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为厘清西秦岭造山带(WQOB)古生代构造演化及商丹洋、勉略洋闭合时间争议,研究人员通过碎屑锆石 U-Pb 年代学与岩石地球化学分析泥盆纪 - 三叠纪地层,揭示物源随时代转变,明确泥盆纪 - 石炭纪为稳定被动大陆边缘,二叠纪 - 三叠纪向活动大陆边缘演化,证实商丹洋早泥盆世前闭合、勉略洋晚三叠世闭合,深化古特提斯域演化认识。
西秦岭造山带(WQOB)地处泛亚构造域与古特提斯构造域的交汇地带,是奠定中国大地构造框架的关键组成部分。它历经长期而复杂的演化,由多期次不同构造运动叠加形成,不仅是中国重要的多金属矿产资源基地,蕴藏着金、铅、锌等丰富矿产资源,其构造演化过程还与矿产的聚集和成矿作用密切相关,尤其是海西期 - 印支期的构造活动对矿产分布影响深远。因此,厘清这一关键时期的构造演化过程,对阐释区域成矿规律、指导矿产勘探具有重要意义。
然而,西秦岭造山带的构造演化仍存在诸多争议,其中关于商丹洋(Shangdan Ocean)的闭合时间争议尤为突出。一种观点认为商丹洋在泥盆纪之前已闭合,另一种则依据沉积环境分析主张其闭合于泥盆纪中晚期。同时,勉略洋(Mianlue Ocean)的演化过程虽有初步认知,但仍需更精确的约束。这些争议的解决,对于理解古特提斯域东段演化至关重要。基于此,研究人员开展了针对西秦岭造山带泥盆纪 - 三叠纪构造演化的研究,相关成果发表在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》。
研究采用的主要关键技术方法包括:系统采集西秦岭造山带泥盆纪 - 三叠纪地层中轻微变质或未变质的细粒碎屑岩样品,进行岩石地球化学分析和锆石 U-Pb 定年;同时整合区域内已发表的泥盆纪 - 三叠纪碎屑岩地球化学及碎屑锆石年代学数据,通过对比碎屑锆石年龄谱特征与潜在物源区,结合地球化学判别图,综合探讨研究区泥盆纪 - 三叠纪的构造背景和物源特征。样本来源于西秦岭地区泥盆纪 - 三叠纪地层,重点涵盖中泥盆世和中三叠世地层单位。
物源分析结果
通过对碎屑锆石年龄谱的分析,研究发现研究区海西期 - 印支期不同地层的物源特征可分为两组。泥盆纪 - 石炭纪时期,主要物源区包括西秦岭造山带(WQOB)、中祁连造山带东部(E-MQL)和扬子地块西北缘(NW-YZB),其中扬子地块西北缘对早泥盆世地层的贡献显著较强。二叠纪 - 三叠纪时期,物源发生转变,二叠纪至中三叠世物源来自华北地块西南缘,晚三叠世则呈现混合物源特征,包括华北地块北缘和中祁连造山带东部。这种物源的阶段性转变,反映了区域构造活动对沉积物质供应的控制作用。
构造背景特征
地球化学分析结果表明,泥盆纪 - 石炭纪研究区处于稳定的被动大陆边缘(passive continental margin)构造环境,而二叠纪 - 三叠纪则向不稳定的活动大陆边缘(active continental margin)演化。这一构造环境的转变,与物源变化相互印证,揭示了西秦岭造山带在这一时期经历了从稳定沉积到构造活动增强的过程。
洋盆闭合时间约束
碎屑锆石年龄谱特征和地球化学结果共同支持商丹洋在早泥盆世之前已经闭合,而勉略洋则在晚三叠世闭合。商丹洋的早期闭合使得南秦岭造山带(SQOB)能够接收来自中祁连造山带东部、北秦岭造山带(NQOB)甚至华北地块(NCB)的碎屑输入;而勉略洋的晚三叠世闭合则标志着区域构造演化进入新阶段,混合物源的出现与此构造事件密切相关。
研究结论明确了西秦岭造山带泥盆纪 - 三叠纪的物源演化序列:从早泥盆世以扬子地块西北缘为主,到中泥盆世 - 石炭纪以中祁连和北秦岭造山带为主,再到二叠纪 - 中三叠世转向华北地块西南缘,晚三叠世形成混合物源。同时,厘清了构造环境从被动大陆边缘向活动大陆边缘的转变,并精确约束了商丹洋和勉略洋的闭合时间。
这些成果不仅为解决西秦岭造山带构造演化的关键争议提供了有力证据,深化了对古特提斯域东段演化过程的理解,还为阐释区域矿产资源的分布规律提供了重要的构造背景依据,对指导未来矿产资源勘探具有重要的实践意义。此外,研究中综合运用碎屑锆石 U-Pb 年代学与岩石地球化学分析方法,为类似造山带构造演化研究提供了可借鉴的技术思路。