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新疆北山黑山岭东南石炭纪—早二叠世火山活动特征与裂谷构造演化

李煜航  
【摘要】: 北山构造带位于塔里木板块的东北缘,是夹持在库鲁克塔格地块与敦煌地块之间的古生代裂谷带,是塔里木古陆伸展而形成的,据其活动的时空特点,可分为南、北两带:北带为早古生代活动带,南带为晚古生代活动带。研究区绝大部分区域位于南带晚古生代活动带内,石炭纪—早二叠世区内火山岩浆活动强烈,形成了大量的火山岩,系统的分析研究该套火山岩系的各种特征对于揭示该区的构造演化历史以及与中亚巨型复合造山带—天山之间的相互关系都具有一定的意义。本文以沉积建造为背景,系统对比讨论了新疆北山黑山岭东南地区石炭纪-早二叠世地层区域变化,并在此基础上重点讨论了地层单元中火山岩岩石学、岩石化学与地球化学性质,取得的主要认识有: 1.对研究区内的上石炭统,进行了重新厘定。研究区矛头山断裂两侧自北向南依次出露石板山组(C_2sb)、胜利泉组(C_2sl)和干泉组(C_2g),依据沉积建造特征认为原划上石炭统胜利泉组c段(翠绿色凝灰岩段,层间含有大量的含金石英脉)与干泉组火山活动密切相关,故将其划归到干泉组,而胜利泉组的真正含义是一套代表北山裂谷平静期的半深海-深海相复理石建造。 2.在研究区矛头山东部灰岩中,于干泉组上段顶部灰岩中采获蜓类化石:Schubertella sp.(苏伯特蜓),Fusulinella cf.vozhgalensis(伏芝加尔小纺锤蜓),Aljutovellasp.(阿留陀夫蜓),Aljutovella isvarica(似脊状阿留陀夫蜓),Staffella sp.(史塔夫蜓),Ozawainella sp.(小泽蜓),Eofusulina?sp.(始纺锤蜓)。蜓科化石时代为晚石炭世晚期之末。据此,确定干泉组时代为晚石炭世晚期。 3.通过沉积建造分析和区域对比发现研究区经历了早石炭世的初始裂陷、晚石炭世早-中期的持续伸展、晚石炭世末期的挤压收缩及早二叠世的挤压背景下的伸展这四个阶段,其中石板山组时期裂谷的伸展裂陷具有从西向东发展的过程,在胜利泉组时期伸展裂陷作用有逐渐向东部发展的趋势,晚石炭世干泉组时期裂谷的愈合作用又具有从西向东发展的态势。 4.重点对上石炭统干泉组和下二叠统红柳河组的火山岩进行了研究讨论,较为全面的阐述了其岩石产出位态、岩石组合、岩石学、岩石化学及岩石地球化学等方面的特征,通过以上的研究显示:干泉组火山岩是总体挤压收缩构造背景下的产物,来自沉积建造和这一时期的侵入体岩石化学及岩石地球化学特征也印证了这一判断,由此可见北山裂谷的聚敛闭合发生于晚石炭世末期。 分布于盐滩断裂带两侧的火山岩(原划为晚石炭世干泉组),在本次研究工作中,通过岩石产出位态、岩石组合特征以及可靠的U-Pb同位素SHRIMP测年结果将其重新厘定为早二叠世并归入红柳河组。 同时发现早二叠世红柳河时期火山活动是晚石炭世火山活动的继续和发展,而在红柳河组时期的裂解是在整体挤压收缩的活动背景下的伸展和短期反作用。联系发生于晚石炭世末期的挤压收缩事件,推测这一裂解事件很可能是由造山带增厚的岩石圈拆沉导致亏损地幔部分熔融上升而造成的。 5.研究区的火山活动明显受深大断裂的控制,从石炭世至早二叠世火山活动中心从北向南迁移,早石炭世时期研究区处于相对平静的火山盆地之中;晚石炭世末的火山活动向南迁移至矛头山一带,火山活动的方式以中心式喷发为主;早二叠世研究区存在南、北两个火山活动带,北带为溢裂式喷发,而南带则以中心式喷发为主。 6.典型的化石资料、区域地层对比以及较为精确的SHRIMP同位素测年资料为这一时期的火山活动建立起了较为精准的时间标尺。在此基础之上将研究区晚古生代石炭纪-二叠纪裂谷演化发展阶段划分为:早石炭世初始裂谷边缘裂陷期;晚石炭世早、中期裂谷活动平静期;晚石炭世末期裂谷收缩起始期;早二叠世裂谷挤压收缩继承和发展期。


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