鄂尔多斯地块西南部元古宙地质建造的构造意义研究

论文摘要

在华北地块西南部出露的元古宙地层主要由长城系熊耳群（ChX）、高山河群（ChG）、蓟县系官道口群（JxG）和少量震旦系罗圈组（Zl）组成,这些地层的出露范围不大,但是它们与华北地块南部熊耳山、崤山和小秦岭一带出露的同时代地层在岩石组合、形成环境、形成时代和软沉积变形等方面都有显著差异,这种差异是由什么原因造成的?为什么在鄂尔多斯地块西南部会零星出露这些元古宙地层?反映何种构造意义?论文针对这些问题对鄂尔多斯地块西南部出露的熊耳群、高山河群和官道口群地层分别进行了岩石学、地质年代学、地球化学和软沉积变形等方面的研究。地学界目前对震旦系罗圈组的认识相对比较一致,本文没有对震旦系罗圈组开展相关研究。论文以鄂尔多斯地块西南部岐山县庙坡里和凤翔县长青地区（也即千阳县冯家山水库南侧）出露的元古宇熊耳群、高山河群和官道口群为研究对象,在野外地质调查的基础上,通过对各岩石地层单元详细的岩石学、岩相学、地球化学、软沉积变形构造和锆石U-Pb年代学研究,结合前人研究成果和区域大地构造背景分析,进一步确定研究区元古宇的空间分布特征与形成时的构造环境特点,进而探讨华北地块西南部的元古宙构造演化史,为进一步深化地学界对华北地块元古宙构造演化的现有认识提供新资料。为了把鄂尔多斯地块西南部的熊耳群与华北地块南部经典的熊耳群区别开来,本文把鄂尔多斯地块西南部原熊耳群中的绿片岩系称为长青绿片岩,把原熊耳群中浅变质碎屑岩-碳酸盐岩称为长青浅变质碎屑岩-碳酸盐岩。论文主要取得了以下研究成果:（1）通过对长青绿片岩的岩石学、地球化学和地质年代学研究,确定这套绿片岩的原岩为大陆拉斑玄武岩,形成时代为晚三叠世-早侏罗世,反映晚三叠世-早侏罗世鄂尔多斯地块西南部处于强烈的伸展构造环境。绿片岩与周围地层以断层接触,论文通过对绿片岩的锆石U-Pb测年和绿片岩中粉砂岩夹层的碎屑锆石U-Pb测年并结合区域地质资料间接确定绿片岩的形成时代。对绿片岩中36粒锆石进行的U-Pb LA-ICP-MS测年得到年龄2455393Ma,对绿片岩中两层粉砂岩夹层进行的碎屑锆石U-Pb LA-ICP-MS测年分别得到年龄2462206Ma和3039194Ma,结合区域地质资料和其他研究者的相关研究成果,论文认为将绿片岩原岩的形成时代确定为晚三叠-早侏罗世比较合适。绿片岩出露区位于六盘山南段,推断早白垩世在六盘山构造带整体沉降的背景下在玄武岩之上沉积了巨厚的下白垩统六盘山群碎屑岩,在研究区西边不远处的宝鸡市县功镇现今仍残存累计厚度超过3678m的六盘山群碎屑岩,玄武岩由于深埋而遭受绿片岩相变质作用。晚白垩世,绿片岩由于六盘山断裂带斜向走滑被抬升,同时上覆下白垩统被剥蚀殆尽,整个六盘山构造带缺失上白垩统。从玄武岩到绿片岩的另外一种可能机制是六盘山断裂带内的动力变质作用。虽然本文的地质年代学数据将玄武岩的形成时代指向晚三叠-早侏罗世,但是从玄武岩到绿片岩的变质机制仍然是一个值得进一步研究的问题。（2）通过对长青浅变质碎屑岩进行的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年将这套浅变质碎屑岩划归南华系,这可能是华北地块南部首次揭露南华系地层信息。对浅变质碎屑岩进行的碎屑锆石U-Pb测年分别获得年龄2708753Ma、2507854Ma和27351444Ma,说明浅变质碎屑岩的沉积时间应该晚于753Ma。考虑到官道口群之上被震旦系罗圈组以平行不整合覆盖,而且震旦系之上整合覆盖着寒武-奥陶系,推断浅变质碎屑岩的沉积时间应该在753Ma之后、震旦纪之前,这个时间段对应新元古代南华纪。这套南华系浅变质岩系与上三叠统-下侏罗统绿片岩之间以正断层接触,绿片岩位于正断层上盘。南华系浅变质碎屑岩-碳酸盐岩的底界未出露,出露厚度约600m。南华系浅变质碎屑岩-碳酸盐岩建造应该形成于大陆边缘的海槽环境,从下向上反映海水变浅的沉积序列。（3）根据长青浅变质碎屑岩中碎屑锆石U-Pb LA-ICP-MS测年结果探讨了这套浅变质碎屑岩的物源特征。碎屑锆石年龄谱系与鄂尔多斯基底在华北地块基底克拉通化（1.9-1.8Ga）之前的年龄谱系具有很大的相似性,但是在克拉通化之后就有比较大的差异,说明鄂尔多斯地块西南部在华北地块基底克拉通化之后受到周围邻区大地构造单元的明显影响,这与该地区处于多个大地构造单元交汇部位的大地构造环境是一致的。（4）详细研究了岐山县庙坡里剖面蓟县系官道口群碳酸盐岩中的软沉积变形构造,并在其中识别出震积构造。庙坡里剖面官道口群碳酸盐岩中的软沉积构造根据成因可以分为两大类:（1）由成岩作用形成的软沉积构造;（2）由地震活动造成的软沉积构造,即震积构造。由成岩作用造成的软沉积构造包括火焰构造、燧石层球形化和包卷层理等。由地震活动造成的软沉积变形构造包括微断层、自碎屑角砾岩和球枕构造。由于官道口群的岩石成分相对比较单一（碳酸盐岩夹燧石团块或燧石条带）,沉积物的密度差比较小,各向异性比较弱,由此导致官道口群碳酸盐岩中震积构造的种类相对比较少,强度也相对比较弱。震积构造反映当时该地区受到邻区地震作用和震积事件的显著影响,意味着该地区当时应该紧邻构造活动带。据区域地质资料推断,蓟县系官道口群沉积之时很可能受到南方宽坪洋盆活动的影响。（5）对官道口群碳酸盐岩和南华系浅变质碎屑岩-碳酸盐岩沉积环境的分析表明,这些地层在沉积之时受到邻区构造活动的影响比较明显,说明研究区在官道口群和南华系沉积之时就处于鄂尔多斯地块的边缘部位。换句话说,现今的鄂尔多斯地块西南边界在官道口群和南华系沉积之时就是鄂尔多斯地块的西南边界。岐山县庙坡里剖面与冯家山水库西南部官道口群剖面相距并不太远（约41km）,但是沉积环境差异明显,前者形成于碳酸盐岩台地环境,而后者形成于大陆边缘环境。庙坡里剖面官道口群中的震积构造反映受到邻区构造活动影响比较明显,沉积区距离鄂尔多斯地块边缘不太远。南华系碎屑岩中大量出现周边大地构造单元的岩浆锆石,这些都反映研究区在新元古代时就处于鄂尔多斯地块的边缘部位。（6）作者和项目组成员在野外地质调查过程中,在前人认为应该是长城系高山河群（ChG）出露的多条剖面上并没有观察到高山河群,为此论文质疑在鄂尔多斯地块西南部的露头区是否存在高山河群。根据前人的资料,鄂尔多斯地块西南部高山河群露头区的范围并不大,作者和项目组成员在前人资料中标注的高山河群露头区考察了4条地质剖面,但是我们均未观察到高山河群典型的岩石组合,我们在所谓的高山河群露头区观察到绿片岩,而绿片岩应该是原熊耳群的组成部分（也就是本文的长青绿片岩）。关于在鄂尔多斯盆地西南部露头区是否存在高山河群的问题有待以后进一步研究确认。

论文目录

摘要

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第一章绪论

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 鄂尔多斯地块西南部长城系熊耳群研究现状及存在问题

1.2.2 鄂尔多斯地块西南部长城系高山河群研究现状及存在问题

1.2.3 鄂尔多斯地块西南部蓟县系官道口群研究现状及存在问题

1.3 研究内容及研究思路

1.4 研究方法

1.5 主要工作量的完成

1.6 论文创新点

第二章区域地质背景

2.1 鄂尔多斯地块及其相邻的北秦岭、北祁连造山带的地质演化特征

2.1.1 鄂尔多斯地块

2.1.2 秦岭造山带

2.1.3 祁连造山带

2.1.4 陇山构造带

2.2 鄂尔多斯地块西南部元古宇露头区空间分布特征

2.3 鄂尔多斯地块西南部长城系高山河群露头区地质特征

第三章长青绿片岩的地球化学和地质年代学

3.1 绿片岩的地球化学特征

3.1.1 绿片岩的岩相学和岩石学特征

3.1.2 绿片岩的地球化学特征

3.1.3 绿片岩的Sr-Nd同位素特征

3.2 绿片岩的地质年代学

3.2.1 绿片岩锆石U-Pb年代学

3.2.2 绿片岩中粉砂岩夹层的碎屑锆石年代学

3.2.3 绿片岩形成时代讨论

3.2.4 碎屑岩夹层中碎屑锆石年龄反映的物源区特征

3.2.5 绿片岩原岩的岩浆源区特征

3.3 长青绿片岩的构造意义讨论

3.3.1 华北地块西南缘长城系熊耳群的问题

3.3.2 华北地块西南缘晚三叠-早侏罗世的构造环境

3.3.3 本章小结

第四章长青南华系浅变质碎屑岩的碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

4.1 长青浅变质碎屑岩-碳酸盐岩露头区的空间分布

4.2 长青浅变质碎屑岩-碳酸盐岩的岩石学和岩相学特征

4.3 变余砂岩和石英岩的碎屑锆石U-Pb年代学

4.3.1 石英岩夹层的碎屑锆石U-Pb年龄特征

4.3.2 变余岩屑石英砂岩（样号16LP02）的碎屑锆石U-Pb年龄

4.3.3 变余岩屑石英砂岩（样号16LP04）的碎屑锆石U-Pb年龄

4.4 长青浅变质碎屑岩锆石U-Pb年龄的地质意义探讨

4.4.1 形成时代和层位归属

4.4.2 长青浅变质碎屑岩的物源区特征

4.4.3 长青浅变质碎屑岩-碳酸盐岩沉积环境特征

第五章鄂尔多斯地块西南部蓟县系官道口群碳酸盐岩软沉积变形构造与沉积环境.

5.1 官道口群碳酸盐岩中软沉积变形特征

5.1.1 由成岩过程中负荷作用和压实作用形成的软沉积变形构造

5.1.2 由地震造成的震积构造

5.2 鄂尔多斯地块西南部官道口群碳酸盐岩沉积环境特征

5.2.1 鄂尔多斯地块西南部碳酸盐岩台地相沉积环境

5.2.2 鄂尔多斯地块西南部台地边缘相沉积环境

5.3 鄂尔多斯地块西南部官道口群软沉积变形和特殊沉积环境的地质意义

5.3.1 研究区官道口群沉积类型与震积构造的地质意义

5.3.2 官道口群沉积环境横向变化的地质意义

第六章主要结论与存在问题

6.1 论文取得了以下主要成果

6.2 论文存在问题与下一步工作设想

参考文献

致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈冠旭

导师: 罗金海

关键词: 鄂尔多斯西南部,绿片岩,官道口群,南华系,软沉积变形

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学,地质学

单位: 西北大学

分类号: P542;P534.3;P59

总页数: 147

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