库车坳陷三叠系碎屑重矿物成分及其物源属性.pdf

书书书第８８卷第５期２０１４年５月地质学报ＡＣＴＡＧＥＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．８８Ｎｏ．５Ｍａｙ２０１４注本文为国家自然科学基金项目（编号４０９７２０８２和４１１７２０９７）资助成果。收稿日期２０１３－０６－１９；改回日期２０１３－１１－０４；责任编辑周健。作者简介王松，男，１９８７年生，博士研究生，沉积学专业，Ｅｍａｉｌｗｓｏｎｇ０５６４＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者李双应，男，教授，沉积学专业，Ｅｍａｉｌｌｓｙｓｔｅｖｅｎ＠１２６．ｃｏｍ。库车坳陷三叠系碎屑重矿物成分及其物源属性王松，李双应，杨栋栋，程成合肥工业大学，合肥，２３０００９内容提要库车坳陷三叠系发育良好，出露齐全，主要由陆相碎屑岩组成。本文运用电子探针微区成分分析方法，对库车坳陷北部三叠系砂岩中石榴子石、电气石、铬尖晶石进行了矿物化学成分分析。结果显示，碎屑石榴子石主要富含铁铝榴石，其次为镁铝榴石、锰铝榴石，钙铝榴石含量较低，他们主要来自于低级高级变质岩和花岗岩；电气石主要来自于变质沉积岩和花岗岩；铬尖晶石则主要源自岛弧玄武岩、洋岛玄武岩和与俯冲相关的橄榄岩。综合石榴子石与电气石研究结果表明，上三叠统碎屑物质更多地来自高级变质岩和花岗岩，而下三叠统碎屑物质主要源自低级变质岩和花岗岩。通过对比西南天山榴辉岩、片麻岩中石榴子石成分，本文所研究的高镁石榴子石以低钙铝榴石含量与榴辉岩中石榴子石相区别，而与片麻岩中石榴子石成分相似。西南天山榴辉岩在三叠纪时期可能尚未剥露至地表，但片麻岩已有相当范围的出露。上三叠统的碎屑铬尖晶石可能主要来自中天山及南天山的岛弧岩浆岩及蛇绿岩，部分源自洋岛玄武岩，为南天山多岛海造山提供了沉积学证据。关键词南天山；库车；三叠系；重矿物；物源沉积岩包含了大陆地壳的成分、构造演化及生长历史等重要信息（ＤｉｃｋｉｎｓｏｎａｎｄＳｕｃｚｅｋ，１９７９；ＲｏｓｅｒａｎｄＫｏｒｓｃｈ，１９８６，１９８８；Ｃｏｘｅｔａｌ．，１９９５；Ｇａｏｅｔａｌ．，１９９９；Ｇａｒｚａｎｔｉｅｔａｌ．，２００７）。物源分析可以重现沉积物或沉积岩沉积前的历史，包括搬运距离、方向、源区的背景、气候以及源岩的类型（Ｐｅｔｔｉｊｏｈｎｅｔａｌ．，１９８７），进而为物源区的构造演化历史提供制约（Ｂｈａｔｉａ，１９８３；ＷｅｌｔｊｅａｎｄＥｙｎａｔｔｅｎ，２００４；ＬｉＲＷｅｔａｌ．，２００４；ＬｉＺｅｔａｌ．，２００４；ＬｉＳＹｅｔａｌ．，２００６；李双应等，２００４，２００５）。塔里木盆地北缘库车坳陷紧邻天山造山带，不少学者开展了该地区中新生代沉积物源的研究，以揭示库车坳陷与天山造山带的盆山耦合特征。这些研究主要包括岩石学、地球化学以及部分单矿物颗粒分析等（Ｇｒａｈａｍｅｔａｌ．，１９９３；Ｈｅｎｄｒｉｘ，２０００；ＬｉＺｅｔａｌ．，２００４；ＬｉａｎｄＰｅｎｇ，２０１０；李忠等，２００４；李双建等，２００６ａ，２００６ｂ，２００７；刘磊等，２０１１）。岩石学和地球化学方法在研究单一物源的情况下可以取得良好的效果，但是在多重物源的情况下，由于平均效应，使得这两种方法均不能取得理想的效果（王建刚等，２００８），碎屑重矿物单颗粒分析方法在这方面具有独特的优势。但是，对于库车坳陷沉积物单矿物的研究也仅限于上三叠统至新近系，此外，上三叠统碎屑矿物成分分析也仅见长石及多硅白云母。随着碎屑重矿物物源分析方法的广泛运用（Ｍｏｒｔｏｎ，１９８５，１９８６；ＨｅｎｒｙａｎｄＧｕｉｄｏｔｔｉ，１９８５；王建刚等，２００８；李双建等，２００６ａ；雷刚林等，２０１１），使得这些分析方法日趋成熟，因此，本文拟通过对库车河剖面三叠系碎屑石榴子石、电气石以及铬尖晶石成分分析，试图弥补前人对该地区沉积记录信息提取的不完整，并揭示其物源属性以及揭示天山造山带三叠纪时期的隆升及剥蚀状态。１区域地质背景天山造山带作为世界上规模最大的造山带之一，东西长２５００ｋｍ，南北宽几百千米，经由塔里木陆块、中天山岛弧与准噶尔陆块古生代的拼合形成（Ｘｉａｏｅｔａｌ．，２００８；Ｇａｏｅｔａｌ．，２００９）。天山中新生代的隆升为地处塔里木盆地北缘、天山南麓的库车坳陷提供物质来源。目前，南天山出露的主要是古生代未变质或浅变质的沉积岩、蛇绿岩、岩浆侵入体和火山岩，以及中新生代沉积盆地；而中天山第５期王松等库车坳陷三叠系碎屑重矿物成分及其物源属性具有明显的岛弧属性，发育一系列古生代岛弧火山岩及结晶基底（图１）。库车坳陷位于塔里木盆地北部，呈东西向展布，长４５０ｋｍ，东起库尔勒，西至阿合奇，南北宽２０～６０ｋｍ，南界在库车喀什公路一线，北到天山南麓。库车坳陷由晚二叠世开始发育，是经历了多期构造运动叠加于古生代被动陆缘之上的中新生代叠合前陆盆地（贾承造等，１９９７）。库车坳陷是由南天山多次逆冲形成的不对称箕形盆地，其地层以中新元古界变质岩和震旦系下二叠统沉积岩为基底，其上覆盖厚达万米的中新生代陆相碎屑岩沉积。图１天山及邻区构造格架与采样剖面位置（据李忠等，２００４）Ｆｉｇ．１ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｓｈｏｗｉｎｇｔｅｃｔｏｎｉｃｕｎｉｔｓｉｎｔｈｅＴｉａｎｓｈａｎａｎｄａｄｊａｃｅｎｔｒｅｇｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｓａｍｐｌｉｎｇｐｒｏｆｉｌｅ（ａｆｔｅｒＬｉＺｈｏｎｇｅｔａｌ．，２００４）库车坳陷三叠系发育良好，从下到上依次为俄霍布拉克组、克拉玛依组、黄山街组和塔里奇克组。俄霍布拉克组主要发育灰绿、紫红色中厚层砂岩、泥岩，底部为浅灰绿灰白色厚层块状砾岩、砂岩，厚１１８．０～５４１．０ｍ；克拉玛依组下部为紫红色泥岩，上部为灰色泥岩、灰绿色中厚层细砾岩与灰色泥岩互层，厚２００．０～８８５．０ｍ；黄山街组为灰色厚层块状泥岩、灰绿色中厚层砂岩互层，底部为灰绿色中厚层块状含砾砂岩夹砾岩透镜体，厚３０．０～５５９．０ｍ；塔里奇克组下部为灰白色中厚层砾岩、粗砂岩夹煤层，上部为灰绿色砂岩、泥岩、砾岩夹煤层，厚２６．０～４９７．０ｍ。已有研究表明，库车坳陷三叠纪沉积体系演化主要分为两个阶段①早三叠世的河流－冲积沉积体系；②中晚三叠世的湖泊－三角洲沉积体系（贾进华等，２００２；黄克难等，２００３；纪云龙等，２００３；李忠等，２００４）。结合岩石学、地层学、沉积学、古流分析，表明库车坳陷三叠系碎屑物质主要来自北侧的天山造山带，具有明显的再旋回造山带构造属性（Ｈｅｎｄｒｉｘｅｔａｌ．，１９９２；Ｈｅｎｄｒｉｘ，２０００；李忠等，２００４）。２采样与分析方法本文共选取库车坳陷北部库车河剖面俄霍布拉克组Ｔ０８３、克拉玛依组Ｔ０８８和塔里奇克组Ｔ１０６三个样品。Ｔ０８３为俄霍布拉克组下部含砾砂岩，Ｔ０８８为克拉玛依组中部粗粒岩屑砂岩，Ｔ１０６为塔里奇克组上部含砾砂岩。所采集样品重量约１．５ｋｇ，先将样品破碎至１００ μｍ左右，通过磁法、重液分选，然后在双目镜下手工挑选出不同的单矿物颗粒。重矿物单颗粒电子探针分析在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室完成，仪器型号为ＪＸＡ－８１００型电子探针，工作条件加速电压１５ｋＶ，束流２０ｎＡ，束斑直径５μｍ。分析结果见表１～３。３结果与讨论３．１石榴子石石榴子石常见于各种变质岩中，同时也见于岩浆岩中（ＭａｎｇｅａｎｄＭｏｒｔｏｎ，２００７）。石榴子石主要分为两个系列即铝质系列和钙质系列，铝质系列包括镁铝榴石、铁铝榴石和锰铝榴石，钙质系列包括钙９１９地质学报ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｇｅｏｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ／ｄｚｘｂ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐｘ２０１４年表１天山南缘三叠系砂岩中石榴子石电子探针分析结果（％）Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅａｎａｌｙｓｅｓ（％）ｏｆｇａｒｎｅｔｓｉｎｔｈｅＴｒｉａｓｓｉｃｓａｎｄｓｔｏｎｅｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＴｉａｎｓｈａｎ样品库车河克拉玛依组Ｔ０８８１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５ＳｉＯ２３８．１４３９．８９３７．９５３８．３１３７．５１３８．６０３７．４１３７．５５３７．８９３９．８９３７．６２３９．８２３８．１３３８．６３３７．４７ＴｉＯ２０．０４０．０４０．０００．０００．０１０．０１０．０７０．０８０．０１０．０９０．０００．０５０．０３０．０００．０６Ａｌ２Ｏ３２２．３３２２．９５２１．９０２２．０９２２．１２２２．３６２１．７６２１．４１２１．８５２３．２３２１．８６２２．８１２２．０３２２．２７２１．７２ＦｅＯ３０．２９２７．０５３０．８３３１．５９２９．３２２９．８７２８．５３２８．４４３１．０４２６．５８２８．６７２５．１２２９．３３３０．００３０．２０ＭｎＯ６．５３０．５４６．５７１．９１８．５２２．１３８．７８８．９９６．２９０．７８８．６８０．４９４．７８１．３５７．１６ＭｇＯ２．５８１０．０６２．６９５．３７２．４５６．５０２．６０２．２３２．４７１０．１０２．４２１１．０４５．０１６．３３２．３７ＣａＯ２．２９１．２３１．３４１．０９１．５０１．５２１．６３１．７４１．９３１．２０１．６８１．２２１．２２２．０８１．５１Ｎａ２Ｏ０．０５０．０００．１１０．０５０．０４０．０４０．０８０．０７０．０７０．０７０．０３０．０３０．０３０．１２０．１０Ｋ２Ｏ０．０００．０１０．０００．０１０．０２０．０４０．０１０．０００．０２０．０１０．０３０．０００．０２０．０４０．００ＮｉＯ０．０００．０２０．０００．０５０．０１０．０４０．０００．０２０．０３０．０００．０００．０００．０００．０００．００Ｃｒ２Ｏ３０．０４０．０５０．０１０．０２０．０４０．０５０．０００．０００．０３０．０３０．０００．０７０．０４０．０３０．００Ｔｏｔａｌ１０２．２７１０１．８３１０１．３９１００．４８１０１．５４１０１．１５１００．８８１００．５２１０１．６０１０１．９９１００．９８１００．６５１００．６１１００．８５１００．５９Ｓｉ２．９９８３．０００３．０１３３．０１５２．９８１２．９９３２．９８８３．０１８３．００６２．９９１３．００５３．００５３．００４３．０００３．００５ＴＡｌ０．００２０．００００．００００．００００．０１９０．００７０．０１２０．００００．００００．００９０．００００．００００．００００．００００．０００Ａｌ（Ｏ）２．０６６２．０３２２．０４８２．０４７２．０５１２．０３５２．０３５２．０２６２．０４２２．０４２２．０５６２．０２７２．０４４２．０３７２．０５１Ｆｅ３＋０．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．０００Ｔｉ０．００２０．００２０．００００．００００．００１０．００１０．００４０．００５０．００１０．００５０．００００．００３０．００２０．００００．００４Ｃｒ０．００２０．００３０．００１０．００１０．００３０．００３０．００００．００００．００２０．００２０．００００．００４０．００２０．００２０．０００Ｆｅ２＋１．９９２１．７０１２．０４７２．０７９１．９４９１．９３７１．９０６１．９１１２．０６０１．６６７１．９１５１．５８５１．９３３１．９４８２．０２５Ｍｇ０．３０２１．１２８０．３１８０．６３００．２９００．７５１０．３１００．２６７０．２９２１．１２９０．２８８１．２４２０．５８８０．７３３０．２８３Ｍｎ０．４３５０．０３４０．４４２０．１２７０．５７３０．１４００．５９４０．６１２０．４２３０．０５００．５８７０．０３１０．３１９０．０８９０．４８６Ｃａ０．１９３０．０９９０．１１４０．０９２０．１２８０．１２６０．１３９０．１５００．１６４０．０９６０．１４４０．０９９０．１０３０．１７３０．１３０Ｎａ０．００８０．００００．０１７０．００８０．００６０．００６０．０１２０．０１１０．０１１０．０１００．００５０．００４０．００５０．０１８０．０１６Ｋ０．００００．００１０．００００．００１０．００２０．００４０．００１０．００００．００２０．００１０．００３０．００００．００２０．００４０．０００Ａｌｍ６８．１６５５７．４２４７０．０７４７０．９９９６６．２７８６５．５６０６４．６２７６５．００６７０．０９０５６．６６０６５．２６７５３．６０８６５．６６７６６．２０２６９．２４９Ａｎｄ０．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．０００Ｇｒｏｓｓ６．４７５３．１９５３．８７０３．０７５４．２１６４．１１９４．７３０５．０９５５．４８７３．１８７４．９００３．１２４３．３７２５．７８７４．４３６Ｐｙｒｏｐｅ１０．３５０３８．０６９１０．８９９２１．５１４９．８７２２５．４３１１０．４９９９．０８６９．９４２３８．３７９９．８２０４１．９９８１９．９９５２４．９００９．６８７Ｓｐｅｓｓ１４．８８３１．１６１１５．１２５４．３４８１９．５０６４．７３５２０．１４４２０．８１２１４．３８５１．６８４２０．０１３１．０５９１０．８３９３．０１７１６．６２８Ｕｖａｒｏ０．１２８０．１５００．０３２０．０６４０．１２８０．１５６０．００００．００００．０９６０．０９１０．００００．２１２０．１２７０．０９４０．０００样品库车河克拉玛依组Ｔ０８８１６１７１８１９２０２１２２２３２４２５２６２７２８２９３０ＳｉＯ２３７．４５３７．４０３７．３８３８．１７３７．４４３７．２６３７．３３３７．３５３７．４２３８．０４３７．２９３９．７８３７．２６３８．４４３７．８５ＴｉＯ２０．０００．１５０．０２０．０１０．０１０．０１０．０４０．０８０．０４０．０００．０５０．０２０．０００．０００．０２Ａｌ２Ｏ３２１．６５２１．４７２１．７２２２．２６２２．１２２１．８０２２．０１２１．５０２１．５７２２．０９２１．７８２３．０１２１．９９２２．０９２１．８６ＦｅＯ２８．８７２９．７３３１．３１２８．５９２９．８８２９．６９２９．８７２９．７０３０．１７３０．２９２９．０６２５．８８２８．８７３０．５８３１．４１ＭｎＯ７．５７７．９３６．４２３．１６７．６７８．１６７．１０８．１３７．１６３．０２８．５９０．６３９．２９１．９８６．４７ＭｇＯ２．４０２．３１２．５４５．２１２．６０２．４８２．５２２．６５２．４５５．２７２．３９１０．３７２．３１６．４５２．５９ＣａＯ２．６４１．６２１．１６３．４２１．６９１．３９１．５８１．０４１．７３１．７２１．３０１．１５１．３８１．００１．６９Ｎａ２Ｏ０．１５０．０２０．０００．０８０．０１０．０２０．１３０．０９０．０００．０１０．０６０．０１０．０３０．０９０．０２Ｋ２Ｏ０．０５０．０００．０２０．０４０．０１０．０３０．０１０．０３０．０００．０３０．０４０．０００．０３０．０２０．０２ＮｉＯ０．０００．０３０．０３０．０４０．０００．０００．０１０．０００．０３０．０００．０１０．０００．０６０．０５０．００Ｃｒ２Ｏ３０．０３０．０１０．０３０．０６０．０１０．０００．０００．０００．０１０．０４０．０３０．０５０．０４０．０６０．００Ｔｏｔａｌ１００．８２１００．６６１００．６３１０１．０３１０１．４３１００．８３１００．６０１００．５７１００．５７１００．５０１００．６０１００．９０１０１．２７１００．７５１０１．９２Ｓｉ２．９８９３．００４３．００１２．９７６２．９７４２．９８４２．９８７２．９９７３．００４２．９９３２．９９４３．００７２．９７５２．９９７２．９９６ＴＡｌ０．０１１０．００００．００００．０２４０．０２６０．０１６０．０１３０．００３０．００００．００７０．００６０．００００．０２５０．００３０．００４Ａｌ（Ｏ）２．０２４２．０３１２．０５４２．０２０２．０４４２．０３９２．０６１２．０２９２．０３９２．０３９２．０５３２．０４９２．０４３２．０２５２．０３４Ｆｅ３＋０．００１０．００００．００００．００６０．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．０００Ｔｉ０．００００．００９０．００１０．００１０．００１０．００１０．００２０．００５０．００２０．００００．００３０．００１０．００００．００００．００１Ｃｒ０．００２０．００１０．００２０．００４０．００１０．００００．００００．００００．００１０．００２０．００２０．００３０．００３０．００４０．０００Ｆｅ２＋１．９２６１．９９７２．１０２１．８５９１．９８５１．９８８１．９９９１．９９３２．０２５１．９９３１．９５１１．６３６１．９２８１．９９４２．０７９Ｍｇ０．２８６０．２７７０．３０４０．６０６０．３０８０．２９６０．３０１０．３１７０．２９３０．６１８０．２８６１．１６９０．２７５０．７５００．３０６Ｍｎ０．５１２０．５３９０．４３７０．２０９０．５１６０．５５３０．４８１０．５５３０．４８７０．２０１０．５８４０．０４００．６２８０．１３１０．４３４Ｃａ０．２２６０．１３９０．１０００．２８６０．１４４０．１１９０．１３５０．０８９０．１４９０．１４５０．１１２０．０９３０．１１８０．０８４０．１４３Ｎａ０．０２３０．００３０．００００．０１２０．００２０．００３０．０２００．０１４０．００００．００２０．００９０．００１０．００５０．０１４０．００３Ｋ０．００５０．００００．００２０．００４０．００１０．００３０．００１０．００３０．００００．００３０．００４０．００００．００３０．００２０．００２Ａｌｍ６５．３０４６７．６３８７１．４４１６２．８２２６７．２２４６７．２３９６８．５４５６７．５１５６８．５６０６７．３９１６６．５２０５５．６８４６５．３６９６７．４１０７０．１９８Ａｎｄ０．０７００．００００．００００．２８２０．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．００００．０００Ｇｒｏｓｓ７．４９０４．６９０３．２９４９．１８７４．８３９４．０３３４．６４５３．０２９５．００４４．７７６３．７１５３．０１７３．８７５２．６３７４．８３９Ｐｙｒｏｐｅ９．６８４９．３６８１０．３３１２０．４６８１０．４２７１０．０１２１０．３０８１０．７３８９．９２５２０．９０１９．７５２３９．７７３９．３２４２５．３４５１０．３１８Ｓｐｅｓｓ１７．３５５１８．２７２１４．８３６７．０５４１７．４７７１８．７１７１６．５０２１８．７１８１６．４７９６．８０５１９．９１５１．３７３２１．３０４４．４２１１４．６４５Ｕｖａｒｏ０．０９６０．０３２０．０９７０．１８７０．０３２０．００００．００００．００００．０３２０．１２６０．０９７０．１５３０．１２８０．１８８０．００００２９第５期王松等库车坳陷三叠系碎屑重矿物成分及其物源属性续表１样品库车河塔里奇克组Ｔ１０６１２３４５６７８９１０１１１２１３１４ＳｉＯ２３７．７７３７．７３３８．０７３７．７５３９．０５３９．１８３８．８６３７．５８３８．５３３８．１０３７．６８３９．０３３８．８５３７．６９ＴｉＯ２０．０００．０５０．０００．０５０．０１０．０４０．０３０．０００．０１０．０５０．０２０．０５０．０１０．０４Ａｌ２Ｏ３２２．１０２１．５９２１．９２２１．８６２２．３７２２．６４２２．１９２１．７９２２．２２２２．２８２２．２６２２．４３２２．８０２１．９３ＦｅＯ３０．１４３５．０１２６．９０３４．１６３１．３４３１．２５２９．４４２９．３８３１．９７３５．３８３１．５９３０．７２２７．４０２８．２６ＭｎＯ６．１４２．９９１０．１５１．２２０．８７

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关键词：: 库车三叠系碎屑矿物成分及其属性施工组织煤矿开采 20201110150544291100 煤矿开采采矿技术煤矿文库，行业标准法律法规培训课件案例分析规程措施技术规范煤矿论文考试题库技术方案技术标书施工组织技术总结安全管理通知公告设计图纸实用文档图书资料文档下载在线阅读视频课程培训视频

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