2022年北祁连西段早古生代构造演化史 .pdf
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1、? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/甘肃地质学报19991999第8卷 第1期ACTAGEOLOGICAG ANSUVol. 8No. 1北祁连西段早古生代构造演化史左国朝吴茂炳毛景文张招崇(甘肃地勘局地质研究所,兰州 730000)( 中国地矿部地质研究所,北京 100010 )摘 要 北祁连西段与北祁连中段构造带之间被一条平行于阿尔金断裂带的宗宾大坂古转换断裂所隔,东西两段在早古生代构造演化史上有明显差异。北祁连西段早古生代构造是在前震旦系陆壳基
2、底上,在震旦纪再一次开裂演变为裂陷槽,寒武 奥陶纪为裂谷 海沟 火山弧多元构造的格局。关键词 北祁连西段 早古生代 裂谷 海沟 火山弧中图分类号P542文献标识码A1 大地构造位置图1北祁连及邻近大地构造位置图(据李春昱,1980 ,本文略有修改)Fig. 1Geotectonic map of northern Qilian areaT塔里木板块;D敦煌地块;A 阿拉善地块;E鄂尔多斯地块;Q 柴达木地块;S 松潘隐伏地块;Y 扬子地块;H贺兰山拗拉槽;1 地块;2加里东造山带;3华力西造山带;4印支造山带;5边界断裂;6 隐伏地块边界;7研究区北祁连造山带位于秦祁昆巨型造山带中段,挟持于塔
3、里木板块、 华北板块和中祁连柴达木板块之间 ,其东端以右行走滑的同心 固原断裂为界,北部边界是龙首山断裂,之北为阿拉善地块 ,南缘与中祁连地块北缘断裂相接 ,西部边界被具左旋走滑阿尔金断裂所截。本研究区是指北祁连西段的祁连主峰与鹰嘴山之间的地区。2 构造单元划分根据冯益民等(1996) 、 左国朝(1996) 所提出的划分方案,经研究分析 ,将北祁连西段及邻区构造单元划分如下(图 1) 。收稿日期:1998212220名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页
4、 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/211 敦煌地块本地块是塔里木板块东部延伸地区。据近年研究(左国朝等,1996) ,该地区主要出露前长城系敦煌杂岩和北山杂岩。在地块核部的疏勒河两侧地区,主体由晚太古代英云闪长岩更长花岗岩石花岗闪长岩 (TTG ) 组成 ,其表壳岩为黑云变粒岩、 大理岩 、 角闪岩 。北山南侧边缘地带出露下元古界,为二云石英片岩、 含榴二云片岩、 黑云石英片岩、 蓝晶石石英片岩、 矽线石石英片
5、岩 、 大理岩 、 斜长角闪片岩、 石英岩 、 混合岩 、 糜棱花岗岩构成。下元古界与上太古界接触关系在玉门黑山头、 大口子东山可见到两者不整合关系。最近天津地质矿产研究所(1997)在石包城北水峡口测得侵入敦煌岩群的浅色花岗岩之U Pb锆石年龄为2628G a ,故该处敦煌岩群主体为太古界得到佐证。212阿拉善地块本地块为华北板块西段的一部分,本地块结晶基底是由中太古界千里山岩群、 上太古界阿拉善岩群和下元古界阿拉坦敖包岩群构成,太古宇为各类片麻岩、 透辉石大理岩、 磁铁石英岩,属深变质岩系。下元古界主要由云母片岩变粒岩、 大理岩 、 角闪片岩组成。中、 上元古界出露于巴丹吉林深断裂以南地区
6、,其查尔泰群为石英岩、 板岩 、 片岩 、 大理岩 。河西走廊北侧龙首山地区 ,下元古界龙首山岩群为石榴二云母石英片岩、 大理岩 。中 、 上元古界墩子沟群,为大理岩、 石英岩 、 结晶灰岩 、 绿泥绢云片岩。213中祁连地块为中祁连 柴达木板块的一部分,是中元古代早期从华北板块分裂出来的一个小型板块北缘隆起的一个地块,其北缘以托勒南山北坡深断裂与北祁连分界。本地块最老岩层出露于东段马衔山地区,由晚太古代TTG岩套及表壳岩组成。下元古界有较广泛分布,湟源群主要为混合花岗岩、 糜棱花岗岩 、 石榴石英片岩、 大理岩 、 角闪片岩 、 二云石英片岩。中元古界湟源群为石英岩 、 千枚岩 、 板岩 。
7、214 北祁连造山带北祁连造山带位于中祁连地块与阿拉善地块之间,是一条多旋回造山带,主要裂解拉张期有中元古代早期和早古生代震旦奥陶纪 。北祁连西段,中元古代早期出现拉张裂陷,形成裂谷 微洋盆并列的构造体制。中 、 晚元古代出现过渡型残留海盆到稳定滨浅海沉积环境。早古生代于震旦纪再一次开裂演变为裂陷槽裂谷 海沟 火山弧多元构造的格局(图 2) 。3 早古生代构造演化311 震旦纪 裂陷槽31111震旦纪裂陷期的磨拉石拗陷北祁连西段震旦系白杨沟群为一套巨厚的粗碎屑堆积,反映震旦纪当时是在前震旦系陆壳的统一基底上发生开裂形成裂陷槽的快速堆积。震旦系白杨沟群目前仅见于白杨沟、 二道沟一带出露,但在疏勒
8、河东岸柳沟峡铁矿区亦发现大量时代不明的砾岩巨石的滚石,其砾岩中之砾石成分极相似于白杨沟群下部砾岩。野外可见有砾岩不整合于镜铁山群千枚岩之上现象 ,故推测这套砾岩亦是白杨沟群之层位。白杨沟群经测得厚度逾1 075m(祁连山幅,1974) 。该群下部主要是分选极差的灰紫色、 灰黄色砾岩,其砾石成分复杂,主要为白云质大理石、 硅质大理岩 、 千枚岩 、 石英岩 、 硅质岩等,砾石最大直径可达1m以上 。根据砾石分选和排列状态,砾石来源于就地的青白口系大柳沟群和长城蓟县系镜铁山群。中部为灰绿色、 灰黑色 、 灰紫7第1期 左国朝等 北祁连西段早古生代构造演化史名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载
9、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/色千枚状板岩、 粉砂质板岩 、 铁质板岩夹赤铁矿层。上部为灰绿色、 灰紫色泥灰岩、 板岩 、 砂质灰岩及泥灰岩夹透镜状铁矿层。位于白杨沟及二道沟地区白杨沟群底部砾岩明显地以角度不整合于青白口系大柳沟群白云质大理岩之上。因此 ,白杨沟群为典型的裂
10、陷期的巨厚磨拉石堆积 。图2北祁连西段构造地质简图Fig. 2Geotectonic sketch map of west sectionof northern Qilian area1 中祁连地块;2 北祁连内部残留的前震旦系微陆块;3敦煌地块;4 震旦纪裂陷带;5 寒武纪碳酸盐台地;6寒武纪裂陷带;7 寒武纪裂谷带;8 奥陶纪裂谷带;9 奥陶纪裂谷 海沟带;10 奥陶纪火山弧;11志留纪浊流海槽;12新生代地层复盖区;13转换断层;柳沟峡碳酸盐台地;鹰嘴山 香毛山裂谷带;格木尔沟裂陷带;托勒河裂谷带;东水峡 三岔河裂谷带;大河坝 浪头沟裂谷 海沟带;米家山 妖魔山 狼豺沟脑火山弧带3111
11、2 震旦纪构造演化及成矿根据震旦系白杨沟群沉积组合、 分布及与下伏地层呈角度不整合关系,显然上下形成两套截然不同的构造层,表明青白口纪与震旦纪之间有一次强烈的构造运动,原青白口纪的滨浅海环境消失 ,震旦纪初抬升成高耸山体后又一次开裂,形成山岳冰川伴有火山活动环境。根据柳沟峡铁矿区采得67 亿年的英安质熔结角砾岩、 角砾凝灰岩年龄信息(毛景文等,1997) ,暗示了本区震旦纪早期既有冰川的外动力作用,又有火山喷发的内动力作用,其构造背景与裂陷槽地动力环境相似。然而这时的北祁连东段地带,震旦纪初期已经进入裂谷发育阶段,那里已经出现强烈的陆壳解体,出现了双峰式火山活动(夏林圻等,1991;左国朝 ,
12、1997) ,震旦纪中、 晚期 ,海水慢慢漫进本区,出现相对稳定的细泥砂、 钙泥质沉积的浅海环境,形成了与陆源成因的有关的铁质沉积。需要指出,在北带香毛山东侧、 疏勒河东岸的五道沟地区,左国朝 (1987) 曾在中寒武统黑茨沟群下部碎屑岩中,寻得含叠层石大理岩块转石,再根据古生代早期的古孢粉(甘肃省区域地质志,1989) ,以及近年来在白银厂地区发现早寒武世的软舌螺、 开腔骨类 、 海绵骨针等化石(严增礼等,1992) ,因此 ,震旦纪裂陷槽在北带是否同样存在? 它与南带裂陷槽是否组成多条裂陷系? 这类问题尚需今后深入研究。312 寒武纪 裂谷带31211寒武纪构造带的划分根据北祁连西段不同地
13、区寒武纪火山沉积组合特征,可以初步划分以下几个构造带:8甘 肃 地 质 学 报 第8卷名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/柳沟峡碳酸盐台地位于柳沟峡铁矿区一带,邬介人等 (1996) 在该区的结晶灰岩中发现了中、 晚寒武世牙形刺化石 :P
14、hakeloduscf.Fenuis(Muller) 。作者野外发现含化石的寒武系灰岩是以推覆体的形式推覆于镜铁山群和大柳沟群之上的外来岩片。为此 ,可以推断它原始产出状态应是与下伏元古界呈超覆不整合关系,当时古构造背景为海底碳酸盐台地。鹰嘴山 香毛山裂谷带本裂谷带由西鹰嘴山向东经香毛山到鱼儿红东山北缘,呈 NEE - SWW向展布 ,出露长度达 120km。再向东被奥陶系覆盖,推测本裂谷带可能与清水沟 郭米寺一带寒武纪蛇绿岩及高压变质岩相连。本带寒武系总层序尚未研究清楚,除了在鹰嘴山南发现中寒武世三叶虫化石以及香毛山二道沟的晚寒武世三叶虫化石外(昌马幅 ,1970)。早寒武世化石尚未发现,但
15、前文已提及本带有可能存在震旦系及下寒武统,按构造演化规模及邻区对比,该带应是在继承了震旦纪裂陷带基础上发育起来的。本带寒武系底部为杂砂岩、 凝灰质砂岩夹砾岩;下部为板岩、 灰岩 、 中酸性凝灰岩,灰岩中产中寒武世三叶虫化石:Datongilessp1 等 ;中部为杂砂岩、 凝灰岩 、 硅质岩 、 玄武岩 、 细碧岩夹含锰硅质岩 、 角斑岩 、 板岩 ;上部为板岩 、 长石砂岩 、 灰岩 (产晚寒武世三叶虫化石:bloumtiellasp. ,Proceratopygesp.等) ,总厚度逾 5 000m。本带寒武纪的火山 沉积组合表明,粗碎屑岩位于底部 ,并向上变细,火山岩由酸性到基性,显示海
16、水渐渐变深,火山岩由壳源向幔源转化,是典型的由陆壳基底上发育起来的裂谷带。晚寒武世以正常碎屑岩夹碳酸盐岩为特征,表现了相对宁静海相沉积环境。格木尔沟裂陷带本裂陷带大部地区被奥陶系覆盖,仅在格木尔沟出露中寒武统碎屑岩、 凝灰岩 、 硅质板岩夹灰岩沉积岩系,厚度大于 210m,底部砾岩不整合于下元古界片岩之上。最近周志强(1996)对原定中寒武统三叶虫重新鉴定,确定其时代为晚寒武世早期。本裂陷带可能是鹰嘴山香毛山裂谷带向东南侧向延伸的一条分支。31212 寒武纪构造演化及成矿北祁连地区寒武纪总的构造格局显示出东部拉张强度大于西部,当黑河一带已经出现洋盆时 (左国朝等,1996、 1997) ,西部
17、才开始由裂陷槽进入裂谷阶段,东西间也可能被宗宾大坂古转换断层所隔。在鹰嘴山地区,赋存有与裂谷火山活动有关的呈浸染状、 致密块状磁铁矿、 赤铁矿 ,以及晚寒武世沉积型锰矿(昌马幅 ,1970)。左国朝 (1987) 在五道沟一带寒武系一系列向北倾斜的逆冲岩片中发现含冻蓝闪石片岩,并与构造侵位的蛇纹岩相邻,其形成时代尚需研究,推断与晚寒武世末裂谷闭合期有关。在香毛山地区赋存有裂谷闭合期热液型铜矿化点,其矿物类型为含铜黄铁矿、 含铜磁铁矿及含铜石英岩 。值得提出的是,甘肃地勘局酒泉地调队1997 年在鹰嘴山中寒武统下部粉砂质板岩中的一条近东西向断裂带上,发现有热侵位的蛇纹石化超镁铁岩岩墙,在后期热液
18、硅化和剪切的双重作用下 ,形成中型金矿床,这对在寒武纪裂谷带寻找金矿床具有重要意义。313 奥陶纪 裂谷 海沟 岛弧带 A 型俯冲 (碰撞前花岗岩浆活动)31311 奥陶纪构造带的划分9第1期 左国朝等 北祁连西段早古生代构造演化史 甘肃省地质局 1120万昌马幅区域地质调查报告119701名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic
19、Publishing House. All rights reserved. http:/北祁连西段奥陶系较寒武系分布更为广泛,其最大特点是,被前寒武系所组成的大小不一的微陆块相隔离,形成若干条相互平行的带状展布,其每一块地质体的火山沉积组合都有自己的特点 ,它代表了不同构造背景的产物。在本题研究过程中,根据火山沉积组合特征(包括火山岩的岩石化学、 地球化学特征 ) ,本区奥陶纪可分为下列不同构造带:托勒河裂谷带分布于本区最南缘的托勒山南坡。本带主要出露下奥陶统,未见顶底,总厚大于1 300m。下奥陶统下部为凝灰质砂岩;中部为长石质杂砂岩夹流纹岩、 安山质熔凝灰岩;上部为含细砾长石质杂岩 、
20、硅质白云质灰岩、 钙质砂岩 、 凝灰质砂岩 、 板岩与粉砂岩互层。上述火山沉积组合符合裂谷下部和上部以碎屑岩为主,中部为火山岩的序列。图3浪头沟下奥陶统柱状图(据祁连山幅,资料编制,1974)Fig. 3Column of Lower Ordovician seriesin Langtougou1 安山玄武岩;2 安山岩;3安山质角砾岩;4硅质岩;5灰岩;6板岩;7砂质板岩;8砂岩;9砂砾岩;10 砾岩 1东水峡 三岔河裂谷带分布于本区中带,出露下奥陶统,未见顶 ,厚度逾 2 500m。以东水峡至吊大坂沟剖面为例,下部为中基性凝灰粉砂岩,中部为基性角砾状熔岩,上部为灰岩 、 玄武岩 、 硅质岩
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