Geochronological constraints and deformation of the western section of Shibanjing ductile shear zone in Beishan, Inner Mongolia
-
摘要:
石板井韧性剪切带为内蒙古北山地区4条重要的蛇绿岩带之一的石板井-小黄山构造带的重要组成部分。通过宏观、微观、显微构造形态分析发现，石板井韧性剪切带西段先后经历了2期北西西向略带逆冲分量的右行走滑型韧性剪切变形，2期韧性变形之间还发生一次明显的静态恢复重结晶作用。根据定向标本中石英、长石的显微变形特征、糜棱物中新生矿物组合及石英C轴组构分析，判断主期韧性变形温度为400~550℃，为高绿片岩相，静态恢复重结晶阶段形成环境同样为高绿片岩相，而晚期韧性变形温度为280~400℃，为低绿片岩相。根据剪切带内及周边经历不同变质变形阶段的侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄，限定主期韧性变形及静态恢复重结晶阶段形成时限为435.7~405.0 Ma，晚期韧性变形形成时限为405.0~363 Ma。此外，石板井韧性剪切带是在塔里木板块和哈萨克斯坦板块沿牛圈子—蒜井子—白云山一线斜向碰撞背景下，由沿石板井—小黄山展布的古老深大断裂活化形成的。其中，早期变形形成于碰撞造山时期，晚期变形形成于碰撞造山向后造山伸展转换时期。
-
关键词:
- 石板井-小黄山构造带 /
- 韧性剪切变形 /
- 显微构造 /
- EBSD /
- 锆石U-Pb年龄
Abstract:The Shibanjing ductile shear zone is an important component of the Shibanjing-Xiaohuangshan structural belt, one of the four ophiolite belts in Beishan area.Based on the macroscopic and microscopic structural morphology, we found that the western part of the Shibanjing ductile shear zone had undergone two stages of ductile shear deformations of dextral strike slide accompanied with a small portion of NWW-trending thrusting.The main ductile deformation was punctuated by a stage of static recrystallization.The analysis of microstructures of the quartz and feldspar, the newly-developed mineral assemblage in the mylonite, and the quartz C-axis indicates that the temperature of the main ductile deformation remained at 400~500℃ (high greenschist facies).The static recrystallization was also developed in a high greenschist facies environment, while the later-stage ductile deformation was present at 280~400℃ of low greenschist facies.Based on laser ablation (LA-ICP-MS) U-Pb dating of zircons from intrusive rocks undergoing the metamorphism and deformation stages in and around the shear zone, it is suggested that the age of the main ductile deformation and static recrystallization is 435.7~405.0 Ma, and the time limit of the later-stage ductile deformation is 405.0~363 Ma.Under the background of oblique collision between the Tarim plate and the Kazakhstan plate along the Niujuanzi-Suanjingzi-Baiyun shan, the Shibanjing ductile shear zone were formed by the reactivation of pre-existing deep-seated faults along the Shibanjing-Xiaohuangshan, the main ductile deformation occurred in collisional orogeny, while the later-stage ductile deformation occurred in transition period between collisional orogeny and post-orogenic extension.
-
致谢: 天津地质调查中心同位素实验室袁海帆工程师及中国地质大学(北京)刘俊来教授团队对本文实验数据处理及结果进行了指导，并提出了宝贵建议；《内蒙古1:5万基东、尖山、蒜井子、三道明水区域地质矿产调查》项目组及《空白区1:25万地质图智能编制与示范》项目组为本论文提供了详实的野外资料，在此一并表示诚挚的谢意。
-
![]()
图 1 石板井韧性剪切带西段地质简图
1—下白垩统赤金堡组；2—上中三叠统二断井组；3—奥陶系-志留系公婆泉组；4—古元古界北山岩群；5—晚泥盆世花岗岩；6—早泥盆世花岗岩；7—早志留世花岗岩；8—早志留世辉长岩；9—燕山期右行走滑断层；10—石板井右行走滑断层系；11—晚期韧性剪切带；12—主期韧性剪切带；13—变余糜棱岩、糜棱片麻岩带；14—角度不整合界线；15—侵入界线；16—被韧性剪切带破坏的侵入界线；17—石英组构分析采样点；18—同位素测年采样点；19—糜棱面理产状；20—矿物拉伸线理产状
Figure 1. Simplified geological map of the western part of the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图 2 石板井韧性剪切带西段地质剖面
1—奥陶系-志留系公婆泉组；2—古元古界北山岩群；3—早志留世(含石榴子石)英云花岗质糜棱片麻岩；4—早志留世英云闪长岩；5—早志留世花岗闪长岩；6—早泥盆世二长花岗岩；7—早期糜棱岩系列；8—晚期糜棱岩系列；9—燕山期右行走滑断层；10—石板井右行走滑断层
Figure 2. Simplified section of the western part of the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图版Ⅰ
a.二长花岗质糜棱岩，XZ面见σ型和δ型残斑，示右行剪切；b.花岗质糜棱岩，XY面见矿物拉伸线理，线理低角度向西倾伏；c.二长花岗质糜棱岩，石英核幔构造与亚颗粒旋转重结晶，核部具带状消光；d.花岗闪长质糜棱岩，斜长石沿边部发育膨凸重结晶现象；e.二长花岗质糜棱岩，早世代中温变形被晚世代低温变形切截；f.花岗闪长质糜棱片麻岩，片状、粒状边晶结构，片麻状构造，见变余眼球状残斑；g.糜棱岩化花岗闪长岩，石英带状消光及膨凸重结晶现象；h.二长花岗质糜棱岩，石英具膨凸重结晶，亚颗粒不发育，长石碎裂变形，c~h均为正交偏光。Q—石英；Pl—斜长石；Kf—钾长石；Bi—黑云母；Mu—白云母；S1—主期糜棱面理；S2—晚期糜棱面理
图版Ⅰ.
![]()
图 3 石板井韧性剪切带糜棱岩中石英C轴组构
Figure 3. C-axis fabric stereograms of quartz from mylonites in the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图 4 石板井韧性剪切带PM13TW4样品锆石阴极发光(CL) 图像及测点位置、U-Pb年龄
Figure 4. CL images, U-Pb ages and dating spots of PM13TW4 sample from the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图 5 石板井韧性剪切带PM13TW4样品锆石U-Pb谐和图
Figure 5. Zircon U-Pb concordia diagram of PM13TW4 sample from the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图 6 石板井韧性剪切带PM13TW3样品锆石阴极发光(CL)图像及测点位置、U-Pb年龄
Figure 6. CL images, U-Pb ages and dating spots of PM13TW3 sample from the Shibanjing ductile shear zone
![]()
图 7 石板井韧性剪切带PM13TW3样品锆石U-Pb谐和图
Figure 7. Zircon U-Pb concordia diagram of PM13TW3 sample from the Shibanjing ductile shear zone
表 1 石板井韧性剪切带PM13TW4样品LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果
Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of PM13TW4 sample from the Shibanjing ductile shear zone
测点 含量/10-6 232Th/238U 同位素比值 年龄/Ma Pb U 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 51 673 0.320 0.0745 0.0008 0.5805 0.0081 0.0565 0.0007 463 5 465 6 473 28 2 33 444 0.325 0.0744 0.0008 0.5819 0.0091 0.0567 0.0008 463 5 466 7 481 30 3 80 1281 0.175 0.0593 0.0007 0.7132 0.0095 0.0873 0.0011 371 4 547 7 1366 25 4 28 318 0.875 0.0744 0.0008 0.5877 0.0097 0.0573 0.0008 463 5 469 8 503 33 5 63 818 0.215 0.0785 0.0008 0.6152 0.0082 0.0569 0.0007 487 5 487 7 486 26 6 67 769 0.426 0.0818 0.0009 0.7772 0.0125 0.0689 0.0009 507 6 584 9 897 27 7 77 903 0.094 0.0872 0.0009 0.8101 0.0114 0.0674 0.0009 539 6 602 8 850 27 8 18 218 0.431 0.0781 0.0008 0.6125 0.0131 0.0569 0.0011 485 5 485 10 488 43 9 290 4254 0.020 0.0730 0.0007 0.5933 0.0082 0.0590 0.0007 454 5 473 7 566 26 10 164 1609 0.099 0.0926 0.0009 1.5130 0.0323 0.1185 0.0025 571 6 936 20 1934 38 11 64 847 0.184 0.0780 0.0008 0.6234 0.0085 0.0580 0.0007 484 5 492 7 528 26 12 38 476 0.424 0.0785 0.0008 0.6197 0.0091 0.0573 0.0008 487 5 490 7 503 30 13 67 947 0.274 0.0718 0.0007 0.6542 0.0091 0.0661 0.0008 447 5 511 7 808 25 14 25 360 0.350 0.0702 0.0007 0.5471 0.0092 0.0565 0.0009 437 4 443 7 474 35 15 8 101 0.692 0.0746 0.0010 0.5876 0.0177 0.0571 0.0016 464 6 469 14 495 62 16 17 212 0.432 0.0781 0.0011 0.6137 0.0148 0.0570 0.0010 485 7 486 12 491 41 17 27 398 0.381 0.0697 0.0008 0.5369 0.0086 0.0559 0.0008 434 5 436 7 449 30 18 68 1044 0.178 0.0655 0.0007 0.7328 0.0136 0.0811 0.0012 409 5 558 10 1224 28 19 36 549 0.231 0.0644 0.0007 0.6892 0.0150 0.0776 0.0017 402 5 532 12 1137 45 20 16 210 0.428 0.0745 0.0009 0.5825 0.0112 0.0567 0.0010 463 5 466 9 480 37 21 15 194 0.673 0.0701 0.0007 0.5420 0.0113 0.0561 0.0011 436 5 440 9 457 43 22 17 210 0.585 0.0742 0.0008 0.5778 0.0139 0.0565 0.0012 461 5 463 11 473 47 23 40 601 0.096 0.0698 0.0008 0.5366 0.0079 0.0558 0.0007 435 5 436 6 444 28 24 27 354 0.387 0.0744 0.0008 0.5805 0.0091 0.0566 0.0008 463 5 465 7 476 30 
下载: 导出CSV
表 2 石板井韧性剪切带PM13TW3样品LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果
Table 2 LA-ICP-MS zircon U-Pb data of PM13TW3 sample from the Shibanjing ductile shear zone
测点 含量/10-6 232Th/238U 同位素比值 年龄/Ma Pb U 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 12 150 0.502 0.0773 0.0010 0.6117 0.0146 0.0574 0.0013 480 6 485 12 506 49 2 9 111 0.460 0.0774 0.0010 0.6105 0.0172 0.0572 0.0015 481 6 484 14 499 59 3 9 114 0.532 0.0739 0.0010 0.5827 0.0183 0.0572 0.0017 460 6 466 15 498 65 4 7 93 0.468 0.0746 0.0010 0.5856 0.0202 0.0569 0.0018 464 6 468 16 488 71 5 4 50 0.535 0.0825 0.0009 0.7700 0.0513 0.0677 0.0044 511 6 580 39 859 136 6 6 79 0.496 0.0699 0.0009 0.5443 0.0294 0.0564 0.0028 436 6 441 24 470 109 7 10 144 0.474 0.0680 0.0009 0.5259 0.0161 0.0561 0.0015 424 5 429 13 457 61 8 11 169 0.448 0.0647 0.0007 0.4931 0.0115 0.0553 0.0012 404 5 407 10 423 48 9 6 87 0.571 0.0643 0.0008 0.4888 0.0198 0.0551 0.0022 402 5 404 16 417 89 10 5 84 0.455 0.0649 0.0008 0.5019 0.0195 0.0561 0.0022 405 5 413 16 456 86 11 9 144 0.488 0.0649 0.0008 0.5017 0.0142 0.0561 0.0015 405 5 413 12 455 60 12 21 314 0.450 0.0651 0.0008 0.5031 0.0090 0.0560 0.0009 407 5 414 7 453 34 13 5 72 0.591 0.0637 0.0009 0.5716 0.0329 0.0651 0.0031 398 6 459 26 778 101 14 6 82 0.582 0.0650 0.0008 0.4947 0.0226 0.0552 0.0025 406 5 408 19 420 99 15 7 97 0.556 0.0650 0.0008 0.4972 0.0192 0.0554 0.0021 406 5 410 16 430 84 16 7 92 0.568 0.0712 0.0021 0.6279 0.0827 0.0640 0.0033 443 13 495 65 740 108 17 8 113 0.507 0.0680 0.0008 0.5295 0.0162 0.0565 0.0017 424 5 431 13 471 66 18 6 82 0.392 0.0678 0.0008 0.5263 0.0216 0.0563 0.0023 423 5 429 18 464 89 19 11 166 0.337 0.0662 0.0007 0.5414 0.0126 0.0593 0.0013 413 4 439 10 579 49 20 9 135 0.446 0.0649 0.0007 0.4988 0.0143 0.0558 0.0015 405 5 411 12 443 61 21 6 85 0.496 0.0662 0.0007 0.5584 0.0220 0.0611 0.0024 413 4 450 18 644 84
下载: 导出CSV
-
左国朝, 何国琦. 北山板块构造及成矿规律[M]. 北京: 北京大学出版社, 1990: 1-209. 左国朝, 刘义科, 刘春燕. 甘新蒙北山地区构造格局及演化[J]. 甘肃地质学报, 2003, 12(1): 1-15. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSDZ200301000.htm 左国朝, 李茂松. 甘蒙北山地区早古生代岩石圈形成与演化[M]. 兰州: 甘肃科学技术出版社, 1996: 1-120. 徐学义, 何世平, 王洪亮, 等. 中国西北部地质概论——秦岭、祁连、天山地区[M]. 北京: 科学出版社, 2008: 1-347. 杨合群, 李英, 赵国斌, 等. 北山蛇绿岩特征及构造属性[J]. 西北地质, 2010, 43(1): 26-36. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2010.01.002 何世平, 周会武, 任秉琛, 等. 甘肃内蒙古北山地区古生代地壳演化[J]. 西北地质, 2005, 38(3): 6-15. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2005.03.002 廖云峰, 胡新茁, 程海峰, 等. 内蒙古月牙山蛇绿岩的岩石学、地球化学特征及其地质意义[J]. 地质通报, 2016, 35(8): 1243-1254. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2016.08.005 杨鑫朋, 田粉英, 王硕, 等. 内蒙古横峦山组类高镁安山岩年代学及地球化学特征[J]. 中国地质调查, 2018, 5(5): 58-65. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZDC201805008.htm 王国强. 北山古生代蛇绿岩、火山岩研究与构造演化[D]. 长安大学博士学位论文, 2015. 胡新茁, 赵国春, 胡新悦, 等. 内蒙古北山地区月牙山蛇绿质构造混杂岩带地质特征、形成时代及大地构造意义[J]. 地质通报, 2015, 34(2/3): 425-436. http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=2015020318&flag=1 胡醒民, 廖云峰, 程海峰, 等. 内蒙古月牙山一带基性火山岩的地质特征、形成时代及归属[J]. 地质通报, 2016, 35(8): 1234-1242. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2016.08.004 赵志雄, 贾元琴, 王金荣, 等. 内蒙古小黑山地区二长花岗岩和石英闪长岩的锆石U-Pb年代学、元素地球化学及其地质意义[J]. 地球科学, 2018, 34(25): 49-59. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQKX2018S2005.htm 董洪凯, 孟庆涛, 刘广, 等. 内蒙古北山地区标山一带早志留世花岗岩地球化学特征及构造意义[J]. 西北地质, 2018, 51(1): 159-174. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2018.01.016 宋泰忠, 王瑾, 林海, 等. 内蒙古北山地区小黄山蛇绿岩地质特征[J]. 西北地质, 2008, 41(3): 55-63. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2008.03.005 周国庆, 陈小明, 赵建新. 内蒙石板井-黄山与蛇绿岩相伴的变质岩及其演化[J]. 高校地质学报, 2001, 7(3): 329-344. doi: 10.3969/j.issn.1006-7493.2001.03.009 潘志龙, 张欢, 陈超, 等. 内蒙古北山敖包呼图仁斑状正长花岗岩锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素组成及其地质意义[J]. 地质科学, 2017, 52(1): 301-316. 张金龙, 陈超, 潘志龙, 等. 内蒙古北山西林陶勒二断井组的厘定与沉积环境分析[J]. 地质调查与研究, 2017, 40(4): 274-280. doi: 10.3969/j.issn.1672-4135.2017.04.004 张金龙, 潘志龙, 陈超, 等. 内蒙古北山地区三道明水一带早白垩世赤金堡组沉积特征及时代厘定[J]. 地质调查与研究, 2017, 40(1): 29-34. doi: 10.3969/j.issn.1672-4135.2017.01.004 胡玲, 刘俊来, 纪沫, 等. 变形显微构造识别手册[M]. 北京: 地质出版社, 2009: 1-96. 刘俊来, 曹淑云, 邹运鑫, 等. 岩石电子背散射衍射EBSD组构分析及应用[J]. 地质通报, 2008, 27(10): 1638-1645. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2008.10.005 许志琴, 王勤, 梁凤华, 等. 电子背散射衍射EBSD技术在大陆动力学研究中的应用[J]. 岩石学报, 2009, 25(7): 1721-1736. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSXB200907016.htm 许志琴, 张建新, 徐惠芬. 中国主要大陆山链韧性剪切带及动力学[M]. 北京: 地质出版社, 1996: 1-294. Passchier C W, Trouw R A J. Microtectonics 2ed Edition[M]. Springer-Verlag, Berlin, 2005: 1-289.
Hirth G, Tullis J. Dislocation creep regimes in quartz aggregates[J]. Journal of Structural Geology, 1992, 14(2): 145-159. doi: 10.1016/0191-8141(92)90053-Y
Hirth G, Tullis J. The brittle-plastic transition in experimentally deformed quartz aggregates[J]. Journal of Geophysical Research Solid Earth, 1994, 99(B6): 11731-11747. doi: 10.1029/93JB02873
Stipp M, Stunitz H, Heilbronner R, et al. The eastern Tonale fault zone: "A natural laboratory" for crystal plastic deformation of quartz over a temperature range from 250 to 700℃[J]. Journal of Structural Geology, 2002, 24(12): 1861-1884. doi: 10.1016/S0191-8141(02)00035-4
袁洪林, 吴福元, 高山, 等. 东北地区新生代侵入岩体的锆石激光探针U-Pb年龄测定与稀土元素成分分析[J]. 科学通报, 2003, 48(14): 1511-1520. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2003.14.008 王鑫玉, 袁超, 龙晓平, 等. 北山造山带尖山和石板井花岗岩年代学、地球化学研究及其地质意义[J]. 地球化学, 2018, 47(1): 63-78. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQHX201801005.htm 董洪凯, 孟庆涛, 张正平, 等. 内蒙古标山一带石英闪长岩地质特征及构造意义[J]. 新疆地质, 2018, 36(4): 518-525. doi: 10.3969/j.issn.1000-8845.2018.04.017 修迪, 陈超, 专少鹏, 等. 北山石板井地区英云闪长岩-石英闪长岩体锆石U-Pb年龄、成因及对古洋盆俯冲作用时限的制约[J]. 地质通报, 2018, 37(6): 975-986. http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20180602&flag=1 专少鹏, 陈超, 申宗义, 等. 北山地区早古生代洋盆俯冲记录——来自石板井高镁闪长岩的年代学、地球化学证据[J]. 岩石矿物学杂志, 2018, 37(4): 533-546. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2018.04.002 王鑫玉. 北山公婆泉岛弧岩石组合、岩浆时空演变及其构造意义[D]. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)博士学位论文, 2017. 田健, 辛后田, 滕学建, 等. 内蒙古北山造山带白云山蛇绿混杂岩的厘定及其对北山洋俯冲消减的指示[J]. 地质通报, 2020, 39(9): 1436-1447. http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20200909&flag=1 侯青叶, 王忠, 刘金宝, 等. 北山月牙山蛇绿岩地球化学特征及SHRIMP定年[J]. 现代地质, 2012, 26(5): 1008-1018. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2012.05.022 王怀涛, 任文秀, 赵淇馨, 等. 北山地区照壁山南A型花岗岩地球化学特征及构造意[J]. 西北地质, 2016, 49(1): 39-49. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2016.01.005 陈超, 滕学建, 潘志龙, 等. 内蒙古北山造山带中段石板井地区A型花岗岩锆石U-Pb年龄及对北山洋闭合时间的限定[J]. 地质通报, 2020, 39(9): 1448-1460. http://dzhtb.cgs.cn/gbc/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20200910&flag=1 李舢, 王涛, 童英, 等. 北山柳园地区双峰山早泥盆世A型花岗岩的确定及构造演化意义[J]. 岩石矿物学杂志, 2009, 28(5): 407-422. doi: 10.3969/j.issn.1000-6524.2009.05.001 王立社, 杨建国, 谢春林, 等. 甘肃北山火石山哈尔根头口布花岗岩年代学、地球化学及其地质意义[J]. 地质学报, 2009, 83(3): 377-387. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE200903008.htm 河北省区域地质矿产调查研究所. 内蒙古1: 5万西林陶勒等四幅区域地质矿产调查报告. 2017. 河北省区域地质矿产调查研究所. 内蒙古1: 5万基东等四幅区域地质矿产调查报告. 2016. -
期刊类型引用(1)
1. 高树起，王云峰，王晓东，董珍，宗飞超，狄廷川，付旭. 北山地区三道明水Cu-Zn矿床地质特征及矿床成因初探. 岩石矿物学杂志. 2021(06): 1141-1154 . 
百度学术
其他类型引用(2)
计量
- 文章访问数: 3059
- HTML全文浏览量: 469
- PDF下载量: 1573
- 被引次数: 3
