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南祁连造山带新元古代—早古生代构造演化

秦宇  
【摘要】:南祁连造山带位于青藏高原东北部,夹持于欧龙布鲁克地块和中祁连地块之间,是祁连造山带的重要组成部分,也是认识祁连造山带构造演化及其与周缘造山带构造衔接关系的关键部位。目前对于南祁连造山带的研究程度较低。本文以南祁连造山带中段新元古代—早古生代中-基性、中-酸性侵入岩及巴龙贡噶尔组变沉积岩系为研究对象。通过岩石学、岩相学、地球化学、锆石U-Pb-Hf同位素等研究,结合区域地质资料,初步建立了南祁连造山带新元古代—早古生代构造演化的年代学格架,进而对南祁连地区由新元古代Rodinia超大陆裂解、洋盆形成至早古生代俯冲拼贴造山等构造演化过程进行了探讨,主要获得了以下成果和认识:1、夏拉诺尔辉长岩形成于新元古代中期大陆裂谷环境(738±11Ma),为Rodinia超大陆裂解过程中的产物,辉长岩岩浆源区主要源于古-中元古代富集岩石圈地幔的部分熔融;而多斯共寺石英闪长岩形成于新元古代中期活动大陆边缘弧环境(758.9±5.5Ma),可能为Rodinia超大陆裂解过程中,南祁连局部地区板块俯冲的地质记录,其岩浆源区主要源于新太古代-古元古代早期地壳的部分熔融。此外,多斯共寺石英闪长岩中的继承性锆石Hf同位素特征指示,南祁连地区在古元古代早期可能存在强烈的地壳增生事件。上述成果表明南祁连地区在经历了新元古代早期基底固结之后,还经历了一期陆块裂解事件,响应了全球Rodinia超大陆的裂解。2、南祁连造山带中段吉尔门、钦果嘎吉和塔塔楞地区晚奥陶纪中-酸性侵入岩体主要由黑云母花岗岩和黑云母闪长岩等共同组成(454~446Ma),属于I型和I-S过渡型花岗岩,形成于板块俯冲背景下的岛弧环境,其岩浆源区主要源于古元古代地壳的部分熔融,并可能伴有少量幔源物质的添加,暗示南祁连地区在晚奥陶纪可能存在以多源岩浆混合为主导的岩浆侵入作用。结合前人对南祁连早古生代侵入岩的研究表明,区内早古生代岩浆侵入作用主要集中在晚奥陶纪(~453Ma)和早志留纪(~438Ma),分别对应于洋壳俯冲和陆-陆碰撞阶段。3、南祁连中段巴龙贡噶尔组为一套新元古代中期—中奥陶纪沉积的深水复理石建造,可能形成于陆间裂谷向洋盆发展阶段,并于~444Ma左右卷入加里东造山作用,遭受了强烈的变形变质改造,变质程度达绿片岩相。巴龙贡噶尔组主体褶皱形态、韧性剪切带及透入性面理均为加里东造山作用所致,而面理和脉体的褶皱应为后期构造叠加造成。南祁连中段巴龙贡噶尔组沉积物源主要来自于中祁连地块和欧龙布鲁克地块的古元古代基底岩系和新元古代岩浆岩,少量太古代锆石可能来源于塔里木板块。碎屑锆石Hf同位素特征指示蚀源区存在新元古代早期(986~882Ma)、古元古代晚期—中元古代早期(1970~1242Ma)和新太古代—古元古代早期(2892~2332Ma)3期幕式地壳增生事件,同时伴有古老地壳物质的循环再造。区域新元古代岩浆岩和前寒武纪碎屑锆石年龄分布特征及巴龙贡噶尔组碎屑锆石Hf同位素特征揭示,祁连地块与扬子板块具有密切的构造亲缘性。另外,晚奥陶纪花岗岩中的新元古代继承性锆石(762~804Ma)在巴龙贡噶尔组中大量存在,二者具有相似的Hf同位素特征,暗示区内巴龙贡噶尔组可能为区内晚奥陶纪花岗岩母岩浆提供了部分物质来源。4、新元古代—早古生代时期在欧龙布鲁克与中祁连地块之间可能存在一个类似于柴北缘洋的古洋—南祁连洋,基于Rodinia超大陆的裂解发展而来。在加里东造山作用之前,柴北缘洋、南祁连洋、北祁连洋以及柴达木地块、欧龙布鲁克地块、中祁连地块和阿拉善地块共同构成了祁连地区“四块三洋”的古构造格局。5、南祁连早古生代侵入岩的分布特征、成岩时代、构造背景及巴龙贡噶尔组变形特征共同指示,南祁连洋于中奥陶纪末开始北向俯冲,在晚奥陶纪进入大规模的洋壳俯冲阶段。早志留纪,欧龙布鲁克地块与中祁连地块发生碰撞,随后造山带遭受了强烈的隆升和剥蚀,致使南祁连地区普遍缺失志留系地层。6、基于对关键地质事件的定性和定时,同时结合前人对柴北缘地区新元古代—早古生代构造演化的研究,探讨了南祁连地区新元古代—早古生代的构造演化历史:新元古代中期,柴北缘和南祁连地区发生裂解、离散并向洋发展,分别在柴北缘欧龙布鲁克地块形成了坳拉槽沉积—全吉群,南祁连于裂谷环境下形成了夏拉诺尔辉长岩。柴北缘洋于~537Ma发生俯冲,于460~450Ma关闭,而南祁连洋可能于中奥陶纪末发生俯冲,于早志留纪(~438Ma)发生陆-陆碰撞。南祁连中段巴龙贡噶尔组复理石建造可能为南祁连地区新元古代中期—早古生代早期伸展造盆作用过程中的产物,代表了南祁连地区早期裂解洋盆中的初期沉积建造。柴北缘和南祁连造山带在志留纪期间遭受隆升和剥蚀,缺失志留系地层。泥盆纪初期,柴北缘地区进入造山后伸展阶段,伴有强烈的岩浆活动(422~400Ma),同时沉积了一套巨厚的伸展磨拉石建造—牦牛山组,标志着柴北缘加里东造山作用的结束;而南祁连地区党河南山一带形成了一系列与造山后伸展作用相关的煌斑岩和花岗岩(416.7±4.3Ma),指示南祁连造山带同样可能于早泥盆纪进入了造山后伸展阶段。


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