Características geoquímicas de los basaltos del Pérmico Inferior en el área de Hongliuhe en la unión de Xingan y Gansu y el fondo tectónico de su formación
El basalto toleítico del Pérmico Inferior en el área de Hongliuhe se caracteriza principalmente por niveles bajos de Mg y álcali total (Na2O K2O), niveles altos de Fe y Ti, e iones grandes como oligoelementos Rb, K, Sr y Ba. Está enriquecido en elementos litófilos y relativamente enriquecido en elementos ligeros de tierras raras (LREE). La/Yb=10,61～16,87, Th/Ta=1,03～1,99, Fe/Ti=5,30～6,39, Ti/P=5,61～7,30, Ti/Zr=38,83～46,30. Además, Zr=(254～328)×10-6, Zr/Y=5～10, Y/Nb=1,52～2,45. Todas estas características geoquímicas indican que son principalmente basaltos intraplaca, y su magma se origina principalmente de la mezcla de componentes del manto empobrecido (DM) y del manto enriquecido (EM), de los cuales el manto enriquecido (EM) es el miembro final principal y está parcialmente derretido. El grado es bajo y está sujeto a muy baja contaminación cortical.
En el cinturón orogénico de Asia Central dominado por las montañas Tianshan, las principales cuencas oceánicas se cerraron durante el Carbonífero y el patrón tectónico entró en una nueva etapa (Coleman, 1989; Windley et al., 1990; Allen et al., 1992; Marui et al., 1993; Dobretsov et al., 1995; ; Jahn, 2000a). Estudios recientes han demostrado que a finales del Paleozoico, el cinturón orogénico de Tianshan estuvo acompañado por el emplazamiento de una gran cantidad de granitos (Han et al., 1997; Han Baofu et al., 1999; Hu et al., 2000; Jahn et al., 2000). al., 2000a, 2000b; Chen y Jahn, 2002) y la erupción de rocas volcánicas intermedias-básicas (Lin Kexiang et al., 1997; Wartes et al., 2002; Yuan Mingsheng et al., 2002; Zhao Zehui et al. ., 2003). El granito en este período es obviamente diferente de la actividad magmática en la etapa orogénica, y se considera producto de la acreción vertical de la corteza continental después de la etapa orogénica (Han et al., 1997; Han Baofu et al., 1999; Jahn et al., 2000a, 200b). Una cuenca de falla extensional se desarrolló en el Pérmico en el área oriental de Xinjiang-Beishan, y en la cuenca se desarrollaron gruesas capas de rocas volcánicas intermedias-básicas. El estudio de estas rocas volcánicas es de gran importancia no sólo para comprender la evolución estructural de las montañas orientales de Tianshan, sino también para comprender las características estructurales y la información geológica profunda del área durante el período Pérmico. Este libro toma como objeto de investigación el basalto del Pérmico Inferior en el área de Hongliuhe (Figura 1-1-8) y explica los antecedentes estructurales y el significado dinámico de su formación a través del estudio de las características geoquímicas.
Figura 1-1-8 Mapa geológico estructural simplificado del área de Hongliuhe
A—Zona de sutura de Kelameili; B—Zona de sutura en el borde norte de las montañas centrales de Tianshan C— Zona de sutura de Tianshan del Sur; 1—Proterozoico; 2—Silúrico superior; 6—Rocas volcánicas del Pérmico inferior; 8—Arenisca intersticial inferior; 10-masa rocosa ultrabásica; 11-falla; 12-sistema cuaternario
1. Fondo tectónico regional
Nuevo El área de Hongliuhe en el cruce de Gansu es ubicado en la zona de sutura donde el bloque Tarim y el bloque Central Tianshan convergieron en el Paleozoico (Li Jinyi et al., 1990; Xiao Xuchang et al., 1992; Ma Ruishui et al., 1993; Zuo Guochao et al., 2003 ) (Figura 1-1 -8). La ofiolita Hongliuhe es el remanente de la cuenca oceánica del arco posterior en las montañas del sur de Tianshan, y su tiempo de sutura fue aproximadamente el Devónico tardío (Guo Zhaojie et al., 1993).
Desde el Carbonífero Superior hasta el Pérmico Inferior, las principales cuencas oceánicas en la mayoría de las áreas de Xinjiang estuvieron cerradas (Coleman, 1989; Li Jinyi et al., 1990; Windley et al., 1990; Allen et al., 1992; Xiao Xuchang et al., 1992; Allen et al., 1993; Maris et al., 1993; Desde el Pérmico Temprano hasta el Pérmico Tardío, las manifestaciones regionales fueron la formación de diferentes cinturones de fallas o cuencas de fallas, acompañadas de un fuerte vulcanismo, como la cuenca de Santanghu, la cuenca de Tuha y la zona de depresión de la falla de Beishan Liuyuan y la depresión de la falla de Hongliuhe. zona (Allen et al., 1991; Carroll et al., 1995; Wartes et al., 2002; Zhao Zehui et al., 2003).
Características de las combinaciones de rocas del Segundo Pérmico Inferior y del Pérmico Inferior
El Pérmico en el área de Hongliuhe es principalmente la Formación Hongliuhe del Pérmico Inferior, que es angularmente discordante en los estratos del Paleozoico temprano y le falta el Superior. Pérmico. El Pérmico Inferior es un conjunto de rocas clásticas marinas y continentales alternas. La parte inferior del subgrupo inferior de la Formación Hongliuhe es conglomerado, arenisca y piedra caliza. La parte inferior es un conjunto de grava de fondo de capas gruesas de color marrón rojizo con un nivel medio a bueno. redondez. De la caliza se recolectaron fósiles de braquiópodos: Camarophoria cf.mutabilis, Spiriferella sp., Rhynchopora sp., Waagenoconcha sp., Dic?tyoclostus sp., Muirwoodia cf.mammata, etc., equivalentes a la parte superior del Pérmico Inferior. La parte superior del subgrupo inferior de la Formación Hongliuhe está compuesta de rocas basálticas de color verde y gris verdoso intercaladas con arenisca de toba, limolita arcillosa y lentes de jaspe, y hay intercalaciones de piedra caliza de color blanco grisáceo y toba de color verde grisáceo (Figura 1- 1-9). Algunos de los basaltos tienen forma de cojines de diferentes tamaños y los cojines están rellenos de piedra caliza (Figura 1-1-9). El espesor de exposición de este subgrupo varía de un lugar a otro, con un espesor máximo de 2700 m. El subgrupo medio de la Formación Hongliuhe cubre integralmente el subgrupo inferior y está claramente separado de las rocas volcánicas eruptivas en la parte superior del subgrupo inferior por areniscas o conglomerados. Es un conjunto de rocas sedimentarias clásticas con un espesor máximo de 1000 m. La Subformación Superior Hongliuhe cubre completamente la Subformación Central, que se compone principalmente de conglomerados grises, gris verdosos y rojo pardusco y areniscas feldespáticas de estrato grueso y areniscas minerales complejas, intercaladas con una cantidad muy pequeña de lentes de limolita, y tiene 2520 m de espesor. . Yu Fusheng et al. (2000) también encontraron fósiles de biomas del Carbonífero tardío-Pérmico temprano en la piedra caliza arenosa de la parte inferior del subgrupo inferior de Hongliuhe al suroeste de la estación Hongliuhe, y organismos estratificados en la andesita en la parte superior del subgrupo inferior. En la piedra caliza clástica se encuentran fósiles de organismos marinos, como los tallos de crinoideos. Este libro selecciona principalmente los basaltos de este grupo para realizar una serie de análisis geoquímicos.
Figura 1-1-9 Imágenes de campo del basalto tipo almohada de Hongliuhe
3. Características geoquímicas
Este libro selecciona 11 muestras de basalto con rocas relativamente frescas. Se realizó un análisis y se seleccionaron 5 muestras representativas para el análisis de trazas y elementos de tierras raras. Los datos del elemento principal fueron analizados y probados por el Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias (HL2~6) y el Centro de Investigación y Experimentos del Departamento de Geología de la Universidad de Pekín (HL7~12) utilizando el método ICP-MS. para análisis y pruebas (Tabla 1-1-6).
Tabla 1-1-5 Composición de elementos principales del basalto Hongliuhe (wB/)
Nota: Fe2O3T es hierro completo.
(1) Características principales del elemento
El contenido de SiO2 es 45,14~49,60, que es principalmente basalto básico. El contenido de MgO es de 2,94 a 7,80, lo que se caracteriza por un bajo contenido de Mg. El contenido total de álcali (Na2O K2O) es de 2,31 a 4,36, que es una característica baja en álcali. El contenido de K varía mucho, oscilando entre 0,21 y 1,51. El contenido de TiO2 es de 1,70 a 2,19 y el contenido de P2O5 varía de 0,21 a 0,50, que se caracteriza por un alto nivel de Ti y P.
En el mapa AFM (Fig. 1-1-10), el basalto en esta área cae dentro del área de basalto toleítico (Irvine y Baragar, 1971).
Figura 1-1-10 Diagrama AFM del basalto Hongliuhe
(Según Irvine y Baragar, 1971)
Tabla 1-1-6 Basalto Hongliuhe abundancia de oligoelementos de tierras raras (wB/10-6)
Nota: (La/Yb)N es condrita normalizada.
(2) Características de los oligoelementos
Características de los oligoelementos: Enriquecimiento de grandes elementos iónicos litófilos como Rb, K, Sr y Ba (Figura 1-1-11), entre los que son El enriquecimiento anormal de Rb y K en las dos muestras puede ser causado por la presencia de amígdala enriquecida con Rb y K o rellenos de poros en las muestras de basalto. La relación La/Yb es 10,61~16,87, la relación Th/Ta es 1,03~1,99, la relación Fe/Ti es 5,30~6,39, la relación Ti/P es 5,61~7,30 y la relación Ti/Zr es 38,83~46,30. . Además, Zr=254～328, la relación Zr/Y es 5～10, Y/Nb=1,52～2,45.
Figura 1-1-11 Diagrama de araña estandarizado de N-MORB en basalto de Hongliuhe
(valores estandarizados según Sun y McDonough, 1989)
(3) Características de los elementos de tierras raras
Los elementos de tierras raras ligeras (LREE) se enriquecen en relación con los elementos de tierras raras pesadas (HREE) (Figura 1-1-12). características del basalto de las islas oceánicas, lo que indica que el magma basáltico se originó principalmente en EM. El rango normalizado de (La/Yb)N de condritas es 7,78-12,16, lo que indica que existe un efecto de fraccionamiento obvio entre LREE y HREE.
IV. Discusión
(1) Discusión sobre petrogénesis
El contenido de TiO2 y P2O5 del basalto del Pérmico Inferior en el río Hongliuhe es relativamente alto, y la Y Relación /Nb Es relativamente baja (1.52-2.45), mostrando características similares al basalto toleítico continental (Floyd y Winchester, 1975). Además, el contenido de Zr es relativamente alto y la relación Zr/Y oscila entre 5 y 10. Se puede ver en el diagrama de discriminación de Zr y Zr/Y (Figura 1-1-13) que el basalto en esta área tiene las mismas características que el basalto intraplaca típico (Pearce y Norry, 1979). La relación Th/Ta del basalto del Pérmico Inferior en el río Hongliuhe varía de 1,03 a 1,99, y la relación La/Yb varía de 10,61 a 16,87. En el diagrama Th/Ta versus La/Yb (Figura 1-114), las muestras se distribuyen principalmente en la línea de conexión entre el manto empobrecido (DM) y el manto enriquecido (EM), lo que refleja que el magma basáltico se originó principalmente a partir de DM. y EM es causado por la mezcla de dos componentes del extremo, en los que EM representa aproximadamente del 70 al 80% de la composición, y el grado de fusión parcial es bajo, y el grado de contaminación por fuentes de cáscara también es muy bajo. (Condie, 2001). La relación Fe/Ti es 5,30~6,39, la relación Ti/P es 5,61~7,30 y la relación Ti/Zr es 38,83~46,30. Se puede ver en los gráficos de Fe/Ti, Ti/P y Ti/Zr versus Zr (Figura 1-1-15) que el magma basáltico se caracteriza por enriquecimiento y fusión parcial, que puede originarse principalmente en EM (La Flèche et al., 1998; Caprarelli y Leitch, 2001). La relación Fe/Ti refleja principalmente el grado de fusión parcial de la fuente del manto, y Ti/P y Ti/Zr indican principalmente el grado de enriquecimiento de la fuente del manto (La Flèche et al., 1998).
Figura 1-1-12 Diagrama de patrón REE estandarizado de condritas de basalto de Hongliuhe
(valores estandarizados según Sun y McDonough, 1989)
Figura 1 -1-13 Diagrama de identificación del basalto (Zr/Y)-Zr
(Según Pearce y Norry, 1979)
El área A es basalto de arco volcánico; la zona B es medio océano; el área C es basalto de cresta oceánica y basalto de arco volcánico; el área D es basalto intraplaca
(2) Antecedentes estructurales
Desde la perspectiva de las características de combinación de rocas, desde el Pérmico temprano En la etapa inicial, se depositaron rocas clásticas marinas y rocas carbonatadas compuestas principalmente de conglomerados. Posteriormente, hicieron erupción rocas volcánicas compuestas principalmente de basalto. En el período posterior, se intercalaron los conglomerados grises y las areniscas de color marrón rojizo. , y en el medio apareció piedra caliza de color blanco grisáceo. Está intercalada con toba de color verde grisáceo, y algunos de los basaltos tienen forma de almohadas de diferentes tamaños, y las almohadas están rellenas de piedra caliza. En general, el Pérmico Inferior se produjo en las depresiones entre montañas después del período orogénico y se construyó con melaza. Se caracteriza por una evidente discordancia con los estratos subyacentes. Es un depósito de fase alterna continental de gran espesor. Está compuesto principalmente por rocas clásticas y va acompañado de rocas básicas de erupción volcánica. De abajo hacia arriba, la piedra caliza cambia. más a menos e incluso desaparece. Las características anteriores indican que el Pérmico Temprano en el área de Hongliuhe era un fondo tectónico extensional con fallas extensionales continuas y la erupción de magma básico de fuentes del manto, que posteriormente fue reemplazado por un conglomerado gris y un relleno de arenisca de color marrón rojizo. A juzgar por las características de los estratos sedimentarios, durante todo el proceso de fallas de extensión, el área de Hongliuhe se ha extendido a una cuenca oceánica poco profunda acompañada de la erupción de magma básico, pero no ha aparecido ninguna corteza oceánica típica.
Figura 1-1-14 Diagrama Th/Ta versus La/Yb del basalto Hongliuhe
(Según Condie, 2001)
Figura 1-1- 15 Ilustración de las proporciones Ti/Zr, Ti/P y Fe/Ti frente al contenido de Zr en el basalto de Hongliuhe
(Según La Flèche et al., 1998)
Como se mencionó anteriormente, Tianshan Hay emplazamientos de granitos que indican actividad magmática derivada del manto posterior a la colisión en muchas áreas, como las regiones de Junggar, Altai y Junggar. Su edad oscila entre 330 y 250 Ma y generalmente tiene las características de εNd(t) positivo (Hopson et. al., 1989; Zhao Zhenhua et al., 1996; Han Baofu et al., 1999; Jahn et al., 2000b; Chen y Jahn, 2002), esto refleja que el área puede haberse transformado del entorno compresivo de la orogenia del Carbonífero Tardío al entorno tectónico extensional post-orogénico.
V. Conclusión
Las características anteriores indican que el basalto toleítico del Pérmico Inferior de Hongliuhe hizo erupción en una cuenca marina poco profunda y es un basalto de rift intraplaca que se origina principalmente de la mezcla del manto agotado. y los componentes del manto enriquecido, del cual el manto enriquecido es el miembro final principal, tienen un bajo grado de fusión parcial y están sujetos a una contaminación de la corteza muy baja.
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