早古生代古亚洲洋俯冲作用:来自新疆哈尔里克侵入岩的锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素证据

新疆哈尔里克造山带的形成时间(早古生代/晚古生代)及其构造属性(岛弧/弧后盆地)一直是有争议的问题。本文选择位于哈尔里克带内的奥尔达乌台克侵入体,对其成因及所揭示的地质意义进行了探讨。奥尔达乌台克岩体由一套成份连续的岩石组合构成,包括辉长岩、辉长闪长岩、闪长岩和花岗闪长岩。对闪长岩及其内部暗色包体进行的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示两者同时形成于~450Ma,为晚奥陶世岩浆活动的产物。岩石学和地球化学证据反映奥尔达乌台克岩体普遍具有富H2O、高fO2的湿岩浆性质,富集LREE、Sr、Ba等大离子亲石元素(LILE)而亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素(HFSE),与典型的岛弧岩浆岩类似。高放射成因Nd(εNd(t)=+4.4~+5.9)和低初始Sr(0.7032~0.7044)同位素组成表明偏基性的岩浆很可能起源于年轻的俯冲带岩石圈地幔,生成的镁铁质岩浆一部分与壳源长英质熔体发生混合形成各类岩浆,另一部分则是经历演化后(分离结晶)直接添加到地壳中。因此,壳幔岩浆混合作用和幔源物质的直接加入是古亚洲洋俯冲阶段陆壳增生的两种主要方式。Sr-Nd同位素模拟排除了区内存在古老前寒武纪陆壳的可能,陆壳主体应该是年轻的古生代大洋岛弧和洋壳。哈尔里克早古生代岛弧的确立改变了该带是泥盆纪岛弧或弧后盆地的原有认识,将古亚洲洋俯冲作用的时间追溯至奥陶纪。     

新疆东天山哈尔里克奥陶纪的构造属性:来自火山岩LA ICP MS锆石U Pb年代学与地球化学的制约

新疆东天山哈尔里克造山带火山岩为一套酸性—基性岩(流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩)夹火山碎屑岩(凝灰岩)的岩石组合。流纹岩样品的LA ICP MS锆石U Pb定年结果显示,时代为中奥陶世大坪期((4688±91) Ma),代表了该套火山岩的形成年龄。岩石地球化学分析结果显示,该套火山岩SiO2含量介于4912%～7824%,TiO2介于012%～100%,Al2O3介于1131%～2086%;铝饱和指数A/CNK值为080～131(均值为099),里特曼指数σ值为019～386(均值为129),Mg#值为887～4929(均值为3120);富集大离子亲石元素(LILE)Ba、Rb以及轻稀土元素(∑LREE)La、Ce,亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti等。微量元素和稀土元素的相关图解与比值以及发育的捕获锆石反映了俯冲带岛弧钙碱性火山岩特征,且存在大陆地壳混染作用。综合区域地质资料分析,在早古生代期间(中奥陶世—早志留世),哈尔里克造山带存在大面积的与岛弧演化有关的加里东期岩浆活动,此期间哈尔里克造山带的构造背景为洋壳俯冲有关的岛弧环境,其形成可能与东准噶尔南部克拉麦里洋向南俯冲作用有关。     

东昆仑都兰县可可沙地区加里东期石英闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其意义

野外调研和室内综合分析表明,出露于东昆仑造山带东段都兰可可沙地区的加里东期石英闪长岩体包括4种岩石类型:①灰—深灰色中粒石英闪长岩;②灰色中粒片麻状石英闪长岩;③灰色中粗粒角闪石英闪长岩;④浅肉红色中细粒似斑状二长花岗岩。用LA-ICP-MS法进行了锆石U-Pb同位素年龄测定,样品11013的锆石206Pb/238U加权平均年龄为515.2Ma±4.4Ma(MSWD=2.5),限定该石英闪长岩体的形成时代为中寒武世,表明东昆仑造山带加里东早期存在一期岩浆活动事件。     

青海东昆仑东段按纳格闪长岩地球化学及锆石U-Pb年代学研究

对产于东昆仑成矿带东段的按纳格闪长岩体进行的岩石学和地球化学研究及锆石LA-ICP-MS U-Pb法定年研究表明:该岩体的成岩年龄为(474.1±2.4)Ma,形成时代为早奥陶世,属加里东期;其w(SiO2)为52.63%~56.56%,具贫K2O(0.41%~0.73%),富CaO(7.23%~9.17%)、Na2O(2.62%~4.67%)的特点,为钙碱性-低钾(拉斑)系列准铝质岩石。岩石明显富集大离子亲石元素(如Ba)、LREE和活泼的不相容元素(如U、Th),相对亏损高场强元素(如Nb、Zr、Hf、Ti、P)。稀土元素总量变化不大(130.09×10-6~182.76×10-6),显示了轻稀土元素强烈富集的右倾式稀土元素配分型式。δEu变化范围为0.81~0.89,具有弱的负铕异常。Rb/Sr、Nb/Ta等特征反映出岩石具幔源岩浆的特点,亦显示岩浆受到地壳物质的混染。构造环境判别图解显示按纳格闪长岩形成的大地构造背景为洋壳俯冲造山阶段的岛弧环境。     

大兴安岭扎兰屯地区晚奥陶世石英闪长岩体岩石地球化学特征及其地质意义

扎兰屯音河岩体被音河水系分为南、北两部分,研究发现南、北岩体形成年代不同,选取南部岩体(称为二村岩体)进行研究。二村岩体主要由石英闪长岩-英云闪长岩组成,石英闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为444.0±4.6Ma,时代为晚奥陶世。岩石化学组成相对富钠、贫钾,Na2O/K2O值大于1(1.73~3.17),属中钾钙碱性系列。岩石富含轻稀土元素、亏损重稀土元素,富集大离子亲石元素Rb、Ba、K,显著亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。矿物组成及岩石地球化学特征指示其为I型花岗岩。岩体的形成时代、构造背景与多宝山岛弧火成岩相似,为区域多宝山岛弧西南向延伸提供了新的制约。     

陇东地区阎家店闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及其地质意义

祁连造山带东段的陇山杂岩中出露有较多的加里东期和印支期岩浆侵入岩类,但缺乏精确的年代学资料。对该区阎家店闪长岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果确定:闪长岩体形成的同位素地质年代为(440.2±0.92)Ma(MSWD=1.13),表明闪长岩体所代表的岛弧杂岩系形成于晚奥陶世。区域地质及构造演化研究表明,该区曾在中晚奥陶世发生以红土堡蛇绿岩为代表的洋壳向北的俯冲作用,并产生中晚奥陶世陈家河群岛弧型火山-沉积岩系和晚奥陶世以阎家店闪长岩体为代表的岛弧岩浆杂岩带。     

新疆青河县阿克布拉克花岗闪长岩年代学、地球化学特征及其构造意义

阿克布拉克岩体位于新疆阿尔泰造山带中段青河县大青格里河昆格依特西南,岩性主要为花岗闪长岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析结果表明其形成于早泥盆世(397.6±5.2)Ma,为阿尔泰造山带晚古生代早期大规模岩浆活动的产物。地球化学分析结果表明,该岩体SiO2含量为69.17%～74.70%,A/CNK值为0.97～1.09,属准铝质钙碱性-高钾钙碱性系列岩石。岩体富集K、Rb、Th、La、Ce、Nd等元素,相对亏损Ba、Nb、Ta、Ti、Sr等,微量元素蛛网图与稀土元素配分曲线均显示为明显的右倾型,正/负Eu异常均可见(δEu=0.58～1.23),其中花岗闪长岩多为负Eu异常,黑云母花岗闪长岩则全部为正Eu异常,应为岩浆结晶分异不同阶段的结果,与岛弧岩浆岩特征一致。结合前人研究成果,笔者认为阿尔泰造山带南缘早泥盆世阿克布拉克岩体形成于古亚洲洋俯冲背景下的陆缘弧构造环境,岩体中的暗色微粒包体及地球化学属性推断其为幔源基性岩浆底侵加热下地壳使之熔融,形成的混合岩浆分异演化的产物。     

黑龙江省东北部多宝山地区中奥陶世侵入岩锆石U-Pb年龄及构造环境

多宝山地区位于兴蒙造山带东段扎兰屯-多宝山岛弧构造带,早古生代地质体发育,且与区域成矿作用关系密切. 通过对多宝山地区中奥陶世侵入岩的岩相学、岩石地球化学、同位素年代学特征的研究,对其形成时代、构造环境及成矿作用进行了探讨. 定年结果显示花岗闪长岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄为488±3 Ma,形成时代为中奥陶世;岩浆物质来源以幔源为主,同熔了部分壳源物质,伴随强烈的构造热事件和岩浆侵入喷发活动,大量深源流体带来Au、Cu等成矿元素,在有利成矿条件和扩容空间下,形成多宝山铜（钼）矿床. 研究显示,中奥陶世花岗闪长岩形成于与板块俯冲有关的岛弧环境.     

哈尔里克山早古生代岩浆弧的初步确定——来自塔水河一带花岗质岩体锆石SHRIMP U-Pb测年的证据

哈尔里克山南坡塔水河一带花岗质岩体的锆石SHRIMPU-Pb定年结果显示:钾长花岗岩中的锆石8个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(462±9)Ma;花岗闪长岩中的锆石8个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(447±11)Ma;石英闪长岩中的锆石8个测点的206Pb/238U加权平均年龄为(448±7)Ma。这些年龄值是在哈尔里克古生代复合岛弧带首次获得的中—晚奥陶世中酸性侵入岩的时代,为探讨该古生代复合岛弧带的构造发展历史提供了新的资料。     

新疆克拉麦里—哈尔里克造山带碰撞前花岗岩和碰撞后侵入岩组合

新疆北部克拉麦里—哈尔里克造山带是代表塔里木和西北利亚两个古大陆碰撞拼合部位的上古生代造山带。此带的侵入岩主要有钙碱性花岗岩类、辉绿岩岩墙、钾长花岗岩和碱性花岗岩等。它们侵入在泥盆纪—石炭纪岛弧火山沉积岩系中。 钙碱性花岗岩呈不同规模的岩基和岩株产出,岩石类型主要有含或不含角闪石的黑云母二长花岗岩和黑云母花岗岩,其次是石英闪长岩、花岗闪长岩和石英二长岩。研究表明,这些花岗岩是碰撞前在岩浆弧环境下形成的同熔型花岗岩,其年龄主要分布在368.4～312.1Ma之间。岩体中锆石的平均结晶温度为820℃。     

新疆东天山哈尔里克山石炭纪花岗岩锆石U-Pb年龄、成因演化及地质意义

新疆北部广泛发育的石炭纪—二叠纪花岗质岩石一直是中亚造山带西段研究的热点之一。新获得东天山哈尔里克地区小铺黑云母二长花岗岩和沁城南含角闪石二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为316±4Ma和320±3Ma。地球化学特征显示,小铺岩体为弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩,沁城南岩体为准铝质高钾钙碱性A型花岗岩。小铺岩体的εHf(t)值为+8.0~+13.8,沁城南岩体则更高,达到+10.8~+16.7,对应的地壳模式年龄(TDMc)分别为822~450Ma和641~268Ma,反映源区为年轻地壳物质。结合区域同时代产出的基性岩,指示这些年轻物质很可能与新的幔源基性底侵岩浆有关,为北疆哈尔里克地区石炭纪后碰撞地壳垂向生长提供了新证据。此外,沁城南岩体具有A型特征花岗岩的出现,进一步揭示晚石炭世为碰撞-后碰撞的重要构造转换期。     

青海石底泉地区宗务隆构造带花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

对德令哈市石底泉地区宗务隆构造带内花岗闪长岩进行了锆石U-Pb测年和岩石地球化学分析。岩石地球化学分析结果显示,其具有岛弧或活动大陆边缘花岗岩的属性,原岩可能为新元古代早期(870.0±4.5Ma左右)硅铝地壳或地壳物质熔融的产物,它们的形成与板块的俯冲作用有关LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示2组年龄,分别为870.0±4.5Ma和443.3±2.3Ma。其中870.0±4.5Ma代表源区继承锆石的年龄,反映了新元古代时期的构造岩浆事件;443.3±2.3Ma代表花岗闪长岩岩浆锆石的结晶年龄,即花岗闪长岩侵位于晚奥陶世。综合分析可以确定,宗务隆构造带内花岗闪长岩与柴达木盆地北缘加里东期的板块汇聚碰撞造山作用有关,证实了宗务隆构造带内岩体形成时代并非全部是海西期一印支期。     

北山造山带南部晚古生代花岗岩?闪长岩的成因与构造意义

北山造山带位于中亚造山带南部,是中亚造山带的重要组成部分.为了进一步深入认识北山造山带晚古生代的构造?岩浆演化过程,选择北山造山带南部石板墩?白墩子地区的晚古生代花岗岩?闪长岩开展了岩石学、锆石U-Pb定年、Hf同位素、微量元素及岩石地球化学研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究限定了石板墩花岗岩形成于~304~ 302 Ma,石板墩闪长岩形成于~291 Ma,白墩子石英闪长岩形成于~270 Ma.它们的锆石Hf同位素均呈现较亏损的特征（ε_Hf（t）=-2.0~+15.7）,且由老到新,亏损程度依次增加.岩石学和地球化学特征暗示了亏损地幔来源岩浆在北山造山带晚古生代岩浆活动中的主导作用,亏损地幔来源岩浆与古老地壳部分熔融形成的岩浆以不同比例混合,形成了复杂的岩石组合.因此,晚石炭世?早二叠世花岗岩?闪长岩可能形成于后撤式增生造山作用导致的弧后伸展构造环境.      

川西容须卡锂辉石矿床石英闪长岩锆石LA-ICP MS测年及构造意义

针对松潘-甘孜造山带中部的容须卡锂辉石矿床中进行了详细的岩石学、地球化学2件石英闪长岩、3件花岗岩闪长岩及锆石U-Pb年代学1件研究,结果表明,岩体具有中-高硅(59.05%～67.67%),高钾(1.64%～2.46%)、富钙(4.11%～7.38%)、贫铝(10.63%～17.61%),铝饱和指数(A/CNK0.58～1.15)偏低的特征,并且岩体中普遍含角闪石,岩石类型属Ⅰ型花岗岩系列。稀土总量变化较大,稀土配分曲线为右倾型,轻稀土相对富集。δEu为0.75～1.63,平均为0.90,具有较弱的负铕异常。野外观测、镜下鉴定及微量元素地球化学特征均显示该岩体原始岩浆起源于壳-幔混熔或下地壳物质的部分熔融,属下地壳重熔的I型高钾钙碱性花岗岩系列岩石。微量元素构造环境判别投点位于火山弧花岗岩区域,与岛弧型花岗岩具有相似的特征,形成于松潘-甘孜造山带碰撞后构造背景,源区可能来自黑云母的脱水熔融。容须卡黑云母石英闪长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄为214.4Ma±1.2Ma(MSWD=0.064),表明容须卡岩体原始岩浆的初始结晶时代为晚三叠世。容须卡岩体形成于晚三叠世碰撞后构造环境,是壳-幔岩浆的拆沉作用导致壳-幔混熔的产物,(含稀有金属)伟晶岩脉与与该花岗岩体在成因上有联系。     

秦祁结合部位王家岔石英闪长岩体锆石LA-ICPMS定年及地质意义

出露于秦岭、祁连造山带结合部位的王家岔石英闪长岩体,侵入于变质基底陇山岩群之中。岩石学、岩石化学、地球化学特征显示石英闪长岩侵入体具有俯冲花岗岩特征。利用LA-ICPMS（激光剥蚀等离子体质谱）测年技术,对石英闪长岩进行单颗粒锆石微区U-Pb同位素测定,获得加权平均年龄为（454.7±1.7） Ma,代表了岩石的形成年龄。这一新的成果资料,对研究秦祁结合部位早古生代构造演化、造山过程及秦、祁造山带的关系具有重要意义。     

北秦岭西段奥陶纪红花铺岩体岩石地球化学特征及地质意义

红花铺岩体位于北秦岭造山带西段,侵位于奥陶纪草滩沟群之中,岩石类型主要为中细粒奥长花岗岩.岩石地球化学分析结果表明该岩体属弱过铝质钙碱性岩石系列,为I型花岗岩;轻重稀土元素分馏不明显,轻稀土元素略为富集,稀土元素球粒陨石标准化配分型式为右倾型,Eu异常不明显;主量、微量及稀土元素等相关的构造环境判别结果均显示其具典型的火山弧花岗岩特征,结合区域上与一套岛弧型火山岩(草滩沟群)共生的特点,分析红花铺岩体形成于俯冲带的岛弧环境.红花铺岩体已获得(450.5±1.8)Ma的单颗粒锆石U-Pb侵位年龄,属晚奥陶世,揭示北秦岭西段加里东期存在板块俯冲作用.     

内蒙古乌拉特中旗扎嘎乌苏岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

内蒙古乌拉特中旗中蒙边境地区的扎嘎乌苏岩体主要由闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩组成,岩体及围岩普遍发育面理南倾的糜棱岩带。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得扎嘎乌苏岩体中黑云母二长花岗岩的结晶年龄为450.3±3.7Ma(MSWD=2.8),表明扎嘎乌苏岩体的形成时代为晚奥陶世。扎嘎乌苏岩体中不同类型岩石全岩微量和稀土元素组成总体相似,均呈现轻稀土元素相对于重稀土元素强烈富集,大离子亲石元素Ba、Sr等富集,高场强元素Nb、Ta、Ti相对亏损,高Sr,低Y、Yb,高Sr/Y、La/Yb值等特征,具有埃达克岩和岛弧岩浆岩的地球化学特征。这些新的年代学和岩石地球化学数据,为索伦山地区晚奥陶世古亚洲洋俯冲消减提供了可靠的证据。     

新疆巴音布鲁克地区奥陶纪侵入岩地球化学特征及其构造意义

巴音布鲁克地区位于中天山地块中天山多期复合陆缘岩浆弧。通过研究发现,该地区奥陶纪侵入岩岩性主要为石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩。通过锆石U-Pb定年识别出中奥陶世(462.7±6.2) Ma、(463.4±2.8) Ma、(471.5±5.9) Ma侵入体,岩石地球化学结果表明岩体具有准铝质钙碱性系列岩石特征。稀土元素配分型式呈明显的右倾模式,具负Eu异常,微量元素显示出大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的配分模式。地球化学特征指示侵入体形成于俯冲碰撞环境,其岩浆来源为壳幔混源岩浆。综合分析认为,南天山洋盆初始向北发生俯冲作用的时间为中奥陶世早期,与俯冲过程中的右旋运动有关,岩浆活动在中天山地区显示出由西部逐步向东部扩展演化的规律。     

粤北早古生代花山岩体的成因及其地质意义

华南加里东期的武夷-云开造山带主要由大量的花岗质岩石和高级变质岩构成。相对于广泛分布的早古生代S型花岗岩,同时期的I型花岗岩出露较少,因此较少得到关注。在本次研究中,发现了粤北贵东杂岩体东缘的加里东期花山花岗质岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年显示,其侵位时间为(444.6±2.3)Ma,这表明贵东杂岩体是加里东期-印支期-燕山期多期次岩浆组成的复式岩体。花山岩体具有高硅(w(SiO_2)=69.9%~73.0%)、高钾(w(K_2O)=3.44%~3.51%)、低镁(w(MgO)=0.58%~0.83%)以及弱过铝质(A/CNK=1.03~1.09)地球化学特征,其微量元素和稀土元素分配形式与同期台山I型花岗岩相似。w(P_2O_5)与w(SiO_2)负的相关性以及稀土元素呈现的四分组效应,说明花山岩体具有I型花岗岩属性,且经过一定程度的分异。此外,花山岩体与华南其他早古生代花岗岩具有类似的富集同位素组成(εNd(t)为-9.03,εHf(t)约为-6),结合微量元素特征,我们认为花山岩体产自华夏板块古元古代基底火成岩的部分熔融,可能含有极少量地幔物质的贡献。在早古生代,导致大规模地壳熔融的热源可能主要来自软流圈地幔的上涌和玄武质岩浆的底侵,但华南早古生代花岗岩成分上的多样性,主要继承自不均一的地壳源区。随着越来越多加里东期岩体被报道,其显示面状分布特点,与板片俯冲模型不符。花山岩体与粤北同期高Mg玄武岩和酸性火山岩均位于武夷-云开造山带核部的边缘,应与造山后山根垮塌或岩石圈拆沉有关。     

北天山四棵树花岗岩体锆石U-Pb年代学及地质意义

四棵树岩体位于北天山缝合带中,是侵入依连哈比尔尕岛弧带中最大的一个花岗岩体,具有"钉合岩体"的构造意义。组成该岩体的岩石类型较多,大体上可分为3个侵入期次,依次为石英闪长岩和花岗闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩、花岗斑岩;其中第二侵入期次构成了该岩体的主体。岩石SiO2含量为57.85%~74.28%,K2O含量为1.95%~5.25%,Na2O含量为3.00%~4.50%,整体表现为高K、Ca碱性特征。∑REE=113.91×10-6~169.47×10-6,(La/Sm)N为1.77~3.16,(Gd/Yb)N为1.33~2.12,(La/Yb)N为3.41~5.64,δEu为0.37~0.82,表现为轻稀土元素富集的右倾型特征;岩石具有Nb、Ta、Eu的亏损以及Th、Zr、Hf相对富集。通过形成环境判别,第一期石英闪长岩和花岗闪长岩大部投在火山弧环境,板块碰撞前—后碰撞隆起阶段;第二期二长花岗岩和钾长花岗岩大部投在后碰撞阶段;第三期花岗斑岩主要投在晚造山阶段。通过LA-ICP-MS对该岩体中石英闪长岩、二长花岗岩和钾长花岗岩进行较为系统的锆石U-Pb测年,得出其加权平均年龄分别为(324.1±4.3)Ma、(314.9±4.1)Ma、(311.5±3.9)Ma。结合前人得出的巴音沟蛇绿岩中辉长岩的(344±3.4)Ma年龄,可初步得出北天山缝合带的形成时代应该为344~311.5Ma,碰撞造山作用主要发生在324~311Ma,随后进入后碰撞伸展阶段,而四棵树岩体3期侵入岩可能分别代表了北天山造山带俯冲汇聚-碰撞-陆内造山各阶段构造-岩浆作用的产物。