甘肃敦煌杂岩的形成时代及其变质变形特征

作     者：刁志鹏 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱文斌

授予年度：2018年

学科分类：0709[理学-地质学] 07[理学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 

主      题：塔里木克拉通 敦煌杂岩 U-Pb定年 变质温压 构造变形 构造-热事件 

摘      要：前寒武纪地质的研究对于了解地球早期的物质组成、结构构造以及演化过程具有重要意义。在我国,前寒武纪地壳物质的出露集中分布在华北克拉通、扬子克拉通和塔里木克拉通,其中塔里木克拉通前寒武纪地质的研究程度相对较低。塔里木克拉通位于中国的西北部面积超过60万平方千米,其北侧以中亚造山带为界,南侧以西昆仑和阿尔金造山带为界。塔里木克拉通前寒武纪岩石主要出露在周缘的四个地区,即东北缘的库尔勒-库鲁克塔格地区、西北缘的阿克苏-乌什地区、西南缘的铁克里克-西昆仑地区、东南缘的北阿尔金-敦煌地区。本文的研究重点是敦煌地区的敦煌杂岩。敦煌杂岩主要由TTG质片麻岩和变质表壳岩组成,代表性岩石组合包括英云闪长质片麻岩、奥长花岗质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、石榴石斜长角闪岩、石榴石黑云母片岩以及大理岩。本文对敦煌杂岩中的TTG质片麻岩进行了系统性采样,样品特征典型且达到区域上的覆盖,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年确定了这些TTG质片麻岩原岩的形成时代和变质作用时限。对敦煌杂岩中的变质表壳岩(主要是石榴石黑云母片岩)进行矿物电子探针分析,在仔细判定石榴石成分环带的成因基础之上,明确了各变质作用阶段,最终计算出变质峰期的温压条件。本文还对敦煌杂岩的构造变形特征进行了研究,通过详细的野外剖面实测和显微构造分析,划分出两期构造变形并判定出其运动学机制。本文取得的研究成果主要包括以下几个方面:1.获得了敦煌杂岩中岩石单元的多种年龄组成,丰富了该地区岩浆事件历史的年代学框架。在红柳峡地区的花岗闪长质片麻岩中获得了 2376±68 Ma的岩浆锆石结晶年龄;在干沟地区的花岗闪长质片麻岩中获得了 2057±75 Ma的岩浆锆石结晶年龄;在大水峡和三危山地区分别获得了 1842±39Ma和1846±100Ma的岩浆锆石结晶年龄;在大水峡、瓜州城南和掉石沟地区获得了～500-400 Ma的岩浆锆石结晶年龄。上述岩浆锆石年龄表明敦煌杂岩中存在原岩形成时代为～2.3 Ga、～2.0 Ga、～1.85 Ga和～500-400 Ma的岩石单元,也均指示了敦煌地区发育相应时期的岩浆事件。2.明确了敦煌杂岩经历的两期变质作用并指明其构造意义,同时获得了最近一期变质事件变质峰期的温压条件。在干沟和红柳峡地区的花岗闪长质片麻岩中分别获得了 1884± 130 Ma和1888±75Ma的变质锆石年龄;在干沟、大水峡和掉石沟地区的花岗闪长质片麻岩中获得了～400 Ma的变质锆石年龄。～1.9-1.8 Ga和～400 Ma这两期的构造-热事件分别和Columbia超大陆的聚合及Pangea超大陆的聚合相关。同时～400 Ma的变质事件在干沟地区记录的变质峰期温压条件为667～690℃/0.88～0.89 GPa,在掉石沟地区记录的变质峰期温压条件为627～667 ℃/1.51～1.59 GPa。3.揭示了敦煌杂岩的构造变形特征、变形时限及运动学机制。通过对干沟、大水峡和瓜州城南3条构造剖面的实测可知,敦煌杂岩经历了两期变形作用,第一期为形成区域面理的右行韧性剪切作用(S1,第二期为区域上近南北向挤压的褶皱作用(S2),且右行韧性剪切作用(S1)发生的时限为～400 Ma。