蒙古阿尔泰早古生代地层时代、物源区特征及其与中国阿尔泰的对比研究

阿尔泰－蒙古地体是中亚造山带的重要组成部分，主要包括中国阿尔泰和蒙古阿尔泰。区内广泛分布一套巨厚的早古生代碎屑沉积地层，其国内部分地质研究已经取得了一定的进展，而蒙古部分相关地质研究严重滞后，二者基础地质研究水平的巨大差别阻碍了相互间的对比研究及对整个地体属性的认识。蒙古部分已有的研究主要集中于地层学方面，但由于缺乏有效的古生物标准化石和同位素年代学以及地球化学数据，使得这套地层的沉积时代、物源区特征和构造背景没有得到有效制约，阻碍了蒙古阿尔泰早期地质演化的深入研究。据此，本项目拟对蒙古阿尔泰早古生代不同碎屑沉积地层开展系统的全岩地球化学和碎屑锆石U-Pb定年及Hf同位素组成研究，制约地层时代，探讨碎屑物质来源，并恢复地层的沉积环境和早古生代的大地构造背景。通过与中国阿尔泰的对比研究，揭示阿尔泰－蒙古地体的属性和物质亲缘性，重建其早期演化历史，近一步完善中亚造山带的构造演化模型。

阿尔泰－蒙古地体是中亚造山带的核心组成部分，主要包括中国阿尔泰和蒙古阿尔泰。区内广泛分布一套巨厚的早古生代碎屑沉积地层，其国内部分地质研究已经取得了一定的进展，而蒙古部分相关地质研究严重滞后，二者基础地质研究水平的巨大差别阻碍了相互间的对比研究及对整个地体属性的认识。蒙古部分已有的研究主要集中于地层学方面，但由于缺乏有效的古生物标准化石和同位素年代学以及地球化学数据，使得这套地层的沉积时代、物源区特征和构造背景没有得到有效制约，阻碍了蒙古阿尔泰早期地质演化研究的深入。对此，本项目对蒙古阿尔泰Hovd—Bulgan一线大面积分布的早古生代碎屑沉积地层开展系统的全岩地球化学和碎屑锆石U-Pb定年及Hf同位素组成研究，并与中国阿尔泰中部的库鲁木提群碎屑沉积岩开展了对比研究。我们的研究结果显示蒙古阿尔泰这套原定为寒武纪-泥盆纪的碎屑沉积岩沉积于奥陶纪-志留纪，非常类似于中国阿尔泰东部、西部广泛分布的原哈巴河群碎屑沉积岩。这套碎屑沉积岩的源区物质可能以中－酸性岛弧火成岩为主，经历了相对弱的化学风化作用，沉积于活动大陆边缘构造环境。对中国阿尔泰中部的库鲁木提群碎屑沉积岩碎屑锆石年代学研究显示其沉积于奥陶纪，地球化学特征类似于蒙古阿尔泰早古生代碎屑沉积岩，也形成于活动大陆边缘构造环境。这两个地区碎屑沉积岩中的碎屑锆石整体磨圆度较差，主要为岩浆锆石成因，其206Pb/238U年龄主要介于440–560 Ma，此外还有一定量的前寒武纪碎屑锆石（<30%）。寒武纪－早奥陶世的碎屑锆石多数（约60%）具有正的或近于零的εHf(t)值。这些年龄和同位素特征表明碎屑沉积岩主要来自寒武纪－早奥陶世的物质源区，并且有相当比例的新生物质和少量的前寒武纪碎屑物质加入。与周边克拉通碎屑锆石年龄分布特征对比研究显示，阿尔泰-蒙古地体前寒武纪碎屑物质可能来自北方的图瓦－蒙古块体，与塔里木克拉通具有亲缘性。这一成果丰富了中亚造山带南部地体来源的认识，近一步完善中亚造山带的构造演化模型。