秦祁结合部位物质组成、构造演化过程及交接关系研究

作     者：刘成军 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：裴先治

授予年度：2013年

学科分类：070904[理学-构造地质学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

主      题：秦祁结合部位 北秦岭 北祁连 右行韧性剪切带 早古生代 SSZ型蛇绿岩 弧后盆地 E-MORB 俯冲造山 后碰撞 EBSD 构造变形 构造演化 构造交接关系 

摘      要：秦岭—祁连造山带结合部位处于中央造山系中段北祁连造山带和北秦岭构造带构造交接转换地带，共同经历了新元古代早期Rodinia超大陆的聚合与裂解事件，早古生代发育有与原特提斯洋相关的洋－弧－盆系统，具有完整的洋陆构造演化过程。目前对商丹—天水—武山原特提斯洋的构造演化过程及秦祁构造交接关系仍存在争议。本论文选择秦祁结合部位新阳—元龙韧性剪切带内及两侧主要地质体为研究对象，在对各地质体的构造属性和形成时代及新阳—元龙韧性剪切带的变形特征综合研究的基础上，恢复重建了秦祁结合部位早古生代洋陆构造格局及其构造交接关系，取得了以下主要进展和认识： 1、确定了新阳—元龙花岗质糜棱岩、新发现的新阳镇细尾子沟镁铁－超镁铁质岩和磨石沟变基性火山岩以及鸳鸯镇变辉长闪长岩的构造属性和形成时代。新阳—元龙韧性剪切带内新元古代花岗质糜棱岩属于强过铝质S型花岗质岩体，其源岩为秦岭岩群中成熟度较低、含泥质成分较高的杂砂岩和岩屑杂砂岩，主要由含水矿物相脱水部分熔融形成的;其形成时限为（914.7±7.6）～（981±5）Ma，是北秦岭微地块与陇山地块响应Rodinia聚合碰撞的产物。新发现的细尾子沟镁铁－超镁铁质岩主要由蛇纹石化橄辉岩、透辉石岩和变辉长岩以及直接侵位于其中的变辉长闪长岩组成，岩石成因研究表明变辉长闪长岩是由受地壳物质交代改造过的富集岩石圈地幔发生较高程度部分熔融所形成的母岩浆经历短暂分异结晶作用的产物，形成于岛弧环境，指示该套镁铁－超镁铁质岩包含有岛弧SSZ型蛇绿岩和岛弧型中基性侵入岩两种类型;获得变辉长闪长岩的LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄为（443.6±1.8）Ma，属于晚奥陶世晚期，间接限定了其直接侵位的岛弧SSZ型蛇绿岩的形成上限。磨石沟变基性火山岩与伴生的硅质岩呈整合接触关系，具有拉斑玄武岩系列和E－MORB的特征，岩浆源于弱富集－富集地幔，是弧后盆地发育成熟或晚期的产物，获得其LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄为（432.6±3.8）Ma。细尾子沟镁铁－超镁铁质岩和磨石沟变基性火山岩均为天水—武山洋向北的俯冲消减在俯冲带之上的产物。鸳鸯镇变辉长闪长岩直接侵位于鸳鸯镇蛇绿混杂岩中，岩石成因研究表明其是受地壳物质交代改造过的富集岩石圈地幔部分熔融形成的母岩浆经历了较强程度的结晶分异作用演化而来的，是后碰撞晚期岩石圈地幔减薄背景下的产物，标志着秦祁结合部位原特提斯旋回已基本结束;获得其LA－ICP－MS锆石U－Pb年龄为（408±2）Ma，属于早泥盆世。 2、厘定了新阳—元龙韧性剪切带的几何学和运动学特征，并对其变形环境做了初步探讨。通过对剪切带的几何学、运动学和动力学探索研究，认为响应古生代构造演化的构造变形记录主要为两期：一是志留纪天水—武山洋闭合导致大规模的NNE－SSW向的陆―弧或陆―陆碰撞逆冲造成的左行剪切变形;二是晚泥盆世－早石炭世秦祁结合部位强烈的斜向逆冲兼右行走滑形成的右行剪切变形和反“S型构造样式。依据宏观、微观构造及EBSD岩石组构分析，认为新阳—元龙韧性剪切带可能经历了中温－中低温－低温、先期左行逆冲后期右行韧性剪切为主的复杂变形过程;计算获得其主构造变形应力值约为47.532Mpa;推断其经历了低绿片岩相－高绿片岩相－低角闪岩相韧性变形环境。 3、恢复重建了秦祁结合部位早古生代构造演化过程，并确定了北秦岭构造带与北祁连造山带的构造交接关系。北秦岭构造带和北祁连造山带原本分属两个不同的构造单元，各自具有不同的古老基底，新元古代早期响应Rodinia的聚合才使二者碰撞拼合到一起，在此基础上作为一个整体（活动大陆边缘）延续和发展了后寒武纪的演化过程;研究区早古生代的构造演化过程分为主洋盆形成及初始扩展阶段（534～489Ma）、主洋盆洋壳俯冲消减及弧－盆体系形成演化阶段（489～438Ma）、弧－陆或陆－陆碰撞造山阶段（438～424Ma）、后碰撞阶段（424～408Ma）四个阶段。