王巧玲

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

柯坪地區(qū)地處塔里木盆地西北緣,阿克蘇市西部,屬于塔里木地臺的一部分。研究區(qū)在區(qū)域構(gòu)造單元上屬柯坪斷隆構(gòu)造區(qū)。塔里木盆地西北緣柯坪逆沖帶是天山和塔里木盆地在新生代盆山耦合作用下形成的構(gòu)造變形區(qū),主要發(fā)育逆沖斷裂,逆沖方向是從天山向塔里木盆地內(nèi)逆沖[1-3]。

2 鋯石年齡數(shù)據(jù)分析

2.1 判別原理

碎屑鋯石頻譜反映盆地沉積時的構(gòu)造背景,根據(jù)鋯石的U-Pb年齡做直方圖及頻率分布圖可很好地展現(xiàn)其與沉積物年齡的差別[4](圖1),并判別構(gòu)造背景。該圖是Cawood通過總結(jié)全球各地典型盆地數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上繪制的,紅色的垂直箭頭指沉積物的沉積年齡,橫截面圖顯示的是各個盆地的簡要構(gòu)造背景[5-7]。

圖2中A、B指會聚板塊邊緣,弧兩側(cè)的盆地由于在其構(gòu)造背景下接受鄰近克拉通的沉積物輸入,因此含有高比例的年齡接近樣品沉積年齡的碎屑;C、D指碰撞擠壓環(huán)境,如前陸盆地,樣品包括年齡接近樣品沉積年齡的碎屑,反映由于巖漿作用來自碰撞和匯聚板塊邊緣的沉積輸入,還包括一些來自更古老的物源處的沉積物;E、F指伸展構(gòu)造背景,在該構(gòu)造背景中的盆地一般缺乏同沉積巖漿活動,含有高比例的來自更古老的物源處的沉積碎屑[8-9]。

圖1 塔里木盆地西北緣地區(qū)構(gòu)造簡圖

碎屑鋯石記錄的是兩個主要變量的總和:同沉積巖漿活動的存在或匱乏,所記錄的年齡整體跨越的時代和所占的比例。這些變量的影響可以通過繪出已測量的單個碎屑鋯石顆粒的結(jié)晶年齡及其沉積年齡的頻率分布圖來描述(圖3)。

圖2 用于判別盆地構(gòu)造背景的鋯石年齡直方圖及頻率分布

圖3 用于判別盆地構(gòu)造背景的鋯石年齡累積頻率

2.2 柯坪地區(qū)砂巖鋯石年齡數(shù)據(jù)分析

本文所分析的鋯石年齡數(shù)據(jù),其中樣品DWG5取自阿克蘇市大灣溝剖面的柯坪塔格組上段,為綠色含瀝青砂巖;樣品SHC1取自阿克蘇市沙井子四石廠剖面的塔塔埃爾塔格組下段,為粉砂巖。

2.2.1 鋯石年齡以及構(gòu)造背景分析

根據(jù)鋯石年齡數(shù)據(jù)分別做樣品DWG5和SHC1的鋯石年齡直方圖及頻率分布圖(圖4、5)。

圖4中,對56粒鋯石進行了U-Pb定年分析,鋯石U-Pb年齡變化介于524±7～2 638±20 Ma,依據(jù)年齡分布直方圖可分為524～1 245 Ma、1 550～2 037 Ma、2 158～2 638 Ma 3個年齡區(qū)間,分別占總數(shù)的17.86%、23.21%。其中多個測試點的Th/U比值介于0.51～3.78之間,多數(shù)為巖漿鋯石。

圖4 柯坪地區(qū)砂巖樣品DWG5鋯石年齡直方圖及頻率分布

圖5 柯坪地區(qū)砂巖樣品SHC1鋯石年齡直方圖及頻率分布

圖5中,對45粒鋯石進行U-Pb定年分析,鋯石U-Pb年齡變化介于391±5～2 586±22 Ma,依據(jù)鋯石的年齡分布直方圖,可分為391～615 Ma、725～1 141 Ma、1 729～2 044 Ma、2 125～2 586 Ma 4個年齡區(qū)間,分別占總數(shù)的24.44%、53.33%、13.33%、8.89%。45顆鋯石的Th/U比值均介于0.64～10.4之間,全部為巖漿鋯石。

2.2.2 鋯石年齡累積頻率圖及構(gòu)造背景分析

根據(jù)數(shù)據(jù)分別做樣品DWG5和SHC1的鋯石年齡累積頻率分布如圖6、7所示。

根據(jù)圖6,可認(rèn)為樣品DWG5的沉積年齡為524 Ma。樣品的鋯石年齡累積頻率曲線主要在500～800 Ma急劇攀升;在1 300～2 000 Ma增長速度也較為迅速。

根據(jù)圖7,可認(rèn)為樣品SHC1的沉積年齡為391 Ma。鋯石年齡累積頻率曲線主要在400～650 Ma急劇攀升,在1 300～1 900 Ma相對較為平緩的攀升。

將圖6、7疊合到圖3上如圖8所示,虛線為樣品DWG5的累積頻率分布曲線,帶點虛線為樣品SHC1的累積頻率分布曲線,可以清楚看到這兩條曲線落在圖中的曲線所包含的區(qū)域內(nèi),因此可以判定它們沉積時的構(gòu)造背景應(yīng)該為碰撞擠壓環(huán)境[7-10]。

圖6 柯坪地區(qū)砂巖樣品DWG5鋯石年齡累積頻率分布

圖7 柯坪地區(qū)砂巖樣品SCH1鋯石年齡累積頻率分布

圖8 砂巖樣品DWG5與SCH1的鋯石年齡累積頻率曲線在模式圖版上的投影

3 地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析

除了氣候、地形和成巖作用,一般認(rèn)為碎屑巖組分主要受物源區(qū)母巖性質(zhì)和構(gòu)造背景影響,因此利用碎屑巖的化學(xué)成分可以判斷母巖特征,塔中地區(qū)志留系砂巖常量元素的分析數(shù)據(jù)此處引用SiO2-K2O/Na2O判別圖解(圖9)[11]。

圖9 塔中地區(qū)志留系砂巖常量元素構(gòu)造背景SiO2-K2O/Na2O判別圖

觀察發(fā)現(xiàn)在圖9中,樣品數(shù)據(jù)幾乎都落在活動大陸邊緣的區(qū)域內(nèi),因此可以判定塔中地區(qū)志留系砂巖形成時的構(gòu)造背景為活動大陸邊緣。

4 結(jié) 論

(1)塔里木盆地柯坪地區(qū)砂巖樣品DWG5和SCH1的鋯石年齡分別在524±7～2 638±20 Ma和391±5～2 586±22 Ma范圍內(nèi),將它們的鋯石年齡累積頻率分布圖與Cawood圖疊合,可發(fā)現(xiàn)兩個樣品的曲線基本都落在擠壓環(huán)境區(qū)域內(nèi),據(jù)此判斷其形成時的構(gòu)造背景為擠壓環(huán)境。

(2)對塔里木盆地塔中地區(qū)的砂巖樣品做地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析,將其常量元素值投點在SiO2-K2O/Na2O構(gòu)造背景判別圖解上,其構(gòu)造背景顯示為活動大陸邊緣,這與擠壓環(huán)境的認(rèn)識結(jié)論具有相似性。

(3)綜合塔里木盆地下志留統(tǒng)柯坪地區(qū)砂巖樣品的鋯石年齡分析結(jié)果與塔中地區(qū)砂巖樣品的地化分析結(jié)果,并結(jié)合前人研究,可認(rèn)為塔里木盆地在早志留世整體處于區(qū)域擠壓背景。

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