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新疆北东部地区中二叠统芦草沟组喷积岩特征及其形成构造背景探索

李哲萱  
【摘要】:新疆北部地区作为中亚造山带的重要组成部分,记录了复杂的洋陆转换构造演化信息。长久以来,众多学者通过不同的构造研究手段对北疆构造演化进行研究,得出了不同的结论,导致存在大量争议,尤其是关于北疆地区石炭-二叠纪构造环境的认识仍存在诸多分歧。笔者所在研究团队在新疆北东部广泛分布的中二叠统芦草沟组灰黑色细粒沉积岩中发现了大量由深源物质构成的岩浆-热液喷流沉积岩(喷积岩)。该岩类成因机制中所蕴含的二叠纪深部岩浆活动特征可为构造背景争议提供新颖的沉积学证据。因此,本文通过宏观岩心观察,微观-超微观岩石学、矿物学、微量元素及同位素地球化学特征综合精细研究,对构成喷积岩的碎屑物质来源和成因机理进行重新解释,探讨了其形成可能代表的构造背景,为该区二叠纪构造背景研究提供新的证据。论文主要获得了以下成果及认识:1.喷积岩以夹层形式广泛产出于芦草沟组灰黑色湖相细粒沉积岩中,具有不同矿物组成及沉积结构,主要包扩热液沉淀成因的喷流岩及主要由深源碎屑组成的喷爆岩两种类型。按照主要造岩矿物不同,喷流岩进一步分为白云质喷流岩及方沸石质喷流岩。按照构成碎屑颗粒主要矿物不同,喷爆岩进一步分为方解石喷爆岩、白云石喷爆岩及透辉石喷爆岩三类。同类型喷爆岩按照碎屑颗粒产状不同,又分为碎斑状喷爆岩及团块状喷爆岩两种类型。2.喷爆岩矿物组成种类单一,成分成熟度及结构成熟度较低;碎屑晶质颗粒粒内微裂隙发育。认为构成喷爆岩的碎屑颗粒来源是陆内裂谷欠补偿湖盆背景下、源自地球内部不同深度、不同性质的岩浆-热液物质流体。即由气、液、固三相共存的物质流沿断裂上涌进入湖底喷流通道,自喷口喷出后,随距离喷口远近,在不同机械搬运方式和驱动力下参与沉积。其本质为热液喷流型深源碎屑沉积岩。3.地球化学及同位素特征研究显示,构成喷爆岩颗粒的矿物为深部来源,甚至可能有幔源物质加入。方解石及白云石喷爆岩具有与碳酸岩相似的稀土元素配分模式,构成其碎屑颗粒的主要矿物(方解石及白云石)具有岩浆及岩浆期后热液改造特征。全岩Th/U比均远低于地壳平均值,而Sr含量远高于沉积碳酸盐岩,且具有与地幔极为相近的Sr、Mg同位素组成。以上表明构成其碎屑颗粒的方解石及白云石源区与岩浆作用及岩浆期后热液改造作用关系密切。4.由于物质来源及沉积过程不同,喷爆岩具有极强的非均质性。团块状喷爆岩为地球不同深度的岩浆-热液物质自喷口喷出后形成高密度物质流体,在重力流机制下沉积而成,为近喷口产物。碎斑状喷爆岩则以晶质矿物为主,在牵引流作用下沉积形成,为远喷口产物。5.喷爆岩整体含量极少,但分布广泛,且富含深源物质,蕴含着重要的构造背景信息。喷爆岩矿物组成以碱性矿物为主,或为富碱性元素矿物。表明其碎屑物质的来源极有可能与碱性岩岩浆有成因联系。以上信息揭示了新疆北东部地区二叠纪芦草沟组沉积时期有丰富的碱性岩浆及碱性热液活动。该发现也进一步为研究区在二叠纪已进入板内伸展构造演化阶段提供了沉积学证据。中二叠统芦草沟组灰黑色细粒沉积岩系中深源碎屑沉积岩的确定,既丰富、深化了细粒沉积岩研究,也为探索深源物质如何参与并影响细粒沉积岩的沉积、成岩作用提供了资料和基础。同时,加强细粒沉积岩中深源碎屑物质研究,还提供了利用深源碎屑分析区域构造背景的新思路,为研究区构造演化阶段判断提供了沉积学证据。同时也有助于突破传统找油气理念,探索深源物质对烃源岩形成的影响。


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