新疆西准噶尔包古图-哈拉阿拉特山一带石炭纪沉积盆地分析及构造意义

摘要

西准噶尔地区作为中亚造山带的重要组成部分位于其西南缘，区内晚古生代地层出露较为齐全，是研究该造山带晚古生代构造演化的关键地区。就广泛分布的石炭系研究而言，在大地构造背景、地层格架、沉积盆地原型等方面还存在较大争议。本文选择包古图-哈拉阿拉特山一带石炭系进行研究。结合前人资料，建立了石炭纪地层格架，探讨和分析了区内石炭纪地层层序、火山喷发旋回以及构造盆地演化模式，为进一步认识西准地区晚古生代构造演化过程提供了地层学证据。
　　研究确立西准噶尔包古图—哈拉阿拉特山石炭纪层序关系自下而上依次为：包古图组、希贝库拉斯组、成吉思汗山组、哈拉阿拉特组和阿腊德依克赛组。野外接触关系指示包古图组与上覆希贝库拉斯组整合接触，成吉思汗山组角度不整合于希贝库拉斯组之上，其上沉积了哈拉阿拉特组浅海相地层。阿腊德依克赛组是区内海相地层最高层位，其上被下二叠统角度不整合覆盖。火山岩LA ICP-MS锆石U-Pb年代学研究分别获得包古图组年龄为331.2Ma～347.2Ma、成吉思汗山组为312.3Ma～319Ma、哈拉阿拉特组为304.5Ma～306.9Ma，阿腊德依克赛组为303.8Ma。希贝库拉斯组碎屑岩锆石U-Pb年代学研究指示该组形成时代下限为324.3Ma。
　　根据角度不整合面的对比和确认，在详细地层剖面对比的基础上进行石炭系层序地层研究。将早石炭世地层整体划分为1个一级层序，包括2个二级层序，4个三级层序；晚石炭世地层整体属于1个二级层序，包括4个三级层序。
　　研究将早石炭世火山岩划分为10个火山喷发旋回，爆发了至少17期火山岩浆活动，在盆地内形成中基性火山岩及火山细碎屑岩，整体以远端沉积相为主。火山岩地球化学研究显示OIB、E-MORB地球化学特征，形成于俯冲相关岛弧构造背景，由俯冲带上覆地幔楔部分熔融形成。晚石炭世火山岩划分为13个火山旋回，至少爆发了22期强烈的火山岩浆活动，形成的火山岩以基性、中基性和酸性为主，中性火山岩少量，整体以爆发相和溢流相为主，显示双峰式火山活动特征。地球化学研究显示板内火山岩和部分岛弧火山岩地球化学特征，形成于大陆板内。由原俯冲下插的板片发生脱水变质，最后发生板片断离，触发软流圈地幔上涌和玄武质岩浆底垫形成。火山岩部分岛弧地球化学特征是继承了源区的地球化学特征。
　　研究区早石炭世区域构造配置由南向北依次为：达尔布特—克拉玛依蛇绿岩带、包古图—哈拉阿拉特山弧前盆地、博什库尔—成吉思弧。其中早石炭世弧前盆地基底为岛弧+部分洋壳，盆地盖层强变形弱变质。北侧的博什库尔—成吉思弧和西侧塔城微陆块南部陆缘区是盆地主要物源区。晚石炭世俯冲作用停止，进入残留海盆地充填演化阶段，盆地基底主要为早石炭世褶皱地层，盆地盖层形成于浅海环境，具有南北两个物源区。
　　研究表明西准噶尔包古图—哈拉阿拉特山一带在早、晚石炭世具有截然不同的大地构造背景，盆地显示明显不同的充填和火山活动特征。在前人研究的基础上，提出西准噶尔地区石炭纪两阶段构造演化模式：早石炭世弧前盆地构造演化阶段和晚石炭世残留海演化阶段。西准噶尔地区板缘构造向板内构造的转变发生在早石炭世末期。尽管大地构造背景在发生了改变，但上叠的晚石炭世残留海盆地的沉积响应明显滞后，仍为海相沉积。区域上，沉积相由海相到陆相的转变发生在晚石炭世末期，以早二叠世佳木河组陆相磨拉石的出现为标志。
　　西准噶尔地区在石炭纪以后，经历了大规模的陆内走滑，尤其是沿着达尔布特断裂系的左行走滑，导致古弧前盆地和古俯冲带的结构破坏和改造。最为醒目的标志就是原来的一条蛇绿岩带被错断成两条，晚石炭世呈带状展布的花岗质岩基被改造成面状分布，导致造山带原始面目难以识别，与造山带有密切成因联系的构造盆地难以恢复。论文以石炭纪地层层序研究为主，结合火山岩年代学、地球化学研究，为西准噶尔地区石炭纪构造演化提供了新的证据。

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第一章 绪 论

1.1 论文选题依据

1.2西准噶尔石炭纪研究现状

1.3 研究内容、思路与方法

1.4 论文创新点

1.5 论文相关工作量

第二章 区域地质概况

2.1 地层

2.2 岩浆岩

2.3 蛇绿构造混杂岩带

2.4 构造

第三章 包古图—哈拉阿拉特山一带石炭纪沉积盆地分析

3.1 早石炭世包古图组

3.2 早石炭世希贝库拉斯组

3.3 晚石炭世成吉思汗山组

3.4 晚石炭世哈拉阿拉特组

3.5 晚石炭世阿腊德依克赛组

第四章 石炭纪火山岩年代学与地球化学

4.1包古图组火山岩年代学、地球化学

4.2 成吉思汗山组火山岩年代学、地球化学

4.3 哈拉阿拉特组火山岩年代学、地球化学

4.4阿腊德依克赛组火山岩年代学、地球化学

第五章 包古图—哈拉阿拉特山石炭纪沉积盆地构造演化

5.1层序与火山喷发旋回划分

5.2 包古图-哈拉阿拉特山一带石炭纪构造盆地演化模式

5.3石炭纪构造演化

第六章 结论、存在问题及展望

6.1结论

6.2存在问题及展望

参考文献

已发表论文、参加学术会议及项目

致谢