内蒙苏尼特右旗地区古生代地层碎屑锆石年龄及物源研究

【摘要】：苏尼特右旗地区位于索伦克缝合带以南,华北克拉通以北。从大地构造角度讲,该区包括华北北缘、白乃庙弧岩浆岩和温都尔庙俯冲-增生杂岩带；而位于其南部的白乃庙地区,同时受到古亚洲洋构造域和华北板块北缘的影响,是认识古生代华北北缘与古亚洲洋构造演化过程以及相互作用的关键地区。碎屑锆石广泛存在于各种碎屑沉积岩中。结合同位素年龄和Hf同位素比值,碎屑锆石可以更好地用来示踪物质来源。碎屑锆石的年代成因研究在地层沉积时代的限定、碎屑物源区分析以及区域构造演化等方面发挥了重要作用。本研究在白乃庙弧及周缘的古生代沉积盆地中选择了碎屑锆石样品(分别来自于白云鄂博群、徐尼乌苏组、阿木山组、三面井组),并进行碎屑锆石LA-ICPMS U-Pb和Lu-Hf同位素测试分析,计算碎屑锆石源岩的原岩年龄,εHf(t)值和Hf同位素模式年龄,以此进行盆地物源分析,判断研究区地质体的相互关系。其中,哈拉霍疙特组样品的U-Pb谐和年龄覆盖范围较大,从2891+22.2Ma到1144+51.1Ma均有发现,且所有锆石年龄主要集中于四个峰值1200Ma,1770Ma,2500Ma和2800Ma,记录了华北板块前寒武纪时期发育的多期地质事件。徐尼乌苏组样品碎屑锆石的年龄范围在3353±33.8Ma-422±3.9Ma,主要集中在440Ma,960Ma,1200Ma, 1650Ma,2500Ma几个峰值处,而在600Ma-900Ma范围内也发现了4颗锆石,暗示了白乃庙弧之下外来地质体的存在。阿木山组样品锆石的年龄范围处于2790±26.1Ma-396±3.8Ma,峰值主要出现在430Ma,1450Ma。位而于白乃庙弧两侧的两个三面井组样品反映出了不同的物源组成,表现出不同构造位置的沉积环境特征。锆石Hf同位素测试,为沉积盆地物源分析提供了更多更详细的证据。通过白乃庙地区古生代沉积盆地碎屑锆石U-Pb、Lu-Hf同位素测试分析,结合前人成果,本研究得到了以下结论：(1)早寒武世-新元古代期间,华北北缘为被动型大陆边缘,晚寒武世转变为主动型大陆边缘,洋壳俯冲消减在华北北缘陆壳之下,形成一条大陆边缘弧和一条岛弧带(白乃庙弧),岛弧的基底为外来地质体；(2)白乃庙弧于晚志留世拼贴在华北北缘,温都尔庙群于晚石炭世与白乃庙弧焊接在一起；(3)古亚洲洋的最终闭合时间应晚于早二叠世。