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东昆仑南缘布青山地区马尔争组地质特征、物源分析与构造演化

胡楠  
【摘要】:沉积岩的物质组成与其大地构造背景密切相关,而沉积岩的物质来源又由物源区岩石类型和构造环境所决定,因此沉积岩的物源分析已广泛应用于古大陆环境的恢复、地壳演化生长、盆—山相互作用等方面的研究。随着分析方法的日趋成熟,沉积岩物源分析已成为研究沉积盆地与造山带之间相互关系的一个有效切入点,进而反演沉积盆地源区特征、构造环境,客观再现沉积盆地与相邻造山带时空耦合关系。分布于东昆仑南缘布青山构造混杂岩带原地沉积系统,即马尔争组沉积地层,是古特提斯洋演化阶段一次重要沉积响应,明确其盆地性质及物质来源,对了解研究区构造演化历史具有特殊意义。因而本文应用沉积岩石学、碎屑组分统计分析、岩石地球化学、碎屑锆石同位素年代学及构造解析学等学科方法相结合,综合研究马尔争组沉积地层物质特征,系统分析其盆地性质及物质来源,并在此基础上建立恢复晚古生代以来东昆仑南缘布青山构造混杂岩带构造演化过程,且取得以下主要新进展和初步认识: 1、通过对马尔争组砂岩碎屑骨架成分统计,结果表明其砂岩类型主要为长石岩屑砂岩。采集于哥日卓托的20件砂岩薄片样品,石英、长石、岩屑含量的平均值分别为44%、21%、35%,石英颗粒以单晶石英为主,占石英总量88%,其中沉积岩岩屑、火山岩岩屑、变质岩岩屑含量各自占岩屑总量的41%、37%、22%;而采集于得力斯坦的20件砂岩薄片样品,石英、长石、岩屑含量的平均值分别为42%、21%、37%,其中火山岩岩屑、沉积岩岩屑、变质岩岩屑含量占岩屑总量分别为25%,39%,36%,沉积岩岩屑总量最多,且以燧石岩屑和灰岩岩屑为主。砂岩岩相学研究认为砂岩中的石英含量如果大于40%,则说明当时的沉积环境较为稳定,Dickinson三角图解显示马尔争组物源类型比较复杂,主要为再旋回造山带物源区和岩浆弧物源区的混合物源。 2、通过对马尔争组碎屑锆石U-Pb年龄研究表明,马尔争组样品11061-4碎屑锆石年龄值主要有(396~573Ma、727~947Ma、1117~1243Ma、1559~1993Ma、2319~3063Ma)5组年龄,其中396~573Ma年龄组有23颗锆石,约占锆石总量的38%,是占整体比例最大的一组年龄,并呈现出最强烈的峰值特征,峰值为421Ma。碎屑锆石样品年龄谱对应于加里东期、新元古代、中元古代、古元古代—太古代4个演化阶段的年龄信息,其中以加里东期年龄为主。综合研究区周边区域地质资料,分析认为东昆仑造山带的变质结晶基底可能为马尔争组沉积地层提供物质来源,从年龄谱对比看出,其北侧的东昆仑造山带加里东期岩浆弧是马尔争组沉积地层最重要的物源区。 3、通过对马尔争组砂岩岩石地球化学研究表明,采集于哥日卓托的15件砂岩岩石地球化学样品SiO2=58.12%~72.98%,均值67.77%,稀土配分曲线总体表现为右倾,∑LREE/∑HREE=6.5~121,δEu=0.63~0.75,Eu具弱负异常,CIA值为56;而采集于得力斯坦的18件砂岩岩石地球化学样品SiO2=50.18%~74.05%,均值66.69%,CIA=43~69,LaN/YbN=6.6~10.7,LaN/SmN=3.2~4.6,δEu=0.59~1.04。较低的CIA值表明源岩遭受初级强度风化作用,具近源沉积特征。研究结果指示马尔争组砂岩物源区构造环境为大陆岛弧,源岩性质为长英质火山岩和花岗岩类源岩且主要来源于北侧东昆仑造山带加里东期岩浆弧与变质基底,沉积盆地类型为被动陆缘大陆斜坡相深海—半深海盆地。 4、从沉积组合与沉积特征得出,马尔争组沉积地层广泛发育鲍马序列,并以连续不完整型为主。得力斯坦地区的浊积岩中发育有较完整鲍马序列,且不同岩性地层中发育多种原生沉积构造,共同反映出深海—半深海相浊流沉积的特征。本文通过区内古生物资料,角度不整合面(上二叠统格曲组角度不整合于下伏地层马尔争组沉积地层之上)及碎屑锆石U-Pb年龄证据三个方面,确定马尔争组形成时代为早—中二叠世(P1-2)。 5、通过对东昆仑南缘区域基本构造格架、边界断裂及马尔争组沉积地层变形特征综合分析,晚二叠世马尔争组沉积地层开始褶皱变形,并与洋壳岩块构成沉积混杂;中三叠世末发生强烈陆-陆斜向碰撞事件,致使沉积地层的褶皱变形加剧,并发生逆冲断裂,导致岩块之间构造混杂;晚三叠世至早侏罗世持续挤压使得树维门科组推覆于布青山构造混杂岩带上;到古近纪由于伸展断陷,地表浅层次脆性断层发育。 6、结合区域地质背景及上述各方面资料,认为东昆仑南缘布青山地区马尔争组沉积地层为一套形成于早中二叠世被动大陆边缘构造环境的大陆斜坡相深海—半深海浊积岩,物源类型为再旋回造山带物源区和岩浆弧物源区的混合物源,物源区构造环境为大陆岛弧,源岩性质为长英质火山岩和花岗岩类源岩且主要来源于北侧东昆仑造山带加里东期岩浆弧与变质基底,沉积盆地类型为深海—半深海盆地。综合区域构造岩浆演化事件及研究对象构造变形特征,将晚古生代以来研究区构造演化过程划分为5个阶段:(1)早石炭世古特提斯洋壳形成阶段;(2)晚石炭世-中二叠世古特提斯洋壳扩张阶段;(3)晚二叠世-中三叠世古特提斯洋壳俯冲消减阶段;(4)中三叠世末洋盆闭合及碰撞造山阶段;(5)中新生代陆内造山叠加改造阶段。


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