Características litogeoquímicas, edad de formación e importancia geotectónica del grupo de diques básicos en el área de Kuruktag, Xinjiang

El grupo de diques básicos en el área de Kuruktagekuoksu en Xinjiang está compuesto por una serie de diques de diabasa que se extienden en dirección NO. Sus características de elementos principales y elementos de trazas y tierras raras indican que es calco-álcali. Serie de basalto sexual. Los resultados de la datación con isótopos K-Ar muestran que la edad de generación de la diabasa es de 282 Ma. El valor 3He/4He de la diabasa no cambia mucho, oscilando entre (2,03 y 7,1) × 10-7, que es significativamente mayor que el valor 3He/4He de origen radiactivo y mucho menor que el valor 3He/4He del manto. El valor inicial de 40Ar/36Ar es 507, y el valor de 40Ar/36Ar oscila entre 803 y 1214, lo que muestra un exceso evidente de 40Ar con respecto al aire. Las características isotópicas de He y Ar de la diabasa son el resultado de una mezcla de fuentes originales del manto y radiactivas o fuentes de la corteza, que pueden estar relacionadas con el rifting del Pérmico Inferior desarrollado en los cinturones estructurales de Tarim y Tianshan. También implica que el rifting en las áreas antes mencionadas puede estar controlado por actividades tectónicas más profundas.

1. Introducción

El área de Kuruktag está ubicada en el borde noreste de la cuenca del Tarim y pertenece a la zona de elevación del borde del Bloque Tarim (Oficina de Geología y Ciencias de la Región Autónoma Uygur de Xinjiang). Recursos Minerales, en adelante denominada Región de Xinjiang). El basamento precámbrico está ampliamente expuesto, y el más antiguo es el complejo Tog de la serie TTG, profundamente metamorfoseado, que está cubierto de manera discordante por rocas epicrustales metamorfoseadas de profundidad media. Los diques mesobásicos están densamente distribuidos en paralelo en rocas metamórficas profundas y rocas de granito. El número total es miles, la densidad es alta y son de color blanco y negro, formando un relieve especial que parece una "cebra", por eso se le llama ". cebra" en estado salvaje. "Grupo de paredes de roca (Oficina de Geología y Recursos Minerales de Xinjiang, 1993). Nunca ha habido un estudio detallado de la petrogeoquímica y la cronología isotópica de estos diques de diabasa. Este libro se centra en un estudio sistemático de los diques representativos en el área de Kuoksutag desde las perspectivas de la petrogeoquímica y la cronología isotópica, en un intento de proporcionar una perspectiva geocronológica y. Base petrogeoquímica para el estudio de la evolución tectónica en la zona.

II. Petrología y características petroquímicas

El grupo de diques básicos de Kuokesutag está ubicado en las áreas norte y sur de la Falla de Xingdi (Figura 1-1-1), y está compuesto principalmente. de a Consiste en una serie de paredes de roca de diabasa que son casi paralelas y aproximadamente equidistantes entre sí. La tendencia del grupo de paredes de roca es de aproximadamente 33°, casi vertical o ligeramente inclinada hacia el sureste, con un ángulo de inclinación de aproximadamente. 7°. Una sola veta de roca tiene de decenas de centímetros a varios metros de ancho y de decenas de metros a cientos de metros de largo. El centro de la veta tiene una estructura cristalina de grano medio fino y los bordes tienen bordes de condensación obvios. El borde es proporcional al ancho de la vena. Directamente proporcional, y varía desde unos pocos centímetros hasta más de diez centímetros. El grupo de diques se introduce en las rocas metamórficas y granitos del Precámbrico, con límites rectos y algunas características locales de tensión de seguimiento. La observación sistemática de secciones delgadas muestra que las rocas que forman la parte del borde condensado del grupo de la pared de roca generalmente tienen una estructura granular y columnar semieuédrica, de grano medio uniforme. Las partículas minerales en el centro de la pared de roca son más gruesas. y en su mayoría tienen una estructura subdiabásica. Los principales minerales que componen la roca son cantidades casi iguales de piroxeno y plagioclasa ordinarios. El piroxeno ordinario generalmente está anfiboletizado, epidotetizado, etc., y la plagioclasa está en su mayoría débilmente sericitizada. Además, contiene una pequeña cantidad de clorita y magnetita de titanio. Las muestras de roca de mineral de hierro, etc., generalmente son frescas.

Figura 1-1-1 Mapa geológico simplificado de la distribución de grupos básicos de paredes de roca en el área de Kuokesutag

(Revisado en base al mapa geológico 1:200.000 de Kuokesu)

1—Cuaternario; 2—Proterozoico; 3—Arcaico; 4—Masa de roca de granito; 5—Grupo dinamita; 6—Punto de muestreo

Los resultados del análisis químico del principal; Los elementos de la pared de roca se muestran en la Tabla 1-1-1. Las principales características del contenido de porcentaje de óxido: ①El contenido de SiO2 es 40,68 ~ 53,34, que generalmente pertenece al tipo de roca básica. ②El contenido total de hierro es de 8,47~14,52, con un promedio de 10,04. ③El contenido total de álcalis es de 3,50~5,85, con un promedio de 4,72, de los cuales w(K2O)/w(Na2O) está entre 0,29~0,50. ④El rango de TiO2 varía entre 1,07 y 3,2, generalmente entre 1,07 y 1,5.

Utilice el diagrama de discriminación de Irvine y Baragar (1971) (Figura 1-1-2) para identificar los atributos de la serie de rocas de las muestras. Los resultados muestran que, excepto una muestra que cae en el área de rocas de la serie alcalina. , todas las demás muestras se encuentran en el rango de la serie subalcalina. La serie subalcalina generalmente se puede dividir en la serie calco-alcalina y la serie de basalto toleítico. Por lo tanto, las muestras antes mencionadas pertenecientes a la serie subalcalina se colocaron en diagramas AFM (Irvine y Baragar, 1971) para determinar mejor sus propiedades. Los resultados del mapeo muestran (Figura 1-1-3) que generalmente pertenece a la serie calco-alcalina. Por lo tanto, las rocas de la pared de roca en esta área generalmente pertenecen a la serie subalcalina y tienen las características de composición química de la serie calco-alcalina.

Tabla 1-1-1 Resultados del análisis de los elementos principales de las muestras del grupo de pared de roca básica de Kuokesutag (wB/)

Nota: 1 a 6 en la tabla están determinados por factores geológicos y minerales. recursos Probados por el Centro Nacional de Pruebas Experimentales Geológicas del Ministerio; 7 a 9 se citan (Oficina de Geología y Recursos Minerales de Xinjiang, 1993).

Figura 1-1-2 (Na2O K2O)-Diagrama de identificación de series de rocas magmáticas de SiO2

(Según Irvine & Baragar, 1971)

Alk: alcalino serie Sub-Alk: serie subalcalina

Figura 1-1-3 Diagrama de discriminación de series de magma FeO*-(Na2O K2O)-MgO

(Según Irvine & Baragar, 1971)

Th: serie de basalto toleítico; Ca: serie calcoalcalina

3. Características de las tierras raras y oligoelementos

Resultados del análisis de oligoelementos y los elementos de tierras raras de la pared de roca se enumeran en la Tabla 1-1-2. De los resultados del análisis se puede ver que en la diabasa en el área de Kuoksutag, Sr, Ba, Ce, Zr, Sm y otros elementos son relativamente diferentes de las condritas (Boynton, 1984) o MORB tipo N (Pearce, 1984). están todos relativamente enriquecidos, mientras que P, Ti, Y, Yb, etc. son ligeramente más altos o más bajos que los MORB de tipo N, mientras que Sc, Cr, etc. están relativamente agotados, especialmente el agotamiento de Cr es muy obvio, que es similar a las características geoquímicas de oligoelementos del basalto intraplaca (Figura 1-1-4).

Tabla 1-1-2 Tabla de abundancia de elementos traza y de tierras raras de rocas del grupo de paredes de roca (wB/10-6)

Nota: Los datos de la tabla son proporcionados por el Prueba del antiguo Centro de Pruebas de Experimentos Geológicos del Ministerio de Geología y Recursos Minerales.

La abundancia de REE de todas las muestras y sus patrones de curva de partición estandarizados de condritas muestran que LREE está significativamente enriquecido (La/Yb) N=2,44~32,99, generalmente entre 4 y 6, excepto TG38 Excepto -6; y TG38-7, otras muestras tienen un agotamiento leve de Eu (δEu = 0,71 ~ 0,84), lo que generalmente indica que el magma original experimentó una cristalización por separación con plagioclasa como fase cristalina principal. Muestra las características de partición de tierras raras del típico basalto alcalino o calco-alcalino.

Figura 1-1-4 Patrón de distribución estandarizado de elementos de tierras raras en meteoritos de condrita del grupo de diques básicos de Kuoksutag

Era de formación

Utilice la misma. muestra para medir potasio y argón, y utilice el método de reducción para tomar muestras para garantizar la consistencia de la muestra tanto como sea posible. El potasio se mide utilizando un fotómetro de llama en una solución de patrón interno de litio y tampón de sodio. La reproducibilidad de mediciones repetidas es muy buena y el error relativo es generalmente inferior a 1.

El método de dilución isotópica se utiliza para medir el Ar. La muestra se coloca en un crisol de molibdeno desgasificado, se coloca en un sistema de extracción de Ar, se evacua y se cuece durante la noche a una temperatura constante de 200 °C. El gas liberado se absorbe mediante tamices moleculares. Todo el sistema de extracción se cuece a 450°C y se evacúa la bomba de difusión. La muestra se fundió usando un sistema de calentamiento por inducción de alta frecuencia y se purificó usando un horno de esponja de titanio, un horno de Cu-CuO y zeolita producida por Pertersen Company. La composición de isótopos de argón se midió utilizando un espectrómetro de masas RGA10 producido por VSS Company, equipado con una bomba molecular para vacío. Condiciones de vacío: el vacío del sistema es (6～7)×10-7Pa, el vacío del espectrómetro de masas es (4～5)×10-7Pa.

Nivel de fondo: 40Ar=(1,7~3,5)×10-13moles, 38Ar=(2,7~5,4)×10-14moles, 36Ar=(5,4~10,7)×10-14moles. El proceso de análisis y los parámetros experimentales son consistentes con los utilizados por Mu Zhiguo (1990), y las constantes utilizadas en el cálculo de la edad son los valores recomendados por la Federación Internacional de Geociencias (Curtis, 1981). Los resultados de la prueba se enumeran en la Tabla 1-1-3.

Tabla 1-1-3 Resultados de datación isócrona K-Ar de la pared de diabasa

Nota: Analista: Laboratorio de análisis de isótopos K-Ar, Departamento de Geología, Universidad de Pekín. Se refiere a la masa de la muestra; a la masa de la muestra utilizada para medir el argón.

El grupo de diques en esta área se introdujo en el cuerpo geológico precámbrico. No hay evidencia directa de las condiciones geológicas de su era de formación. Por lo tanto, se seleccionaron cuatro muestras con alteración débil para el trabajo de datación K-Ar convencional. muestra que las edades aparentes están dispersas. Utilizando la tecnología de isócronas K-Ar (Mu Zhiguo, 1990), se obtuvo una mejor isócrona con un coeficiente de correlación lineal de 0,9851 (Figura 1-15). La edad de la isócrona es 282,35 Ma y la relación inicial de 40Ar/36Ar es. 507.1. Para procesar los datos de análisis se utilizó el programa ISOPLOT. La edad isócrona es (282±15) Ma y el nivel de confianza es 95. El valor inicial de 40Ar/36Ar es 508.1. El valor inicial está lejos del valor atmosférico moderno (295,5), lo que conduce a una desviación en la edad aparente calculada utilizando los valores atmosféricos modernos, lo que da como resultado una edad aparente de 455,2 a 673,1 Ma. Esto también es consistente con el hecho geológico de que se produjo en un cuerpo geológico profundo, es decir, la profundidad del emplazamiento era relativamente grande y la fuente del magma que formó la pared de roca era relativamente profunda. de exceso de argón, lo que hace que la edad aparente sea significativamente mayor que su invasión real.

Figura 1-1-5 Ilustración de las isócronas (40Ar/36Ar)-(40K/36Ar) de toda la pared de diabasa en el área de Kuokesutag

Líneas isócronas La edad representa el tiempo transcurrido desde que la roca alcanzó un sistema encerrado en argón. La temperatura de sellado de la roca básica para el argón es relativamente alta, el espesor de la veta es pequeño y hay bordes de condensación comunes, lo que indica que la velocidad de enfriamiento es más rápida después de la invasión del magma. Por lo tanto, el tiempo desde la invasión del magma hasta la condensación y cristalización. Hasta el sellado con argón No mucho tiempo, la edad isócrona K-Ar se puede utilizar como la edad de la formación rocosa.

5. Características de los isótopos de He y Ar

El isótopo de He se midió en el Laboratorio de Investigación de Isótopos de Gas Inerte del Instituto de Geología de Depósitos Minerales de la Academia China de Ciencias Geológicas. se puede encontrar en la literatura relevante (Li Yanhe et al., 1997). La diabasa utilizada para el análisis de isótopos de He son todas muestras frescas de roca entera. Las muestras se dividen en pequeñas partículas de aproximadamente 6 mm y cada muestra pesa entre 500 y 800 mg. La muestra se calentó para desgasificar a 200°C durante 30 minutos y se fundió a 1500°C durante 40 minutos para fundir y descomponer completamente la muestra. El gas liberado se purifica cuatro veces mediante una bomba de esponja de titanio y una trampa fría de carbón activado, y los gases activos como H2, N2, O2, CO2, CH4, H2O y materia orgánica se congelan y adsorben. El He y el Ne puros entran en el sistema de análisis. Las trazas de H2, Ar y otros gases impuros que ingresan al sistema de análisis con He y Ne se purifican y se eliminan nuevamente mediante una bomba de sublimación de titanio que agrega nitrógeno líquido. Los isótopos se midieron con un espectrómetro de masas de gases nobles MI-12001 IG fabricado en Ucrania. 4He se recibe mediante una copa de Faraday y 3He se recibe mediante un multiplicador de electrones. La resolución del multiplicador se ajusta a 1200, lo que separa completamente los picos 3He y HD H3 sin necesidad de corrección HD H3. Antes de analizar la muestra, mida el gas estándar y realice cálculos basados ​​en los resultados de la medición del gas estándar. El estándar de trabajo es la atmósfera en Beijing y el valor de 3He/4He es 1,40×10-6. El valor en blanco de 4He es 2,129×10-11cm3STP. Generalmente, no es necesario corregir el valor en blanco de 4He. La precisión de la medición de la muestra es de 1 a 10. Los resultados se enumeran en la Tabla 1-1-4.

El valor 3He/4He de la diabasa en la zona de Kuruktagkuoksu de Xinjiang no cambia mucho, oscilando entre (2,03 y 7,1) × 10-7.

Es significativamente mayor que el valor 3He/4He de origen radiactivo y mucho menor que el valor 3He/4He del manto, lo que muestra que el isótopo He en la roca no es de un solo origen radiactivo. El valor de 3He no cambia mucho, oscilando entre (2,40~9,30)×10-12, y el valor de 4He cambia aún menos, oscilando entre (1,09~1,41)×10-5 (Figura 1-1-6). Las concentraciones de isótopos de diabasa 3He y 4He en esta área son generalmente más bajas que la concentración de isótopos de He en el área de Altai, pero los valores de 3He/4He son similares.

Tabla 1-1-4 Resultados de las pruebas básicas de He y Ar en diques de roca

Nota: Liu Yulin midió el isótopo Ar del Laboratorio de Isótopos K-Ar de la Universidad de Pekín; fue medido por Geología de China Medido por Song Hebin, Li Yanhe y Li Jincheng en el Laboratorio de Isótopos de Gases Nobles del Instituto de Geología de Depósitos Minerales de la Academia de Ciencias.

Figura 1-1-6 Diagrama de composición de isótopos de helio de la diabasa

P—helio primordial; M—helio del manto; R—helio radiactivo ☆—diabasa de Altai;○—resultados de esta área

Los valores de 40Ar/39Ar que se muestran en la Tabla 1-1-4 varían de 803 a 1214, lo que muestra un exceso obvio de 40Ar en relación con el aire. La concentración de 36Ar no cambia mucho, oscilando entre (1,60~3,29)×10-8, y la concentración de 40Ar tiene características similares, oscilando entre (1,94~3,58)×10-5. De este resultado se puede excluir la influencia de la contaminación del aire durante el análisis.

El valor de 3He/36Ar en diabasa en esta zona es muy bajo, distribuido en el rango de (0,88~3,60)×10-4, lo que concuerda con las inclusiones de lherzolita en el basalto cenozoico de Hannuoba. El valor de 3He/36Ar [(0,14~1,24)×10-4] (Xu Sheng et al., 1997) es similar. El valor 3He/36Ar se considera el isótopo original, y los gases raros no radiactivos del manto son los gases originales atrapados durante la acumulación de materiales terrestres. El valor de 3He/36Ar en las distintas capas de la tierra varía mucho y no existe un valor fijo. Esto está relacionado con la desgasificación de la tierra y el origen de los gases raros. El valor de 3He/36Ar de la diabasa en el área de Kuruktag es muy bajo, mucho menor que el valor inferido de 3He/36Ar del manto (1) (O'Nions et al., 1994). Esto puede deberse a la formación de diabasa. Fue causado por la pérdida de 3He en la transformación posterior. El 4He y el 40Ar son de origen radiactivo y actualmente es difícil dar el valor característico del 4He/40Ar en el manto. El valor de 4He/40Ar de la diabasa de Kuruktag es 0,40-0,63, que está cerca del valor estimado de 4He/40Ar del manto superior de 2-3 (O'Nions et al., 1994).

En el diagrama (3He/4He)-(40Ar/36Ar) (Figura 1-1-7), se puede observar que las características de los isótopos He y Ar son el resultado de la mezcla de los isótopos originales. manto y fuentes radiactivas. Esto se debe a que los puntos de datos se distribuyen básicamente cerca de la línea de mezcla P-R.

Figura 1-1-7 Diagrama de relación (3He/4He)-(40Ar/36Ar)

P—penacho del manto; A—Aire; M—manto de la dorsal oceánica; R —Origen radiactivo; C—Corteza; ○—Resultados de esta área

Los datos geoquímicos de isótopos de He y Ar de la diabasa en el área de Kuruktag indican que su magma se originó en el manto. La composición actual de isótopos de He indica que se trata de una mezcla de He del manto y He de origen radiactivo o He de la corteza. El valor inicial del isótopo de argón ha recibido menos atención. Las razones principales son: en primer lugar, la existencia del argón inicial se reconoció relativamente tarde, en segundo lugar, el valor inicial del argón varía ampliamente; Kaneoka & Takaoka (1985) estudiaron los valores iniciales de 40Ar/36Ar y 3He/4He en materiales de diferentes áreas de origen y distinguieron cuatro fuentes: basalto de dorsales oceánicas (MORB), pluma del manto (Plume), corteza continental y atmósfera. . Los valores de referencia de 3He/4He y 40Ar/36Ar para los cuatro componentes del extremo se dan respectivamente como 1,1×10-5, 2×104; 6×10-5, 4×10-7, 1500; 1,4×10-6, 295,5.

El valor inicial de 40Ar/36Ar de los diques de roca básicos en el área de Kuruktag es 507, que es el más cercano al valor de la pluma caliente del manto. Puede ser que el magma causado por la pluma caliente del manto. fue afectado por la intrusión durante la intrusión ascendente. El valor inicial aumenta debido a la contaminación del material de la corteza.

Según el análisis característico de elementos principales, oligoelementos y tierras raras en muestras de rocas (Zhang Zhicheng, et al., 1998), el grupo de diques básico en esta área es un basalto de serie calco-alcalino. Tiene las características de bajo Al2O3, alto FeO *, CaO, etc., los elementos ligeros de tierras raras y los elementos litófilos de iones grandes están obviamente enriquecidos, mientras que algunos elementos de metales de transición se agotan. También refleja que se derritió y añadió una gran cantidad de material de la corteza continental.

En resumen, el grupo de diques básicos de Kuruktag tiene el origen de una pluma térmica del manto, que puede estar relacionada con el rifting del Pérmico Inferior desarrollado en los cinturones estructurales de Tarim y Tianshan. También implica que el rifting en las áreas antes mencionadas puede estar controlado por actividades tectónicas más profundas, tal vez como resultado de la actividad límite entre la corteza y el manto.

6. Importancia geotectónica

Según el análisis de las características de elementos mayoritarios, oligoelementos y tierras raras en muestras de rocas, los diques básicos en esta zona son de series calco-alcalinas. los basaltos, con las características de bajo Al2O3, alto FeO*, CaO, etc., elementos ligeros de tierras raras y elementos litófilos de iones grandes se enriquecen significativamente, mientras que algunos elementos de metales de transición se agotan.

El valor 3He/4He de la diabasa no cambia mucho, oscilando entre (2,03~7,1)×10-7. Es significativamente mayor que el valor 3He/4He de origen radiactivo y mucho menor que el valor 3He/4He del manto, lo que muestra que el isótopo He en la roca no es de un solo origen radiactivo. El valor de 40Ar/36Ar del grupo de paredes de roca varía de 803 a 1214, mostrando un exceso obvio de 40Ar en relación con el aire. 36Ar no cambia mucho, oscilando entre (1,60~3,29)×10-8. La concentración de 40Ar tiene características similares, oscilando entre (1,94~3,58)×10-5. La relación inicial de 40Ar/36Ar es 507. La relación inicial más alta de 40Ar/36Ar es significativamente mayor que la del argón atmosférico, mayor que la del tipo pluma del manto (tipo P) y menor que la del tipo MORB (tipo M), lo que refleja la información del argón de fuente profunda (Kaneoka y Takaoka, 1985). revelando así que el magma del grupo de diques máficos puede originarse en el manto. Las características isotópicas de He y Ar de la diabasa en el área de Kuruktag son el resultado de una mezcla de fuentes originales del manto y radiactivas o fuentes de la corteza, que pueden estar relacionadas con el rifting del Pérmico Inferior desarrollado en los cinturones estructurales de Tarim y Tianshan. También implica que el rifting en las áreas antes mencionadas puede estar controlado por actividades tectónicas más profundas.

Los diques básicos son producto de tectónica extensional a gran escala (Fahrig, 1987; Chen Xiaode et al., 1994). La profundidad de consolidación es generalmente de 5 a 15 km (Chen Xiaode et al., 1983). que es la corteza media, y está estrictamente controlada por el campo de tensión tectónica. La identificación del grupo de diques básicos del Pérmico Inferior refleja la existencia de tectonismo extensional a gran escala en el Pérmico Inferior en esta área. También es consistente con el tiempo de desarrollo de rocas volcánicas básicas y grupos de diques en otras áreas de la cuenca del Tarim durante este período (Yang Shufeng et al., 1996). Esto demuestra que toda la zona norte de la Cuenca del Tarim experimentó una extensión a gran escala al final del Paleozoico Superior. La extensión en este período puede estar relacionada con la post-extensión en el contexto del levantamiento orogénico de las montañas Tianshan al final del Paleozoico. También muestra que el levantamiento del área de Kuruktag ha aumentado de 5 a 15 km desde el Pérmico temprano hasta el presente, lo que es consistente con la evidencia geológica de que el basamento Precámbrico está ampliamente expuesto en esta área.

Referencias

Chen Xiaode, Shi Lanbin.1983. Estudio preliminar del grupo de paredes de diabasa de Wutai-Taihang Scientific Bulletin, 28(16): 1002～1005