The Late Paleozoic tectonic evolution of Central Asian Orogenic Belt inCentral-Eastern Inner Mongolia

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Zhao, Pan
Copyright Year	2014
Abstract	内蒙古中东部地区位于中亚造山带东南缘，是研究华北板块与其北部陆块碰撞拼贴历史的关键区域，对其构造格局及演化历史的限定对整个中亚造山带具有重要意义。同时，前人对于华北板块与其北部各陆块的碰撞拼贴时限和方式具有很大争议。针对该争议，本文通过沉积学分析、碎屑锆石年代学限定、地球化学研究和古地磁对比，结合前人岩石学、地球化学和古生物学研究，对内蒙古中东部晚古生代沉积－构造演化进行限定。 内蒙古中东部沿南北两条造山带分别发育晚志留-早泥盆世和晚泥盆世磨拉斯建造，不整合覆盖于两条蛇绿混杂带之上，限定双冲造山最终完成于晚泥盆世。碎屑锆石年代学得到462Ma的单一年龄峰，显示来自岛弧的单一物源。泥盆纪艾里格庙-锡林浩特-兴安地块西段（中蒙边境一带）发育浅海相沉积，代表艾里格庙-锡林浩特-兴安地块与额尔古纳地块早古生代碰撞拼合后的陆内海相盆地沉积。碎屑锆石测试显示其两个主要年龄峰值为510Ma和440Ma，说明其物源来自额尔古纳-兴安地块本身及南部宝力道岛弧岩浆岩。 早石炭世，内蒙古中东部进入剥蚀阶段，仅苏尼特左旗南部及敖汉旗北部发育滨浅海相沉积。晚石炭世内蒙古中东部地区发育陆表海碎屑－碳酸盐岩沉积岩系，底部不整合覆盖于前寒武纪基底、早古生代岛弧岩浆岩、蛇绿混杂带、前石炭纪地层及石炭纪侵入岩之上，代表由海侵导致的区域超覆不整合。区域内晚石炭世地层可通过岩石组合和化石进行对比，表明相同的沉积类型和沉积环境。碎屑锆石年代学显示440Ma和310Ma两个主要年龄峰值及大量新元古代锆石，说明晚石炭世物源主要为本地岩浆岩和变质基底，代表原地剥蚀和近源沉积的特征。晚石炭世陆表海沉积覆盖于整个内蒙古中东部地区，横跨南北三个板块（艾里格庙－锡林浩特－兴安地块、松辽－浑善达克地块和华北克拉通）和两个造山带（北造山带和南造山带），代表陆块拼合后的第一个稳定盖层沉积。晚石炭世中蒙边境发育宝力高庙组陆相碎屑-火山沉积岩系。碎屑锆石年代学研究显示310 Ma和440 Ma两个主要年龄峰，显示其物源主要来自于额尔古纳－兴安地块原地岩浆岩及南部宝力道岛弧。该陆相沉积可作为内蒙古中东部陆表海沉积的北部边缘。作为代表早古生代岛弧岩浆事件的440Ma年龄峰，其出现于由南北两条缝合带分隔的三个陆块之上，说明石炭纪沉积时，作为物源的早古生代岛弧岩浆岩已经跨越缝合带进行沉积，同样说明三个陆块在石炭纪之前已经碰撞拼合。 二叠纪内蒙古中东部地区发育陆内伸展盆地碎屑-火山沉积岩系，由早二叠世双峰式火山岩、中二叠世富含动物化石浅海相碎屑-碳酸盐岩和晚二叠世含植物化石陆相沉积组成。早二叠世双峰式火山岩地球化学特征，显示其喷发于陆内裂谷环境。晚二叠世陆相地层的普遍出现标志着内蒙古中东部已结束海相沉积演化。在内蒙古中东部沿镶黄旗-克什克腾旗识别出一条中二叠世碱性岩带，代表该时期的一条陆内伸展裂谷带。二叠纪地层沉积于晚石炭世陆表海碳酸盐岩之上，代表造山后稳定盖层之上的裂谷伸展作用。 古地磁研究得到松辽-浑善达克地块晚泥盆世和二叠纪两个古地磁极，分别为λ=46.8°N, φ=349.1°E, dp=14.6°, dm=27.3°, N=3和λ=48.7°N, φ=3.7°E, dp=5.2°, dm=9.1°, N=6。通过与周围块体进行古地磁极对比得出：（1）古亚洲洋至少于晚泥盆世已经闭合，华北克拉通、松辽-浑善达克地块和蒙古地块已经碰撞拼合；（2）华北克拉通、浑善达克地块和蒙古地块完成拼合后并非形成一个刚体，板块内部及板块边缘的走滑运动导致板块之间的相对旋转。 详细的沉积学和地球化学研究展示了内蒙古中东部由泥盆纪磨拉斯不整合，到早石炭世造山后剥蚀，以及晚石炭世陆表海向二叠纪伸展盆地的演化过程。在综合分析沉积组合、碎屑锆石年龄、地球化学特征和古地磁数据基础上，提出古生代内蒙古中东部地区完整的俯冲-造山-造山后伸展的构造演化模式：早古生代古亚洲洋双向俯冲，于华北克拉通北缘产生白乃庙岛弧，并于艾里格庙－锡林浩特－兴安地块北缘产生宝力道岛弧。晚志留世-晚泥盆世，通过南北两个造山带完成华北克拉通、松辽-浑善达克地块和艾里格庙-锡林浩特-兴安地块的碰撞拼合。晚石炭世，内蒙古中东部出现造山后第一个稳定的沉积盖层，以遍布全区的碳酸盐岩沉积为特征，并不整合覆盖于下伏地层和岩浆岩之上，代表造山后陆表海沉积。早-中二叠世，内蒙古中东部地区发育裂谷伸展作用，以面状分布的火山岩和基性-酸性侵入岩为特征。晚二叠世内蒙古中东部进入陆相演化阶段。
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