塔里木板块东北缘与古亚洲洋南缘晚古生代构造关系研究

为了查明塔里木板块东北缘与古亚洲洋南缘之间的洋-陆转化以及它们之间的构造关系问题，本项目选择觉罗塔格地区的典型区段，进行如下主要研究：(1)研究代表古亚洲洋南缘与塔里木板块东北缘最终会聚的超镁铁岩、蛇绿混杂岩和晚古生代火山沉积记录的结构、组成和年代学；(2)详细剖析代表塔里木板块东北缘和古亚洲洋南缘相互作用产物的雅满苏组和企鹅山群火山-沉积建造的构造-岩石单元，研究火山岩的源区特征、年代和成因，以及地球动力学背景；(3) 研究觉罗塔格构造带晚古生代沉积建造，并进行岩相古地理分析，恢复沉积层序及其古地理环境，探讨晚古生代塔里木板块东北缘与古亚洲洋南缘构造演化关系。以上研究对揭示古亚洲洋南缘与塔里木板块东北缘相互作用过程、陆壳侧向增生机制、觉罗塔格造山带晚古生代构造-岩浆演化和中天山地块的陆缘性质等都具有重要的意义。

为了查明塔里木板块东北缘与古亚洲洋南缘之间的晚古生代构造关系，探讨觉罗塔格构造带晚古生代构造演化过程，本项目以卡瓦布拉克和红柳河铁镁质混杂岩、石炭系沉积—火山岩为重点研究对象，开展了岩石学、岩相学、年代学、岩石地球化学和同位素示踪分析研究，并取得了重要的阶段性成果，形成了一些新的认识与学术见解，主要认识包括：.1、基于觉罗塔格南缘雅满苏组和土谷土布拉克组火山岩成因研究，认为它们形成于古亚洲洋壳向南俯冲的岛弧环境，并且早石炭世的雅满苏组火山岩代表不成熟的洋内岛弧的产物，而晚石炭世的土古土布拉克组火山岩是岛弧演化到相对成熟阶段的产物。这种物质成分和时空分布特征揭示的石炭纪该区壳幔岩石圈由北向南、由老到新明显增厚现象，为古亚洲洋南缘吐哈古洋壳当时在该处具有向南俯冲的极性提供了有力证据。.2、企鹅山群火山岩属于亚碱性系列；微量元素富集U、Ba、Sr等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素，稀土元素配分模式整体右倾，呈现轻稀土中等富集，重稀土相对比较平缓的特征，是古亚洲洋南缘洋壳俯冲消减作用的产物。初始Sr同位素值低ISr(t)=0.702386～0.704264， Nd（t）值较高，变化范围介于＋5.61～＋8.66之间，表明该火山岩源于长期亏损的地幔，源区具洋中脊和火山弧物质成分的共同特征，是软流圈地幔熔体和被俯冲板片流体/熔体交代过的岩石圈地幔楔熔体的混合物。这些样品的母体可能形成于不同的时期和不同的大地构造位置，是板块碰撞后洋脊—火山弧空间上的混杂堆积。.3、获得构成卡瓦布拉克杂岩带的中—基性岩石主体——闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为375±1（ MSWD=0.081），属晚泥盆世。所测锆石具有较均一的Hf同位素组成，初始比值为0.282 655~0.282 747、εHf(t)值主要为+4.0~+7.2，其对应的亏损地幔模式年龄为714~842 Ma。结合区域地质资料认为，卡瓦布拉克杂岩带中的闪长岩由亏损岩石圈地幔发生部分熔融而形成。.4、红柳河蛇绿岩属于“与板块俯冲有关”的SSZ型蛇绿岩，在南天山洋向北强烈俯冲阶段形成于靠近海沟的具有洋壳性质的前缘弧，是俯冲过程中增生楔发生部分熔融引起陆壳物质加入地幔岩浆的结果。同时认为红柳河蛇绿岩所展布的地带（中天山南缘断裂带）是哈萨克斯坦板块和塔里木板块的分界线。