北山古生代蛇綠巖、火山巖研究與構(gòu)造演化.pdf

1、北山地區(qū)位于中亞造山帶南緣，其古生代構(gòu)造格局的探討是該區(qū)乃至整個(gè)中亞造山帶研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。蛇綠巖和火山巖研究作為構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾蜆?gòu)造演化研究的重要支撐部分，在形成時(shí)代和構(gòu)造環(huán)境方面存在明顯爭(zhēng)議。本文通過(guò)北山不同蛇綠巖（帶）以及奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)火山巖的同位素年代學(xué)、巖石地球化學(xué)研究對(duì)北山蛇綠巖屬性、形成時(shí)代、構(gòu)造環(huán)境以及火山巖的形成環(huán)境進(jìn)行探討，結(jié)合現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，恢復(fù)和重建北山早古生代洋陸格局和演化歷史。
　　北山地區(qū)發(fā)育四條近東西向產(chǎn)

2、出的蛇綠巖帶，由北向南依次為紅石山-百合山-蓬勃山、芨芨臺(tái)子-小黃山、紅柳河-牛圈子-洗腸井和輝銅山-帳房山蛇綠巖帶。本論文對(duì)北山地區(qū)蛇綠巖中的輝長(zhǎng)巖進(jìn)行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年，結(jié)果表明輝銅山蛇綠巖形成年齡為446.1±3.0Ma，帳房山蛇綠巖形成年齡為362.6±4.0Ma、牛圈子蛇綠巖形成年齡為446.5±4.0Ma、芨芨臺(tái)子蛇綠巖形成年齡為321.2±5.7Ma、紅石山蛇綠巖形成年齡為346.6±2.8Ma；巖石地球

3、化學(xué)研究表明，輝銅山、紅柳河-牛圈子-洗腸井、紅石山-百合山-蓬勃山蛇綠巖屬M(fèi)OR型。構(gòu)造環(huán)境分析認(rèn)為，紅柳河-牛圈子-洗腸井蛇綠巖帶所代表的洋盆為早古生代有限洋盆，不具有板塊分割意義；帳房山、芨芨臺(tái)子-小黃山、紅石山-百合山-蓬勃山蛇綠巖為晚古生代紅海型洋盆環(huán)境的產(chǎn)物。
　　北山出露大量古生代火山-沉積巖系，其中奧陶紀(jì)火山巖主要分布于南部的花牛山、洗腸井等處和北部的伊哈托里、希熱哈達(dá)等處；志留紀(jì)火山巖系出露最為廣泛，主要分布在南

4、帶的公婆泉、東七一山等處；泥盆紀(jì)這一洋陸轉(zhuǎn)換關(guān)鍵時(shí)段的火山巖主要出露于墩墩山一帶。本論文巖石地球化學(xué)研究表明：（1）奧陶紀(jì)火山巖屬拉斑系列，其中花牛山與洗腸井火山巖屬蛇綠巖的組成部分，伊哈托里和希熱哈達(dá)玄武巖表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土平坦、銪異常不明顯的特征。Nb、Ta、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素顯示不同程度的虧損，具有類似于島弧火山巖的特征。具原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化Th/Nb比值（≥1）、低Nb/La比值（﹤1）、Zr/Nb比值類似于N-MORB及原始地

5、幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中缺乏明顯的Nb、Ta、Ti負(fù)異?！奥∑稹钡奶卣?。顯示了北山北部伊哈托里、希熱哈達(dá)地區(qū)火山巖漿在上升過(guò)程中遭受地殼混染作用，由此表現(xiàn)出島弧火山巖的特征。構(gòu)造背景分析認(rèn)為，在中-晚奧陶世時(shí)伊哈托里、希熱哈達(dá)處于伸展拉張的背景之下，該區(qū)火山巖屬明水-旱山微陸塊北緣裂谷火山巖；（2）志留紀(jì)公婆泉群火山巖除東七一山礦南樣品主要落入鈣堿系列外，其余絕大多數(shù)屬拉斑系列。公婆泉群火山巖均表現(xiàn)為輕稀土富集、重稀土虧損型，伊哈托里火山巖相對(duì)

6、于東七一山礦南、大狐貍山、四頂黑山以及雙溝山北等地的火山巖而言，輕重稀土分餾程度較低。公婆泉群火山巖的大離子親石元素（LILE）K、Rb、Ba等顯示一定程度的富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）如Ta、Nb、Ti等相對(duì)虧損（尤其是伊哈托里火山巖），顯示了與俯沖有關(guān)的火山巖特征。志留紀(jì)公婆泉群玄武巖樣品的εNd（t）值較高且集中，均為正值，而（87Sr/86Sr）t值則較低（0.70340~0.70519），部分樣品Sr同位素比值明顯增高的主要原

7、因是源區(qū)中俯沖洋殼變質(zhì)脫水流體的加入。結(jié)合本文微量元素和Sr-Nd同位素研究，認(rèn)為北山志留紀(jì)公婆泉群玄武巖的地幔源區(qū)應(yīng)為受俯沖洋殼板片沉積物流體及板片熔體雙重交代的楔形虧損地幔源區(qū)；（3）泥盆紀(jì)三個(gè)井組火山巖屬鈣堿性系列，墩墩山群火山巖分屬拉斑系列和鈣堿系列。三個(gè)井組火山小學(xué)校巖表現(xiàn)出輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型特征，具有微弱銪負(fù)異常特征，墩墩山群火山巖輕、重稀土分異程度比三個(gè)井組火山巖更為強(qiáng)烈，表現(xiàn)出輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型特

8、征，具有明顯的負(fù)異常特征。墩墩山群英安巖的成巖時(shí)代為367±10 Ma，屬晚泥盆世。三個(gè)井組火山巖的εNd（t）大于0，而墩墩山群火山巖εNd（t）小于0，從εNd（t）值方面顯示前者屬幔源源區(qū)性質(zhì)，后者則具地殼或富集地幔的性質(zhì)，同位素研究表明三個(gè)井組和墩墩山群火山巖并非同一巖漿源區(qū)不同演化階段的產(chǎn)物，應(yīng)具有不同巖漿源區(qū)。結(jié)合火山巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解、三個(gè)井組和墩墩山群沉積特征以及蛇綠巖研究成果，認(rèn)為北山墩墩山地區(qū)早-中泥盆世三個(gè)井組和晚