东北地区晚古生代-中生代I型和A型花岗岩Nd同位素变化趋势及其构造意义

中国东北地区位于中亚造山带巨型增生陆缘的东段,分布着巨量的具有新生特征的显生宙花岗岩和火山岩。本文对东北地区晚古生代-中生代I和A型花岗岩年代学和Nd同位素组成开展了综合分析和研究。东北地区的I型花岗岩有两种Nd同位素变化趋势:一是以额尔古纳和兴安地块为代表,其εNd(t)随着年龄变新而增大,与造山带垮塌、软流圈上涌的幔源熔体或蒙古-鄂霍茨克洋的俯冲交代地幔楔熔体加入引起的地壳增生作用相关。二是以松嫩地块西南区和张广才岭为代表,εNd(t)随着年龄变新而下降,反映花岗岩的熔融源区有从早期的新生岛弧中、下地壳向晚期含更多再循环物质的中、上地壳迁移的趋势。A型花岗岩侵位时代主要有三期,总体上具有正的εNd(t)值,绝大部分tDM21.0Ga,反映了东北地区强烈的地壳增生作用。晚古生代A型花岗岩主要沿着贺根山-黑河断裂分布,可能与兴安和松嫩地块碰撞后伸展作用相关;早中生代A型花岗岩主体分布于张广才岭,与松嫩、佳木斯和兴凯地块的碰撞后伸展作用相关;早白垩世A型花岗岩遍布整个东北地区,可能与古太平洋板块俯冲、后撤导致的区域性伸展作用相关。晚古生代-中生代花岗岩的Nd二阶段模式年龄(tDM2)与侵位年龄(t)的对比展示了东北各构造单元地壳增生作用的差异。与华北北缘中生代花岗岩的特征相似,额尔古纳和佳木斯地块的花岗岩表现出tDM2t+1000Ma的特征,表明这两个地块具有古老的结晶基底。兴安地块、松嫩地块西南区和张广才岭花岗岩的tDM2和侵位年龄差值集中在300~1000Ma,反映不同属性(年轻vs.古老)的地壳物质对熔融源区的贡献。东北地区tDM2和侵位年龄差值小于300Ma的花岗岩岩体极少,仅有乌兰浩特的查干岩体一例,可能由新近增生的新生地壳熔融形成。由Nd同位素特征显示,晚古生代-中生代东北地区显著的地壳增生作用主要发生在缝合带和岩石圈规模的断裂带,幔源岩浆沿断裂带上升到地壳不同深度并形成高εNd(t)和低tDM2的中酸性火成岩。除几个特殊岩体表现出过于亏损或富集Nd同位素的特征,早白垩世东北地区酸性火成岩的Nd同位素组成相近,εNd(t)值集中在0~+3之间,可能暗示此时期东北地区的中、下地壳成分组成趋于一致并与同时期的古太平洋俯冲作用有关。我们的结果显示东北地区晚古生代-中生代花岗岩的起源与古亚洲洋、蒙古鄂霍茨克洋和古太平洋的构造演化相关。这三个古大洋的扩张和俯冲作用提供了大量新生地壳物质,而新生和再循环地壳物质的重熔形成了东北地区大规模的显生宙花岗岩及其对应成分的喷出岩。