新疆西准噶尔地槽多旋回发展及其迁移特征

西准噶尔地区,分属两个不同性质的构造单元,即准噶尔地块以及外准噶尔地槽皱褶带。准噶尔地块是古生代巨型地槽区内的一个稳定地块,它直接影响着周边地槽的发展和构造图式。本文着重从沉积建造、构造活动、岩浆活动、成矿作用等,系统阐述和提出了西准噶尔地槽发展史的多旋回性及构造迁移特征。横向迁移自南而北,纵向迁移则由西向东进行。     

新疆西准噶尔地槽多旋回发展及其迁移特征

西准噶尔地区,分属两个不同性质的构造单元,即准噶尔地块以及外准噶尔地槽皱褶带。准噶尔地块是古生代巨型地槽区内的一个稳定地块,它直接影响着周边地槽的发展和构造图式。本文着重从沉积建造、构造活动、岩浆活动、成矿作用等,系统阐述和提出了西准噶尔地槽发展史的多旋回性及构造迁移特征。横向迁移自南而北,纵向迁移则由西向东进行。     

西准噶尔优地槽褶皱带沉积建造特征及其多旋回发展

西准噶尔优地槽褶皱带是巨大的中亚-蒙古地槽的一部分,属克拉通间地槽,它由奥陶纪、志留纪、泥盆纪和石炭纪四个时期的地槽沉积物组成。根据沉积建造特征,可分成三种成因类型:(1)大陆边缘裂谷型优地槽;(2)岛弧型优地槽;(3)大陆边缘裂谷-岛弧型优地槽。此外,还可以划分出对偶性冒地槽和地中海型冒地槽。它们分别代表该优地槽褶皱带不同发展阶段地槽分化的产物。就沉积建造而言,该优地槽褶皱带具多旋回发展,表现在下部陆屑建造、蛇绿岩建造、安山质火山岩建造以及上部碎屑岩建造都具多旋回性。该褶皱带多旋回发展过程可以划分成早期旋回(O-S)、主旋回(D-C)和后期旋回(P)。主旋回之后,西准噶尔已成褶皱山系。优地槽褶皱带多旋回发展过程实际上是地槽迁移的过程。大陆边缘裂谷的发生和消亡与古大洋板块的俯冲有关。因此一般而言,古大洋板块的多旋回俯冲可以导致地槽褶皱带的多旋回发展。     

西准噶尔地槽褶皱带中的早二叠世地层

西准噶尔地槽褶皱带中的早二叠世地层,在该区地壳演变史中占有重要位置。研究它的时代及岩相建造,对确定西准噶尔地槽发展中的主旋回至为关键,因此,对下二叠统新成果的报道,必然引起广大地质工作者重视。区内的下二叠统,原一般概念都指位于石炭纪海相沉积层之上的一套大陆喷出中酸性火山岩系及红色砂、砾岩层,对其地层命名和时代归属问题,长期存在争议。曾给予“莫老坝组”、“库吉尔台组”、“赤底组”、“卡拉岗组”和“哈尔加乌组”等名称,大都将其时代归属中晚石炭世。对其内火山岩岩性和岩石化学特征等,也未进行系统研究和报道。近年来     

西准噶尔南部晚古生代侵入岩特征和构造背景

西准噶尔地区南部达拉布特断裂两侧广泛发育晚古生代花岗岩类,其锆石U-Pb年龄范围为337~276 Ma,属早石炭世-早二叠世.基于前人相关研究资料和成果,总结区内花岗岩类的岩石学、地球化学特征,认为：①岩石类型从早到晚由中性的闪长岩向酸性的花岗岩及碱长花岗岩转变.相应地,成因类型由埃达克岩质花岗岩→岛弧I型花岗岩→A型花岗岩.②岩石系列从早到晚由钙碱性向高钾钙碱性及后期钾玄岩系列转变.相应地,Na2O/K2O比值亦由大于1向小于1转变.③从早到晚区内花岗岩类的∑REE、δEu、L/H及Sr、Yb含量均呈规律性变化.并且相对富集LILE,亏损HFSE和不同程度亏损Nb、Ta.④均具有高正εNd（t）、低（87Sr/86Sr）i值和Nd模式年龄较小的特征.⑤在构造环境判别图解上,区内花岗岩从早到晚显示出由碰撞挤压向后碰撞伸展体制转换的趋势.上述几点说明区内花岗岩可能主要产出于后碰撞挤压-伸展转换和伸展拉张的构造背景,并且早阶段的岩浆活动可能与俯冲-碰撞背景下的俯冲板片断离密切相关.     

西准噶尔古板块构造特征

本文第一部分描述了西准噶尔南北在沉积组合、岩浆活动及构造运动等方面的差异,提出了引起这些差异的原因在于该区南北分属不同的板块。第二部分论述了该区蛇绿岩的时空分布、一般地质、岩石化学及REE特征,并据此探讨了这些蛇绿岩可能的生成环境。第三部分对该区的断裂构造格架和断裂活动史进行了初步探讨,并据现有资料论证了达拉布特断裂的性质。第四部分提出西准噶尔经历了碰撞前和碰撞后两个阶段的构造演化,并对该区引人注目的构造迁移现象从板块构造运动的角度赋于新的解释。     

西准噶尔沙尔布尔山构造演化

沙尔布尔山位于西准噶尔东北缘，居于西伯利亚板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块之间的聚合带中。依据该区的地质构造纪录和通过研究认为，本区构造演化经历了以下３个阶段。     

西准噶尔色尔登花岗岩地球化学特征及其构造意义

本文在野外实地调查的基础上,分析研究了新疆西准噶尔色尔登花岗岩岩体的岩石组合类型和岩石地球化学特征。研究结果表明,色尔登岩体为晚石炭世后I型花岗岩,形成于后碰撞伸展背景下,物源为下地壳中基性物质的部分熔融,但形成时的地壳厚度较薄,部分熔融的热力来源为软流圈玄武质岩浆底侵作用。本文通过探讨西准噶尔晚石炭世花岗岩类形成时的构造环境、成因机制及构造意义,为西准噶尔地区晚石炭世地壳内部物质重新分配的过程研究提供了新的依据。     

西准噶尔超基性岩体构造控制及空间分布特征

西准噶尔地槽褶皱带,形成以大断裂为主干的四条弧形构造带,成为区域构造格架。弧形大断裂及其派生次级断裂,为超基性岩浆侵贮提供了空间条件。超基性岩体成群出现,分段集中,总体成弧形带状展布。据不同性质断裂组合方式,对超基性岩带又分为人字型、折线型、串珠状等构造型式。随断裂作用强度由南往北变弱,超基性岩浆侵入活动亦依次减弱,岩体数量及出露面积减少和变小,成带性由明显至不明显,岩石类型、岩(体)带平均化学成分由偏基性向偏酸性演化,铬矿化碱弱。诸岩体(群)的空间分布规律,反映了地质构造的发展、演化特征。     

西准噶尔A型花岗岩地球化学特征及构造意义

西准噶尔地区广泛发育晚古生代后碰撞花岗岩,年龄多集中于300Ma左右,在时代上属于晚石炭世,A型花岗岩具有高硅、低铝、富碱、准铝质—弱过铝质、贫钙、低镁,10 000×Ga/Al比值较大,强烈富集高场强元素（HFSE）及Zr、Y、Ga等元素,Sr、Ba强烈亏损,稀土配分模式图呈现典型的右倾＂海鸥型＂等,并且在A1-A2...     

西准噶尔地区金矿地质特征

西准噶尔哈图金矿带分布于新疆托里县境东南哈图山区,面积约1.5万平方公里。该区金矿早在清朝道光、咸丰年间就被发现开采。解放后,新疆地矿局和冶金局地质队对该区金矿开展普查与勘探工作,已求得金矿储量××吨,冶金局并于1982年在齐Ⅰ金矿区建井投产,目前已成为新疆最重要的产金基地。     

西准噶尔野鸭沟地区褶皱冲断构造的特征及意义

西准噶尔地区的褶皱冲断带多被认为是向东南逆冲的。在东部野鸭沟发育的褶皱冲断构造中识别出顶端指向北西的褶皱组合。褶皱自北西向南东逐渐由直立褶皱转变为斜歪褶皱,最后褶皱北西翼发生倒转而倾向南东,表明它们的极性指向北西;褶皱翼间角也由110°转变为60°左右,显示野鸭沟褶皱自北西向南东变形程度逐渐增强。根据卷入褶皱冲断带最年轻的地层为石炭系,又被307Ma的闪长岩穿切的事实,认为该褶皱冲断带形成于晚石炭世的顶端指向北西的剪切环境。     

新疆西准噶尔额敏前陆盆地的构造特征及其演化

西准噶尔吾尔喀什尔山与额敏盆地间的"盆"–"山"耦合关系清楚,盆地边界平行于造山带呈狭长带状展布。"山"区为志留系–石炭系海相陆源碎屑岩-火山岩沉积组合,"盆"区为二叠系陆相磨拉石与新近系红色砂砾岩及第四系河流阶地堆积,具有典型的海相-陆相双层结构。盆缘被巴尔雷克前陆冲断带围限,"山"区发育铲式逆冲断层与蛇头构造、叠瓦扇构造等逆冲推覆构造。表明该"盆"–"山"组合为一典型的前陆盆地系统。额敏前陆盆地形成于早二叠世,属后期冲断变形影响较弱、早期前陆盆地结构特征较明显的"早衰型"前陆盆地。这一成果为额敏盆地乃至西准噶尔盆地分析、构造演化、沉积作用、"盆"–"山"耦合等研究提供了重要信息。     

西准噶尔古生代构造单元划分与构造演化

位于伊犁地块、阿尔泰造山带和准噶尔地块之间的西准噶尔地区是中亚造山带的重要组成部分与核心地带,区内发育包古图铜矿与苏云河钼矿等大型斑岩矿床,是中亚造山带研究的热点地区。目前,关于西准噶尔构造单元划分与演化存在诸多分歧。系统总结前人成果与我们的研究进展,将西准噶尔构造单元重新划分为:①萨吾尔大洋岛弧;②塔城微陆块与谢米尔斯台-巴尔鲁克陆缘弧;③准噶尔洋俯冲增生杂岩带与残余洋盆;④准噶尔-拉巴地块与包古图-宏远大陆岛弧等4个单元,并建立西准噶尔地区古生代5阶段构造演化模型。     

西准噶尔北部比图岩体的地球化学特征及构造环境

选择西准噶尔北部晚志留世比图岩体进行系统的岩石学、地球化学特征研究,揭示其岩石成因及形成的大地构造环境。比图岩体岩性以钾长花岗岩为主,边部为碱性花岗岩、正长岩和闪长岩。钾长花岗岩和正长岩贫Mg O(0.3%~0.5%)、CaO(0.8%~1.1%),稀土含量高(105~204μg/g),Eu异常明显,属于碱性高分异I型花岗岩;碱性花岗岩富碱(6.8%)、贫Al_2O_3(9.9%),稀土含量较高(271μg/g),极度亏损Sr、Ba、Eu,属于典型的A型花岗岩。闪长岩富MgO(4.1%)和CaO(7.5%),稀土含量较高(93μg/g),属于高钾钙碱性系列,源自富水地幔的部分熔融。岩体地球化学特征表明比图钾长花岗岩、碱性花岗岩、正长岩均是新生地壳部分熔融之后不同程度结晶分异的产物;比图岩体的各种岩性普遍具有富碱、轻稀土和大离子亲石元素(Rb、K),弱亏损高场强元素(Nb、Ta)的地球化学特征,形成于后碰撞的伸展环境。     

西准噶尔橄榄岩相中副矿物特征

近年来,我所第四研究室从新疆西准噶尔地区超基性岩的橄榄岩相中采送了一批人工重砂样,经笔者对其中几个样品的鉴定研究,发现其中含有较丰富的副矿物。这些矿物在不同成岩期的橄榄岩相内,其组合既有共性亦有差异。为互通情报和交流经验,现整理成文,供参考。     

西准噶尔晚古生代岩浆活动和构造背景

西准噶尔作为中亚造山带的一部分,吸引了大量学者的关注。蛇绿混杂岩带、花岗岩、中基性岩墙在本地区广泛出现,表明西准噶尔晚古生代构造演化极为复杂。但是在许多方面仍存在很多争议,例如西准噶尔蛇绿混杂岩带的形成时代、岩石组合和岩石成因;I型和A型花岗岩的岩石成因,构造背景和热机制;中基性-酸性岩墙群的年代学、岩石成因、构造背景和古应力场;西准噶尔晚古生代年代学格架和构造背景;西准噶尔显生宙地壳增生;西准噶尔基底特征和西准噶尔晚古生代构造演化等。笔者通过搜集前人的资料和数据,对西准噶尔区域发育的蛇绿混杂岩带、地层、古地理环境、花岗岩体和中基性岩墙群的总结,结合项目组野外与室内数据的研究,得到以下认识:(1)达尔布特和克拉玛依蛇绿混杂岩的形成环境为与俯冲相关的弧后盆地,源区来自含尖晶石二辉橄榄岩高程度部分熔融作用;(2)早石炭世花岗岩形成于俯冲环境,晚石炭世-早二叠世花岗岩形成于后碰撞环境,中二叠世花岗岩形成于板内环境;(3)I型花岗岩的成因与俯冲密切相关,而A型花岗岩和中基性岩墙产于后碰撞环境下;(4)A型花岗岩是下地壳受地幔底侵发生部分熔融并高度分离结晶的产物,中基性岩墙群普遍具有埃达克质岩的地球化学特点,可能产于受流体(或熔体)交代的残余洋壳板片的部分熔融;(5)中基性岩墙群稍晚于寄主岩体而形成,但两者均形成于后碰撞构造背景。在晚石炭世-早二叠世,西准噶尔处于近南北向的拉张应力体系;(6)西准噶尔在泥盆纪为洋盆体系;早石炭世,俯冲-碰撞过程结束;晚石炭世-早二叠世属于后碰撞环境;中晚二叠世处于板内环境。     

西准噶尔托里地区卡拉岗组火山岩地球化学特征及其构造意义

对西准噶尔托里地区卡拉岗组火山岩进行了系统的岩相学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学研究。卡拉岗组火山岩从底部到顶部依次发育6个岩性段,其中中下部第4岩性段英安岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(298±3)Ma,为晚石炭世-早二叠世产物。火山岩整体上为准铝质-过铝质高钾钙碱性岩石,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,相对亏损高场强元素和重稀土元素。火山岩及周围同时代A型花岗岩的年龄、主微量元素、Sr-Nd及锆石Hf同位素综合对比表明,卡拉岗组火山岩主要源于新生地壳的部分熔融。火山岩相关构造判别图解及区域构造-岩浆演化综合研究显示,卡拉岗组火山岩与区域上A型花岗岩均形成于后碰撞伸展环境。卡拉岗组火山岩的形成表明,西准噶尔晚古生代增生造山作用应早于晚石炭世。