北山古生代蛇綠巖、火山巖研究與構造演化.pdf

1、北山地區(qū)位于中亞造山帶南緣，其古生代構造格局的探討是該區(qū)乃至整個中亞造山帶研究的熱點問題。蛇綠巖和火山巖研究作為構造單元劃分和構造演化研究的重要支撐部分，在形成時代和構造環(huán)境方面存在明顯爭議。本文通過北山不同蛇綠巖（帶）以及奧陶紀-泥盆紀火山巖的同位素年代學、巖石地球化學研究對北山蛇綠巖屬性、形成時代、構造環(huán)境以及火山巖的形成環(huán)境進行探討，結合現(xiàn)有研究基礎，恢復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

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。本論文對北山地區(qū)蛇綠巖中的輝長巖進行鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年，結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MOR型。構造環(huán)境分析認為，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)境的產物。
　　北山出露大量古生代火山-沉積巖系，其中奧陶紀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、希熱哈達等處；志留紀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；泥盆紀這一洋陸轉換關鍵時段的火山巖主要出露于墩墩山一帶。本論文巖石地球化學研究表明：（1）奧陶紀火山巖屬拉斑系列，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等高場強元素顯示不同程度的虧損，具有類似于島弧火山巖的特征。具原始地幔標準化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、幔標準化蛛網圖中缺乏明顯的Nb、Ta、Ti負異?！奥∑稹钡奶卣鳌ｏ@示了北山北部伊哈托里、希熱哈達地區(qū)火山巖漿在上升過程中遭受地殼混染作用，由此表現(xiàn)出島弧火山巖的特征。構造背景分析認為，在中-晚奧陶世時伊哈托里、希熱哈達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

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，高場強元素（HFSE）如Ta、Nb、Ti等相對虧損（尤其是伊哈托里火山巖），顯示了與俯沖有關的火山巖特征。志留紀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)中俯沖洋殼變質脫水流體的加入。結合本文微量元素和Sr-Nd同位素研究，認為北山志留紀公婆泉群玄武巖的地幔源區(qū)應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）泥盆紀三個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。三個井組火山小學校巖表現(xiàn)出輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型特征，具有微弱銪負異常特征，墩墩山群火山巖輕、重稀土分異程度比三個井組火山巖更為強烈，表現(xiàn)出輕稀土富集、重稀土虧損的右傾型特

8、征，具有明顯的負異常特征。墩墩山群英安巖的成巖時代為367±10 Ma，屬晚泥盆世。三個井組火山巖的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，后者則具地殼或富集地幔的性質，同位素研究表明三個井組和墩墩山群火山巖并非同一巖漿源區(qū)不同演化階段的產物，應具有不同巖漿源區(qū)。結合火山巖構造環(huán)境判別圖解、三個井組和墩墩山群沉積特征以及蛇綠巖研究成果，認為北山墩墩山地區(qū)早-中泥盆世三個井組和晚