东天山大南湖岛弧带中基性岩墙群时空分布及构造意义

Eastern Tianshan is the most dyke-crowded region among the Central Asian Orogenic Belt. These dykes are very significant to understand the crustal deformations and deep-originated magma activities. Spatially they mark the distribution patterns of dyke-filled fractures and temporally they provide the upper boundary to determine the fracturing time, and geochemically they are the messengers bringing geochemistry information of their deep source. However the mafic dyke swarms in Eastern Tianshan are rarely mentioned, earlier studies dispute on properties of structural deformations and background of large-scale mafic magma activities. This candidate subject chooses the Dananhu Arc, an important part of the Eastern Tianshan, as the main target area and emphasizes on large amount of dykes emplaced in this area. By using the different methods on dykes, such as high-resolution remote sensing interpretation, field survey and sampling, chronological and geochemical testing, this subject will study their spatial distribution patterns, kinematical relationships, local deformations, occurring time, and compositions. On this basis the mechanics of dyke-filled fracture and magma sources can be analyzed, and the Late Paleozoic structural stress filed can be inverted. This study of mafic dykes is significant to provide constrains on tectonic evolution in Eastern Tianshan.

东天山地区发育中亚造山带规模最大的中基性岩墙群，这些岩墙在空间上为识别围岩裂隙提供了线索，在时间上为确定裂隙形成时代提供上限，是地球深部信息的重要载体，对于研究地壳构造变形和深部岩浆活动具有重要意义。目前对东天山岩墙群的研究很少，在晚古生代构造变形性质和期次、中基性岩浆形成背景等方面存在较大争议。本项目拟选择东天山大南湖岛弧带为研究区，进行高精度遥感解译、岩墙地质调查取样、年代学测定和地球化学分析等，研究中基性岩墙的空间分布、运动学关系、局部变形特征和形成时代、物质组成，深入分析岩墙填充裂隙的形成机制及岩浆源区性质，反演大南湖岛弧带晚古生代构造应力场，确定中基性岩墙的形成背景，为东天山岩墙侵入前后的构造演化过程提供重要依据。

岩墙是岩浆物质沿着地壳裂隙侵入形成的一类特殊侵入体，不仅带来了来自地球深部的物质组成信息，而且也是地壳发生强烈构造变形的重要标志。东天山发育中亚地区60%以上的中基性岩墙，但目前对于岩墙的时空分布特征还不清楚，对岩墙形成时的地球动力学环境还有待探讨。基于以上设想，本项目选择东天山大南湖岛弧带的代表性地区，开展了岩墙群空间分布特征、形成时代及发育期次、构造运动学关系及其动力学背景等研究，得到了岩墙构造研究的新成果：1）东天山岩墙有三个主要期次，最早的为库鲁克塔格地区的新元古代岩墙；古生代晚期早二叠世（270-290Ma）的岩墙范围最广，分布在东天山不同构造单元之中；中生代岩墙最晚，仅零星分布于一些小型岩体中。2）大南湖岛弧带中，绝大多数岩墙为古生代晚期岩墙，主要侵位于不同时代的花岗岩体之中，相对来说岩体越早其中的岩墙数量越多，走向构成越复杂，代表了多期裂隙叠加的历史。3）在研究区南部边界康古尔塔格构造带发现了多处与区域右行走滑相关的岩墙，构造分析认为在早二叠世该断裂仍发生右行走滑，而到了中生代早期没有明显的走滑。4）在卡拉塔格地区发现了典型的放射状岩墙群（280Ma），露头多种构造指示标志一致反映了岩墙相对于围岩发生明显的上升运动，表明在当时发生比较强烈的岩浆垂向运动，由中心点作用导致了放射状岩墙的产生。5）通过大南湖岛弧带多处的岩墙研究，认为在古生代晚期该区经历比较强烈的以碰撞挤压和右行走滑为主的构造运动，到了中生代早期已比较微弱。6）从岩浆活动角度来看，早二叠世大规模中基性岩墙群的出现在时间和空间分布上与一些学者认为的二叠纪大火成岩省基本一致，大规模岩墙群是否由地幔柱活动引起还需要今后进一步深入研究。综上所述，本项目对大南湖岛弧带岩墙的构造研究，为东天山地质研究提供了新资料，为该区构造变形研究提供了新证据，也为开展更深入的造山带地壳演化研究提供了新的思路和方向。