东昆仑（东段）东昆中构造混杂岩带构造变形及构造演化特征

摘要

东昆仑造山带位于中央造山系的中段，具有多旋回碰撞造山作用特征。该造山带经历了多期（次）构造运动叠加、改造，具有造山类型的多样性、活动的长期性及结构的复杂性等特点。东昆中构造混杂岩带位于东昆仑造山带内，构造变形异常复杂，记录了不同期（次）、不同特征的变形事件，作为中国大陆多块体拼合形成演化及其动力学与构造域时空转换的重要区域，是研究原/古特提斯洋陆构造演化和复合造山作用理想的试验基地。本文通过构造地质学、岩石学、沉积学、锆石U-Pb同位素年代学及岩石组构学等方法，对东昆仑（东段）东昆中混杂岩构造带几何学、运动学及动力学等进行了详细的研究，主要取得以下认识和进展：
　　1、对东昆中构造混杂岩带的8条实测构造剖面进行野外及室内的详细研究后，将构造混杂岩带变形划分为7个期（次）：
　　（1）第一期（次）构造变形（D1）时间为新元古代中期（早晋宁期），表现为在南北向收缩机制下，生成透入性面理（S1），显示了深层次塑性流变特征，变质作用大致为角闪岩相-麻粒岩相。
　　（2）第二期（次）构造变形（D2）产生于早古生代中晚期东昆中断裂带南北两侧陆块的俯冲挤压环境，形成以初始构造面理为变形面的各种具逆冲性质的深层次塑性变形构造组合。通过对构造面理和拉伸线理产状的计算处理，获得其古应力场方位为NE-SW（σ1：189°∠1°）向，利用动态重结晶及亚颗粒粒径估算法获得平均古应力值为383.43MPa，对石英 c轴组构和矿物（长石、石英）的显微构造（动态重结晶类型）特征详细研究后，获得该期变质变形温度为500℃～650℃（高绿片岩相-低角闪岩相），相应的平均应变速率为1.38×10-8 s-1，反映构造混杂岩带在该期为高温高压的变形环境，具极高的应变速率。利用瞬时应变伸长轴法计算的瞬时运动学涡度、石英c轴组构结合斜交面理方法获得的瞬时涡度、石英c轴组构结合有限应变法获得平均涡度和利用C′法获得瞬时运动学涡度值分别为0.69～0.79、0.25～0.82、0.27～0.32和0.27～0.36，表现为由早到晚不同阶段的运动学涡度值由大变小，瞬时应变伸长轴和石英c轴瞬时涡度值相近，且均存在大于0.75和小于0.71的样品，说明纯剪切组分和简单剪切组分为主的应变在剪切带同时发生或至少部分同时发生，是东昆仑构造混杂岩带两侧陆块间斜向汇聚挤压应变的结果，石英c轴组构呈斜方对称或弱的斜方对称也印证了这一构造现象。
　　（3）第三期（次）构造变形（D3）在早古生代晚期东昆中断裂带南北两侧陆块全面碰撞拼合背景下，形成具左行走滑剪切性质的中-深层次塑性变形构造组合，古应力场方位为 E-W（σ1：89°∠36°）向，平均古应力值为288.48MPa，变质变形温度为500℃～530℃（高绿片岩相），相应的平均应变速率为3.0×10-11 s-1，反映了构造混杂岩带在该期为高温中高压的变形环境，应变速率较高，但比俯冲阶段的应变速率低很多。
　　（4）第四期（次）构造变形（D4）在晚二叠世-早三叠世南侧布青山-阿尼玛卿洋的俯冲、汇聚阶段，形成各类具逆冲剪切性质的塑性变形构造组合，古应力场方位为NW-SE（σ1：333°∠21°）向，平均古应力值为317.48MPa，主体变质变形温度为480℃～530℃（绿片岩相），相应的平均应变速率为6.41×10-9 s-1，反映了构造混杂岩带在该期为中高温中高压的变形环境，具很高的应变速率。利用不同方法获得的运动学涡度值分别为0.72～0.81、0.62～0.99、0.30～0.85和0.37~0.51，也表现为由早到晚不同阶段的运动学涡度值由大到小变化的特征，瞬时应变伸长轴和石英c轴瞬时涡度值相近，且均存在大于0.75和小于0.71的样品，说明纯剪切组分和简单剪切组分为主的应变在剪切带同时发生或至少部分同时发生，是布青山-阿尼玛卿构造混杂岩带两侧陆块间斜向汇聚挤压应变的结果。
　　（5）第五期（次）构造变形（D5）在中三叠世南侧巴颜喀拉陆块与东昆仑陆块全面碰撞拼合的地质背景下，形成具右行走滑剪切性质的中-浅层次脆韧性构造组合。该期构造变形的古应力场方位为E-W（σ1：89°∠45°）向，平均古应力值为321.57MPa，变质变形温度为480℃~500℃（低绿片岩相），相应的平均应变速率为4.49×10-11 s-1，反映构造混杂岩带在该期为中温中高压的变形环境，应变速率较高。利用不同方法获得的运动学涡度值分别为0.56～1.00、0.59～0.91、0.22～0.74和0.19～0.31，也具有由早到晚不同阶段的运动学涡度值由大变小的特征。
　　（6）第六期（次）构造变形（D6）在晚三叠世末期后造山阶段地质背景下，生成浅-表层次具左行走滑变形的韧脆性构造组合。该期平均古应力值为346.47MPa，变质变形温度为380℃~480℃（低绿片岩相），相应的平均应变速率为1.06×10-11 s-1，反映构造混杂岩带在该期为低温高压的变形环境，应变速率较高，但较前面几期构造变形的应变速率都低。
　　（7）第七期（次）构造变形（D7）形成于晚三叠世之后，在NE-SW（σ1：47°∠20°）向挤压应力机制下，形成一套脆性浅-表层次的构造组合，该期古应力场方向与现今印-欧板块的俯冲碰撞应力方位大致相同，表明后期的韧脆性-脆性的左行走滑剪切作用动力源可能来自于印-欧板块的俯冲碰撞。
　　2、东昆仑东段巴隆地区哈图沟出露一套变质-变形的沉积地层，其北部为变复成分砾岩段、南部为变细碎屑岩段。对变形砾岩进行有限应变测量，结果显示，①Flinn指数（K1）与对数Flinn指数（K2）均大于1，表明该地质体变形特征为伸长型应变；②越靠近东昆中主断裂带，变形砾岩的（K/γ/ε）与r值越大；③变形砾岩沿X轴方向拉伸量为167％～260％，Y轴方向缩短24％～43％，Z轴方向缩短45％～62％。对变复成分砾岩段砾石成分统计、砾石的分选系数（1.24～1.42）及砾石的砾度等粒性等特征研究后发现该套变复成分砾岩地层为近源快速堆积的产物。利用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb方法对变复成分砾岩段的碎屑锆石进行同位素测年，测试结果表明，碎屑锆石年龄谱可明显划分为6组：①南华纪—震旦纪年龄组（751～602Ma），峰值为674Ma，该组锆石年龄与东昆仑造山带新元古代中-晚期岩浆事件的年龄相对应，并且与Rodinia超大陆裂解事件相关，该组锆石中最小的年龄为602Ma，表明沉积地层形成时代应晚于602Ma；②中元古代晚期—新元古代中期年龄组（1146～783Ma），出现三个峰值，分别为788Ma、947Ma和1115Ma，该组锆石年龄与东昆仑造山带中元古代晚期—新元古代中期岩浆事件大致相对应，代表东昆仑地区响应了全球尺度的Rodinia超大陆的汇聚事件，且证实了柴达木—祁连—东昆仑等地（陆）块前寒武纪的演化特点与塔里木及扬子克拉通非常相似；③中元古代晚期年龄组（1399～1180Ma），峰值为1318Ma，该组锆石年龄可能与东昆仑构造带中元古代晚期岩浆事件相关；④中元古代早期年龄组（1712～1553Ma），峰值为1556Ma，该年龄组代表了源区在中元古代早期存在着一期构造热事件；⑤新太古代晚期—古元古代早期年龄组（2530～2347Ma），峰值为2518Ma，该组锆石年龄与东昆仑造山带内新太古代晚期—古元古代早期岩浆事件年龄大致相对应，表明东昆仑造山带新太古代晚期—古元古代早期岩浆物质也为哈图沟变质沉积地层提供了物源；⑥太古宙年龄组（3230～2763Ma），表明变复成分砾岩的物源区可能存在古太古代陆核。通过对变质沉积岩系碎屑锆石年龄和物源特征的分析研究，认为这套变质沉积地层并非前人所划归的泥盆系牦牛山组，其形成时代应归属于晚震旦世。砾石成分统计和年代学测试结果表明，巴隆地区哈图沟变复成分砾岩层物质主要来源于东昆仑造山带的前寒武纪白沙河岩组、小庙岩组、万宝沟岩群等变质地层和中、新元古代变质的花岗质片麻岩等。

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第一章 绪言

1.1选题背景、选题来源

1.2研究现状

1.3研究目的及研究内容

1.4研究方法及技术路线

1.5主要实物工作量

第二章 区域地质背景

2.1东昆仑造山带东段区域构造及边界断裂特征

2.2东昆仑构造单元划分

2.3区域地层

2.4区域岩浆岩

2.5小结

第三章 东昆中构造混杂岩带构造特征及变形期次划分

3.1东昆中构造混杂岩带宏观构造特征

3.2东昆中构造混杂岩带变形岩石显微构造特征及石英c轴组构分析

3.3东昆中构造混杂岩带岩石变形温度估计

3.4讨论与小结

第四章 东昆中构造混杂岩带古应力值、应变速率及运动学涡度分析

4.1东昆中构造混杂岩带变形岩石古应力值估计

4.2应变速率的估算

4.3运动学涡度分析

4.4 小结

第五章 巴隆地区哈图沟变复成分砾岩层锆石U-Pb年龄及其地质意义

5.1地质特征

5.2变复成分砾岩层变形砾石有限应变测量

5.3砾石成分及粒径统计分析

5.4碎屑锆石U-Pb年龄分布特征

5.5巴隆地区哈图沟变复成分砾岩层沉积特征分析

5.6巴隆地区哈图沟变复成分砾岩层时代归属

5.7碎屑锆石年龄谱及其物源特征

5.8小结

第六章 东昆中构造混杂岩带多期（次）构造变形时限讨论及古应力场反演

6.1东昆仑造山带前寒武纪古造山带基底确立

6.2东昆仑造山带对于Rodinia超大陆汇聚与裂解事件的响应

6.3东昆中构造混杂岩带不同构造期（次）古应力场方位反演

6.4小结

结论

参考文献

图版说明及图版

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢