甘肃北山地区北部上石炭统火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

北山地区处于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的交会带,其晚古生代洋陆转化备受关注,但久有争议。该区晚古生代地层学研究不足,制约了对构造演化的深入讨论。通过LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年获得北山北部黑鹰山地区原定为下石炭统白山组火山岩的年龄分别为308.6Ma±1.0Ma和299.1Ma±2.4Ma,时代为晚石炭世。研究区内白山组时代的修订可以为该区构造演化提供一定的依据。     

北山地区红柳园组沉积时代、沉积环境及源区构造背景分析

北山地区位于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块交汇带,晚古生代构造演化倍受关注且久有争议,该地区晚古生代地层的研究对探讨大地构造演化具有重要意义。利用同位素定年、沉积相分析、粒度分析和碎屑成分统计分析方法对北山地区早石炭世红柳园组进行研究。在下部火山岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为359.9±1.4 Ma,参考区域古生物资料,其形成时代应为早石炭世早期。红柳园组上部碎屑岩中发育大量浊流沉积构造和典型鲍马序列,其中砂岩成熟度较低,并且粒度分析结果显示具有浊流沉积的粒度特征,这些证据共同指示红柳园组为近物源浊流沉积。此外通过碎屑组分统计和Qt-F-L、Qm-F-Lt以及Qp-Lv-Ls图解对沉积构造背景进行了探讨,发现研究区红柳园组物源主要来自火山弧,表明其形成的构造环境应为与岛弧邻近的沉积盆地。     

内蒙古东部上二叠统林西组砂岩锆石SHRIMP U-Pb年代学及其构造意义

林西县官地—翟家沟剖面和阿鲁科尔沁旗陶海营子剖面是二叠系上统林西组的典型剖面,岩性为灰、灰黑、黄绿色的砂板岩组合,时代为晚二叠世。砂岩主要由长石岩屑砂岩和粉砂岩组成。长期以来,林西组的沉积时限尚未准确限定,还存在争议;沉积物来源区也较复杂,还需进一步确认。这一问题的解决也将为解决华北与西伯利亚板块拼贴时限和拼贴位置提供年代学数据支撑。本文选取陶海营子地区的长石岩屑砂岩(TH01)和林西县官地—翟家沟地区的粉砂岩(2GD002)作为研究对象,选取锆石进行SHRIMP U-Pb测年。结果显示,碎屑锆石的206Pb/238U年龄分布区间为:256.2±2.5Ma~276.4±2.4Ma(N=20),327.2±2.6Ma~363.7±3.5Ma(N=2),415.0±3.5Ma~481.1±4.4Ma(N=8),531.4±3.8Ma~577.5±5.0Ma(N=2),598.9±6.0Ma~974.6±7.8Ma(N=6),1049±11Ma~2606±7Ma(N=4,207Pb/206Pb年龄);年轻锆石的206Pb/238U年龄加权平均值分别为260.7±1.2Ma(MSWD=1.13,N=13,TH01)和262.6±1.9Ma(MSWD=1.6,N=7,2GD002),最年轻的锆石年龄分别是256.0±2.5Ma(TH01)和257.9±2Ma(2GD002)。综合研究认为林西组的沉积下限为253~257Ma,沉积上限可能延伸至238~242Ma,年轻锆石的峰值年龄(260Ma、262Ma)与华北板块北缘和大兴安岭南部西拉木伦河缝合带附近与板块碰撞、拼合相关的岩浆事件相吻合;林西组物源主要来自西拉木伦河缝合带北部的东北地区,也有可能来自西拉木伦河缝合带南部,华北板块与西伯利亚板块在早三叠世之后拼合,古亚洲洋消失,并尝试对研究区林西组油气资源潜力进行初步评价。     

甘蒙北山地区海相二叠系时代及其区域对比

甘蒙北山地区海相二叠系是中亚造山带最年轻的海相地层之一,但其精确时代尚缺少高精度年龄数据约束。此次研究获得北山地区双堡塘组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄285.7±2.9 Ma、280.9±2.8 Ma、279.2±4.8 Ma和272.7±2.6 Ma。同位素年龄和古生物组合证明北山海相二叠系时间延限为早二叠世亚丁斯克期—中二叠世卡匹敦期(Artinskian-Capitanian,286~265Ma),其中双堡塘组、菊石滩组和金塔组时代分别主要为亚丁斯克—沃德期(Wordian)、沃德期和卡匹敦期。区域对比表明中亚造山带新疆北部地区的海相沉积最终消失在早二叠世空谷期(Kungurian)之前(288Ma),而甘蒙北山和内蒙古地区海相沉积可持续至中二叠世卡匹敦期(265Ma)。     

甘蒙北山地区下石炭统绿条山组 时代修正及其构造意义

甘肃—内蒙古北山地区位于中亚造山带中段,其晚古生代洋盆最终闭合时间倍受关注且久有争议。早石炭世是该区洋陆转换的关键时期之一,下石炭统下部绿条山组与下伏的下、中泥盆统之间的角度不整合被认为是该区构造隆升的主要证据之一。但由于研究程度限制,绿条山组的时代尚有争议,一定程度上制约了该区构造演化的深入分析。北山北部甜水井北与碎石山剖面绿条山组火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为296.8±3.5Ma与311.1±3.2Ma,产出晚石炭世巴什基尔期(Bashkirian)菊石Gastrioceras和Branneroceras,时代应修订为晚石炭世—早二叠世早期。研究区下泥盆统—上石炭统沉积充填及生物群落特征表明该区可能在晚石炭世由大陆边缘浅海演化至裂谷盆地,上石炭统与下、中泥盆统之间的角度不整合代表洋陆转化造成的长时间隆升剥蚀。     

甘肃北山地区泥盆系三个井组碎屑锆石年龄及其地质意义

北山地区构造演化的关键时期是洋-陆转化发生时期,红柳园地区泥盆系三个井组是造山作用形成的前陆盆地磨拉石建造,其沉积过程反映了造山带的隆升过程。通过对三个井组3个样品共计162个数据点LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄的研究认为,三个井组锆石主要为岩浆锆石,也有少量变质锆石,锆石年龄在157~2 610Ma之间,分布范围很宽,但主要集中在350~600Ma这一年龄区间内,共95个数据,占所有统计数据的66%,最小的具有重复性的年龄为(365±7)Ma。结合前人资料,认为三个井组的主要沉积时间在420~365Ma之间,时代为晚志留世-晚泥盆世,其物源主要为北部的造山带及逆冲推覆体;三个井组反映的古生代造山作用应始于晚志留世,延续到晚泥盆世,但板块俯冲效应可能延续到早石炭世。     

藏北羌塘中部冈玛错—日湾茶卡地区下石炭统望果山组的建立及其地质意义

望果山组是发育在龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带内的一套早石炭世基性—酸性火山岩沉积地层,以火山角砾岩、火山凝灰岩、安山岩及流纹岩为主,夹少量玄武岩,具有多旋回式喷发的特点,被下石炭统日湾茶卡组整合覆盖,总体为一套近火山口相的海相火山岩沉积地层,表现出扬子型地层的亲缘性。在青山梁地区获得的望果山组安山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为350Ma±1Ma,结合下石炭统日湾茶卡组砂岩碎屑锆石的最年轻年龄峰值（362Ma）,认为望果山组应形成于早石炭世杜内阶。望果山组的建立对龙木错—双湖构造地层区地层系统的完善,以及探讨龙木错—双湖—澜沧江洋的演化历史等具有重要的地质意义。     

甘肃北山算井子埃达克质花岗岩年代学、地球化学特征及其构造意义

算井子埃达克质花岗岩体由中粗粒片麻状黑云母花岗闪长岩、中粗粒黑云母花岗闪长岩和中细粒黑云母二长花岗岩3个岩相单元组成,其为同一次岩浆熔融事件过程中曾经发生过三次岩浆侵入活动而形成的深成岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,算井子埃达克质花岗岩体侵位于早石炭世(350.0～351.7Ma),为海西中期的产物。该岩体总体富硅(SiO_2为67.81%～70.93%),富铝(Al_2O_3为14.94%～16.07%),全碱含量中等(K_2O+Na_2O为6.01%～6.74%),K_2O/Na_2O为0.37～0.69,富含钠质成分,而Ti、Ca、Fe和Mg(MgO为0.99%～1.61%)含量较低,(K_2O+Na_2O)/Al_2O_3为0.37～0.45,A/CNK为0.95～1.03,属于准铝质-弱过铝质钙碱性花岗岩。微量元素Sr含量(409×10~(-6)～548×10~(-6))较高,而Y(8.1×10~(-6)～17.7×10~(-6))和Yb(0.83×10~(-6)～1.73×10~(-6))含量较低,总体上富集大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba和高场强元素(HFSE)Th,而亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型,轻重稀土分馏大,轻稀土富集且分异明显,而重稀土亏损且分异不显著,具轻微的铕异常(δEu=0.64～1.13),与典型的埃达克岩特征相似。年代学及地球化学特征研究表明:(1)算井子岩体属准铝质-弱过铝质未分异的Ⅰ型花岗岩,并具有典型的埃达克岩特征;(2)岩浆源于俯冲板片流体交代地幔楔诱发下地壳玄武质岩石部分熔融源区,并在岩浆上升过程中混染了火山弧物质;(3)岩体形成于海西中期活动大陆边缘的火山弧环境,推测其南侧的塔里木板块和哈萨克斯坦板块的俯冲-碰撞效应可能一直持续到早石炭世。     

西天山温泉地区下石炭统阿克沙克组碎屑锆石U-Pb年龄及其构造意义

天山造山带位于中亚造山带西南部,是了解中亚造山带增生造山过程的一个窗口.中国西天山温泉地区出露的下石炭统阿克沙克组碎屑岩是西天山造山带早石炭世盆地演化和造山过程的重要物质记录.运用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,对阿克沙克组糜棱岩化砂岩中碎屑锆石进行测试分析.结果显示,碎屑锆石206Pb/238U表面年龄介于428±5 Ma~331±4 Ma,表现出较宽的年龄谱,按照年龄及频率分布特征可以划分为3组:428 Ma、381~364 Ma和343~331 Ma.综合分析锆石的形态特征、内部结构、元素含量和区域地质资料,取得以下认识:（1）西天山温泉地区出露的阿克沙克组形成于早石炭世晚期,与其中的古生物化石时代一致;（2）阿克沙克组的物源为中酸性火山岩和沉积岩,主要来源于下伏的大哈拉军山组,属于近源沉积,形成于活动大陆边缘.      

甘肃北山炭山子东橄榄辉长岩年代学、地球化学特征及其地质意义

北山地区是中亚造山带的重要组成部分,位于北山地区大山头杂岩体西的炭山子东基性岩体是揭示中亚造山带南缘晚古生代构造演化的重要载体.炭山子东橄榄辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为366.0±2.8 Ma,代表该岩体的形成年龄.岩石Si02(47.83％～52.25％)、K20(0.12％～0.45％)、Na20(2...     

内蒙古北山地区咸水沟一带早石炭世红柳园组火山岩地球化学、锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

内蒙古北山地区咸水沟一带红柳园组火山岩岩性为细碧岩、玄武岩、流纹岩,具双峰式岩浆组合特征.基性岩稀土元素总量∑REE(包括Y元素)变化于123×10-6~217×10-6之间,轻稀土明显富集((La/Yb)N=2.42~4.74).在原始地幔标准化的蛛网图中,Nb、Ta、Ti元素明显亏损;具有高的Th/Nb比值(3.14~10.2)和低的Nb/La比值(0.3~0.7<1);Mgo和Cr、Ni总体呈正相关关系,反映了橄榄石±辉石的结晶分异作用.细碧岩εHf(t)值变化于6.0~11.5,表明岩浆来源于亏损地幔,两阶段模式年龄(TDM2=631~982 Ma)明显大于其结晶年龄,结合εHf(t)值揭示出岩浆源区受到地壳物质混染的可能.流纹岩具有向强过铝质岩石过渡趋势(A/CNK=1.08~1.32),稀土元素总量∑REE(包括Y元素)较高(133×10-6~383×10-6),轻稀土明显富集((La/Yb)N=4.5~8.0),Eu负异常强烈(δEu=0.1~0.5);Ga/Al比值(10000*Ga/Al=1.8~4.2)较高,具A型花岗岩特征.其下部细碧岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明其形成年龄为359.9±1.4 Ma.咸水沟红柳园组基性岩的形成表明北山地区在石炭纪早期幔源岩浆活动非常强烈,这些幔源岩浆的底侵导致了浅部地壳发生脱水熔融形成具有A型花岗岩特征的酸性火山岩.地质与地球化学特征表明,咸水沟红柳园组火山岩形成于裂谷构造背景.     

甘肃红石泉地区伟晶状白岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄与铀成矿关系

白岗岩是大陆碰撞过程中陆壳低比例熔融的产物,与铀及多金属矿床在成因上密切关联。甘肃红石泉铀矿床含矿主岩为伟晶状白岗岩,前人对伟晶状白岗岩的成岩年龄研究较少且精度有限,影响了对铀矿床成因和构造背景的深入认识。对甘肃红石泉铀矿床含矿主岩——伟晶状白岗岩开展了高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得伟晶状白岗岩成岩平均年龄值为2493.5Ma,形成时代为新太古代晚期—古元古代早期。认为伟晶状白岗岩应属于新太古代晚期-古元古代早期华北克拉通微陆块拼合作用后期的产物,同时也是华北克拉通约2.5Ga岩浆构造热事件在西部地块的响应。伟晶状白岗岩与红石泉铀矿床铀成矿没有直接成因关系,只是作为铀矿的含矿主岩。     

甘肃北山红石山蛇绿岩锆石U-Pb年代学研究及构造意义

红石山蛇绿岩位于中蒙边境附近,出露于红石山-百合山-蓬勃山蛇绿混杂岩带最西段。岩石地球化学分析表明,红石山蛇绿岩中的玄武岩主量、微量及稀土元素皆显示类似MORB型玄武岩的地球化学特征,表现为低Na₂O+K₂O（2.99%）和P₂O₅（0.08%）,中等含量TiO₂（1.46%）;LREE球粒陨石标准化分配型式具平坦型和轻稀土略微富集的特征。微量元素原始地幔标准化分配型式显示出富集大离子亲石元素（Rb、K）的特征,HFSE变化相对较为稳定。红石山蛇绿岩中的辉长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示,其形成时代为346.6±2.8Ma,代表该蛇绿岩形成时代,即为早石炭世。结合前人研究成果,笔者认为红石山蛇绿岩可能为石炭纪大陆裂谷向大洋转化的构造环境下形成的初始小洋盆,其向西可与新疆境内的巴音沟蛇绿岩对比,二者同属“红海型”洋盆初始洋壳的地质记录。     

甘肃北山西涧泉子富碱高钾花岗岩体的锆石LA-ICP-MS定年及其构造意义

位于甘肃北山南带的西涧泉子花岗岩体锆石的LA-ICP-MS年龄为266.1±2.2Ma、其Hf同位素的模式年龄为746～871Ma,εHf(t)=+1.3～+4.7,平均+2.7。西涧泉子花岗岩体以二长花岗岩为主,具有较高的SiO2含量(74.33%～76.67%)和Na2O+K2O含量(9.26%～9.57%),NK/A=0.9～1.08,富钾(Na2O/K2O1),属碱性系列;球粒陨石标准化分配模式图整体呈V字型,具相对平缓的富集轻稀土元素稀土配分模式,重稀土元素分馏不明显且相对亏损,Eu具有明显的负异常,δEu=0.10～0.16。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,亏损Nb、Ba、Sr、Ti,富集Rb、Th、K。结合区域地质背景,认为西涧泉子富碱高钾花岗岩体受音凹峡二叠纪裂谷带的影响强烈,为壳幔混合成因,是后碰撞环境裂谷作用阶段的产物,进而确定该地区在中二叠世进入裂谷作用阶段。     

北山南带音凹峡地区酸性火山岩年代学、地球化学研究:二叠纪裂谷岩浆作用的新证据

北山造山带位于中亚造山带南缘中段地区,是中亚造山带、塔里木克拉通和华北克拉通的构造结合部。年代学资料表明北山南带晚古生代存在一期重要的岩浆活动,所形成的岩石类型包括了镁铁-超镁铁质杂岩、花岗岩类以及酸性火山岩。音凹峡地区位于北山南带,该地区广泛分布着厚度巨大的二叠系。这套地层主要是由酸性火山岩及火山碎屑岩组成,流纹岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为273±1 Ma,为早二叠世。针对音凹峡地区酸性火山岩的地球化学研究发现,其具有高SiO_2、K_2O+Na_2O、Al_2O_3含量、低Fe_2O_3~T、Mg O、P_2O_5含量;富集轻稀土元素,重稀土元素无分异,具有明显的Eu负异常;微量元素方面,酸性火山岩富集Cs、Rb、Th、U、Zr和Hf等元素,而相对亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素。酸性火山岩的锆石ε_(Hf)(t)值为-6.0~3.9,具有较老的Hf同位素模式年龄,t_(DM2)=1046~1669 Ma。音凹峡酸性火山岩的地球化学证据表明这套火山岩系可能由中-新元古代壳源岩石部分熔融形成,并与幔源岩浆进行了不同程度的混合,之后发生了分离结晶作用。综合音凹峡地区同时代镁铁质岩石、花岗岩类的研究成果,以及该地区二叠系沉积建造及火山岩特征分析可知,北山南带在早二叠世应处于大陆裂谷的构造背景。     

东昆仑花石峡北部上二叠统格曲组砂岩碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄及其构造意义

东昆仑南缘上二叠统（乐平统）格曲组为一套由砾岩、砂岩、钙质泥岩构成的扇三角洲-浅海碳酸盐台地相沉积组合,在区域地质演化分析上具有重要的意义。经测定,格曲组砂岩的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的范围为412~2448Ma,包括1869~1602Ma、1396Ma~1270Ma、1197~877Ma和572~412Ma四个年龄区间,指示物源区先后经历了古元古代早期的构造-岩浆事件、古元古代晚期的汇聚事件、中元古代的裂解事件、中元古代晚期—新元古代早期的构造-岩浆-变质事件和新元古代晚期—早古生代的裂解-扩张-汇聚事件。其中,与新元古代—早古生代洋陆转化相关的产物是格曲组的主要物源。格曲组砂岩碎屑锆石年龄组成表明沉积盆地具有前陆盆地“冷盆地”的特征。相对于格曲组,下中二叠统存在大量大于2000Ma的年龄信息,而下三叠统开始出现了大量海西末期-印支期的年龄信息。碎屑锆石年龄组成出现两次明显的变化,分别为格曲组和洪水川组底部不整合所代表的构造运动的沉积响应,表现出较好的构造-沉积耦合关系。     

内蒙古西部阿拉善右旗下石炭统白山组碎屑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义

阿拉善右旗下石炭统白山组碎屑岩中锆石CL图像的特征和微量元素Th/U>0.4表明绝大多数属于岩浆锆石,锆石年龄分布于412~498Ma之间,集中分布于443~466Ma之间,加权平均年龄为（454.6±8.3）Ma(n=28),MSWD=3.5,置信度95%,与研究区西侧南天山洋在奥陶纪—早泥盆世向北俯冲消减,在中天山南缘形成岩浆弧可能对应,揭示了研究区恩格尔乌苏断裂可能为哈萨克斯坦板块与华北板块早古生代缝合带,该断裂具有多期活动的特征。白山组物源来自恩格尔乌苏断裂以北的加里东期构造岩浆岩带和早古生代浅变质盖层沉积。     

内蒙古西部阿拉善右旗下石炭统白山组碎屑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及意义

阿拉善右旗下石炭统白山组碎屑岩中锆石CL图像的特征和微量元素Th/U>0.4表明绝大多数属于岩浆锆石,锆石年龄分布于412~498Ma之间,集中分布于443~466Ma之间,加权平均年龄为（454.6±8.3）Ma(n=28),MSWD=3.5,置信度95%,与研究区西侧南天山洋在奥陶纪—早泥盆世向北俯冲消减,在中天山南缘形成岩浆弧可能对应,揭示了研究区恩格尔乌苏断裂可能为哈萨克斯坦板块与华北板块早古生代缝合带,该断裂具有多期活动的特征。白山组物源来自恩格尔乌苏断裂以北的加里东期构造岩浆岩带和早古生代浅变质盖层沉积。     

北山红石山地区晚古生代火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

北山地区古亚洲洋的闭合时间和晚古生代构造演化倍受关注且久有争议.晚古生代地层及其接触关系对探讨以上问题具有重要意义,但该区地层学研究薄弱,很大程度上制约了对构造演化的深入讨论.本文获得的北山红石山地区上古生界“下石炭统绿条山组、白山组”和“下二叠统双堡塘组”火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,分别为296.8±3.5Ma、314.9±3.3Ma和299.4±5.9Ma,时代为晚石炭世-早二叠世,相当于北山地区干泉组层位.原“白山组”与“双堡塘组”之间的平行不整合不成立,表明石炭纪-二叠纪为同期裂谷盆地.原“绿条山组”与中泥盆统的角度不整合实为干泉组与中泥盆统的角度不整合,代表了古亚洲洋的闭合与增生造山时间发生在中泥盆世与早石炭世之间.     

甘肃北山小草湖火山岩系形成时代的重新厘定

甘肃北山小草湖一带敦煌岩群的北侧分布着一套发生韧性变形的火山岩系(前人称之为小草湖岩片)。该火山岩系的宏观岩貌、岩石学、岩石地球化学等特征与相邻的二叠纪火山岩系相似,为大陆裂谷火山岩系列。本次研究在糜棱岩化英安岩中获得285Ma±4Ma的LA-ICP-MS单颗粒锆石微区U-Pb同位素年龄,证明该火山岩系的时代并非志留纪,而是二叠纪,属于天山石炭纪—二叠纪大火成岩省的组成部分。这一新资料对甘肃北山构造格局及其演化历史的研究具有重要意义。