祁连造山带中河流沉积物地球化学及其锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成

Through systematicallly sampling rivers'/overbank's sediments of the Beidahe, Liyuanhe, Heihe, Xiyinghe, Zamuhe, Changmahe, Datonghe, Zhunaglanghe, Beichuanhe, Xichuanhe, Datonghe, Yuqiahe, Bayingguolehe, Buha rivers originated from the northern Qilian, central Qilian, and soutern Qilian-northern Qaidam margin in Qinghai and Gansu Provinces and the sediments' grain size distributions and mineral assemblages identified by laser grain size device and a binocular microscope, respectively, U-Pb dating of detrital zircons concentrated from the semdiments by LA-ICP-MS/SHRIMP II, Hf and O isotopic compositions of representative dated zircon grains by LA-MC-ICP-MS and SIMS, respectively, as well as compositions of major-trace elements and Nd isotope on bulk samples, general characteristics of crustal composition, formation and evolution on the Qilian Orogen will be documented. The interaction between crust and mantle will be discussed based on different evolution periods. The regional mineralization charateristics will be delineated. Combining with relevant data of the Qinghai-Tibetan plateau, mountain-building process of the Qilian Orogen will be discussed. The interaction between the Qilian ocean and its surrounding continental blocks will be clarified based on available data.

通过对青海、甘肃两省发源于北祁连、中祁连、南祁连-柴北缘的北西、中、东南段中的北大河、梨园河、黑河、西营河、杂木河、昌马河、大通河、庄浪河、北川河、西川河、党和、鱼卡河、巴音郭勒河、布哈河等代表性河流/河漫滩沉积物样品的系统采集，室内经粒度与矿物组合研究，分选出的锆石由激光剥蚀等离子质谱/灵敏高分辨离子探针测定其U-Pb年龄、由激光剥蚀多接收等离子质谱测定代表性颗粒的Hf同位素组成、由二次离子质谱测定代表性颗粒的氧同位素组成，对全样分析主量元素-微量元素及钕同位素组成。从而认识祁连造山带的地壳组成、形成与演化的整体特征，不同构造演化阶段的壳-幔相互作用，不同构造带的区域成矿特征。与青藏高原相关资料相结合，探讨高原隆升与祁连山造山过程的关系。结合周缘地块的相关资料，探讨祁连洋演化过程中洋-陆相互作用。

通过对分别起源于北祁连、中祁连、南祁连的主要河流野外系统采集流漫滩砂质、泥砂质沉积物，室内对它们主量元素、微量元素组成、Nd同位素组成及其中锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的测定，得到如下认识：1) 这些沉积物的主量、微量元素组成与大陆上地壳平均组成基本一致，由于泥砂质中粘土矿物含量更高其相应元素含量略高于上地壳平均值，而砂质沉积物由于石英更高含量的稀释作用使除SiO2以外的其他元素含量略低于上地壳平均值，北祁连河流沉积物中As、Sb、Cu、Zn等元素含量明显高于上地壳平均值，可能指示其为有利的硫化物矿床成矿带；2) 代表祁连洋打开与俯冲消减过程的北祁连带，Nd亏损地幔模式年龄平均为1.68 Ga，其西北段、中段砂质部分明显比细粒的泥砂质部分的老，证明主要古老地壳组分分布其中，东南段的河流沉积物则相反，指示近源应有更多的新生地壳组分；3) 锆石U-Pb年龄揭示北祁连最强的岩浆作用发生于650-400 Ma期间，记录了祁连洋俯冲消减、大洋关闭及碰撞后的壳内岩浆作用过程，太古宙古老基底组分应是存在于古元古代北大河群等变质基底中的陆核组分，1700-650 Ma年龄段的锆石仅占17%，应记录了古祁连洋壳的主要形成阶段，锆石Hf同位素组成印证650 Ma以后基本没有新生地壳组分的加入；4) 中祁连锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成特征与北祁连的基本一致，从而证明中祁连并非传统上所认为的祁连造山带基底，它代表祁连洋存在期间的大洋高原，即大洋板片内部的产物；5) 南祁连Nd同位素亏损地幔模式年龄平均为2.12 Ga，明显较北祁连、中祁连的老，锆石U-Pb年龄分布于2772-261 Ma，年龄峰值分别为~2.4 Ga、~1.95 Ga、~0.45Ga，Hf模式年龄主要分布于3.1-2.5Ga、2.0-1.6 Ga，结合区域构造-岩浆事件，初步证明柴达木、阿拉善原应为一个陆块，新元古代期间被裂开形成祁连洋并成为原特提斯洋的一部分，440-420 Ma祁连洋闭合，柴北缘作为大陆边缘发生深俯冲形成南祁连-柴北缘超高压变质岩。研究结果表明，河流沉积物可以系统地研究区域地壳的形成与演化历史，具低成本、广覆盖、信息全面的特征。