东昆仑东段古特提斯洋俯冲作用——乌妥花岗岩体锆石U-Pb年代学和地球化学证据

东昆仑东段发育了一条晚二叠世-中三叠世以花岗质岩石为主的巨型弧岩浆岩。本文对东昆仑东段的中三叠世乌妥花岗岩体开展了岩石学、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地球化学研究。结果表明,乌妥花岗岩体主要包括花岗闪长岩、斑状二长花岗岩和正长花岗岩三种岩石类型,对应的锆石U-Pb年龄分别为248Ma、247Ma和245Ma,形成时代为中三叠世。主量元素特征显示其具有高钾钙碱性、准铝质-弱过铝质的I型花岗岩的属性。球粒陨石标准化稀土元素配分图解具轻稀土明显富集、重稀土亏损和Eu弱负异常-强负异常特征。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素(Cs、Rb、Th、Ba、U等)、亏损高场强元素(Nb、Ti、Ta等)、而Zr和Hf无明显异常的特点。乌妥岩体总体具有负的Hf同位素组成特征,花岗闪长岩εHf(t)为-1. 5～+3. 4、斑状二长花岗岩εHf(t)为-4. 1～-0. 6、正长花岗岩εHf(t)为-6. 9～-0. 9。多种微量元素构造环境判别图解表明其形成于类似安第斯型陆缘弧的构造环境。岩石成因研究表明洋壳俯冲带上部壳幔接触过渡部位多次岩浆MASH过程及分离结晶作用是形成乌妥花岗岩体的重要方式。综合前人东昆仑地区有关三叠纪沉积地层及岩浆岩资料,认为布青山-阿尼玛卿古特提斯洋于晚二叠世向北俯冲于东昆仑地块之下,弧岩浆岩记录的布青山古特提斯洋盆向北俯冲过程一直持续到中三叠世晚期。晚三叠世,东昆仑南缘古特提斯洋盆关闭,东昆仑造山带转换为碰撞及后碰撞造山阶段,并形成了区域上具碰撞构造属性的侵入岩。     

东昆仑祁漫塔格走廊域晚古生代—早中生代侵入岩岩石组合及时空格架

基于东昆仑造山带祁漫塔格构造走廊域晚古生代—早中生代侵入岩类的野外地质学、岩石学、时空分布和同位素定年资料,可以识别出5个构造岩浆阶段和5个构造岩浆带。研究区的岩浆活动主要集中于早中二叠世阶段、晚二叠世晚期—中三叠世早期、中三叠世、晚三叠世和晚三叠世—早侏罗世。早中二叠世阶段的岩浆活动产物为花岗闪长岩+(斑状)二长花岗组合、石英闪长岩+斑状石英闪长岩组合及闪长岩+石英闪长岩组合,晚二叠世晚期—中三叠世早期(254.1～240.6Ma)为(斑状)二长花岗岩+正长花岗岩组合;中三叠世(安尼期晚期—拉丁初期)为闪长岩+石英闪长岩+花岗闪长岩+英云闪长岩组合;晚三叠世(212～225Ma)为石英二长闪长岩+花岗闪长岩+(斑状)二长花岗岩+正长花岗岩组合;晚三叠世—早侏罗世(瑞替—郝塘期)代表性的岩石组合为石英二长岩+(斑状)正长花岗岩+碱长花岗岩。这些火成岩组合有规律地分布在构造走廊域内,是揭示东昆仑造山带构造演化的关键所在。     

南祁连野牛脊山地区早志留世侵入岩的岩石成因:岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学制约

对南祁连野牛脊山地区侵入岩进行了岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,进而约束其岩石成因和形成的构造背景。该地区侵入岩主要岩性为花岗闪长岩、似斑状花岗闪长岩和似斑状二长花岗岩。地球化学特征显示:岩石具有高硅、富铝、富钾、富碱和贫钛、铁、镁、钙的特征,其w(SiO_2)=64.69%～78.03%,w(Al_2O_3)=7.44%～14.16%,w(K_2O)=2.98%～5.23%,w(Na_2O+K_2O)=5.13%～7.92%,(TiO_2)=0.55%～0.94%,w(FeO)=1.52%～5.00%,w(CaO)=1.11%～3.43%,w(MgO)=0.78%～2.49%,岩石里特曼指数δ=0.91～2.89,A/CNK为0.84～1.23,为准铝质-弱过铝质的钙碱性系列岩石。岩石稀土元素总含量量较低(ΣREE为157.89×10~(-6)～299.15×10~(-6)),相对富集轻稀土元素、大离子亲石元素(Rb、K)和Th,亏损重稀土元素,Ba,Ce、Hf、Zr、Sm、Y、Yb等明显低于洋脊花岗岩,具有明显的Eu负异常(δEu=0.47～0.66)。综合地质地球化学资料,显示该侵入岩属于S型花岗岩且来源于地壳物质的重熔。由w(Y)-w(Nb)图解和R1-R2构造环境判别图解可得知研究区内花岗岩与南祁连造山带板块碰撞有关。在似斑状花岗闪长岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(443.9±2.1)Ma,侵位时代为早志留世。结合区域构造演化分析,认为野牛脊山地区侵入岩形成于板块俯冲碰撞的地球动力学背景下。     

东昆仑沟里地区花岗岩年代学、岩石地球化学及其地球动力学意义

东昆仑沟里地区位于青藏高原北缘东昆仑造山带东段,区内发育花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、似斑状二长花岗岩、钾长花岗岩、花岗岩。花岗闪长岩样品中锆石呈半自形-自形柱状,震荡环带较发育,为岩浆成因锆石,样品的U-Pb加权平均年龄为(225±1.7)Ma,代表其岩浆侵位时代为晚三叠世。岩石地球化学特征显示该地区花岗岩具有高硅、富碱和低钛特征,为准铝质-过铝质岩石,富集轻稀土元素(LREE)及Rb、Ba、U、K等大离子亲石元素,具有弱的Eu负异常,属于高钾钙碱性I型花岗岩。岩石地球化学、年代学研究以及区域构造演化表明,东昆仑沟里地区花岗岩形成在晚三叠世碰撞到后碰撞造山阶段,且该岩体的形成与布青山-阿尼玛卿洋俯冲作用有很大的关系。     

东昆仑造山带索拉沟地区三叠纪赞岐质闪长岩的成因机制及其对古特提斯造山作用的启示

具有特殊成因机制的赞岐岩是探究深部岩浆动力学过程与区域构造演化的重要岩石探针之一.以东昆仑索拉沟地区赞岐质闪长岩为研究对象,开展系统的岩石学、年代学、元素地球化学和Lu-Hf同位素分析,厘定其岩石成因,揭示其对古特提斯造山作用的启示.锆石U-Pb年代学分析表明,索拉沟闪长岩形成于中三叠世（~243 Ma）.岩石具有较低含量的SiO₂（50.26%~57.40%）,较高的全碱成分（Na₂O+K₂O=3.5%~6.3%）、MgO（6.0%~7.1%）和Mg#值（50.1~60.9）,属于高镁钙碱性准铝质岩石.索拉沟闪长岩具有较高的Sr（622×10-6~1 041×10-6）、Cr（30×10-6~161×10-6）和Ni（19×10-6~79×10-6）以及中等的Y（7.6×10-6~24.3×10-6）和Yb（0.62~1.87）含量,与典型的高镁安山质赞歧岩成分类似.岩石富集轻稀土和大离子亲石元素（如Rb、K和Pb）,亏损高场强元素（如Ta、Nb和Zr）,具有弧岩浆岩的化学属性.Lu-Hf同位素研究揭示,索拉沟闪长岩起源于富集岩石圈地幔（ε_Hf（t）=-2.4~-0.4,T_DM=0.89~0.99 Ga）.岩石成因分析表明,东昆仑索拉沟中三叠世赞岐质高镁闪长岩形成于陆缘弧背景,岩浆起源于富集岩石圈地幔,且岩浆经历了以角闪石和黑云母为主的分离结晶作用.中三叠世是东昆仑造山带古特提斯洋壳俯冲和地体碰撞的构造转换阶段,索拉沟赞岐质高镁闪长岩可能是俯冲作用结束时板片断离的岩浆响应.      

西昆仑慕士塔格-公格尔印支期侵入岩岩石与锆石地球化学特征及研究意义

西昆仑造山带南侧的麻扎-康西瓦缝合带,是古特提斯洋闭合的位置。慕士塔格-公格尔作为昆仑山的主峰,紧邻该缝合带的东北侧分布,主要岩性为花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩。作者系统研究了两种岩性的地球化学及年代学特征,探讨了岩石成因,反演了古特提斯洋的构造演化历史。岩体岩浆锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果显示,花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩的成岩年龄分别为(213.0±0.5)~(215.4±0.9)Ma和(220.6±0.5)~(222.1±0.4)Ma,是晚三叠世岩浆活动的产物。两种岩性均为高硅(w(SiO2)65%)、富碱(w(K2O+Na2O)6%)、钙碱性-高钾钙碱性、准铝质(A/CNK1),富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)和重稀土(HREE)。微量元素组成特征、低锆石饱和温度及高分异指数显示慕士塔格-公格尔花岗岩体为高分异I型花岗岩。岩体锆石的εHf(t)值变化范围较小,为-4.46~-0.17,指示岩浆以壳源为主。综合研究表明,慕士塔格-公格尔花岗岩体可能是同碰撞造山环境下,老的下地壳受地幔热源影响部分熔融,形成的长英质壳源岩浆侵入地壳内部而冷却结晶形成。     

新疆库地北中三叠世斑状二长花岗岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

西昆仑山是塔里木地块和羌塘地块在晚中生代碰撞造山的产物,古特提斯洋分支库尔良-阿羌裂谷闭合时限亦存在争议。以库地北斑状二长花岗岩为研究对象,进行岩石学、地球化学和年代学研究。获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄244.42±0.87Ma,时代为中三叠世。斑状二长花岗岩的SiO_2含量为65.57%～67.70%,Mg~#值为35～38,A/CNK值为0.90～1.01,属于偏铝质高钾钙碱性岩石。稀土元素总量为193×10~(-6)～339×10~(-6),δEu=0.72～0.78,具弱负Eu异常。微量元素Rb、K、Th、U、La、Ce、Zr富集,Nb、Ti、P中等-强亏损。斑状二长花岗岩属于I型花岗岩,源岩为安山岩,形成于俯冲的大陆岛弧环境。结合区域资料和前人研究成果表明,斑状二长花岗岩形成于中三叠世大陆岛弧环境,中三叠世库地一带存在古特提斯洋壳俯冲活动,库尔良-阿羌裂谷尚未消减闭合。     

秦岭-昆仑造山型环斑花岗岩与世界典型环斑花岗岩的对比

通过秦岭-昆仑造山带中的环斑花岗岩同世界元古宙环斑花岗岩的岩石学、岩相学、岩石地球化学和构造环境等方面的对比研究发现,二者具有相同或一致的特征:具环斑结构,属准铝、高钾、富碱岩浆,具双峰式岩浆组合,形成于后碰撞环境,但其地球化学的某些指标、岩浆形成时代和出露的大地构造位置等有一定差异.世界元古宙环斑花岗岩的岩石化学及暗色矿物明显富铁,w(FeT)/w(FeT Mg)较高,多数在0.9以上,岩石成因类型多数是A型花岗岩,产在稳定地台区的边缘,而昆仑地区多数环斑花岗岩的w(FeT)/w(FeT MgO)＞0.8,亦较富Fe,且多数是A型花岗岩;秦岭地区的岩体铁指数相对较低,只有0.62,岩石成因类型的地球化学判据既有A型也有Ⅰ型花岗岩特征.秦岭-昆仑造山带中环斑花岗岩的显著特征是都产在造山带中,与板块缝合带关系密切,时代从元古宙到古生代直到中生代都有发现,具多旋回性.它们出现在每一个大的造山旋回晚期,即向另一个构造旋回的转折期,这在世界造山带中是十分罕见的,反映出世界上造山带与稳定区元古宙和显生宙的地幔与地壳状态是不一样的,有着不同的构造演化历史和动力学过程,表明秦岭-昆仑地区的环斑花岗岩是一种有别于元古宙稳定区的造山型环斑花岗岩.     

塔里木西南缘和田布雅花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

塔里木西南缘的和田布雅花岗岩,由巨斑二长花岗岩、似环斑状二长花岗岩和细粒钾长花岗岩3种岩石类型组成,其中具似环斑状结构的花岗岩与国内外报道的环斑花岗岩在基本岩相学方面较为相似,可能属于广义的环斑花岗岩系列.根据暗色包体中含有寄主岩石的钾长石斑晶等分析,布雅花岗岩可能是岩浆混合的产物.布雅花岗岩锆石SHRIMPU-Pb定年获得(459±23)Ma年龄值(MSWD=1.3),形成时代为晚奥陶世,这为该区地质构造演化提供了基本年代约束.通过区域资料对比,铁克里克隆起带和田布雅后造山A型花岗岩与西昆仑造山带南部俯冲型花岗岩侵位时代基本一致,暗示原特提斯洋的闭合是由北向南迁移的,当原特提斯洋南部处于俯冲消减时期,北部铁克里克隆起带南部的活动大陆边缘已进入造山后演化阶段,这对于重建西昆仑造山带的构造演化具有重要意义.     

湘东南志留纪彭公庙花岗岩体的地质地球化学特征及其构造环境

志留纪彭公庙岩体地处湘东南,岩石类型主要为黑云母花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩、二云母二长花岗岩。各岩石单元从早至晚,w(S iO2)总体由低变高,变化在65.30%~73.42%之间;w(K2O)平均为4.34%,w(Na2O+K2O)为6.46%~8.32%,平均为7.09%;w(K2O)/w(Na2O)平均为1.58;岩石富铝,w(A l2O3)平均为14.13%。岩体总体属铁质、强过铝质高钾钙碱性花岗岩。Ba、Nb、Sr、P、Ti相对于原始地幔为负异常,Rb、(Th+U)、(La+Ce)、Nd、(Zr+H f+Sm)、(Y+Yb)等则相对富集。w(ΣREE)平均为221.85×10-6;轻稀土富集,w(La)N/w(Yb)N值平均为8.66;Eu弱亏损,δ(Eu)平均为0.53。ISr值为0.712 30~0.718 31,εSr(t)为110.7~196.1,εNd(t)为-8.0~-8.7,t2DM为1.81~1.87 Ga。上述地球化学特征表明彭公庙岩体为S型花岗岩。在C/MF-A/MF图解中,样品点部分落入基性岩区,部分落入变质碎屑岩区;在岩体氧化物比值的Harker图解中,各样点构成良好的线性关系;在w(La)/w(Sm)-w(La)图解中样品点分布散乱;酸性程度最高的晚期恩垄岩石单元的轻稀土相对富集更为明显;岩石中发育镁铁质岩浆包体等,表明彭公庙岩体具岩浆混合成因。地球化学构造环境判别图解、岩体侵位地质特征以及区域构造演化背景等表明彭公庙岩体形成于后造山构造环境。岩体各岩石单元侵位的先后次序可能与岩浆的粘度密切相关,基性程度相对较高的岩浆向上运移速度更快,因而侵位更早。