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柴达木盆地南、北缘南华—泥盆纪构造演化

任军虎  
【摘要】: 中国西北地区是我国大陆地质和大陆动力学研究的重点地区,作为本区重要组成部分的柴达木盆地南、北缘一直受到研究者的高度关注。本文重点选择柴南缘小庙、金水口、清水泉的基性岩墙及柴北缘牦牛山碎屑岩为研究对象,主要对其年代学及地球化学进行了详细研究,同时有针对性地对柴北缘全吉群、早古生代柴达木南北缘蛇绿岩、岩浆岩、高压—超高压变质岩及泥盆纪盆地性质进行了较为系统的综合分析研究,建立了研究区南华纪至泥盆纪比较精细的年代学格架,分析了区域地质演化过程,获得如下主要认识: 1、对小庙辉绿岩脉及金水口变余辉长岩进行地质、地球化学及年代学详细的研究,确定小庙辉绿岩脉富集大离子亲石元素和LREE, Nb、Ta等高场强元素亏损,金水口变余辉长岩呈平坦型稀土配分模式,富集大离子亲石元素,Nb、Ta等高场强元素弱亏损,两者构造环境均为大陆裂谷,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年测得岩石结晶年龄分别为733.6±6.6Ma及796±41Ma,并结合对柴北缘全吉群沉积—火山岩系的伸展环境沉积特征研究,提出三者共同比较确切的证实了研究区存在南华纪Rodinia超大陆裂解。 2、以清水泉辉绿岩脉为重点研究对象,确定其地球化学具轻稀土富集型,明显富集大离子亲石元素,Nb、Ta等高场强元素亏损,构造环境为活动大陆边缘岛弧,LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年测得岩石结晶年龄为436.4±1.2Ma。在此基础上,结合对研究区早古生代蛇绿岩、岩浆岩及高压-超高压变质岩详细的剖析,并结合沉积学特征认为,柴北缘洋盆形成于447-521Ma,于486-445Ma发生俯冲并形成超高压榴辉岩,437-422Ma发生陆壳深俯冲;祁漫塔格弧后洋盆形成于早、中奥陶世,东昆中洋盆形成于522-460Ma,于455-436Ma发生俯冲,427-410Ma发生陆陆碰撞,并形成相应的弧后盆地及前陆盆地。 3、通过对区内泥盆系进行野外地质和区域对比研究,并选择上泥盆统牦牛山组碎屑岩做年代学研究,认为上泥盆统牦牛山组下限不早于430-407Ma,牦牛山组为一套伸展磨拉石沉积,早、中泥盆世为前陆盆地,晚泥盆世为伸展型盆地。 4、以关键地质事件的定时、定性为基础,结合前人的研究成果,确定了柴达木盆地南、北缘南华纪至泥盆纪构造演化如下框架: (1)柴达木盆地南、北缘在新元古代早期(950-982Ma)曾发育古洋盆,并于830-927Ma期间发生洋盆闭合、陆陆拼合的作用过程。 (2)南华纪(796-733Ma)开始柴达木盆地南、北缘古陆块开始裂解、离散、向洋发展,分别在柴北缘形成具沉积特征的全吉群,柴南缘形成具裂谷构造环境的小庙辉绿岩脉及金水口变余辉长岩。 晚寒武世—早奥陶世(467-522Ma)柴达木盆地南、北缘发展成为洋盆,分别形成蛇绿岩(蛇绿混杂岩),祁漫塔格可能为裂谷。 早、中奥陶世(496-445Ma)柴北缘洋盆开始俯冲、消减,形成滩间山群的岛弧岩浆岩及弧后盆地沉积,随着俯冲的加剧,形成变质作用峰期在490Ma-450Ma之间的超高压榴辉岩,此阶段为大洋俯冲;中、晚奥陶世(455-436Ma)东昆中洋盆向北俯冲,在东昆北形成一条早古生代岛弧岩浆岩带,北部祁漫塔格弧后小洋盆向北俯冲,在北侧形成滩间山群岛弧火山岩建造的弧后盆地沉积。 晚奥陶世—早志留世,柴北缘洋盆全部俯冲消减掉,陆壳在洋壳的拖拽下发生深俯冲,形成变质年龄在437-422Ma之间的超高压榴辉岩,赛什腾组的类复理石沉积可能为弧后前陆盆地沉积物;昆中洋盆与祁漫塔格洋盆在中、晚志留世(427-410Ma)闭合,祁漫塔格地区白干湖组沉积了一套复理石沉积,可能为前陆盆地的沉积物。 中志留世至中泥盆世,碰撞造山作用加剧,在柴北缘、昆中及祁漫塔格形成缝合带,早、中泥盆世沉积因造山隆升未沉积而缺失,至中泥盆世,碰撞造山作用结束。 (3)晚泥盆世柴达木南、北缘开始伸展构造演化,形成了一套伸展磨拉石沉积。


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