阿拉善构造带石炭纪至二叠纪地质过程与大地构造属性

Orogenic duration and mechanism are key aspects in studying accretionary orognenic belts, and at the same time the hot and difficult points of geological science. The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) is the largest Phanerozoic accretionary orogenic belt in the world, which records the subduction and closure history of the Paleo-Asian Ocean. There is so far no consensus on the timing of final closure and precise processes of the Paleo-Asian Ocean and large controversy still exists. The focus of controversy is the tectonic setting of southern CAOB during the Carboniferous-Permian. The Alxa Tectonic Belt, situated in the southern CAOB, is located in the junction of the Tarim, North China, Tethys and Paleo-Asian Ocean plates and thus is the idea area for understanding the final amalgamation of CAOB and the effects of multiple plates interactions. This project focuses on the Carboniferous-Permian rocks in the Alxa Tectonic Belt. We try to figure out the tectonic setting of the Carboniferous-Permian rocks through detailed cross-section study, large-scale geological mapping, structural analysis, petro-geochemistry and geochronological studies. Combined with the structural patterns and timing of deformation of the Carboniferous-Permian rocks, the tectonic attribute of the Alxa Tectonic Belt will be discussed. This results will put constrains on the controversy of orogenic duration and the geological theory of multiple plates interaction as well.

增生型造山带的时限和增生机制是造山带研究的核心问题，同时也是国际学术热点和难点。中亚造山带是全球典型的增生造山带，记录了古亚洲洋俯冲至闭合的完整过程。关于古亚洲洋的最终闭合时限和精细过程，学术界存在重大争议。争议焦点在于石炭-二叠纪中亚造山带南缘的大地构造属性。阿拉善构造带处于中亚造山带最南缘，且古生代期间处于塔里木、华北、特提斯、古亚洲洋多板块交汇处，是诠释古亚洲洋最终闭合过程及多板块相互作用效应的理想场所。本项目选取阿拉善构造带石炭-二叠纪地质体为研究对象，拟通过详细廊带剖面测制及大比例尺填图与构造解析、岩石地球化学和年代学研究，厘定石炭-二叠纪火山-沉积岩地层和侵入岩的形成背景及其构造变形样式与时限，进而厘定该地区石炭-二叠纪时期大地构造属性。通过本项目的研究，将对目前存在的增生造山时限国际争议提供新的重要制约，探索创新多板块聚合过程的地质学理论。

造山作用与大陆增生历来是固体地球科学的研究前沿。增生型造山作用发育于汇聚板块边界，记录了洋陆转换、大陆增生和俯冲带动力学演化过程，是大陆动力学研究的重要内容。中亚造山带是全球最大的显生宙增生型造山带，为解译增生造山方式-时限、大陆增生机制及欧亚大陆形成过程提供了天然实验室。本项目选取中亚造山带南缘阿拉善构造带为研究区，以石炭纪至二叠纪岩浆作用、沉积盆地、蛇绿混杂带等地质记录为主要研究对象，通过系统的野外地质解析、岩石学、年代学等多学科方法，试图为中亚造山带南缘石炭纪至二叠纪大地构造属性提供关键制约。. 项目执行4年来，取得的重要结果和关键数据包括：（1）在阿拉善地块西段中-新元古代变质沉积岩中获得格林威尔期和泛非期碎屑锆石年龄峰，表明阿拉善地块可能卷入Rodinia和Gondwana超大陆的聚合过程，确定阿拉善地块与塔里木和扬子地块具有亲缘性，而与华北地块在晚前寒武纪可能不是同一个地块。相关文章发表于Precambrian Research. （2）厘定阿拉善西南缘石炭纪至二叠纪岩浆作用时代为317~287 Ma，Hf同位素组成指示其为新生地壳熔融的产物，主微量元素显示其具有俯冲带岩浆作用的特征，结合区域上资料，厘定该石炭-二叠纪岩浆作用形成于古亚洲洋的俯冲过程。（3） 对阿拉善地区南北两带的二叠纪沉积作用进行了详细的野外地质、岩相学、碎屑锆石年代学研究，厘定其为弧前盆地沉积。相关研究成果发表于Tectonics和Geological Society of America Bulletin. （4）对阿拉善北部的恩格尔乌苏蛇绿混杂岩进行了详细的野外地质和年代学研究，厘定硅质岩、灰岩、枕状熔岩、砂岩等具有“岩块-基质”的混杂结构，确定其为石炭纪至二叠纪的增生杂岩。相关文章发表于Journal of the Geological Society. （5）对阿拉善构造带西南缘进行了磷灰石U-Pb和裂变径迹年代学研究，获得阿拉善构造带古生代至中生代多阶段隆升-剥蚀过程信息，阿拉善地块在晚白垩世以来处于相对稳定的环境。研究成果发表于Tectonophysics.. 本项目研究结果支持中亚造山带南缘增生造山过程持续到二叠纪末-三叠世初期，为中亚造山带最终拼合和古亚洲洋最终闭合时限提供了重要制约。