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。     

新疆博格达东缘色皮口地区晚石炭世裂谷火山岩地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

新疆色皮口地区位于博格达造山带东段北部,区域内的上石炭统柳树沟组火山岩为玄武岩-玄武安山岩、角斑岩-石英角斑岩和流纹岩,组成双峰式火山岩建造。岩石SiO 2含量为48.07%~77.62%,赖特碱度率(AR)为1.35~4.7,Na2O+K2O含量为3.74%~9.02%,K2O/Na2O值为0.04~1.04,为低钾高钠钙碱性-碱性岩石。玄武岩、玄武安山岩TiO 2=0.86%~1.7%,较高的Al、低Mg,以及低K2O/TiO 2和K2O/P2O5比值(分别为0.13~1.81、0.36~6.00),反映了在岩浆演化过程中发生了不明显的分离结晶作用。玄武岩、玄武安山岩、角斑岩不相容元素K、Rb、Th、Ba强富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf无富集,Ti亏损不明显,玄武岩(Th/Nb)N值为1.36~6.55,Nb/La值为0.29~0.44,具有较低的Nb/Zr比值(0.03~0.05)。由玄武岩到石英角斑岩,稀土元素组成略右倾平行曲线簇,倾斜度(轻重稀土分异度)略增大,铕负异常趋于明显(δEu=0.81~1.17)。流纹岩不相容元素K、Rb、Th、Ba富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf富集,流纹岩稀土总量增高,轻重稀土分异增大,明显铕负异常(δEu=0.27~0.50),显示后期较强的岩浆分异作用。石英角斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果为314.9±1.2Ma(n=16,MSWD=0.4,Th/U比值在0.56~1.21之间),这表明石英角斑岩形成时代为晚石炭世。石英角斑岩中锆石的176Hf/177Hf比值均分布在0.282897~0.283097之间,并具有较高的正εHf值(11~18),平均值为14,Hf的模式年龄tDM2介于180~628Ma。所有锆石的176Hf/177Hf比值和εHf值位于亏损地幔演化线与下地壳之间,并靠近亏损地幔演化线。上述特点反映晚石炭世火山岩形成于板内裂谷环境,下部玄武岩与角斑岩-石英角斑岩具有同源特征,暗示岩浆源区来源于亏损地幔,并受地壳混染。     

内蒙古呼仁木图门沃博勒卓地区花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义

内蒙古自治区苏尼特左旗呼仁木图门沃博勒卓地区广泛出露晚石炭世花岗岩。笔者采用LA-MC-ICPMS对岩浆岩锆石进行U-Pb测年,获得了含黑云母二长花岗岩(317.0±1.6)Ma和(313.5±1.5)Ma 的侵位年龄,时代为晚石炭世巴什基尔阶—莫斯科阶;通过地球化学研究,发现研究区花岗岩样品为过铝质高钾钙碱性系列岩石,ΣREE含量介于110.77×10-6～147.29×10-6,轻、重稀土分馏中等,轻稀土富集,Eu负异常明显;大离子亲石元素Rb、Th和U等相对富集,高场强元素Nb、Ta、Hf和Zr等略显富集,Ba、Sr和Ti相对亏损。综合前人研究成果,研究区含黑云母二长花岗岩形成于后造山构造环境。     

内蒙古敖汉旗早三叠世正长花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征

正近些年研究显示华北地台北缘存在一条近东西向展布的早三叠世后造山的花岗岩带,在吉林东部,内蒙古中部及西部地区具有发现,但在赤峰敖汉旗地区还未见报道。本次工作在敖汉旗区域地质调查过程中,从原来侏罗纪岩体中重新厘定出一套正长花岗岩,本文对其年代学及地球化学进行介绍,以探讨华北地台北缘中段-东段过渡带的古亚洲洋闭合时限。     

西天山石炭纪火山岩岩石学及Sr-Nd同位素地球化学研究

西天山石炭纪火山岩连续从玄武岩、粗面质玄武安山岩、粗面安山岩、粗面岩一直演化到流纹岩。不同地区火山岩的同位素组成差别很大。出露在拉尔敦达坂一带的晚石炭世粗面安山岩-粗面岩具有较高的εNd（t）值（＋2、68～＋4．29）和较高的初始^87Sr／^86Sr值（0、7015～0．7051）。新源城南的早石炭世粗面安山岩．流纹岩具有相对较低的εNd（t）值（-0．22～＋0．87）和变化较大的初始^87Sr／^86Sr值（0．7045～0．7068）。早石炭世玄武岩的初始^87Sr／^86Sr值较低且变化范围较小（0．7045～0．7058）,εNd（t）值高且变化范围大（＋0．89～＋3．04）。本文的同位素地球化学资料以及前期的年代学研究表明,西天山晚泥盆-早石炭世岛弧自西向东逐渐消亡,取而代之的是晚石炭世碰撞后富钾岩浆的喷发。     

桂西南凭祥火山岩年代学、地球化学及Hf同位素研究——对古特提斯洋最晚北向俯冲事件的启示

华南西南缘凭祥地区位于特提斯构造域东端,华南与印支陆块碰撞缝合带的北部,该区出露的三叠纪中酸性火山岩是古特提斯洋俯冲过程中在华南陆块边缘形成的大陆弧产物,这些火山岩同时携带的大量来自华南陆块基底的捕获锆石为华南陆块的构造热事件研究将提供重要的信息。对凭祥地区三叠系北泗组英安岩进行了同位素年代学、地球化学及锆石Hf同位素研究,获得了一个英安岩样品的加权平均年龄为（227.8±1）Ma,这些英安岩具有高SiO₂、K₂O含量,极低的MgO、MnO和CaO含量,富集大离子亲石元素（Rb、Ba、Th和U）和亏损高场强元素（Nb、Ta）的特点,显示了典型的岛弧岩浆作用特征,代表古特提斯洋向北俯冲至华南陆块之下形成的大陆弧产物。其余两个英安岩样品中的70粒锆石主要为来自华南陆块基底的捕获锆石,其年龄数据变化区间较大,为1010~231 Ma,这些捕获锆石U-Pb年龄频谱分布主要集中在四个区间:11010~800 Ma（峰值900 Ma）,其锆石的ε_Hf（t）值为4.5~15.1,响应扬子和华夏陆块之间聚合-裂解-再聚合的构造演化事件,反应了其幔源岩浆的广泛参与;2720~620 Ma（峰值680 Ma）响应南华纪已拼合的扬子-华夏陆块的再次发生裂解;3490~400 Ma（峰值450 Ma）,其锆石的ε_Hf（t）值为2.2~-7.8,响应华南早古生代加里东运动有关的壳-幔相互作用岩浆事件;4280~230 Ma（峰值250 Ma）,其锆石ε_Hf（t）值为-13.6~-16.5,地壳模式年龄为2.3~2.1 Ga,代表了印支与华南陆块之间古特提斯洋俯冲闭合的岩浆事件。文章的研究结果揭示了凭祥北泗组英安岩与华南陆块的亲缘性,其结晶年龄限定了华南与印支陆块之间的古特提斯洋俯冲结束、陆-陆开始碰撞的最晚时限为中-晚三叠纪。      

大兴安岭北部诺敏河地区早石炭世A型花岗岩的年代学、地球化学及Hf同位素研究

大兴安岭北部诺敏河地区碱长花岗岩锆石呈自形—半自形短柱状—板状,具有结构清晰的振荡生长环带和较高的Th/U比值(1.10～2.18),指示其为典型岩浆成因锆石。LA-ICP-MS U-Pb年代学研究显示岩石形成于早石炭世杜内期(352.9±3.3 Ma)。岩石地球化学研究显示,岩石属于准铝质—弱过铝质高钾钙碱性岩石,富硅(SiO₂=73.25%～77.01%)、富碱(Na₂O+K₂O=7.72%～9.48%)、富铁(Fe₂O₃=2.06%～2.97%,Fe₂O₃+FeO=2.32%～3.33%),贫镁(MgO=0.08%～0.26%)。根据强烈亏损Sr、Eu、Ba、Ti、P等元素,REE分布曲线为右倾式海鸥型和明显的Eu负异常(δEu=0.26～0.31)的岩石地球化学特征,判断碱长花岗岩属于A型花岗岩。锆石¹⁷⁶Yb/¹⁷⁷Hf值为0.03778～0.133612,¹⁷⁶     

华北克拉通山西省晚石炭世基性岩墙成因：锆石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd同位素证据

作为岩石圈伸展拉张背景侵位的特征岩石,基性岩墙群（煌斑岩、辉绿岩和辉绿玢岩等）地质和地球化学研究日益受到地质研究者的关注。研究显示,基性岩墙在全球范围主要分布在美国、加拿大、巴西、澳大利亚和中国等地区,且年代格架主要集中在前寒武纪时期（2.4Ga、2.1Ga、1.8Ga、1.4Ga、1.0Ga）。目前,国内中生代以来基性岩墙群主要出露于华北克拉通、华南、西藏和塔里木盆地。本研究基性岩墙来自山西省大同附近,对于该套岩墙,本文给出了锆石U-Pb定年、地球化学和Sr-Nd同位素证据。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为293Ma,岩石具有变化较小的主元素变化特征（SiO₂=50.78%~51.35%,TiO₂=2.16%~2.32%,Al₂O₃=14.53%~15.08%,Fe₂O₃=12.42%~12.66%,MnO=0.13%~0.16%,MgO=5.14%~5.35%,CaO=7.93%~8.25%,Na₂O=3.52%~3.78%,K₂O=1.01%~1.14%和P₂O₅=0.24%~0.36%）。另外,基性岩墙富集轻稀土元素、大离子侵石元素（Ba,K和Sr）和高场强元素（Nb,Ta和Zr）,亏损Th、Pb和Ti。同时,基性岩墙具有相对一致的（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i比值（0.70422~0.70423）,正的ε_Nd（t）值（5.8~6.1）和变化较小的Nd模式年龄（t_DM1=0.67~0.72Ga,t_DM2=0.57~0.59Ga）。以上特征表明,基性岩墙来自亏损软流圈地幔的分布熔融作用,岩浆侵位过程中发生了橄榄石、辉石和含Ti相矿物的分离结晶作用,但没有受到地壳物质的混染作用影响。基性岩墙的成因上与华北克拉通和西伯利亚板块碰撞后的拉伸作用有密切联系。     

新疆巴尔鲁克地区石屋岩体的成因:锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素制约

新疆巴尔鲁克地区石屋岩体主要由石英闪长玢岩、石英闪长岩组成。本文通过锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素等研究,探讨其构造背景、岩石成因和成矿意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明:石屋石英闪长玢岩的成岩年龄为322.1±1.5Ma,石英闪长岩的形成年龄为322.4±1.5Ma,二者形成时代为晚石炭世。石屋石英闪长玢岩和石英闪长岩地球化学特征相似,Mg~#为32.4~57.2,轻重稀土分馏较明显且富集轻稀土((La/Yb)N=2.36~6.04),Eu异常不明显,相对富集LILEs等,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。Sr-Nd-Pb-Hf同位素显示:样品具有低的ISr值(0.7036~0.7045),正εNd(t)值(+4.61~+7.03),年轻的tDM1年龄(0.59~0.78Ga),初始铅同位素比值为(~(206)Pb/~(204)Pb)i=18.173~18.450,(~(207)Pb/~(204)Pb)i=15.542~15.562,(~(208)Pb/~(204)Pb)i=37.830~38.036,锆石εHf(t)值为+4.5~+15.3,t_(DM2)=0.36~0.62Ga。综合石屋岩体的地质、地球化学和年代学特征,认为石英闪长玢岩和石英闪长岩源区相同,它们均形成于晚石炭世早期俯冲背景下的岛弧环境,可能是在亏损玄武质岩浆(俯冲板片脱水交代地幔楔产生的上涌岩浆)底侵作用下,新生地壳发生部分熔融,并有部分玄武质岩浆加入,发生混合、侵位的产物。石屋岩体的形成环境及其岩浆演化过程可能有利于区内斑岩型铜矿化,其含矿性值得做进一步评价。     

新疆北部哈纳斯盆地火山岩地球化学特征、锆石 U-Pb年龄及其构造意义

哈纳斯火山沉积盆地位于新疆阿尔泰造山带北部,盆地内的火山岩是一套钙碱性的中酸性岩石 ,为安山岩英安岩流纹岩组合.微量元素分析表明,哈纳斯火山岩大体上富集 Rb、 Sr、 Th和 La等大离子亲石元素,而亏损 Zr、 Y、 Ti、 Nb和 Ta等高场强元素,并呈现相似的轻稀土元素中等富集的分布模式,表现出典型弧火山岩的特征. FeO、 MgO、 CaO、 Al2O3、 TiO2等主元素和 Sr、 Ni、 Cr、 Co等微量元素的含量与 SiO2含量呈明显的线性相关关系,表明该区火山岩可能是同源岩浆分异的产物,岩石形成于活动大陆边缘的构造环境,并由遭受消减板块流体交代的富集地幔楔部分熔融而形成.英安岩单颗粒锆石 U-Pb年龄为 (474.5± 4.7) Ma,与中-晚奥陶世地层年代相吻合.在这一时期新疆北部存在古亚洲洋,并向北部西伯利亚板块俯冲,形成了以哈纳斯火山沉积盆地为代表的陆缘火山弧,这类陆缘火山弧是早古生代的中亚造山带典型的侧向大陆增生弧.     

新疆哈尔里克山琼祖尔开地区变质安山岩锆石U-Pb年龄和地球化学特征

新疆哈尔里克山广泛出露古生代火山岩,由于缺少可靠的年龄和地球化学数据,其成因及地球动力学背景长期存在争议。为探讨这一问题,选择琼祖尔开地区一套层状分布的火山岩作为研究对象,采集其中的变质安山岩进行U-Pb 同位素定年,得到2 个样品的206Pb/238U 年龄分别为309.9±4.6Ma（MSWD=2.6,n=9）和304.6±1.8Ma（MSWD=0.84,n=11）,代表火山岩的结晶年龄。变质安山岩SiO2含量为49.96%~62.22%,具有低TiO2含量（0.94%~1.7%）和高Al2O3含量（14.76%~16.25%）的特征。轻、重稀土元素分馏明显,富集轻稀土元素,具负Eu 异常（δEu=0.88~0.94）;岩石地球化学研究表明,变质安山岩富集大离子亲石元素Th、U、Ce、Rb、Ba,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti,具岛弧型火山岩特征。原始岩浆源区可能为地壳熔体和俯冲洋壳熔体组成的混合物,岩浆在上升过程中有地壳物质的加入,岩石成因可能与大洋板块俯冲作用有关。哈尔里克山石炭纪火山活动可能与其南侧康古尔洋盆的演化相关。     

准噶尔盆地东部北三台地区石炭系火山岩的锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其构造意义

准噶尔盆地北三台地区钻井岩心获得的巴塔玛依内山组火山岩主要由玄武岩、玄武安山岩、安山岩和英安岩及部分火山碎屑岩组成。地球化学研究结果显示,火山岩为低TiO2、高Na2O的钙碱性系列,具低到中度轻、重稀土分馏的谱型,相对富集大离子亲石元素,贫高场强元素,明显亏损Nb和Ta、富集Pb;由基性到中酸性火山岩。Sr、Ti和P的亏损逐渐增大,证明是与大洋俯冲相关的岛弧环境同源岩浆演化的产物。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年分别获得安山岩和英安岩325～321Ma和310 Ma的形成年龄,结合前人同层位获得基性火山岩300 Ma的形成年龄认为,准噶尔洋在盆地东部的俯冲作用一直延续至晚石炭世,大洋闭合可能发生在晚石炭世末期。     

新疆东部哈尔里克山闪长岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

新疆东部哈尔里克山出露大量闪长岩和花岗岩岩体。一般认为,该区晚古生代岩浆活动中,闪长岩形成比较早,花岗岩形成比较晚。对其中一个闪长岩中的锆石进行SHRIMP U-Pb定年,获得了316±3 Ma的206Pb/238U表面年龄。结合岩体及锆石的矿物学特征,该年龄被解释为代表了哈尔里克山晚古生代岩浆初始侵入活动的时间。通过与前人从博格达山和哈尔里克山获得的岩浆活动年代学资料的比较研究,得出的结论是博格达山与哈尔里克山晚古生代岩浆初始侵入活动的时间大体相同,都发生在该区地壳形成演化的后碰撞阶段;由此进一步推论哈尔里克山晚石炭世期间的构造背景与博格达山基本相同,为与康古尔塔格一带洋岩石圈板块向北俯冲有关的板缘伸展环境下的滞后弧后盆地或者是后碰撞伸展环境下的火山沉积盆地。     

新疆哈尔里克山后碰撞期构造-岩浆活动特征及年代学证据

新疆地区后碰撞期构造-岩浆活动非常活跃,其同位素年龄集中在290～270Ma。天山东段的后碰撞期构造-岩浆活动研究相对薄弱,高质量的定年数据较少。在野外地质调查的基础上,笔者选择东天山哈尔里克地区的小堡花岗岩体进行了锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年,获得两组谐和年龄,分别为297±2Ma和295±2Ma,代表哈尔里克地区后碰撞早期岩浆作用的形成时代。小堡岩体矿物组合以斜长石、石英、钾长石、角闪石和黑云母为主,副矿物有锆石、磷灰石和磁铁矿,与I型高钾钙碱性花岗岩矿物组合基本一致。与小堡花岗岩体同时发育、空间并存的还有基性岩墙群和碱性花岗岩,构成后碰撞初始阶段三组合地质标志。结合区域地质资料,认为小堡早二叠世花岗岩体是后碰撞初期碰撞造山、地壳增厚引发下地壳物质部分熔融的产物,其构造属性为板内岩浆活动。     

早古生代古亚洲洋俯冲记录:来自东天山卡拉塔格高镁安山岩的年代学、地球化学证据

吐哈盆地南缘荒草坡群大柳沟组火山岩出露于大草滩断裂以北的彩霞山、土屋铜矿北和卡拉塔格地区。该组火山岩主要为基性、中酸性熔岩及火山碎屑岩组合。LA-ICP MS锆石U-Pb分析获得安山岩和英安岩的年龄分别为434.8±3.8Ma和438.4±4.9Ma,表明大柳沟组火山岩形成于早志留世。安山岩Si O2含量为54.35%~60.70%;Al2O3含量为11.8%~16.3%,Mg O含量为4.94%~8.27%,Ti O2含量为0.38%~0.52%,Na2O和K2O的含量分别为0.50%~3.83%和0.08%~1.26%,铝饱和指数(A/CNK)为0.77~1.37,低ΣREE(43×10-6~70×10-6),为具有亏损源区特征的高镁安山岩。英安岩较安山岩Si O2含量高(63.74%~75.35%),具有相似的Al2O3(12.3%~16.0%%)和Ti O2(0.32%~0.52%)含量;Na2O和K2O含量分别为2.01%~5.53%和0.16%~2.19%,ΣREE含量较安山岩略高(61×10-6~84×10-6),铝饱和指数(A/CNK)为0.77~5.74。安山岩和英安岩均轻重稀土分异明显,具有中等的Eu负异常;富集大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),具有明显的Nb-Ta-Ti负异常。相似的岩石地球化学特征表明安山岩和英安岩可能为同源岩浆,英安岩是安山质岩浆经过角闪石等矿物结晶分异作用形成的,安山岩的母岩岩浆很可能来自亏损大洋岩石圈地幔。基于该组岩石组合、地球化学特征和区域地质资料,推测研究区高镁安山岩可能形成于洋内弧环境,这表明东天山吐哈盆地南缘卡拉塔格地区在早古生代已经存在古亚洲洋的俯冲。     

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。