柴达木盆地北缘早奥陶世陆 弧碰撞及弧后前陆盆地——来自碎屑岩地球化学的证据

奥陶纪是柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山演化的重要时期,柴达木地块与滩间山岛弧碰撞起始时限以及欧龙布鲁克海盆盆地类型、构造-古地理格局一直存在争议。本文在对欧龙布鲁克地块早奥陶世碎屑岩沉积野外观测及室内分析的基础上,测试了30个砂泥岩样品的主量元素、微量元素及稀土元素含量。结果表明,石灰沟组碎屑岩建造具有快速堆积、低成分成熟度、低结构成熟度的特征;该套碎屑岩沉积于活动大陆边缘背景下的弧后前陆盆地,碎屑物质来自南部由大陆上地壳与岛弧物质组成的上隆基底;早奥陶世(488~472 Ma)柴达木地块与滩间山岛弧陆-弧碰撞已经开始,但陆-弧碰撞起始时间不会早于493Ma。在此基础上,结合前人研究成果,认为早古生代欧龙布鲁克地块处于滩间山岛弧北部,盆地沉降、沉积演化受柴达木盆地北缘洋盆俯冲及柴达木地块-滩间山岛弧碰撞控制,寒武纪发育弧后伸展盆地,奥陶纪初期转为弧后挤压前陆盆地,弧后伸展与弧后挤压、沉积体系转换发生在490~480Ma之间。该成果从沉积学角度为柴达木盆地北缘陆-弧碰撞起始时限提供了新的制约。     

柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块早古生代岩相古地理

通过对柴达木盆地北缘欧龙布鲁克微地块的野外地质调查及精细观察,根据剖面中发育的岩石组合关系、沉积构造特征以及地层接触关系,对该区早古生代寒武纪—早奥陶世沉积及岩相古地理特征进行了详细研究。认为早古生代欧龙布鲁克微地块处于火山岛弧弧后区域,柴北缘洋俯冲及陆陆碰撞控制了该时期的盆山格局与沉积充填演化。欧龙布鲁克微地块下古生界主要发育一套海相碳酸盐岩建造,仅在寒武系底部以及下奥陶统存在陆源碎屑沉积。从岩石组合来看,沉积相类型大致可划分为蒸发潮坪相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘相和复理石盆地沉积5大类及相应的亚类。研究区早古生代整体处于海侵状态,欧龙布鲁克微地块早寒武世经历蒸发潮坪沉积,中、晚寒武世海侵范围逐步扩大,研究区接受了一套以浅海碳酸盐岩建造为特点的局限台地—开阔台地沉积。早奥陶世基本继承了寒武纪海侵范围,欧龙布鲁克微地块沉积环境向台地边缘浅滩—前缘斜坡转变,直至早奥陶世晚期台地相向中南方向迁移而形成于高海平面下的台缘斜坡—欠补偿深水陆棚沉积环境。     

柴达木盆地北缘早奥陶世台地-斜坡-盆地相沉积特征及控制因素

通过对柴北缘地区的野外地质调查及室内实验分析,根据地质剖面中发育的岩石组合类型、沉积构造等特征,对研究区早奥陶世台地斜坡盆地相沉积体系进行了详细研究。认为研究区早古生代持续的海平面上升、柴北缘洋陆俯冲及陆弧碰撞是控制该时期盆山格局及沉积充填演化的重要因素。柴北缘早奥陶世台地边缘颗粒滩相发育在多泉山组中下部,岩性以生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩以及泥晶灰岩为特征。而研究区斜坡相深水物质主要是由重力流搬运的碳酸盐岩再沉积物组成,共识别出包括细粒沉降微晶泥、滑塌角砾岩、颗粒流、瘤状灰岩、碎屑流以及浊积岩等不同类型的斜坡异地沉积物。研究区盆地相处于碳酸盐岩沉积体系岛弧碎屑岩沉积体系两大沉积体系的转换位置。受到柴北缘洋陆俯冲及陆弧碰撞等影响,隆升的陆壳基底及大陆岛弧物质向盆地提供大量碎屑物质,因此在靠近岛弧边缘地区发育了砂质碎屑流、浊流等重力流沉积体系下的弧后盆地沉积产物。     

柴北缘的大地构造演化及其地质事件群

柴达木盆地北缘及邻区包括六个二级构造单元:中南祁连地块(宗务隆天山期裂陷槽)、欧龙布鲁克微陆块、柴北缘祁连期结合带、柴达木地块、东昆仑晚天山-印支期结合带(东昆北岩浆弧)和西秦岭结合带。其中柴北缘及邻区的大地构造演化,经历了前寒武纪基底成生与演化、祁连期洋-陆转化、天山-印支期板内变形和中新生代陆相盆地演化-高原隆升等四个阶段。本文在论述各个演化阶段的沉积事件、岩浆活动、变质作用、构造形迹和成矿作用等地质事件群的基础上,对柴北缘的变质基底、全球大地构造对比和显生宙花岗岩等重大基础地质问题进行了讨论。     

弧后盆地火山沉积特征

多数被描述的现代弧后盆地的经典例子,诞生于最引人注目的环西太平洋大陆边缘的弧盆体系。而古代的弧后盆地则多幸存于碰撞造山带中,如东特斯构造域内的义敦弧后盆地。目前普遍认为大多数的弧后盆地是与俯冲作用有关的弧后扩张作用形成的。弧后盆地火山沉积特征主要为：物源具双向性,一是大陆物源区;二是岛弧或扩张中心火山活动处。沉积类型复杂多样,靠近大陆一侧多半发育浅水碎屑岩和碳酸盐岩沉积;岛弧侧发育大量的火山碎屑岩与火山熔岩,并与碎屑流、浊积沉积和深水相沉积共生,沉积作用方式多,沉积速率较高等。沉积序列上具有下粗上细的双层结构特征     

东昆仑西段晚古生代盆地系

东昆仑西段晚古生代从北向南分别为昆北弧后盆地、昆中岛弧及昆南弧前增生楔.在二叠纪,增生楔又转变成岛弧及弧后盆地.昆北弧后盆地石炭纪发育有陆缘到深海盆地的沉积,二叠纪由碎屑岩过渡为浅海碳酸盐岩.昆中岛弧带沉积盖层为一些碳酸盐岩孤立台地和小的山间盆地,并有火山熔岩、火山碎屑岩的堆积.昆南弧前盆地岩石类型非常复杂,石炭纪包括了陆源碎屑岩、火山熔岩、火岩碎屑岩、钙屑浊积岩、硅质岩等.二叠纪的弧间盆地从深海盆地演化为浅海碳酸盐岩沉积.前锋弧也逐渐露出水面,形成孤立灰岩台地.东昆仑西段晚古生代沉积整体特征具有沉积相分布不对称性及"盆岭"相问展布、沉积类型多样性、物源、古流向的双(多)向性、沉积序列的两层性、沉积物的成熟度低、近源等.盆地演化可划分为盆地扩张阶段、弧陆碰撞阶段两个阶段.总体表现为弧后盆地性质的沉积与演化特点.     

南海南部陆缘盆地裂陷-漂移-前陆期构造演化及沉积响应: 以礼乐盆地为例

通过礼乐盆地构造-地层-沉积分析,查明了其构造演化及沉积充填特征,揭示了其与南海扩张事件的成因联系,为南海边缘海演化研究提供了参考。研究结果表明:礼乐盆地新生代构造-沉积演化经历了3个差异显著的阶段,即古新世-早渐新世陆缘裂陷-滨浅海碎屑岩沉积阶段、晚渐新世-早中新世裂离漂移-浅海碳酸盐岩沉积阶段、中中新世以来周缘前陆挠曲沉降-区域差异沉积阶段。古新世-早渐新世,古南海向东南俯冲,华南古陆陆缘因水平引张力作用发生被动裂陷,形成礼乐盆地;此时以滨浅海环境为主,受碎屑物源供给控制,在盆地西北部发育一系列规模相对较大的辫状河三角洲,礼乐盆地东部、南部邻近古南海,仅在孤立隆起边缘发育规模较小的扇三角洲。晚渐新世-早中新世,古南海持续俯冲,新南海扩张,礼乐-巴拉望地块裂离华南古陆,向南漂移,盆地沉降缓慢,断层活动弱;此时以浅海-半深海环境为主,碎屑物源匮乏,盆地北部发育大型碳酸盐岩台地和生物礁,南部总体为半深海环境。中中新世以来,新南海扩张停止,礼乐-巴拉望地块向菲律宾岛弧俯冲碰撞,礼乐盆地进入周缘前陆期,以非对称挠曲沉降为特点,水深增大,断层活动增强;此时以半深海-浅海为主,盆地北部总体以碳酸盐岩台地和生物礁为特色,盆地南部局部发育深水重力流沉积。礼乐盆地构造-沉积演化与古南海俯冲-消亡、新南海扩张-关闭过程密切相关。     

鄂尔多斯盆地西、南缘奥陶纪地质事件群耦合作用

北祁连造山带和北秦岭造山带在早古生代经历了相似的洋陆转化过程,于奥陶纪时发育了汇聚板块边缘的沟-弧-盆体系,分别形成了北西向展布的北祁连造山带走廊南山北缘早古生代岛弧及弧后盆地和东西向展布的北秦岭造山带早古生代岛弧及弧后盆地。期间,秦岭-祁连洋的俯冲造山作用和鄂尔多斯盆地西南缘沉积类型和内陆湖盆的发展演化之间存在有机的联系,构成了盆-山耦合体系,引发一系列构造事件、火山喷发事件和多种类型的事件沉积等。它们之间存在着一系列成因机制上的联系,有着共同的宏观背景。鄂尔多斯盆地西、南缘在几乎相同时期存在一次构造背景的转变,由被动大陆边缘转化为主动大陆边缘,并诱发了多期火山喷发事件,在盆地西南缘奥陶系形成多套斑脱岩夹层,这些斑脱岩可能为同时期或者稍后的钾盐矿(包括含钾卤水)的形成提供了重要物源。同时,鄂尔多斯盆地南缘由浅水碳酸盐台地陷落为深水斜坡,在盆地西、南缘奥陶系有规律的集中发育重力流沉积(海底扇、浊积岩等)、滑塌沉积和震积岩等事件沉积。从形成机制上,华南板块向北俯冲触发了火山活动和地震,火山喷发在奥陶系集中沉积了多套凝灰岩夹层,地震活动导致同时期大套重力流沉积,并触发相对深水区沉积物向深水区移动,使得重力流沉积转化为浊流沉积,形成了具有良好储层的浊积岩。统计表明,上述事件发育的时间与秦岭地区构造活动相对最活跃的时期基本一致。因此这些分布稳定的凝灰岩薄层和中奥陶世集中有规律分布的重力流沉积砂体为华南板块向华北本快俯冲背景下形成的,它们之间存在耦合关系。     

柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山系统

柴达木盆地北缘在早古生代形成了一条碰撞造山带，该造山带结构保存较完整，可分辨出深俯冲板片、火山岛弧带、蛇绿杂岩带、岛弧深成岩带等组成单元。其中，俯冲板块主要由中元古代鱼卡河岩群和中新元古代花岗片麻岩构成，在寒武纪末-奥陶纪可能全部或部分俯冲到岩石圈深部，发生了高压-超高压变质作用。火山岛弧主要由中基性火山岩、细碎屑岩等组成，成岩时代为晚寒武世-奥陶纪。蛇绿杂岩带由超镁铁质岩、辉长岩、玄武岩和少量硅质岩组成，形成于弧后扩张脊构造背景，成岩时代为寒武纪-奥陶纪。岛弧深成岩成分变化较大，由闪长岩变化到花岗岩，成岩时代为奥陶纪。而造山带北侧的欧龙布鲁克微陆块则具有双层结构，由德令哈杂岩和达肯大坂岩群构成基底，盖层为全吉群。     

兴蒙造山系新元古代-古生代沉积盆地演化

在系统分析兴蒙造山系新元古代-古生代24个沉积盆地类型、沉积建造、生物地层与年代地层等特征的基础上,划分了6个沉积大地构造演化阶段并对其进行讨论:(1)新元古代-寒武纪早期陆缘增生阶段:额尔古纳地块向南增生并与兴安地块拼贴,形成环宇-新林蛇绿岩拼合带;(2)寒武纪纽芬兰世-第二世陆缘稳定沉积阶段:各地块边缘发育相对稳定的碎屑岩-碳酸盐岩沉积,佳木斯地块受晚泛非造山作用影响;(3)早-中奥陶世多岛弧盆系形成阶段:多宝山地区弧盆系发育,其他地块边缘均有不同强度陆间洋壳俯冲作用;(4)晚奥陶世-志留纪普里道利世多岛弧盆系发展阶段:各地块隆升遭受剥蚀;(5)早泥盆世-早石炭世多岛弧盆系消减阶段:早石炭世晚期额尔古纳-兴安地块与松嫩地块拼贴,佳木斯西缘由被动陆缘转为活动陆缘;(6)晚石炭世-二叠纪乐平世拼合后洋-陆转化阶段:从早石炭世晚期开始至二叠纪末,佳木斯地块分别与松嫩地块、兴凯地块拼贴,至此东北各地块拼贴完成.      

Palinspastic Reconstruction for Tectonics of Northeast China and Its Vicinity

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＮｏｒｔｈｅａｓｔＣｈｉｎａａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔｒｅｇｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔａｕｎｉｑｕｅｔｅｃｔｏｎｉｃｐａｔｅｒｎ,ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄｂｙｌａｒｇｅｓｃａｌｅＮＥｔｒｅｎｄｉｎｇｇｒａｎｉ...     

柴北缘鱼卡地区达肯大坂岩群的地质特征与构造环境

柴达木北缘鱼卡河地区的达肯大坂岩群可划分为斜长角闪岩岩组和片岩岩组。斜长角闪岩岩组主要由变质基性火山岩和碎屑岩组成,火山岩的地球化学特征指示为岛弧环境构造;片岩岩组分布在柴达木山西南侧,为一套陆源碎屑岩建造。该岩群遭受了三幕构造变形,前两幕褶皱变形是造山作用的产物,具有近似的北西-南东向或北北西向的褶皱枢纽,近共轴褶皱叠加的构造样式指示了北东-南西向挤压收缩的动力学背景。达肯大坂岩群遭受中压高绿片岩相-角闪岩相的变质,变质程度往北东方向递减,可与其南柴达木盆地一侧的高压-超高压变质带构成双变质带。结合最近从达肯大坂岩群中获得的锆石年龄,推断该岩群形成于大陆边缘的弧后盆地,时代为新元古代晚期-早古生代,是柴北缘早古生代造山带的重要组成部分。     

从弧后盆地到前陆盆地——北祁连造山带奥陶纪—泥盆纪的沉积盆地与构造演化

北祁连加里东期造山带是在新元古代Rodinia联合大陆(Pangea-850)基础上裂解,经由寒武纪裂谷盆地、奥陶纪初期成熟洋盆、奥陶纪中晚期北祁连活动大陆边缘、志留纪—早、中泥盆世碰撞造山而形成的。奥陶纪中、晚期,北祁连、走廊地区中、上奥陶统发育洋壳-岛弧-弧后火山岩,形成典型的沟-弧-盆体系的沉积。志留纪—早、中泥盆世是北祁连-走廊沉积盆地的转换时期。除天祝、古浪、景泰及肃南等局部地区发育下志留统钙碱性系列火山岩以外,全区志留系均以碎屑岩沉积为主。志留系底部多见一套砾岩层。下—中志留统为典型复理石相的浊流沉积。上志留统变为滨浅海相磨拉石沉积。早、中泥盆世雪山群为典型的陆相粗碎屑磨拉石沉积。从空间分布上看,志留系—泥盆系在走廊—北祁连地区也有自北向南厚度加大、粒度变粗的特征,古流以由南向北、来自造山带的古流为特征。北祁连-河西走廊奥陶纪弧后盆地火山岩—志留系复理石-海相磨拉石—中、下泥盆统陆相磨拉石的充填序列以及空间分布特点,反映为典型的弧后盆地向前陆盆地转化的沉积序列。     

祁漫塔格造山带——青藏高原北部地壳演化窥探

祁漫塔格是东昆仑造山带的一个分支,位于青藏高原中北部,夹持于柴达木盆地和库木库里盆地中间,向西被阿尔金走滑断裂错段。从元古代到早中生代,由于受到多期、多阶段大洋俯冲和关闭影响,导致不同地体间发生碰撞拼贴和大陆增生过程,并由此引发一系列的岩浆事件。祁漫塔格造山带内发育新元古代花岗岩(1000~820 Ma)是对Rodinia超大陆形成的响应。以阿达滩和白干湖逆冲断裂为界,划分为南、北祁漫塔格两地体。北祁漫塔格地体作为活动大陆边缘,发育大量的早古生代与俯冲有关的花岗岩和VA型蛇绿岩;南祁漫塔格地体最初为洋内俯冲形成的原始大洋岛弧,发育早古生代SSZ型蛇绿岩、岛弧拉斑玄武岩和钙碱性火山岩。随着持续俯冲,年轻岛弧伴伴随地壳加厚转变为成熟岛弧。南、北祁漫塔格地体间的碰撞(弧-陆碰撞)可能发生在晚志留世(422Ma),并持续到早泥盆世(398Ma)。在此期间(422~389Ma),南祁漫塔格地体内发育一系列同碰撞型花岗岩;北祁漫塔格地体内发育一系列的大洋岛弧花岗岩。南祁漫塔格作为外来地体,碰撞拼贴对于大陆边缘、大陆增生意义重大。之后,南、北祁漫塔格地体进入后碰撞环境并发育一系列板内花岗岩。此外,伸展导致造山带垮塌,发育中泥盆统磨拉石建造。碰撞使得海沟后退,海沟阻塞导致俯冲减弱甚至停止,因而产生了石炭-二叠纪(357~251 Ma)岩浆活动缺口。古特提斯祁漫塔格洋的最终关闭可能始于晚二叠世,使得库木库里微板块拼贴于大陆边缘;碰撞抬升导致缺失上二叠统-中三叠统地层。早中三叠世(251~237 Ma)由于碰撞,俯冲大洋板片回转,之后断离,软流圈地幔物质沿岩石圈地幔通道上涌,使得新生下地壳部分熔融;到了晚三叠世,大规模岩石圈地幔和下地壳物质拆沉,导致古老地壳物质发生熔融,形成了一系列后碰撞背景下的钙碱性和碱性花岗岩。     

内蒙古中西部多岛海构造演化

内蒙古中西部大陆由一个微大陆、三条弧后盆地和三条火山岛弧,即华北微大陆、白云鄂 傅弧后盆地、白乃庙火山岛弧、温都尔庙弧后盆地、苏尼特左－锡林浩特火山岛弧、贺根山弧后盆 地和二连浩特－锡林郭勒火山岛弧组成。经过了长期而复杂的微大陆和火山弧的裂解、弧后盆地 的消减衰亡及弧－陆和弧－弧碰拉等构造演化,才最终形成今天所见到的这种构造样式。     

西南三江造山带火山岩—构造组合及其意义

岩石构造组合是指表示板块边界或特定的板块内部环境特征的岩石结合。中国西南“三江”造山带的火山岩可划分为五种火山岩－构造组合：洋脊型／准洋脊型组合，岛弧及陆缘弧组合，碰撞型组合，碰撞后组合及陆内拉张型组合。阐述了各种火山岩－构造组合的特点及构造含义。对在造山带火山岩岩石－构造组合分析中经常遇到的一些问题，如“构造岩片”研究方法、地球化学判别图解的使用条件、准洋脊型火山型组合的构造含义、蛇绿岩带－火山弧的成对性、岩浆作用的同步性和滞后性、以及火山岩的深部“探针”作用等问题进行了讨论。     

Tectonic evolution of Early Paleozoic island-arc systems and continental crust formation in the Caledonides of Kazakhstan and the North Tien Shan

The extended Saryarka and Shyngyz-North Tien Shan volcanic belts that underwent secondary deformation are traced in the Caledonides of Kazakhstan and the North Tien Shan. These belts are composed of igneous rocks pertaining to Early Paleozoic island-arc systems of various types and the conjugated basins with oceanic crust. The Saryarka volcanic belt has a complex fold-nappe structure formed in the middle Arenigian-middle Llanvirnian as a result of the tectonic juxtaposition of Early-Middle Cambrian and Late Cambrian-Early Ordovician complexes of ensimatic island arcs and basins with oceanic crust. The Shyngyz-North Tien Shan volcanic belt is characterized by a rather simple fold structure and consists of Middle-Late Ordovician volcanic and plutonic associations of ensialic island arcs developing on heterogeneous basement, which is composed of complexes belonging to the Saryarka belt and Precambrian sialic massifs. The structure and isotopic composition of the Paleozoic igneous complexes provide evidence for the heterogeneous structure of the continental crust in various segments of the Kazakh Caledonides. The upper crust of the Shyngyz segment consists of Early Paleozoic island-arc complexes and basins with oceanic crust related to the Saryarka and Shyngyz-North Tien Shan volcanic belts in combination with Middle and Late Paleozoic continental igneous rocks. The deep crustal units of this segment are dominated by mafic rocks of Early Paleozoic suprasubduction complexes. The upper continental crust of the Stepnyak segment is composed of Middle-Late Ordovician island-arc complexes of the Shyngyz-North Tien Shan volcanic belt and Early Ordovician rift-related volcanics. The middle crustal units are composed of Riphean, Paleoproterozoic, and probably Archean sialic rocks, whereas the lower crustal units are composed of Neoproterozoic mafic rocks.     

柴北缘—东昆仑地区造山型金矿床的Ar-Ar测年及其地质意义

通过对柴北缘-东昆仑地区一批金矿床中绢云母的Ar-Ar测年，确定金矿床形成于晚加里东期和晚华力西-印支期，是该区加里东和晚华力西-印支复合造山过程的产物，是典型的造山型金矿床。金成矿作用主要发生在碰撞造山过程的晚期。金成矿与柴北缘-东昆仑地区的复合造山作用在时空上的“构造迁移”相一致。