北祁连黑河河流沉积物碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究及其地质意义

【摘要】：河流沉积物中蕴含着源区地壳组成与演化的丰富信息,是对流域内地壳进行均匀采样的理想工具。与对出露地质体的研究相比,河流碎屑锆石能够体现出流域内各期主体岩浆作用事件的峰期时间,并且在一定程度上可以指示各期岩浆事件的强度,对研究流域地壳的形成与演化过程具有重要的意义。本文通过对北祁连中段黑河流域河流沉积物地球化学以及从其中分离出的碎屑锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的系统研究,得到如下主要认识:(1)黑河砂质、粉砂-泥质沉积物主量元素和微量元素平均组成与大陆上地壳平均组成基本一致。(2)北祁连造山带中存在太古宙的古老陆壳组分,但所占比例非常低,它们可能赋存于北大河群以及野马南山群等古元古代变质基底中。(3)2700~1700 Ma的锆石占总数的35%,主要记录了新太古代-古元古代时期北祁连基底的形成阶段;1700~710 Ma的锆石占全部锆石的14%,这可能代表着北祁连洋壳的形成阶段。(4)630~360 Ma的碎屑锆石在全部锆石中所占比例达到33%,主要记录了北祁连洋盆俯冲、消减,陆-陆碰撞造山以及造山后的岩浆作用过程。360~220 Ma的锆石年龄印证了北祁连造山带在海西期和印支期仍然存在较弱的岩浆活动。(5)对黑河干流贡献较大的支流为萨拉河,15HH2支流对干流的贡献较小,15HH5支流的贡献较难判定。(6)流域内太古宙的锆石由于物源供给有限,在随河流迁移过程中不断沉降和被其他年龄组成的锆石逐步稀释,使其在下游样品中消失;反映流域内主要岩浆事件的锆石年龄组成由于能够得到周边持续的物源供给,在样品中所占比例在一定范围内波动,这表明流域内分布的各采样点,对于流域内的特征岩浆事件均是有代表性的。(7)由黑河河流碎屑锆石Hf模式年龄所确定的北祁连地壳增生的两个主要阶段分别为3.2~2.0 Ga和2.0~1.0 Ga,630 Ma以后该区地壳增生事件几乎停止。