北山寒武-奥陶系浊积岩物源区特征及其对早期地壳演化的意义

Cambrian to Ordovian turbidites are the oldest ones reported in Beishan area, and may preserve key evidence for the Precambrian evolution and crustal growth, which are the important understanding of the accretionary orogenic belt. This project would aim at the sedimentary characteristics, provenances and spatio-temporal variations, to shed new light transitions from the passive to the active margin, and provide constraints on crustal evolution of the accretionary orogenic belt. .This research will integrate fieldwork and geological detailed mapping to investigate sedimentary structure, sedimentary succession and relationships with dykes and igneous rocks. The sedimentary ages would be constrained by detrital zircon U-Pb ages, together with ages of the related dykes and igneous rocks. The tectonic settings and provenances would be clarified by the detrital mode analyses of framework grains, analyses of heavy minerals, whole-rock major and trace elements, Sr-Nd isotopic characteristics, and detrial zircon U-Pb ages and Hf isotope. These results, combined with regional data, would provide significant evidence for the issues whether there are basements in Beishan area and how the crust grew during the Precambrian. This project may provide sedimentary constrains on the continental growth in the Central Asian Orogenic Belt.

浊积岩物源区特征是研究造山带型大陆地壳生长过程的核心内容之一。北山造山带寒武－奥陶系浊积岩是该区已发现的最古老浊积岩，记录了北山造山带早期演化过程中古老物质组成及地壳生长的过程。对其沉积特征、物源组分以及时空变化特征的系统研究，可以揭示北山造山带被动陆缘向活动陆缘的转变，区内古老物质的来源和早期地壳演化的过程，深化浊积岩物源变迁在增生型造山带中早期地壳演化的作用。.本项目拟针对北山造山带中部寒武－奥陶系浊积岩，开展详细的野外调查，重点观察原生沉积构造，和相关地层、岩体、岩脉的关系，厘定沉积层序；对成分相对均一的碎屑岩进行骨架颗粒统计、重矿物分析，同时结合全岩 Nd 同位素、碎屑锆石 U-Pb 年代学和 Hf 同位素特征，分析物源区特征，限定沉积时限，推断构造环境，揭示北山地区基底的物质组成及演变过程，判断早期地壳生长的期次及物质来源；为中亚造山带大陆地壳生长过程提供沉积学制约。

本项目按计划对北山造山带营毛沱、西双鹰山、沙井子和洗肠井浊积岩进行了系统的野外勘查、年代学、岩石地球化学、碎屑锆石年代学和Hf同位素测试。主要以岩屑砂岩、杂砂岩和长石砂岩为主，其中奥陶系主要以岩屑砂岩为主，寒武系主要以岩屑砂岩和杂砂岩为主。U-Pb年代学和Hf同位素特征显示其最大沉积时限分别为457Ma，475~479Ma，形成过程中既有古老地壳物质又有新生地壳物质的卷入。CIA指数在48到66之间，表明该地区浊积岩整体上未遭受强烈的化学风化过程，其中寒武系样品相对风化程度高于奥陶系。主量元素特征总体上具有相似性，其中寒武系样品较于其他样品呈现出低Ca2O，低Al2O3的特征，奥陶系样品则具有高Al2O3，低TiO2的特点。REE PAAS标准化曲线显示趋势整体平稳。奥陶系样品ATi指数适中，表明其风化程度不高；ZTR指数表明奥陶系样品未经历远距离搬运，矿物成熟度较低；GZi指数分布范围较为广发，暗示奥陶系样品可能存在中-高级变质源区。寒武系样品ATi指数从30到100范围内均有分布，集中于60-70区间范围内，表明其大多数样品经历的风化作用程度不高，少数样品经历了强烈风化作用；ZTR指数分布较为均匀，范围5～50，表明寒武系样品矿物成熟度低，未经历远距离搬运；GZi指数分布单一，暗示寒武系样品不是来自于中-高级变质源区。碎屑颗粒统计结果显示，奥陶系样品主要位于陆块源区，少量样品在岩浆弧源区有分布；寒武系样品主要位于陆块源区、混合源区和岩浆弧源区的交界处。初步认为以墩墩山岛弧带为界，北部的浊积岩发育于岛弧环境的可能行比较大，南部为陆缘环境。目前的研究工作显示北山的结晶基底可能非常有限，北山造山带的演化历史可能指示了增生造山带独特的板块构造过程，进一步的工作若围绕南部的混合岩开展有望取得新的进展。.受疫情影响，部分工作略有延迟，以研究成果为主要内容的文章还在撰写中。