内蒙古扎兰屯南部地区晚古生代造山带构造演化

发布时间：2020-07-16 16:38

【摘要】：本文以扎兰屯南部晚古生代地质体为研究对象,利用古生物年代学和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年技术,确定了研究区晚古生代沉积地层的沉积时限、环境和物源以及岩浆岩的形成时代;利用岩浆岩的主量元素和微量元素特征,讨论了研究区火成岩岩石组合的时空变异、岩浆源区性质及其形成的构造背景。最终结合区域地质资料,探讨了研究区晚古生代区域构造演化历史。通过对扎兰屯南部大民山组、红水泉组、宝力高庙组、格根敖包组、大石寨组和哲斯组砂岩中碎屑锆石的U-Pb年代学研究,结合古生物化石证据和与上覆地层的接触关系,认为研究区内大民山组形成于晚泥盆世;红水泉组形成于早石炭世;宝力高庙组和格根敖包组形成于晚石炭世;大石寨组形成于早二叠世,哲斯组形成于中二叠世。晚泥盆世大民山组为一套海相沉积地层组合,碎屑锆石年龄主要为321-359Ma,此外含有少量前寒武纪锆石,说明大民山组沉积物源主要来自同时期的火山弧,其前寒武纪锆石可能来自松嫩地块古老基底,结合大民山组古生物特征和硅质岩成因特征,大民山组应沉积于活动陆缘环境下的弧前盆地。早石炭世红水泉组为一套复理石建造组合,碎屑锆石年龄主要为336-488Ma,并含有前寒武纪锆石年龄,其沉积物源主要来自于早古生代和晚古生代岩浆弧,而古老锆石应来自于松嫩地块古老基底,结合古生物特征,红水泉组应沉积于弧后-弧间盆地。晚石炭世宝力高庙组为一套陆缘沉积组合,碎屑锆石年龄集中在298-358Ma,此外还有少量早古生代锆石,沉积物源区主要来自晚古生代火山弧,较为单一,宝力高庙组应沉积于弧后盆地。晚石炭世格根敖包组为一套海陆交互相沉积岩组合,碎屑锆石年龄主要集中在337-412Ma,其物源主要为晚古生代火山弧,少量早古生代和前寒武纪锆石的存在表明该区可能有来自早期火山弧和古老基底的物质,综合古生物和岩相学特征,格根敖包组应形成于弧后盆地边缘。早二叠世大石寨组和中二叠世哲斯组为浅海相沉积,其碎屑锆石年龄为270Ma-390Ma,其主要来源于晚古生代岩浆弧,应沉积于伸展裂陷盆地。对扎兰屯南部晚古生代岩浆岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,其锆石均为半自形-自形,具有典型的岩浆震荡生长环带,结合高的Th/U比值,暗示其为岩浆成因。锆石U-Pb结果显示,研究区晚古生代岩浆活动可以分为四期:晚泥盆世、早石炭世、晚石炭世、早-中二叠世。扎兰屯南部晚泥盆世岩浆岩以大民山组火山岩为代表,具有较高的Ti O2含量和Fe O含量,富集Ti、Zr和亏损Y、Sr,具有典型的洋岛拉斑玄武岩特征,其Ti/Yb、Zr/Yb和La/Nb值也与洋岛玄武岩相似,说明大民山组碱性玄武岩形成于与俯冲有关的大洋板内洋岛环境。早石炭世岩浆岩以花岗质岩石为主,具有较高的Si O2含量、Al2O3含量和低的Mg#、Ni和Co含量,富集轻稀土元素和高场强元素,亏损重稀土元素和大离子亲石元素,表明早石炭世花岗质岩石起源于下地壳的部分熔融,应形成与同碰撞到晚造山的构造环境。晚石炭世岩浆活动包括了基性侵入岩和酸性火山岩。基性侵入岩具有较低的Si O2含量,高的Mg O、Fe O、Fe2O3以及较高的Sc、Co、Ni等含量,表明其原始岩浆起源于地幔物质的部分熔融。晚石炭世基性岩较高的Nb/U和Ta/U值说明原始岩浆受到了大规模陆壳物质的混染。晚石炭世格根敖包组酸性火山岩具有较低Y和Yb含量和较高的Sr含量,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,并具有微弱的Eu异常,具有埃达克岩石的特点,应是板块碰撞作用的产物。早二叠世岩浆活动主要为A型花岗质侵入岩和中基性侵入岩,两者从岩石组合特征上构成了类双峰式岩浆岩组合,可能代表了一种伸展环境。岩浆岩地球化学、沉积建造和物源综合分析表明:内蒙古扎兰屯南部地区晚泥盆世处于活动陆缘构造背景,并在弧前沉积盆地中形成了海相碎屑沉积岩建造和碱性玄武岩;早石炭世处于俯冲-碰撞环境并继续沉积海相沉积岩建造,钙碱性-高钾钙碱性的中-酸性弧岩浆岩发育,并在弧后伸展环境形成A型火山岩;晚石炭世进入陆-陆碰撞和碰撞后环境,形成了一套海陆交互相建造和具有埃达克质岩石特征的酸性火山岩;早二叠世研究区进入了造山后伸展阶段,形成了海相沉积建造、A型花岗岩以及类双峰式岩浆岩。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P534.4;P542
【图文】：

第1章 绪论1.1研究背景及选题依据中亚造山带（Central Asian Orogenic Belt，简称 CAOB）又名阿尔泰造山带（Altaids）西起乌拉尔山经哈萨克斯坦、蒙古、西伯利亚南部及中国东部、东到鄂霍次克海，延伸超过 5000 km，是全球最大的造山带之一（Sengor 1993；Li，2006）；该造山带与古亚洲洋的演化密切相关（Sengor etal，1993），其伴随西伯利亚板块、中朝-塔里木板块以及两者之间众多微陆块自 10 亿年以来逐渐联合、拼贴、碰撞而形成（Khain，2002；Xiao，2003；Kroner，2003），是全球显生宙陆壳增生与改造最为显著和构造演化最为复杂的区域（图 1.1）。中亚造山带起源于中元古代末期，其记录了漫长的东欧、华北、塔里木和西伯利亚板块之间相互碰撞拼贴的地质演化过程（Sengor，1993），并在演化过程中形成了复杂多样的地壳物质组成和

1998）(图1.2)。东北地区位于兴蒙造山带东段，是东北亚陆缘增生、陆-弧/陆陆碰撞的造山带，该区包括中亚造山带的最东段和部分中生代环太平洋增生杂岩（Sengor，1993；唐克东等 1995；Wu et al.，2002；Zhou et al.，2013）。在构造演化方面，东北地区经历了古生代古亚洲洋构造域构造演化和环太平洋构造演化、中生代鄂霍次克构造演化阶段，并于晚中生代进入了岩石圈伸展构造环境，因此东北地区成为众多地质学家研究古亚洲洋构造域、环太平洋构造域和鄂霍次克构造域演化与转化的热点区域（唐克东，1989；Sengor，1993；Li

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本文编号：2758248