北祁连造山带志留纪岩相古地理研究

奥陶纪—泥盆纪时期,受加里东构造活动的影响,北祁连洋盆经历了俯冲消亡至造山的复杂转换。其中,志留纪是记录了盆山转换的重要大地构造过渡阶段,然而北祁连造山带在该时期的盆地性质一直存在争议。本文对北祁连地区志留系沉积地层开展了详细的野外地质调查及室内测试分析,通过岩性、沉积构造和古生物化石组合等方面的研究,共识别出潮坪相、浅海陆棚相及半深海相三种沉积相类型。此外,基于前人的研究成果和本研究的新资料,编制了全新的北祁连地区志留纪沉积构造格架、沉积盆地类型及空间配置关系图。在此基础上,通过区域地层对比,以及岩相古地理编图研究,重建了北祁连造山带志留纪沉积盆地充填序列,并采用造山带岩相古地理编图方法编制了全新的研究区志留纪岩相古地理图。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界碎屑锆石U-Pb年龄及其构造意义

通过对鄂尔多斯盆地西南部晚古生代山西组1段和下石盒子组8段碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结合周缘地层年龄结构和地质历史事件,进而追寻盆地沉积物物源,推断盆地与造山带的盆山耦合过程。研究表明105个岩浆成因的碎屑锆石可分为4个年龄组段:(1)260~340 Ma,占总数的21.9%,推断物源主要来自北秦岭和西秦岭构造带;(2)370~470 Ma,占总数的24.8%,反映物源主要来自北秦岭、西秦岭构造带和北祁连造山带;(3)1600~2000 Ma,占总数的32.4%,指示物源来自北秦岭造山带、北祁造山带和华北板块;(4)2300~2600 Ma,占总数的15.2%,物源分别来自华北板块基底结晶岩系、北祁连构造带、北秦岭构造带和西秦岭构造带。研究区总体上具有来自北秦岭造山带、西秦岭造山带、北祁连造山带、兴蒙造山带及华北板块基底五个物源区,其中兴蒙造山带、北秦岭造山带和北祁连造山带为主要物源区。古生代碎屑锆石年龄证实了鄂尔多斯盆地西南部奥陶纪被动大陆边缘形成,志留纪—泥盆纪转化为陆-陆碰撞造山带,石炭纪—二叠纪逐渐由造山带转化为沉积盆地。     

北祁连西段肃南地区下志留统肮脏沟组河流相的发现及其大地构造意义

北祁连地区位于中国中央造山带中段,具有典型造山带的特征。区内志留系肮脏沟组沉积环境存在较大争议,以致对其沉积期古地理格局的认识就存在很大差异。本研究选取志留系肮脏沟组发育齐全的肃南地区老虎沟剖面为研究对象,通过野外剖面实测、室内薄片鉴定和碎屑岩粒度分析等方法对老虎沟剖面肮脏沟组沉积充填序列、沉积构造和沉积相类型进行了细致分析。北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组发育大套的砾岩、砂砾岩和含砾砂岩,沉积构造以大型槽状交错层理、板状交错层理、平行层理和底冲刷构造为主,其中砂岩碎屑的成分和结构成熟度都较低;砂岩段的滚动组分含量较高,纵向剖面上显示为向上远离物源区,粒度变细的演化序列。沉积特征指示北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组的沉积相为辫状河流相,并非前人认为的造山俯冲阶段或者弧陆碰撞阶段的深水海相沉积,而是已经发生陆—陆碰撞形成的陆相沉积。此时北祁连东部地区还未发生陆—陆碰撞,由此可知北祁连在早志留世碰撞为"西早东晚"的不规则点式碰撞。本研究有助于深化对北祁连造山带志留纪的古地理格局和其大地构造背景的认识。     

北祁连西段肃南地区下志留统肮脏沟组河流相的发现及其大地构造意义

北祁连地区位于中国中央造山带中段,具有典型造山带的特征。区内志留系肮脏沟组沉积环境存在较大争议,以致对其沉积期古地理格局的认识就存在很大差异。本研究选取志留系肮脏沟组发育齐全的肃南地区老虎沟剖面为研究对象,通过野外剖面实测、室内薄片鉴定和碎屑岩粒度分析等方法对老虎沟剖面肮脏沟组沉积充填序列、沉积构造和沉积相类型进行了细致分析。北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组发育大套的砾岩、砂砾岩和含砾砂岩,沉积构造以大型槽状交错层理、板状交错层理、平行层理和底冲刷构造为主,其中砂岩碎屑的成分和结构成熟度都较低;砂岩段的滚动组分含量较高,纵向剖面上显示为向上远离物源区,粒度变细的演化序列。沉积特征指示北祁连肃南地区老虎沟剖面志留系肮脏沟组的沉积相为辫状河流相,并非前人认为的造山俯冲阶段或者弧陆碰撞阶段的深水海相沉积,而是已经发生陆—陆碰撞形成的陆相沉积。此时北祁连东部地区还未发生陆—陆碰撞,由此可知北祁连在早志留世碰撞为“西早东晚”的不规则点式碰撞。本研究有助于深化对北祁连造山带志留纪的古地理格局和其大地构造背景的认识。     

北祁连造山带晚奥陶世-泥盆纪构造演化: 碎屑锆石年代学证据

北祁连造山带晚奥陶世-泥盆纪处于同造山的构造背景.上奥陶统-泥盆系沿造山带不对称分布.上奥陶统-泥盆系碎屑锆石年代学特征显示, 造山带东段武威一带上奥陶统底部沉积物主要来自北祁连岛弧, 南部中祁连地块和北部华北板块的沉积物在上奥陶统上部才出现, 根据同沉积锆石年龄将中祁连地块和华北板块在东段初始碰撞的时间限定在470~450 Ma之间; 中祁连地块和华北板块的物质在造山带西段肃南一带被保存在下志留统, 地层中也有大量来自早古生代北祁连岛弧和同碰撞花岗岩的物质, 暗示造山带西段的碰撞时间在早志留世.而造山带东段下志留统中却仅有来自中祁连地块和华北板块的物质, 缺乏代表北祁连岛弧的早古生代碎屑锆石年龄, 对比上奥陶统-下志留统岩相分布和碎屑锆石年代学特征, 北祁连造山带的碰撞具有"东早西晚"的"斜向碰撞、不规则边缘碰撞"的特征, 而这种碰撞方式导致中祁连地块在造山带东段仰冲到北祁连岛弧之上, 阻止北祁连岛弧为盆地提供沉积物; 泥盆纪早期, 北祁连岛弧年龄在东段下、中泥盆统中重新出现, 结合志留系和泥盆系在造山带东、西两段的分布和变形特征推断, 泥盆纪早期北祁连造山带具有"东强西弱"的不均一隆升特征, 这种差异隆升特征是由"东早西晚"的"斜向碰撞、不规则边缘碰撞"引起的, 它导致了北祁连岛弧在造山带东段被重新剥露出地表, 同时来自早期中、上志留统以及同碰撞花岗岩的物质也被汇入盆地.河西走廊盆地性质经历了弧后盆地-弧后残留洋盆-前陆盆地的转换过程.      

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.     

北祁连永登石灰沟奥陶纪硅质岩地球化学特征及大地构造意义

北祁连造山带位于华北板块西南缘,是中一南祁连微板块与华北板块碰撞形成的加里东造山带。永登石灰沟位于北祁连东段,跨奥陶纪岛弧构造带。永登石灰沟一带奥陶系主要分布中堡群,其主要为中基性火山岩、火山碎屑岩夹硅质岩、大理岩、板岩及变质砂岩。硅质岩的沉积地球化学研究表明,与岛弧火山岩共生的硅质岩为生物成因,形成于大陆边缘盆地的构造背景。但硅质岩稀土元素特征反映其受陆源影响不明显,为远离陆源的深水盆地沉积。推测北祁连奥陶纪处于多岛洋的构造背景,北祁连奥陶纪存在宽阔、多岛的古洋盆。     

北祁连肃南一带奥陶纪硅质岩沉积地球化学特征及其多岛洋构造意义

北祁连造山带位于华北板块西南缘, 是柴达木微板块与华北板块碰撞形成的加里东造山带.北祁连肃南百泉门—边马沟位于北祁连西段, 跨奥陶纪弧后盆地、岛弧、海沟俯冲杂岩等构造带和百泉门—九个泉、大岔大坂、边马沟3个蛇绿岩带.北祁连肃南一带奥陶系主要分布阴沟组地层, 主要为中基性火山岩、火山碎屑岩夹硅质岩、大理岩、变质泥岩(板岩或片岩) 及砂岩.硅质岩的沉积地球化学研究表明, 边马沟与大洋俯冲蛇绿杂岩共生的硅质岩、大岔大坂与岛弧蛇绿岩共生的硅质岩及九个泉、百泉门与弧后蛇绿岩共生的硅质岩均形成于大陆边缘盆地的构造背景, 但硅质岩稀土元素特征反映其受陆源影响不明显, 为远离陆源的深水盆地沉积.推测北祁连奥陶纪处于多岛洋的构造背景, 北祁连奥陶纪存在宽阔、多岛的古洋盆.      

北祁连-河西走廊志留纪和泥盆纪古地理及其对同造山过程的沉积响应

北祁连-河西走廊志留系包括下志留统鹿角沟砾岩和肮脏沟组、中志留统泉脑沟山组和上志留统旱峡组，泥盆系包括中、下泥盆统老君山组和上泥盆统沙流水组。鹿角沟砾岩为水下冲积扇沉积，断续分布于北祁连西段。肮脏沟组在北祁连-河西走廊分布广泛，主要为半深海碎屑复理石沉积。泉脑沟山组和旱峡组分布于北祁连和河西走廊西段，前者以浅海相砂泥岩和泥灰岩为主，后者以滨海潮坪-浅海碎屑岩沉积为主。老君山组分布于古祁连山山前和山间盆地，为粗碎屑磨拉石沉积。沙流水组分布于河西走廊东段，为湖相沉积。区域古地理分析表明，北祁连-河西走廊志留纪-泥盆纪的古地理主要受北祁连加里东-早海西期不规则造山作用控制。鹿角沟砾岩标志着弧-陆碰撞最早发生于早志留世早期。早志留世北祁连-河西走廊由弧后残余盆地向前陆盆地转化。中、晚志留世北祁连东段剧烈造山并与阿拉善古陆的连接，前陆盆地限于北祁连-河西走廊西段。志留纪末期为北祁连的主造山期，泥盆纪形成高峻的古祁连山。早、中泥盆世形成山前和山间盆地的粗碎屑磨拉石沉积。晚泥盆世造山带西段造山作用剧烈，形成剥蚀区。东段造山作用微弱，山地被剥蚀，山前形成湖泊相的晚泥盆世沉积。     

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。     

北祁连造山带低温榴辉岩的变质作用演化

北祁连造山带是在早古生代时期由洋壳俯冲形成的俯冲-碰撞造山带,主要岩石单元包括蛇绿岩、低温高压变质岩、岛弧火山岩、花岗岩体、志留纪复理石和泥盆纪磨拉石组合等.     

贺兰山地区中奥陶统樱桃沟组物源及构造背景分析

鄂尔多斯盆地西缘贺兰山地区的樱桃沟组发育一套夹有碳酸盐滑塌重力流沉积的陆源碎屑岩。由于缺少可靠的物源数据,对早古生代鄂尔多斯盆地西缘的构造背景尚未有定论。本文对樱桃沟组碎屑岩进行了地球化学及岩石学分析,砂岩碎屑组分特征表明,该组源区大地构造背景为再旋回造山带。常量元素和微量元素地球化学特征表明樱桃沟组的物源呈现双物源的特点。更进一步,樱桃沟组的稀土元素配分模式对比表明了樱桃沟组碎屑岩的物源来自阿拉善古陆和/或北祁连造山带。综合分析砂岩的常量元素、微量元素和稀土元素的地球化学特征,经构造判别图解,认为樱桃沟组物源区主要为主动大陆边缘,也有来自被动大陆边缘的信息,表明贺兰山地区业已受到北祁连早古生代造山带的影响。樱桃沟组与研究区周缘造山带稀土元素配分模式对比研究显示,前者与其北西部阿拉善古陆和南西部北祁早古生代连造山带花岗岩露头稀土元素配分模式一致,均表现为轻稀土富集,重稀土亏损的右倾模式,具有轻微的Eu负异常和明显的Tm负异常,结合中奥陶世鄂尔多斯西缘古水流和碎屑锆石年龄分布特征,认为樱桃沟组的物源主要来自祁连造山带,部分来自阿拉善古陆。     

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。     

北祁连加里东造山带从挤压到伸展造山机制的转换

早古生代早期，北祁连造山带发生强烈的挤压变形作用，形成加里东期的俯冲－增生杂岩、高压变质岩，并使造山带岩石圈地壳加厚缩短。志留纪末期，加厚的造山带岩石圈由于垮塌作用及根部的拆沉作用，使造山带从挤压造山机制转换为伸展造山机制，并进入后造山伸展作用阶段，增厚的岩石圈开始减薄，发生不同层次的伸展作用，同时伴随花岗岩及Ａｎ∈变质岩的穹隆以及泥盆纪磨拉石盆地上叠盆地（Ｃ－Ｔ）的形成。石炭纪末，北祁连造山带岩石圈地壳已基本减薄到正常厚度。而现今的北祁连造山带的缩短和抬升则为喜马拉雅期再造山作用的产物     

天水地区花岗岩类及其构造演化

通过对地处祁连造山带与秦岭造山带结合部位的天水地区花岗岩类的岩石学、岩石化学、地球化学等资料的分析研究,区内花岗岩类可划分为3个构造岩浆带.对大量的花岗岩类构造环境信息综合分析表明,祁连造山带和秦岭造山带在晚古生代之前,二者分属两大造山带,具有皆然不同的岩浆事件和大地构造背景及其演化模式.直到晚古生代之后,祁连造山带才与秦岭造山带一道共同进入陆内演化阶段.花岗岩类为探索本区构造演化特征提供了佐证,具有重要研究意义.     

雅鲁藏布江周缘前陆盆地物源分析及构造演化

本文通过雅鲁藏布江缝合带南侧江孜和岗巴地区晚白垩世-古近纪沉积地层的碎屑岩岩石学、地球化学和铬尖晶石电子探针分析,揭示了碰撞前后沉积盆地的物源区变化,提供了盆地和造山带早期的演化历史.江孜地区上白垩统宗卓组属于弧-陆或陆-陆碰撞背景下的海沟沉积.日朗砾岩中的岩屑质长石砂岩地球化学特征反映有大洋岛弧物质的注入,物源区为大洋岛弧或增生楔.上古新统-下始新统甲查拉组长石质岩屑砂岩反映了冈底斯岛弧和再循环造山带物源区特征,是陆-陆碰撞背景下形成的周缘前陆盆地的前渊沉积.岗巴地区古新统基堵拉组石英砂岩表现为印度大陆内部物源区特征,而始新统遮普惹组岩屑砂岩为再循环造山带和冈底斯岛弧物源区.沉积特征和物源区综合研究表明,雅鲁藏布江周缘前陆盆地在古新世期间开始发育,它指示了印度与欧亚板块的初始碰撞时间.     

北祁连加里东造山带从挤压到伸展造山机制的转换

早古生代早期，北祁连造山带发生强烈的挤压变形作用形成加里东期的俯冲－增生杂岩，高压变质岩，并使造山带岩石圈地壳加厚缩短，志留纪末期，加厚的造山带岩石圈由于垮塌作用及根部的拆沉作用，使造山带从挤压造山机制转换为伸展造山机制，并进入后造山伸展作用阶段，增厚的岩石圈开始减薄，发生不同层次的伸展作用，同时伴随花岗岩及Ａｎ∈变质岩的穹隆以及泥盆纪磨拉石盆地上叠盆地的形成。石炭纪末，北祁连造山带岩石圈地层已基     

西秦岭造山带泥盆纪沉积地质学和动力沉积学:造山带沉积地质学研究的思想、内容与方法

造山带沉积地质学是融造山带地层学、沉积学、大地构造学及地球物理、地球化学等为一体的综合性分支学科，被誉为近年来自层序地层学诞生之后，沉积学领域又一次Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ式的跃进．本文着重介绍了造山带沉积地质学研究中应坚持以活动论思想为指导，借鉴沉积盆地分析中整体分析、综合分析、背景分析和演化分析的学术思想和工作原理，并结合造山带结构和盆地及古海洋格局，确定造山带沉积地质学研究内容和技术路线、造山带沉积地质学包括造山带区域地层学、区域沉积学、区域构造学、地层层序和沉积演化、古地理和古海洋格局、动力沉积学和动力演化模式等内容和多层次综合研究的技术路线。     

江南造山带是否格林威尔期造山带?——关于华南前寒武纪地质的几个问题

本世纪初这几年利用SHRIMP和La-ICP-MS锆石U-Pb法及其他新的定年方法已获得的定年结果表明,扬子与华夏板块的拼合发生在870～820Ma之间,形成格林威尔造山带的"陆-陆碰撞"发生在1190～980Ma期间,江南造山带的碰撞事件要滞后320～160Ma。江南造山带形成过程中普遍发生绿片岩相的区域变质作用,未找到格林威尔造山带中广泛存在的麻粒岩相的高级变质记录。根据这两点,目前无法确认江南造山带是格林威尔期造山带。江南造山带可能是Rodinia向Gondwana超级大陆过渡过程中两相邻陆块拼合的产物。在江南造山带西段,作为基底出露的四堡群、梵净山群、冷家溪群等曾被认为是中元古代地层,这些地层中砂岩的碎屑锆石定年表明,这些基底地层的最大沉积年龄为870～860Ma,属于新元古代。沿着江南造山带分布的S-型花岗岩可作为板块间碰撞、造山事件的岩石学记录,并非地幔柱岩浆作用的产物。江南造山带西段～760Ma的部分基性火山-侵入岩、扬子地块周边及华夏地块某些新元古代"双峰式火山岩"(803～818Ma)中的基性火山岩具OIB的地球化学特征,它们的规模很小,是造山后伸展阶段、软流圈局部上侵形成的,不能作为Rodinia裂解的岩石学证据。     

西秦岭伯阳—元龙地区中泥盆统变砂岩碎屑锆石U-Pb年龄和地球化学特征及地质意义

对北秦岭—祁连结合部位伯阳—元龙地区一套变砂岩进行的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测年结果表明,变砂岩碎屑锆石年龄的时间跨度极大(407～2483 Ma),有多个测点的年龄数据落入早泥盆世范围,说明变砂岩的沉积时代不应早于早泥盆世,结合区域地质资料将其形成时代确定为中泥盆世。变砂岩的主要物源是西秦岭造山带和扬子克拉通。结合地球化学特征推断变砂岩主体形成于活动大陆边缘构造背景,石英砂岩原岩中含有偏基性的火山物质,经过高绿片岩相—低角闪岩相变质作用形成富含黑云母和角闪石的变砂岩。本文的研究结果表明,中泥盆世天水—武山板块缝合带已经基本缝合,但未完全缝合,一方面导致源自扬子克拉通的碎屑物可以到达西秦岭北带,另一方面在西秦岭天水—武山构造带的部分区域可能仍有残余洋盆俯冲活动。