东准噶尔晚古生代依旧存在俯冲消减作用——来自石炭纪火山岩岩石学、地球化学及年代学证据

东准噶尔地区石炭纪巴塔玛依内山组火山岩分布广泛,规模巨大。对其岩石学、元素地球化学及同位素地球化学研究表明:1)该套火山岩岩石类型复杂,具玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合特征,属高钾钙碱性火山岩系,并富集大离子亲石元素(Sr、K、Rb、Ba、Th)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)和重稀土元素,87Sr/86Sr和143Nd/144Nd初始值分别为0.70385~0.71312,0.152378~0.512998,εNd(t)多介于3.0~6.2之间,显示了与俯冲消减作用相关的不成熟弧后盆地火山岩地球化学特征。2)火山岩物质来源以亏损地幔源为主,并混有少量主体由古生代残余洋壳、岛弧体系组成的年轻下地壳物质。其中,基性熔岩以亏损地幔源为主,并在岩浆源区与少量新生地壳物质发生了近乎完全的壳-幔岩浆混合和Sm-Nd同位素体系均一化,其形成很可能与俯冲沉积物和(或)俯冲洋壳变质脱水产生的流体引起上覆地幔楔物质的部分熔融有关;而酸性熔岩与基性熔岩存在明显的不同,酸性熔岩是少量幔源岩浆经强烈结晶分异和经历较多壳源物质混染的结果。3)玄武岩全岩Sm-Nd等时线年龄为319.7±5.9 Ma,与区域地质构造背景和已有化石证据基本一致,代表了火山岩的形成时代。综合研究表明,东准噶尔地区320 Ma左右依旧存在古亚洲洋的俯冲消减作用,准噶尔古洋盆最终闭合时间应介于320~311 Ma之间。在此过程中,火山岩浆作用强烈,蕴含成矿物质丰富,东准噶尔地区找矿前景值得期待。     

东准噶尔晚古生代次火山侵入岩锆石SHRIMPU-Pb年龄及Sr-Nd同位素地球化学

东准噶尔地区石炭纪巴塔玛依内山组火山岩-次火山侵入岩发育。本文以卡拉麦里构造带东南部松喀尔苏地区次火山侵入岩——花岗闪长斑岩为研究对象,通过岩石学、SHRIMP锆石U-Pb和Sr-Nd同位素方面的研究发现,所有锆石都具岩浆成因,锆石U-Pb年龄可分为多组,其中最小的一组年龄为305.5~316.3 Ma,代表岩体的形成时间,其他年龄多与准噶尔地区产出的具洋壳和岛弧性质的岩浆岩时代一致。岩石具正的εNd(t)(3.0~15.1),中等的87Sr/86Sr初始值(0.703 861~0.713 151),较小的T2DM(412~839)。反映了东准噶尔地区基底可能由底侵幔源物质和奠基于有限前寒武纪结晶基底之上的古生代残余洋壳、岛弧体系组成,花岗闪长斑岩是新生地壳物质和少量幔源岩浆共同作用的产物,其形成可能与晚古生代古亚洲洋持续的向哈萨克斯坦-准噶尔板块俯冲消减诱发卡拉麦里地区弧后扩张有关。     

东准噶尔南缘两套泥盆纪火山岩地球化学特征对比及其地质意义

东准噶尔一直以来都是研究新疆北部古生代洋陆格局和构造演化热点地区之一.前人对东准噶尔南缘火山岩的研究较为薄弱, 关注点多在石炭纪火山岩源区及构造属性上, 对泥盆纪火山岩构造背景和岩浆演化过程缺乏认识.对卡拉麦里蛇绿岩北侧的泥盆系北塔山组和乌鲁巴斯套组火山岩的岩石学、地球化学和年代学特征进行了详细研究, 结果表明:卡拉麦里北塔山组火山岩形成于早泥盆世晚期-中泥盆世早期(404 Ma), 具中-高钾、中钛、中铁和低铝的特征, 微量元素显示其富集LREE、LILE和亏损Nb、Ta, 推测其形成于洋壳俯冲的陆缘弧环境, 源区为受过俯冲沉积物熔体和流体交代的亏损地幔楔; 而莫钦乌拉中泥盆统乌鲁巴斯套组火山岩具贫碱、低钾、低钛、高铝等特征, 显示为典型的岛弧火山岩特征, 同位素和微量元素特征显示其来源于俯冲消减板片流体交代的亏损地幔楔.综合两套火山岩的差异特征和区域地质背景, 推测中泥盆纪卡拉麦里洋北向俯冲经历了由陆缘弧到岛弧的转变过程.      

东准噶尔卡拉麦里地区巴塔玛依内山组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

巴塔玛依内山组是一套以火山岩为主的陆相火山-沉积地层,在东准噶尔地区广泛分布,规模巨大,且形成时代久存争议。通过对卡拉麦里地区巴塔玛依内山组层型剖面的重新实测,以及对该组中下部层位玄武岩进行LA-ICP-MS测年,获得锆石U-Pb年龄为(338.7±7.7) Ma(MSWD=0.24)。所测锆石的CL图像上可见明显的震荡环带结构,且锆石Th/U比值为0.11～0.95,均大于0.10,13颗锆石的Th/U平均值为0.56,Th/U呈正相关,说明属岩浆锆石,指示其代表了巴塔玛依内山组的形成时代。结合前人的年代学数据及化石资料,将巴塔玛依内山组时代确定为早石炭世中期—晚石炭世初期,认为其中下部层位时代不晚于338.7 Ma。该成果进一步约束了区内陆相火山地层的时代,并为研究东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依据。     

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。     

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。     

新疆东准噶尔地区洋板块地质特征及构造演化

首次运用洋板块地质学理论对东准噶尔出露的3条(蛇绿)混杂岩带:库尔提-玛因鄂博混杂岩带、扎河坝-阿尔曼太蛇绿混杂岩带和卡拉麦里蛇绿混杂岩带的物质组成及构造特征进行梳理,结合带内玄武岩岩石地球化学分析,发现区内存在大量MORE-Like型富铌、高镁玄武岩。认为卡拉麦里洋、额尔齐斯洋的消减起始于洋内俯冲,(蛇绿)混杂岩带内的玄武岩类可能形成于多种构造环境(洋内弧、前弧、陆缘弧、洋中脊、板内等),由于后期构造混杂堆积形成如今格架。     

新疆卡拉麦里地区早泥盆世洋内弧：来自火山岩地球化学及锆石U-Pb 年龄的证据

新疆东准噶尔卡拉麦里地区早泥盆世火山岩由玄武岩和玄武安山岩组成,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法,获得玄武安山岩锆石的U-Pb年龄为404.5±1.9 Ma,表明喷发时代为早泥盆世。岩石地球化学显示早泥盆世火山岩属岛弧拉斑系列,具相对较高的Mg^# 值(41.25～55.32)及较低的Nb(1.11×10^{- 6}～2.42×10^{- 6})、Zr(73.9×10^{- 6}～95×10^{- 6})和ΣREE(81.50×10^{- 6}～121.80×10^-6)含量。富集大离子亲石元素(LILE：K、Rb、Ba)和轻稀土元素(LREE),而亏损Ta、Nb和Ti高场强元素（HFSE：Ta、Nb、Ti）,并显示Eu弱的亏损,这些特征与岛弧火山岩类似,其原始岩浆可能起源于俯冲流体交代的亏损地幔楔的部分熔融。结合区域地质背景,认为早泥盆世火山形成于洋内弧的构造环境,为卡拉麦里古洋盆向北俯冲消减的产物。这是在卡拉麦里地区首次报道的洋内弧火山岩,这一新的发现和认识对研究东准噶尔古生代洋盆演化及区域构造格局均具有重要的意义。     

东准噶尔晚石炭世双峰式火山岩年代学、地球化学及其构造意义

新疆东准噶尔卡拉麦里造山带晚石炭世双峰式火山岩很好地记录了中亚造山带晚古生代时期洋陆转换阶段复杂的岩浆作用过程,对该过程的详细剖析能更好地理解中亚造山带的地质历史.通过该区域晚石炭世巴塔玛依内山组火山岩详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Pb同位素组成的研究,并结合区域上已有的研究成果,获得了如下认识:(1) 该套火山岩组合形成于晚石炭世早期320.2±4.2 Ma,为晚石炭世早期陆相喷发的产物.火山岩具明显的双峰式组合的特征,基性端元由碱性系列和拉斑系列的玄武岩、玄武质粗面安山岩组成;酸性端元由粗面岩和流纹岩组成,成分上相当于A型花岗岩;(2) 岩石地球化学和同位素特征显示,该套双峰式火山岩来源于不同的岩浆源区,基性岩来自于亏损的地幔源区,在岩浆上升过程中发生橄榄石及单斜辉石的分离结晶作用并遭受了地壳混染,而酸性岩来自于下地壳的部分熔融;(3) 该套双峰式火山岩产出于后碰撞末期的构造环境,由于洋壳的拆沉作用而引发软流圈上涌,使得上覆的地幔发生部分熔融产生岩浆,同时由于底侵作用导致地壳下部发生部分熔融,喷发出地表形成该双峰式火山岩套,这套双峰式火山岩的出现,标志着东准噶尔卡拉麦里地区造山作用进入尾声.      

新疆东部莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩主要特征及构造意义

莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩位于天山山脉东北部莫钦乌拉山,该区构造上为东准噶尔卡拉麦里构造带的向东延伸。通过野外地质调查、地球化学和年代学研究,初步查明尤尔敦蛇绿混杂岩基质与外来岩块的主要特征。基岩岩石化学特征表明,洋岩石圈残片形成于弧相关盆地,获得洋壳辉长岩锆石U-Pb年龄为（411.5±2.7）Ma。结合前人资料和区域地质特征,认为尤尔敦蛇绿混杂岩所代表的洋盆是卡拉麦里有限洋盆的向东延伸,形成于早—中泥盆世,晚泥盆世开始俯冲消减,于石炭世晚期闭合。     

东天山接触交代型铁矿成矿时代的确定及其意义

通过对东天山接触交代型铁矿中透闪石单矿物进行40Ar/39Ar年龄测定,获得坪年龄(387.21±0.68)Ma和等时线年龄(389.65±1.46)Ma.初步认为,此类接触交代型铁矿的成矿时代为387Ma左右.结合区域构造背景,可以认为,在早古生代东天山处于洋壳俯冲-消减产生的陆缘弧环境下,大规模构造岩浆活动是前寒武系中铁元素富集的主要动力,也是形成接触交代型铁矿的主要控制因素之一.     

准噶尔盆地西北部克-夏基性火山岩地球化学特征及其构造环境

对准噶尔盆地西北部克-夏基性火山岩进行了系统的矿物学、岩石化学、微量元素、稀土元素和同位素地球化学研究。结果显示，克-夏基性火山岩为亚碱性拉斑玄武岩系列，以低Ti、贫REE、LREE弱富集及LILE相对HFSE明显富集为特征，与岛弧拉斑玄武岩地球化学特征一致。克-夏基性火山岩正的εNd（t）（＋7．2～＋7．4）和较低的（87^Sr86^Sr）；（0．703717～0．704520）、明显较低的HFSE／LILE以及比大洋玄武岩和OIB陡的206^Pb／204^Pb-207^pb／204^pb相关线斜率，说明其是古洋盆闭合初期由俯冲洋壳之上亏损的岩石圈地幔楔较高程度部分熔融的结果，它形成于洋内弧环境。克-夏基性火山岩与西准噶尔洋盆洋壳的俯冲消减有直接的成因联系，说明西准噶尔弧-盆系向东延伸至盆地内部，盆地西部基底为洋-陆俯冲形成的岛弧型增生地体。     

滇西北金沙江带中基性火山岩的地球化学特征

对滇西北金沙江带出露的东竹林火山岩、辉长岩和奔子栏、维西攀天阁、石鼓地区中基性火山岩进行了系统的主量元素、微量元素、Sr-Nd同位素的地球化学研究,并对东竹林辉长岩进行了Sm-Nd等时线年龄的测定,以探讨金沙江地区的大地构造背景及其演化.研究表明,金沙江带出露的从泥盆纪到三叠纪的火山岩形成于弧后盆地、初始裂谷和岛弧等各种不同的构造环境.研究为金沙江带构造演化的多次裂开,多次俯冲消减的多岛洋模式提供了新的证据.     

准噶尔盆地东北缘石炭系年代—地层格架：对卡拉麦里洋闭合时限的启示

卡拉麦里地区洋—陆转换是中亚增生造山演化的重要地质过程,其对准噶尔石炭纪盆地发育与演化以及油气地质条件具有重要的控制作用;厘定卡拉麦里洋的闭合时限是揭示洋—陆转换的关键。但卡拉麦里地区的石炭纪地层划分尚未统一,严重制约了对该洋盆演化过程的认识。本文在回顾总结卡拉麦里地区的石炭纪地层划分沿革的基础上,基于岩石地层、古生物地层以及同位素年代学资料,对卡拉麦里断裂南侧的石炭纪地层进行了重新梳理,建立了卡拉麦里地区石炭系年代—地层格架。研究结果显示卡拉麦里地区石炭纪地层层序在结构上具有东西分段差异。卡拉麦里东段（双井子地区）和西段（白碱沟地区）下石炭统底部均为滴水泉组碎屑沉积,时代为359～350 Ma;其上覆地层均为松喀尔苏组a段,是一套火山—沉积序列,其顶、底火山岩年龄将其形成时代限定为350～332 Ma;松喀尔苏组b段碎屑沉积仅发育在卡拉麦里西段,其时代为332～323 Ma;西段上石炭统为巴塔玛依内山组,是一套火山—沉积序列,其测得最老和最年轻的火山岩年龄将其时代限定为323～306.5 Ma;而东段上石炭统为石钱滩组碎屑沉积,在盆内偶见火山碎屑岩及火山岩,时代为308～299 Ma...     

东准噶尔老爷庙地区早石炭世黑山头组火山岩地质、地球化学特征及构造环境分析

东准噶尔东部老爷庙地区黑山头组火山岩由玄武岩(少)+安山岩+英安岩+流纹岩组成,属高钾钙碱性-钾玄岩系列,流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(330.7±7.4)Ma。富集大粒子亲石元素Rb,K,Ba,Th,亏损Nb,Ta,P,Ti,弱负Eu异常,稀土分布型式及微量元素特征与安第斯型相似,形成于活动大陆边缘,岩浆来源于俯冲板片部分熔融改造后的富集地幔楔。表明卡拉麦里洋在早石炭世仍向北俯冲消减。     

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．     

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带及其构造演化

西秦岭北缘早古生代天水-武山构造带位于甘肃省东部天水地区,主要由寒武纪关子镇-武山蛇绿岩带、晚寒武世-早奥陶世李子园群浅变质活动陆缘沉积-火山岩系、奥陶纪草滩沟群岛弧型火山-沉积岩系以及加里东期岛弧型深成侵入岩体、俯冲-碰撞型花岗岩体等组成.关子镇蛇绿岩中变质基性火山岩属于N-MORB型玄武岩,武山蛇绿岩中变质基性火山岩属于E-MORB型玄武岩,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分,形成时代大致在534～489Ma之间的寒武纪.李子园群火山岩主要形成于岛弧或与岛弧相关的弧前盆地构造环境,草滩沟群火山岩形成于与俯冲作用相关的岛弧环境.关子镇流水沟和百花中基性岩浆杂岩总体形成于中晚奥陶世(471～440Ma)古岛弧构造环境,同时发育加里东期俯冲型(450～456Ma)花岗岩类和碰撞型(438～400Ma)花岗岩类岩浆活动.西秦岭北缘早古生代古洋陆构造格局经历了从洋盆形成-洋壳俯冲消减直至陆-陆碰撞造山的板块构造演化过程.总体构造演化可划分为四个阶段:①晚寒武世古洋盆初始形成阶段;②早奥陶世洋盆初始俯冲阶段;③中晚奥陶世洋壳大规模俯冲与古岛弧发育阶段;④志留纪陆-陆或陆-弧碰撞造山阶段.     

西藏中冈底斯扎布耶茶卡北部晚侏罗世则弄群火山岩的锆石U-Pb年代学及其成因意义

冈底斯带晚中生代构造演化模式一直存在争议。此次研究了中冈底斯带扎布耶茶卡北部区域则弄群火山岩的野外特 征和锆石U-Pb年龄。锆石U-Pb定年结果表明,扎布耶茶卡北部则弄群火山岩主要喷发于154.2~142.1 Ma。研究首次获得 晚侏罗世的则弄群火山岩年龄为154 Ma,比前人提出的则弄群火山岩浆活动起始时间（130 Ma） 提前了24 Ma,据此将则 弄群的时代定为晚侏罗世至早白垩世。根据研究获得的最新年代学数据,结合冈底斯带火山岩的前人研究资料,显示冈底 斯带中生代弧火山岩具有从南向北逐渐年轻的趋势。因此,最早期南冈底斯弧中生代火山岩可能与新特提斯洋板片北向俯 冲有关,晚侏罗世至早白垩世的中冈底斯带弧火山岩受到了新特提斯洋板片北向俯冲和班公湖-怒江洋板片南向俯冲的双 重影响,早白垩世中期的北冈底斯带弧火山岩则与班公湖-怒江洋板片的南向俯冲密切相关。研究成果为冈底斯带晚中生 代构造演化模式提供了火山岩方面的新证据。     

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带及其构造演化

西秦岭北缘早古生代天水—武山构造带位于甘肃省东部天水地区,主要由寒武纪关子镇武山蛇绿岩带、晚寒武世—早奥陶世李子园群浅变质活动陆缘沉积火山岩系、奥陶纪草滩沟群岛弧型火山沉积岩系以及加里东期岛弧型深成侵入岩体、俯冲碰撞型花岗岩体等组成。关子镇蛇绿岩中变质基性火山岩属于NMORB型玄武岩,武山蛇绿岩中变质基性火山岩属于EMORB型玄武岩,是洋脊型蛇绿岩的重要组成部分,形成时代大致在534～489Ma之间的寒武纪。李子园群火山岩主要形成于岛弧或与岛弧相关的弧前盆地构造环境,草滩沟群火山岩形成于与俯冲作用相关的岛弧环境。关子镇流水沟和百花中基性岩浆杂岩总体形成于中晚奥陶世（471～440Ma）古岛弧构造环境,同时发育加里东期俯冲型（450～456Ma）花岗岩类和碰撞型（438～400Ma）花岗岩类岩浆活动。西秦岭北缘早古生代古洋陆构造格局经历了从洋盆形成洋壳俯冲消减直至陆陆碰撞造山的板块构造演化过程。总体构造演化可划分为四个阶段：①晚寒武世古洋盆初始形成阶段;②早奥陶世洋盆初始俯冲阶段;③中晚奥陶世洋壳大规模俯冲与古岛弧发育阶段;④志留纪陆陆或陆弧碰撞造山阶段。