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西北综合研究项目成果之二

2007-05-16 16:49:08  作者:  来源:  浏览次数:570  文字大小:【】【】【

     ㈢在海量地质数据综合集成的基础上, 通过区域地层格架、构造岩浆格架、构造格局及演化和主要地质事件的分析研究,初步建立了西北地区(北部)地质构造格架。

     ⒈区域地层格架研究

     ⑴依工作区地质特点和最新地质调查资料,以显生宙特别是古生代地层为主,进行了地层自然区划,共划分出17个区、38个地区及若干次一级地段等不同级别地层自然分区;依托众多的地质调查新资料,通过地质编图及综合研究,厘定了新的区域地层序列。

     地层自然区划的优越性体现在便于不同单位、不同学派、不同学术观点的地学人员应用,也利于随着研究程度的提高不断更新。

     划分的基本原则如下:

     ①将一般公认的其地层组成和时空结构基本自成系统的地质单元即克拉通或地台(如华北、塔里木、杨子等)和造山带或褶皱带(如祁连、南天山、北天山、北秦岭等)均作为一级地层区。

     ②在一级区内依其在某些断代地层的组成和结构的明显差异进一步划分为二级区,如华北区进一步划分为鄂尔多斯地区和鄂尔多斯西南缘地区,其主要差别为寒武系和奥陶系;祁连区划分为南、中、北三个二级地区,其差别以古生代为主。

     ③对地层-构造属性的归属及相互关系存有不同认识的地质单元,如祁连与北秦岭、天山与北山、柴北缘(东北)与东昆仑和中南秦岭等的关系不作统一,保留各自地层区,以供不同使用者对比研究。

     ④某些断代地层的缺失是划分不同地层区的重要标志之一。如华北区普遍缺失志留系-下石炭统、中祁连缺失志留系、南祁连缺失石炭系、中天山缺失上侏罗统-白垩系。

     ⑤不强调同一地层区内同时代地层的组成可以对比。因西北区造山带内常有若干规模不等的前寒武纪陆块,同一地层区或地区,同时代地层在陆块上与陆块边缘其地层组成及结构常呈有规律的变化,如柴北缘区欧龙布鲁克陆块、塔里木区库鲁克塔格等,以能较客观反映该时期沉积盆地的特征。

     ⑥蛇绿岩不一定都作为划分高级别区划的界线。因为在西北地区同一地层区内存在多期蛇绿岩,绝大多数蛇绿岩现已构成(蛇绿)构造混杂岩,有的前期蛇绿岩已被卷入后期旋回造山带内,如南天山区、西准噶尔地区都有此现象。

     ⑵首次编制了体现多种内涵信息的岩石地层时空结构表,初步建立了区域构造-地层格架;归纳总结了西北地区北部地层特征和时空演化规律。

     除系统表示每个岩石地层单位的岩石类型、沉积相、上下地层的接触关系外,还表示了蛇绿岩的时空分布,客观反映了区域地层的时、空结构及区域变化特征,具备有动态地层格架的涵义。

     ⑶总结了各断代地层的时空变化规律,分析了前寒武纪、早古生代、晚古生代、中新生代地层的组合、序列特征,分析了不同时期,重点分析了古生代(以世为单位的15个断代)的沉积构造环境,初步探讨了中新元古代、古生代、中新生代的沉积构造格局。从沉积组合、沉积环境及沉积格局的角度为研究西北地区地质构造格局及演化提供了基础资料。

     ⒉岩浆演化研究

     ⑴依西北地区岩浆作用特点,以古生代岩浆作用为主,根据工作区地质构造发展特征和大地构造格局,将工作区划分为6个一级构造岩浆岩域,23个构造岩浆岩带和28个构造岩浆岩亚带,系统阐述了工作区侵入岩浆作用、火山岩浆作用、蛇绿岩的岩石学、地球化学和时空分布特点,分析了可能形成的构造背景。

     ⑵恢复重建了天山造山带构造—岩浆演化格架

     ②从早古生代初期至泥盆纪,天山古生代洋盆体系在经历了十分复杂的形成→扩张→消减→闭合→碰撞过程,并伴随有醒目的沟-弧-盆系岩浆活动之后,于晚泥盆世-早石炭世初期闭合。天山及其邻区下石炭统与下伏地层间的规模巨大的区域性角度不整合界面以及该不整合界面之上的磨拉石(molasse)砾岩建造,就是天山古生代洋盆体系闭合后碰撞-造山作用的地质记录。

      ③首次提出并查明,自石炭纪至二叠纪早期,由于古特提斯构造动力学体系的叠加复合,深部地幔柱上涌,导致包括天山造山带在内的中亚地区在古生代洋盆闭合后又经历了一次极为强烈的大火成岩省事件(包括表层裂谷火山事件和深成基性-超基性、花岗质岩浆侵入事件)和大规模成矿活动。在裂谷化最强烈的地区(如北天山地区),岩石圈经强烈拉伸产生一些小的“红海型”洋盆(以巴音沟蛇绿岩为代表的北天山蛇绿岩带就是该“红海型”洋盆的地质记录)。此后,自中-晚二叠世始,冈瓦纳与北美、俄罗斯、西伯利亚诸大陆(包括其间的诸多小陆块)最终联为一体,形成Pangea 超级大陆,古亚洲造山区(或古亚洲构造域)才进入到具有真正意义的陆内地壳演化过程。

 

   

    下石炭统底部的不整合界面之下发现具退积序列的粗碎屑“磨拉石”建造

 

 

 

 

天山—准噶尔—北山地区石炭—二叠纪中酸性侵入体多属钙碱—高钾钙碱—钾玄岩系。

 

 

 

 

 

天山造山带石炭纪-二叠纪基性火山岩样品绝大多数落在Zr/Y-Zr图解的板内玄武岩区,总体反映裂谷火山岩的特征

 

 

(3)查明柴达木北缘早古生代—泥盆纪早期中酸性侵入岩多为洋陆转化的地质记录,随着时间的变新,花岗岩的类型、岩石化学特征、形成构造环境均呈规律性变化。一般早古生代早期多为俯冲型I型花岗岩,早古生代中晚期多为俯冲-碰撞型I型花岗岩,晚古生代早期变为碰撞型S型花岗岩

⒊构造格架研究

     ⑴通过对区域不整合性质、地层建造特征及岩浆侵入事件的综合分析,初步确定了工作区早古生代及其以前的构造热事件序列。

     阜平(辛格尔)事件(运动)(2600~2400Ma)基本与太古宙与古元古代的年代界线(2500Ma)接近;中条(吕梁、兴地)事件(运动)(2000~1800Ma)略早于国际上古元古代和中元古代的界线年龄(1800Ma);四堡(扬子早期、阿尔金)事件(运动)主体时间在1000~900Ma,北秦岭-东昆仑一线南、北表现特征有所不同;晋宁(扬子晚期、塔里木)事件(运动)发生于青白口纪晚期-南华纪早期,区域上具不等时性;加里东事件(运动)时间有先后,性质有差别,华北、扬子区发生于中晚奥陶世,塔里木发生于晚志留世-早泥盆世;西准噶尔主幕(Ⅰ)发生在晚奥陶世,次幕(Ⅱ)发生在晚志留世-早泥盆世。

 

     超大陆裂解及洋陆演化阶段为板块体制下的洋陆格局,总体归属于两个大洋体系(古亚洲大洋体系和秦祁昆大洋体系),包含8条缝合带、6条弧陆碰撞带、2条走滑边界断裂带及它们分割成的3个板块和1个陆块群

     ⑵在对大量地质资料综合研究的基础上,按照地质演化动态时空转化的观点,强调不同演化阶段有着完全不同的构造体制、构造格局和成矿地质构造背景,对西北地区的构造演化和格架提出了新认识。提出西北地区经历了大陆地壳早期演化、超大陆裂解及洋陆演化、板内伸展和陆内演化等四个大的构造演化阶段,分析了各演化阶段的地质特征及成矿背景,重点探讨了超大陆裂解及洋陆演化、板内伸展和陆内演化三个阶段的构造格局,初步建立了西北地区西段和东段不同阶段的构造模式。

 

 

 

     板内伸展阶段是本项目基于对地质资料的详实解读后新提出来的一个大地构造演化阶段,属板内伸展体制下的海陆格局。该阶段划分成15个一级单元,其中含4个板内伸展体系、1个板内裂谷裂陷体系、1个板内裂陷体系、1个板内裂陷槽、1个板内裂谷、3个隆起区、2个克拉通盆地、1个新生洋盆-裂谷系、1个弧盆系 和23个次级构造单元。

    陆内演化阶段为陆内体制下的陆内盆山格局,该阶段划分出3个复合造山系、1个走滑造山系和3个陆块等一级单元,二级单元含16个造山带、1个隆起、2个断隆、3个断隆带、4个断褶带、1个陆内前陆冲褶带、19个盆地(其中13个发育在造山系中,其余发育在大型陆块之上),三级单元含12个造山亚带。

 

 

㈣通过对天山和北山地区沉积建造的系统分析,探讨了天山-北山古生代沉积构造格局,分析了天山-北山在不同地质演化历史中的相互关系。

早古生代天山-北山地区都属古亚洲洋的组成部分,由大小不等的陆块与规模不等洋(海)盆构成的洋(海)陆混杂区,海洋互有连通,构成不规则的“网、目”结构;晚古生代北山与北天山沉积盆地特征极为相近,而与南天山则有明显不同,北山应属天山-兴安造山系,而不应归为乌拉尔-南天山造山系。天山-北山地区石炭系普遍与泥盆系为不整合,中天山南、北部沉积格局明显不同。北部区产生新的伸展,先后形成若干规模不等的裂陷(谷)盆地;南部属上叠滨浅海盆地。

北天山二叠纪沉积盆地基本上是在晚石炭世裂谷(陷)盆地收缩背景上形成的陆缘坳陷盆地,从早到晚由海到陆,由西向东收缩迁移。北山二叠纪总体上构成一个由海陆粗碎屑岩-海相碎屑岩-火山岩-陆相火山岩沉积序列结构,反映了一个裂陷(谷)盆地发展演化的过程

 

㈤探讨奥陶纪华北海和秦祁海关系的基础上,通过沉积建造、岩浆建造及蛇绿岩对比研究,对秦祁结合部位早古生代地质单元的相互关系提出初步认识。

⑴过对武贺礼地区奥陶纪沉积组合的系统分析对比,认为奥陶纪北祁连、秦岭、华北为同一海盆。早-中奥陶世自鄂尔多斯碳酸盐台地→鄂尔多斯西南缘→北祁连走廊台地边缘→北祁连火山-沉积盆地,形成一个基本连续,由陆缘相至盆地相沉积格架。中-晚奥陶世始,鄂尔多斯地区隆升,海盆向西南退至鄂尔多斯西南缘,形成结构复杂的陆缘斜坡及陆缘裂陷,北祁连形成浅海-次深水盆地相沉积,伴有火山活动,秦岭海与鄂尔多斯西南海之间已不具有明显生物地理分割的海域。晚奥陶世晚期海盆再次向西南方向迁移,之后,北祁连、北秦岭、华北各地各自独立演化。

⑵位素地质精确测年及重要地质体形成环境充分反映了早古生代北秦岭西段和北祁连均存在板块的俯冲消减与汇聚碰撞的构造演化过程。

⑶古生代岩湾-(唐藏)-关子镇-武山构造带可能为商丹构造带的西延。北祁连东段的赤沙-葫芦河蛇绿岩带,有可能是弧后盆地扩张的产物,向东可能对应鹦鸽咀蛇绿岩;北秦岭的草滩沟构造带可能与祁连造山带的陈家河构造带对应,均为早古生代的复杂岛弧带。

⑷关键性基础地质问题综合研究过程中获得了一批高精度同位素测年数据,在北秦岭和祁连结合部位新辨别出了中元古代早期、中元古代晚期-新元古代早期及早古生代不同演化阶段的地质事件信息,特别是对早古生代板块构造体制下的大陆裂解、大洋形成、板块俯冲碰撞等阶段的地质时代进行了精确地约束,获得了新的成果与认识,并在较高层次的学术刊物上进行了及时报道,对今后研究该地区地质构造演化与造山过程的某些细节问题提供了较扎实的基础资料

宝鸡胡店变形侵入体

太白巩坚沟变形侵入体

①首次在北秦岭西段辨别出中元古代早期与俯冲碰撞有关的花岗质岩浆事件-是吕梁运动在北秦岭西段的响应(发表在《地质学报》和《中国地质》上)

 

 

 

 

兴隆山中基性火山岩钻石特征及同位素年龄

马衔山片麻状二长花岗岩锆石特征、同位素年龄及地球化学图式

②首次获得与Rodinia超大陆拼合有关的大体与格林威尔运动时代相当的岩浆事件信息(成果发表在《地质学报》上)

 

③新厘定了具俯冲型地球化学特征地质体的时代,部分成果已发表在《岩石矿物学杂志》、《现代地质》等核心期刊上。

 

 

④对碰撞型花岗岩(岩湾石榴石二长花岗岩)的地球化学特征进行了系统研究,获得了高精度的年龄资料,结合相关地质体变质锆石年代学信息,对北秦岭、祁连结合部位加里东运动时限进行了较精确地限定 

④首次在北秦岭西段识别出印支期火山岩,结合大规模发育的印支期花岗岩岩类已有资料,为深入研究北秦岭西段印支期的地质构造演化及大陆动力学机制提供了依据。

⑶过综合分析,初步建立了中国西北地区构造演化的模式

 

 

 

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