南天山中段上石炭统碎屑岩岩石学、地球化学、重矿物 和锆石年代学特征及其对物源区、构造演化的约束

晚古生代是天山构造带发生变革的关键时期,对南天山层序清楚尚未变质的晚古生代沉积记录进行研究,对于恢复南天山晚古生代的构造古地理、并对其构造演化史提供约束,具有重要地质意义。南天山中段上石炭统阿依里河组砂岩主要为含砾砂岩、岩屑砂岩、次岩屑砂岩、长石砂岩和含铁岩屑砂岩,砂岩中石英颗粒含量67.41%,岩屑25.07%,长石7.52%,Q/(F+L)平均为2.07,岩石具有低的结构成熟度和成分成熟度。碎屑岩SiO2平均为64.78%,Al2O310.22%,TiO20.35%,TFe2O34.23%,MgO 1.37%,CaO 7.16%,K2O 2.13%,Na2O0.93%。稀土总量∑REE平均为130.1×10―6,δEu异常0.74,LaN/YbN9.4。砂岩中重矿物组合主要为锆石、白钛石、赤褐铁矿和黄铁矿,其次有电气石、磷灰石、金红石、石榴子石、铬铁矿和锐钛矿。阿依里河组的源岩主要为中-酸性火成岩、低级-中级变质岩和沉积岩,还有少量基性岩等。根据QFL判别,砂岩物源区主要为消减杂岩源区,其次是弧造山带和碰撞造山带源区。根据稀土元素、微量元素特征,以及Th-Co-Zr/10、Th-Sc-Zr/10和Ti/Zr-La/Sc判别图,阿依里河组碎屑岩物源区属于大陆岛弧区和活动大陆边缘区,与上地壳源区相比,有铁镁质的叠加。校正后的碎屑岩化学风化指数CIAcorr.平均为71.25(52.25~89.40),指示源区主要经历了中等程度的化学风化。砂岩碎屑LA-ICP-Ms锆石U-Pb年龄测定表明,锆石年龄分为两期,主要为404~542Ma,其次是1797~2436Ma,表明物源区地质体时代主要为早古生代和古元古代,它们和南天山早古生代消减带弧和塔里木北缘库鲁克塔格古元古代基底比较吻合。同时,进一步将南天山造山带开始碰撞的时间限制在早泥盆世末—中泥盆世,俯冲汇聚在早古生代,大规模的隆升剥露在二叠纪以后。