大兴安岭南段二叠纪火山岩形成的构造环境

对于大兴安岭南段二叠纪大地构造环境一直存在两种不同的认识：一种观点认为西伯利亚和中朝古板块之间的古亚洲洋在晚泥盆世或早石炭世已经闭合，该地区二叠纪时处于裂谷或裂陷槽环境；另一种观点则认为古亚洲洋板块二叠纪期间存在向北俯冲，该地区属于岛弧或活动大陆边缘。造成上述分歧的主要原因是对研究区广泛分布的二叠纪火山岩的形成时代、岩石组合、地球化学特征以及岩石成因缺乏系统研究。因此，本申请选择内蒙古林西-西乌旗走廊带内原定二叠纪火山岩进行详细的岩石学、年代学和地球化学研究，通过分析火山岩的成因和时空分布规律，恢复二叠纪的构造环境，探讨两大古板块最终碰撞拼合的位置、时限和机制，以及显生宙大陆地壳增生等重大地质问题。

本项目对大兴安岭南段林西-西乌旗地区原定二叠纪火山岩开展了详细的岩石学、年代学和地球化学研究，通过分析火山岩的成因和时空分布规律，探讨了大兴安岭南段地区在二叠纪时期的构造环境。取得主要成果概况如下：1）锆石U-Pb和黑云母39Ar/40Ar定年结果表明，林西-西乌旗走廊带内原定二叠纪火山岩的形成时代除早二叠世（287~271Ma）以外，还包括晚石炭世（318~300Ma）、早-中三叠世（252~238Ma）以及早白垩世（145.5±0.5Ma），不同时期火山岩的南部边界有随时代变新向南迁移的特点。2）早二叠世火山岩呈北东东向分布在锡林浩特-西乌旗一带，是一套包括长英质流纹岩和镁铁质玄武岩、玄武安山岩和安山岩的双峰式岩石组合，但以长英质端元为主体。岩石地球化学分析表明，镁铁质火山岩起源于受俯冲流体交代的岩石圈地幔，而长英质火山岩是新生地壳物质部分熔融作用的产物。通过与世界上典型的双峰式火山岩的对比研究，认为大兴安岭南段早二叠世火山岩形成于类似美国西部盆岭省的活动陆缘环境。3）晚石炭世火山岩分布在西乌旗南部的达青牧场一带，包括变形的枕状玄武岩和片理化玄武岩，分别具有洋中脊玄武岩（N-MORB）和岛弧玄武岩（IAB）的特征。它们与灰岩、超镁铁质岩以及硅质岩一起呈外来岩块的形式产出在片理化碎屑岩中，代表西伯利亚古板块南缘晚石炭世的一套俯冲增生杂岩。4）早-中三叠世火山岩分布在西拉木伦河蛇绿岩带以北的林西-巴林左旗地区，岩石类型包括玄武岩、粗面玄武岩、玄武安山岩、安山岩、钾玄岩等镁铁质岩石，以及少量英安岩和流纹岩等长英质岩石，岩石类型相对复杂。关于早-中三叠世火山岩的成因及其反映的地球动力学过程需要进一步研究。项目累计开展野外考察45天，6人次，新获得年代学数据15个。在本项目资助下，发表了5篇文章，其中SCI收录3篇，核心期刊收录2篇。