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甘肃敦煌杂岩的形成时代及其变质变形特征

甘肃敦煌杂岩的形成时代及其变质变形特征

作者：刁志鹏南京大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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造山带中大陆碎片的识别:以敦煌造山带为例

Science Bulletin 2022年第15期67卷 1549-1552,M0003页

作者：张谦陈艺超李真刘嘉惠张青吴春明 College of Earth and Planetary Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Institute of Geomechanics Chinese Academy of Geological SciencesBeijing 100081China

板块构造研究中,如何理解在一个构造带中断续出露的古老岩石或古老年龄信息,是确定一个地区的构造属性是“年轻的造山带”,还是“古老陆块”的关键.本文以敦煌造山带为例,针对该地区的中高级变质岩系“敦煌杂岩”,开展了锆石U-Pb定年工... 详细信息

板块构造研究中,如何理解在一个构造带中断续出露的古老岩石或古老年龄信息,是确定一个地区的构造属性是“年轻的造山带”,还是“古老陆块”的关键.本文以敦煌造山带为例,针对该地区的中高级变质岩系“敦煌杂岩”,开展了锆石U-Pb定年工作.研究发现,“敦煌杂岩”可分为两类岩石单元:(1)最大沉积年龄为新元古代-古生代(ca.739/565~442 Ma)的变沉积岩单元;(2)原岩年龄为太古宙-古元古代的片麻岩单元.二者都记录了相似的古生代俯冲相关的变质年龄.“敦煌杂岩”是由不同规模的古老大陆碎片与年轻变沉积岩岩片堆叠/混杂而成,形成于古生代俯冲-折返过程.由此认为古老岩石或古老锆石年龄信息的出现不一定指示一个古老大陆地块的存在,它们可以作为古老大陆碎片或陆源碎屑物质被卷入年轻的俯冲造山过程中.

关键词：变沉积岩变质岩系古老岩石板块构造敦煌杂岩陆源碎屑新元古代古元古代

甘肃多坝沟地区黑云斜长片麻岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

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地质通报 2018年第4期37卷 682-692页

作者：朱涛王洪亮徐学义赵燕李智佩朱小辉国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室/中国地质调查局造山带地质研究中心/中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安710054 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069

通过对多坝沟地区敦煌杂岩中黑云斜长片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素的研究,对敦煌杂岩的形成时代和敦煌地块的前寒武纪地壳生长演化进行探讨。锆石U-Pb年代学研究表明,710Ma代表了敦煌杂岩的最大沉积时代,黑云斜长片麻岩发... 详细信息

通过对多坝沟地区敦煌杂岩中黑云斜长片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素的研究,对敦煌杂岩的形成时代和敦煌地块的前寒武纪地壳生长演化进行探讨。锆石U-Pb年代学研究表明,710Ma代表了敦煌杂岩的最大沉积时代,黑云斜长片麻岩发育422Ma的早古生代变质事件,表明敦煌地块卷入了早古生代古亚洲洋俯冲-碰撞的演化过程。锆石Hf同位素研究结果表明,敦煌地块具有幕式生长特征,经历了约2.7Ga、2.5Ga、2.3Ga、2.0Ga和1.8Ga多个地壳生长时期。黑云斜长片麻岩发育的约0.9Ga和约0.8Ga的峰值年龄表明,敦煌地块新元古代构造热事件可与塔里木克拉通对比。

关键词：多坝沟敦煌杂岩碎屑锆石U-Pb年龄锆石Lu-Hf同位素

敦煌地块南缘石炭纪埃达克岩的发现及其地质意义

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岩石学报 2014年第2期30卷 491-502页

作者：朱涛王洪亮徐学义陈隽璐马中平李智佩朱小辉李平国土资源部岩浆作用成矿与找矿重点实验室西安地质调查中心西安710054

侵位于敦煌杂岩中的青石沟黑云母石英闪长岩,锆石LA ICP-MS U-Pb同位素测年研究结果表明其形成年龄为335±2Ma。岩石地球化学分析显示其具有高SiO2、高Al2O3和低MgO的主量元素地球化学特征,强烈富集Sr、亏损Yb和Y,具有较高的Sr/Y比值等... 详细信息

侵位于敦煌杂岩中的青石沟黑云母石英闪长岩,锆石LA ICP-MS U-Pb同位素测年研究结果表明其形成年龄为335±2Ma。岩石地球化学分析显示其具有高SiO2、高Al2O3和低MgO的主量元素地球化学特征,强烈富集Sr、亏损Yb和Y,具有较高的Sr/Y比值等特征,与埃达克质岩石具有一致的地球化学特征。青石沟黑云母石英闪长岩的Nd和Hf同位素值(εNd(t)=-9.39^-11.03,εHf(t)=-7.6^-16.6)显示其具有明显的壳源特征;Nd及Hf模式年龄值(Nd模式年龄t DM=1.83~1.98Ga,Hf二阶段模式年龄t DM2=1.53~1.95Ga)均表明其源区可能与元古代敦煌杂岩相关;结合较高的Mg#,低Cr和Ni含量,无Eu异常等特征,暗示该岩体为加厚下地壳部分熔融的产物。综合区域地质特征,初步认为敦煌地区早石炭世处于由陆陆俯冲(地壳加厚)作用向陆内伸展体制转化的构造环境。

关键词：石英闪长岩 U-Pb年代学 Sr-Nd同位素 Hf同位素青石沟敦煌杂岩

甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

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岩石学报 2013年第5期29卷 1698-1712页

作者：赵燕第五春荣孙勇朱涛王洪亮大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系中国地质调查局西安地质调查中心

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义。甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳... 详细信息

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义。甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳岩石组成。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma,确证了在敦煌杂岩中存在太古宙岩石。此外,还获得斜长角闪岩的变质年龄为1806±14Ma,推测其原岩岩浆可能来自古老岩石圈地幔的部分熔融。根据已有的资料提出在古元古代晚期(1.80～1.85Ga)敦煌杂岩经历了一期较广泛的变质作用。锆石Hf同位素显示～2.5Ga的岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长时期,而～1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质循环再造为主。这些资料显示敦煌地块和华北克拉通在早前寒武纪经历了类似的地壳形成和演化过程,且共同记录了全球性的Columbia碰撞造山事件信息。

关键词：敦煌地块敦煌杂岩地壳生长锆石 Hf同位素

敦煌地块发现~3.06 Ga花岗闪长质片麻岩

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科学通报 2015年第1期60卷 75-87页

作者：赵燕第五春荣敖文昊王洪亮朱涛孙勇大陆动力学国家重点实验室、西北大学地质学系西安710069 中国地质调查局西安地质调查中心西安710054

报道在敦煌地块东巴兔山干沟地区发现形成于中太古代（~3.06 Ga）的片麻岩.岩相学和岩石化学数据表明研究样品为花岗闪长质片麻岩,具有太古宙TTG质岩石特征.LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果显示,锆石核部年龄为~3.06 Ga,表明这套片麻岩形成于... 详细信息

报道在敦煌地块东巴兔山干沟地区发现形成于中太古代（~3.06 Ga）的片麻岩.岩相学和岩石化学数据表明研究样品为花岗闪长质片麻岩,具有太古宙TTG质岩石特征.LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果显示,锆石核部年龄为~3.06 Ga,表明这套片麻岩形成于中太古代,为敦煌地区迄今为止发现的最古老的岩石;锆石边部1.92~1.86 Ga的年龄记录了敦煌地块古元古代末期的构造-热事件.锆石核部Hf同位素结果显示,除2个锆石测点的εHf（t）值为5.6和1.2,对应的锆石Hf两阶段模式年龄为3091 Ma和3356 Ma外,其余26个测点的εHf（t）值均为负值,介于–9.4~–0.5,对应的两阶段模式年龄为4.00~3.45 Ga,峰值为~3.82 Ga,表明该花岗闪长质片麻岩原岩的岩浆源区以古老地壳物质为主,伴有少量新生地壳物质的加入;揭示该地区早期地壳物质最初形成的时间至少在始太古代（3.80~4.00 Ga）.结合塔里木地块和华北地块前寒武纪地质已有研究成果,提出敦煌杂岩与米兰杂岩并非同一构造岩石单元;敦煌地块可能曾属于华北克拉通的一部分.

关键词：敦煌地块敦煌杂岩花岗闪长质片麻岩锆石始太古代