Losure time of the eastern Paleo-Asian Ocean: Constraint from Permian-Triassic strata and detrital zircon geochronology at southern Great Xing'an Mountains, Inner Mongolia (China)

Abstract

古亚洲洋东段的具体闭合时限长期以来存在争议,重要原因在于缺乏相应时期的典型沉积剖面研究。近期,笔者在大兴安岭南段阿鲁科尔沁旗地区新发现一套保存较好的二叠-三叠系沉积序列,其详细记录了古亚洲洋闭合过程。本文以此为研究对象,重点对上二叠统林西组和下三叠统老龙头组开展沉积学和碎屑锆石年代学研究。上二叠统林西组上部为一套湖泊相沉积,下三叠统老龙头组为一套河湖相沉积,底部为冲积扇辫状河砾岩层。两套地层界线附近沉积环境发生剧变,气候从温暖湿润转变为炎热干旱,确定研究区林西组沉积时代为晚二叠世长兴期,老龙头组沉积时代为早三叠世奥伦尼克期,两者为平行不整合接触关系,两者之间存在短暂沉积间断。林西组砂岩重矿物含量丰富,类型多样,原岩为中酸性岩浆岩、基性岩浆岩、少部分变质岩及沉积岩;老龙头组砂岩重矿物类型少,原岩为中酸性岩浆岩和少量变质岩。林西组2个碎屑岩样品最年轻峰值年龄分别为255&#177;2Ma和255&#177;1Ma,<i>ε</i>_Hf(<i>t</i>)=-22.84~＋13.17,变化范围较大。老龙头组2个碎屑岩样品最年轻峰值年龄分别为248&#177;1Ma和249&#177;1Ma,<i>ε</i>_Hf(<i>t</i>)=7.95~11.28。结合重矿物、碎屑锆石和Hf同位素研究,确定林西组物源主要来自于兴蒙造山带,少量可能来自于华北板块,具有复杂物源、远距离搬运再沉积的特征。老龙头组物源主要来自于兴蒙造山带,具有周缘近距离搬运沉积的特征。通过区域对比上二叠统林西组与下三叠统老龙头组碎屑锆石携带年代学信息,推测古亚洲洋东段沿着西拉木伦河缝合带在晚二叠世发生汇聚碰撞作用,古亚洲洋东段闭合作用至少持续至早三叠世,老龙头组沉积期发生强烈汇聚造山作用,老龙头组是古亚洲洋闭合板块碰撞作用的产物。