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中天山中西段古生代花岗岩成因及对天山洋陆转换时限的制约

作　者: 李平
导　师: 徐学义
学　校: 长安大学
专　业: 矿物学、岩石学、矿床学
关键词: 天山造山带花岗岩中天山南缘断裂南天山洋构造演化
分类号: P588.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中国天山为中亚巨型复合造山系的中国境内部分,由于其物质组成和结构的相对复杂性,天山造山带的构造演化过程一直是地学研究的重点,尤其是古生代南天山洋闭合时限这一科学问题仍存有较大争议。本文通过中天山中-西段花岗岩的岩石学成因研究对天山古生代洋盆的洋-陆转换过程进行了探讨,进而限定了南天山洋的闭合时限。根据区内花岗岩的时空分布、变形程度和LA-ICPMAS锆石U-Pb定年资料,中天山中西段花岗质岩浆作用可以划分为四个阶段：第一阶段花岗质岩浆活动发生在495-460Ma之间,此阶段花岗岩主体分布在那拉提山西段,一般规模较小,多呈带状分布,显示有较强的区域变形特征,岩石组合为闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩系列；第二阶段花岗质岩浆活动主要发生在440-390Ma之间,此阶段花岗岩主体分布在那拉提山中西段和巴伦台地区,成带状或不规则面状分布,具有区域变形,在构造带发育部位变形强烈。岩石类型主要为花岗岩,伴有少量的闪长岩和花岗闪长岩；第三阶段主要发生在370～310Ma之间,该阶段形成的花岗岩主要出露在那拉提山东段,多呈不规则面状或椭园状产出,无显著变形特征(除强构造变形带外)。岩石组合为花岗闪长岩-二长花岗岩-碱长花岗岩系列,含有少量的闪长岩。第四阶段为300-260Ma,该期花岗岩多为未变形的碱长花岗岩,在区内零星分布。中天山中西段不同时段花岗岩体具有不同的地球化学特征差异,在碱含量、铝饱和指数、Eu、Nd和Ti等元素的亏损程度上表现的较为明显。Sr-Nd同位素多反映其为地壳物质熔融的产物。研究区内花岗岩自269.7Ma至494.2Ma之间均显示有Nb、Ti、P等元素的亏损,前人多以此作为天山古生代洋盆持续俯冲的地球化学依据。但本文认为此种地球化学特征也可源自地壳物质的部分熔融,是源区与形成构造环境共同作用的产物。同时,中天山南缘花岗岩的Hf同位素研究显示其物质源区较为复杂,包含有前寒武纪古老地壳物质和古生代新生地壳两部分。形成于370Ma之前的花岗岩,一部分具有负的εHf(t)值,且T2DM远大于岩体的形成年龄,因而为前寒武纪古老地壳部分熔融的产物。其余形成年代大于370Ma的花岗岩具有正εHf(t)值,为亏损地幔形成的新生地壳部分熔融的产物(且可能含有古老地物质的加入),这种新生地壳可能为弧岩浆作用的产物；360Ma后,伴随花岗质岩浆的大规模活动,形成有具有正的εHf(t)值的花岗岩,反映了石炭纪之后中天山南缘侵入岩带的物质源区可能有幔源物质加入。本文认为在花岗质岩浆宁静期前后,花岗岩锆石Hf同位素所反映的两次地幔物质的加入,极有可能同石炭纪前后天山地区地壳的侧向增生和垂向增生有关。通过综合分析,本文认为370-360Ma为天山造山带的主碰撞期；370Ma之前为古生代南天山洋及更早的帖尔斯克依洋俯冲消亡阶段形成；360Ma之后南天山洋完成闭合,研究区形成一定数量和后碰撞阶段伸展环境的花岗岩。尤其是石炭纪初期区内显示的大规模花岗质岩浆活动和幔源物质加入事件,暗示360Ma之后,天山全区已经进入碰撞后大陆伸展的阶段。因而本文认为,南天上山洋的闭合时限应为晚泥盆世至早石炭世。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章引言  11-34
  1.1 选题意义  11-12
  1.2 西天山造山带研究的历史沿革  12-18
    1.2.1 西天山构造演化  12-14
    1.2.2 西天山花岗岩研究  14-16
    1.2.3 西天山花岗岩类成因  16-18
  1.3 花岗岩研究现状  18-28
    1.3.1 花岗岩分类  18-22
    1.3.2 花岗岩成因  22-24
    1.3.3 不同构造背景的花岗岩岩石组合  24-25
    1.3.4 造山带花岗岩  25-27
    1.3.5 存在问题分析  27-28
  1.4 研究目标和研究内容  28-29
    1.4.1 研究目标  28-29
    1.4.2 研究内容  29
  1.5 研究方法及技术路线  29-32
    1.5.1 野外地质调查  29
    1.5.2 室内研究方法  29-30
    1.5.3 地球化学测试  30-32
  1.6 主要实物工作量  32-34
第二章西天山造山带大地构造背景  34-40
  2.1 西天山造山带地理位置及大地构造位置  34
    2.1.1 西天山造山带地理位置  34
    2.1.2 西天山造山带大地构造位置  34
  2.2 西天山构造单元划分  34-39
  2.3 小结  39-40
第三章西天山南段花岗岩地质地球化学与年代学特征  40-115
  3.1 中天山中西段花岗岩  40-84
    3.1.1 夏特地区(木扎尔特河)  40-45
    3.1.2 森木塔斯岩体(阿克牙孜河)  45-50
    3.1.3 比开岩体(比开河)  50-54
    3.1.4 科克苏河地区  54-59
    3.1.5 穹库什台地区  59-63
    3.1.6 那拉提塔勒木吉尔尕郎河岩体  63-67
    3.1.7 洽布河岩体  67-72
    3.1.8 确鹿特岩体  72-76
    3.1.9 那拉提景区空中草原岩体  76-79
    3.1.10 巴伦台地区  79-84
  3.2 中天山中西段花岗岩体的年代学  84-104
    3.2.1 中天山南缘花岗岩  84-101
    3.2.2 巴仑台花岗岩  101-104
  3.3 讨论  104-113
    3.3.1 西天山南段古生代花岗岩年代学格架  104-106
    3.3.2 花岗岩源区示踪及岩石成因  106-113
  3.4 小结  113-115
第四章西天山南缘古生代花岗岩浆作用及对构造演化的制约  115-122
  4.1 古生代花岗岩浆作用与洋盆闭合时限的启示  115-118
  4.2 西天山古生代构造演化模式  118-122
第五章结论及存在问题  122-125
  5.1 结论  122-123
  5.2 存在问题  123-125
参考文献  125-137
研究生期间参与的科研项目  137
相关研究成果  137-138
资助项目  138-139
附录  139-163
致谢  163

中天山中西段古生代花岗岩成因及对天山洋陆转换时限的制约

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