新疆欧西达坂花岗质岩体地球化学特征和锆石LA-ICP-MS定年：西南天山古生代洋盆俯冲作用过程的启示

本文对出露于南天山南缘断裂带的欧西达坂岩体进行了系统的岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究,重点讨论了其岩石成因、源区性质及其大地构造意义。岩体主要由石英闪长岩、二长花岗岩和花岗斑岩组成,并且显示了强烈的后期变形特征。LA-ICP-MS微区定年获得了两组年龄：421±3Ma,273±2Ma,前者为二长花岗岩结晶年龄,而后者则代表了南天山后碰撞伸展走滑作用的时代。地球化学特征显示,二长花岗岩的SiO2含量介于65.16%～75.50%之间,Mg#值低（0.23～0.41）,A/CNK＝0.86～1.15,为过铝-强过铝质,钙碱-高钾钙碱系列花岗岩;(La/Yb)N为4.40～6.32,δEu =0.58～0.77。与二长花岗岩相比,石英闪长岩的SiO2含量较低（55.46%～58.29%）,相对富钛、钙、铁、铝和MgO等;铝饱和指数A/CNK＝0.88～1.04,Mg#值高（0.45～0.50）,为钙碱性系列。二长花岗岩的 (La/Yb)N为7.84～9.48,δEu=0.52～0.78。在原始地幔标准化蛛网图上,样品均明显富集Rb、Ba、Th、K等大离子亲石元素和LREE,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。而二长花岗岩表现为更加亏损Nb、Ta、P、Ti等元素,并具有明显的Sr负异常。欧西达坂岩体中的石英闪长岩和二长花岗岩均为钠质,具有高的Na2O和CaO含量。 该岩体高的Al2O3、La/Nb、Th/Ta值和原始地幔标准化图解中Nb-Ti的负异常说明该套岩石形成于板块边缘环境或来自岛弧环境下的陆壳源区。石英闪长岩可能来源于镁铁质岩浆底侵导致的下地壳部分熔融,二长花岗岩可能是来自于中下地壳的无水熔融。欧西达坂岩体体现了南天山洋早古生代向南短暂而局部的平坦的低角度板片俯冲。综合区域地质资料分析推测在早古生代南天山洋可能存在双向俯冲,从而形成同一洋盆中的蛇绿岩在南天山南北两侧的就位;而在晚古生代南天山洋一直向北俯冲,具有长期、多阶段的特征。     

新疆南天山泥盆纪钙碱性侵入岩的形成时代、地球化学特征及构造意义

南天山位于中亚造山带南部,塔里木盆地北缘。长期以来,有关其在古生代时期的演化规律、南天山古洋盆的俯冲方式、俯冲作用规模、持续时间及闭合时限等科学问题研究都是地学界的热点。本研究报道了出露于南天山造山带南缘(塔里木克拉通北缘)的咔拉吾勒及欧西达坂古生代钙碱性侵入岩的锆石U-Pb-Hf同位素及地球化学数据,其中咔拉吾勒细粒闪长岩、欧西达坂花岗闪长岩及钾长花岗岩的年龄分别为413.2±5.5Ma、407.3±5.1Ma及409.3±5.2Ma,都形成于早泥盆世。结合前人对研究区欧西达坂石英闪长岩的年代学(418.4±2.2Ma)及地球化学数据,确定了泥盆纪时期南天山南缘发育一套钙碱性的闪长岩-石英闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩的岩石组合,各岩体表现出相近的时空分布及地球化学特征,判断各岩石应为同源岩浆结晶分异的产物。欧西达坂花岗闪长岩的锆石Lu-Hf同位素数据显示出较大范围的176Hf/177Hf比值(0.282185~0.282901)、εHf(t)值(-12.0~12.9)及t DM2模式年龄(573~2149Ma),体现出新老地壳物质混染的特征,指示其母岩浆为混合岩浆。结合各岩石富集大离子亲石元素(LILE)(如:Rb、Ba、Th、Sr),亏损高场强元素(HFSE)(如:Nb、Ta、Zr、Hf)及低Nb/Ta比值等特征,本研究推断该岩石组合为弧岩浆岩系列,其母岩浆可能产生于俯冲消减构造环境下新生玄武质岩浆与老陆壳重熔酸性岩浆的混合,并经历了一定的结晶分异而成岩。进一步的综合分析表明,南天山南缘古生代中期一系列岩浆活动的时代至少从晚奥陶世一直持续到晚石炭世-早二叠世,而南天山古洋盆至少于奥陶纪期间向北(伊犁-中天山地块)发生单向俯冲。晚奥陶世-泥盆纪期间,其东、西两段的俯冲极性或有所不同,西段或为持续的北向俯冲,东部地区为向南北双向俯冲,塔里木北缘在该侧转变为活动大陆边缘。本研究旨在为南天山造山带古生代期间的构造演化提供一定的约束条件。     

天山造山带古生代侵入岩地质特征及构造意义

通过对天山造山带古生代侵入岩岩石类型、岩石地球化学特征及年代学研究,初步厘定不同构造带侵入岩浆序列及形成构造环境。天山地区古生代侵入岩主要包括奥陶—志留纪俯冲期钙碱性花岗岩、泥盆纪后碰撞型正长花岗岩、石炭纪中早期俯冲型钙碱性花岗岩、石炭纪晚期后碰撞型正长花岗岩、石炭纪末后碰撞型镁铁-超镁铁质岩、二叠纪早期后造山型碱性花岗岩及洋壳残片等。俯冲期侵入岩主要为花岗闪长岩-石英二长闪长岩-石英闪长岩组合;同碰撞期为花岗闪长岩-二长花岗岩组合;后碰撞期为组成花岗岩-二长花岗岩组合;后造山期为正长花岗岩-碱性花岗岩组合。认为该地区古生代侵入岩与Terskey洋、北天山洋、南天山洋等洋盆演化密切相关,并建立了天山地区古生代构造演化模式图。     

南天山洋古生代期间俯冲作用过程探讨

南天山洋的演化历史是中亚造山带研究中关键的问题,目前对古生代期间南天山洋的俯冲极性、俯冲方式等问题仍然存在着争议。南天山造山带南部地区近东西向出露一系列中酸性侵入岩,本文以其中的欧西达坂石英闪长岩为对象,开展了系统的岩石学、地球化学和同位素年代学研究。地球化学特征显示其富集Rb、Ba、K、Pb等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,轻稀土元素较重稀土元素富集,稀土配分曲线呈右倾的"海鸥"型,为典型的俯冲成因钙碱性系列岩浆岩,锆石LA-ICP-MS微区定年获得418.4±2.2Ma的206Pb/238U加权平均年龄。结合区域地质背景及前人成果,初步认为塔里木板块北缘至少在志留纪时期已由被动大陆边缘转变成活动大陆边缘,中泥盆世开始又转变为被动大陆边缘;早古生代阶段南天山洋的演化以双向俯冲为主,向南为短期、脉冲式或间歇式的正常高角度俯冲过程,至中泥盆世结束;向北则为长期、多阶段性的俯冲。     

新疆中天山乔霍特铜矿区I型花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

新疆中天山乔霍特铜矿位于中天山南缘,毗邻南天山缝合带。矿区南侧出露有1个花岗闪长岩岩体,该岩体与包裹于赋矿火山岩中的钾长花岗岩均属钙碱性弱过铝质I型花岗岩,具有相似的地球化学特征,富集LILE、亏损HFSE,具显著的Eu、Ta、Nb、Ti负异常,其形成可能与南天山洋的北向俯冲密切相关。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得花岗闪长岩年龄为450.4±1.1Ma,钾长花岗岩年龄为430.8±4.1Ma,指示晚奥陶世时期,乔霍特地区存在南天山洋向中天山复合弧地体之下的俯冲;早志留世晚期,俯冲作用依然持续,此时,天山地区岩浆活动强烈。乔霍特铜矿赋矿火山岩的形成时代晚于431Ma,矿区南侧出露的花岗闪长岩早于赋矿火山岩形成,成矿作用可能与花岗闪长岩的侵位无直接关系。     

中天山南缘代京却克却二长花岗岩年代学研究及构造意义

新疆中天山南缘地区广泛分布晚古生代侵入岩,对中天山南缘代京却克却地区二长花岗岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得岩体结晶年龄为(394.7±2.9)Ma,属中泥盆世。岩石地球化学结果表明,该二长花岗岩为一套高钾钙碱性系列过铝质岩石,大离子亲石元素Rb,Th,K相对富集,高场强元素Nb,Ta,Ti,P相对亏损。结合区域地质背景,认为中天山南缘代京却克却地区二长花岗岩形成于火山弧环境,是幔源岩浆底侵带来的大量热能使得晚古生代下地壳物质发生部分熔融的产物。综合分析认为,该岩体可能代表了中泥盆世南天山洋向中天山微地块之下的俯冲岩浆活动记录。     

新疆库鲁克塔格西段奥陶纪花岗岩体地质特征及构造意义

塔里木盆地北缘是塔里木克拉通与南天山造山带结合部位,发育近东西展布的古生代花岗质侵入岩带,该侵入岩带对探究塔里木北缘构造背景及属性乃至南天山洋演化至关重要。文中研究岩体位于库鲁克塔格西段的博斯腾湖南岸,主要岩性为二长花岗岩,LA ICP MS U Pb锆石年龄分别为(458±3) Ma和(454.6±4.6) Ma,代表花岗岩结晶年龄。地球化学特征显示,花岗岩的SiO2质量分数为71.03%～74.39%,K2O质量分数为4.14%～5.07%,A/CNK=1.03～1.08,属弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩;(La/Yb)N为16.41～37.59,δEu=0.44～0.79,具轻稀土富集、重稀土相对亏损的特征;在原始地幔标准化蛛网图上,样品均明显富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素。花岗岩岩浆源于下地壳的部分熔融,在熔融过程中源区残留石榴子石和斜长石。综合区域地质资料及前人成果,认为花岗岩形成的动力和热力来源与南天山洋向南俯冲有关,推测在早古生代南天山洋存在双向俯冲,并从奥陶纪开始向南俯冲消减,一直延续到早石炭世,到晚石炭世闭合。     

新疆库鲁克塔格西段奥陶纪花岗岩体地质特征及构造意义

塔里木盆地北缘是塔里木克拉通与南天山造山带结合部位,发育近东西展布的古生代花岗质侵入岩带,该侵入岩带对探究塔里木北缘构造背景及属性乃至南天山洋演化至关重要。文中研究岩体位于库鲁克塔格西段的博斯腾湖南岸,主要岩性为二长花岗岩,LA ICP MS U Pb锆石年龄分别为(458±3) Ma和(454.6±4.6) Ma,代表花岗岩结晶年龄。地球化学特征显示,花岗岩的SiO2质量分数为71.03%～74.39%,K2O质量分数为4.14%～5.07%,A/CNK=1.03～1.08,属弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩;(La/Yb)N为16.41～37.59,δEu=0.44～0.79,具轻稀土富集、重稀土相对亏损的特征;在原始地幔标准化蛛网图上,样品均明显富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素。花岗岩岩浆源于下地壳的部分熔融,在熔融过程中源区残留石榴子石和斜长石。综合区域地质资料及前人成果,认为花岗岩形成的动力和热力来源与南天山洋向南俯冲有关,推测在早古生代南天山洋存在双向俯冲,并从奥陶纪开始向南俯冲消减,一直延续到早石炭世,到晚石炭世闭合。     

中天山南缘木斯陶萨拉南地区石英闪长岩锆石年龄及构造意义

为确定中天山南缘地区侵入岩的成因和构造背景,并且为南天山洋盆的俯冲时限及俯冲极性提供证据,对中天山南缘木斯陶萨拉南地区的石英闪长岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学研究。结果表明,岩石的平均年龄为(309±3.8)Ma,属晚石炭世岩浆活动的产物;岩体由一套钙碱性系列过铝质岩石组成,其稀土元素配分型式为明显的右倾模式,轻稀土强烈富集,重稀土强烈亏损,具有较高的(La/Yb)_N值(8.5～50.31)和较弱的Eu正异常或无异常(δEu为1.01～1.3);微量元素蛛网图显示岩石为大离子亲石元素Ba、Sr、K相对富集,高场强元素Nb、Ta、Ti、P相对亏损。综合分析认为,石英闪长岩应形成于火山弧环境,是幔源岩浆底侵带来的大量热能使晚古生代下地壳物质发生部分熔融的产物,记录了晚石炭世南天山洋向中天山微地块之下的俯冲岩浆活动。     

新疆中天山巴仑台闪长岩成因及其地质意义

巴仑台闪长岩反映的大洋俯冲信息为对比乌瓦门蛇绿岩与西侧长阿吾子和东侧库米什蛇绿岩的关系,探讨南天山洋的洋-陆演化过程具有重要意义。闪长岩具高碱和高铝特征,(Na2O+K2O)=4.14%~7.05%,Al2O3为14.62%~17.35%,为一套高钾钙碱性系列岩石,(La/Yb)N平均10.46,以富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如K、Rb、Ba、Pb等)、亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特征,形成于岛弧环境。闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(430.1±1.1)Ma,锆石εHf(t)=-12.7~-7.6,二阶段Hf模式年龄TDM2为1895~2219 Ma,指示巴仑台闪长岩为早志留世南天山洋北向俯冲,导致中天山古老结晶基底部分熔融形成。