造山带沉积学之二——弧造山带的弧内沉积

笔者阐述弧造山带的弧内沉积盆地的沉积作用。在岩浆弧内出现弧内盆地和弧背前陆盆地。笔者选取典型实例,说明2类盆地的大地构造位置、盆地边界特征、盆地包含的沉积环境、沉积物类型、沉积物源和盆地构造特点。     

柴北缘果可山岩体的岩浆混合作用:来自岩相学、矿物学和地球化学证据

青海南山岩浆岩带沿柴达木盆地和西秦岭造山带北缘分布,主要由与古特提斯洋俯冲-碰撞相关的晚二叠世-三叠纪花岗岩组成。本文对柴北缘东段果可山石英闪长岩及其中镁铁质微粒包体开展岩相学、矿物学、地球化学和Sr-Nd同位素综合研究及成因约束,为探究壳-幔相互作用提供新信息。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,果可山石英闪长岩与镁铁质包体形成于～247Ma。石英闪长岩属中钾钙碱性I型花岗岩,具有中等K_2O含量(1.43%～2.18%)和高Mg~#值(48.9～52.4),还表现出富集轻稀土元素、大离子亲石元素(如U、K、Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta、Ti)和弱Eu负异常特征(Eu/Eu~*=0.71～0.85)。Sr-Nd同位素组成和矿物不平衡结构(如斜长石韵律环带和突变环带及角闪石包裹黑云母)表明,石英闪长岩主要源自镁铁质下地壳部分熔融并伴有富集地幔来源镁铁质组分的参与。镁铁质微粒包体呈椭球状,发育冷凝边和特殊的显微结构(如针状磷灰石、斜长石反环带和斜长石含刀刃状角闪石),具有更低的SiO 2含量(56.68%～59.28%)、更高的ε#Nd(t)和Mg值(58.5～62.2)以及更平坦的稀土配分曲线,暗示果可山镁铁质包体和寄主花岗岩是由源自遭受俯冲交代地幔的镁铁质岩浆与古老下地壳(古元古代晚期)来源的长英质岩浆不同比例混合形成的。结合前人对区域沉积学和构造解析研究结果,本文认为青海南山早-中三叠世岩浆活动与古特提斯洋向北俯冲诱发的幔源岩浆底侵和岩浆混合作用有关。     

西秦岭徽县-成县早白垩世盆地沉积特征及其构造意义

徽县-成县(徽成)盆地是西秦岭造山带内一个具有代表性的早白垩世走滑拉分盆地。沉积相分析结果显示,盆地内部发育不同的沉积相组合,且呈现明显的时空变化特征。盆地充填序列分析表明,徽成盆地的沉积演化可划分为4个阶段:田家坝组沉积时期、周家湾组沉积时期、鸡山组沉积早期和鸡山组沉积晚期。田家坝组沉积时期,盆地南部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积组合为主;周家湾组沉积时期,盆地西部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积组合为主;鸡山组沉积时期,盆地北部和南部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积为主。在整个沉积过程中,盆地中心表现为湖泊(前三角洲)相细粒沉积,而河流和三角洲体系则分布于冲积扇和深水湖泊(前三角洲)沉积之间。古流向和物源恢复结果证明,盆地沉积物主体来自于盆地北部、南部的花岗岩和前侏罗纪地层。盆地构造沉降和沉积充填过程主要受控于盆地北缘徽凤断裂,盆地南部抬升与盆地边界断层的活动密切相关,是盆地的主要物源区。     

陕西山阳柞水矿集区燕山期岩体矿物学特征:对岩浆性质及成矿作用的指示

山阳-柞水矿集区位于中秦岭晚古生代弧前盆地中,矿集区内出露有泥盆、石炭系地层,同时发育大量印支期和燕山期的岩浆侵入体。目前的研究显示,矿集区内出露的燕山期岩体在其内部及其与地层的接触带附近发育有强烈的热液蚀变和CuMo矿化。通过对区域内燕山期岩体的矿物学研究表明：岩体发育有大量的钾长石和斜长石,部分已发生蚀变;黑云母是原生的镁质黑云母;角闪石主要属于浅闪石和镁角闪石;绿泥石主要是铁叶绿泥石,同时岩体中还发育有榍石、磷灰石等矿物。根据黑云母和角闪石成分特征可判定山柞地区的燕山期岩体是形成于造山带环境具有壳幔混溶特征的I型花岗岩;各岩体的结晶温度大致相同,在701~789℃之间;岩浆具有较高的氧逸度。根据绿泥石估算出岩体的热液蚀变温度在250~355°C,说明形成蚀变的热液流体属于中高温/中温热液流体。通过对比可以发现：山柞地区燕山期岩体在形成环境、岩浆源区及氧逸度方面与典型的大型、超大型斑岩、斑岩-矽卡岩型CuMoAu矿床的成矿岩体具有相似的特征,而且山柞地区燕山期岩体的黑云母在TiO2、Al2O3和CaO含量及K/Na、Mg/Fe、Mg/(Mg+Fe3++Fe2++Mn)及(Fe3++ Fe2+)/(Mg+Fe3++Fe2+)比值与典型性。但是山柞地区出露的燕山期岩体的黑云母的Ti、Si与AlIV+AlVI、Fe3++Fe2+的特征与典型矿床的成矿岩体中的黑云母成分具有一定的差异;磷灰石中F、Cl和S等挥发份成分,尤其是其中SO3含量明显低于典型矿床成矿岩体,这对于Cu/Mo等成矿元素的富集沉淀具有十分不利的影响;同时山柞地区燕山期岩体普遍形成于较大的深度,也是不利于其形成大规模矿化。总体上,山阳-柞水矿集区内燕山期岩体与典型的斑岩、斑岩-矽卡岩型CuMoAu矿床相比,既有部分有利的成矿条件,也有一些不利条件,虽然难以形成大型矿床,但仍具有形成中小型矿床的潜力,在今后的找矿勘查工作中依然需要重视。     

新疆库鲁克塔格早志留世地层沉积学、物源分析新认识

库鲁克塔格地区早志留世地层主要由灰绿色砂岩和粉砂岩组成,为浊流成因,沉积环境为海底扇。运用LA-ICP-MS U-Pb方法,对早志留世2件砂岩碎屑锆石进行U-Pb年龄测定,共获得了89组U-Pb有效年龄,获得了地层的物源、研究区区域对比和早古生代的构造演化资料。碎屑锆石的谐和年龄表明,689~836Ma为早志留世地层的主要物源区,866~986Ma、1055~1463Ma和1708~2490Ma为次要物源区,部分为二次搬运。志留纪碎屑锆石的年龄概率图指出,早志留世可能为岩浆活动的安静期,早志留世之后,库鲁克塔格地区中—晚奥陶世岩石大规模隆升。碎屑锆石年龄和CL图像揭示,新元古代时期发育大量岩浆活动,可能与南天山洋向塔里木板块俯冲相关。区域变质作用同样在碎屑锆石中有所反映。     

中国青藏高原特提斯的形成与演化

青藏高原的形成是特提斯演化的结果。本文根据区域大地构造演化和沉积学证据,将青藏高原特提斯在时间上划分为3个阶段,即早期、中期和晚期。早期从震旦纪开始至奥陶—志留纪结束,这个阶段的大洋我们称作"原特提斯"。中期从泥盆纪开始至石炭—二叠纪结束,通常称这个大洋为"古特提斯"。晚期从二叠纪末、三叠纪初开始一直延续到第三纪早期,这个阶段的大洋通常被称作"新特提斯"。在空间上,青藏高原特提斯可以划分为3个区域相,即北区、中区和南区。上述3个阶段完全可以与空间上的3个区域相对应,原特提斯主要发育于北区,大洋消亡后的遗迹残留在青藏高原第5缝合带中,即西昆仑—阿尔金—北祁连缝合带。古特提斯主要发育于中区,大洋消亡后的遗迹残留在青藏高原第3、4缝合带中,即金沙江缝合带和昆仑南缘缝合带。新特提斯主要发育于南区,大洋主洋盆消亡后的遗迹残留在青藏高原第1缝合带中,即雅鲁藏布江缝合带,它的弧后盆地消亡后的遗迹残留在第2缝合带中,即班公湖—怒江缝合带。     

青藏高原造山带的垮塌与高原隆升

印度与亚洲的碰撞及前期的地体拼合产生了世界上规模最大的青藏高原碰撞造山带,并进而导致了高原的形成。但关于该造山带的形成演化过程与高原隆升的关系,一直未能取得明确的共识。本文通过对近几年来的资料总结发现,印度与亚洲的碰撞大约发型在55 Ma左右。由于新特提斯大洋板块的断离作用,形成冈底斯地区大规模的古新世—始新世花岗岩和火山岩,并发生青藏高原第一次较大规模的隆升。随着印度板块的持续向北挤压和朝亚洲大陆下的不断俯冲,该造山带岩石圈不断增厚,并在≈26 Ma左右发生岩石圈拆沉和减薄,形成全区的新生代钾质与超钾质岩浆活动,并发生全区范围内的大规模地壳隆升与剥蚀。中新世及以后,除局部地区外,青藏高原总体隆升幅度不大。因此,青藏高原的隆升与造山带的垮塌有关,而并不是由印度与亚洲碰撞而直接产生的。     

西昆仑库地韧性剪切带的40Ar/39Ar年龄

西昆仑库地以南有一套变质变形较强的岩系,前人依照区域对比关系将其划为前寒武的古老基底。对西昆仑早期构造演化的论述均基于该观点,但没有提供确凿的同位素年代学证据。笔者通过野外观察、室内研究,确认库地以南的变质变形岩系是大型韧性推覆剪切作用的产物。通过对新生变质矿物角闪石和黑云母单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄分析,确定剪切变质年龄为426-451Ma,说明库地的变质变形岩系是形成于早古生代晚期的一条大型韧性剪切带,这对于解释西昆仑的早期构造演化具有重要意义。     

北秦岭武关地区丹凤群斜长角闪岩地球化学特征、锆石SHRIMP测年及其构造意义

本文运用岩石学、地球化学和同位素年代学对分布于丹凤县武关地区的丹凤群斜长角闪岩进行了相对系统研究,岩石学和地球化学特征表明该套岩石为岛弧钙碱性玄武岩,不具备蛇绿岩单元组成特性.锆石SHRIMP测年结果表明,该套岩石中包含有古元古代～晚泥盆世(2489～360Ma)多个时期的锆石;锆石CL图像以及锆石形状研究以及区域同位素年代学、古生物化石资料共同显示,丹凤群中可能包含有泥盆纪岩石组合.分析前人对丹凤群的区域研究资料,我们认为丹凤群并非一套具有单一地层时代以及相同构造环境的岩石地层单位,而是一套由不同时代不同构造环境的岩石组合构成的俯冲-增生杂岩.区域上,丹凤群与其南侧的武关岩群、罗汉寺岩群以及部分刘岭群共同构成华北板块南缘俯冲-增生体系,其中分布有大量与俯冲作用相关的泥盆纪钙碱性侵入体,这些事实进一步证明华北板块南缘洋盆消亡时间上限至少可以持续到晚泥盆世末期.     

青海南山“金水口岩群”的时代与构造属性研究

在青海南山出露一套变质程度达角闪岩相的变沉积岩组合,被认为可与东昆仑造山带中的金水口岩群相对应,其形成时代和构造属性仍存争议。本文对该套组合中的矽线石云母石英片岩和花岗伟晶岩侵入体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb测年和Lu-Hf同位素分析,结果表明矽线石云母石英片岩碎屑锆石U-Pb年龄峰值为779Ma,明显年轻于东昆仑造山带金水口岩群物源区最小年龄峰值(1.9(Ga);对应的ε_(Hf)(t)值主要为负值(-23.7~-11.8),T_(DM2)年龄为2436~3172Ma,来自于再循环的古元古代—太古代地壳物质,少量碎屑锆石年龄为1744~2819Ma。这些特征与南祁连构造带党河南山和化隆地区元古宙变沉积岩相一致,完全不同于东昆仑造山带中的金水口群。~779Ma碎屑锆石与中祁连和南祁连构造带中新元古代岩浆岩时代相近。花岗伟晶岩形成于439±2Ma,相对应的ε_(Hf)(t)和T_(DM2)分别为-14.2~-7.7Ma和1909~2316Ma,可能为形成于俯冲相关环境下古元古代地壳物质再循环形成的S型花岗岩;775Ma继承性锆石与矽线石云母石英片岩碎屑锆石年龄峰值一致,表明矽线石云母石英片岩为花岗伟晶岩的形成提供了部分物质来源。这些事实表明,青海南山所谓"金水口岩群"的形成时间应不早于779Ma,但不晚于439Ma,其沉积物源区应为~779Ma岩浆岩,在空间上与南祁连构造带党河南山地区以及拉脊山南侧化隆地区的同时期变沉积岩具有相似的沉积物源区和构造属性。