新疆东天山及邻区石炭—二叠纪中基性岩浆岩成因演化及构造意义

发布时间：2017-04-24 01:10

  本文关键词：新疆东天山及邻区石炭—二叠纪中基性岩浆岩成因演化及构造意义，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：东天山及其邻区位于新疆北部天山造山带东段,是由西伯利亚、准噶尔—哈萨克斯坦和塔里木三大陆块拼贴而成,经历了早古生代古亚洲洋的扩张和洋—陆俯冲,以及晚古生代板块的闭合碰撞和碰撞后的板内演化阶段,并在二叠纪期间,叠加了地幔柱作用的影响。晚古生代,是天山造山带洋—陆格局转换的重要时期,尤其是石炭—二叠纪期间,在大规模洋—陆俯冲、陆—陆碰撞以及地幔柱作用共同导致的复杂构造背景下,东天山及其邻区广泛分布晚古生代的岩浆岩。研究这些岩浆岩的时代以及岩石学成因,对了解区域上晚古生代大地构造演化及其地球动力学背景有着重要的科学意义。由于中基性岩浆岩的特征相对中酸性岩类更能反映其岩浆源区的组成和深部动力学环境,本文主要以中基性岩浆岩为研究对象。分别选择了位于板块聚合部位的冰达坂—后峡和康古尔塔格—黄山地区,以及分别位于塔里木板块北部的黑山岭和准噶尔—哈萨克斯坦板块南部的巴里坤塔格地区,其中,巴里坤塔格和黑山岭地区由于受地理环境等因素的限制,研究程度很低,大量岩浆岩缺乏定年以及岩石地球化学的数据;而冰达坂—后峡与康古尔塔格—黄山地区,虽然研究程度相对较高,由于地处两大板块的缝合边界部位,构造背景复杂,已有研究对其岩浆岩成因及构造演化环境的认识仍然存在很大的争议。论文通过对东天山及邻区这4个重点研究区同时代(石炭—二叠纪)中基性岩浆岩进行岩石学、岩石地球化学、Sr-Nd-Pb同位素地球化学以及锆石SHRIMP U-Pb年代学的研究,精确了东天山及其邻区石炭—二叠纪岩浆活动的时代,反演各区岩浆岩的源区性质及成岩过程;并在此基础上,通过对4个研究区石炭—二叠纪中基性岩浆岩年代学、地球化学特征的综合对比,归纳了东天山及其邻区石炭—二叠纪中基性岩浆作用的时空演化,限定了古亚洲洋在东天山及邻区一带的闭合时限。论文主要取得以下认识和进展:(1)运用锆石SHRIMP U-Pb法精确测定黑山岭和冰达坂—后峡地区中基性岩浆岩的形成时代:黑山岭地区两件中基性火山岩年龄分别为298±5Ma和277±5.8Ma,两件侵入岩年龄分别为296±4.1Ma和294±3.7Ma;冰达坂—后峡一带玄武岩年龄为272±3.6Ma,侵入岩的年龄为310~291Ma。根据以上数据,我们将此次研究对象中基性岩浆岩的时代限定在晚石炭世—早二叠世。(2)冰达坂—后峡地区时代为310~302Ma的中基性侵入岩,主要为钙碱性和高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,稀土配分模式均表现为一致的轻稀土富集右倾型,反映了其母岩浆的同源性,Sr-Nd同位素特征为(87sr/86sr)ⅰ=0.70318~0.70359、εnd(t)=6.5~7.0,说明其源区为亏损地幔。岩石形成于岛弧环境,是古亚洲洋在晚石炭世期间向北部准噶尔—哈萨克斯坦板块下方俯冲消减的产物。该区时代为272ma的玄武岩为钙碱性岩石系列,形成于板内环境,是古亚洲洋闭合以后,板内后碰撞伸展阶段的产物。其微量元素特征与弧火山岩相似,是由于源区加入了早期被俯冲流体交代过的地幔楔物质而引起的。(3)康古尔塔格—黄山地区分布在缝合带南北两个构造带的中基性火山岩时代以晚石炭世(300~290ma)为主,主要由玄武岩和安山岩组成。化学成分上属钙碱性系列,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,大部分火山岩近一致的曲线型式反映来自统一的源区。岩石形成于岛弧环境。为古亚洲洋在晚石炭世期间同时向北部准噶尔—哈萨克斯坦和南部塔里木板块之下双向俯冲的产物。上部发育二叠纪的火山磨拉石建造,代表造山作用的结束和板内后碰撞演化阶段的开始。(4)巴里坤塔格地区火山岩普遍具双峰式特征,中基性火山岩(时代为296ma)主要为拉斑玄武岩系列,中基性侵入岩(316ma和289ma)主要为钙碱性和高钾钙碱性系列,岩石均形成于板内环境,是晚石炭世古博格达陆内裂谷的一部分。普遍富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,表现出与弧火山岩相似微量元素特征,是由于岩浆源区受早期俯冲流体交代作用影响的结果。其成岩机制为板内拉张环境引起的幔源物质主动上升,并受哈尔里克早期岛弧物质混染的影响。(5)黑山岭一带时代为298ma和277ma两个阶段的中基性火山岩分别显示出不同的地球化学特征:一阶段火山岩(298±5ma)岩石地球化学特征与冰达坂—后峡和康古尔塔格—黄山地区形成于岛弧构造背景的中基性火山岩特征相似,且普遍与区内同时期中基性侵入岩具有同源演化的特征,是在塔里木裂陷的基础上,北山地区有限洋盆持续收缩的产物。二阶段中基性火山岩(277±5.8ma)属拉斑玄武岩系列,具强烈正nb异常以及oib亲和性,无地壳物质混染,形成于板内后碰撞伸展构造背景,在成因上显示与塔里木二叠纪大火成岩省(lips)的相关性。其岩石成因与二叠纪期间叠加的塔里木大火成岩省(lips)的作用相关,深部岩浆熔体的快速上升,形成塔里木板内拉张环境下无地壳混染的玄武岩类。(6)综合对比4个研究区晚石炭世—早二叠世期间中基性岩浆岩的成岩时代和构造演化环境,在310~290ma期间,冰达坂—后峡、康古尔塔格—黄山以及黑山岭地区都具有岛弧环境的特征,说明该时期古亚洲洋的俯冲在东天山及邻区一带仍然存在;在290~270ma期间,4个研究区都显示出板内演化的构造环境特征,标志着古亚洲洋在该时期已经全面关闭,全区进入板内演化阶段。其中黑山岭地区地幔柱成因的玄武岩时代为277Ma,表明东天山及其邻区一带叠加塔里木地幔柱岩浆作用的时代为早二叠世晚期。
【关键词】：东天山及邻区 晚石炭世—早二叠世 中基性岩浆岩 板内裂谷 陆缘岛弧 板块俯冲 地幔柱 古亚洲洋闭合
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P588.1
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪言14-23
• 1.1 选题依据及意义14-16
• 1.2 研究现状16-18
• 1.2.1 火山岩研究现状及进展16
• 1.2.2 侵入岩研究现状及进展16-17
• 1.2.3 东天山地区相关研究现状及存在问题17-18
• 1.3 研究思路、研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 研究思路18-19
• 1.3.2 研究内容19
• 1.3.3 技术路线19-20
• 1.3.4 样品测试分析方法20
• 1.4 野外工作概况与完成工作量20-21
• 1.5 主要研究进展和认识21-23
• 第二章 区域地质背景23-46
• 2.1 北部巴里坤塔格地区29-35
• 2.1.1 区域地层30
• 2.1.2 区域构造30-33
• 2.1.3 区域岩浆岩33-34
• 2.1.4 区域石炭—二叠纪构造—岩浆—成矿耦合关系34-35
• 2.2 南部黑山岭地区35-39
• 2.2.1 区域地层35
• 2.2.2 区域构造35-37
• 2.2.3 区域岩浆岩37-38
• 2.2.4 区域石炭—二叠纪构造—岩浆—成矿耦合关系38-39
• 2.3 西部冰达坂—后峡地区39-43
• 2.3.1 区域地层39
• 2.3.2 区域构造39-41
• 2.3.3 区域岩浆岩41-42
• 2.3.4 区域石炭—二叠纪构造—岩浆—成矿耦合关系42-43
• 2.4 中部康古尔塔格—黄山地区43-46
• 2.4.1 区域地层43-44
• 2.4.2 区域构造44
• 2.4.3 区域岩浆岩44-45
• 2.4.4 区域石炭—二叠纪构造—岩浆—成矿耦合关系45-46
• 第三章 北区巴里坤塔格中基性岩浆活动与构造演化46-72
• 3.1 地理位置及岩浆岩概况46-47
• 3.2 火山岩47-59
• 3.2.1 岩石学特征47-48
• 3.2.2 岩石地球化学、同位素特征48-54
• 3.2.3 岩石成因及其构造演化环境54-59
• 3.3 侵入岩59-72
• 3.3.1 岩石学特征59
• 3.3.2 岩石地球化学、同位素特征59-66
• 3.3.3 岩石成因及其构造演化环境66-72
• 第四章 南区黑山岭中基性岩浆活动与构造演化72-102
• 4.1 地理位置及岩浆岩概况72-73
• 4.2 火山岩73-89
• 4.2.1 岩石学特征73-74
• 4.2.2 岩石地球化学特征74-79
• 4.2.3 成岩时代及Sr-Nb-Pb同位素特征79-83
• 4.2.4 岩石成因及其构造演化环境83-89
• 4.3 侵入岩89-102
• 4.3.1 岩石学特征89
• 4.3.2 岩石地球化学特征89-95
• 4.3.3 成岩时代95-97
• 4.3.4 岩石成因及其构造演化环境97-102
• 第五章 西区冰达坂—后峡中基性岩浆活动及构造演化102-131
• 5.1 地理位置及岩浆岩概况102-104
• 5.2 火山岩104-116
• 5.2.1 岩石学特征104
• 5.2.2 岩石地球化学特征104-109
• 5.2.3 成岩时代及Sr-Nb同位素特征109-112
• 5.2.4 岩石成因及其构造演化环境112-116
• 5.3 侵入岩116-131
• 5.3.1 岩石学特征116-117
• 5.3.2 岩石地球化学、同位素特征117-122
• 5.3.3 成岩时代及Sr-Nd-Pb同位素特征122-125
• 5.3.4 岩石成因及其构造演化环境125-131
• 第六章 中区康古尔塔格—黄山中基性岩浆活动及构造演化131-141
• 6.1 地理位置及岩浆岩概况131
• 6.2 岩石学特征131-133
• 6.3 岩石地球化学、同位素特征133-137
• 6.3.1 主量元素特征133-136
• 6.3.2 稀土元素和微量元素特征136
• 6.3.3 Sr同位素特征136-137
• 6.4 岩石成因及其构造演化环境137-141
• 6.4.1 岩石成因讨论137-139
• 6.4.2 构造演化环境判别139-141
• 第七章 综合对比141-155
• 7.1 地质特征及岩石学特征对比141-142
• 7.2 火山岩岩石地球化学、同位素特征对比142-147
• 7.2.1 主量元素特征142-143
• 7.2.2 稀土元素和微量元素特征143-147
• 7.2.3 Sr-Nd-Pb同位素特征147
• 7.3 侵入岩岩石地球化学、同位素特征对比147-149
• 7.3.1 主量元素特征147
• 7.3.2 稀土元素和微量元素特征147-149
• 7.3.3 Sr-Nd-Pb同位素特征149
• 7.4 中基性岩浆岩源区与成岩过程的对比149-150
• 7.5 构造环境对比150-153
• 7.6 岩石成因及构造意义153-155
• 第八章 结论155-157
• 参考文献157-172
• 攻读学位期间取得的研究成果172-174
• 图版及图版说明174-180
• 致谢180-181

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 肖文交;;中亚增生造山作用及大陆增生[A];2014年中国地球科学联合学术年会大会报告（一）[C];2014年

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本文编号：323324