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内蒙古中部地区位于中亚造山带的东南缘,是研究古代增生型造山带的理想场所。长期以来围绕该地区古亚洲洋闭合时间和缝合线位置等问题,地质学界存在诸多争议。内蒙古西部红旗牧场-温都尔庙地区造山带构造属性与形成演化是地质学家的研究重点,也是解决上述争议的关键。多数研究学者认为的古亚洲洋最终闭合于“索伦缝合带”,满都拉研究区即位于缝合带内。满都拉地区物质组成和构造属性的研究是理解内蒙古中亚造山带晚古生代构造演化的关键。 本文以增生型造山构造理论为指导,在系统总结近年区域地质调查成果和科研成果基础上,通过野外考察和室内研究,对内蒙古白云鄂博-温都尔庙-满都拉地区进行了物质组成、构造单元划分、构造变形解析、沉积环境分析、年代学测定等研究,同时结合地球化学、岩石学等资料,重塑内蒙古红旗牧场-温都尔庙-满都拉地区古生代地质发展史。在吸取已有的研究成果同时,探讨了内蒙古中部地区古生代的构造属性和形成演化。 内蒙古红旗牧场-温都尔庙地区可分为以下几个岩石构造单元:红旗牧场-温都尔庙混杂带、白乃庙岛弧带、华北板块和不整合上覆沉积地层。红旗牧场-温都尔庙混杂带基质主要由云母绿泥片岩、绿泥石英片岩、绢云石英片岩、绿泥绿帘片岩、硅质岩、凝灰质粉砂岩组成,包含有灰岩、砂岩、蛇纹岩化橄榄岩、枕状玄武岩、蓝闪片岩等块体。岛弧带岩石在红旗牧场地区由布龙山组和哈拉组火山岩组成,在巴特敖包地区为花岗岩类侵入岩,图林凯地区由角闪岩类岩石、斜长花岗岩、辉长岩等组成。 红旗牧场-温都尔庙混杂岩带先后经历了2期韧性变形和1期韧-脆性变形。D1期变形以形成区域性的绿片岩片理S1为特征,同时形成矿物拉伸线理L1和层内A型褶皱F1,运动学标志如眼球状、透镜状旋转长石残斑、斜列长石阶步、云母鱼等均指示顶部向NW的剪切运动。D2期形成枢纽近水平,走向近NE的不对称褶皱,消除后期叠加变形的影响,认为与顶部NW向进一步剪切变形有关。D。期变形塑造了红旗牧场和温都尔庙地区的区域构造格局,以两翼开阔至中常的直立褶皱为特征,枢纽近水平,红旗牧场地区走向近SE向,温都尔庙地区为近NE向。在红旗牧场地区D3变形的最新地层为早泥盆系。 在红旗牧场混杂带变火山岩岩块中获得锆石U-Pb加权年龄485±14 Ma,指示来源于上覆板块岛弧火山岩。混杂带中卷入的最新的块体为晚志留纪含化石灰岩块体。早泥盆系红色碎屑岩和含化石碳酸盐岩不整合覆盖混杂岩带和岛弧火山岩带之上。碎屑岩组份和沉积构造特点显示为滨浅海沉积环境。说明在晚志留纪-早泥盆纪期间,大洋消失,俯冲造山过程结束。 满都拉地区发育有滑塌堆积单元、浊积岩沉积单元、火山-碎屑沉积岩沉积组成。滑塌堆积基质由由半有序-无序的杂砂岩和泥岩组成,其中包含有灰岩、砂岩、火山岩和硅质泥岩等滑塌块体。浊积岩单元以连续发育的鲍玛序列为特征,可以分为细浊积岩和粗浊积岩两种沉积组合类型。大石寨组火山岩沉积层序主要由数个火山爆发—溢流—喷发间歇沉积组成,代表滨岸相火山喷发环境。哲斯组包含数个砾岩-粗砂岩-细砂岩正旋回,代表一种快速堆积卸载的重力流沉积,解释为冲积扇环境。 满都拉地区玄武质火山岩锆石U-Pb加权年龄289±4 Ma,同时含有大量早古生代继承锆石颗粒,加权平均年龄434±4 Ma,说明二叠纪岩浆活动受到早古生代岛弧物质混染,这与地球化学特征上显示具有的岛弧特点是一致的。辉长岩侵入体获得岩浆岩锆石加权平均年龄为257±1Ma,该侵入体侵入浊积岩沉积地层中,而非属于蛇绿岩组份。该辉长岩样品同样具有ca.1850Ma,1600Ma,1000Ma左右的继承锆石,暗示满都拉地区深部可能存在前寒武纪基底。 滑塌块体具有典型的红旗牧场地区晚石炭纪灰岩的化石组合。碎屑岩锆石年代数据显示,具有明显的早古生代和晚古生代两个峰值,峰值年龄分别在ca.270-280Ma和ca.420-440Ma,同时含有700-1000Ma、1800-2200Ma和2300-2500Ma之间的古老锆石颗粒。早古生代和晚古生代年龄峰说明研究区同时接受了南部红旗牧场地区白乃庙岛弧剥蚀物质和满都拉附近早二叠纪火山喷发物质。元古代碎屑锆石1800-2200Ma和2300-2500Ma与华北板块的岩浆岩事件峰值一致,表明来源于华北板块,由于锆石颗粒数量较少(约10%),可能代表多次循环沉积产物。700-1000Ma之间的锆石颗粒,常见于南蒙古一带,暗示研究区附近或深部存在古老陆块。 根据沉积岩石物质组成,沉积构造和空间分布特征,结合区域的岩石地球化学分析,本文认为二叠纪满都拉地区属于裂谷构造环境。对沉积地层进行沉积相分析,显示裂谷具有南深北浅的古地理格局。而前人认为的“索伦”蛇绿混杂物质实际上是滑塌堆积,蛇绿岩组分如超镁铁质块体、硅质岩块体等在满都拉地区未被观察到。 满都拉地区火山-沉积地层经历D4期近NW-SE或N-S的挤压变形作用。在浊积岩单元主要表现为大量发育的同斜、倒转和平卧褶皱,轴面劈理发育;在火山岩层和哲斯组厚层砂岩、砾岩则表现为宽缓至中常褶皱,枢纽走向总体呈E-W或ENE-WSW向。该近NW-SE向的挤压缩短导致前期形成的裂谷发生闭合,通过讨论认为裂谷最终闭合时代在晚二叠纪至三叠纪初。