两种不同类型的产地和俯冲的融合复合物的天山东部Altaids南部
Qigui毛
Wenjiao肖1、2、4、5*,
苗族唱
松江Ao
东方之歌
周谭
郝王
瑞李- 1国家重点实验室的沙漠和绿洲生态、新疆生态与地理研究所、中国科学院,乌鲁木齐,中国
- 2新疆矿产资源研究中心、新疆生态与地理研究所、中国科学院,乌鲁木齐,中国
- 3Redrock矿业有限公司、哈密、中国
- 4创新学院地球科学,中国科学院,北京,中国
- 5大学地球和行星科学学院中国科学院,北京,中国
- 6岩石圈演化国家重点实验室,地质与地球物理研究所,中国科学院,北京,中国
的本质和最终关闭天山北部海洋一直在讨论关于天山造山带东部,南部Altaids。天山东部的Kanguer俯冲复杂是解决这些问题的关键。在这项研究中,我们报告新映射,地球化学和地质年代学结果Kanguer俯冲复杂Haluo地区。我们的新结果表明,上层二叠纪玄武岩(257毫安)块安放在HL北部地区砂岩矩阵的碎片normal-mid-ocean-ridge-basalt (N-MORB)类型的海洋地壳。地质年代学结果表明,砂岩矩阵显示两种不同类型的产地。第一种北部的横截面(直到样本YY12)马马最大沉积年龄从316到238年。他们的沉积环境不同intraoceanic岛弧安第斯弧后大陆244毫安,碎屑锆石年龄模式从单个到多个峰值,峰值变化和锆石
1介绍
蛇绿混杂岩的增生是一组复杂的构造所形成的复合物长期、复杂的俯冲和刮和堆放在俯冲带。一般来说,海洋地壳的混色由碎片,海洋岛屿,海洋山脉,复理石,不同类型的沉积岩(许,1968;矶et al ., 1990;Zhang et al ., 2012;Kusky et al ., 2013;肖et al ., 2015)。造山带蛇绿混杂岩是一个重要的单元和沉积记录和可以提供重要的信息的进化过程paleo-oceans paleo-plates的构造模式。然而,不同块的合并过程复杂,缝合线和最后的碰撞时间通常难以约束(矶et al ., 1990;若林史江2015;Wakita 2015)。
Altaids或中亚造山带南部,是世界上最大的增生造山带之一(图1一个),不断继续向南,从西伯利亚克拉通许多弧,增生复合物和微大陆Paleo-Asian海洋(PAO,Bazhenov et al ., 2003;巴肯et al ., 2002;科尔曼1989;Dobretsov et al ., 1995;Şengor Natal活动,1996年;Şengor et al ., 1993;威廉et al ., 2012;Windley et al ., 2007;肖et al ., 2018)。PAO的古地理学类似现在的西南太平洋,与多个海洋、岛屿和俯冲带(Windley et al ., 2007;肖et al ., 2010)。Kanguer俯冲复杂(KGSC)发生在Dananhu intraoceanic弧和Yamansu-central天山(CTS)在天山东部大陆弧。它代表了北天山洋的俯冲带的南部分支Paleo-Asian海洋残余(肖et al ., 2004;李et al ., 2005;陈et al ., 2019;Ao et al ., 2021)。因此,沉积的产地矩阵的复杂增生Dananhu和Yamansu-CTS弧可能显著不同(梅纳德et al ., 1982;弗洛伊德和Leveridge, 1987;弗洛伊德et al ., 1991;马德尔纽鲍尔,2004;燕et al ., 2016)。因此,在这个关键复杂增生方面,本研究决定限制这个古老的海洋的俯冲构造过程和加积历史和Altaids南部的最终融合。
图1。(一)中亚地区的大地构造图(示意图Şengor et al ., 1993;肖et al ., 2018)显示天山东部的位置图1 b。(B)天山东部的地质图显示分布的主要构造单元(修改后小et al。(2004))。的位置图2标记。①Kawabulake-Xingxingxia错,②Aqikekuduke-Shaquanzi错,③Yamansu-Kushui错,④Kanguer错,和⑤Kalameili错。
提出了几种模型的构造KGSC;然而,成分和俯冲的构造性质复杂的俯冲极性paleo-ocean是有争议的,可以概括为1)Dananhu的复杂增生(李,2004;肖et al ., 2004;李et al ., 2005;Ao et al ., 2021),2)Yamansu弧的复杂增生(陈et al ., 2019),3)之间的弧前混色的混合Dananhu和Yamansu弧(Muhetaer et al ., 2010)。最后的提案的时间从泥盆纪吸积和融合不同(夏et al ., 2004;王et al ., 2006)到石炭纪(高和Klemd, 2003;周et al ., 2004;秦et al ., 2011;汉和赵,2018)最新Carboniferous-early二叠纪(肖et al ., 2004;Zhang et al ., 2018;杜et al ., 2020)中晚三叠世(陈et al ., 2020;Ao et al ., 2021;毛et al ., 2022 a;毛et al ., 2022 b)。
在这篇文章中,我们报告我们的新的岩性和结构映射结果的KGSC Haluo (HL)在天山东部地区(西北中国),砂岩的新地质年代学和同位素数据矩阵,和新的玄武岩地球化学数据块混色,旨在限制的构造天山北部海洋和Altaids南部的最终融合的过程。
2地质背景
天山东部占据最南端Altaids (图1一个),包括E / W-trending大陆边缘弧微大陆,岛弧,蛇绿岩和增生楔型物(肖et al ., 2004;李et al ., 2006)。造山带的内部构造单元如下从北到南(图1 b):Dannanhu弧,Kanguer俯冲复杂,Yamansu弧,中央天山(CTS)块,和南天山增生复杂。累积和合并这些构造单元从奥陶系到三叠纪和停靠在一起关闭Paleo-Asian海洋中二叠纪三叠纪(马et al ., 1997;肖et al ., 2004;李et al ., 2006;Zhang et al ., 2018)。
Dannanhu弧,这是一个intraoceanic弧,主要由奥陶系二叠纪拉斑玄武岩质玄武岩、钙碱性安山岩、火山碎屑岩,沉积岩和花岗岩类岩石(肖et al ., 2004;王et al ., 2018;Zhang et al ., 2018;毛问:g . et al ., 2021;杜et al ., 2021)。这些岩浆岩subduction-related地球化学特征与积极的全岩εNd(t)(+ 0.6 + 10.2)(秦et al ., 2011;毛et al ., 2014 b;杜et al ., 2018 a;王et al ., 2018;Zhang et al ., 2018;毛et al ., 2019;毛问:g . et al ., 2021)和锆石ε高频(t)(+ 0.3 + 19.6)值。Yamansu电弧由Devonian-Permian拉斑玄武岩质钙碱性火山岩和侵入岩和沉积岩夹层之间的相对较低的全岩εNd(t)(ca。−1.1 - 7.1 +)和锆石ε高频(t(ca)值。−3.4 - 17.0 +)(罗et al ., 2016;杜et al ., 2019;长et al ., 2020),它被理解为CTS的电弧建立在北方大陆边缘弧在Devonian-Permian (侯et al ., 2014;杜et al ., 2018 b;陈et al ., 2019;汉et al ., 2019;赵et al ., 2019)。CTS由古生代钙碱性玄武岩安山岩、火山碎屑的岩石,小i类型花岗岩,和前寒武纪基底(胡锦涛等人。,2000年;刘et al ., 2004;李et al ., 2009;毛et al ., 2014 a;马et al ., 2014;罗et al ., 2016)。架构相关火山岩和花岗岩类岩石相对较低的全岩εNd(t)(ca。−−5.7 + 2.2) (李et al ., 2016;陆et al ., 2017;毛et al ., 2022 a)和锆石ε高频(t(ca)值。−−15.4 + 17.0)(图8)。
南天山增生复杂含有不连续切片中泥盆世早期石炭纪蛇绿岩(高和Klemd, 2003;Ao et al ., 2020;唱et al ., 2020)。Dananhu弧之间的KGSC坐落在北部和南部Yamansu-CTS弧(图1 c)。这是长寿的北天山向北俯冲形成的海洋(Paleo-Asian海洋的一个分支)和由thrust-imbricated和肢解的蛇纹岩,超镁铁的岩石、辉长岩、玄武岩、石灰石、和燧石元/变形砂岩矩阵。辉长岩和玄武岩块包含上俯冲带(SSZ) normal-mid-ocean-ridge-basalt (N-MORB)和浓缩大洋中脊玄武岩(E-MORB)型蛇绿岩片段(肖et al ., 2004;李et al ., 2005;李et al ., 2006;李et al ., 2008;陈et al ., 2019;Ao et al ., 2021)。
3 Haluo区域的野外地质学和抽样
的混色Haluo (HL)地区,位于KGSC的中间部分,block-in-matrix结构强劲,近E-W-trending垂直分裂。块砂岩和玄武岩属于top-to-the-south推力工器。的碰撞和分裂KGSC后期整个HL地区流离失所的NW / SE-trending右旋走滑断层(图2)。地图比例尺,辉长岩,大规模玄武岩、辉绿岩堤坝,燧石,石灰岩,砂岩和粉砂岩嵌入式和叠瓦状的矩阵chlorite-phyllite片岩和裂解砂岩(图2,3),并在该领域规模,海洋和沉积岩形成一个相互矩阵,例如,沉积岩是矩阵,如图所示图3一,强烈变形玄武岩矩阵(图3 b)。辉长岩、玄武岩和燧石块高度裂解(图3 c)和作物在不连续镜头或丝带不等长度从几厘米到几百米(图2一个,3 cD)。辉长岩和玄武岩是块细长的长轴对齐近似平行的近断层E-W-trending混色。及一般作物作为镜头长度从几米到一公里不等的纵横比1:1 1:10的长轴平行于相邻的乳沟。石灰岩作物不连续结构镜头或带床在连续沉积单元。矩阵砂岩和chlorite-phyllite块显示构造透镜和连续床单位和范围从几米到几公里,宽数十公里。它们中的大多数都是高度裂解和被大量的石英脉的,表明在剪切热液流体的运动(图2一个)。E-W-trending,接近垂直的分裂矩阵有穿透力的,叠覆层理如此强烈,主要沉积结构大多难以观察(图2一个)。一些地方有原始沉积床上用品可以区分,如在北部、中部和南部连续混色的单位。
图2。的地质图Kanguer俯冲HL地区复杂显示block-in-matrix结构。样品位置和截面。极射赤面投影混色矩阵分裂的部分。
图3。(一)HL的北部区域的现场照片显示block-in-matrix结构。(B)霍奇金淋巴瘤的南部区域的现场照片显示在玄武岩沉积块矩阵。(C)和(D)照片的强烈变形basalt-chert块裂解沉积岩。
霍奇金淋巴瘤的KGSC地区向南斜交;大多数吹砂岩,白色的石灰岩,红、巨大的绿色及有机玄武岩块斜交南(图2,3 a, B),但在一些地方,他们也显示北抽插,如图所示图3 c, D。玄武岩和燧石块更强烈裂解接近全推力接壤的飞机(图2,3得了)。一些折叠可以区分在连续砂岩块在北部,中部和南部地区的HL区域。折叠的床上用品的飞机确定平行解理表明紧等斜接近垂直的折叠在砂岩(图2)。一些细长的花岗岩类岩石和辉长岩堤坝/入侵入侵北部和南部的混色HL区和弱裂解;花岗岩类岩石入侵的长轴平行于地区的乳沟。总的来说,这些结构显示区域计算压缩。所有这些成分和结构表明,玄武岩的街区,辉绿岩、辉长岩、石灰岩、砂岩和燧石可能形成俯冲过程中在不同的环境中,混杂在一起。
两个玄武岩样品(YY08-3和YY08-6)收集在位置YY08分析锆石U-Pb年龄、高频同位素和全岩地球化学。玄武岩是高度chloritized形成绿帘石的,由斜长石、辉石、磁铁矿、钛铁矿、小橄榄石和斜辉石本文(图4 a, B)。8砂岩样品收集NS-trending截面的碎屑锆石U-Pb约会和高频同位素分析。他们中的大多数有变形(图4)。粗粒度砂岩由角斜长石、石英和岩屑片段(例如,16 k08 21 kg05样品,图4 c, D)。定向排列的砂岩是由石英、斜长石和次要岩屑片段(如样品YY07 YY09, YY12,图4 e, F, G)。凝灰质粉砂岩由石英和凝灰岩/粘土(YY11和21 kg04样品,图4 h,我)。
图4。确定样品的照片和故事。(一)玄武岩YY08样品的照片,(B)故事的玄武岩样品YY08,显示它包括斜辉石本文和斜长石。(C, D)故事的粗粒度砂岩(16 k08和21 kg05),显示出定向,可怜的碎屑改变矩阵的排序和高比例。谷物是角和次圆形的。(eg)砂岩的故事,展示定向和可怜的排序,高比例的碎屑和diagenetically改变矩阵和石英、长石和岩屑框架细颗粒。(H I)故事的凝灰质粉砂岩(YY11和21 kg04)由石英和凝灰岩/粘土。
4锆石U-Pb年龄和高频同位素
4.1玄武岩
锆石的北部玄武岩样品YY08 Kanguer增生复杂50 - 120μm长长度/宽度1.0 - -1.5的比率,与岩浆振荡区在阴极发光(CL)的图像(图5 b),他们有变量Th / U值的0.33 - -0.91。15锆石颗粒进行了分析,其中14产生和谐的时代206年Pb /238年U年龄分散马马从361年到254年(图5一个)。有三组颗粒平均重量257±15岁马(MSWD = 10, n = 3), 296.6±6.4 Ma (MSWD = 6.6, n = 9)和359.4±6.0 Ma (MSWD = 0.29, n = 2)。年长的锆石颗粒是早期岩浆事件的前兆或捕获晶ɛ高频(t)+ 6.2 + 15.2的值,而最小的三个谷物产品与高积极ɛ岩浆的结晶高频(t11.1 + 7.3 +)值。
图5。肯考迪娅U-Pb图(一)和CL图像(B)锆石的玄武岩fromf北HL区域。
4.2沉积矩阵砂岩
771分析了谷物从9砂岩矩阵样本收集沿着NS-trending截面的KGSC HL区(图2)。七百一十年谷物分析了整合年龄(和谐% >或< 110%)90%。所有U-Pb和Lu-Hf同位素数据所示补充表S1、S2,分别。只有和谐的年龄描述和下面讨论从北到南。
几种方法可以计算最大沉积年龄(MDA)的沉积岩碎屑锆石U-Pb年龄,例如,最年轻的谷物,最年轻的三个谷物和最年轻的峰值(Coutts et al ., 2019)。在这里,我们使用的加权平均年龄最小的三粒如果他们重叠2σ的不确定性或最小的粮食如果最小的三个锆石的年龄远远超过2σ的不确定性(或均方加权偏差(MWSD)差]。
4.2.1 YY07样品准备
锆石有颗粒大小的80 - 120年μm长度/宽度1.2 - -1.8的比率和明显的振荡区CL图像。的整合锆石变量Th / U值0.25 - -2.04。六十七的九十三分析了谷物产生和谐的年龄从244 - 1861 Ma。他们有两个主要的峰值在299年和435年的马和三个下属高峰在240年,900年和1864年硕士(图6)。三个年轻的年龄产生的加权平均年龄为243.9±2.4 Ma (MSWD = 1.02)。的ε高频(t碎屑锆石的)值的范围从−18.0 + 15.6 (图7 c)和28%(18 65年谷物分析谷物)分析了谷物负ε高频(t)的值。
图6。直方图的砂岩碎屑锆石的HL区域(见图2和样品位置和支持信息补充表S3数据源)。(一)样本YY07北HL区域显示多个山峰碎屑锆石年龄模式。(B)、(C),(D)YY09样品,YY11和北方YY12 HL区域显示单峰值碎屑锆石年龄模式。(E)、(F),(G)样品16 k08 21 kg04和21 kg05南方HL区域显示多个山峰碎屑锆石年龄模式。年龄206 pb / 238 u和1σ与和谐% >或< 110%,90%是用于密度块使用DensityPlotter软件版本8.5 (Vermeesch 2012)。
图7。过时的高频同位素图样本。(一)从北方HL地区玄武岩。(B)样品YY09 HL北部地区和YY11表明砂岩样品可能是来源于Dananhu intraoceanic弧。(C)样品YY07和HL北部地区YY12显示少量的材料来自Yamansu-central南天山弧。(D)样品16 k08 21 kg04和21 kg05 HL南部地区显示砂岩可能是来源于Yamansu-central南天山弧。年龄的数据后补充表S3。
4.2.2样本YY09
锆石颗粒100μm长,他们有长/宽1 - 2.0的比率和杰出的振荡区CL图像(图6 b)。此外,他们有变量的内容Th (56 - 910 ppm)和U (55 - 738 ppm)和Th / U值的0.43 - -1.71。九十分析锆石的谷物,七十三粒产生整合主要整合高峰年龄在335岁的马(总数的99%),且只有一个粮食有前寒武纪1380±31岁硕士(图6 b)。最小的三个锆石产生加权平均年龄为315.7±4.2 Ma (MSWD = 0.21)。Lu-Hf同位素分析的整合锆石ε高频(t)值从16.7 + 4.1 + (图7 b)。
4.2.3样本YY11
锆石是50 - 120μm长长度/宽度1.0 - -2.0的比率,在振荡区域CL图像。他们有变量Th / U值的0.22 - -1.37。九十分析锆石的谷物,八十三粒产生整合主要整合高峰年龄在333岁的马(总数的91.6%),而且只有三粒产生前寒武纪时代在886年,843年和733年。最年轻的锆石的年龄为271±8,解释为砂岩的MDA (图6 c)。Lu-Hf同位素分析的碎屑锆石ε高频(t)值从−5.1 + 13.1 (图7 b),并在83年只有三粒ananlyzed谷物(ca。4%)有负ε高频(t)的值。
4.2.4样本YY12
九十锆石颗粒进行了分析,七十九年谷物产生整合年龄变量Th / U值的0.08 - -1.06。他们中的大多数在CL振荡区域图像。他们有一个重大整合年龄达到310 Ma和第二个年龄马在430年达到峰值;只有两个谷物了前寒武纪时代在1095年和1390年硕士(图6 d)。最年轻的锆石的年龄238±4马,这是解释为MDA的砂岩。Lu-Hf同位素分析的碎屑锆石ε高频(t)值从−11.2 + 14.3 (图7 c),79年只有六粒分析谷物(ca。8%)有负ε高频(t)的值。
4.2.5样本16 k08
一百二十九年锆石颗粒从样本16 k08进行了分析。一百二十四年锆石颗粒产生和谐的年龄变量Th / U值的0.01 - -2.23。他们中的大多数在CL振荡区域图像。这些碎屑锆石有多个整合主要山峰432岁马和小高峰在920年,1127年、1828年和2500年硕士(图6 e)。最年轻的锆石274±3 Ma的整合时代,我们解释的MDA砂岩。碎屑锆石相对变量ε高频(t)值从−19.4 + 15.0 (图7 d)和ca。78%的58分析谷物负ε高频(t)的值。
4.2.6样本21 kg04
所有七十分析锆石颗粒产生和谐的年龄变量Th / U值的0.07 - -2.02。他们中的大多数在CL振荡区域图像。锆石显示三大整合年龄高峰在367年,399年和787年,和其他四个前寒武纪锆石颗粒产生的1073年,1791年、1960年和2302年硕士(图6 f)。最小的三个锆石体重的平均年龄是241±6.7 Ma (MSWD = 1.3),这是我们解释的MDA砂岩。碎屑锆石具有相对较高的ε高频(t)值从−35.6 + 13.9 (图7 d)和ca。66年33%的谷物分析负ε高频(t)的值。
4.2.7样本21 kg05
锆石有颗粒大小的80 - 120年μm长度/宽度1.0 - -1.5的比率和明显的振荡区CL图像。六十八的七十分析锆石颗粒产生和谐的年龄变量Th / U值的0.31 - -1.70。他们有三大整合年龄高峰在435年,977年和1761年的马,和三个古元古代Neoarchean锆石颗粒产生了年龄在2130年,2281年和2655年硕士(图6克)。最年轻的锆石整合马275±6岁,这是解释为MDA的砂岩。ε碎屑锆石有广泛的变量高频(t)值从−14.5 + 12.2 (图7 d)和ca。68年66%的谷物分析负ε高频(t)的值。
5地球化学
5.1玄武岩
两个交替玄武岩样品从KGSC HL北部的拉斑玄武岩玄武岩区(图8 a, BTiO),温和2(1.4 - -1.7 wt. %)和SiO元素比率相对狭窄2= 46.8 - -53.0 wt. %2O3= 12.3 - -13.3 wt. %,曹wt. % -10.1 = 6.1。他们分别以高(6.0 - -6.6 wt. %)内容和Mg # 52-55的价值观。样品都改变了,因此变量损失点火(缺失内容从4.8到5.9 wt. %。他们的Na2O浓度变化从0.78到3.71 wt. %,这可能反映了海水蚀变。他们有right-obliquely耗尽稀土元素(REE)模式((La / Yb)N= 0.4 - -0.53),类似于N-MORBs (图8 c欧盟)和轻微的负异常(欧盟* -0.84 = 0.80)。他们也显示right-oblique跟踪模式((Nb /洛杉矶)点= 0.67 (Th / Nb)点= 0.40)和略耗尽在Ti原始mantle-normalized蜘蛛图(图8 d)。
图8。玄武岩的地球化学图KGSC HL北部地区。(一)Zr / Ti和Nb / Y图(温彻斯特&弗洛伊德,1977)(B)FeO说t/分别与SiO2图(Myashiro 1974),(C)Chondrite-normalized REE和(D)原始地幔标准化多元件图。球粒状陨石值从先前的研究(博因顿,1984)。点值从先前的研究(太阳和麦克多诺,1989)。(E)Hf-Th-Ta图(霍金斯,2003;木头,1980),(F)Nb / Yb与Th / Yb图(皮尔斯,2008)。的字段Tofua弧,刘盆地和马里亚纳海槽霍金斯(2003)。HL北部地区玄武岩碎片是N-MORBs的类似。黑钻石和线条Ao et al。(2021)。
5.2沉积矩阵砂岩
这些砂岩的全岩地球化学资料中列出补充表S2。SiO2内容(65.8 - -76.7 wt. %)和K2O / Na2O比率(0.06 - -0.71)的砂岩HL北部地区低于HL南部地区(分别为74.1 -88.7 wt. %, 0.48 - -8.39),但艾尔2O3内容HL北部地区砂岩高(7.95 - -13.56 wt. %)比HL南部地区(3.82 - -10.88 wt. %)。SiO2/铝2O3砂岩北部的比率(4.86 - -9.46)低于南方砂岩(6.81 - -23.24),表明低粘土,长石内容但南部的原岩砂岩石英含量高(波特,1978)。在SiO2/铝2O3与K2O / Na2阿图(图9),分析样品的情节在subarkose北部和岩屑砂岩油田,和南方主要情节为岩屑砂岩样品。所有样本有很好的积极Sc-MgO相关性(图9 b),这表明丰富的镁铁质碎屑被包含在他们的原岩,这是由他们的岩石学的结果。
图9。化学分类图不同的沉积岩。(一)SiO2/铝2O3与钠2O / K2O (Pettijohn et al ., 1972),(B)分别与Sc图。
北部和南部的样本HL地区变量浓度的里斯(分别为64.9 -141.1 ppm, 39.9 - -104.5 ppm)具有类似chondrite-normalized REE模式(图10、C)。他们在轻稀土元素富集lree)与(La / Yb)N3.18 - -5.95和4.82 - -11.0的价值观和不同的欧盟异常与欧盟/欧盟* 0.65 - -0.74和0.65 - -1.10的值,分别。相比,平均上大陆地壳(UCC),所有样本显示不同的- Nb,助教和英航异常但充实V,高铬、镍、Sc、Cs、钛和Y和消极积极Sr (图10 b、D)。这种模式类似于砂岩的大陆弧和活跃的保证金(弗洛伊德et al ., 1991)。
图10。Chondrite-normalized瑞图和多元素图归一化平均上大陆地壳值(弗洛伊德et al ., 1991)。(一)和(B)是北方的砂岩样品KGSC HL地区(C)和(D)是韩国的砂岩样品KGSC HL地区。球粒状陨石值从先前的研究(博因顿,1984)。表示被动,大洋岛弧和大陆岛弧弧+活动大陆边缘值弗洛伊德et al。(1991)。使用的符号使用的相同图9。
6的讨论
6.1海洋天山北部的性质
几个相互竞争的模型已经提出了北天山的海洋,可以概括如下:1)之间的弧间盆地Dannanhu和Yamansu弧(李,2004;肖et al ., 2004;汉和赵,2018),2)一个短暂有限的海洋或弧后盆地石炭系(马et al ., 1997;王et al ., 2006;王et al ., 2019),3)的一个分支Paleo-Asian海洋分离西伯利亚克拉通北部和南部塔里木克拉通(李et al ., 2005;李et al ., 2008;陈et al ., 2019;毛et al ., 2019;Ao et al ., 2021),4)一个短暂的,limited-rifted海洋在增生楔石炭二叠纪(王et al ., 2006;王et al ., 2019)。
我们的锆石介绍U-Pb约会显示,257毫安的玄武岩岩石结晶年龄。此外,李et al。(2008)报道,Kanguertage的辉长岩蛇绿岩产生了一个锆石虾U-Pb马494±10岁。因此,海洋地壳碎片直接学研究表明,天山北部海洋海洋是一个长寿的年龄> ca。< ca 494毫安。257 Ma。沉积的锆石U-Pb约会在KGSC揭示mda战略矩阵从384年到234年硕士(陈et al ., 2019;Ao et al ., 2021从奥陶系)和架构相关岩浆作用的年龄在Dananhu三叠纪弧(ca。453 Ma - 234 Ma)和Yamansu-CTS弧(ca。481 Ma - 234 Ma) (肖et al ., 2004;Zhang et al ., 2018;陈et al ., 2019;杜et al ., 2019;长et al ., 2020;毛问:et al ., 2021;毛问:g . et al ., 2021;杜et al ., 2021;毛et al ., 2022 a)。这些数据表明,天山北部海洋是一个长寿的海洋(494 Ma ca 234毫安)。
KGSC在地图区域的特征是“block-in-matrix”结构和thrust-imbricated (Ao et al ., 2021这项研究)。关系和结构特点表明,HL区是一个典型的ophiolitic-bearing构造混杂岩形成收敛的边缘,是由subduction-accretion流程(若林史江2015;肖et al ., 2015;Kusky et al ., 2020;Ao et al ., 2021)。玄武岩、辉绿岩、辉长岩、石灰岩和燧石代表海洋地壳的片段,可以提供信息的性质和历史海洋板(肖et al ., 2015;节日et al ., 2019;雷蒙德,2019;若林史江2019;Kusky et al ., 2020)。我们的研究表明,玄武岩碎片HL地区北部的拉斑玄武岩质岩石,典型N-MORB与right-oblique耗尽REE地球化学签名模式((La / Yb)N= 0.4 - -0.53)和跟踪模式(图8 c, D)和高锆石高频同位素值(+ 9.0 + 14.4)。他们有相对较高的Zr / Nb(59.0 - -59.7)和洛杉矶/ Nb(1.44 - -1.57)和Th / Nb(0.04 - -0.05)比率更高,这类似于n型MORB玄武岩(1.07和0.05)> 30日(太阳和麦克多诺,1989;威尔逊,2001)。Hf-Th-Nd和Th / Yb-Nb Yb图(图8 e, F),玄武岩N-MORB领域的阴谋。因此,所有这些玄武岩地球化学和高频同位素特征表明,可能是产生在大洋中脊,熔岩爆发在哪里受到海水渗透。这一结论符合岩碎片在地图的南部地区,已N-MORB SSZ岩片段(图8 e, F),这表明天山北部海洋中典型N-MORB海洋地壳(Ao et al ., 2021)。以前的研究也表明KGSC包含SSZ, N-MORB E-MORB-type海洋碎片,例如:1)一些地图的中部地区玄武岩碎片SSZ和N-MORB岩地球化学特征(Ao et al ., 2021);2)E-MORB和N-MORB-type Yamansu地区岩块(陈et al ., 2019);和3)SSZ-type岩块Kanguertage地区的西部部分KGSC (李et al ., 2005;李et al ., 2008)。这些岩的地球化学特征碎片KGSC表明,天山北部海洋地壳是太平洋海洋地壳一样复杂。
总之,地质、地球化学和地质年代学特征的岩KGSC的碎片,连同数据Dananhu弧和Yamansu-CTS弧,表明,天山北部海洋Paleo-Asian海洋的一个分支。天山北部海域497年以前出生的马,N-MORB和E-MORB型蛇绿岩是由正常的中洋脊和热点,分别。俯冲形成了SSZ-type蛇绿岩,造成不同的海洋地壳增生的Kanguer复杂在寒武纪三叠纪俯冲。
6.2沉积矩阵的两种类型的产地Kanguer俯冲复杂
加积矩阵的复杂源于弧和/或弧前沉积岩石。因此,来源的变化矩阵可以提供详细信息的时空框架弧俯冲极性和俯冲的演变。因此,两个弧的主要潜在来源砂岩KGSC的矩阵。
玄武岩和流纹岩碎屑砂岩表明混合血统片段(图4)。角碎屑和全形的碎屑锆石谷物(图4,6)表明,他们有一个近端源和沉积在一个活跃的保证金(弗洛伊德和Leveridge, 1987)。重要的lree富集和平坦的三个模式(图10、C)也意味着长英质的来源,这也证明了的一块拉/ Th对高频(图11)。在Th / Sc和Zr / Sc图(McLennan et al ., 1993沿着成分变异),样品图线从该地区安山弧长英质的火山岩的字段(图11 b),也表明砂岩来自中间的混合来源和长英质的成分较低程度的风化、排序和/或沉积岩回收。情节的La / Sc与Ti / Zr型(图11 c在中央情报局字段),所有样品图。La-Th-Sc图上,除了样本YY11-2 (MDA 271 Ma) HL北部地区,伊情节的字段,其他所有样品图在中情局字段(图11 d)。
图11。砂岩的构造背景歧视图矩阵在KGSC HL区域。(一)高频与La / Th图(弗洛伊德和Leveridge, 1987),(B)Th / Sc和Zr / Sc图(McLennan et al ., 1993),(C)洛杉矶/ Sc与Ti /锆、(B)Th-Co-Zr / 10(D)La-Th-Sc情节(Bhatia,溪边,1986)。ACM,主动大陆边缘;点,被动大陆边缘;中央情报局,大陆岛弧;和伊,大洋岛弧。
砂岩的碎屑锆石年龄U-Pb光谱矩阵的KGSC HL区域显示来源主要包含三叠纪,Permian-Ordovician和次要新元古代锆石,也表明混合来源。根据碎屑锆石年龄谱的时空关系,高频同位素和全岩地球化学特征,砂岩样品在N-S-trending横断面图可以分为两种类型的产地:
6.2.1 I型:产地Haluo北部地区
砂岩的产地矩阵样本HL北部地区后改变了ca 244 Ma。砂岩基质样品YY09和YY11 mda 316伊马271马被存入一个设置。锆石年龄的他们有相似的光谱与一个年龄峰值模式和大部分谷物分析显示高积极ε高频(t)值(只有ca。4%和ca。8%分析谷物-ε高频(t)值),这表明他们来自intraoceanic弧。他们的年龄和高频同位素模式类似于泥盆纪的二叠纪沉积岩Dananhu弧(数字12克,13)(陈et al ., 2020),但不同于三叠纪沉积岩石的Dananhu弧和HL的南部地区(数字12 h,13C)和沉积岩在KGSC Yamansu区(数字12 e,13 d),Harlik弧(图12 f)和Yamansu-CTS弧(图12我)。这些事实表明,这些砂岩矩阵(mda > ca。244 Ma)很可能来自Dananhu弧。
图12。比较概率情节锆石年龄U-Pb KGSC沉积岩。(一)砂岩矩阵(mda > 244毫安,样本YY09和YY11)在KGSC HL北部地区。(B)砂岩矩阵(mda≤244毫安,样本YY07和YY12)在KGSC HL北部地区。(C)砂岩矩阵在KGSC HL南部地区。(D)砂岩矩阵(mda = 243 - 243 Ma)在KGSC HL北部区域(Ao et al ., 2021)。(E)砂岩矩阵(mda = 384 - 315 Ma)在KGSC Yamansu区(陈et al ., 2019)。(F)沉积岩Harlik弧。(G)Devonian-Permian Dananhu弧的沉积岩(陈et al ., 2019)。(H)二叠纪-三叠纪末沉积岩(mda≤258 Ma) Dananhu弧(陈et al ., 2019)。(我)Yamansu-CTS弧的沉积岩。年龄206年Pb /238年U和1σ值,和合% >或< 110%,这90%是用于密度块使用DensityPlotter 8.5版软件(Vermeesch 2012)。年龄的数据后补充表S4。
图13。高频的同位素图日期从KGSC砂岩。(一)表明,砂岩矩阵(样本YY09和11)可能是来源于Dananhu intraoceanic弧。(B)表明,砂岩矩阵(样本YY07和12)可能是来自南南Mongolian-Dananhu北安第斯弧在三叠纪。(C)表明,砂岩矩阵(16 k08样品,21 kg04和05)可能是源自于Yamansu-CTS弧。(D)砂岩的高频同位素矩阵样本中的KGSC Yamansu区(陈et al ., 2019)和HL区(Ao et al ., 2021)。(E)样本之间的缝合线YY12和16 k08 N-S-trending截面的HL区域。高频同位素数据提供了补充表S5。
然而,地球化学,碎屑锆石年龄和同位素数据矩阵砂岩样品的mda是244毫安以下证明是大陆弧。首先,他们的地球化学特征表明他们存入一个中情局设置。第二,锆石年龄谱样本YY07有多个峰值和一定比例的前寒武纪锆石颗粒。积极的,消极的锆石ε高频(t)值(−18.0 + 15.6),分析了ca。28%谷物负ε高频(t)的值。虽然样本YY12有一个年龄峰值模式类似于样品YY07和YY11 (图12),它显示了积极的,消极的锆石ε高频(t)值(−11.2 + 14.3)与一些谷物-锆石ε高频(t(ca)值。8%)。样本的百分比前寒武纪锆石颗粒但没有25 ga锆石颗粒,这是有别于碎屑Yamansu-CTS弧模式(图12我)。它也有不同的锆石高频同位素模式的晚古生代岩浆岩石Yamansu-CTS弧(图13 b)和沉积岩的KGSC HL南部区(图13 c)。相比之下,其碎屑锆石年龄和同位素特征类似于三叠纪沉积岩Dananhu弧(图12 h)(陈et al ., 2020),Harlik弧的沉积岩(图12 f)和南方的岩浆岩蒙古拼贴画(阿尔泰Jungar东部和Harlik) (图13 b),这表明少量的锆石可能是来自南蒙古拼贴安第斯弧。这些研究数据符合我们之前的年龄和同位素结果砂岩矩阵(243 - 234 Ma)的mda的北方KGSC HL区(数字12 d,13 d)(Ao et al ., 2021)。
总之,砂岩的产地矩阵KGSC HL北部地区的沉积和侵Dananhu电弧的弧前,及其沉积环境变化从一个intraoceanic岛弧安第斯弧后大陆ca 244 Ma。
6.2.2 II型:大陆弧南部地区的起源
16 k08样本,收集21 kg04和21 kg05 HL的南部地区。mda是274、241和275毫安。他们有相似的多个年龄峰值模式卷的前寒武纪时代类似Yamansu-CTS弧(数字12 e, J)。高百分比的分析谷物负ε高频(t)的值(分别为ca。68%、33%和66%)类似于岩浆岩Yamansu-CTS弧(图13 c)和KGSC Yamansu地区(图13 d),这表明他们主要来自Yamansu-CTS大陆弧。
基于这些特性,我们可以得出结论,第一种来源的沉积矩阵KGSC HL在北部地区主要是来自Dananhu intraoceanic弧后安第斯弧ca 244 Ma。这些结果是一致的解释,三叠纪沉积岩(< 258 Ma) Dananhu弧部分来自南南蒙古安第斯弧(阿尔泰、东准噶尔和Harlik) (陈et al ., 2020)。然而,其他类型的砂岩矩阵KGSC HL南部地区主要是来自Yamansu-central天山弧,这是类似于KGSC Yamansu地区(陈et al ., 2019)。总之,我们的研究表明,KGSC HL地区Dananhu之间的混合来源,Yamansu-CTS弧。
6.3缝合带和关闭时间Haluo Kanguer俯冲复杂的区域
的性质和组成KGSC被广泛讨论,仍存在争议(马et al ., 1997;李,2004;李et al ., 2008;Muhetaer et al ., 2010;陈et al ., 2019;Ao et al ., 2021)。到目前为止,三个相互竞争的模型已经由先前的研究和提出解释的增生复杂Dananhu (李,2004;肖et al ., 2004;李et al ., 2005;李et al ., 2008;Ao et al ., 2021),Yamansu弧(马et al ., 1997;陈et al ., 2019)和一个混合的Dananhu和Yamansu弧(Muhetaer et al ., 2010;毛问:et al ., 2021;毛et al ., 2022 b)。
正如上面所讨论的,我们的地球化学,geocryological和同位素研究表明,KGSC HL地区代表混合的弧前俯冲混色由N-MORB, E-MORB和SZZ型蛇绿岩残片(包括辉长岩、玄武岩和燧石)和沉积矩阵和灰岩Dananhu和Yamansu-CTS弧双俯冲形成的。我们的研究揭示了矩阵(样本YY07 09年11和12)HL北部地区主要是证明是Dananhu弧。然而,矩阵在HL南部地区,即由16 k08样本,21公斤04和05年,主要是被证明是Yamansu-CTS弧。所有这些数据表明的缝合线KGSC HL地区位于样品YY12和16之间k08 N-S-trending部分。结合前面的数据Ao et al。(2021)矩阵,这表明,沉积岩石中间HL地区来自三叠纪Dananhu安第斯弧(图13 d),我们建议最后的缝合线是位于中间的一部分HL区域,如图所示图10 e。
正如上面所讨论的,砂岩的岩石学和地球化学特征矩阵一起显示,沉积在收敛的优势;因此,碎屑锆石的MDA可以代表这些沉积的沉积时间矩阵岩石(Cawood et al ., 2012)。在这项研究中,最年轻的砂岩矩阵MDA 238 Ma,和Ao et al。(2021)报道,砂岩矩阵的KGSC HL地区mda的243 - 234 Ma,这表明天山北部海洋比ca晚关闭。234 Ma。此外,三叠纪中后期峰值西部天山榴辉岩的变质年龄(Zhang et al ., 2007;唱et al ., 2017;唱et al ., 2020马)和243 - 234年增厚幔源adakites Dananhu弧(低毛问:et al ., 2021)也表明俯冲继续在三叠纪的中后期。因此,我们得出这样的结论:Paleo-Asian海洋比ca晚关闭。234 Ma。
6.4构造的影响
我们新的碎屑锆石U-Pb年龄和锆石ε高频(t)值矩阵的砂岩表明KGSC经验的双向俯冲,缝合线位于中间的KGSC HL区域。北方样本Kanguer俯冲HL地区沉积在oceanic-island-arc设置ca。244 Ma,改为Andean-type弧后设置ca。244 Ma。此外,南方样本存放在continental-island-arc设置(图11 a, B)。因此,我们更新了我们的南部Altaids天山东部的构造模型(图14)。
图14。构造模型显示两个阶段的进化在天山东部。(一)在中三迭世(> ca。244毫安),天山北部海洋,Paleo-Asian海洋的一个分支,防止材料交流双方是开放的,是双重俯冲。N-MORB, SSZ-affinity海洋地壳、石灰石、和燧石依附Dananhu电弧的弧前和N-MORB E-MORB-affinity海洋地壳,石灰石,燧石依附Yamansu-CTS弧的弧前越来越Kanguer增生复杂。(B)在晚三叠世(244 - 234 Ma),天山北部海洋保持开放和俯冲两边,两边和砂岩矩阵加积复合物的mda的244到234 Ma。Dananhu弧之间的融合和南蒙古拼贴画(阿尔泰、东Jungar和Harlik弧)导致了前寒武纪锆石的砂岩矩阵输入的交流Dananhu弧。(C)在晚三叠世(234 - 217 Ma),天山北部海洋被双俯冲,关闭和Dananhu安第斯弧与Yamansu-CTS合并大陆弧。大型syncollisional花岗闪长岩深成岩体侵入两弧和加积复合物。
北天山洋盆是一个广泛的海洋阻止材料交流Dananhu和Yamansu弧前ca。244 Ma (图14HL北部地区),砂岩矩阵有简单的碎屑U-Pb年龄和锆石高频同位素模式(图6,12 b,13)。这个解释是一致的碎屑锆石年龄和同位素研究沉积岩Dananhu和Yamansu-CTS弧(陈et al ., 2020)和砂岩矩阵在KGSC Yamansu区(陈et al ., 2019)。马马从ca。244年到234年(图14 b),天山北部海洋是一个有限的海洋盆地和双方还是俯冲。蒙古拼贴Dananhu弧聚合与韩国(阿尔泰、东Jungar和Harlik弧系统),形成一个大陆安第斯弧。南蒙古拼贴的前寒武纪锆石存入加积沉积矩阵的复杂Dananhu弧(陈et al ., 2019;Ao et al ., 2021),比如YY07示例。这些构造过程诱导Dananhu弧地壳加厚和形成卷243 - 234 Ma的增厚幔源adakites Dananhu弧(低毛问:et al ., 2021)。结合大规模syncollisional花岗岩侵入的天山东部三叠纪末期(232 - 217 Ma) (李et al ., 2012;王et al ., 2016;吴et al ., 2016;毛et al ., 2022 a)和快速和强大的区域抬升和剥蚀的天山造山带晚三叠世(龚et al ., 2021),我们建议的关闭时间天山北部海洋很可能在晚三叠世(Ao et al ., 2021;毛et al ., 2022 a)(图14 c)。KGSC是最终的合并过程中推力向南。
7结论
(1)中的KGSC HL地区斜交top-to-the-south和特点是block-in-matrix结构不同的海洋碎片和沉积岩。玄武岩HL北部区域块产生一个锆石U-Pb 257岁马N-MORB地球化学特征。
(2)砂岩的地球化学和组合矩阵的北方Kanguer俯冲HL地区复杂表明Dananhu弧以来伊变化从一个中央情报局设置ca 244 Ma。然而,南部的砂岩矩阵Kanguer俯冲HL地区复杂总是在晚古生代沉积在中央情报局的环境。
(3)天山北部海洋经历双重俯冲,和样品之间的缝合线位于YY12和16 k08中间的HL区域。KGSC矩阵的mda砂岩HL地区有一个年龄范围316 Ma - 238 Ma,这表明天山北部海洋仍在238毫安,最后碰撞发生在234 - 217 Ma。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以直接到相应的作者。
作者的贡献
QM WX发起的想法和设计研究。QM、女士和SA完成,岩石学,地球化学实验。DS和RL锆石约会和高频同位素分析。HW和ZT型地球化学数据处理。QM和女士写的原稿。天气与地质模型并完成手稿。所有作者都参与这项研究。
资金
这项研究是由中国国家自然科学基金资助(41888101,41888101),一百人才计划的中国科学院(E2250403),新疆维吾尔自治区科技重大项目,中国(2021 a03001&4),中国国土资源部公益行业研究(201411026 - 1),“西部之光”项目的CAS (2017 - xbqnxz - b - 013、2018 - xbyjrc - 003),和项目的中巴地球科学联合研究中心的CAS (131551 kysb20200021)。这是一个贡献IGCP 662, IGCP 710。
的利益冲突
作者QM受雇于公司Redrock矿业有限公司
其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/feart.2022.1089700/full补充材料
补充表S1| U-Pb年龄的沉积岩碎屑锆石KGSC Haluo地区。高度不一致的分析(concord % < 90%或> 110%)被认为是不可用,在加删除线的文本显示,并不包括在康科迪亚图。康科德% = 100 * (207年Pb /206年/ (Pb)年龄206年Pb /238年马U)年龄> 1500岁或100 * (207年Pb /235年/ (U)年龄206年Pb /238年U)年龄年龄< 1500 Ma。
补充表S2| Lu-Hf岩石沉积的锆石同位素数据矩阵在KGSC Haluo区域。
补充表S3|全岩玄武岩和砂岩的主要和微量元素数据矩阵的KGSC Haluo区域。
补充表S4|锆石年龄U-Pb周围的沉积岩KGSC天山东部。
补充表S5|锆石同位素高频数据的岩浆岩Dananhu弧,Yanmansu-CTS弧和南蒙古拼贴画(阿尔泰、东准噶尔和Harlik弧)。
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关键词:碎屑锆石,U-Pb年龄、混色、Altaids缝合带
引用:毛泽东问,小W,唱M, Ao年代,王歌D,谭Z, H和李R(2023)两种不同类型的产地和俯冲的融合复合物的天山东部Altaids南部。前面。地球科学。10:1089700。doi: 10.3389 / feart.2022.1089700
收到:2022年11月04;接受:2022年11月16日;
发表:2023年1月12日。
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