到高级变质作用改造, 变质程度为高角闪岩相并伴有深熔。 侵入 BIF 铁矿的奥长花岗质片麻岩给出的形成时代为 2 554 ± 3 Ma 或更老, 变质时代为 2 528 ± 11 Ma, 表明四岔子岩组应当老于 2 554 Ma。 结合区域对比, 推测其为新太古代变质表壳岩。 而东方红岩组虽然变形作用强烈, 但仅为绿片岩相变质。 该岩组中的变流纹岩形成年龄为 178 ± 2 Ma, 表明其为早侏罗世火山岩, 受到后期韧性变形作用的改造。 新资料表 明原划的海沟岩群需要解体, 其中既包括太古宙变质基底, 也包括受到变形影响的中生代地层。 太古宙地质体在古生代末-中生代初古亚洲洋闭合及造山后构造作用下, 呈岩片出露在年轻地质体之间。 本文的奥长花岗质片麻岩变质增生边和变质新生锆石具有异常高的 Th/U 比 值, 推测其和变质过程中高 U 矿物的形成有关。 高 Th/U 比变质锆石和低 Th/U 比岩浆锆石的实例表明：对锆石成因进行判别时, Th/U 比值只能作为一个辅助手段谨慎使用。     

西藏改则地区美苏组岩浆岩锆石U-Pb年龄及地质意义

西藏中部南羌塘改则盆地美苏组由砖红色砂砾岩和火山岩夹层组成,一些学者在美苏组建组剖面等地获得古新世-始新世的K-Ar年龄（34.0~69.1Ma）,目前对其形成时代还缺少可靠的年代学约束。应用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪（LA-MC-ICP-MS）方法,对改则盆地美苏组沉积地层中的流纹岩、石英粗安岩和花岗斑岩中锆石进行了U-Pb同位素测定。结果表明,改则盆地美苏组红层中的三个火山岩样品及一个侵入岩样品岩浆锆石206Pb/238U年龄分别为38.3±0.5 Ma、39.0±0.3 Ma、37.4±0.4 Ma、38.8±0.6 Ma,从而限定了该地区美苏组沉积时代为始新世晚期。改则地区美苏组岩浆岩形成时代为班公湖-怒江缝合带调节印度-欧亚大陆碰撞之后高原内部刚性块体向东"逃逸"而重新活动提供了年代学证据。      

内蒙古科右前旗大石寨组火山岩锆石LA—ICP—MSU—Pb年龄及其形成背景

对大石寨组火山岩的形成时代和形成背景的认识存在较大的分歧。对采自建组剖面底部英安岩样品中的锆石进行阴极发光照相、微区原位LA—ICP—MS微量元素分析和U-Pb测年。锆石U—Pb同位素分析结果显示,锆石发育典型的岩浆震荡环带,高Th／U（0．51～1．57）,轻稀土元素亏损,重稀土元素富集,具有强烈的正Ce异常和强烈的负Eu异常等特征,表明锆石均属于岩浆成因。22个分析点获得的谐和年龄为（314±1）Ma（MSWD=0．88）,代表了大石寨组火山岩的形成时代。结合前人的资料,认为大石寨组火山岩为裂陷早期的产物,而晚古生代的沉积岩石组合为在这一基础上发展起来的具有裂陷盆地性质的沉积组合。