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西准噶尔地区位于中亚造山带哈萨克斯坦山弯构造的最东端,介于准噶尔盆地和哈萨克斯坦地块之间,处于西伯利亚、塔里木和哈萨克斯坦板块最终缝合的特殊位置,是连接中亚造山带不同单元和解剖中亚造山带构造格局的关键地段,也是解剖哈萨克斯坦山弯构造的关键部位和东西构造单元划分对比的关键地区。 西准噶尔地区最基本的构造-岩石组合是:两条北东向平行延伸的古生代蛇绿岩带被同一套以下石炭统为主的岩石组合单元所围限,并且同被晚石炭世的未变形的花岗岩和中基性岩墙侵入或穿切。西准地区原石炭系太勒古拉组、包谷图组和希贝库拉斯组等3组地层之间的顶底关系一直存有争议,本论文利用野外地质现象如包卷层理、斜层理等沉积构造以及地层中所获取的地质年代学数据,准确限定了这3组地层的顶底关系,自下而上为太勒古拉组、包谷图组和希贝库拉斯组,它们整体为下石炭统一套自下而上沉积粒度逐渐变粗,从深水复理石到滨浅海相沉积再到陆相的向上变浅的洋盆充填层序。在太勒古拉组地层的底部,发育一套厚数米到数百米的基性喷出-沉积岩系,喷出岩为玄武质熔岩,沉积岩包括碳酸盐岩、硅质岩、长石砂岩、钙质粉砂岩、及少量的中细粒凝灰质砂岩。在该火山-沉积岩系中新识别并厘定出由熔岩和沉积岩相互作用产生的熔积岩层序。在太勒古拉泉建立了熔积岩标准剖面,识别并划分出碳酸盐岩基质流态、砂岩基质流态、凝灰岩基质混合型、碳酸盐岩基质块状熔积岩等四种类型。对熔积岩顶部枕状熔岩所包裹的凝灰岩透镜体进行锆石LA-ICM-MS U-Pb定年,结果表明熔积岩形成于泥盆纪的末期(ca.364 Ma)。这套熔积岩层序在区域上连续展布,除太勒古拉泉外,还在白碱滩、卡拉休卡、萨尔托海、大棍、石奶闸地区均有出露,分布于达拉布特蛇绿岩带和白碱滩蛇绿岩带的两侧,类型没有差别。熔积岩层序在区域上构成稳定的层序,区域上可以对比,故不是蛇绿岩的组分。以熔积岩层序作为标志层,限定西准噶尔地区自泥盆纪末期开始是一个较浅的残余洋盆,最终被上覆下石炭系地层充填闭合。熔积岩是残余洋盆洋壳的重要组成部分,下伏泥盆纪或更早期洋盆扩张中形成的正常洋壳,上覆石炭系残余洋盆充填层序,三者构成残余洋盆的完整层序。而达拉布特和白碱滩蛇绿岩带是残余海盆中洋壳沿着断裂构造线抬升的产物,而不具备分割板块边界的大地构造属性,不能作为俯冲-缝合带的证据。 对白碱滩和达拉布特蛇绿岩带进行详细填图和构造解析研究,发现二者在构造特征,物质组成等方面非常相似。二者平行并相距40Km,呈走向50°延伸,混杂带内部各类岩石混杂堆叠,分布于几条强变形带内部,在两侧均与下石炭统呈高角度断层接触(倾角>70°),带中超镁铁岩大多蛇纹石化作为混杂带基质,强能干性的岩块混杂其中。白碱滩和达拉布特蛇绿混杂岩带的岩石组成划分为上地幔-洋壳物质和洋壳之上沉积物两种类别:超镁铁岩大多蛇纹石化,还有一些发生糜棱岩化和强烈片理化。辉长岩大多葡萄石化、绿帘石化和绿泥石化,部分蚀变为异剥钙榴岩,其中一些辉长岩发生剪切变形变质形成角闪岩。混杂带内糜棱岩化的角闪岩与蛇纹石化基质构成典型的断层角砾岩。带中玄武岩可分为两类,第一类为MORB型的小岩块,与其他岩石混杂,第二类来源于熔积岩层序,地球化学特征为OIB。除超镁铁岩、辉长岩、玄武岩等深部洋壳物质以外,混杂带中沉积岩类以凝灰砂岩和凝灰岩为主,岩性和下石炭统围岩地层一致。碎屑锆石的LA-ICM-MS U-Pb年代学数据显示混杂带中的沉积岩与下石炭统砂岩具有相似的年龄分布,集中于300-400 Ma,表明混杂带中的岩块都来源于原地的残余洋盆层系,与被俯冲洋壳传输的外来岩块明显不同,区别于传统意义上的代表洋壳俯冲缝合标志的蛇绿岩带。从构造特征来看,超镁铁岩基质中的面理近直立(倾角>75°),走向与蛇绿混杂带走向基本一致约50°;在断层面统计蛇纹石生长线理显示剪切运动方向以水平为主(倾角<20°);岩块形状多为长条状,并且定向排列,长轴方向与蛇绿岩带走向一致。从镜下尺度到露头尺度,一致的运动学指向标志包括蛇纹石生长纤维束、S-C组构、里德尔剪切裂隙、张裂隙等均显示构造运动主体为走向近50°的左行水平剪切,整体呈现左行走滑剪切带的特征,在剪切带中发现的糜棱岩化和强烈片理化的超镁铁岩,以及辉长岩剪切变形变质形成的角闪岩代表着洋壳深部的剪切变形,证明剪切带穿切深部洋壳,并在浅部形成断层角砾岩。上述研究综合表明白碱滩和达拉布特蛇绿岩带是侵位于残余洋盆中的左行走滑深断裂中。混入到混杂带中最年轻的单元为源于石炭系残余洋盆充填层序中的砂岩岩块,碎屑锆石年龄谱中表现为320-330 Ma的峰值,限定造成混杂带侵位时代的下限,而穿切和侵入到混杂带中的“钉合岩体”限定混杂带侵位时代的上限为~310 Ma。 结合区域大地构造环境及前人研究成果,本文提出西准噶尔晚古生代的构造演化模型:中泥盆世或者更早(>390 Ma),西准噶尔达拉布特-白碱滩地区到东准噶尔卡拉麦里地区存在一个横跨新疆北部的古洋盆。这个洋盆可能是与博什库尔-成吉斯-野马泉岛弧相关的弧后洋盆。至晚泥盆世(375-360 Ma),博什库尔-成吉斯-野马泉岛弧北部的由库吉拜-洪古勒楞-阿尔曼太蛇绿岩所代表的洋盆闭合,俯冲洋壳的断离可能诱发了西准噶尔洋盆下的深部地幔发生上涌,形成OIB型玄武岩,并与洋盆沉积物相互作用形成熔积岩。至早石炭世维宪阶(~340 Ma),东部的准噶尔地块向北东拼贴,与野马泉岛弧发生碰撞,形成卡拉麦里蛇绿岩带,而在准噶尔地块西侧达拉布特-白碱滩地区,仍保留了一个较浅的残余洋盆继续接受沉积充填。准噶尔地块和西准噶尔残余洋盆之间的相对运动,在西准噶尔残余洋盆中诱发了一系列北东向的左行走滑深断裂。断裂带的活动产生的地幔扰动,使西准噶尔洋盆在340Ma左右产生相应的岩浆活动和变形变质作用。至早石炭世的晚期(~320Ma),西准噶尔残余洋盆已经基本被充填闭合,天山北缘的洋盆闭合和碰撞,使得西准残余洋盆中的左行走滑断裂持续活动,最终形成白碱滩和达拉布特走滑断裂带型蛇绿混杂岩带的侵位。晚石炭世(~310 Ma),未变形的花岗岩和中基性岩墙侵入和穿切西准噶尔残余洋盆层系和以蛇绿混杂岩带为特征的断裂带,标志着西准噶尔残余洋盆和断裂带型蛇绿混杂岩带演化的终结。