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新疆西准噶尔地区古生代岩浆活动的年代学和地球化学研究

【摘要】:西准噶尔地区经历了多期次、多阶段长期而复杂的构造地质演化,同时伴随着大量的花岗质岩浆活动。各期岩浆岩的成因、物源涉及西准噶尔造山带的形成,特别是各期次花岗岩浆活动的地球动力学过程与演化。本文选择西准噶尔地区古生代的岩浆岩(火山岩和侵入岩),重点对有代表性的岩体进行了岩石学、地球化学、锆石形态学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和锆石Hf同位素地球化学等分析等,厘定了各期构造事件的时限,划分了岩浆岩的活动期次,确定了岩浆岩成因,反演了西准噶尔造山带构造演化过程。运用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年方法,对研究区内7个花岗岩体进行了精细的年代学研究,其中,苏根萨拉花岗岩体的年龄为415.6±1.1Ma,为晚志留世。玉什喀腊辉长岩体的年龄为364±1Ma,为晚泥盆世。黑子勒塔吾丁浩热石英二长闪长岩体的年龄为364.7±3.0Ma,为晚泥盆世。木斯岛山二长花岗岩体的年龄为335.9±0.9Ma,为早石炭世。加尔路阿甫花岗斑岩体的年龄为305±2Ma,为晚石炭世。阔依塔斯闪长岩体的年龄为297±2Ma,为晚石炭世。恰其海钾长花岗岩体的年龄为280.1±3.2Ma,为早二叠世。确认了各期次花岗岩的侵入时代,为认识西准噶尔构造岩浆演化提供了高精度的年代学依据。结合前人研究成果,将研究区内岩浆岩的期次划分为4个阶段:早志留世-早泥盆世(436-405Ma)、早石炭世(350-320Ma)、晚石炭世-早二叠世(318-270Ma)和中晚二叠世(270-263Ma)。岩浆岩在时空分布上具有明显的规律性,其形成时代具有南北老,中间新的变化规律。侵入岩的岩石地球化学研究表明,研究区各阶段岩体主要为A型和I型花岗岩。谢米斯台山西段花岗岩岩石类型为A2型花岗岩和碱性弱过铝质分异I型花岗岩。早石炭世花岗岩以I型为主,主要分布于萨吾尔地区,呈带状分布,可能形成于陆壳俯冲的构造背景下,晚石炭世-早二叠世花岗岩以A型为主,呈面状分布,具有碱性和准铝质特征,可能为俯冲有关的流体交代的产物,部分岩浆源区具有明显的弧岩浆活动特点,可能形成于碰撞后伸展环境中。晚泥盆世玉什喀腊辉长岩体为俯冲流体交代亏损的岩石圈地幔形成,岩浆在上升过程中没有遭受地壳物质的混染。早二叠世基性侵入岩的源区中既有俯冲消减的印迹,又有地幔组分的参与,可能是被俯冲板片或消减沉积物所释放的流体交代后的地幔橄榄岩部分熔融的产物。新获得了西准噶尔地区7个侵入岩锆石Hf同位素组成,结果表明,区内各时期侵入岩体具有相似的锆石Hf同位素,它们均具正的εHf(t)值,且正值较高,指示各期花岗岩主要为新生陆壳部分熔融的产物,反映在西准噶尔地区从中元古到早古生代的奥陶纪持续有新生陆壳形成。这与整个中亚造山带从新元古代以来持续形成新的陆壳和发生多起弧-陆碰撞拼贴、大陆增生是吻合的。在上述研究的基础之上,结合区域地质背景和西准噶尔造山带构造演化特征,讨论了古亚洲洋闭合的时限和后碰撞作用的时限。研究表明,该区为多次碰撞、多次消减,洋盆是形成一个、消减一个,再形成一个、再消减一个,相继出现,相继消减。古亚洲洋的范围很广,可能每个区域闭合的时间不尽相同。本文推断在西准噶尔北部地区(额尔齐斯缝合带附近),晚泥盆世洋陆俯冲事件已基本结束,古亚洲洋闭合的时间不早于364Ma。对于后碰撞作用的时限,结合区域地质资料,本文推测西准噶尔地区后碰撞深成岩浆活动是从早石炭世开始,于早二叠末期结束,即后碰撞深成岩浆活动发生在340-270Ma之间。通过对岩浆岩岩石成因、Hf同位素示踪与构造演化关系的研究,认为古生代特别是晚古生代是中亚造山带大陆地壳增生的重要时期。增生方式包括了与俯冲作用有关的侧向增生,还包括与幔源岩浆底侵有关的垂向增生,大陆地壳增生是一个多阶段多旋回的过程,贯穿于中亚造山带形成演化的整个过程。

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