北祁連北祁連北山地區(qū)早白堊世盆地物源分析來自古水流、礫石組分、砂巖組分和碎屑鋯石年齡的證據(jù)

北祁連北祁連北山地區(qū)早白堊世盆地物源分析來自古水流、礫石組分、砂巖組分和碎屑鋯石年齡的證據(jù)

物源分析是盆地發(fā)育與相鄰造山帶之間的一座橋梁。它對評估古陸或侵蝕帶的存在、古陸地形的起伏特征以及古河系統(tǒng)具有重要意義。北祁連-北山地區(qū)位于西伯利亞板塊、塔里木板塊、華北板塊和柴達(dá)木地塊交匯處,經(jīng)歷了早古生代的板塊間相互作用階段和晚古生代以來的板塊內(nèi)部發(fā)展階段。晚中生代時期研究區(qū)發(fā)生廣泛的裂陷作用,形成眾多的斷陷沉積盆地。前人對研究區(qū)早白堊紀(jì)盆地群做了多方面的深入研究:認(rèn)為北山地區(qū)構(gòu)造以坳陷-斷陷為主,北祁連-走廊區(qū)則以斷陷為主;沉積環(huán)境主要為河流-湖泊相,在沉積早期或靠近斷陷的陡坡發(fā)育沖積扇-扇三角洲相;這些盆地中下白堊統(tǒng)含有RuffordiaOnychiopsis植物群和“Lycoptera-EphemeropsisEosestheria”(熱河生物群),可與國內(nèi)冀北、遼西、浙江、山東、云南、新疆、內(nèi)蒙古等含熱河生物群的地層對比,亦可與東北亞地區(qū)進(jìn)行對比。同時,下白堊統(tǒng)沉積物中還發(fā)育恐龍等豐富的脊椎動物化石[13,14,15,16,17,18,19,20]。目前,對于早白堊世物源的研究僅集中在酒西局部地區(qū),對恢復(fù)北祁連-北山地區(qū)的古地理特征及盆地演化與造山帶關(guān)系研究有限。筆者系統(tǒng)研究了北祁連-北山地區(qū)下白堊統(tǒng)古水流、礫石和砂巖碎屑組分,砂巖碎屑鋯石U-Pb年齡,在此基礎(chǔ)上恢復(fù)研究區(qū)早白堊世物源體系及盆山格局。1以東北方構(gòu)造格局為依據(jù)的沉積階段研究區(qū)位于南部中央造山帶和北部天山-興蒙造山帶之間,包括塔里木板塊的東北部和華北板塊的西部地區(qū)。北部的北山造山帶(華北克拉通西北緣增生造山帶)多被認(rèn)為是天山造山帶的東延。經(jīng)歷了前寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)的多島洋演化階段、奧陶紀(jì)—早石炭世的俯沖造山和弧-陸碰撞造山階段,以及中石炭世—二疊紀(jì)陸-陸碰撞造山階段,二疊紀(jì)后進(jìn)入了陸內(nèi)造山階段。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育前寒武紀(jì)深變質(zhì)巖,古生代俯沖島弧、蛇綠巖、增生雜巖,淺海相、海陸交替相沉積物及中—酸性侵入巖(以海西中—晚期為主),中、新生代陸相沉積物[22,24,25,26,27,28,29,30,31]。中部地塊位于阿拉善地塊和塔里木板塊東北緣的交匯處。阿拉善地塊主要由2300~1900Ma的花崗片麻巖基底、晚古生代巖漿巖和火山巖及寒武系—中奧陶統(tǒng)組成,在其北部還存在新元古代(845~971Ma)巖漿事件。塔里木板塊東北緣的敦煌地塊和庫魯克塔格地區(qū)經(jīng)歷了古—中元古代泛大陸增生與裂解、新元古代“Rodinia”超大陸的形成與裂解的過程,廣泛發(fā)育一套前寒武紀(jì)巖石,中生代時期這些古老巖石隆起遭受剝蝕。南部為祁連山造山帶,從北向南依次由北祁連、中祁連和南祁連三部分組成。北祁連是北祁連洋中寒武世—奧陶紀(jì)俯沖縫合帶,發(fā)育有跟俯沖有關(guān)的火山弧、弧后火山-沉積巖、增生楔和高壓變質(zhì)巖[38,39,40,41,42,43,44,45,46]。志留系為一套復(fù)理石建造夾鈣堿性火山巖。晚志留世—泥盆紀(jì),隨著中祁連地塊與阿拉善地塊的碰撞,形成了一套磨拉石建造。晚古生代進(jìn)入相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境,由海陸交互相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e。中祁連是一個由前寒武紀(jì)花崗片麻巖、硅質(zhì)碎屑巖和大理巖組成的陸塊,上覆古生代沉積巖地層?；◢徠閹r原巖年齡為880~940Ma,這跟華南揚(yáng)子板塊的年齡相仿,因此中祁連地塊被認(rèn)為曾經(jīng)是岡瓦納大陸的一部分。南祁連由寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)火山熔巖、火山碎屑巖和深海沉積巖,志留紀(jì)復(fù)理石建造和泥盆紀(jì)磨拉石建造組成。記錄了早古生代洋殼俯沖、中古生代碰撞造山的過程。在結(jié)束了早古生代多板塊碰撞拼貼的過程后,晚古生代研究區(qū)開始了板內(nèi)演化,特別是中生代以來,研究區(qū)進(jìn)入相對平靜的以陸相沉積為主的階段。早白堊世時,在區(qū)域性伸展環(huán)境的控制下,研究區(qū)形成了一系列伸展斷陷盆地群,盆地內(nèi)發(fā)育了大量的北東—北北東向張性斷裂,控制了下白堊統(tǒng)沉積體系的展布。下白堊統(tǒng)不整合于侏羅系或前中生代地層之上,由下至上為赤金橋組、赤金堡組、下溝組和中溝組(圖1)。早白堊世初期,赤金橋組主要以紫色細(xì)礫巖、含礫粗砂巖為主,上部夾棕色的細(xì)砂巖、粉砂巖及深灰色薄層的泥巖,沖積扇-河流相;早白堊世早期,赤金堡組下部主要為灰綠色細(xì)礫巖夾灰綠色含礫粗砂巖、細(xì)砂巖,上部為灰色泥巖夾灰綠色含礫粗砂巖,河流-辮狀河三角洲-湖泊相。早白堊世中期,下溝組下部為紫紅色細(xì)礫巖、含礫粗砂巖和灰綠色中砂巖,上部為深灰色泥巖夾灰綠色中砂巖、灰色粉砂巖,河流-湖泊相。另外在走廊帶西部與阿爾金斷裂帶交匯處的旱峽、紅柳峽和昌馬都發(fā)育一套厚層的時代在105~115Ma的粗面玄武巖、玄武安山巖;早白堊世晚期,中溝組主要為紫色厚層細(xì)礫巖、含礫粗砂巖和灰綠色粗砂巖、含礫粗砂巖,頂部為灰綠色的粉砂質(zhì)泥巖、黃色細(xì)砂巖,沖積扇-河流相。整個早白堊世沉積序列表現(xiàn)為粗—細(xì)—粗的旋回特征。2測試和數(shù)據(jù)分析選取北祁連山—北山地區(qū)早白堊世地層出露連續(xù)、完整并且有代表性的7個剖面進(jìn)行以下分析。(1)早白堊世地層沉積巖石組合的描述,分析古地理環(huán)境和沉積相。(2)礫石疊瓦構(gòu)造和斜層理的測量,研究盆地內(nèi)古水流的方向及物源剝蝕區(qū)的位置。(3)統(tǒng)計礫石成分及砂巖碎屑組分,分析物源剝蝕區(qū)巖石組成及性質(zhì)。室外采用對1m2面積內(nèi)的礫石(100~120顆)進(jìn)行成分統(tǒng)計。室內(nèi)運用GazziDickinson統(tǒng)計法進(jìn)行碎屑組分統(tǒng)計,每塊樣品至少統(tǒng)計300個碎屑組分。(4)碎屑鋯石年齡的研究。樣品采集位置見圖2。室內(nèi)先將巖石樣品粉碎至120目以下,用常規(guī)人工淘洗和電磁選方法富集鋯石,再在雙目鏡下手工逐個精選鋯石顆粒。鋯石樣品的制靶工作在中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所離子探針中心完成。鋯石通過透射光、反射光和陰極發(fā)光圖像來判斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年測試在中國地質(zhì)科學(xué)院國家地質(zhì)實驗測試中心完成,分析儀器為ThermoElementⅡ型MC-ICP-MS及與之配套的NewwaveUP213激光剝蝕系統(tǒng)。激光剝蝕所用斑束直徑為30μm,頻率為10Hz,能量密度為12~13J/cm2,以He為載體。LA-ICP-MS激光剝蝕采用單點剝蝕的方式,鋯石U-Pb定年以鋯石91500為外標(biāo),U、Th含量以鋯石M257為外標(biāo)進(jìn)行校正。數(shù)據(jù)處理采用Glitter4.0程序,鋯石諧和圖用Isoplot3.0程序完成。詳細(xì)實驗測試過程見文獻(xiàn)[53-54]。對于小于1000Ma年齡的鋯石因用于可放射性成因的Pb含量低和普通Pb校正的不確定性,采用誤差較小的206Pb/238U及其1σ對應(yīng)的年齡;大于1000Ma年齡的鋯石因含有大量放射性成因Pb,因而采用精度更高的207Pb/206Pb及其1σ對應(yīng)的年齡。年齡結(jié)果中大于1000Ma的年齡采用100×(207Pb/206Pb年齡)/(206Pb/238U年齡),小于1000Ma的年齡采用100×(207Pb/235U年齡)/(206Pb/238U年齡)分別計算鋯石測年結(jié)果的諧和度,將大于110和小于90的不諧和年齡剔除,不參與討論。3結(jié)果3.1碎屑組成研究區(qū)礫巖層主要發(fā)育在赤金橋組、赤金堡組的下部和部分下溝組—中溝組中,各地區(qū)的礫石組分特征見表1和圖版Ⅰ。3.2個古河流特征早白堊世初期(赤金橋組沉積期),走廊帶紅柳峽古水流以SE向為主,赤金鎮(zhèn)以S—SW向為主,說明北部為隆起區(qū),向南部提供物源。早白堊世早期(赤金堡組沉積期),古水流紅柳峽早期表現(xiàn)為SW向,晚期演變?yōu)橐訬W向為主,而在新民堡,早期為NE向,晚期演變?yōu)榻黃向。2個地區(qū)雙向的古水流特征說明走廊帶的南、北皆存在隆起區(qū)提供物源。早白堊世中期(下溝組沉積期),北祁連帶的旱峽和走廊帶的新民堡古水流均為NE—N向,在紅柳峽地區(qū)表現(xiàn)為NNW向,推斷當(dāng)時南部隆起成為主要的物源區(qū),但是在紅柳峽地區(qū)仍有S向古水流,可能是早白堊世初期和早期北部隆起區(qū)的殘余體造成的。早白堊世晚期(中溝組沉積期),北祁連帶的昌馬古水流為NW向,走廊帶的新民堡古水流SW向和NE向均有,在北山帶的公婆泉地區(qū)古水流為SE向,說明南部物源區(qū)依然為北祁連帶和走廊帶提供物源,而北部再次抬升成為剝蝕區(qū),為走廊帶和北山帶的沉積盆地提供物源(圖2)。3.3堊統(tǒng)砂巖碎屑組研究區(qū)不同位置的砂巖碎屑組分具有區(qū)域差異性,具體特征見表2,圖版Ⅱ和表3。下白堊統(tǒng)砂巖碎屑組分Dickson三角圖顯示研究區(qū)物源屬于再旋回造山帶,北祁連帶的昌馬、旱峽,走廊帶的新民堡、紅柳峽地區(qū)以及北山帶南部的俞井子地區(qū)物源以弧造山帶為主,而走廊帶的赤金鎮(zhèn)和北山帶的公婆泉地區(qū)物源主要來自碰撞-褶皺造山帶(圖3)。3.4砂巖碎屑u-pb固定年3.4.1鋯石形態(tài)及形態(tài)早白堊世初期,走廊帶紅柳峽地區(qū)鋯石以柱狀為主,粒徑多在100~200μm;赤金鎮(zhèn)地區(qū)鋯石以橢圓狀為主,少數(shù)柱狀,粒徑為50~100μm。早白堊世早期,北祁連北部(新民堡)鋯石形態(tài)以橢圓狀、柱狀為主,顆粒較大,粒徑100~150μm。早白堊世中期,北祁連帶(旱峽)鋯石形態(tài)主要呈橢圓狀、等粒狀,少數(shù)呈柱狀、不規(guī)則狀,粒徑多在50~100μm之間,而走廊帶(新民堡)以橢圓狀、柱狀鋯石為主,少數(shù)呈不規(guī)則狀,粒徑同樣在50~100μm之間。早白堊世晚期,北祁連帶(昌馬)鋯石形態(tài)主要呈橢圓狀、等粒狀,少數(shù)為柱狀、不規(guī)則狀,粒徑50~100μm;北部(新民堡)鋯石以橢圓狀為主,少數(shù)呈不規(guī)則狀,粒徑也在50~100μm之間,北山帶俞井子地區(qū)鋯石形態(tài)以柱狀為主,少數(shù)呈橢圓狀,粒徑50~100μm;公婆泉地區(qū)以柱狀鋯石為主,粒徑100~150μm之間。研究區(qū)大部分鋯石晶形完好,陰極發(fā)光圖像顯示,絕大多數(shù)鋯石發(fā)育典型的巖漿韻律環(huán)帶或條帶結(jié)構(gòu),屬于巖漿活動的產(chǎn)物;少數(shù)鋯石由于強(qiáng)烈的重結(jié)晶作用,原始生長環(huán)帶被置換,陰極發(fā)光圖像顯示其通體呈灰白色或白色,還有少數(shù)鋯石陰極發(fā)光圖像顯示為更復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),可能為原始鋯石經(jīng)歷了多期變質(zhì)或流體的改造形成的(圖4)。3.4.2鋯的年齡分布(1)鋯石u值th/u值A(chǔ).赤金鎮(zhèn)(CHJ-4和CHJ-84)在2個樣品的219個測點中,去除不諧和的110個數(shù)據(jù)后(圖5),年齡值主要集中在6個年齡段。220~235Ma,相對概率年齡峰值為228.8Ma,3顆鋯石中1顆的Th/U值大于0.4,另外2顆Th/U值在0.1~0.4之間,呈灰白色和灰黑色的渾圓狀。250~280Ma,相對概率年齡峰值在252.5Ma,290~320Ma,相對概率年齡峰值294.7Ma,這2個年齡段的Th/U值均遠(yuǎn)大于0.4,為巖漿成因;330~370Ma,相對概率年齡峰值為354.4Ma,次峰值337.9Ma,Th/U值除一顆鋯石為0.26外(但該鋯石具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)),其余均大于0.4,為巖漿成因;390~440Ma,相對概率年齡峰值為403.8Ma,次峰值為421.3Ma;Th/U值其中一顆遠(yuǎn)小于0.1,可能為變質(zhì)成因,2顆在0.1~0.4(內(nèi)部結(jié)構(gòu)表明為巖漿成因)之間,其余均大于0.4;1650~2000Ma,相對概率年齡峰值1790.5Ma,2個年齡段中有5顆鋯石Th/U值為0.1~0.4,其中一顆有環(huán)帶結(jié)構(gòu),其余呈現(xiàn)灰白色渾圓狀,可能為變質(zhì)成因鋯石,其余鋯石Th/U值均遠(yuǎn)大于0.4,為巖漿成因(圖6-D)。B.紅柳峽(100811-2)在110個測樣點中,去除14顆不諧和的鋯石數(shù)據(jù)后(圖5),年齡值主要集中在2個區(qū)間,240~280Ma,相對概率年齡峰值為256.6Ma,除一顆鋯石Th/U值為0.34外,其余比值均大于0.4;395~440Ma,相對概率年齡峰值為420.2Ma,27顆鋯石中Th/U值小于0.1的有2顆,為變質(zhì)作用成因,Th/U值在0.1~0.4之間的有5顆,并且多數(shù)鋯石沒有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu),白色增生邊發(fā)育,可能受變質(zhì)事件影響,其余Th/U值都大于0.4;另外600~2400Ma年齡段的鋯石7顆,除一顆Th/U值小于0.1外,其余均遠(yuǎn)大于0.4?？傮w以巖漿鋯石為主(圖6-C)。(2)th/u值測算A.新民堡(CJP-44和CJP-95)在2個樣品的220個測樣點中,去除125顆不諧和的鋯石數(shù)據(jù)后(圖5),年齡值主要集中在220~250Ma之間,相對概率年齡峰值為240.3Ma,260~320Ma相對概率年齡峰值為283.2Ma,次峰值為302.9Ma,Th/U值除少數(shù)小于0.4外,大部分均大于0.4。另外,在1700~1900Ma和2100~2350Ma存在少量的巖漿鋯石(圖6-E),其性質(zhì)類似于赤金鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)現(xiàn)的古老鋯石。(3)鋯石成因分類A.旱峽(HX-27和HX-49)測試的169個樣品點中,去除不諧和的61顆鋯石的年齡數(shù)據(jù),其它數(shù)據(jù)分布在4個年齡段(圖5):245~260Ma,相對概率年齡峰值為246.3Ma,Th/U值均大于0.4,巖漿成因;340~400Ma,相對概率年齡峰值355.4Ma,除10顆鋯石Th/U值在0.1~0.4之間(但內(nèi)部結(jié)構(gòu)環(huán)帶特征明顯),其余鋯石Th/U值大于0.4,為巖漿成因鋯石;410~450Ma,相對概率年齡峰值為417.2Ma,次峰值為445.0Ma,Th/U值除一顆小于0.1外,其余均大于0.4,為巖漿成因鋯石;700~900Ma,除3顆鋯石Th/U值為0.1~0.4外(但鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)表明其為巖漿成因),其余10顆均大于0.4;另外年齡值為1000~2600Ma的有6顆,Th/U值及鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜合反映為巖漿成因(圖6-B)。4討論4.1新太古代—碎屑鋯石年齡信息及其物源分析元古宙早期的碎屑鋯石出現(xiàn)于走廊帶早白堊世早期的沉積物中。下白堊統(tǒng)最底部(赤金鎮(zhèn))碎屑鋯石年齡集中在1650~2000Ma和2150~2600Ma之間,而后者又可進(jìn)一步細(xì)分為2100~2300Ma和2300~2600Ma,同樣年齡段的鋯石也出現(xiàn)在新民堡地區(qū)的下白堊統(tǒng)下部砂巖中,說明鄰區(qū)地塊中存在的同時代巖漿巖是可能的蝕源區(qū)。塔里木盆地東北緣的庫魯克塔格和敦煌地區(qū)存在新太古代和古元古代巖漿活動。華北克拉通西部的阿拉善地塊也存在新太古代—古元古代的巖漿-構(gòu)造熱事件。而南部的中祁連地塊及揚(yáng)子地塊古元古代—新太古代晚期沒有沉積記錄或者巖漿熱事件不突出,結(jié)合以SE—S向為主的古流向,表明走廊帶內(nèi)下白堊統(tǒng)下部出現(xiàn)的這些古老碎屑鋯石應(yīng)來自西北塔里木盆地東北緣的庫魯克塔格和敦煌地塊地區(qū)。北祁連一帶(新民堡和旱峽)下白堊統(tǒng)下溝組見少量600~900Ma鋯石(15顆),Th/U值多遠(yuǎn)大于0.4,內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示為巖漿成因。華北克拉通在中—新元古代無明顯巖漿活動,但是最新研究發(fā)現(xiàn)在阿拉善西部地區(qū)存在一期新元古代巖漿事件。而在中祁連山地區(qū)廣泛存在700~950Ma的巖漿熱事件記錄[47,49,63,64,65,66]。結(jié)合北祁連一帶下白堊統(tǒng)下溝組N向古水流(圖版Ⅱ)特征認(rèn)為,新元古代的鋯石來自中祁連地塊。(2)晚奧陶世火山巖島弧期巖石圈該期的鋯石在研究區(qū)普遍發(fā)育。北祁連帶昌馬鋯石年齡集中在420~470Ma和355~410Ma,旱峽在410~450Ma和340~400Ma之間。研究認(rèn)為,早古生代—晚古生代早期鋯石的出現(xiàn)與北祁連造山帶有密切關(guān)系。中寒武世(520Ma)位于中祁連地塊與阿拉善地塊之間的北祁連洋開始向北俯沖消減,晚奧陶世(445Ma)關(guān)閉,此期間形成了以中—基性火山巖為主的北祁連洋島弧,年齡在490~440Ma之間。中、晚志留世—泥盆紀(jì),隨著中祁連地塊與北部阿拉善地塊的碰撞拼貼,形成同碰撞期花崗閃長巖、二長花崗巖和二云母花崗巖。在碰撞造山作用后,由于造山帶根部巖石圈發(fā)生拆沉作用,造山帶上不同的塊體伸展、滑塌形成后碰撞期花崗巖,如二長花崗巖、石英正長斑巖、石英閃長斑巖等,同位素年齡多集中在440~380Ma。在走廊帶紅柳峽和赤金鎮(zhèn)地區(qū),該期鋯石年齡分別集中在395~440Ma和390~440Ma之間,北山帶主要出現(xiàn)在公婆泉地區(qū)(380~445Ma),另外在新民堡和俞井子地區(qū)也都存在少量的該期鋯石,這些巖漿鋯石與北山帶后造山或造山作用演化晚期階段形成的370~440Ma花崗巖有關(guān)[70,71,72,73,74,75,76,77]。(3)北北方巖漿活動該期鋯石集中分布在走廊帶紅柳峽地區(qū),年齡為250~280Ma,赤金鎮(zhèn)地區(qū)年齡為250~280Ma和290~320Ma,新民堡地區(qū)為260~320Ma,北山帶公婆泉地區(qū)為260~275Ma和285~320Ma。北祁連帶分布較少。研究表明北山地區(qū)侵入巖分布廣泛,時代以晚石炭世—二疊紀(jì)為主,尤以二疊紀(jì)花崗巖類為主,在北部和南部地區(qū)均廣泛發(fā)育,并且多未發(fā)生變形。江思宏等將北山帶海西中期以來的巖漿活動歸納為5個階段,分別是:(1)330~360Ma,海西中期花崗巖類侵入活動;(2)270~310Ma,與板塊碰撞同期或稍晚的花崗巖類侵入活動;(3)250~270Ma,海西晚期碰撞后花崗巖類侵入活動;(4)210~250Ma,印支期構(gòu)造-巖漿活動;(5)169~195Ma,燕山早期巖漿活動。海西晚期(310~270Ma)是北山地區(qū)巖漿活動最為強(qiáng)烈的階段。因此,走廊帶和北山地區(qū)晚古生代中—晚期的巖漿鋯石與北山地區(qū)的板塊碰撞和后碰撞期巖漿活動有關(guān)。(4)柴北緣-南祁連地區(qū)中生代早期(三疊紀(jì)早—中期)的鋯石主要出現(xiàn)在走廊帶的新民堡地區(qū)(220~250Ma)和北山帶的俞井子地區(qū)(230~250Ma)、公婆泉地區(qū)(240~250Ma)。北山造山帶北部多發(fā)育早中三疊世(251~227Ma)侵入巖,如北山明水和花牛山200~240Ma的花崗巖,這些巖漿巖的形成可能跟西伯利亞板塊、塔里木板塊和華北板塊碰撞后陸內(nèi)的重新活化有關(guān)。因此這2個地區(qū)的巖漿鋯石主要來自該期巖漿巖。北祁連帶碎屑鋯石年齡集中在晚古生代晚期—中生代早期,在昌馬為240~280Ma,在旱峽為245~260Ma。北祁連帶自晚志留世—早泥盆世碰撞造山以來,處于準(zhǔn)平原化狀態(tài),石炭紀(jì)時開始了新的海侵,主要處于濱海環(huán)境,二疊紀(jì)時,海水逐漸退去,以陸相碎屑巖沉積為主,直到三疊紀(jì)末期,北祁連地區(qū)總體處于相對穩(wěn)定的環(huán)境。但在南部柴達(dá)木盆地的基底和北緣-南祁連露頭地區(qū),存在大面積的中、晚二疊世—三疊紀(jì)(275~260Ma和240~260Ma)中酸性巖漿巖,劉永江等認(rèn)為,在柴北緣-南祁連地區(qū)二疊紀(jì)中—晚期遭受了一次較強(qiáng)烈的低溫區(qū)域構(gòu)造熱事件,但其成因跟特提斯洋的俯沖是否有關(guān)還需要進(jìn)一步研究。另外,地層分布表明現(xiàn)今北祁連造山帶地區(qū)和中祁連地區(qū)均出露早白堊世的殘留地層,說明早白堊世沉積范圍向南可能已經(jīng)抵達(dá)現(xiàn)今的南祁連山北緣—中祁連地區(qū),結(jié)合當(dāng)時以N向為主的古流向,推斷北祁連帶中、晚二疊世—三疊世早期的巖漿鋯石來自南部柴達(dá)木盆地北緣—南祁連地區(qū)的中酸性巖漿巖。4.2物源區(qū)的演變早白堊世初期沉積物(赤金橋組)僅出露于走廊帶紅柳峽和赤金鎮(zhèn)地區(qū),主要以礫巖、中—粗砂巖為主,是盆地邊緣或裂陷初期急速堆積的粗碎屑沉積建造。古流向為SW—SE向,說明物源供給主要來自北部。礫石成分主要以石英巖和大理巖等為主(赤金鎮(zhèn)地區(qū)),上部(紅柳峽地區(qū))以石英巖和花崗巖為主。說明北部物源剝蝕區(qū)主要為巖漿巖和變質(zhì)巖,這也可從碎屑組分中含有大量的波狀消光單晶石英和相對較多的長石(斜長石為主)、較高含量的變質(zhì)巖巖屑得到佐證。時代上,碎屑鋯石年齡集中在古元古代、早古生代晚期及晚古生代中—晚期。因此推斷北部物源區(qū)主要為敦煌地塊、庫魯克塔格地塊古元古代的基底變質(zhì)巖和巖漿巖,以及北山帶早古生代晚期以來板塊碰撞拼貼及碰撞后期形成的花崗質(zhì)侵入巖。另外,在赤金鎮(zhèn)地區(qū)還含有碎屑砂巖礫石、碳酸鹽巖碎屑組分,說明前白堊紀(jì)的沉積巖地層也是物源組成的一部分(圖7)。早白堊世早期沉積物(赤金堡組)出露于走廊帶的新民堡和紅柳峽地區(qū),以中—細(xì)砂巖夾礫巖為主,沖積扇-河流環(huán)境。沉積早期新民堡地區(qū)以NE向古水流為主,以淺變質(zhì)砂巖礫石居多,碳酸鹽巖巖屑含量多,表明存在南部早古生代(志留系淺變質(zhì)砂巖、砂巖和灰?guī)r)地層隆起剝蝕區(qū)。而到中—晚期SW或SE向古水流增強(qiáng),碎屑鋯石年齡譜特征與早白堊世初期的鋯石年齡譜特征相似,說明北部物源區(qū)依然存在。紅柳峽地區(qū)也表現(xiàn)出受南、北物源區(qū)的控制,但是早期以北部物源為主,以花崗巖和石英巖礫石居多,古水流為SWW—SW向,晚期淺變質(zhì)砂巖含量增多,古水流演化為NW—W向,物源也演變成以南部為主?？傮w來看,早白堊世早期走廊帶物源來自南北2個方向,北部繼承初期的物源剝蝕區(qū),南部出現(xiàn)以早古生代(志留系)沉積巖為主的物源剝蝕區(qū)(圖7)。早白堊世中期沉積物(下溝組)出露較廣泛,在北祁連帶的昌馬和旱峽、走廊帶的紅柳峽和新民堡地區(qū)均有發(fā)育,主要為細(xì)碎屑的粉砂巖、泥巖,局部夾有薄層的礫巖、細(xì)砂巖,主體是湖泊沉積環(huán)境,特別是在旱峽、昌馬和紅柳峽地區(qū),巨厚層的深灰色泥巖的存在,表明當(dāng)時的環(huán)境可以達(dá)到半深湖。整體古水流以N—NE向為主,礫石成分以淺變質(zhì)砂巖和碎屑砂巖居多,表明早白堊世早期南部隆起區(qū)依然存在并且成為主要的物源區(qū)。碎屑組分上,旱峽、新民堡地區(qū)都含有較高的中—基性火山巖巖屑,表明南部隆起區(qū)除了下古生界(志留系)外,中寒武世—奧陶紀(jì)形成的中—基性火山巖組成的北祁連島弧也成為剝蝕區(qū)。旱峽和新民堡地區(qū)出現(xiàn)的600~900Ma的鋯石說明南部的物源剝蝕區(qū)還存在新元古代巖漿巖。除此之外,走廊帶紅柳峽地區(qū)含有少量的石英巖等變質(zhì)巖,古水流也存在S向,表明北部存在小規(guī)模的物源剝蝕區(qū)?？赡芘c該時期湖泊范圍擴(kuò)大,淹沒了早期北部大面積的隆起剝蝕區(qū),北部不再是主要物源區(qū)(圖7)有關(guān)。早白堊世晚期沉積物(中溝組)同樣出露廣泛。北祁連帶的沉積物較細(xì),以濱淺湖相為主。碎屑組分(昌馬)中單晶石英含量較高,并且部分石英表面具有破裂紋和港灣狀熔蝕邊,與早白堊世中期該地區(qū)的碎屑組分特征相似,表明早白堊世中期南部的剝蝕區(qū)依然存在。結(jié)合380~490Ma和240~280Ma的碎屑鋯石年齡,推斷剝蝕區(qū)由北祁連洋島弧和隨后的陸塊碰撞花崗巖,以及柴達(dá)木盆地北緣—南祁連地區(qū)的中生代早期巖漿巖組成。走廊帶(新民堡)主要為沖積扇-河流相沉積,特別是下部沉積了巨厚層的中—粗礫巖,表明周邊存在隆起。礫石成分早期以淺變質(zhì)砂巖和碎屑砂巖為主,晚期花崗巖成分增多,長石含量突然增高。碎屑鋯石年齡(220~250Ma)指示其來自中生代早期的花崗巖,古水流表現(xiàn)為NE和SW向,因此推斷該地區(qū)受南北向的雙物源體系控制。北山帶南部的俞井子地區(qū)主要為河流相沉積,晚期局部發(fā)育湖泊相,早期花崗巖礫石居多,晚期出現(xiàn)較多的碳酸鹽巖和石英巖,碎屑鋯石年齡譜特征與新民堡地區(qū)相似,表明其物源與新民堡地區(qū)北部物源區(qū)有相同的巖石組成,除此外還存在變質(zhì)巖和早古生代沉積巖。北山帶北部公婆泉地區(qū)以花崗巖礫石為主,古水流SE向,碎屑鋯石年齡集中在早泥盆紀(jì)和二疊紀(jì),時代上與現(xiàn)今北山地區(qū)廣泛分布的花崗質(zhì)侵入巖是一致的,說明在早白堊紀(jì)晚期北山帶西北部存在以晚古生代—早中生代花崗巖為主體的剝蝕區(qū)(圖7)?？傮w上,研究區(qū)主要由南、北2個物源組成,南部剝蝕區(qū)主要由柴達(dá)木北緣—南祁連地區(qū)早中生代巖漿巖、中祁連前寒武紀(jì)變質(zhì)基底、新元古代巖漿巖、北祁連中—基性火山巖島弧、中祁連地塊與阿拉善地塊碰撞及后碰撞花崗巖和志留系組成;北部剝蝕區(qū)則主要由敦煌-庫魯克塔格古元古代巖漿巖和變質(zhì)巖、北山帶古生代板塊碰撞期及后碰撞期形成的花崗巖組成。早白堊世初期,走廊帶受北部物源控制,早白堊世早期南北物源均存在,中期時南部逐漸成為主要的物源區(qū),而到晚期,隨著盆地整體的抬升,西北部和南部再次共同成為剝蝕物源區(qū)。4.3早-晚三大斷陷帶早白堊世時期,走廊帶西部的酒泉盆地為斷陷盆地,但是關(guān)于其成因機(jī)制卻眾說紛紜,主要觀點有是扭動拉分作用形成的扭動拉分盆地、垂直于造山帶的橫推斷層發(fā)生旋轉(zhuǎn)掀斜作用形成的伸展斷陷盆地、深部地幔熱隆形成的斷陷盆地等。但是有一點是多數(shù)學(xué)者認(rèn)同的,就是走廊的盆地群及其鄰區(qū)的早白堊世盆地形成于區(qū)域拉張作用下,這些盆地與中蒙邊界地區(qū)的海拉爾盆地、松遼盆地、二連盆地、銀根盆地和蒙古的戈壁盆地等眾多伸展斷陷盆地都屬于一個統(tǒng)一的斷陷盆地體系。早白堊世中—晚期,沿阿爾金斷裂與祁連山逆沖推覆構(gòu)造帶交匯處發(fā)育了一系列時代在100~115Ma的偏堿性基性火山巖,暗示阿爾金斷裂帶此時可能發(fā)生走滑運動,也正是此時的走滑活動加劇了研究區(qū)的斷陷程度,使得湖盆的范圍達(dá)到最大,沿走滑斷裂帶的昌馬—旱峽—紅柳峽地區(qū)成為沉積中心。北祁連地帶、走廊帶和北山帶在巖石組合、序列演化特征及沉積環(huán)境方面,都具有較高的相似性(圖2),并且古生物組合也表現(xiàn)出極大的一致性,說明這些斷陷沉積區(qū)是連通的,無高大山脈阻隔。研究區(qū)南部在經(jīng)歷了早古生代時期的北祁連洋俯沖閉合、中祁連地塊與阿拉善地塊的碰撞后,晚侏羅世末隨著拉薩地塊向北運動,古亞洲南部地區(qū)普遍發(fā)生變形和古老造山帶的重新活動、隆升,中—南祁連地區(qū)、北祁連島弧及古生代碰撞帶也隨之開始抬升,而阿爾金斷裂帶在早白堊世中—晚期的走滑活動,可能促使該走滑帶東部的中-南祁連、北祁連島弧及古生代碰撞帶進(jìn)一步抬升,成為研究區(qū)南部的剝蝕隆起帶。研究區(qū)北部北山地區(qū)在完成前中生代各板塊碰撞拼貼后,在早—中侏羅世時,由印支運動導(dǎo)致的擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)為造山后的伸展環(huán)境,晚侏羅世由于南側(cè)拉薩地塊向北運動碰撞拼貼,以及西伯利亞板塊向南運動,蒙古-鄂霍茨克洋盆開始閉合,北山地區(qū)再次進(jìn)入?yún)^(qū)域性擠壓環(huán)境,西北部位于阿爾金斷裂帶以北的敦煌-庫魯克塔格地塊和阿拉善隆起帶北側(cè)的北山逐漸抬升成為剝蝕隆起區(qū)。5早白堊世盆地沉積期巖漿源區(qū)和沉積中心(1)綜合研究表明,早白堊世時期研究區(qū)主要存在兩大物源區(qū),一個是由古生代—中生代早期與板塊碰撞及碰撞后密切相關(guān)的花崗質(zhì)侵入巖和塔里木東部敦煌-庫魯克塔格地塊古元古代巖漿巖、深成變質(zhì)巖為主的北部物源區(qū),另一個是由奧陶紀(jì)北祁連洋俯沖閉合形成的北祁連洋島弧(中—基性火山巖),中—晚志留世—泥盆紀(jì),中祁連地塊與阿拉善地塊碰撞形成花崗質(zhì)侵入巖、中祁連地塊新元古代巖漿巖和基底變質(zhì)巖、南祁連地區(qū)的中生代早期巖漿巖和前白堊紀(jì)沉積巖組成的南部剝蝕隆起區(qū)。(2)物源演化表現(xiàn)為,早白堊世初期走廊帶以北部物源為主,早期南部和北部物源均存在;早白堊世中期,研究區(qū)南部逐漸成為主要物源區(qū),而到早白堊世晚期隨著盆地整體的抬升,西北部和南部共同為剝蝕物源區(qū)。(3)早白堊世時,研究區(qū)眾多斷陷沉積區(qū)并無山脈阻隔,可能是互相連通的,沉積中心位于沿阿爾金斷裂帶的昌馬—旱峽—紅柳