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羌塘盆地那底岗日组火山-沉积岩石学特征及构造属性研究

李学仁  
【摘要】:羌塘盆地晚三叠世构造格局与演化是长期存在争议的问题,既是盆地沉积转换也是构造属性转换的关键时期,对于正确认识古特提斯洋与中特提斯洋的演化具有重要意义。那底岗日组是盆地沉积转换阶段形成的一套火山-沉积岩石组合,具有火山作用和沉积地层的双重属性,深入探讨那底岗日期的构造属性,对于认识羌塘盆地的构造演化起到至关重要的作用。本文以那底岗日组火山-沉积岩为研究对象,对其开展系统的岩相学、主微量元素地球化学、锆石U-Pb年代学、锆石原位Lu-Hf同位素、全岩Sr-Nd同位素及火山沉积响应等研究,探讨那底岗日组岩石成因、构造背景和动力学机制。对羌塘盆地潜在的那底岗日组火山-沉积岩进行精确的SHRIMP和LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,13件样品厘定的年龄分别为:214.9±1.5 Ma、222.1±1.9 Ma、210.5±2.1 Ma,、227.0±2.3 Ma、216.0±2.7 Ma、206.2±1.8 Ma、233.5±2.5 Ma、202.3±1.6 Ma、221.9±3.4 Ma、221.8±2.1 Ma、221.5±2.6 Ma、221.1±1.5 Ma和216.4±1.1Ma,喷发-沉积年龄主要集中于221~201 Ma,贯穿整个诺利期和瑞替期。岩石组合主要沿弯弯梁—雀莫错裂陷槽、肖茶卡—毕洛错裂陷槽及吐错—吐波错裂陷槽分布,与那底岗日期盆地的裂陷基底相匹配,存在与晚古生代褶皱地层和肖茶卡组角度不整合接触,以及与下伏地层整合接触三种沉积超覆类型。那底岗日组火山-沉积岩分为陆相喷发和水下沉积两个系列,具有溢流相、爆发相、喷发沉积相、次火山岩相、三角洲潮坪相、河流相和湖泊相等多种岩相组合。根据砾石成分、磨圆程度、胶结方式等要素,将底部砾岩划分为五种类型。火山岩具有双峰式分布特征,主要以中基性玄武岩和酸性流纹岩两个端元组成。沉积岩以沉凝灰岩夹陆源碎屑岩为主,并具有多种过渡性火山沉积碎屑岩。那底岗日组火山岩具有高Na_2O(2.08%~8.07%),低K_2O(0.26%~3.05%)的特征,玄武岩轻微亏损Nb或Ta,而酸性岩强烈亏损Nb、Ta和Ti;玄武岩的(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.7047~0.7150,εNd(t)值为-10.42~-3.3,Nd的模式年龄平均为1.8Ga;酸性岩的εHf(t)的数值均为负值,范围变化于-3.2~-19.1,Hf同位素二阶段模式年龄(TDM2)为1.6Ga~20 Ga,平均1.8Ga。显示玄武岩经历了不同程度的地壳混染,酸性岩则为1.8Ga左右古元古界地壳的重熔,且两者具有相同的地壳源区。推测由于玄武质岩浆的底侵作用,在地壳深部诱发富硅质基底岩石重熔,快速喷发形成玄武岩—流纹岩双峰式组合。而同期花岗岩则是玄武质岩浆在地壳进一步停留,充分熔融,同时少量热的镁铁质岩浆注入冷的长英质岩浆中,形成暗色包体,最后侵位形成岩体。玄武岩以钠质碱性粗面玄武岩为主,少量拉斑玄武岩,具有大陆玄武岩的特征,形成于与裂谷相关的大陆板内拉张背景。火山沉积旋回研究显示,那底岗日组至少有7次较大规模的火山喷发,4个主要喷发峰值,划分为3个主要裂陷阶段,从三角洲相的大套砂岩过渡到那底岗日期潮坪相的砂泥和火山灰组合,再到河流相的砂砾岩充填,方湖剖面整体体现为晚三叠世羌塘前陆盆地的逐渐萎缩消亡和裂陷盆地逐渐开启的一个持续渐变的过程。羌塘盆地在经历了中三叠世末—晚三叠世初造山之后,已经与北部的欧亚大陆拼合,古特提斯洋关闭,逐渐由活动大陆边缘向被动大陆边缘转换。诺利期开始以南部班公湖—怒江洋为代表的中特提斯洋迅速扩张,羌塘盆地发生大规模裂陷,形成了具有被动大陆边缘性质的那底岗日组火山-沉积岩序列。


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