塔里木克拉通东部敦煌地块米兰岩群岩石地球化学和锆石U-Pb-Hf-O同位素研究

There are significant differences having existed in the early continental crust formation and growth of various cratons in the world. Among the three major cratons in China, Tarim Craton is the least one studied for the early Precambrian geology, which has hindered the recovery of the early crustal evolution of the whole Chinese continent. Milan Complex is the oldest basement rocks exposed in the Dunhuang block. The complex has recorded a lots of important geological information on the early crustal formation and growth of the Tarim Craton. In this proposal, a detailed studies of petrology, whole-rock geochemistry and Sr-Nd isotopic composition, zircon U-Pb ages and Hf-O isotopic composition will be carried out systematically for the TTG gneisses and different supracrustal rocks from the Milan complex to constrain the formation ages of the different rocks, the petrogenesis of the TTG gneisses, the source characteristics and tectonic settings of the supracrustal rocks. These researches will finally reveal the early magmatic process and continental formation of the Dunhuang block. By comparison with the recent Precambrian geological studies of the Quruqtagh and the Alxa terranes, the geological evolution of the Dunhuang block will provide close constraints not only on its tectonic affinity, but also on the formation and growth of the early Precambrian continental crust in the Tarim Craton, thereby contributing to the future Precambrian studies in NW China.

早期大陆地壳的形成和生长过程存在显著的区域性差异。我国境内不同克拉通块体早前寒武纪的研究程度差别较大，其中塔里木克拉通相关研究比较薄弱，阻碍了中国大陆早期地壳演化过程的恢复。米兰岩群是塔里木克拉通东部敦煌地块出露的最古老基底岩系，记录了该克拉通早期地壳形成和生长的重要信息。本申请拟对米兰岩群主体TTG岩系和不同类型表壳岩开展详细的野外地质调查和室内岩石学、全岩主微量元素与Sr-Nd同位素、锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素研究，厘定米兰岩群不同岩性单元的形成时代，制约表壳岩源区物质特征及构造背景，并揭示早期深成侵入体岩浆作用过程，进而深入探讨敦煌地块早期大陆地壳形成与演化过程。通过与塔北库鲁克塔格和华北西缘阿拉善地块早期地质演化研究的对比分析，制约敦煌地块的构造归属，最终揭示整个塔里木克拉通早期大陆地壳的形成和生长过程，从而促进我国西北早前寒武纪地质研究。

早期大陆地壳的形成和生长过程存在显著的区域性差异。我国境内不同克拉通块体早前寒武纪的研究程度差别较大，其中塔里木克拉通相关研究比较薄弱，阻碍了中国大陆早期地壳演化过程的恢复。对于塔里木克拉通，其超过85%的地表都被沙漠和戈壁所覆盖，前寒武系的基底岩石仅有限出露于克拉通的边缘。本项目对塔里木克拉通东部敦煌地块内米兰岩群主体TTG岩系和不同类型表壳岩开展了详细的野外地质调查和室内岩石学、全岩主微量元素与Sr-Nd同位素、锆石U-Pb年代学和Hf-O同位素研究，制约了米兰岩群不同岩性单元的形成时代，揭示了早期深成侵入体岩浆作用过程，进而深入探讨了敦煌地块早期大陆地壳的形成与演化过程。我们的研究揭示，敦煌地块阿尔金北坡米兰岩群的条带状英云闪长岩、二长花岗片麻岩具有混合岩特征，其中英云闪长岩暗色体形成于2.7-2.8 Ga，花岗质浅色脉体可能是由英云闪长岩暗色体部分熔融形成的，其形成年龄为2.51-2.53 Ga。该地区出露的变闪长岩的结晶年龄为2498 ± 10 Ma。结合已经发表的年龄数据，我们认为在米兰岩群的正片麻岩（阿克塔什塔格杂岩）主要形成于三个时期，即：2.83，2.71-2.77和2.50-2.57 Ga。条带状英云闪长岩和二长花岗质片麻岩锆石Hf两阶段模式年龄介于3.1-3.5 Ga，表明其源区物质来自古太古代到中太古代的早期地壳。变闪长岩的地壳模式年龄相对年轻为2.7-2.9 Ga，表明在新太古代有一定量年轻地壳的形成。结合区域锆石Hf同位素资料，敦煌地块和塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地块之间相似性说明敦煌地块在晚新太古代可能已经成为塔里木克拉通的一部分，其与华北克拉通的不一致性表明敦煌地块不是华北克拉通阿拉善地块的西向延伸。此外，我们在本项目的研究过程中发现了1.9 Ga的斜长角闪岩，其地球化学特征揭示斜长角闪岩的原岩可能形成于岛弧构造环境。几乎同期1.8 Ga的闪长玢岩的发现说明塔里木盆地东南缘在古元古代末期已经处于伸展的构造环境，暗示塔里木克拉通此时可能已经开始从哥伦比亚超大陆裂解。此外，我们在阿尔金山北坡的阿克塔什塔格地区首次发现了新元古代辉绿岩墙（885 Ma），其地球化学特征表明敦煌地块南缘在新元古代早期已经完成了俯冲碰撞过程，并开始向超大陆裂解的方向发展，构造环境从早期的挤压转向陆内伸展。