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西准噶尔晚古生代花岗岩类时空分布及其岩石成因研究

马飞宙  
【摘要】:西准噶尔地区位于中亚造山带西部核心部位,夹持在天山断裂系统与额尔齐斯断裂之间,晚古生代岩浆岩极为发育,从超基性岩至酸性岩均有分布。前人对西准噶尔地区岩浆岩进行了大量研究,取得许多进展和共识,但对晚古生代岩浆侵入活动的时代、性质、大地构造环境仍存在争议。本文以西准噶尔地区晚古生代中酸性岩体为研究对象,进行岩石学、岩相学、同位素年代学、地球化学等研究,厘定岩浆岩侵入时代,阐明岩浆岩的性质、源区特征及其岩石成因,揭示晚古生代岩浆岩的时空分布特征,进而探讨大地构造环境。主要取得以下成果认识:1.收集了研究区公开发表的晚古生代岩浆岩95件样品的锆石U-Pb测年数据,采集了29件样品进行系统的年代学测试,并对所有数据进行了分析,将西准噶尔地区晚古生代花岗岩类岩浆活动划分为两个期次(332~310Ma和327~287Ma)。中酸性中小型斑岩体年龄在332~310Ma范围内集中分布;花岗岩类岩基年龄为327~287Ma,在308~296Ma范围内较为集中。基性岩墙群和中酸性岩脉年龄在两个期次内均有分布。2.分析了西准噶尔地区花岗岩类的特征及成因。本区大型花岗岩类岩基SiO_2含量高(72.03%~76.44%),高钾钙碱性(K_2O=4.34%~5.01%)、准铝质–弱过铝质(A/CNK=0.97~1.03)和严重亏损Eu、Ba、Sr,具有典型的A型花岗岩的特征,为A2型花岗岩。Sr-Nd-Pb同位素结果显示了西准噶尔花岗岩体均具有亏损地幔组分特征,与准噶尔洋的俯冲有关,可能是地幔成因。3.明确了西准噶尔地区残余洋盆闭合的最终时限在晚石炭世-早二叠世早期。红山岩体中火山岩捕掳体的锆石U-Pb年龄为319.1±2.9 Ma和313.3±2.4 Ma,大于红山岩体花岗岩锆石结晶年龄(305~301 Ma),可能是红山岩体侵位过程中所捕掳的围岩;具有线性展布特征的安山质岩墙中的锆石U-Pb年龄为295±2 Ma,构成伸展岩墙群。火山岩捕掳体和安山质岩墙均为赞岐质岩石,为准噶尔洋微板块经俯冲消减作用而形成的深部岩浆在弧岩浆作用和陆内伸展等不同阶段的产物。赞岐岩类火山岩捕掳体(319~313 Ma)、红山岩体(305~301 Ma)和赞岐岩类线状岩墙群(~295 Ma)构成了西准噶尔地区从晚石炭世岛弧岩浆作用、后造山伸展到早二叠世陆内伸展岩墙群形成的洋陆转换全过程。4.大规模的走滑运动可以引起岩体的构造旋转和整体位移走滑。庙尔沟岩体的顺时针旋转角度约60°;阿克巴斯套岩体逆时针旋转了30°,旋转位移量约为7.3 km。达拉布特断裂左行走滑位移量约为83.5km,庙尔沟-阿克巴斯套岩体对与克拉玛依-红山岩体对的走滑位移量为62 km。通过对岩体整体位移与旋转幅度的分析和估算结果,本次研究对岩体起始位置进行了恢复,庙尔沟岩体、阿克巴斯套岩体与哈图岩体、铁厂沟岩体、克拉玛依岩体和红山岩体距离非常近,它们起初可能是一个大的岩基。5.对庙尔沟岩体进行元素地球化学填图,探讨了主量、稀土和微量元素平面分布与断裂的关系。SiO_2与K_2O、Fe_2O_3呈现出岩体东南部和北中部含量最低的特征,CaO、MgO、TiO_2、Al_2O_3、P_2O_5、Na_2O和MnO呈现出岩体东南部和北部含量最高的特征,反映了岩体东南侧达拉布特走滑断裂的控制作用。稀土元素在岩体中部、东侧和东南侧含量高,且从岩体中部向四周呈典型的环带状分布,反映了达拉布特走滑断裂和塔尔根环状构造的控制作用。微量元素在平面上呈现出多种分布特征,可能反映了元素本身的活动性,有的元素分布主要受控于环状构造,而有的主要受控于区域走滑断裂。6.根据包古图—克拉玛依地区和庙尔沟—别鲁阿嘎希地区岩浆活动期次,以及哈图金矿成矿时代,本文认为达拉布特断裂、玛依勒断裂、巴尔鲁克断裂等区域性走滑断裂主期活动主要发生在300-290 Ma之间,甚至是294-290 Ma之间。


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