赞比亚北部卡帕图地区古元古代花岗岩成因:岩石地球化学、锆石年代学及Hf同位素约束

赞比亚北部地区广泛发育古元古代花岗岩,是研究班韦乌卢地块构造岩浆作用特征的天然实验室.本文对赞比亚北部卡帕图地区大面积出露的花岗岩体开展较系统的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究.结果显示,卡帕图地区主体花岗岩形成于2012±11～1970±20Ma,晚期浅肉红色似斑状正长花岗岩侵位年龄为1959±16Ma,均为古元古代岩浆活动,大量太古宙捕获锆石信息显示班韦乌卢地块可能存在太古宙地壳组分残留.地球化学数据表明,卡帕图花岗岩具有高硅(SiO2=67.93％～72.80％)、高铝(13.85％～14.91％)、富钾(Na2O/K2O=0.29～0.89)、低镁(0.38％～1.93％)、低磷(0.10％～0.23％)的特点,铝饱和指数A/CNK在1.04～1.19之间,CIPW刚玉标准分子指数大于1％(1.01％～2.51％);稀土元素分配模式整体右倾,其中主体花岗岩稀土含量较高(ΣREE=191.79×10-6～294.25×10-6),Eu负异常(δEu=0.26～0.53),晚期浅肉红色似斑状正长花岗岩稀土含量相对较低(ΣREE=48.58×10-6～54.00×10-6),Eu弱正异常(δEu=1.04～1.37);微量元素中,卡帕图花岗岩富集Rb、K等大离子亲石元素,亏损Ba、Sr和高场强元素Nb、Ta等,并具有较低的Cr(3.56×10-6～65.6×10-6)、Co(1.99×10-6～12.5×10-6)和Ni(2.16×10-6～33.7×10-6)含量;以上特征表明研究区古元古代花岗岩属于S型花岗岩.Hf同位素结果表明,卡帕图花岗岩的εHf(t)值和二阶段模式年龄tDM2值分别介于-15.9～+4.7和2289～3596Ma,远大于其锆石的结晶年龄,指示岩浆源区成分的强不均一性,岩浆源区系太古宙-古元古代陆壳部分熔融产物,存在不同程度的地幔物质混入.此外,主体岩石较高的CaO/Na2O和低的Rb/Sr比值,表明主体花岗岩原岩是由地壳砂质岩部分熔融而来;晚期浅肉红色似斑状花岗岩低的CaO/Na2O和高的Rb/Sr比值,指示泥质岩源区熔融.综合区域和全球构造演化历史,本次研究认为卡帕图花岗岩形成于坦桑克拉通与班韦乌卢地块同碰撞的构造环境,该期岩浆活动可能是Columbia超大陆的碰撞造山事件在班韦乌卢地块的地质响应.

Petrogenesis of the Paleoproterozoic granitoids in Kapatu,northern Zambia:constrains from geochemistry,zircon U-Pb chronology and Hf isotopes