塔里木克拉通北缘的前寒武纪构造热事件——新疆库尔勒铁门关高级变质岩的锆石U-Pb年代学限定

本文对位于塔里木盆地北缘库尔勒铁门关地区高级变质岩中的锆石进行了U-Pb年代学研究。研究结果表明,铁门关地区的变质岩由片麻岩、片岩、角闪岩和钙硅酸盐组成,普遍经历了角闪岩相变质作用,矿物组合为斜长石+钾长石+石英+黑云母±白云母±角闪石±石榴石。锆石U-Pb定年分析揭示出三期构造热事件:古元古代早期(~2370Ma)的岩浆事件、古元古代晚期(1890~1850Ma)的变质事件,和新元古代早期(980~910Ma)变质事件。这些结果为塔里木克拉通的前寒武纪构造演化提供了新的限定。     

塔里木克拉通基底古隆起构造-热事件及其结构与演化

通过盆地内部锆石U-Pb测年分析表明,塔里木克拉通基底存在2950～ 3100Ma、2100 ～ 2400Ma、1900～2000Ma、1300～1600Ma、900 ～ 950Ma、700～800Ma、540 ～ 560Ma、400～ 500Ma和270～290Ma等9期构造-热事件.中央航磁异常带井下花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄测定发现1908.2±8.6Ma前寒武纪基底,表明盆地内部可能存在古元古代构造-热事件形成的古老花岗岩基底.结合新的地质与地球物理资料综合分析,塔里木盆地前寒武纪具有不同年代、不同类型的基底结构,北部为中-新元古代中浅变质岩基底、中部为古元古代花岗岩基底、南部为新元古代早-中期岩浆岩与变质岩基底、东南部为遭受早志留纪区域变质改造的变质岩基底.井震结合发现塔里木盆地寒武系/前寒武系发育广泛分布的大型不整合,形成塔北与塔南两大前寒武纪基底古隆起,可能与550Ma“泛非运动”相关.塔里木盆地基底古隆起主要经历5期演化,古元古代中期形成克拉通化基底,新元古代早期形成统一的变质结晶基底,寒武纪沉积前两大基底古隆起形成,加里东晚期五大基底古隆起基本定型,海西期以来发生局部调整改造.     

华北克拉通北缘的中元古代多旋回复合盆地及其地质意义:来自碎屑锆石U-Pb年龄的统计学证据

华北克拉通是划分我国中元古代地层序列的标准地区,查明华北地区各中元古代盆地的发育与演化机制、寻找长城系下部1. 80～1. 65Ga的沉积盖层、完善1. 4～1. 0Ga待建系标准剖面,是我国中元古代综合地层学研究亟待解答的三个主要问题。现有资料显示,华北北部的燕辽盆地缺失长城系底部地层,南部熊耳盆地各地层小区的蓟县纪-待建纪盆地演化过程差异较大。与之相比,北缘盆地的中元古界相对完整且较连续出露,是系统开展中元古代年代地层学和盆地动力学研究的理想对象。鉴于狼山地区的"中、新元古界"已被重新厘定为新元古界狼山群,中元古代的华北北缘盆地应以渣尔泰群、白云鄂博群、腮林忽洞群和化德群为代表。由于缺乏火山岩夹层年龄的有效约束,与这些地层单元的时代划分、区域对比和盆地类型有关的认识分歧,普遍发端于对碎屑锆石年代学数据的不同理解。因此,本文对渣尔泰群和白云鄂博群的部分层位进行了碎屑锆石年代学研究,并全面收集了北缘盆地碎屑锆石年代学研究的相关数据,参考新近提出的两种统计学分析方法,对渣尔泰群、白云鄂博群(含腮林忽洞群)和化德群的碎屑锆石年龄数据进行了真实沉积时代和盆地构造属性的统计分析。通过设置单点精度高、但样本库计算总量降低的对照组进行方法可信性的对照分析,结果显示样本库总量对统计结果的影响更大,因此利用相关方法解析前寒武纪哑地层的沉积时代和盆地属性,应当遵从"合理降低单点精度限制以谋求更大样本库"的原则。结合前人建立的中元古代沉积-岩浆事件序列,本文分析结果显示中元古代的北缘盆地是在长城纪造山后伸展盆地之上、叠加了蓟县-待建纪裂谷事件而成的多旋回复合盆地。通过北缘和燕辽地区沉积、岩浆事件的综合对比,提出华北克拉通北部的中元古代盆山耦合过程,可分为:由造山后向陆内伸展转换的构造反转期阶段(1. 82～1. 60Ga)、被动裂谷早期的陆内伸展阶段(1. 6～1. 4Ga)、裂谷作用阶段(1. 4～1. 3Ga)和成因机制不明的长期沉积间断阶段(1. 3～1. 0Ga)。     

仲巴微地体的构造亲缘性:来自藏南马攸木地区志留系—石炭系碎屑锆石年代学的制约

仲巴微地体夹持在拉萨地块和特提斯喜马拉雅之间,两侧均被蛇绿混杂岩带所围限,是雅鲁藏布江西段重要的地质单元。揭示其构造亲缘性对于探讨新特提斯洋构造演化和青藏高原多地体拼合过程具有重要意义。仲巴微地体中段马攸木地区较好地出露一套志留系—石炭系沉积地层,其中志留系为片理化钙质片岩、大理岩夹砂岩,泥盆系为一套片理化的结晶灰岩夹钙质片岩,石炭系为一套砂岩、粉砂岩夹钙质片岩的碎屑岩组合。碎屑锆石年代学数据表明,志留系、泥盆系和石炭系均表现出约530 Ma和950 Ma的特征年龄峰值,年龄分布样式与西羌塘地体和喜马拉雅地体具有高度的相似性,缺乏拉萨地体以约1 170 Ma的特征的年龄峰值。结合区域地层对比,认为在志留纪—石炭纪,仲巴微地体具有明显的喜马拉雅亲缘性,其构造位置临近印度大陆北缘,是西羌塘—大印度—特提斯喜马拉雅构造体系的一部分。     

塔里木块体北部泥盆—石炭纪陆缘构造演化:盆地充填序列与物源体系约束

陆缘洋-陆转换或盆-山转换复杂多变,沉积作用活跃,但迄今认识有限。文中基于对陆块和造山带地层格架的梳理和建立,选择塔里木块体北缘与南天山之间两条较完整的泥盆—石炭系典型剖面开展盆地与沉积序列研究。泥盆纪—早石炭世维宪早期发育碱性玄武岩、放射虫硅质岩和浊积岩,而早石炭世维宪晚期—晚石炭世发育序列清晰的中厚层状碳酸盐岩、碎屑岩及其混合沉积组合,指示洋-陆转换已经发生。进一步重点分析了其中砂岩碎屑重矿物样品19个、碎屑锆石同位素年代学(U-Pb及Hf)样品12个,结合砂岩骨架组分特征综合解析了物源体系与构造演变机制。研究表明,泥盆纪—早石炭世维宪早期,塔里木块体北缘东部发育不稳定和差异显著的碎屑组合,并具有接近地层年龄的碎屑锆石,指示了由南向北相对近距离的源汇体系、活动陆缘和混杂沉积的特征;而西部砂岩呈现的较高的成分成熟度和来自塔里木陆块相当数量的锆石年代学特征,则具有被动大陆边缘沉积属性。早石炭世维宪晚期—晚石炭世,塔里木块体北缘东部成分成熟度增高,并出现了一定数量的来自塔里木陆块的碎屑锆石,以及相当部分390~460Ma锆石的εHf(t)显示特征的正值,具有主体再旋回混合造山带的物源构造属性、中-近距离源-汇体系和残留海沉积特征;而在塔里木块体北缘西部,较之前更加明显的较高砂岩成分成熟度和来自塔里木陆块的大量锆石年代学特征,说明具有远距离源汇体系特征,可能指示了更加广阔的残留洋或残留海沉积。这说明尽管南天山洋在早石炭世维宪期以后已经关闭,但直到晚石炭世仍未明显造山。塔里木块体北缘东、西部泥盆—石炭纪陆缘构造及相关盆地系统演化存在显著差异,是中亚地区陆缘裂解、多岛洋闭合、(微)陆块聚合复杂性的体现。     

华北克拉通对罗迪尼亚超大陆事件的响应——GOSEN连接假设

中元古代晚期—新元古代早期的华北克拉通与塔里木、扬子克拉通存在明显差异,那里没有十分强烈的与罗迪尼亚超大陆汇聚及裂解有关的热-构造事件的地质记录,因此对华北克拉通与罗迪尼亚超大陆的关联存在不同的推测。近年来,在郯庐断裂带两侧新元古代碎屑岩地层中,从辽宁的榆树砬子群,经山东烟台蓬莱群至土门群,陆续测得众多具经典格林威尔期的碎屑锆石年龄。这一信息与西伯利亚东南缘上里菲碎屑岩中的碎屑锆石年龄谱十分相似。这些碎屑锆石的时代均不是华北或西伯利亚本土所具有的特点,说明华北东缘、西伯利亚东南缘与劳伦大陆东南缘格林威尔造山带存在某种亲缘关系。根据这种推测,笔者等提出了劳伦大陆格林威尔造山带、西伯利亚东南缘和华北东部(GOSEN)连接的假设。     

东天山中天山构造带喀拉塔格地区早石炭世岛弧火山岩的厘定及其构造意义

本研究以东天山中天山中段喀拉塔格地区的火山岩为研究对象,前人通过区域对比将其时代定为前寒武纪,本文通过锆石SIMS U-Pb定年获得其成岩年龄为347.5±5.9 Ma,同时还发现了一些前寒武纪捕获锆石,显示中天山存在老基底。地球化学研究显示这套火山岩具有相对较低TiO2(0.85%~1.21%)含量,高Mg#(46~64);富集大离子亲石元素(LILE:Rb、Ba、Th、U)、LREE和Pb元素,亏损髙场强元素(HFSE:Nb、Ta、Ti)特征;具明显Eu负异常;具相对较低εNd(t)值(-4.4~-5.7)和高初始Sr比值[(87Sr/86Sr)i=0.70884~0.70920];具有相对高的Th和Pb含量,较低的Ce/Th、Ce/Pb和Ba/Th比值,具俯冲带岛弧钙碱性岩浆特征;同时样品具较低Nb/U和Ce/Pb值,且发育捕获锆石,显示存在陆壳混染作用。这一工作在中天山前寒武地层中分解出古生代岛弧火山岩,综合的区域地质资料分析显示中天山岛弧带在早石炭世时期是类似于现在日本岛弧的岛弧带。     

华北克拉通北缘化德群中碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造意义

化德群出露地区位于华北克拉通北缘中部,紧邻中亚造山带南缘,呈近东西向展布。在它的西边是早-中元古代的白云鄂博裂谷和渣尔泰—狼山裂谷,东南面是由长城系、蓟县系和青白口系组成的早-新元古代的燕辽裂陷槽,南边分布着1.9~1.8Ga麻粒岩相变质的丰镇群（孔兹岩系）,北边出露有代表中亚造山带的古生代岩石。化德群由一套浅变质和未变质的沉积岩组成,无火山岩夹层。地层序列包含多个沉积旋回,每个旋回自下而上为含砾砂岩、砂岩、碳酸盐岩和泥质岩。岩石组合反映了从河流—滨海—浅海相的沉积环境。化德群的地层序列可以和白云鄂博群及渣尔泰群相对比。本文对化德群四个变质砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,年龄主要集中在1800±50Ma和1850±50Ma,另外还有~2500Ma和~2000Ma的次要峰值。化德群底部变质含砾云母长石石英砂岩中碎屑锆石的最小谐和年龄是1758±7Ma,限定了化德群沉积时代的下限。碎屑锆石的CL图像显示,1800±50Ma和1850±50Ma的锆石主要是变质成因,少量岩浆成因,说明化德群的源区主要是古元古代的变质岩,少量岩浆岩。~2500Ma和~2000Ma的碎屑锆石代表了更为古老的源区。碎屑锆石的U-Pb年龄限制了化德群的沉积时代为古元古代晚期—中元古代,年龄峰值对应华北克拉通的重要构造热事件,而无与中亚造山带地质事件相关的年龄信息。沉积组合特征表明化德群属于稳定的浅水—半深水沉积盆地。化德盆地、渣尔泰—狼山盆地和白云鄂博盆地共同构成华北克拉通北缘的被动陆缘裂谷系,该裂谷系的形成可能与燕辽及熊耳裂陷槽的打开是同时期的。因此,华北克拉通的北界应该置于化德群出露区域以北。基于锆石特征的详细分析及对比,我们认为化德群以南的孔兹岩系可能是化德群的主要源区。     

淮南地区中—新元古界LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年龄及地质意义

淮南地区中—新元古代地层保存有大量精美的宏体碳质压膜化石和有机质壁微体化石,是新元古代大冰期之前生命演化的重要实证材料.然而,淮南地区中—新元古代地层的沉积时间仍未得到较好的约束,碎屑锆石年龄随地层层序的变化特征也未明确.为此本文对碎屑锆石数据较少的淮南寿县地区中—新元古代地层开展了系统的碎屑锆石U-Pb同位素测年.结...     

中天山地块暗色岩墙LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征

中天山地块发育有大量的暗色岩墙,主要走向为北北西。对中天山暗色岩墙进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的年龄为304.8±1.5Ma,表明其形成于晚石炭世。这些暗色岩墙具有较高的SiO2,较低的Mg、Cr、Ni含量。它们富集大离子亲石元素（Rb、Ba、Th）,亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti）,显示俯冲相关特征。上述特征暗示,中天山暗色岩墙可能是由俯冲板片流体交代的地幔楔部分熔融形成的。这一发现表明,准噶尔洋的闭合应该发生在晚石炭世之后。     

中天山地块暗色岩墙LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征

中天山地块发育有大量的暗色岩墙,主要走向为北北西。对中天山暗色岩墙进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的年龄为304.8±1.5Ma,表明其形成于晚石炭世。这些暗色岩墙具有较高的Si O2,较低的Mg、Cr、Ni含量。它们富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th),亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),显示俯冲相关特征。上述特征暗示,中天山暗色岩墙可能是由俯冲板片流体交代的地幔楔部分熔融形成的。这一发现表明,准噶尔洋的闭合应该发生在晚石炭世之后。     

Tectonic affinity of the Khanka Massif in the easternmost Central Asian Orogenic Belt: evidence from detrital zircon geochronology of Permian sedimentary rocks

ABSTRACT

The tectonic affiliation of the Khanka Massif, in the easternmost section of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), is still a matter of debate. Here, we provide new constraints on the provenance and timing of deposition of Permian strata in the western margin of the Khanka Massif. The results, which include U–Pb dating of detrital zircon grains using laser ablation–inductively coupled plasma–mass spectrometry (LA-ICP-MS), provide evidence regarding the tectonic position of the Khanka Massif and its role in the late Palaeozoic evolution of the eastern CAOB. Detrital zircon grains from a sublitharenite (Pingyangzhen Formation), a litharenite (Liangzichuan Formation), and a metamorphic siltstone (Qinglongcun Group) yielded multiple age populations ranging from Neoproterozoic (~914 Ma) to Permian (~272 Ma). Combined with age constraints from overlying/late-stage igneous rocks and other magmatism of the Khanka Massif, we conclude that the dated strata were deposited during the early–middle Permian and were sourced from the Khanka Massif. A comparison between the detrital zircon age populations and the history of magmatic activity in the neighbouring areas suggests that the Khanka Massif was tectonically linked to the Songnen–Zhangguangcai Range Massif. Based on tectonic discrimination diagrams, we conclude that the western margin of the Khanka Massif was positioned in a convergent-boundary basin during the early–middle Permian. Strike-slip faulting along the Dunhua–Mishan Fault, in response to ridge subduction of the Paleo-Asian Ocean Plate, resulted in a north-eastward movement of the Khanka Massif. The occurrence of Precambrian detrital zircon grains (with ages of 1900–1700 and 900–700 Ma) implies the presence of an ancient basement within the Khanka Massif.     

塔里木盆地碎屑锆石年龄分布对前寒武纪基底的指示

应用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法研究塔里木盆地前寒武纪基底与超大陆的关系,对盆地内部不同地区井下11个碎屑岩样品进行锆石年代学分析.塔里木盆地南部与北部分别检测到早元古代、中元古代产生的物源,结合周边造山带测年资料分析佐证了早中元古代塔里木南北块体演化有差异,北部大量的中元古代早期年代数据可能预示塔北微块体存在与Columbia超大陆裂解时间相近的构造-热事件.南北塔里木在新元古代早期才发生碰撞拼合形成统一的基底与演化进程,所有样品都检测到南华纪年龄数据证实塔里木板块及其周缘在此期发生大规模裂解事件,南华纪大规模火成岩活动形成了盆地显生宙碎屑岩最主要的蚀源,塔里木板块存在与Rodinia超大陆裂解时间相当的构造-热事件.碎屑锆石测年资料为研究塔里木板块与超大陆的关系提供了来自盆地内部的证据.     

基底岩系和花岗岩类Pb-Nd同位素组成限制祁连山带的构造属性

对扬子陆块的西北部边界至今尚未得到有效的限定.中央山系西段祁连山带基底岩系和花岗岩类的Pb-Nd同位素组成为限定扬子陆块的西北边界提供限制.祁连山带前寒武纪基底岩系的Nd同位素亏损地幔模式年龄(T_DM)主要分布于0.75-2.5 Ga之间, 峰值为2.1 Ga左右; 该带古生代花岗岩类的T_DM变化于1.07-2.14 Ga之间.由此表明, 祁连山带地壳增长主要发生于元古宙, 缺乏太古宙地壳增长的信息.祁连山带前寒武纪基底和花岗岩类全岩均以高放射成因的铅同位素组成为特征, 极大多数样品的206Pb/204Pb > 18.0, 207Pb/204Pb > 15.5, 208Pb/204Pb > 38.0.因此, 祁连山带地壳增长特征和铅同位素组成特征与华北陆块存在明显的差异, 而与扬子陆块一致, 从而表明祁连山带具有扬子型陆块的构造属性.因此, 扬子陆块的西北部边界扩大至祁连山带的北侧.自新元古代以来, 祁连山带经历了岩石圈裂解作用, 并有洋盆形成, 但这些构造事件均发生在扬子型陆块内部的地质背景.      

东昆中构造带沟里地区浅变质地层碎屑锆石UPb年龄及其地质意义

东昆中构造带具有复杂的物质组成与结构构造,其中沟里地区出露的原划石炭系浅变质沉积地层是东昆中蛇绿构造混杂岩基质岩系的重要组成部分,其形成时代和属性研究对东昆中构造带研究具有重要意义。运用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析方法,对浅变质沉积地层变砂岩碎屑锆石进行详细研究,结果显示,碎屑锆石年龄谱可分为4组：①加里东期（499~565Ma）。②新元古代中期至早期（693~969Ma）。③古元古代晚期-中元古代中期（1 254~1 967Ma）。④新太古代-古元古代早期（2 348~2 776Ma）。结合前人研究资料认为浅变质沉积地层形成时间在427~499Ma,应归属于早古生代纳赤台岩群变沉积岩。其沉积物源以新元古代早期至中期响应Rodinia超大陆汇聚、裂解的物质记录及新太古代-元古代结晶基底为主,少量东昆仑地区加里东期与原特提斯洋扩张俯冲相关岩浆岩。东昆中构造带沟里地区基质地层主要是早古生代纳赤台岩群变沉积岩,而不是前人认为的石炭纪地层。东昆中构造带主要构造活动在早古生代末期就已经基本完成。     

新疆中天山地块星星峡群形成的构造背景及峰期变质条件

中天山地块是天山造山带的重要组成部分,其前寒武纪基底的年龄自西向东逐渐变老。星星峡群位于中天山地块最东端,是天山造山带最古老的前寒武纪基底。目前为止,有关星星峡群原岩形成的构造背景与后期发生的变形变质作用尚无详细研究。文章重点对星星峡群的变质片岩和片麻岩进行了野外观察和取样,室内开展了薄片观察、矿物电子探针分析以及全岩地球化学测试。全岩主量元素地球化学分析表明,星星峡群变质片岩和片麻岩的原岩主要为泥质岩和砂岩;微量与稀土元素结果显示,星星峡群沉积形成于大陆弧或活动大陆边缘环境。依据矿物电子探针成分分析数据结合全岩主量元素测试结果计算获得,星星峡群所经历的峰期变质温压条件大致为610~730℃,6.8~8.5 kbar。此外,通过最新的基底岩石变质年龄限定星星峡群发生峰期变质的时间大概在380 Ma。     

思茅陆块东缘二叠世末期碎屑锆石U-Pb年代学及微量元素组成研究

本文对采自云南哀牢山构造带西侧、思茅陆块东缘二叠纪末的四个砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素测试,所有样品的年龄谱都显示出250～290 Ma的显著特征峰, XD37、XD40还得到900～1000 Ma的主特征峰和400～600 Ma的次特征峰;另外两个样品XD41和XD50也具有400～600 Ma和900～1000 Ma的特征峰,但是锆石数量较少。绝大部分的碎屑锆石微量元素都指示其源岩来自岩浆弧/造山带构造环境。结合前人研究成果,我们认为这些砂岩沉积于一个靠近思茅陆块边缘的弧后盆地,该弧后盆地可能是哀牢山洋二叠纪自东向西俯冲消减而产生。