文档介绍：西南天山托云盆地新生代火山岩古地磁结果及构造意义
王永成黄宝春朱日祥刘涛
(中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029)
摘要对西南天山托云盆地新生代火山岩的古地磁研究表明,绝大多数样品可分离出一以负极性为主的稳定特征剩磁分量. 正的褶皱检验结果表明此特征分量可能为成岩时获得的原生剩磁. 对比欧亚大陆60Ma的极位置,表明在西南天山南缘至西伯利亚板块南缘之间,始新世印度/欧亚大陆的碰撞及持续挤压并未引起显著的南北向构造缩短. 此外,托云盆地白垩-第三纪古地磁结果表明托云盆地在古新世之后很可能发生了20°~35°左右的局部顺时针旋转.
关键词托云新生代古地磁学构造缩短
近几十年来在中国西部地区及相邻地区获得了大量的中、新生代古地磁数据[1-20], 但对认识青藏高原及中亚地区始新世印度/欧亚大陆碰撞后各个地块的运动学特征及相互作用过程来说,这些数据是远远不够的. 同时,由于中亚地区白垩、第三纪陆相红色沉积物中可能存在偏低磁倾角异常的现象[20-23],也限制了人们对青高原及中亚地区在始新世印度/欧亚大陆碰撞和持续挤压下所发生的南北向构造缩短量的正确估计. 火山岩能忠实地记录当时地磁场的信息,是公认的做古地磁研究的理想对象. 因此,在中国西部的造山带地区选择第三纪火山岩序列深入开展古地磁学研究,对探索中国西部盆山带系统在印度/欧亚大陆碰撞后的相对运动模式,正确估计该地区在新生代构造变形中所发生的南北向构造缩短量,具有重要的科学意义. 本文报道西南天山托云山间盆地第三纪古新世火山岩的岩石磁学和古地磁研究的最新结果.
1 地质概况与采样
天山山脉东西延伸约2500公里,南北宽300~500km,是大陆内部典型的复活或再生造山带,也是具有重要构造意义的活动地块(塔里木、准噶尔及哈萨克地台)的重要边界带[24](图1a). 印度板块与欧亚大陆的碰撞及持续的北
向挤压使得天山活动成为大陆内部新构造运动十分强烈的地区之一[25].
托云盆地位于新疆自治区乌恰县西北,西与东阿赖山为邻,东、南面以中-
新生界分布边缘为界,东北方向延出国境与吉尔吉斯斯坦的萨拉依盆地相连,属于天山南部塔里木盆地北缘的天山南脉褶皱带. 盆地内新构造以北西向为主,规模巨大的费尔干纳断裂呈北西向通过该区,切割了中、新生代地层. 盆地内主要出露了第三纪上新世阿图什组、中新世乌恰群、古新世地层、上白垩英吉沙群、下白垩克孜勒苏群及侏罗纪地层,其中下白垩与侏罗纪地层及古新世地层与新第三纪地层之间均为角度不整合接触[26](图1b).我们选取的剖面是一套厚约300m左右火山喷发岩序列. 以生物灰岩和富钙砂岩为界限可分上玄武岩和下玄武岩,上玄武岩为以橄榄玄武岩及玄武岩与红色粗砂岩互层为主的老第三纪古新世地层,厚约160m;下玄武岩为以玄武岩、橄榄玄武岩和浅红色粗砂岩为主的白垩纪地层,厚约140m. Sobel等[27]在托云盆地下玄武岩中获得的40Ar-±,与李永安等[28]早期获得的K-Ar稀释同位素年龄相当,表明李永安等[28]在上玄武岩获得的K-Ar稀释同位素年龄(±)是可靠的. 同时上下玄武岩之间的生物灰岩中还报道有晚白垩-早第三纪的化石,如:odonta cf. iskeschtamensis、Ostrea striplicata、Gryphaea sp等
[26-27]. 本次研究主要集中在老第三纪古新世火山喷发岩序列. 在野外从风化壳和红色夹层至少可清晰识别出20多个喷发期次,用便携式采样钻机在不同期次上各布置1个采点,每个采点至少采9块独立定向岩芯,共采集了200多块定向岩芯样品,用太阳罗盘定向. 实验室内每个采点中选取7~8块用于古地磁方向研究,剩余的部分用于岩石磁学研究.
2 古地磁结果
岩石磁学结果
岩石磁学实验主要在中国科学院地质与地球物理研究所古地磁实验室的居里称(VFTB)上测定的,在外加场为180mT下,选取全参数得到磁化强度-温度(J-T)曲线和磁滞回线及相关参数.
对托云地区新生代火山岩代表性样品的岩石磁学研究表明,主要载磁矿物为磁铁矿和一定量的赤铁矿. 这类样品J-T曲线相对比较简单,升温和冷却曲线大致可逆. 在磁铁矿的居里点附近,磁化强度均明显降低(图2(a)).少数几个采点则可能以出钛磁铁矿为主要载磁矿物. 这部分样品的J-T曲线表现为升温和冷却曲线明显不可逆,且升温曲线在200~250°C磁化强度明显降低(图2(b)). 同时,代表样品的磁滞回线形态为高而瘦(图2(c)),磁性矿物的剩磁矫顽力在10~(Ms)和饱和剩余磁化强度(Mrs)以
图2 (a),(b)代表样品的剩余磁化强度-温度曲线(J-T);