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本科毕业设计(翻译)
题目
发育在碳酸盐岩地台衰退裂谷盆
地的晚元古代Wooly白云岩,阿什伯顿省
学生姓名
吴宇
学 号
201316010218
教学院系
地球科学与技术学院
专业年级
资源勘查工程2013级
指导教师
冯明友
职 称
讲师
单 位
地球科学与技术学院
辅导教师
职称
单 位
完成日期
2017
年
2
月
目录列出了可用的科学指南
前寒武纪研究
发育在碳酸盐台地衰退裂谷盆地的晚元古代(~20.3亿年)地层Wooly白云岩,阿什伯顿省,西澳大利亚州
BryanKrapez,StefanG.Müller,AndreyBekker
摘要:
本文描述了距今20.3亿年Wooly白云岩的层序地层,Horseshoe盆地的最上层地层单元,其不整合覆盖在距今2772-2410百万年哈默斯利省,不整合截断距今2210百万年的辉绿岩岩床和后期距今2195-2145百万年Ophthalmia造山运动。
Horseshoe盆地是陆内裂谷,开始于≤2.05Ga,对≤360米的河流和浅海碎屑砂岩沉积(比斯利河石英岩),其次是∼2.7公里的洪水玄武岩喷发(CheelaSprings玄武岩),并最终与台地碳酸盐≥325米沉积和火山碎屑和碎屑沉积物(Wooly白云岩)。
Horseshoe盆地的三个地层堆叠一致,构造控制的不整合只在后期才出现,伴随着Wooly白云岩。
Wooly白云岩沉积系统看起来是分隔的,但连接到同一个海洋。
鉴定了5个沉积序列。
沉积序列1,在CheelaSprings玄武岩一致地开发,记录了与火山沉积同时代的碳酸盐台地的建立,但它只发生在盆地东南部的部分。
凝灰岩(火山碎屑粉砂岩)存在于所有沉积序列中,但在DS1中最丰富。
沉积序列2深深地切入CheelaSprings玄武岩,并且具有被碳酸盐台地沉积物覆盖的下部硅质沉积岩。
在解释裂谷三联点,WylooDome是一个隆升的地区,直到DS2的后期,暗示调节世代也是断层隔断。
沉积序列3,4和5主要具有碳酸盐台地沉积物,并且也是不整合界限,而DS4和DS5保留架斜坡过渡。
Horseshoe盆地的沉降在D1(Panhandle)变形事件期间以盆地倒置结束,该变形事件早于约200Ma的斑点岩脉群。
随后由McGrath盆地记录的裂开事件,导致了裂谷漂移过渡,最终形成了西大西洋型大陆边缘。
1.引言
西澳大利亚太古代Pilbara和Yilgarn克拉通如何和何时连接在一起长期以来一直争论不休。
虽然最受欢迎的构造模型涉及一个较长的时期从2450Ma到1800Ma的南北汇合(例如,Tyler和Thorne,1990)。
大多数注意力集中在Pilbara克拉通的南部边缘,在长时间中断后,由2050-1680Ma阿什伯顿省在那里2770-2410Ma哈默斯利省继续。
(Krapez,1999)在最初由Tyler和Thorne(1990)提出的延长(约650万年)的趋同期内识别了两个不相干的造山事件得到认可:
古老的Ophthalmia造山运动和年轻的Capricorn造山运动。
古老的(2195-2145Ma;Rasmussen等人,2005)Ophthalmia造山运动只影响皮尔巴拉克拉通的南缘,但是年轻的(约1770Ma)Capricorn造山运动导致了Pilbara和Yilgarn克拉通的构造合并,伴随Capricorn造山运动都记录在Yilgarn克拉通北部边缘和Pilbara克拉通的南部边缘(图.1)。
图1.晚古元古代古澳大利亚阿什伯顿省和Capricorn造山带的位置(据Krapez,1999年)
关于Ashburton省的地层序列在构造上与Ophthalmia造山运动的关系持续受到争论(e.g.,Tyler和Thorne,1990;Thorne和Seymour,1991;Martinetal.1998,2000;Powell等人,1999;Martin和Morris,2010)和地层序列后成为造山并开始一个新的构造循环,最终形成了Capricorn造山运动。
(例如,Krapez,1999;Taylor等,2001;Müller等人,2005)。
最早的工作,由Tyler和Thorne(1990)开始,将Ashburton省的Wyloo组所有的构造原型与持久的Pilbara-Yilgarn碰撞相关联,但只涉及到包含在Capricorn造山运动Horseshoe盆地的下Wyloo组(图2)几乎所有其他地层研究都遵循了这种情况,虽然最新的工作,由马丁和莫里斯(2010),现在将Ophthalmia周期的上地层边界置于其底部Wooly白云岩,在下Wyloo组的顶部(图2)。
在它们的构造地层情景中,在下Wyloo组内,因此也在Horseshoe盆地区内(图2)的Wooly白云岩沉积之前,必须预先有180百万年的间断。
马丁等(1998,2000),鲍威尔等(1999),马丁和莫里斯(2010)解释下Wyloo组被存放在前陆盆地,而Krapez(1999),泰勒等.(2001)和Mülleretal。
(2005)赞成陆内裂谷盆地。
前陆盆地和裂谷盆地对沉降历史和盆地结构有不同的预测(例如,Busby和Ingersoll,1995),这种区别很容易通过地层分析确定。
虽然已经对明确在Horseshoe盆地的大多数下Wyloo组进行了详细的地层研究(例如,Thorne和Seymour,1991;Goddard,1992;Martin和Morris,2010;Müller,2005)除了在勘查层面,Wooly白云岩实际上是未知的(Daniels,1970;Seymour等人,1988;Thorne和Seymour,1991),然而它是理解Horseshoe盆地的年代地层和构造地层记录的关键(参见Krapez,1999;Martin和Morris,2010)。
Wooly白云岩被Thorne和Seymour(1991)认为只是当地发展的地层单元,而我们的野外测绘认识到它具有区域范围。
因此,本文的目的是建立Wooly白云岩的序列地层和构造环境,从而解决Horseshoe盆地的时代地层和构造地层的亲缘关系。
2.区域地质
2.1沉积盆地
阿什伯顿省包括约32公里厚的晚古元古生代地层沉积和火山继承,是由Tyler和Thorne(1990年)和Thorne和Seymour(1991年)周全记录的一个前陆盆地。
相反,Krapez(1999)在该省的估计370百万年(2050-1680Ma)历史中识别出13个二阶(即盆地等级)序列(图2和图3)。
形成Horseshoe盆地(图2)的最低二级序列包括三个构造:
(i)≤360m厚的比斯利河石英岩,流体和潮汐影响的硅质层序;(ii)约2.7公里厚的CheelaSprings玄武岩,玄武岩层序;(iii)>325m厚的Wooly白云岩,页岩-白云岩层序。
比斯利河石英岩覆盖了哈默斯利省(2772-2410Ma;Krapez,1999)(图1),有角度不整合性(Goddard,1992)。
MtMcGrath地层的砂岩和页岩(图2中的McGrath盆地)不整合地覆盖比斯利河石英岩,CheelaSprings玄武岩和Wooly白云岩,并且是不整合的由鸭溪流域的白云岩和页岩覆盖。
鸭溪盆地和Minand和Wandarry盆地的整合叠加浊积岩共同定义了一个分离边缘层序。
(Krapez,1999)。
从分离到收敛的变化的特征是分离型-边缘连续性的隆起和侵蚀,其后是深水火山盆地的发展。
在西北部发生了深度侵蚀,即JuneHill盆地的玄武岩不整合覆盖在鸭溪和米尼尔盆地的地层上(图2和图3)。
JuneHill,Mininer和DuckCreek盆地不整合地覆盖在Stuart盆地的火山沉积岩上,而这些岩层又不整合地覆盖在Cane河流域的硅质浊积岩上。
东南部的JuneHill盆地相当于博戈拉盆地(图2),该盆地不整合地覆盖了Pingandy盆地的浊质,相当于斯图亚特和坎河流域(Krapez,1999)
2.2变形历史和地质年代学
记录在阿什伯顿省的六个区域变形事件(图2中的D1-D6)(Krapez,1999)。
除了D1(当地名为Panhandle事件;参见Taylor等,2001)和D5(这是高级走滑事件)外,每个事件都涉及构造埋藏,以及普遍的轴向平面和剪切劈理。
Horseshoe盆地的地层被F1褶皱而变形,但截断与Ophthalmia造山运动相关的褶皱和组构,这使得辉绿岩的基岩变形放置发生约2210Ma前(Müller等人,2005)。
与Ophthalmia造山运动发育相关的克拉通等级变化〜2195Ma至〜2145Ma(Rasmussenet等,2005)。
McGrath盆地的地层比F1褶皱时间迟,并且比一套约2008Ma(Müller等人,2005年)侵入Horseshoe盆地和期后D1(图2)的辉绿岩墙年轻。
与D2和D3相关的褶皱,组构和断层是阿什伯顿省的主要结构,D3与左旋转换相关(Krapez,1999)。
D2之前和之后是与收敛相关的隆起,侵蚀和海底火山活动。
Sircombe(2003)在约1829±5Ma的Boggola山的玄武岩-流纹英安岩序列中记录了前D2期流纹英安火成岩,而Krapez(1999)将该序列与JuneHill玄武岩序列联系起来。
(分别为Boggola和JuneHill盆地;图2和图3)。
基于1744±11Ma年龄的辉长岩斑岩和1799±11Ma最大沉积年龄(13个锆石碎屑颗粒的13个分析,在15个颗粒的共计18个分析中)的相关性埃文斯.等(2003)提出质疑火山碎屑砂岩。
这两个年代测定都来自斯图亚特盆地的地层,这些地层不整合地覆盖了米纳尔盆地(据认为是长英质斑岩)和JuneHill盆地的玄武岩(据推测由火山碎屑砂岩代表)。
图2阿什伯顿省的盆地序列地层学(据Krapez,1999)
最大沉积年龄为1799±11Ma的样本来自覆盖不整合的带有滑动岩体负荷的石英砂岩,截断了JuneHill玄武岩的D2褶皱和轴向平面裂缝,因此不是JuneHill火山岩的同期爆发作用年龄。
Wilson等(2010)报告了来自Evans等人的同一砂岩的最大沉积年龄为1795±7Ma(对26种颗粒的26个分析中的11个锆石碎屑颗粒进行了11次分析)。
(2003),他们同样误解是JuneHill火山的同期爆发年龄。
再次谈论Horseshoe盆地的年龄,Martin等(1998)在2209±15Ma处,从CheelaSprings玄武岩顶部附近的一个砾岩中的最小的锆石碎屑年龄-年龄(7个颗粒进行9个分析,从12个颗粒的27个分析的3个分析不一致)他们被解释为玄武岩火山活动的年龄。
该碎屑锆石年龄群体大大高于2031±6Ma的共生锆石年龄(37个颗粒37个分析,没有分析在53个颗粒的53个分析中不一致)的火山碎屑粉砂岩,从Wooly白云岩,其顺应地覆盖在CheelaSprings玄武岩上(Müller等人,2005)。
图3.Ashburton省盆地-盆地序列的地图分布(从Krapez,1999修改)
根据现有的地球年代学和对Horseshoe盆地的地层比2195-2145MaOphthalmia造山带年轻的观察结果,解释了CheelaSprings玄武岩的喷发年龄是〜2209Ma(Martinetal,1998)不正确;相反,它必须接近Wooly白云岩的基岩的〜2031Ma年龄。
综上所述,Horseshoe盆地最大年龄为〜2145Ma,最小年龄为~2008Ma。
2.3构造环境
已经提出用于Horseshoe盆地层的不同构造背景是基于Ophthalmia造山运动的相对时间的相互矛盾的解释,OphthalmiaOrogeny在PilbaraCraton的南缘产生了一个NE-verging褶皱逆冲断层带(图1)。
Martin等(1998,2000)和Powell等人(1999)推断出从TureeCreek组(Hamersley省的最高单位)到Wooly白云岩,将前陆盆地连接到Ophthalmia造山带,根据Tyler和Thorne(1990)。
解释的基础是识别在TureeCreek组和基底Beasley河石英岩在哈代向斜中的共同的轴向平面裂开(图3)。
然而,Martin等人和Powell等(1999)解释的单元(1998),作为基底比斯利河石英岩是TureeCreek组顶部的不整合组合序列(Trendall和Goddard的未命名的石英岩3,1979,1992;上部Kazput地层,Thorne等人,1995)。
比斯利河石英岩狭窄截断Ophthalmia褶皱和其在Hardey向斜的TureeCreek组中的轴向平面裂开(Goddard,1992)。
或者,Krapez(1999)提出了一个内陆地裂缝叠加在Ophthalmia造山带作为Horseshoe盆地的构造背景(图4)。
Krapez(1999)还设想了WylooDome(图3)是裂谷三交界的位置,阿什伯顿省代表过去裂谷的两条(ESE倾向和N倾向)支流,其西向(即N向)支流演化成发散的大陆边缘。
ESE倾向支流定义了阿什伯顿省的结构倾向,发展成一个贝努埃槽。
由Gascoyne省(图1和图3)代表的第三个(下降趋势)也发展成一个朝西的海洋边缘,但在Yilgarn和Pilbara克拉通在〜1770Ma(图2中的D3)的左旋变形碰撞期间逆时针旋转,并推进到阿什伯顿省(Krapez,1999)。
所得包括Ashburton,Gascoyne,Glenburgh和Nabberu省的造山带,是Capricorn造山带(图1)。
2.4.Wooly白云岩
最初由Daniels(1970)作为TureeCreek组的一部分绘制,WoolyDolomite被Seymour等人置于Wyloo组。
(1988),他们在WylooDome的南侧确定了一个类型的部分(图3)。
从那个类型部分,Thorne和Seymour(1991)描述了325米厚的一系列浅海洋白云石和白云岩泥岩,但没有认识到其他地层的形成。
为这项研究进行的现场工作确定Wooly白云岩是位于CheelaSprings玄武岩上方的区域地层单元,但在许多剖面,它在McGrath盆地的基本不整合之下被消除。
Wooly白云岩最好的暴露的地方:
沿(i)在奥林匹斯山;(ii)在MiningeeWell,AnthibyWell和BloodwoodBore;(iii)着WylooDome的南侧;(iv)UrandyCreekOutcamp;(v)CaneRiver的上游;和(vi)在红山(图3)
3.序列地层学
3.1岩相
识别十六个岩相(表1),组成三个关联岩相,即:
(i)火山碎屑,(ii)硅质碎屑和(iii)碳酸盐。
不整合和岩相的垂直堆叠定义了五个可映射的地层单元,其在本文中称为沉积序列。
这些沉积序列相当于Mitchum(1977)描述的不整合边界沉积序列,尽管常规系统地方命名法并没有严格应用。
火山碎屑岩符合CheelaSprings玄武岩,并定义Wooly白云岩的基础沉积序列(DS1)。
在五个沉积序列内和之间的时间变化记录从以下的进展:
图4.Horseshoe盆地~2.03Ga的构造重建(Krapez,1999)
(i)火山和火山碎屑的环境,(ii)河流和浅水硅质岩质环境,(iii)碳酸盐岩架和坡地环境,与洪水玄武岩省的淹没一致。
每个沉积序列的不整合界限特征符合断层分裂裂谷中碳酸盐平台的构造影响的发展(参见Bosence等人,1998;Merino-Tomé等人,2012)。
3.1.1火山喷发
大多数沉积岩中的胶结物是粉砂质和泥级(M1T),并且具有反映其玄武岩起源的绿泥石组成。
然而,存在包含圆形石英的细粒度交叉层压砂岩单元(SMT),同时也保留着波痕。
层状岩在SMT和MIT中是常见的,但没有证据表明它们是主要的火山沉积物。
相反,层被解释为火山沉积物,沉积过程由当前的沉降和再沉积以及潜在的风暴再沉积所支配。
有许多层的火成岩火山碎屑砂岩和粉砂岩,其中一些保存碎片,有棱角的石英碎片和嵌入的石英颗粒(图5A),并且有丰富的具有玄武岩起源的碎片火山碎屑粉砂岩(图5B)。
还有白云质泥岩和丰富有机质(黑色)页岩的互层。
带状体切穿火山碎屑床并填充碳酸盐碎屑,其中大部分由碎屑状的基质构成(图5C),尽管它们中的一些保留了原地叠层石(图5D)。
尽管它们中的一些保留原地叠层石(图5D)。
条带状体类似于沟槽铸件(Myrow,1992),并且可能被离岸风暴潮切割和填充。
另一种观点是,它们与地震引起的海啸有关(参见Pratt,2001),这可能是因为裂谷盆地环境。
总的来说,岩相沉积意味着碳酸盐沉积与火山沉积和洪水-玄武岩火山活动同时发生。
3.1.2硅质胶结
虽然该胶结中的所有岩相包含碎屑石英,但大多数砾岩(Gm)中的碎屑主要是玄武岩组成。
其他碎屑类型是带状燧石,其通常是红色的,以及各种细粒化的变质岩,例如黄色粉砂岩和黑色页岩。
碎片通常圆形到圆形,这意味着它们是古代起源的。
还有具有主要由脉石英组成的碎屑聚结物。
砂岩是可变的石英质的,石英砂岩,其中岩石成分在组成上是玄武岩的。
砾岩(Gm),层面砂岩(Sh)和槽状交叉砂岩(St)的岩相关联表明了河流沉积系统。
几乎没有有几个保护良好的槽状视图交错层组,因此没有一个明确的古生物分析。
然而,在观察到的情况下,槽轴的倾向是单峰的,并指示西南和西部的古生物。
与细粒矿化(Sr,SM,Ml和Mb)的关联被解释为代表向浅海洋环境的转变,尽管一些可能记录过渡的河流环境。
Wooly白云岩中的火山碎屑和硅质岩相在时间上是排他的,与DS1和CheelaSprings玄武岩的玄武砾岩侵蚀的记录首次亮相。
类似的集合体在CheelaSprings玄武岩中与洪水玄武岩层叠,例如,由Martin等人(1998)年代测定碎屑锆石的单元。
,以及由Müller年代测定的几个单位(2005年)。
与玄武岩,砾岩和砂岩夹层或不整合覆盖的是含石英,具有类似的多模态碎屑-锆石时代光谱,证明其产地超出了洪水玄武岩的原始面积范围。
3.1.3碳酸盐岩相
Wooly白云岩的岩相组合和碳酸盐岩相和Wooly白云岩的岩相组合关系界定了陆棚和斜坡环境。
孤立的,圆顶的和柱状的基质层存在于所有部分中(图6A-C),而晶粒灰岩(图6D-F)在WylooDome的南侧面上特别丰富。
图6E示出了原始的橄榄石发展成小的锥形石英岩的实例。
软沉积变形是常见的,虽然软沉积变形层可能是由于沉积物负荷,有一套特定的软沉积变形结构(图7A),这些结构与协同地震冲击更好相关(参见Hempton和Dewey,1983),这在裂谷盆地并不出人意料。
氧化锰的预压实结节(图7B)存在于几个位置,特别是在SandyCreekOutcamp附近(图3),其中它们由白云质泥岩占据。
在混积岩中具有黑色泥页岩基质(图7C和D)并且被包围在白云质泥岩(D1)内的漂砾和粗碎屑仅存在于WylooDome的南侧(图3)可能是记录在斜坡环境中的碎屑流,从而定义台地和基底之间的斜坡相。
图5.Wooly白云岩的显微照片和野外照片:
(A)来自奥林匹斯山的火山碎屑的显微照片,显示玻璃碎屑(箭头)和清晰的火山石英;(B)UrandyCreekOutcamp附近碎片丰富的火山碎屑粉砂岩的显微照片(C)具有切入火山碎屑粉砂岩中的石墨碎屑的沟槽构造的横截面视图,奥林匹斯山,榔头为33cm长;和(D)从Mt奥林匹斯山填充的砂岩填充沟槽的横截面视图,在边缘有〜1厘米厚的方解石衬里(箭头),榔头长33厘米
图6.Wooly白云岩的野外照片和显微照片:
(A)封闭在来自UrandyCreekOutcamp附近的碎屑白云岩中的单独的叠层石,锤长为33cm;(B)从UrandyCreekOutcamp附近的大圆顶基岩,榔头长33厘米;(C)UrandyCreekOutcamp附近圆柱状叠层石的顶面,锤长70厘米;(D)来自WylooDome的南侧的具有大碎屑的圆柱状叠层石板状岩层;锤长33厘米;(E)WylooDome南侧的柱状白云岩的显微照片,显示了从oncolite发育的小规模的基质岩;和(F)圆柱状叠层石由核形粒状碳酸盐岩铺设,从WylooDome的南侧,划痕长13厘米
碎屑流沉积物可能与风暴引起的陆棚边缘破坏有关,但与Wooly白云岩的许多其他特征类似,它们也可能与地震事件有关。
虽然由于硅化作用和风化作用的影响,不能保留许多岩相学的细节,但岩相的范围与由波浪和风暴再沉积所控制的陆棚环境是一致的。
3.2沉积序列
没有单个部分的Wooly白云岩,其中保留了五个沉积序列。
整个区域的相关性取决于整个岩石地层特征,但是WylooDome的南侧(图3)与所有其他区域不同。
下面从关键部分描述沉积序列。
3.2.1奥林匹斯山
绿色,红色和黑色泥岩,砂岩和白云石,整合地覆盖在奥林匹斯山(图3和8)的F3背斜的核心中的CheelaSprings玄武岩,并且不整合地位于MtMcGrath地层的黑色和红色页岩下面Wooly白云岩,而不是由Thorne和Seymour(1991)绘制的MtMcGrath地层。
在背斜的枢纽中,玄武岩被互层的粉砂岩(M1T,SMT)覆盖,Dolostones(Dm,Dh,D1)和角砾岩(Db)覆盖,它们统称为Wooly白云岩的DS1(图8和9)。
玄武岩的顶部局部保留层间白云泥岩,拼图适合玻屑凝灰岩和杏仁状玄武岩(图10;位置PP为594,762mE,7,409,253mN,图8;所有地区的坐标是澳大利亚地图网格,50区),从而建立玄武岩火山活动与海洋沉积之间的连续性。
图7.Wooly白云岩的野外照片:
(A)一个软沉积变形的白云质泥岩床被包裹在未变形的白云质泥岩中,从WylooDome的南翼,划线长13厘米;((B)白云岩泥岩中的锰结核,显示出压实相关的变形,从UrandyCreekOutcamp附近,铅笔长16厘米;(C)和(D)白云母粗碎屑(突出显示),具有黑色页岩基质,来自WylooDome的南面,榔头长70厘米
图8.奥林匹斯山地区地质图,展示该位置的钻井位置(对于该位置参考至图.3)
图9.奥林匹斯山Mt.Wooly白云岩的测量地层剖面(参见图8的位置)
DS1中的砂岩和砂岩具有火山发生的起源(图5A和9),具有火山碎屑粉砂岩(取样为598,794mE,7408,360mN;图8),给出2031±6Ma的协同SHRIMPU-Pb锆石年龄(Mülleretal.,2005)。
Dolostone岩相包括stromatolitic角砾岩和水平层理或槽状交错白云石,和丰富的沟槽构造(图5C和D)。
在南部(图8上的SF),在CheelaSprings玄武岩上方开发了不同的层序。
在那里,一个≤80厘米厚的MlT单元被一个〜15米厚的St截断,插入石英-中砾岩(Gm),切割CheelaSprings玄武岩。
St-Gm封装是DS2的基础。
大约5m厚的白云质泥岩(D1)具有水平层理白云石(Dh)薄层,覆盖在基础单元之上,并且传递到〜30m厚的重结晶白云石体中(在595,322mE,7,407,135m
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