吉林中部地区三叠系碎屑岩物源及其地质意义

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本文以吉林中部地区三叠系碎屑岩为研究对象,利用锆石LA-ICPMS U-Pb定年技术,确定该区碎屑岩的沉积时限;通过对碎屑岩的主量元素、微量元素岩石地球化学特征的研究,结合多种地球化学图解和碎屑锆石年代学物源分析,探讨了物源区性质及其形成的构造背景。最终结合区域地质资料和前人研究成果,探讨了兴蒙造山带南缘东段二叠纪—三叠纪区域构造演化历史与古亚洲洋东段在吉林中部地区的闭合时间。锆石的阴极发光图像显示,本文所研究的锆石大部分呈半自形柱状,部分锆石呈次浑圆粒状、柱状,内部结构清晰,发育典型的岩浆震荡生长环带,结合其较高的Th/U 比值,暗示为岩浆成因锆石。结合锆石LA-ICPMS U-Pb定年结果、上覆地层碎屑锆石年龄组成以及呈侵入接触关系的侵入岩年龄分析表明,寿山沟组形成于早三叠世—中三叠世,与前人认为的早二叠世和晚二叠世不同;范家屯组4个样品中最年轻组碎屑锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为249Ma、249Ma、247Ma、244Ma(共22颗,约占7%),结合范家屯组中部分石英和长石晶屑的存在,范家屯组形成时代应为中三叠世,与前人认为的早二叠世和晚二叠世不同;漂河川组6个样品中最年轻组碎屑锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为249Ma、243Ma、246Ma、247Ma、247Ma、236Ma(共 49 颗,约占 14%),落在早-中三叠世——即早-中三叠世后发生的沉积作用,结合侵入到漂河川组的镁铁—超镁铁杂岩的辉长岩岩体年龄(222Ma),漂河川组形成于中三叠世—晚三叠世,与前人认为的早古生代、早二叠世和晚二叠世—早三叠世不同;东南岔组4个样品中最年轻组碎屑锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为250Ma、246Ma、242Ma、242Ma(共13颗,约占4%),落在早-中三叠世——即早-中三叠世后发生的沉积作用,结合侵入到东南岔组的镁铁—超镁铁杂岩的辉长岩岩体年龄(222Ma),东南岔组形成于中三叠世—晚三叠世,与前人认为的早古生代不同。对寿山沟组、范家屯组、漂河川组和东南岔组岩石地球化学特征和物源区特征分析结果表明,砂岩地球化学分类图显示4个组大部分样品投点落在杂砂岩区,少量投点落在长石砂岩区;原始地幔标准化微量元素蛛网图和球粒陨石标准化稀土配分图显示4个组样品均具有Nb、Ta、Sr、P和Ti的亏损特征,稀土配分曲线均为右倾,具有明显的轻稀土元素富集,重稀土元素相对亏损,结合其明显的Eu负异常,4个组的地球化学特征与岛弧-活动大陆边缘地球化学特征相似;结合CIA-ICV图解、A-CN-K图解、物源区属性图解以及构造背景分析显示寿山沟组物源沉积物经历较低程度的风化作用,其源区组成既有相对成熟的岩石也有相对不成熟的岩石,其物源主要以中性-酸性长英质岩石为主,并显示有古老沉积岩成分的加入;范家屯组物源沉积物经历较低程度的风化作用,其物源具有较低程度的成熟度,以中性-酸性长英质岩石为主;漂河川组物源沉积物经历中低程度的风化作用,其源区组成既有相对成熟的岩石也有相对不成熟的岩石,其物源主要以中性-酸性长英质岩石为主,并显示有古老沉积岩成分的加入;东南岔组物源沉积物经历中低程度的风化作用,物源沉积物成熟度相对较高,其物源主要以中性-酸性长英质岩石为主,并显示有古老沉积岩成分的加入;吉林中部地区三叠系碎屑岩可能形成于碰撞造山向伸展环境转化的构造背景之下。通过碎屑锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素组成对吉林中部地区三叠系碎屑岩物源分析,结合寿山沟组、范家屯组、漂河川组和东南岔组物源区性质分析表明,4个组中新太古代到新元古代碎屑锆石来自华北板块古老结晶基底,中元古代到新元古代碎屑锆石来自东北联合地块,寒武纪到石炭纪碎屑锆石来自华北板块北缘增生带岩浆岩、东北联合地块岩浆岩和泛非期变质基底,二叠纪到中三叠纪碎屑锆石来自华北板块北缘增生带变质火山岩和花岗质岩石;吉林中部地区三叠系碎屑岩的沉积物主体主要来自华北板块北缘增生带中性—酸性长英质火成岩,少量来自东北联合地块和华北板块,具有二元物源的供给特点。通过对兴蒙造山带南缘东段二叠纪—三叠纪的构造演化史分析表明,早二叠世一晚二叠世古亚洲洋板块向华北板块俯冲,早三叠世—中三叠世古亚洲洋最终闭合,发生碰撞造山作用,晚三叠世处于伸展环境之下;古亚洲洋东段在吉林中部地区于早三叠世—中三叠世最终闭合。
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