内蒙古索伦山混杂岩带的厘定——对古亚洲洋晚期俯冲增生过程的启示
作者单位：中国地质大学
学位级别：硕士
导师姓名：彭松柏
授予年度：2016年
学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学]
摘 要：混杂岩广泛出现在碰撞型和增生型造山带内,是汇聚板块边界增生杂岩内标志性的岩石构造单元之一,记录了洋壳俯冲增生过程中变形变质等多种信息,是识别古缝合带最主要的标志之一,能够为研究洋壳俯冲增生的演化过程提供可靠依据。索伦山位于中亚造山带东南缘的中蒙边境地区,笔者通过详细的野外及室内工作在索伦山地区识别出一条混杂岩带,命名为索伦山混杂岩带。本文主要以索伦山混杂岩为研究对象,着重对其物质组成、形成及增生的时代、发育的典型组构、变形特征、变形期次及运动学等方面进行研究,并取得以下几方面研究进展：(1)识别确定索伦山混杂岩带。索伦山地区岩石-构造单元的组构与经典的混杂岩定义和典型混杂岩实例十分相似。由不同年龄和成因的岩块嵌入在泥质、砂质或蛇纹岩基质中,岩层具有不连续性和混杂的内部组构,呈现出“岩块在基质中(block in matrix)的构造特征,岩块和基质均遭受了一定程度的变形和变质作用。故可以确定其为混杂岩。(2)厘定了索伦山混杂岩带内的物质组成。将索伦山混杂岩划分为南北两个混杂岩单元,分别为晚石炭世-早二叠世混杂岩和中二叠世蛇绿混杂岩,二者呈逆冲断层接触。晚石炭世-早二叠世混杂岩由砂砾岩、灰岩、生物礁灰岩等岩块分布在杂砂岩、长石岩屑细砂岩、粉砂岩、泥岩、含放射虫硅质岩和硅泥质岩基质中,中二叠世蛇绿混杂岩由超基性岩、变辉长岩、辉绿岩、玄武岩、灰岩、砂砾岩等岩块嵌入在硅泥质岩、含放射虫硅质岩基质中。(3)通过详细的实测构造剖面和露头尺度的构造解析,将晚石炭世-早二叠世混杂岩单元的构造变形划分为四期,D1产生透入性面理(S1)以及片内褶皱(F1);D2使S1褶皱弯曲产生紧闭/同斜褶皱(F2);D3以逆冲变形为主,伴随左旋剪切作用,该期变形产生板劈理或千枚理(S3),片内褶皱(F3)以及不对称组构等;D4变形叠加在D3变形之上,使S3褶曲形成较开阔的褶皱。将中二叠世蛇绿混杂岩构造变形划分为三期,D1产生S1面理、肿缩构造、不对称石香肠构造等：D2产生一系列紧闭褶皱、无根褶皱、逆冲叠瓦状构造、双重构造并伴随有右旋剪切作用;D3叠加在前两期变形之上,使S1褶曲形成较开阔的褶皱。宏观及显微构造观察显示混杂岩中的变形以韧性为主,发育大量糜棱岩、肿缩构造、S-C组构等,反映了中层次的构造变形,运动学显示由南向北的逆冲,同时表明古亚洲洋南部晚期演化过程中具有向南的俯冲极性。(4)新的同位素年代和古生物证据表明,索伦山地区存在早二叠世的洋壳且蛇绿混杂岩的形成时代为中二叠世。主要依据为：1.蛇绿混杂岩中变辉长岩岩块的锆石U-Pb年龄为289±4 Ma,玄武岩岩块的锆石U-Pb年龄为281±7 Ma;2.硅泥质岩基质的碎屑锆石测年显示最年轻的一组岩浆锆石峰值年龄为272±6 Ma,代表硅泥质岩的最大沉积年龄;3.硅质岩中的放射虫动物群时代为早二叠世晚期;4.侵入于蛇绿混杂岩中的英云闪长岩锆石U-Pb年龄为260±3 Ma,限定了混杂岩形成的最小年龄。(5)索伦山蛇绿混杂岩中变辉长岩和玄武岩具有拉斑玄武岩的特征,稀土及微量元素显示类似大洋中脊(N-MORB)的配分形式,同时也具有Nb、Ti的负异常。结合前人在索伦山东部满都拉地区的研究,笔者认为索伦山蛇绿混杂岩中的蛇绿岩可能形成于俯冲带之上(SSZ)弧前的构造环境。(6)通过对索伦山混杂岩时代及构造变形的研究,笔者认为索伦山地区早二叠世的残余洋壳在中二叠世(272-260 Ma)通过刮削和底垫等多种复杂的构造过程,形成了索伦山混杂岩。对中二叠世索伦山蛇绿混杂岩的识别能够证实中二叠世以前古亚洲洋尚未闭合,索伦山混杂岩作为古亚洲洋晚期俯冲增生过程的产物,记录了晚二叠世古亚洲洋的闭合以及索伦-西拉木伦缝合带的形成。
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