广州地化所中亚造山带微陆块的前寒武纪地质演

作者:信息科学

增生型造山带是微陆块拼合显著的地区。该类型造山带往往与超大陆的旋回息息相关。中亚造山带是世界上最大的增生型造山带之一,由微陆块,海山,岛弧等增生形成。其内部微陆块前寒武纪地质演化过程及其与超大陆旋回关系和构造起源一直是中亚造山带早期演化和构造研究的核心问题。位于中亚造山带南部的中天山地块是解决这些问题的关键所在。

增生型造山带是微陆块拼合显著的地区。该类型造山带往往与超大陆的旋回息息相关。中亚造山带是世界上最大的增生型造山带之一,由微陆块、海山、岛弧等增生形成。其内部微陆块前寒武纪地质演化过程及其与超大陆旋回关系和构造起源一直是中亚造山带早期演化和构造研究的核心问题。位于中亚造山带南部的中天山地块是解决这些问题的关键所在。

准噶尔地体位于中亚造山带中心部位,其是否具有前寒武纪的基底是中亚造山带构造演化研究的热点问题与关键科学问题之一。然而,由于缺乏可信的前寒武纪岩石资料,准噶尔地体地壳基底性质长期以来一直存在争议。一种观点认为准噶尔地体具有前寒武纪基底;另一种观点认为准噶尔地体具有古生代洋壳的基底或大洋岛弧杂岩体,并作为阿尔泰古生代增生带。

中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室岩石学学科组黄宗莹博士和龙晓平教授及袁超研究员等对中天山地块古老基底中的片麻岩进行系统岩石学、年代学和地球化学研究以此来阐明中天山地块前寒武纪地质演化过程及其与超大陆的旋回关系并限定其构造亲缘性。

中国科学院广州地球化学研究所同位素国家重点实验室岩石学学科组博士黄宗莹、教授龙晓平以及研究员袁超等对中天山地块古老基底中的片麻岩进行系统岩石学、年代学和地球化学研究,以此来阐明中天山地块前寒武纪地质演化过程及其与超大陆的旋回关系并限定其构造亲缘性。

针对准噶尔是否存在前寒武纪基底这一中亚造山带构造演化之关键科学问题,中国科学院地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室副研究员徐兴旺与合作者在国家基金重大项目与面上项目、国家科技支撑计划项目及院创新项目资助下,在野马泉岩浆弧塔黑尔地区一闪长岩墙中发现了一些片麻岩和磁铁石英岩包体,准噶尔地块达子沟发现含有片麻岩砾石的变形奥陶纪质砾岩,在觉罗塔格构造带双岔沟花岗岩中发现有一些片麻岩残余。针对这些发现,他们对其开展了岩石的锆石U-Pb-Hf同位素研究,并探讨了准噶尔古陆块的起源。

研究发现中天山地块片麻岩原岩为新元古代S型花岗岩。中天山地块在中元古代时期发现显著的地壳生长作用并在新元古代时期发现改造(1.0-0.88 Ga)。这两阶段的地壳演化过程分别与哥伦比亚超大陆的裂解和罗迪尼亚超大陆的聚合息息相关。同时由于中天山地块与塔里木克拉通在前寒武纪时期具有不同的基底属性、岩浆作用、沉积建造、变质变形等地质及演化特征;该研究提出,中天山地块在前寒武纪时期与塔里木克拉通不具有构造亲缘性,从而制约中亚造山带微陆块的早期演化过程和构造来源问题。

研究发现,中天山地块片麻岩原岩为新元古代S型花岗岩。中天山地块在中元古代时期发现显著的地壳生长作用并在新元古代时期发现改造(1.0-0.88 Ga)。这两阶段的地壳演化过程分别与哥伦比亚超大陆的裂解和罗迪尼亚超大陆的聚合息息相关。同时,由于中天山地块与塔里木克拉通在前寒武纪时期具有不同的基底属性、岩浆作用、沉积建造、变质变形等地质及演化特征;该研究提出,中天山地块在前寒武纪时期与塔里木克拉通不具有构造亲缘性,从而制约中亚造山带微陆块的早期演化过程和构造来源问题。

分析测试结果显示:1)塔黑尔闪长质片麻岩年龄为1.88Ga,其原岩闪长岩年龄为2.52Ga,磁铁石英岩年龄为1.92Ga,闪长岩中继承锆石显示塔黑尔基底含有3.06 Ga、2.13 Ga、2.02 Ga、1.98 Ga、1.69 Ga、0.98 Ga的岩浆岩和1.89 Ga变质岩;2)达字沟奥陶系变形砾岩含有变质重结晶年龄约为504Ma、原岩岩浆岩结晶年龄约为1.86Ga的岩石,变质重结晶年龄约为514Ma、原岩岩浆岩结晶年龄约为0.94Ga的岩石以及496Ma与498Ma的岩浆岩,该地区及相邻区域可能存在年龄为1.80Ga、 1.49Ga、1.20 Ga、1.1 Ga、0.85 Ga、0.78 Ma、0.65 Ga、0.64 Ga、0.63 Ga、0.57 Ga、520 Ma、492 Ma、478 Ma与464 Ma的一系列岩浆岩;3)双岔沟片麻岩年龄为437 Ma、其原岩花岗闪长岩年龄为459 Ma,片麻岩中含年龄分别为大约 1.47 Ga, 1.80 Ga 和2.48 Ga岩浆岩的锆石群,花岗岩中继承锆石年龄为1.64Ga、1.14Ga、1.06Ga、1.01Ga、0.97-96Ga、0.81-0.79Ga、0.68Ga、0.61Ga、0.59Ga和0.57Ga。

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该研究近期发表在国际地学权威期刊Precambrian Research(295, 24-37)。

他们基于新的成果和前人资料,指出介于洪古勒楞-阿尔曼台俯冲带与南天山缝合带之间准噶尔地体含有规律性分布的3个前寒武纪构造单元与多样的岩浆岩带与变质带:塔黑尔-卡拉麦里地区发育有2.1-1.7 Ga活化的、由3.22-3.06Ga新生地壳构成的、含有2.52 Ga闪长岩的太古代地壳,达字沟-双岔沟地区发育有2.5-1.8Ga地壳,天山地区发育有1.86-1.7 Ga地壳。塔黑尔-达字沟-双岔沟一线可能发育有一个1.9-1.8Ga的造山带,具体表现是在塔黑尔地区发育有1.88 Ga闪长质片麻岩,在塔黑尔、达字沟与双岔沟地区发育1.9-1.8 Ga岩浆岩与事件。在天山-双岔沟-达字沟地区发育一个巨型的1.0-0.9Ga岩浆-变质带,双岔沟-星星峡地区发育1.47-1.40Ga花岗岩,达字沟-双岔沟地区发育1.2-1.0 Ga岩浆岩,及塔黑尔、达字沟、双岔沟与巴伦台地区发育0.8-0.6 Ga岩浆岩。他们通过区域对比,认为准噶尔陆块可能为劳伦(Laurentia)大陆Superior地区的碎块。

该研究近期发表在国际地学权威期刊Precambrian Research 。

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准噶尔地体新太古-古元古代基底岩石的发现结束了关于准噶尔有无前寒武纪地壳基底长达几十年的争论,同时还为准噶尔地区成矿预测指明了新的方向。该研究结果近期发表在国际地质学领域期刊Gondwana Research上(Xu et al. Basement nature and origin of the Junggar terrane: new zircon U-Pb-Hf isotope evidence from Paleozoic rocks and their enclaves. Gondwana Research, 2015, 28: 288-310)。

同位素地球化学国家重点实验室 & 科技与规划处 供稿

中天山地块所有前寒武纪岩浆岩锆石铪同位素特征以及中天山地块和塔里木克拉通所有岩浆岩作用统计结果

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图1 准噶尔地体锆石年龄-Hf同位素图解与Hf模式年龄直方图

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图2 准噶尔地体地壳基底格架

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图3 准噶尔地体前寒武纪锆石年龄分布频率及其与相邻克拉通和劳伦大陆对比

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