新疆西准噶尔包古图-哈拉阿拉特山一带石炭纪沉积盆地分析及构造意义

发布时间：2020-08-10 17:24

【摘要】：西准噶尔地区作为中亚造山带的重要组成部分位于其西南缘,区内晚古生代地层出露较为齐全,是研究该造山带晚古生代构造演化的关键地区。就广泛分布的石炭系研究而言,在大地构造背景、地层格架、沉积盆地原型等方面还存在较大争议。本文选择包古图-哈拉阿拉特山一带石炭系进行研究。结合前人资料,建立了石炭纪地层格架,探讨和分析了区内石炭纪地层层序、火山喷发旋回以及构造盆地演化模式,为进一步认识西准地区晚古生代构造演化过程提供了地层学证据。研究确立西准噶尔包古图—哈拉阿拉特山石炭纪层序关系自下而上依次为:包古图组、希贝库拉斯组、成吉思汗山组、哈拉阿拉特组和阿腊德依克赛组。野外接触关系指示包古图组与上覆希贝库拉斯组整合接触,成吉思汗山组角度不整合于希贝库拉斯组之上,其上沉积了哈拉阿拉特组浅海相地层。阿腊德依克赛组是区内海相地层最高层位,其上被下二叠统角度不整合覆盖。火山岩LA ICP-MS锆石U-Pb年代学研究分别获得包古图组年龄为331.2Ma~347.2Ma、成吉思汗山组为312.3Ma~319Ma、哈拉阿拉特组为304.5Ma~306.9Ma,阿腊德依克赛组为303.8Ma。希贝库拉斯组碎屑岩锆石U-Pb年代学研究指示该组形成时代下限为324.3Ma。根据角度不整合面的对比和确认,在详细地层剖面对比的基础上进行石炭系层序地层研究。将早石炭世地层整体划分为1个一级层序,包括2个二级层序,4个三级层序;晚石炭世地层整体属于1个二级层序,包括4个三级层序。研究将早石炭世火山岩划分为10个火山喷发旋回,爆发了至少17期火山岩浆活动,在盆地内形成中基性火山岩及火山细碎屑岩,整体以远端沉积相为主。火山岩地球化学研究显示OIB、E-MORB地球化学特征,形成于俯冲相关岛弧构造背景,由俯冲带上覆地幔楔部分熔融形成。晚石炭世火山岩划分为13个火山旋回,至少爆发了22期强烈的火山岩浆活动,形成的火山岩以基性、中基性和酸性为主,中性火山岩少量,整体以爆发相和溢流相为主,显示双峰式火山活动特征。地球化学研究显示板内火山岩和部分岛弧火山岩地球化学特征,形成于大陆板内。由原俯冲下插的板片发生脱水变质,最后发生板片断离,触发软流圈地幔上涌和玄武质岩浆底垫形成。火山岩部分岛弧地球化学特征是继承了源区的地球化学特征。研究区早石炭世区域构造配置由南向北依次为:达尔布特—克拉玛依蛇绿岩带、包古图—哈拉阿拉特山弧前盆地、博什库尔—成吉思弧。其中早石炭世弧前盆地基底为岛弧+部分洋壳,盆地盖层强变形弱变质。北侧的博什库尔—成吉思弧和西侧塔城微陆块南部陆缘区是盆地主要物源区。晚石炭世俯冲作用停止,进入残留海盆地充填演化阶段,盆地基底主要为早石炭世褶皱地层,盆地盖层形成于浅海环境,具有南北两个物源区。研究表明西准噶尔包古图—哈拉阿拉特山一带在早、晚石炭世具有截然不同的大地构造背景,盆地显示明显不同的充填和火山活动特征。在前人研究的基础上,提出西准噶尔地区石炭纪两阶段构造演化模式:早石炭世弧前盆地构造演化阶段和晚石炭世残留海演化阶段。西准噶尔地区板缘构造向板内构造的转变发生在早石炭世末期。尽管大地构造背景在发生了改变,但上叠的晚石炭世残留海盆地的沉积响应明显滞后,仍为海相沉积。区域上,沉积相由海相到陆相的转变发生在晚石炭世末期,以早二叠世佳木河组陆相磨拉石的出现为标志。西准噶尔地区在石炭纪以后,经历了大规模的陆内走滑,尤其是沿着达尔布特断裂系的左行走滑,导致古弧前盆地和古俯冲带的结构破坏和改造。最为醒目的标志就是原来的一条蛇绿岩带被错断成两条,晚石炭世呈带状展布的花岗质岩基被改造成面状分布,导致造山带原始面目难以识别,与造山带有密切成因联系的构造盆地难以恢复。论文以石炭纪地层层序研究为主,结合火山岩年代学、地球化学研究,为西准噶尔地区石炭纪构造演化提供了新的证据。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P534.45;P548

【参考文献】