准东卡拉麦里造山带早石炭世碎屑岩锆石年龄、岩石学和地球化学特征及其地质意义

The orogenic belt sedimentology is an important research field of the sedimentary geology, and is also a hotspot and frontier area of the geological research. The Junggar terrane is located at the southern of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). It is the natural laboratory of the CAOB formation and evolution research, and is also the popular place that have been attracted many attentions from scholars around the world. In this study, we focus on the Early Carboniferous clastic rocks in the Kalamaili Orogenic Belt, Eastern Junggar. By combining the field survey and indoor experiment analysis methods, the characteristics of sedimentary geology, petrography, detrital zircon U-Pb ages and element compositions of the Early Carboniferous rocks will be studied. On the basis of field and indoor experiment study, the provenance and tectonic settings of these clastic rocks will be analyzed. And finally, the basin-mountain tectonic pattern of the Kalamaili Orogenic Belt in the Early Carboniferous period will be established, and the hot and difficult problems of the Kalamaili Ocean close time and the Junggar Basin basement nature will also be discussed.

造山带沉积地质学是沉积地质学研究的一个重要方向，一直以来都是地质学研究的热点和前沿领域。准噶尔地区位于中亚造山带的南部，是研究中亚造山带形成和演化的天然实验室，也是国内外学者研究和关注的热点地区。本研究以准东地区卡拉麦里造山带早石炭世碎屑岩为研究对象，综合运用野外剖面调查和室内实验分析相结合的方法，研究早石炭世地层的沉积学特征、岩石学特征、锆石U-Pb年龄特征以及碎屑样品的元素组成特征。在此基础上，进一步研究早石炭世碎屑岩样品的源区性质和发育的构造背景。最终目标是建立早石炭世时期卡拉麦里造山带的盆山构造格局，并且探讨卡拉麦里洋的闭合时限和准噶尔盆地基底性质这些热点和难点问题。

准噶尔地区东部的卡拉麦里造山带记录了卡拉麦里洋闭合和造山带的演化过程，早石炭世是卡拉麦里洋闭合，由洋向陆转换的一个重要时间阶段，因此，研究早石炭世地层对认识中亚造山带的形成和演化具有重要意义。本研究以卡拉麦里造山带为研究靶区，对其早石炭世碎屑岩的地层年代学和源区属性进行研究，探讨早石炭世时期卡拉麦里造山带的演化特征。通过对卡拉麦里造山早石炭世塔木岗组与滴水泉组砂泥岩样品开展岩石学、元素地球化学与碎屑锆石U-Pb同位素年代学的系统研究，得到了如下几点重要认识：（1）塔木岗组与滴水泉组砂岩碎屑组成主要为火山碎屑、长石与石英颗粒，其中火山碎屑组分占60%以上，相似的砂岩碎屑组分反映了两个组的碎屑物质可能来源于相同的源区；（2）砂泥岩样品的元素地球化学特征反映了下石炭统碎屑物质从源区到沉积盆地经历了低至中等强度的风化过程，源区的母岩性质主要为中性岩，塔木岗组源区构造背景主要为大洋岛弧，而滴水泉组构造背景主要为大洋岛弧至大陆岛弧；（3）碎屑锆石U-Pb年龄显示了两个组碎屑锆石主要分布在三个年龄范围，即泥盆纪—早石炭纪、寒武纪—新元古代、以及中元古代—古元古代；（4）塔木岗组样品锆石的εHf(t)值分布范围为-28~+17，滴水泉组锆石的εHf(t)值分布范围为-34~+15，两个组的锆石Hf模式年龄多数都分布在寒武纪至元古代范围，这些特征说明早石炭世碎屑锆石来源于年轻地壳、再循环的年轻地壳以及老的地壳熔融混入的岩浆。塔木岗组与滴水泉组源区构造背景的差异性，即大洋岛弧向大陆岛弧演化，可能指示了卡拉麦里洋在早石炭中期至早石炭末期（346~323Ma）之间完成了闭合，闭合之后，少量来自于大陆陆壳的物质混入，早石炭世地层的碎屑物质主要来自于准东北部的西伯利亚板块。