Question

区域地质构造基本特征

Answer 1

综上所述，各种地质记录表明，北祁连山加里东褶皱带实际上是在大陆裂谷体制（〓）的基础上发展演化而成的古板块构造体系（O—S）的体现（图1-8）。其间经历了自陆裂拉张形成洋盆，而后经洋盆扩张、俯冲—消减，直至海盆闭合碰撞造山的全过程。

1.大陆裂谷体制海相火山活动

以中寒武统下部钙碱质酸性火山岩和上部基性火山岩的双峰式海相火山－沉积岩系为特征。据火山岩岩浆学研究（夏林圻等，1991、1996），北祁连山东段白银地区及研究区面碱沟—清水沟—尕大坂地区所测剖面均为“双峰式”特征。其Sr同位素具有壳幔混合的特点，基性火山岩微量元素具有大陆裂谷玄武岩之“穗齿状”特征（见图1-9、1-10）。火山岩主元素、微量元素及Sr同位素的初始比值均具双峰式或双端员特征。代表源岩浆具有幔源与陆壳部分熔融的二元混合成因，为大陆裂谷环境。

2.古板块构造体制海相火山活动

北祁连山的古板块构造体制是在大陆裂谷体制的基础上发展演化而成的。从目前保存的北祁连山“三分构造格局”（邬介人等，1997、1998），即中间复背斜（

）、两边复向斜（O）来看，奥陶纪火山岩系几乎遍布全区，然而它们的岩石地球化学特征及矿物学特征却存在很大差别，依据前人研究成果（夏林圻等，1996；冯益民等，1996，张瑞林等，1997；邬介人等，1994、1997）现分述如下。

1）奥陶纪洋脊（洋岛）型火山活动

图1-8　祁连山板块构造体制大洋盆地构造演化模式（据冯益民等，1996)

A—西段；B东段；SS—陆棚浅海；FS裂陷槽；OCEAN—大洋盆地；IA—岛弧；IAB—弧间盆地；BAB—弧后盆地；RF—裂谷；R•OCEAN—残留洋盆；R•SEA残留海盆；C•M•SEA陆表海；MC—岩浆房；SC—俯冲杂岩（含高压变质岩岩块及岩片）；M—地幔

作为存在加里东古洋壳的洋脊（洋岛）型火山岩带主要分布于托勒山北坡的玉石沟—川刺沟一带，以残存的蛇绿岩洋壳为特征。该蛇绿岩的组成自下而上为超基性岩、辉长－辉绿岩、枕状熔岩、硅质岩和凝灰岩。并在其蛇绿岩序列底部变质橄榄岩层中发现有交代型金云母（夏林圻、夏祖春等，1995），表明此古洋壳火山岩组合源于交代型富集地幔。

2）沟－弧－盆的火山活动

在北祁连山沟－弧－盆体系中，出露完整、分布连续性好的单元属岛弧和弧后盆地及代表

图1-9　郭米寺—下沟细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式（据夏林圻等，1995)

1—郭米寺—下沟细碧岩类；2—Rio Grande大陆裂谷碱性玄武岩

图 1-10　白银厂细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式（据夏林圻等，1995)

1—白银厂细碧岩类；2—Rio Grande大陆裂谷碱性玄武岩

这两种环境的相应沉积物，而代表古海沟环境的地质体则是由大洋板块俯冲、刨铲，不断在弧前增生而形成的以蓝闪片岩带，基性—超基性岩块、火山岩岩片、混杂堆积岩、放射虫硅质岩残片、滑塌堆积、浊流沉积和复理石等组成的俯冲杂岩为特征（许志琴等，1994）。目前已发现的有两条：一条规模较大，西起昌马，向东经石油河—边麻沟—清水沟—百经寺，直至景阳岭（吴汉泉，1982、1991）；第二条仅出露于白泉门以西九个泉一带，规模较小。据蓝片岩中蓝闪石和多硅白云母的同位素年龄388～459Ma（吴汉泉，1987；肖序常等，1988），以及岛弧和弧后盆地型火山岩的Sm-Nd及Rb-Sr等时线年龄486～445Ma（夏林圻、夏祖春等，1996）来看，该俯冲杂岩带的俯冲作用几乎贯穿了整个奥陶纪。

岛弧火山岩发育于古海沟俯冲带的北东侧，沿走廊南山分布，以早中奥陶世的岛弧火山杂岩为主，部分地区与原大陆裂谷系双峰式海相火山岩或含矿岩系相伴出露（白银地区、清水沟—尕大坂一带等），表明从寒武纪到奥陶纪，海相火山岩是由裂谷类型到岛弧类型演化而成的。其中研究程度较高，被视为成熟岛弧的岩石学标志为甘肃永登石灰沟的岛弧火山岩岩石组合（夏林圻等，1991、1996），即下部拉斑玄武岩、中部钙碱性岩、上部碱性岩的岩石组合。反映其岛弧火山作用，由早至晚，随着距离海沟俯冲消减带由近而远，呈现非常特征的递进式演变。

弧后盆地火山岩带发育于岛弧火山岩带的北东侧，沿走廊南山北坡分布。不仅可以见到来自岛弧的直接沉积形成的火山物质，还包括极特征的，未经固结成岩而再搬运沉积的火山碎屑复理石建造和少量火山熔岩，在少数地段还发现其中尚有源自弧后强力拉张导致洋壳型蛇绿岩在板后侵位而形成的类扩张脊型火山岩（张瑞林等，1997），此类火山岩岩石地球化学研究，证明这种火山岩具有十分清晰的岛弧和洋脊火山岩双重岩石地球化学特点，如TiO₂含量一部分大于1%，一部分小于1%，微量元素地球化学特征一部分类似于地幔柱型洋脊玄武岩，另一部分类似于岛弧拉斑玄武岩。并具有明显的过渡性特点，这些地球化学的复杂多重性，表明其源区物质组成应当具有多种组分混合的特点。具有来自深部幔源和来自浅部消减带壳源的不同物质来源不均匀混熔的特色。

到晚奥陶世，大洋扩张脊已不再活动，岛弧扩张及弧后扩张不再出现，火山作用的规模和强度急剧收敛，然而大洋板块通过海沟的俯冲消减仍在进行。其结果导致整个北祁连大洋由扩张状态转入收缩状态。取代火山作用的是由砂岩、千枚岩、板岩夹灰岩和少量火山碎屑岩组成的陆源碎屑岩沉积。仅在门源红沟一带发育具双峰式特征的细碧角斑岩系火山岩类，据前人研究结果（冯益民等，1996；夏林圻等，1996、1998）属弧－陆碰撞作用产生的被动陆缘裂谷建造类型。这种被动型裂谷火山作用比较短暂，到志留纪已经夭折。志留纪火山活动十分微弱，主要表现为残留海盆碎屑岩建造。