红柳峡韧性斜冲剪切带形成时代及其厘定的构造意义
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发布时间：2022-05-07 03:07
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时间：2023-10-13 01:39
3.1.3.1 概述
卡拉麦里蛇绿岩带是东准噶尔地区重要的绿岩带，被认为是准噶尔洋的残片，受广泛的关注与研究。卡拉麦里蛇绿岩带沿卡拉麦里山呈NWW向延伸，长400km，宽10～15km，向东延入蒙古国南部。带内由中泥盆统和下石炭统下部的基性熔岩、凝灰岩、硅质岩及大量超镁铁-镁铁质杂岩组成。蛇绿岩自下而上为堆积橄榄岩→堆积异剥橄榄岩、辉石岩→堆积辉长岩→石英闪长岩→斜长花岗岩。卡拉麦里蛇绿岩构造侵位于泥盆纪和早石炭世火山-沉积岩系之中，伴生的硅质岩中含有石炭纪早期的放射虫化石（舒良树等，2003；卜国民等，2005），其两侧地层都发育志留纪晚期图瓦贝动物群化石（张梓歆等，1983；王宝瑜，1990；Kulkov，1993）。卡拉麦里蛇绿岩被薄层含蛇绿岩成分、发育纳缪尔期G带菊石化石Gastrioceras sp.和Eoasianites sp.的砾岩层不整合，其上部大洋硅质岩中含放射虫、高级疑源类、小软舌螺及小壳类等化石，据此推断时代不晚于早泥盆世（李锦轶等，1988；肖序常等，1990）。肖序常等在辉长岩中获全岩K-Ar年龄388～392Ma。与蛇绿岩伴生的斜长花岗岩SHRIMP年龄为373Ma（唐红峰等，2007）。该蛇绿岩带硅质岩中含有泥盆纪和早石炭世的放射虫化石（李锦轶等，1991a；舒良树等，2003）。卡拉麦里蛇绿岩中的镁铁质岩兼具有洋中脊玄武岩（MORB）和岛弧拉斑玄武岩（IAB）的特征，岩石地球化学特征表现为轻稀土元素（LREE）亏损、平坦或略微富集，不同程度地亏损高场强元素（HFSE）而富集大离子亲石元素（LILE）（刘希军等，2007），成分上非常相似于受洋脊俯冲影响的Chile和Cocos Ridge玄武岩，这意味着卡拉麦里蛇绿岩代表的洋盆的扩张达到了发育洋中脊的阶段，且可能是叠加在*基底上发育起来的，可能形成于小洋盆环境（韩松等，2004）。
关于准噶尔洋的闭合时间，目前存在较大的认识差异。肖序常等（1990）与成守德等（1998）认为其最终闭合于石炭纪。Xiao等（2004，2008，2009）认为准噶尔洋的俯冲一直持续到二叠纪。
洋壳闭合时间对于研究与确定斑岩铜矿形成的构造背景具非常重要的作用。例如，在确认印度-亚洲*俯冲结束时间为45Ma基础上，我们才能讨论形成于18～21Ma的冈底斯斑岩铜矿为碰撞阶段斑岩铜矿。同样，只有确定准噶尔洋的闭合与碰撞时间，才能讨论东准噶尔地区哪些斑岩铜矿是俯冲阶段的斑岩铜矿，哪些是碰撞阶段或后碰撞阶段的斑岩铜矿。
在东准噶尔区域成矿构造背景研究过程中，发现红柳峡地区近EW向的片理带为一韧性斜冲剪切带，且该剪切带截切了该地区NW向蛇绿岩带。为了研究与确定该韧性斜冲剪切带的形成时代，进而讨论与约束准噶尔洋的闭合时间，开展了剪切带中发生韧性变形的岩体的定年研究，结果显示该韧性斜冲剪切带形成于343Ma。
3.1.3.2 红柳峡韧性斜冲剪切带特征
红柳峡韧性斜冲剪切带位于巴里坤煤矿西侧、红柳峡南侧。剪切带呈SEE110°向展布，其东侧为第四系覆盖，西侧被后期近SN向断层截切，并被逆冲推覆于石炭纪地层之上，北侧截切呈NW向展布的蛇绿岩带。带内地层（火山凝灰岩）强烈片理化形成绿泥石片岩（被称为道草沟群），卷入韧性变形的岩体有阿克喀巴克闪长岩与鲍尔羌鸡花岗岩（图3.17）。在二混子山一带，剪切带中有大量花岗岩-花岗闪长岩侵位，年龄为326Ma。
图3.17 红柳峡地区地质构造图
剪切带内地层的变形表现为形成产状*行的片理构造，片理面上拉伸线理构造发育；片理陡南倾、倾角75°～85°，走向在不同部位有变化，总体SEE110°向；线理向西侧伏，侧伏角20°～30°。绿泥石片岩中发育一些伴生有金矿化的石英脉。
阿克喀巴克闪长岩表现为强烈的片理化与糜棱岩化。野外露头片理构造平行分布，陡南倾，倾角80°～85°，总体近EW走向；线理向西侧伏，侧伏角为30°（图3.18a）。在微观上，糜棱岩化的闪长岩呈透镜状构造，弱变形的岩石被网状、由绢云母构成的片理带环绕（图3.18b）。不对称“σ”构造显示岩石的剪切变形具右旋剪切特征（图3.18b）。
图3.18 阿克喀巴克闪长岩的变形及其锆石CL图像与U-Pb年龄
鲍尔羌鸡花岗岩的变形也表现为强烈的片理化与糜棱岩化。糜棱岩带片理*行分布（图3.19a），陡南倾，倾角80°～85°，走向SEE110°向。强糜棱岩带内发育主要由细晶—微晶长英质矿物组成的超糜棱岩，其野外露头形貌似霏细岩脉（图3.19b）。糜棱岩化花岗岩具眼球状和透镜状构造（图3.19c）。在微观上，糜棱岩化花岗岩中细粒化石英形成片理流动带并分布于长石碎斑之间（图3.19d）。而超糜棱岩发育透入性的、平行的片理构造（图3.19e）；长石与石英均细粒化，长石碎斑100～200μm，长石碎斑发育波状消光；石英一般小于50μm，部分石英呈条带状分布（图3.19f）。超糜棱岩原先的花岗结构已被彻底改造。
图3.19 鲍尔羌鸡花岗岩的变形特征
因此，红柳峡韧性剪切带为一韧性斜冲剪切带。这种剪切带形成于斜向挤压背景的碰撞带（Sanderson等，1984）。也就是说，这种韧性斜冲剪切带是碰撞造山的一个重要标志。该构造的形成年龄可以很好地给出碰撞造山的时间并限定洋壳闭合时间。
3.1.3.3 阿克喀巴克糜棱岩化闪长岩锆石特征与U-Pb年龄
图3.18d为阿克喀巴克糜棱岩化闪长岩锆石的CL图像，从中可以看出锆石具协调的内在结构，包括同心的振荡环带构造。多数锆石具明显的核锆石。锆石中未见次生的叠加结构，即没有受到改造。锆石稀土元素的球粒陨石标准化的配分图（图3.20）从La到Lu具较陡的正倾斜特征，Ce为明显的正异常，Eu为弱的负异常。这是未蚀变岩浆锆石的典型特征（Hoskin，2005）。这也说明闪长岩中的锆石在糜棱岩化过程中并没有被改造、破坏与蚀变。
表3.1为阿克喀巴克闪长岩锆石SHRIMP U-Pb测年结果，图3.18e与3.18f分别为环带锆石与核锆石的年龄谱图。结果显示，闪长岩的年龄为（443.7±5.7）Ma，核锆石年龄为（460.4±3.1）Ma。核锆石的Th/U比值多大于0.5，为岩浆锆石。
3.1.3.4 鲍尔羌鸡糜棱岩化花岗岩锆石特征与U-Pb年龄
图3.21 a、b分别为糜棱岩化花岗岩与花岗质超糜棱岩锆石的CL图像。两种岩石锆石具相似的大小与晶体形态，这意味着两者可能形成于相同的结晶环境，即超糜棱岩中的锆石保存了其原岩——花岗岩锆石的特征。但是，超糜棱岩中锆石发育较多的溶蚀与再生长结构，这意味着锆石在岩石超糜棱岩化过程中受到改造与改变。进一步的测年结果（表3.2；图3.21c、d）显示，糜棱岩化花岗岩锆石的年龄为（348.1±2.8）Ma，超糜棱岩锆石年龄为（343.2±2.6）Ma。这种年龄的差异意味着超糜棱岩化过程中锆石确实发生过结构的变化，超糜棱岩中锆石记录的年龄为岩石超糜棱岩化时的年龄，即红柳峡韧性斜冲剪切带的形成时间为（343.2±2.6）Ma。
图3.20 阿克喀巴克糜棱岩化闪长岩锆石稀土元素配分图
图3.21 鲍尔羌鸡花岗岩锆石CL图像与U-Pb年龄
表3.1 红柳峡闪长岩锆石SHRIMPU-Pb测年结果
表3.2 鲍尔羌鸡花岗岩锆石SIMSU-Pb测年结果
3.1.3.5 讨论与结论
3.1.3.5.1 讨论
鲍尔羌鸡糜棱岩化花岗岩锆石环带构造发育，仍保留了岩浆锆石的特征，其年龄应代表花岗岩结晶的年龄。
鲍尔羌鸡花岗质超糜棱岩的大部分锆石与糜棱岩化花岗岩锆石具相似的大小、晶体形态与Th/U值，为由岩浆锆石变质重结晶而成。但花岗质超糜棱岩锆石震荡环带不明显或退去，其Pb含量总体低于花岗岩锆石，说明在变质重结晶过程中U-Pb同位素体系发生了重组与再平衡，从而造成锆石颜色由灰白色变为灰色（图3.21）。这些锆石的年龄可能代表了岩石变形变质的时间。可以认为鲍尔羌鸡花岗质超糜棱岩与红柳峡韧性剪切带的形成时间约为343Ma。
花岗质超糜棱岩锆石给出的年龄（343Ma）与其他资料给出的结果可以对比与佐证。红柳峡韧性剪切带东段被年龄为326Ma的二长花岗岩所穿切的特征显示该韧性剪切带至少在326Ma前已形成。东准噶尔卡拉麦里地区大量后碰撞花岗岩的发育及其年龄结果（320～290Ma）（刘家远等，1999；Su等，2007；林锦富等，2007；唐红峰等，2008；苏玉平等，2008；Gan等，2010）显示在320Ma时东准噶尔地区已进入后碰撞阶段。因此，新的分析结果是可信与可用的。据此推断以卡拉麦里蛇绿岩带为代表的准噶尔洋在343Ma之前已关闭。
3.1.3.5.2 结论
新厘定的红柳峡韧性剪切带为右旋韧性剪切带，其右旋走滑运动造成卡拉麦里蛇绿岩带被截切。韧性剪切带中阿克喀巴克闪长岩与鲍尔羌鸡花岗岩卷入韧性变形。锆石SIMS U-Pb定年结果显示鲍尔羌鸡花岗岩形成年龄为（348.1±2.8）Ma，而花岗质超糜棱岩的形成年龄为（343.2±2.6）Ma，后者可代表韧性变形变质的时间。此年龄很好地约束了以卡拉麦里蛇绿岩带为代表的准噶尔洋的关闭时间。东准噶尔地区在343Ma时已进入碰撞造山阶段。
