西北地质

北阿尔金早古生代弧–盆体系重建：来自沉积记录的约束

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王旭东 , 姚金龙 ^* , 赵喜军 , 陈龙

西北地质 | 非主题 2026,59(3): 296-313

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西北地质 |非主题 2026 , 59 (3) : 296 -313

北阿尔金早古生代弧–盆体系重建：来自沉积记录的约束

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王旭东（1999–）男，硕士研究生，地质学专业。E–mail：775109838@qq.com

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王旭东, 姚金龙^*, 赵喜军, 陈龙

作者信息

西北大学地质学系，大陆演化与早期生命全国重点实验室，陕西西安　710069

通讯作者:

姚金龙（1987–），男，教授，从事板块构造、超大陆聚散及其环境效应研究。E–mail：yaojinlong@nwu.edu.cn。

作者简介:

王旭东（1999–）男，硕士研究生，地质学专业。E–mail：775109838@qq.com

Delineating Early Paleozoic Trench-Arc-Basin System in the Northern Altyn Tagh Belt: Constraints from Sedimentary Records

Xudong WANG, Jinlong YAO^*, Xijun ZHAO, Long CHEN

Affiliations

State Key Laboratory of Continental Evolution and Early Life, Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, Shaanxi, China

出版时间: 2026-06-20 doi: 10.12401/j.nwg.2025030

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摘要

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北阿尔金蛇绿混杂岩带及其邻区中阿尔金地块发育完整的早古生代沉积地层，记录了北阿尔金洋的俯冲–消亡过程。该混杂岩带中发育一套寒武纪—奥陶纪凝灰质砂岩夹火山岩、碳酸盐岩地层，蛇绿岩残片呈构造残块产出于其中，上段凝灰质砂岩碎屑锆石U-Pb定年显示其年龄谱集中在奥陶纪（520～440 Ma，峰值为470 Ma），且其最大沉积年龄（YPP）为456 Ma。此外，这些碎屑物多源自新生地壳物质（7.4＞ε_Hf(t)＞0）。与此相反，位于其南侧中阿尔金地块北缘的同时代额兰塔格组展示寒武纪—早奥陶世（524～468 Ma，峰值为480～475 Ma）的碎屑锆石年龄峰，最大沉积年龄（YPP）为446 Ma，但锆石Hf同位素特征（−1.8～−8.4）指示其源区以地壳再循环为主。锆石微量元素特征显示二者源区均以花岗质岩为主，且形成于大陆弧构造背景。野外地质、碎屑锆石年龄分布特征、同位素和地球化学成分均指示北阿尔金和中阿尔金北缘的奥陶纪地层沉积于活动板块边缘。结合区域地质和前人研究工作，笔者认为额兰塔格组沉积于弧后前陆盆地，其源区为中阿尔金地块北缘的寒武纪—奥陶纪大陆边缘弧；而北阿尔金蛇绿混杂岩带的奥陶纪地层则可能形成于经历了北阿尔金洋壳俯冲回撤、陆块伸展之后较晚期的弧前盆地沉积。活动陆缘盆地沉积物的年龄表明北阿尔金洋在寒武纪—奥陶纪存在持续俯冲，可能直至晚奥陶世北阿尔金洋才最终闭合。

关键词

阿尔金造山带 / 北阿尔金洋 / 碎屑锆石 / 早古生代 / 弧前盆地 / 弧后前陆盆地

Abstract

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Early Paleozoic stratigraphic sequences are well exposed in the North Altyn ophiolitic mélange zone and its adjacent Central Altyn block, which documented the subduction and collision of the North Altyn Ocean. The Ordovician sequence within the North Altyn ophiolitic mélange zone is composed of clastic rocks, volcanic rocks and carbonates. Detrital zircon grains from the volcaniclastic sandstone samples determine a single age population at 420～440 Ma (peak at 470 Ma), with a maximum depositional age (YPP) of 456 Ma. Moreover, the detrital grains were predominantly derived from a juvenile crustal source (7.4＞ε_Hf(t)＞0). Coeval Ordovician Elantage Formation exposed in the northern margin of the Central Altyn block also displays a single age population, but at 510～450 Ma (peak at 470～465 Ma), with a YPP of 446 Ma. However, their Hf isotopes (−1.8～−8.4) indicate a source region dominated by crustal recycling. The zircon trace element signatures of both units argue for derivation from a granitic source. Field geology, detrital zircon age distribution patterns, along with zircon isotopic and geochemical compositions, suggest deposition in an active plate margin setting. This, together with regional geology and previous studies, favors the Elantage Formation as deposited in an Early Ordovician retro-continental arc basin related to the south directed subduction of the North Altyn Ocean, with detritus derived from the Cambrian-Ordovician continental margin arc type granitoids in the northern Central Altyn block. In contrast, the Ordovician sequence within the North Altyn ophiolitic mélange zone may have been deposited in a younger fore-arc basin, subsequent to retreat of oceanic subduction and the extension of the continental central Altyn block. The identified Ordovician continental arc margin basins argue for continuous subduction of the North Altyn Ocean from the Cambrian to the Ordovician period, which closed in late Ordovician.

Key words

Altyn Orogenic Belt / north Altyn Ocean / detrital zircon / early Paleozoic / fore-arc basin / retro-arc foreland basin

引用本文

王旭东, 姚金龙, 赵喜军, 陈龙. 北阿尔金早古生代弧–盆体系重建：来自沉积记录的约束. 西北地质, 2026 , 59 (3) : 296 -313 . DOI: 10.12401/j.nwg.2025030

Xudong WANG, Jinlong YAO, Xijun ZHAO, Long CHEN. Delineating Early Paleozoic Trench-Arc-Basin System in the Northern Altyn Tagh Belt: Constraints from Sedimentary Records[J]. Northwestern Geology, 2026 , 59 (3) : 296 -313 . DOI: 10.12401/j.nwg.2025030

正文

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位于冈瓦纳（Gondwana）大陆北缘的原特提斯洋是新元古代罗迪尼亚（Rodinia）超大陆裂解过程中形成的古大洋（Ding et al., 1996; Xiao et al., 2002, 2003, 2005; Zhang et al., 2004; Jia et al., 2013; 李三忠等，2016; Zhao et al., 2018；宋述光等，2019; Yao et al., 2021; 姚金龙等, 2021）。伴随着原特提斯洋的关闭，东亚陆块群（如塔里木、华北、华南、塔里木、柴达木、中祁连等）最终拼合到冈瓦纳大陆（Dong et al., 2016; Zhao et al., 2018; Wang et al., 2019; Liu et al., 2021; Yao et al., 2021），成为冈瓦纳大陆的一部分。这一事件在区域上形成了广泛分布的早古生代蛇绿岩带和高压–超高压变质岩带（刘良等，1999, 2002；张建新等，2007, 2015；裴先治等，2007, 2018；马拓，2022）。但是，原特提斯洋的洋–陆格局及其时空演化一直研究不足，存在诸多争议（郭福祥，2001；肖序常等，2003；刘函等，2012；王令全等，2024; Xu et al., 2024），特别是原特提斯洋俯冲起始时间和最终闭合时间，及其产物（陈宣华等，2003；陆松年等，2003；吴才来等，2005；杨经绥等，2008；盖永升等，2015；陈柏林等，2016；孟令通等，2016; Li et al., 2018；吴玉等，2019; Yao et al., 2021）。

阿尔金造山带记录了塔里木克拉通、柴达木地块向冈瓦纳大陆拼合的过程，其北部的北阿尔金蛇绿混杂岩带（又称红柳沟–拉配泉蛇绿混杂岩带）是原特提斯洋阿尔金段俯冲消减的产物，也是原特提斯洋的重要组成部分，其东西向延伸约600 km（图1；Sobel et al., 1999; Gehrels et al., 2003; Zhang et al., 2005, 2014; Han et al., 2012; Wang et al., 2013; Yu et al., 2013）。带内及其南侧的中阿尔金地块均发育完整的寒武系—奥陶系沉积岩系（中国地质调查局西安地质调查中心，2012；Liu et al., 2021，2024），记录了北阿尔金洋的构造演化过程（修群业等，2007；杨经绥等，2008；张建新等，2015）。但是，原特提斯洋阿尔金段的洋–陆格局、闭合方式和时空演化等存在较大争议（张建新等，2015；Zhang et al., 2017; Liu et al., 2021）。有学者认为中阿尔金地块属于岛弧地体，红柳沟–拉配泉蛇绿混杂岩带位于弧后盆地，北阿尔金洋俯冲极性为向北俯冲（杨子江，2012）。也有部分学者认为北阿尔金洋的闭合方式为双向俯冲（刘函，2011）。但区域上主流观点认为北阿尔金洋的俯冲极性与早古生代原特提斯洋中的其余小洋盆（如北祁连洋、南祁连洋、昆仑洋、宽坪洋等）具有相同的向南的俯冲极性，并且均广泛存在弧岩浆杂岩、新生地壳物质、俯冲–增生杂岩，并发育山弯构造（李三忠等，2016）。由于前人研究主要集中在花岗质岩浆活动与变质作用等方面（刘良等，1999，2002；陈宣华等，2003；陆松年等，2003; Qi et al., 2005；吴才来等，2005；刘函等，2012; Wang et al., 2014；张建新等，2015；盖永升等，2015；Liu et al., 2015，2023; 陈柏林等，2016；孟令通等，2016；吴玉等，2016，2019，2021；彭银彪等，2018; Li et al., 2023; Zhou et al., 2024），对北阿尔金地区早古生代沟弧盆体系一直缺乏系统性研究，制约了对该地区构造演化过程的准确厘定。

笔者以北阿尔金红柳沟–拉配泉及邻区的中阿尔金北缘–北阿尔金俯冲带中的早古生代沉积岩系为主要研究对象，开展了野外地质以及碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成研究，查明了沉积岩的碎屑物物源，厘定了中阿尔金北缘–北阿尔金蛇绿混杂岩带中的早古生代沉积地层记录的活动大陆边缘盆地沉积，进一步建立研究区早古生代的活动大陆边缘弧–盆体系，为准确限定北阿尔金地区早古生代活动陆缘盆地类型和时限提供了地质证据。

1　区域地质背景

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阿尔金造山带夹于塔里木克拉通、祁连造山带、柴达木地块和东昆仑造山带之间，呈现NE–SW走向（图1；段星星等，2023）。阿尔金造山带可进一步划分为5个构造单元，从东北向西南依次为阿北地块、北阿尔金蛇绿混杂岩带（又名红柳沟–拉配泉早古生代俯冲碰撞混杂岩带）、中阿尔金地块（即米兰河–金雁山地块）、南阿尔金地块和南阿尔金蛇绿构造混杂岩带（Xu et al., 1999; Zhang et al., 2001; Hu et al., 2010; 吴玉等，2016; Liu et al., 2018，2021；Yao et al., 2021；陈宁等，2023；Gai et al., 2024）。阿北地块主要由太古代—古元古代的变质基底–米兰岩群组成，为一套变质程度较高的表壳岩和深成岩组合，以及部分变质变形程度较弱的古元古代侵入岩（陆松年等，2003; Lu et al., 2008；辛后田等，2011, 2013; Li et al., 2023; Liu et al., 2024；葛荣峰等，2024）。中阿尔金地块前寒武纪地层广泛发育，包括原划中元古界长城系的巴什库尔干岩群，蓟县系的塔昔达坂群和新元古界青白口系的索尔库里群（Hu et al., 2010; Liu et al., 2024），这些前寒武纪地层在区域内分布不连续，并被广泛发育的古生代岩浆岩侵入（王令全等, 2024）。南阿尔金地块位于阿尔金左行走滑断裂北侧，主要由古元古代阿尔金岩群组成，为一套英云闪长质–花岗质片麻岩、副片麻岩、片岩、大理岩、角闪岩和呈透镜体状分布于其中的榴辉岩、石榴斜长角闪岩和基性–超基性岩石组成（新疆维吾尔自治区地质矿产局，1993；王永和等，2002; Gehrel et al., 2003; Wang et al., 2013; Yu et al., 2013; Liu et al., 2015; Hao et al., 2022 ）。南阿尔金蛇绿构造混杂岩带与北阿尔金蛇绿混杂岩带相比，南阿尔金蛇绿岩出露较为分散，早古生代超高压变质岩广泛发育是其典型特点，由长英质、镁质和泥质麻粒岩、石榴子石橄榄岩和泥质麻粒岩组成，地幔橄榄岩和玄武岩较少，伴生早古生代碎屑岩和碳酸盐岩（Liu et al., 2015，2021， 2023；Niu et al., 2020；Hao et al., 2022）。

北阿尔金俯冲碰撞混杂岩带西起若羌，东至肃北，呈EW走向，由早古生代蛇绿岩、岩浆岩及海相沉积岩组成，并以岩片的形式混杂堆积在一起（图2）。蛇绿混杂岩主要由辉长岩、基性–超基性岩块、枕状玄武岩、细碧岩以及硅质岩、凝灰岩等组成，多呈透镜状构造岩片产出，并具有过渡型洋脊玄武岩（MORB）及洋岛玄武岩（OIB）的性质（吴峻等, 2002；杨经绥等，2008；Gao et al., 2011; 盖永升等， 2015）。混杂岩带内早古生代岩浆岩广泛分布，定年结果显示其年龄为520～390 Ma，按岩性和年龄可分为寒武纪—奥陶纪花岗岩、辉长岩、闪长岩和奥陶纪—早泥盆世花岗岩（陈宣华等，2003；郝杰等，2006；张建新等，2015；彭银彪等，2018；Liu et al., 2021）。区域内高压低温变质作用广泛发育，主要由年龄为512～497 Ma的蓝片岩、榴辉岩以及片岩组成，与相邻蛇绿混杂岩呈断层接触（张建新等，2007；马拓, 2022）。该俯冲碰撞混杂岩带内的早古生代沉积岩系主要包括奥陶系额兰塔格组砂岩，中奥陶统环形山组泥灰岩夹粉砂岩，寒武纪—奥陶纪拉配泉群碳酸盐岩、火山凝灰岩、碎屑岩（中国地质调查局西安地质调查中心，2012），但这些早古生代地层尚缺乏更精确的年龄限定。研究区位于北阿尔金巴什考供地区，区内出露大面积分布的早古生代花岗岩和早古生代沉积岩系。其中，沉积地层主要有寒武系、奥陶系、晚古生代及后期地层，以奥陶系为主。

1.1　北阿尔金及邻区早古生代沉积序列

俯冲带中的地层呈条带状分布于北阿尔金蛇绿混杂岩带西段的红柳沟地区，由大小不同的各种构造块体和凝灰质砂岩基质组成。其中构造块体包括硅质岩、辉长岩、蛇纹岩、灰岩透镜体、大理岩、玄武岩等。拉配泉群分布于北阿尔金地区，在东段拉配泉地区已被证实其时代属晚奥陶世，而分布在西段红柳沟地区的拉配泉群则被认为其所属时代包括了寒武纪—奥陶纪（中国地质调查局西安地质调查中心，2012）。按照岩性，北阿尔金东部的拉配泉群划分为碎屑岩组、火山岩组、碎屑岩–碳酸盐岩组3个部分，各组之间均为整合接触（新疆地质局第一区域地质调查大队，1983）。

额兰塔格组为一套滨浅海沉积的碎屑岩–碳酸盐岩建造（新疆地质局第一区域地质调查大队，1981），时代为奥陶纪，呈条带状分布在巴什考供北侧和环形山南部分区域，呈现近EW向。额兰塔格组主要为杂砂岩、凝灰质砂岩和细砂岩组合，其上部被石炭系—二叠系不整合覆盖，有的区域未见顶。中奥陶统环形山组是一套夹有碎屑岩的滨浅海相碳酸盐岩建造（新疆地质局第一区域地质调查大队，1981），区域地质调查发现该组仅分布在环形山向斜核部，呈EW向延伸，与下伏环形山地区额兰塔格组呈整合接触，地层沉积厚度不大。

在北阿尔金西部区域地质调查中并未发现有志留纪地层出露，但有学者在红柳沟巴什考供西北部测得一套最年轻碎屑锆石U-Pb年龄约为426 Ma的石英砂岩地层（Liu et al., 2021）。区内泥盆系出露甚少，主要分布在巴什考供北缘木孜布拉克以西，呈NE–SW向带状展布，主要是一套灰黑色碳质、泥质粉砂岩，含微古植物化石（邹义声等，1992）。

1.2　北阿尔金及邻区早古生代岩浆岩

北阿尔金及邻区出露大量中酸性岩浆岩，西段巴什考供区域发育有多期岩浆岩，其中巴什考供北部红柳沟蛇绿混杂岩中的辉长岩年龄为（479 ± 8）Ma（杨经绥等，2008）。巴什考供盆地出露的斜长花岗岩年龄为（518.5±4.1）Ma（盖永升等，2015）。巴什考供盆地南北两侧还分布有年龄约为430 Ma的代表同碰撞环境的S型花岗岩和低Mg高Mg 两种类型的埃达克质花岗岩，两者形成时代分别为439 Ma和425 Ma。东段喀腊大湾地区发育许多与俯冲有关的具有活动大陆边缘属性的火山岩，前人研究测得其年龄为517～482 Ma（陈柏林等，2016）。整个北阿尔金地区也广泛出露早古生代与俯冲有关的弧花岗岩，前人对这些花岗岩的年代学研究将其时间范围限定在514～460 Ma （吴才来等，2005，2007；郝杰等，2006；康磊等，2011; 韩凤彬等，2012; 孟令通等，2016；彭银彪等，2018）。

2　样品采集及分析测试方法

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笔者以北阿尔金巴什考供地区早古生代沉积地层为研究对象，采集了原先划分为寒武系—奥陶系中的碎屑岩样品。样品17AT51-2（E 90°09′41.4746″，N 39°05′52.8111″）采自北阿尔金混杂岩带（图2），样品17AT55（E 90°12′36.8126″，N 39°03′53.2835″）和17AT57（E 90°13′40.4131″，N 39°03′33.1336″）采自阿尔金北缘的额兰塔格组（图2）。样品在采集和测试过程中尽量避免脉体、蚀变和风化的干扰。野外观察到额兰塔格组为中薄层砂岩–杂砂岩，发育有小断层，附近发育有安山岩、花岗岩。北阿尔金混杂岩带内的地层普遍发育节理和片理，粒度较粗，呈现下细上粗，且有部分层位含玄武岩夹层。北阿尔金混杂岩带样品17AT51-2为基质中的凝灰质砂岩，新鲜面呈青灰色，风华后为灰绿色，中粒砂状结构，碎屑颗粒分选性好、磨圆度高，由石英和长石组成，主要由砂岩、泥岩、燧石、火山碎屑组成（图3）。额兰塔格组样品17AT55和17AT57为石英砂岩，呈风化的紫红色石英砂岩，新鲜面呈灰色，矿物成分较为单一，石英占70%，长石占20%，岩屑颗粒占10%，碎屑分性差、磨圆度低。

锆石的晶体透射光反射光和阴极发光（CL）图像拍摄由重庆宇劲科技有限公司完成，采用传统重液和磁分离技术，在显微镜下随机选取矿物晶体形状较为完整的锆石颗粒，用环氧树脂固定，表面抛光，并拍摄锆石晶体的透反射照片及CL图像。在对锆石颗粒形貌和内部结构进行测定后，根据锆石晶体特征，排除少量存在明显缺陷的点位，随机选择106个点位进行碎屑锆石 LA-ICP-MS U-Pb测年。

LA-ICP-MS 锆石U-Pb测年在南京聚谱检测科技有限公司完成。193 nm ArF准分子激光剥蚀系统由澳大利亚科学仪器公司制造，型号RESOlution LR。四极杆型电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）由安捷伦科技制造，型号为Agilent 7700x。在测试过程中，采用91500 （1 062 Ma）锆石作为外标（Wiedenbeck et al., 1995），校正仪器质量歧视与元素分馏；以标物锆石GJ-1（600 Ma）、TANZ（566 Ma）或Plešovice（337 Ma）为盲样（通常会从其中任选2个当质控），对U-Pb定年数据进行质量检验；以NIST SRM 610为外标、Si为内标，标定锆石中的微量元素含量。测试激光33 μm，剥蚀频率6 Hz赫兹，剥蚀40s。原始的测试数据经过 ICP MS DataCal 软件离线处理完成（Liu et al., 2010）。对于年龄小于 1000 Ma 的锆石，选取 ²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄；由于年龄大于1000 Ma的锆石常常会发生Pb丢失，笔者使用²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄（ Sircombe., 1999）。谐和度超过误差允许范围± 10%的锆石被排除。

3　测试结果

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3.1　碎屑锆石阴极发光图像（CL）和 Th/U 值

碎屑锆石颗粒大多为100～150 μm，呈短柱状，长宽比约为1.5∶1。锆石CL 图像具有明显震荡环带和扇形分区（图4），并且锆石中Th、U的放射性元素和Th/U（＞0.4）值较高（图5），呈现明显的自形锆石，表明这些早古生代的碎屑锆石为岩浆成因锆石，剔除谐和度小于90%的数据和离群点后得到了87个碎屑锆石U-Pb 年龄。

3.2　碎屑锆石U-Pb年龄

采集自巴什考供地区的3个碎屑岩样品显示出相似的碎屑锆石年龄峰特征，最大沉积年龄限定在早奥陶世末至晚奥陶世。北阿尔金混杂岩带中的凝灰质砂岩样品17AT51-2共获得24组年龄数据，锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为531.1～432.5 Ma，最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄为432.5 Ma，代表最年轻的3个锆石图像U-Pb年龄峰值为456 Ma，代表了最大沉积年龄（图6）。额兰塔格组砂岩样品17AT55共获得50组年龄数据，锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为618.0～423.1 Ma，最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄为423.1 Ma，计算获得的最大沉积年龄为446 Ma（图6）。砂岩样品17AT57剔除谐和度小于90%的数据和离群点数据后得到年龄数据13组，锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为510.0～467.5 Ma，最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄为467.5 Ma（图6）。2个样品共63颗锆石的年龄为510～450 Ma，显示单一的年龄峰值。

3.3　锆石Hf同位素

Chen et al.（2026）对北阿尔金混杂岩层和额兰塔格组共35颗碎屑锆石进行了Hf同位素的测试。锆石的¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf值为0.0027453～0.000509534，绝大多数锆石颗粒的¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf值小于0. 002，表明所挑选的锆石在形成后基本没有放射性成因 Hf 的积累，所测定的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值可以确定其形成时的同位素组成（吴福元等，2007）。所测试的15颗来自混杂岩带晚奥陶世凝灰质砂岩的碎屑锆石¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值为0.282706～0.282336，大部分锆石的ε_Hf（t）值大于0（0～+7.4），只有极个别锆石ε_Hf（t）值＜0 （图7），对应二阶段模式年龄为959～1800 Ma，均值为1158 Ma，表明源区存在大量新生地壳。所测试的20颗来自早—中奥陶世额兰塔格组的锆石¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf值为0.282440～0.282258，对应的锆石ε_Hf（t）值为−1.8～−8.4（图7），对应二阶段模式年龄为1553～1957 Ma，均值为1659 Ma，显示其母岩浆来自地壳物质再循环。

碎屑锆石微量元素分析结果显示，锆石的稀土元素（REE）分布模式基本相似，大部分碎屑锆石颗粒具有典型花岗质岩锆石的稀土元素特征，具有明显的Eu负异常和Ce正异常，并且重稀土元素相对轻稀土元素较富集，具有左倾的稀土元素配分模式。碎屑锆石的微量元素特征（Belousova et al., 2002）显示绝大多数锆石来源于花岗质岩石（图8）。

4　讨论

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4.1　地层沉积时代

沉积地层的精确时代限定一直是地质学研究中的难点，而且地层中最年轻的碎屑锆石只能限定地层最大沉积年龄（Rainbird et al., 2001）。近年来，Tucker et al.（2013）重新评估了确定最大沉积年龄方法的可靠度，提出了最年轻图像碎屑锆石U-Pb年龄（YPP）是衡量地层最大沉积年龄的可靠标准之一。值得强调的是，如果盆地内的沉积碎屑物质来自区域上持续的岩浆活动产物，则最大沉积年龄可以近似沉积年龄（Cawood et al., 2012）。因此，本研究结合前人工作、野外接触关系与碎屑锆石年龄共同约束额兰塔格组和北阿尔金蛇绿混杂岩带中基质的最大沉积时代。

区域地质将本研究所涉及的地层均划为寒武纪—奥陶纪（中国地质调查局西安地质调查中心，2012），这与碎屑锆石U-Pb测年结果相吻合。笔者获得的额兰塔格组砂岩样品17AT55和17AT55的最大沉积年龄为446 Ma和471 Ma，显示额兰塔格组沉积上限可能在471～446 Ma之间。这与前人用该套地层最年轻碎屑锆石U-Pb年龄约束的最大沉积年龄（465～426 Ma）接近（Liu et al., 2021）。野外观察到巴什考供北山额兰塔格组砂岩地层直接覆盖在500～505 Ma的花岗岩体之上（未发表数据）。前人地质填图发现三叶虫化石以及角石，结合对比邻区地层，额兰塔格组被归为下奥陶统（Liu et al., 2021），然而根据碎屑锆石最大沉积年龄（455.7±3.8 Ma）,额兰塔格组应为晚奥陶世地层。此外，笔者还获得了北阿尔金混杂岩带中的凝灰质砂岩（17AT52-1）的最大沉积年龄为 455.7 Ma，代表了北阿尔金蛇绿混杂岩西段拉配泉群碎屑岩段的沉积上限。因此，额兰塔格组和北阿尔金蛇绿混杂岩的基质可能均属于晚奥陶世地层。

北阿尔金混杂岩带中基质地层（拉配泉群）在北阿尔金地区分为东西两部分，西段红柳沟–卡拉塔格区域出露在混杂岩带基质中的这套凝灰质砂岩地层以及拉配泉群与出露在东段拉配泉地区的晚奥陶世拉配泉群基本一致（新疆地质局第一区域地质调查大队，1983；中国地质调查局西安地质调查中心，2012; Liu et al., 2021）。早期区域地质调查工作由于没有可靠的化石佐证，其时代与归属存在多种认识，如蓟县系—青白口系、蓟县系塔昔达坂群等。后来，区域地调工作从该套地层中获得Actinomena eleganta; Hesperorthis; Bellarugosa; Schizophorella; Cyrtanotella 等典型晚奥陶世腕足类生物化石，从而将其划为晚奥陶世。但是，值得注意的是北阿尔金东段喀拉大湾地区测得流纹英安岩和粗安岩的锆石U-Pb年龄分别为503 Ma和494 Ma，这可能代表拉配泉群火山岩组的形成时代（新疆地质局第一区域地质调查大队，1983）。因此，拉配泉岩群的形成时代下限可能为寒武纪。由此可见，北阿尔金混杂岩带基质地层时间跨度较大，至少从晚寒武世到晚奥陶世。

4.2　沉积物源分析

北阿尔金地区的岩浆岩呈现EW向展布，西自红柳沟，东至拉配泉，途径巴什考供盆地、恰什坎萨依、阔什布拉克、冰沟、卓阿布拉克、大平沟、喀腊大湾、白尖山等地，整体来看其中的侵入岩发育有闪长岩、花岗闪长岩、似斑状花岗岩、斑状花岗岩、花岗伟晶岩等中酸性岩体或杂岩体，火山岩有安山岩、英安岩、流纹岩及火山碎屑岩。这些中酸性岩浆岩具有I型俯冲–同碰撞和S型同碰撞–碰撞后花岗岩组合的特点，其中I型俯冲–同碰撞中酸性侵入岩的锆石SHRIMPU-Pb年龄主要为477 Ma以前，部分延续到467 Ma，而S型同碰撞–碰撞后中酸性侵入岩锆石SHRIMP年龄为417～431 Ma，部分较老的达到446 Ma，该岩浆岩带的空间分布特征及形成年代具有很好的演化时序性（陈宣华等，2003；陆松年等，2003；吴才来等，2005；韩凤彬等，2012；刘函等，2012；张建新等，2015；盖永升等，2015；陈柏林等，2016；孟令通等，2016；彭银彪等，2018；吴玉等，2016）。

本研究通过碎屑锆石U-Pb定年获得了研究区沉积地层非常特殊的年龄分布规律，晚奥陶世额兰塔格组和北阿尔金混杂岩带基质均展示单一的碎屑锆石年龄峰值，分别为520～440 Ma和510～450 Ma（图6）。但是，两套地层有截然不同的Hf同位素特征（图9；Chen et al., 2026）。晚奥陶世额兰塔格组的碎屑锆石Hf同位素特征多指示为源区大陆地壳再造，而晚奥陶世混杂岩带中的基质凝灰质砂岩样品大部分锆石ε_Hf（t）值为正值，仅有零星点位锆石ε_Hf（t）值为负值，这指示混杂岩带中的基质地层的碎屑物多源自新生地壳物质。这表明中阿尔金地块北缘从早奥陶世到晚奥陶世沉积物源区发生了重大转换。

额兰塔格组碎屑物特征与中阿尔金地块北缘大量发育的I型弧花岗岩（＞474 Ma）完全相似（吴才来等，2007；康磊等，2011，陈柏林等，2016，郑坤等，2019），二者具有相同的同位素和年龄特征，多为大陆地壳再循环的产物。例如，早—中奥陶世额兰塔格组两个砂岩样品的碎屑锆石ε_Hf（t）值与中阿尔金地块北缘木孜萨依等区域分布的花岗质岩的锆石ε_Hf（t）值特征范围一致（图9）。因此这些中阿尔金地块北缘的弧花岗岩可能是额兰塔格组沉积物的主要源区。晚奥陶世混杂岩带基质凝灰质砂岩样品新生锆石ε_Hf（t）值为正值，仅有零星点位锆石ε_Hf（t）值为负值，这指示北阿尔金混杂岩带中基质地层的碎屑物多源自新生地壳物质。区域数据对比显示，其ε_Hf（t）值大部分和北阿尔金弧花岗岩的锆石ε_Hf（t）值特征范围一致（图9）。而北阿尔金混杂岩带及其以北的区域出露的大面积花岗岩时代多晚于474 Ma之后，且多以S型花岗岩和埃达克质花岗岩为主，仅有少量I型花岗岩产出（图10；陈宣华等，2003；吴才来等，2005；孟令通等，2016）。

综合区域地质、碎屑锆石年龄图谱以及与研究区同时代岩浆岩的锆石Hf 同位素特征对比显示，北阿尔金地区早—中奥陶世地层和晚奥陶世地层沉积物的物源有所不同，额兰塔格组物源主要来自中阿尔金地块北缘474 Ma以前的地壳再循环的弧花岗岩（郝杰等，2006）；而北阿尔金混杂岩带基质凝灰质砂岩地层和拉配泉群物源主要来自北阿尔金474 Ma以后新生地壳花岗岩类。

4.3　北阿尔金奥陶纪活动陆缘弧前盆地

北阿尔金造山带早古生代的洋–陆格局、闭合方式和时空演化等一直存在较大争议，存在北阿尔金洋俯冲极性为“北向俯冲”“双向俯冲”“山弯构造”等多个差异巨大的观点（刘函，2011；杨子江，2012；张建新等，2015；李三忠等，2016；Zhang et al., 2017; Liu et al., 2021）。而且前人研究工作主要集中在花岗岩和变质岩，较少从沉积学的角度探讨北阿尔金的构造演化过程。本研究查明了北阿尔金蛇绿混杂岩带两侧早古生代地层的沉积物特征，结合区域岩浆岩、蛇绿岩分布规律，试图重建北阿尔金沟弧盆体系的时空演化过程。

北阿尔金地区额兰塔格组和混杂岩带基质中的凝灰质砂岩地层均展示单一的年龄峰值，而且碎屑物结晶年龄接近沉积年龄（图11），与汇聚板块边界沉积物相一致（Cawood et al. 2013）。这与大陆弧特征的碎屑锆石微量元素特征一致（图12）。沉积学特征也得到了北阿尔金蛇绿岩形成年龄的支持（524～448 Ma）（修群业等，2007；杨经绥等，2008）。此外，而且中阿尔金地块北缘发育大量 514～440 Ma的具有典型弧岩浆岩特征的花岗岩类组合（陈宣华等，2003；郝杰等，2006；吴玉等，2016，2021）。北阿尔金地区还报道了512 Ma榴辉岩和497 Ma蓝片岩，反映区域上存在洋壳冷俯冲产物（张建新等，2007, 2015）。因此，北阿尔金地区奥陶纪混杂岩带中的盆地沉积与研究区岩浆岩、变质岩和蛇绿岩分布规律相吻合，指示北阿尔金洋俯冲在中阿尔金地块北缘形成的岩浆弧性质为陆缘弧（图12），并且发育活动陆缘盆地沉积。此外，近年来有学者提出用结晶年龄与沉积年龄相差较小的沉积物碎屑锆石中的铕异常与轻重稀土元素相关系数（rDz）之间的相关系数区分构造环境（Hu et al., 2024）。Chen et al.（2026）按照此方法计算后得到两个来自中阿尔金地块北缘额兰塔格组砂岩地层的样品rDz值为0.36，属于有地幔柱活动下的汇聚构造环境，表明在早奥陶世北阿尔金及邻区中阿尔金北缘的碎屑锆石主要来自地球内部与弧构造相关的岩浆，这也得到了额兰塔格组砂岩样品负的锆石ε_Hf（t）值的支持。而来自混杂岩带基质中的晚奥陶世凝灰质砂岩地层样品rDz值为0.57，属于标准的汇聚构造环境，早奥陶世地层和晚奥陶世地层碎屑锆石的rDz值的不同可能是由于北阿尔金洋的俯冲经历了从低角度俯冲到高角度俯冲的转变，这一认识得到前人岩浆岩研究的支持（ Meng et al., 2017）。

北阿尔金及邻区沉积物特征显示，区域上活动大陆边缘盆地沉积至少持续到446 Ma，盆地沉积的上限根据大规模碰撞–后碰撞花岗岩限定在440 Ma左右。例如，区域上发育大量440～427 Ma碰撞造山和地壳加厚有关的花岗岩体，如喀拉大湾、木孜萨依、沟口泉一带的同碰撞花岗岩、冰沟岩体、白尖山东二长花岗岩体。这些花岗岩来源于新生地壳物质部分熔融。这些与碰撞造山和地壳加厚有关的花岗岩体年代学资料证明440 Ma前后北阿尔金洋主体已经完成闭合（Sobel et al., 1999；陈宣华等，2003；吴才来等，2005，2007；郝杰等，2006；杨经绥等，2008；盖永升等，2015；孟令通等，2016；吴玉等，2016，2021）。

结合北阿尔金地区沉积物特征和前人研究工作，本次研究提出了一个新的北阿尔金洋俯冲消减模型（图13）。寒武纪晚期至晚奥陶世（510～446 Ma），北阿尔金洋在寒武纪—奥陶纪时期向南俯冲至中阿尔金地块之下，形成了由弧后沉积物–弧岩浆岩–弧前沉积物–蛇绿岩套组成的增生杂岩体系。在寒武纪中期—奥陶纪早期，北阿尔金洋持续俯冲过程中，形成了区域上规模巨大的花岗质岩浆岩带，早期花岗岩来源于大陆地壳再循环。额兰塔格组先沉积在弧后位置，该地层的碎屑物来源于区域上早期俯冲形成的大陆地壳再造花岗岩类。奥陶纪晚期随着洋壳俯冲的进行，北阿尔金洋洋壳回撤和中阿尔金陆地伸展，洋壳板片从低角度俯冲转向高角度俯冲，诱发软流圈地幔上涌，促使新生地壳物质发生部分熔融，进而使岩浆弧物质成分发生了变化，奥陶纪晚期形成的花岗岩来源于新生地壳物质部分熔融，北阿尔金蛇绿岩带的凝灰质砂岩地层沉积于弧前盆地中，并且该地层碎屑物来自区域上晚期俯冲形成的来源于新生地壳物质部分熔融的花岗岩类。在志留纪，洋–陆俯冲作用转变为陆–陆碰撞造山作用，此时北阿尔金俯冲体系随着北阿尔金洋的闭合而消亡，凝灰质砂岩地层则作为混杂岩带中的基质分布在北阿尔金蛇绿混杂岩带内。因此，北阿尔金地区巴什考供盆地在510～446 Ma为全球冈瓦纳大陆聚合背景下北阿尔金洋向南俯冲形成的弧后盆地–大陆弧–弧前盆地，形成典型的沟–弧–盆体系。

5　结论

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（1）中阿尔金地块北缘–北阿尔金地块地区之间出露的早古生代地层砂岩LA-ICP-MS 碎屑锆石 U-Pb 测年及其最大沉积年龄分析结果显示：中阿尔金地块北缘分布的晚奥陶世额兰塔格组砂岩最大沉积年龄为471～446 Ma；在红柳沟–拉配泉蛇绿混杂岩带西段的前人未精确定年的寒武—奥陶纪混杂岩带基质中的凝灰质砂岩最大沉积年龄为446 Ma。

（2）沉积物特征显示，晚奥陶世额兰塔格组砂岩，北阿尔金混杂岩带凝灰质砂岩碎屑锆石均来源于花岗岩物源区，中寒武世—奥陶纪中阿尔金地块北缘的早古生代岩浆岩可能是该地区奥陶纪沉积物的重要物源。

（3）中阿尔金地块北缘–北阿尔金蛇绿混杂岩带在524～446 Ma期间形成了活动大陆边缘沟–弧–盆体系。额兰塔格组沉积在弧后位置而混杂岩带凝灰质砂岩组沉积在北阿尔金洋向南俯冲形成的弧前盆地中。

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2026年第59卷第3期

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doi: 10.12401/j.nwg.2025030

接收时间：2024-12-08
首发时间：2026-09-16
出版时间：2026-06-20

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收稿日期：2024-12-08
修回日期：2024-12-23
录用日期：2025-03-11

基金

作者信息

西北大学地质学系，大陆演化与早期生命全国重点实验室，陕西西安　710069

通讯作者:

姚金龙（1987–），男，教授，从事板块构造、超大陆聚散及其环境效应研究。E–mail：yaojinlong@nwu.edu.cn。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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