Paleozoic sedimentary processes and magmatism in Zamenwude area, Mongolia, and their implications for tectonic evolution of the Xingmeng orogenic belt

Abstract

兴蒙造山带属于中亚造山带的东段,关于其演化过程存在两种主要观点:一种观点认为它是由古亚洲洋经历整个古生代的连续俯冲-碰撞过程后在早三叠世形成;另一种观点则认为古亚洲洋在晚泥盆世之前就通过俯冲-碰撞过程闭合,形成早-中古生代造山带,随后在石炭-二叠纪又经历了从陆内伸展到再次闭合的过程,并形成陆内造山带。蒙古国东南部扎门乌德地区出露各类古生代沉积岩和岩浆岩,可以为解决上述争议提供典型研究实例。本文通过沉积学、年代学和地球化学等多种手段综合研究,取得以下研究成果:(1)根据年代学和岩性特征,在该地区识别出三类古生代岩石组合,第一类是以黑云母二长花岗岩为代表的中志留世侵入岩,第二类是中泥盆世大套的粗碎屑岩-火山岩沉积旋回,第三类是不整合地沉积于早期造山带之上的二叠纪巨厚火山-沉积岩系。这三类岩石组合分别属于俯冲阶段的大陆边缘岛弧带岩浆岩、碰撞造山后期的上叠盆地以及叠加在早期造山带岩石圈之上的晚古生代陆内伸展时期的裂谷盆地的沉积。(2)利用研究区所有古生代碎屑锆石和岩浆岩全岩资料,揭示了该地区古生代时期地壳厚度变化趋势如下:500~425Ma的俯冲-碰撞过程造成地壳加厚;425~375Ma的碰撞造山后伸展过程使地壳变薄;375~350Ma地壳再次加厚,可能与造山带物质堆叠有关;350~275Ma地壳再次减薄,对应于广泛而强烈的晚石炭世-早二叠世火山岩,证明此时期岩浆活动的构造背景是区域伸展而不是挤压作用。(3)根据研究区出现的三类岩石组合特点,结合研究区以南的艾力格庙地区已有的研究成果,可以划分出五个早-中古生代造山带构造单元和两个叠加其上的晚古生代陆内造山带构造单元,揭示蒙古国扎门乌德地区经历了早-中古生代加积造山带和晚古生代陆内造山带等两个构造演化过程。本文研究为认识兴蒙造山带的两阶段构造发展提供了新资料。