南天山库米什蛇绿混杂岩带中硅质岩的元素地球化学特征及其形成环境

南天山库米什铜花山地区蛇绿混杂岩带不同岩块中的硅质岩高Al_2O_3和Al_2O_3/TiO_2,Zr、Nb、Hf、Ta和Th与Al_2O_3等陆源元素具较好正相关性,北关页岩标准化稀土模式呈现无Ce负异常(Ce/Ce~*=1．05～1．33)的典型大陆边缘硅质岩平坦稀土谱型,它们的(La/Ce)_SN=0．74～0．98,Ti/V=5．10～122．18,V/Y=0．39～6．03,均与大陆边缘硅质岩值相当,表明这些硅质岩形成在明显受陆源物质影响与大陆边缘密切相关的环境。但不同岩块硅质岩的物源区仍存在一定差异。其中,与泥岩成互层产出的红色硅质岩的Th/Sc=0．56—4．35,具Eu负异常(Eu/Eu~*=0．56～0．71)明显的较陡右倾球粒陨石标准化稀土谱型(La_N/Yb_N=3．92～7．43),与分异岩浆弧源区特征类似,可能形成在相对近陆缘的弧前盆地,其源区物质主要来自分异岩浆弧。而成夹层产出于基性熔岩中的绿色硅质岩呈现为Eu负异常较弱(Eu/Eu~*=0．72～0．93)右倾较缓的稀土谱型(La_n/Yb_n=4．15～6．69),其Th/Sc=0．57～0．87,反映有洋内弧物质加入的影响,因此它们可能形成于相对远离大陆、除有未分异基性程度较高的洋内弧物质输入外,仍受到陆缘物质影响的有限洋盆环境。根据硅质岩晚古生代初的放射虫化石推断,该地区硅质岩在晚古生代初期形成,南天山构造带已进入板块汇聚俯冲消减洋盆萎缩的发展演化阶段。     

南天山造山带中段推覆体内部变形及其与逆冲构造的关系

南天山造山带是古生代期间塔里木板块与伊犁—伊塞克湖板块对接、碰撞的产物 ,主体由向南逆冲的推覆体组成。推覆体内部变形构造在垂直于主断面方向上呈规律性变化。从推覆体底部向上 ,褶皱从 A型褶皱 ,紧闭、等斜的 B型褶皱 ,前翼褶皱经斜歪、倒转褶皱渐变为对称的尖棱或箱状 B型褶皱 ;构造面理从发育主断面近平行的 S-面理及剪切滑移的 C-面理渐变为只发育与主断面近垂直的 D-面理。据此 ,可把推覆体自下而上划分成为递进剪切、过渡和等轴挤压三个变形域。变形过程分析表明 ,存在水平挤压变形和随后的简单剪切变形两个变形阶段 ,前者发育于主断裂面形成之前 ,后者发育于主断裂面形成之后。这指示南天山造山带以变形扩展速率高于断裂扩展速率为特征     

关于南天山碰撞造山时代的讨论

南天山是天山山脉的一支,是中亚型造山带的典型代表,它经历了复杂的增生—碰撞过程。关于古南天山洋最终闭合—碰撞造山(碰撞事件)发生的时间一直存在不同的认识,争论由来已久。综合分析南天山造山带的构造、地层、古生物、岩石、地球化学和同位素年代学等方面的资料,特别是对放射虫、蛇绿岩、蓝片岩、火山弧及前陆盆地沉积等地质事实的研究,我们认为,南天山碰撞造山作用起始于二叠纪末—三叠纪初。     

南天山拜城县波孜果尔A型花岗岩类锆石U-Pb定年及其Lu-Hf同位素组成

新疆拜城县波孜果尔A型花岗岩类岩体位于塔里木地台北缘及邻区的近东西向碱性侵入岩带上,主要岩石类型为霓石钠闪石英碱长正长岩、霓石钠闪碱长花岗岩、黑云母碱长正长岩。全岩SiO₂=68.97%~74.14%,Na₂O+K₂O=9.67%~11.19%,Al₂O₃=13.72%~15.26%,Fe₂O₃=0.18%~1.41%,FeO=0.91%~1.51%,CaO=0.35%~0.63%。稀土元素总量较高,ΣREE=298×10^-6~1286×10^-6,平均706×10^-6,轻稀土富集,重稀土亏损,强烈的Eu负异常,呈“右倾海鸥型”的稀土元素配分模式。富Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,亏损Ba、K、Sr等大离子亲石元素,Zr+Nb+Ce+Y=936×10^-6~3684×10^-6,平均1813×10^-6。为A1型花岗岩。岩体形成于早二叠纪。锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为287.7~291.6Ma,平均289.8Ma,岩体形成后,在279.1~282Ma左右经历了后期热液流体的改造。锆石ε_Hf（t）值为-6.3~9.0,两阶段模式年龄（t_DM2）跨越古元古代晚期-新元古代中期,主要集中在中元古代。岩浆平均温度832~839℃,形成于非造山的板内构造环境,且具高温、无水、低氧逸度的成岩特点。该岩体具有壳幔混源的特点。     

南天山西段巴雷公花岗岩体的地质年代学及锆石Hf同位素特征——岩石成因及对构造演化的约束

位于中国南天山增生造山带西段的巴雷公岩体的岩石类型为黑云母二长花岗岩。岩体中2件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为291±3 Ma和283±3 Ma。该岩体具有较高的SiO2(65.88%~72.99%)、K2O(4.23%~6.86%)和全碱含量(K2O+Na2O=7.45%~9.96%),呈现明显的Ba、Nb-Ta、Sr、P和Ti的负异常,以及轻稀土元素相对于重稀土元素的轻-中度富集和明显的Eu负异常(δEu=0.27~0.60)。上述这些特征与A型花岗岩一致。其锆石的εHf(t)值为-4.3~+1.7,二阶段Hf模式年龄为1.20~1.58 Ga。锆石Hf同位素和全岩地球化学特征暗示岩体起源于高温、低压条件下的下地壳中元古代角闪岩相变质基性火成岩的部分熔融。巴雷公岩体的围岩属于代表了南天山洋残迹的蛇绿混杂岩的一部分。巴雷公岩体无变形,侵入至蛇绿混杂岩单元中,具有"钉合岩体"的特点,从而为进一步限定洋盆闭合于二叠纪之前提供了证据。南天山增生造山带二叠纪岩体的Hf同位素均显示古老物源,揭示该增生造山带深部均为古老物质,是塔里木古老基底物质大量卷入的反映。     

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。     

新疆南天山阿沙哇义金矿床的成因与找矿启示:来自流体和硫化物成分的限定

阿沙哇义金矿位于中国新疆南天山造山带,属于著名的中亚南天山锑-汞-金成矿带的东延部分。该矿床严格受断裂所控制,以浸染状黄铁矿化、毒砂化为特征。矿化可分为三个阶段:早期无矿或贫矿石英阶段,中期石英多金属硫化物阶段,晚期石英-碳酸盐阶段。其中,中期是主要成矿阶段。成矿流体气相成分以H_2O为主,摩尔含量为75%～93%,其次为CO_2,摩尔含量为6%～25%,其余为CH_4、C_2H_6、H_2S、N_2和Ar;液相成分阳离子以Na~+为主,含少量K~+、Ca~(2+)离子,阴离子以Cl~-为主,SO~(2-)次之;矿石的Au含量与其流体的CO_2含量呈反相关,与K~+含量呈正相关。硫化物成分分析结果表明:(1)围岩地层和矿石中的黄铁矿和毒砂是重要的载金矿物,黄铁矿Au含量为0～0. 09%,平均值0. 03%;毒砂Au含量为0～0. 28%,平均值0. 07%;(2)黄铁矿和毒砂Au含量与其自形程度没有明显的相关性;(3)环带状黄铁矿较均质结构黄铁矿具有更高的Au含量;(4)岩体中的黄铁矿几乎不含Au。在成矿构造环境、成矿流体特征及演化、金矿富集机制、成矿温压条件等方面,该矿床与世界上大多数造山型金矿显示出一致性,成矿类型应属于剥蚀程度较浅的造山型金矿。断层阀作用控制的断层愈合-破裂导致的流体不混溶作用是本区金富集、沉淀的最重要机制,但流体混合机制对金的富集沉淀也发挥了作用。黄铁矿、毒砂发育及较多的含炭物质三者共存是本区寻找富矿的关键标志。     

南天山西段地震尾波Q值研究

基于新疆地震台网的数字地震波形资料,采用Aki的地震尾波单次散射模型,选取了南天山西段10个台站周围60km范围内M_S≥2.0的397次地震事件计算并得到了不同台站的尾波Qc值。结果显示,南天山西段尾波Q_0值平均值在140~390之间,其中喀什台和乌恰台Q_0值最低;频率相关系数η的平均值在0.62~1.00之间,拟合平均Q值与对应频率之间的关系结果为Q=261.2±110.8f~(0.80±0.28),表明该地区是以低Q_0高η值为特征的构造活跃区。     

滑脱褶皱陡坎的变形特征和运动学模型:以帕米尔-南天山前陆地区明尧勒背斜为例

褶皱陡坎是褶皱变形过程中形成的地貌陡坎,是近期发现的一种不同于断层陡坎的构造作用形成的陡坎状地貌。在缺少地震反射剖面等深部资料时,利用褶皱陡坎可对活动褶皱的变形特征和生长演化历史进行限定,但迄今为止有关研究较少。位于帕米尔-南天山前陆地区的明尧勒背斜为第四纪活动的滑脱褶皱。在背斜南翼的河流阶地上发育了一系列褶皱陡坎:在T2和T3b阶地上,褶皱陡坎的高度/宽度/坡度分别为16m/40m/25°和20m/50m/26°,陡坎位置与下伏基岩中向斜枢纽位置对应。通过对这些褶皱陡坎的分析,得出:1)这些褶皱陡坎是滑脱褶皱通过膝折带迁移机制形成的。2)褶皱陡坎形成初期,陡坎高度、宽度和坡度逐渐增大;当陡坎宽度达到枢纽带宽度2倍时,陡坎坡度将达到最大值;之后尽管陡坎高度和宽度逐渐增大,其坡度将保持恒定。3)褶皱陡坎吸收的缩短增量与陡坎高度和下伏地层倾角间存在定量几何关系。根据T2阶地上褶皱陡坎的高度约16m和暴露年龄约8ka,估算T2阶地面暴露以来明尧勒背斜南翼的缩短速率为~1.3mm/a。在上述分析基础上,还对比总结了滑脱褶皱陡坎和断弯褶皱陡坎的异同点。     

南天山基性麻粒岩中变形石英和石榴子石的TEM研究

基性麻粒岩产于大陆地壳深部,它的研究可以为大陆岩石圈的性质、组成、演化和深部动力学过程提供重要信息。南天山库米什榆树沟地区发育总厚达1000多米的基性麻粒岩构造岩片,走向南东,朝北东推覆。剖面上和石炭纪蛇绿混杂岩共存,并发生了石榴子石的旋转变形和强烈的石英-长石矿物相韧性变形。然而它们的变形条件至今尚未被研究。本文运用透射电镜(TEM)超微组构技术对榆树沟基性麻粒岩中石英和石榴子石进行了详细研究,结果表明,石英中存在着丰富的超显微变形构造,自由位错、亚颗粒和位错网非常发育,这表明研究区基性麻粒岩在折返抬升过程中曾遭受过较强的石英-长石相韧性变形作用;石榴子石中的超微变形构造则极为少见,只在其中发现几根自由位错,并在其颗粒边缘发现少量亚颗粒构造,说明该矿物主体属于脆性变形。这两种矿物变形性质的差异,反映了石榴子石的晶体结构在该条件下比石英更稳定,而且说明石榴子石的变质温度没有超过900℃,也就是说,本区麻粒岩的变质作用并非发生在极高温度的条件下。