天山南缘石炭系-三叠系碎屑岩成分及其对物源区大地构造属性的指示

本文通过对天山南缘石炭系-三叠系碎屑岩岩石学特征和地球化学特征的分析,揭示了研究区石炭系-三叠系碎屑岩的物质组分特征及其物源区的大地构造背景.碎屑岩的岩石学、地球化学分析表明,天山南缘石炭系、三叠系砂岩成分成熟度和结构成熟度均不高,杂基含量较高,从石炭系至三叠系砂岩不稳定组分依次增加.石炭系、二叠系具有相似的稀土元素含量特征,三叠系稀土元素含量明显低于石炭系和二叠系,石炭系-三叠系轻、重稀土元素分馏程度依次减弱,La/Th、La/Y 比值依次增大,Th/U比值减小,来自再旋回的物质依次增多.综合碎屑组分、常量元素、稀土元素及微量元素特征的判别,天山南缘石炭系物源区构造背景为既有指示大陆岛孤、活动大陆边缘的证据,也有指示为被动大陆边缘,二叠系物源区示为大陆岛弧,三叠系物源区示为大陆岛弧和含有古老沉积岩的陆块.对比石炭系、二叠系及三叠系物源区的大地构造属性,石炭系物源区示有多种属性,而二叠系、三叠系则相对较为单一,这可能与中天山-伊犁地块和塔里木陆块的碰撞有关.     

大别山北缘石炭系碎屑岩地球化学及碎屑锆石年代学分析及其对物源区大地构造属性判别的制约

大别山北缘石炭系作为古生代唯一不变质或轻微变质的沉积地层,记录了其物源信息和古生代的构造演化.针对研究区这一地质特征,本文分析了研究区砂岩的碎屑组分、常量元素、微量元素和稀土元素,以及碎屑锆石的同位素年龄,并据此对物源区的大地构造属性进行了研究.研究区碎屑岩主要以中细粒石英砂岩和长石石英砂岩为主,砂岩的QFL平均值为Q 76.2％,F 15.9％,L7.9％,Q/(F+ L) 4.26;主要元素氧化物平均百分含量SiO263.69％,Al2O3 11.25％,MgO 3.66％,CaO 5.15％,Fe2O3T 6.15％,K2O 1.68％,Na2O 0.68％;部分特征微量元素Th,U,Hf,Sc,Zr,Y平均含量分别为10.78×10-6、2.64×10-6、4.39×10-6、15.67×10-6、166×10-6、25.33×10-6.Rb/Sr,Th/U,La/Y,La/Sc,Th/Sc比值分别为1.49、4.10、14.75、31.92和0.89;稀土元素总量ΣREE平均146.2×10-6(54.11×10-6 ～256.0×10-6),Eu异常0.64,轻稀土略有富集,La/Yb为12.58(3.94～15.42),(La/Yb)N为9.02.锆石年龄测定表明,早石炭世地层中碎屑锆石的年龄主要集中在400 ～500Ma,晚石炭世地层中碎屑锆石年龄主要为900～ 1300Ma,其次为2000～ 2800Ma.上述结果表明大别山北缘石炭系沉积物来源于不同的源区,包括早古生代的大陆岛弧、扬子板块中-新元古代基底以及华北板块古-中元古代基底.     

滇中地区昆阳群物源及构造环境

昆阳群的形成时代、沉积环境、源岩性质等一直存在较大争议,为了查明滇中地区昆阳群的物源及其形成的构造环境,文章在分析昆阳群沉积组合和沉积相的基础上,对昆阳群3件变质砂岩样品中的碎屑锆石进行LA-ICPMS锆石U-Pb年龄测定,对昆阳群20件极低级变质碎屑岩进行地球化学分析。从昆阳群黄草岭组、黑山头组和美党组中分别获得了最年轻的谐和年龄为984.0 Ma、945.0 Ma和954.0 Ma;碎屑锆石年龄峰谱显示,在1.0 Ga、1.35Ga、1.73 Ga和2.44 Ga出现了统计峰值,其年龄主要集中在1.73 Ga和1.35 Ga。表明昆阳群源区主要经历了1.0 Ga、1.35 Ga、1.73 Ga和2.44 Ga的构造热事件,资料显示扬子地块西南缘出露的大红山群形成时代为1.7 Ga,格林威尔期的构造热事件时期为1.0~1.3 Ga。此外,地球化学分析结果表明昆阳群源岩主要是形成于大陆岛弧—活动大陆边缘的石英质旋回沉积、长英质岩石和少量镁铁质岩石。在中元古代晚期—新元古代早期(0.95~1.0 Ga),Rodinia超大陆形成阶段,在扬子地块西南缘的弧后前陆盆地中形成昆阳群的沉积组合,物源主要来自扬子地块西南缘的大红山群和格林威尔期岛弧的岩石。     

塔里木盆地北缘上石炭统砂岩碎屑组分及其对物源类型和构造属性的指示

南天山在晚古生代以来经历的一系列碰撞和微板块的拼合事件在塔里木盆地北缘的沉积作用和构造演化中都有明显的反映,而沉积物物源分析是认识盆地演化、解释构造背景的重要途径和方法。根据对塔里木盆地北缘地区多个剖面的研究,上石炭统阿依里河组砂岩碎屑组分以石英为主,其次是长石及各种岩屑,有时含有机质杂基及云母。其中石英平均含量为70.7%(53%～86%),长石平均含量7.1%(5%～17%),岩屑平均含量为22.5%(20%～30%)。物源分析结果表明,砂岩物源主要来自再旋回造山带,并且主要具俯冲消减的缝合带和碰撞造山属性,少量具弧造山属性。结合塔里木北缘晚石炭世的岩相古地理特征,认为物源可能来自于北侧的古天山造山带。     

北羌塘盆地三叠系康南组砂岩地球化学特征及其对物源区和构造背景的制约

沉积盆地中碎屑砂岩的地球化学特征主要受物源区的制约,分析碎屑砂岩的化学成分可以揭示盆地砂岩的物源属性和构造背景。笔者对北羌塘盆地三叠系康南组碎屑砂岩进行全岩分析。样品具有高SiO2含量,K2O/Na2O值变化较大,TFe2O3+MgO含量中等。稀土元素配分模式图显示富集轻稀土元素,（La/Yb）N=3.96~9.25,平均为6.32,δEu明显负异常;δCe呈弱负异常。碱土金属元素和化学蚀变指数（CIA）以及成分变异指数（IPV）说明其源区物质较新鲜,成熟度相对较低,化学风化作用较弱-中等。此外,微量元素Th/U、La/Sc、Th/Sc等值以及TiO2-Ni、La/Th-Hf、Co/Th-La/Sc和Th/Sc-La/Sc源岩判别图解反映砂岩的物源具有长英质特征。砂岩的SiO2-K2O/Na2O、La-Th、La/Y-Sc/Cr双变量图解,La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10三变量图解以及Th/U、Rb/Sr等值表明北羌塘三叠系康南组碎屑砂岩的物源区构造背景以大陆岛弧为主,兼有被动大陆边缘构造背景特征。     

柴窝铺盆地及其北缘地区中新生代沉积岩源区构造背景和物源属性研究

沉积岩中的碎屑组分及主量元素、微量元素和稀土元素可以反映物源信息,广泛应用于沉积源区的确定、构造背景的分析。通过对柴窝铺盆地及北缘地区侏罗纪至古近纪沉积地层的碎屑岩岩石学和地球化学分析,揭示了盆地沉积岩的原岩来自上地壳,岩性以长英质岩石为主,并混合进了部分安山质及基性岩石。源区构造背景为活动大陆边缘,因其原岩是在大陆岛弧环境下形成的,所以部分构造背景显示为大陆岛弧。本次研究不仅可以为柴窝铺盆地及北天山的构造演化过程及其机制提供有力证据,并且对柴窝铺油气勘探具有一定指导意义。     

川东北地区侏罗系沉积特征及其物源构造属性

盆地沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径.采用地层层序及沉积格局、古流向测量及砂岩碎屑颗粒组成特征分析等综合方法研究了川东北地区侏罗系的沉积特征,编制了沉积厚度等值线图,统计了古流向及砂岩碎屑颗粒组成特征,分析了物源区构造环境.     

北羌塘三叠系康鲁组沉积岩地球化学特征及其物源区和构造背景分析

沉积盆地中碎屑沉积岩的地球化学特征主要受物源区的制约。对北羌塘盆地三叠系康鲁组碎屑沉积岩进行全岩测试,分析表明,样品的成分变异指数(ICV)和化学蚀变指数(CIA)变化不大,反映其源区物质较新鲜,成熟度相对较低,化学风化作用较弱-中等。岩石SiO₂含量普遍较高,TFe₂O₃+MgO含量相对较高,但K₂O/Na₂O比值变化较大。微量元素标准化蛛网图与后太古代页岩和上地壳相似,且REE配分模式图显示富集LREE,δEu明显负异常以及δCe呈弱负异常。此外,Th/U、La/Sc、Th/Sc、Ba/Sr等微量元素比值以及TiO₂-Ni、La/Th-Hf、Co/Th-La/Sc和Th/Sc-La/Sc判别图表明沉积物物源具有浅源、长英质的特征。沉积岩的SiO₂-K₂O/Na₂O、La-Th、La/Y-Sc/Cr双变量图解和La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10三变量图解,以及Th/U、Rb/Sr等比值特征表明北羌塘三叠系康鲁组沉积砂岩的物源区构造背景以大陆岛弧为主,兼有大洋岛弧和被动大陆边缘构造背景特征。     

南秦岭北缘淅川地区泥盆纪地层的物源及构造背景

造山带内广泛发育的泥盆纪地层是揭示秦岭造山带古生代中期洋陆演化、地块构造属性和大地构造背景的良好载体.对南秦岭内部淅川地区泥盆系砂岩进行了岩石地球化学和锆石U-Pb定年,结果显示泥盆系碎屑岩具有中等的成分成熟度及一定程度的沉积再旋回特征,源区物质成分以上地壳长英质岩石为主;碎屑锆石的年龄区间主要集中在新元古代晚期-古生代（0.40~0.63 Ga）、新元古代（0.7~0.9 Ga）和中元古代（1.0~1.6 Ga）三个区间,并存在少量古元古代和中-晚太古代年龄.综合分析,淅川地区泥盆系主要形成于被动大陆边缘环境,其物源可能主要为南秦岭自身隆升的基底和构造高地,并未接受来自于北秦岭的物质,沿商丹洋的俯冲增生事件可能未影响到南秦岭内部.      

桐城地区侏罗纪碎屑岩地球化学特征及其对物源的影响

由于印支运动,大别造山带周缘各盆地物源不同,前期学者认为陆源碎屑岩主要来自扬子大陆。本文由大别山东南缘挂车镇剖面入手,通过对该地区侏罗纪碎屑岩进行地球化学分析,并结合判别图投点分析。研究区碎屑岩是经过短距离搬运、快速堆积形成,物源地应为北面大别山地区,该盆地为前陆盆地。     

大兴安岭索伦地区哲斯组碎屑岩地球化学特征和锆石U-Pb年龄对沉积物源属性约束

本文以内蒙古索伦地区好仁镇出露良好的中二叠世哲斯组碎屑岩为研究对象,利用碎屑岩地球化学特征和锆石年代学等示踪技术分析哲斯组沉积物源的年代和性质。测年结果显示,哲斯组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄分为6组：282~244、352~294、468~379、513~482、802~580、2 500~1 800 Ma。碎屑岩地球化学具有高SiO₂和低Fe₂O₃、FeO、MgO质量分数的特点,说明其母岩为长英质岩石。稀土、微量元素特征及其构造图解显示,哲斯组沉积物源区多具有大陆岛弧型和活动大陆边缘型的特点,少量反映被动大陆边缘的特点。对比研究显示,沉积物源区所反映的大陆岛弧型和活动大陆边缘型的构造环境是不同时期佳-蒙地块拼合碰撞和古亚洲洋南支北向俯冲的结果,少量所反映的被动大陆边缘环境可能是部分基底岩石形成时构造环境的响应。鉴于研究区位于兴安地块东南部,远离华北地块,且哲斯组碎屑岩多为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、岩屑砂岩,其结构成熟度和成分成熟度较低,显示近源沉积的特点,与其同期的火成岩均显示岛弧或活动大陆边缘的构造背景,据此推测哲斯组应形成于古亚洲洋南支向佳-蒙地块俯冲形成的弧后或弧间盆地环境,物源主要来自于佳-蒙地块南缘与岛弧或活动大陆边缘有关的火成岩,少量来自于佳-蒙地块的古老基底。     

贵州省三穗地区青白口系隆里组砂岩碎屑组分和物源分析

物源分析是确定盆地演化的重要条件之一,物源成分变化反映盆山耦合关系。砂岩骨架矿物成分变化反映沉积物源区的构造属性及其变化。通过对三穗地区青白口系隆里组的砂岩系统采样,进行了详细的鉴定,观察砂岩的碎屑组分与结构的变化特征,同时还应用Dickinson的分析理论对其进行了砂岩骨架矿物统计分析。结果表明,隆里组砂岩具有混合物源,由大陆块物源区和火山弧物源区共同提供。     

内蒙古伊敏地区下石炭统红水泉组砂岩物源分析及其构造意义

碎屑沉积物成份与源区构造环境、构造背景及源区岩石性质密切相关。通过对伊敏地区红水泉组砂岩样品进行砂岩碎屑颗粒成分统计、地球化学特征及碎屑锆石LA--ICP --MS U--Pb 年代学等物源分析方法,确定红水泉组砂岩为长石岩屑砂岩,物源区构造背景主要为大陆岛弧环境,其物源类型为切割型岛弧。红水泉组砂岩中最年轻的碎屑锆石年龄为338 ± 3 Ma,该年龄值表明红水泉组形成的时代为早石炭世密西西比中期的韦宪阶或之后。903 ～ 1 676 Ma 的分散元古界锆石年龄和～ 780 Ma 新元古代锆石年龄峰值,可能反映南蒙古微板块基底年龄信息。～ 500 Ma 和～ 380 Ma 的年龄峰值指示源区可能经历了多期岩浆事件: ～ 500 Ma 的岩浆锆石物源可能来自额尔古纳与兴安地块闭合相关的后造山花岗岩, ～ 500 Ma 的变质锆石可能来自变质基底, ～ 380 Ma 的物源可能反映额尔古纳-兴安地块与松嫩地块至少在晚泥盆世开始碰撞拼贴,并导致该区存在一个晚泥盆世-早石炭世的岩浆弧。     

柴东北缘上古生界砂砾岩碎屑组分特征及其物源构造属性

基于柴东北缘德令哈地区上古生界126件碎屑岩样品的镜下鉴定, 结合对牦牛山组、城墙沟组、怀头他拉组、克鲁克组及扎布萨尕秀组砂砾岩岩石学特征、沉积特征的野外调查, 研究柴达木东北部地区晚古生代碎屑岩物源区, 并在此基础上进一步讨论该地区晚古生代盆山格局。研究结果表明, 柴东北缘德令哈地区晚古生代主要发育扇三角洲-障壁海岸沉积体系, 砂砾岩碎屑颗粒结构成熟度较低, 重力流证据普遍存在; 各层段砂砾岩碎屑颗粒中Q/(R+F)值在1.89~3.74之间, 呈现低成分成熟度特点。碎屑颗粒组成及近物源沉积证据一致表明, 研究区晚古生代以鱼卡-沙柳河加里东期造山带为主要物源区。该造山带至少存在了195 Ma, 包括距今465~430 Ma的山体隆升与距今430~270 Ma的山体剥蚀阶段。柴达木海盆与德令哈海盆是两个独立的海盆, 发育展布方向完全相反的沉积体系。同时, 德令哈地区上古生界含油气系统勘探应将鱼卡河-沙柳河高压-超高压变质带视为勘探边界。      

北大巴山地区斑鸠关组砂岩地球化学特征对物源和构造环境的限定

北大巴山是南秦岭造山带的重要组成部分,保留较完整的地层记录。长期以来,斑鸠关组被认为形成于相对稳定的构造环境。本文通过对斑鸠关组砂岩的沉积序列和地球化学分析,详细分析其物源区和形成构造环境。沉积学特征表明,斑鸠关组砂岩主要为一套深水沉积的细砂岩、粉砂岩和泥岩组合序列,形成于海底扇。砂岩中交错层理恢复的古流向表明,其物源主要来自于北侧。地球化学分析表明,斑鸠关组砂岩SiO₂为61.54%～84.35%,主要为成熟度较低的岩屑砂屑岩。稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和Eu负异常的特征。砂岩的风化蚀变指数为51～67,Th/U比值为3.36～7.02,表明砂岩物源区经历了较弱的风化作用。Zr/Sc和Th/Sc比值指示斑鸠关组砂岩没有经历沉积再旋回,为近源沉积。砂岩物源区组成判别图表明,斑鸠关组物源主要为长英质岩石。砂岩源区构造环境判别图以及特征指数表明,斑鸠关组源区形成于大陆岛弧和被动大陆边缘环境。综合区域资料,表明斑鸠关组形成于大陆岛弧相关环境,非大陆裂谷。     

西天山博罗科努地区古生代地层物源分析及构造意义

西天山博罗科努地区普遍发育古生代地层,为系统研究该地区古生代的构造演化史,本文对区内寒武系—下二叠统地层进行了系统的地球化学分析。结果表明,区内古生代地层的SiO2含量为66%~73%,各组地层的TFeO+MgO、Al2O3/SiO2和Rb、Ba、Sr、Th/U、La/Sc、La/Th值,以及稀土元素组成等地球化学参数均与上地壳平均组分相当。寒武系为泥岩、泥灰岩,中奥陶统科克萨雷溪组为泥岩,其他组地层的砂岩大多为杂砂岩,其次为岩屑砂岩和长石砂岩。除寒武系、中奥陶统和下二叠统含有沉积再旋回物质外,其他各组地层源区均经历了较弱的化学风化作用,其物源主要为长英质火成岩。构造环境判别表明,博罗科努地区在寒武纪—早奥陶世期间为被动大陆边缘环境,中奥陶世转为活动大陆边缘,发生俯冲作用;中泥盆世进入俯冲间歇期,晚泥盆世开始了新一轮更强烈的俯冲作用;晚石炭世开始碰撞造山,形成统一的大陆;早二叠世进入稳定的板内发展阶段。     

库车坳陷中-新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径.天山南麓库车坳陷不同剖面的砾岩碎屑、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分显示,它们的成熟度及演变时限总体可以类比,表明其成因演化主要受控于物源区--(古)天山的构造活动与造山作用.对碎屑沉积记录的综合分析进一步指示,天山物源总体以"再旋回造山带"类型为特征,其演变细节包括五期:①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升,物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩,以"碰撞造山和褶皱冲断带"及"混合造山带"类型为特征;②中三叠世-中侏罗世构造活动较弱,代表高成熟度的"锆石-金红石-电气石"重矿物组合发育,主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩,与"弧造山带"以及"混合造山带"类型关系密切;③晚侏罗世-白垩纪,天山开始新一轮的构造挤压隆升,物源岩石类型复杂;④第三纪(特别是中新世)构造挤压和隆升活动加强,稳定性极差的碎屑"角闪石-辉石"组合增多,物源组分东西分异明显,西部沉积岩相对较多,物源构造属性趋向"碰撞造山和褶皱冲断带";东部结晶岩相对较多,物源构造属性复杂或以"混合造山带"类型为特征;⑤上新世南天山强烈隆升和向南推进,与前一阶段相比沉积岩物源增多,但物源构造属性基本同上.第④⑤两个阶段砾岩层和不稳定碎屑组合的发育除受控于天山强烈隆升外,可能还与气候环境的频繁变化密切相关.     

库车坳陷中一新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径。天山南麓库车坳陷不同剖面的砾岩碎屑、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分显示,它们的成熟度及演变时限总体可以类比,表明其成因演化主要受控于物源区——(古)天山的构造活动与造山作用。对碎屑沉积记录的综合分析进一步指示,天山物源总体以“再旋回造山带”类型为特征,其演变细节包括五期：①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升,物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩,以“碰撞造山和褶皱冲断带”及“混合造山带”类型为特征;②中三叠世一中侏罗世构造活动较弱,代表高成熟度的“锆石一金红石一电气石”重矿物组合发育,主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩,与“弧造山带”以及“混合造山带”类型关系密切;③晚侏罗世一白垩纪,天山开始新一轮的构造挤压隆升,物源岩石类型复杂;④第三纪(特剐是中新世)构造挤压和隆升活动加强,稳定性极差的碎屑“角闪石一辉石”组合增多,物源组分东西分异明显,西部沉积岩相对较多,物源构造属性趋向“碰撞造山和褶皱冲断带”;东部结晶岩相对较多,物源构造属性复杂或以“混合造山带”类型为特征;⑤上新世南天山强烈隆升和向南推进,与前一阶段相比沉积岩物源增多,但物源构造属性基本同上。第④⑤两个阶段砾岩层和不稳定碎屑组合的发育除受控于天山强烈隆升外,可能还与气候环境的频繁变化密切相关。     

鄂西南齐岳山须家河组物源及构造背景:来自岩石学、地球化学和锆石年代学的制约

为揭示鄂西南齐岳山地区晚三叠世须家河组物源与构造背景,以周家湾与颜家沟剖面为代表,对须家河组碎屑岩的颗粒组分、元素组成以及锆石年龄进行测试与统计.结果显示:砂岩碎屑颗粒石英含量高、岩屑与长石含量低,平均值分别为76.15%、8.90%与3.45%,具有锆石-板钛矿-磁铁矿-榍石-电气石重矿物组合,反映源岩以酸性岩或低级变质岩为主,Dickinson判别图解表明物源主要来自再旋回造山带;砂岩(TFe₂O₃+MgO)*与TiO₂*含量低,Al₂O₃/SiO₂比值低,K₂O/Na₂O比值高,最接近被动大陆边缘特征值;泥岩成分变异指数ICV分布于0.32~0.79之间,平均值为0.56,反映物源主要为再旋回沉积物;样品稀土元素配分模式、特征微量元素含量及比值指示晚三叠世沉积构造背景为被动与活动大陆边缘;碎屑锆石分为磨圆与自形两类,磨圆者具有2 480 Ma、1 880 Ma、832 Ma年龄峰值(n=133),年龄频数分特征与扬子陆块最接近;自形锆石具有435 Ma、217 Ma年龄峰值(n=42),年龄频数分布特征与秦岭造山带和雪峰造山带花岗岩年龄具有很好的对应关系.结合物源与构造背景判别图解,上述特征综合表明须家河组形成于被动大陆边缘(为主)与活动大陆边缘环境,其物源来自东南的雪峰造山带(为主)与北侧的秦岭造山带.      

安徽巢湖北部地区早石炭世碎屑锆石年代及其沉积意义分析

安徽巢湖北部地区石炭系出露完整,层序清楚,沉积类型多样,是下扬子地区研究石炭系的重要地区之一。本研究在分析石炭系剖面的基础上,结合U-Pb碎屑锆石年代学分析,探讨了巢湖北部地区早石炭世物源特征。本研究共对两组岩石样品进行了LA-ICP-MS U-Pb锆石年代学分析,第一组样品为采集于高骊山组中段的砂岩,第二组样品为采集于和州组顶部的砂屑生屑灰岩。高骊山组样品锆石最晚年龄为404.4±10.2Ma,最早年龄为3194.1±40.7Ma,获得了两个峰值年龄435±6Ma与846±14Ma。和州组样品锆石最晚年龄为410±10.8Ma,最早年龄为2780±46.0Ma,获得了两个峰值年龄448±20Ma与849±12Ma。早石炭世沉积特征及年龄数据表明,巢湖北部地区早石炭世的陆源碎屑沉积主要来源于扬子海周围晋宁期及加里东期形成的古陆,部分沉积物可能来自其他古陆。