Petrogenesis of Late Ordovician intrusive rocks in the West Kunlun orogenic belt: Constraints on the subduction process of the Proto-Tethys OceanSCIEI北大核心CSCD

西昆仑造山带发育有大量的早古生代岩浆岩,它们的形成与原特提斯洋俯冲-碰撞密切相关,然而,对于这些岩浆岩的岩石成因和形成的构造背景仍然存在较大的争议。本文对西昆仑造山带早古生代阿喀孜二长岩和赛图拉石英闪长岩岩体开展了详细的矿物学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf-O同位素研究,以探讨这些侵入岩的岩浆源区与成因,揭示原特提斯洋在这一时期的构造演化过程。这两个岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为456±2Ma和452±2Ma,指示它们形成于晚奥陶世。阿喀孜二长岩具有富碱(K_(2)O+Na_(2)O=10.5%~11.8%)、富钾(K_(2)O/Na_(2)O=1.20~1.44)特征,相对低MgO(0.89%~0.97%)、TiO_(2)(0.42%~0.45%)含量,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,且具有较高的全岩锆饱和温度(T_(Zr)=814~862℃),属于钾质碱性岩石。该岩体具有较高的(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)值(0.72057~0.72186),负的全岩ε_(Nd)(t)值(-5.1~-4.5)和负的锆石ε_(Hf)(t)值(-7.6~-3.4),以及较高的锆石δ^(18) O值(5.39‰~7.94‰),表明其源区可能为伸展环境下古老基性下地壳部分熔融。赛图拉石英闪长岩SiO_(2)含量为56.8%~58.6%,全碱(Na_(2)O+K_(2)O)含量为5.75%~6.39%,具有较低的铝饱和指数(A/CNK=0.85~0.89),相对高的MgO含量(2.93%~3.41%)以及Mg^(#)值(~45),为高钾钙碱性系列岩石。它们富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th)和亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),且具有微弱的Eu异常(δEu=0.72~0.77),类似于俯冲带岩浆岩地球化学特征。这些石英闪长岩具有相对高的(^(87)Sr/^(86)Sr)_(i)比值(0.71317~0.71322),负的全岩ε_(Nd)(t)值(-5.6~-5.1)和负的锆石ε_(Hf)(t)值(-7.8~-2.9),与同时期来源于富集地幔的基性岩同位素特征相似,表明赛图拉石英闪长岩岩浆可能是由俯冲板片流体交代的富集地幔楔部分熔融形成,并在岩浆演化的过程中经历了橄榄石、辉石、角闪石、磷灰石和Fe-Ti氧化物等矿物的分离结晶作用。结合同位素和数字模拟计算(Rhyolite-MELTS)结果表明,赛图拉石英闪长岩可能由塔里木克拉通南缘玄武质岩浆的分离结晶而成。综合前人研究,本文提出晚奥陶世阿喀孜二长岩和赛图拉石英闪长岩形成于原特提斯洋向北俯冲相关的活动大陆边缘环境,该时期原特提斯洋板片回撤,诱发软流圈地幔的上涌,从而产生了大量的弧岩浆岩。     

中天山地块暗色岩墙LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和岩石地球化学特征

中天山地块发育有大量的暗色岩墙,主要走向为北北西。对中天山暗色岩墙进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得的年龄为304.8±1.5Ma,表明其形成于晚石炭世。这些暗色岩墙具有较高的Si O2,较低的Mg、Cr、Ni含量。它们富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th),亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti),显示俯冲相关特征。上述特征暗示,中天山暗色岩墙可能是由俯冲板片流体交代的地幔楔部分熔融形成的。这一发现表明,准噶尔洋的闭合应该发生在晚石炭世之后。     

新疆东天山红云滩地区构造-热演化探讨:来自Ar-Ar和(U-Th)/He热年代学的约束

红云滩岩体位于东天山觉罗塔格西部,对其进行热演化历史研究对于揭示觉罗塔格地区乃至整个东天山地区的构造-热演化历史具有重要意义。本文对红云滩岩体进行黑云母Ar-Ar、锆石(U-Th)/He和磷灰石(U-Th)/He测年,并结合前人的锆石U-Pb测年结果,精细刻画出该岩体自形成以后经历的热演化过程,并据此识别出东天山红云滩地区发生过多期快速抬升冷却事件。黑云母阶段升温Ar-Ar法同位素定年得到的坪年龄为316.9±1.8Ma,单颗粒锆石和磷灰石(U-Th)/He同位素定年得到的平均年龄分别为213.7±9.6Ma和65.5±1.3Ma。热年代学数据及模拟结果表明东天山红云滩地区自晚古生代以来经历了3个快速冷却阶段,分别为:晚石炭世至早二叠世(ca.330~296Ma)、晚三叠世(222~220Ma)、晚白垩世(91~77Ma)。其中,晚石炭世至早二叠世的快速冷却作用是岩体侵位后与围岩热传导冷却及伴随天山造山隆升冷却综合作用的结果,晚三叠世和晚白垩世的两期快速冷却事件分别与羌塘-欧亚板块、Kohistan-Dras岛弧-拉萨地块碰撞的远程效应造成的东天山地区隆升作用有关。新生代以来,红云滩岩体所在的阿奇山-雅满苏地区构造活动相对较弱,未发生较为明显的隆升作用,与天山西段新生代的构造活动有着明显的差异。     

新疆额尔宾山花岗岩侵位年龄和成因及其对南天山洋闭合时代的限定

额尔宾山花岗岩岩体位于南天山晚古生代侵入岩带,对该花岗岩进行锆石U-Pb定年获得296.1±1.8Ma的年龄,为早二叠世。岩石主量元素分析结果表明,该花岗岩的Si O2含量为66.96%~67.3%,富碱(Na2O+K2O=7.53%~7.97%),K2O/Na2O1(1.15~1.27),属高钾钙碱性系列岩石;Al2O3为15.56%~15.62%,Al2O3K2O+Na2O+Ca O,属于过铝型。岩石稀土元素配分模式呈现轻稀土元素(LREE)富集((La/Yb)N=27.03~30.62)、重稀土元素(HREE)亏损((LREE/HREE)=18.2~20.1)、具有中等程度的负Eu异常(δEu=0.64~0.68)。微量元素判别结果显示,其具有I-A型花岗岩过渡的特征。结合区域地质背景综合分析,初步认定该岩体可能形成于南天山同碰撞向后碰撞构造体制转换时期,据此可以推测南天山洋盆闭合时限至少应该在早二叠世以前。     

西准噶尔包古图富镁闪长质岩墙的时代、地球化学特征以及铜金成矿意义

西准噶尔包古图地区广泛发育富镁闪长质岩墙.对这些岩墙进行角闪石Ar-Ar和锆石U-Pb定年分别获得(313.1±3.5)Ma和(316.3±3.8) Ma的年龄,显示其主要形成于晚石炭世.闪长质岩墙以富Si(SiO2=56.8 ％～62.9％)、Mg(MgO=2.39％～4.04％、Mg#=54-62)、Cr(Cr=30×10-6～80×10-6)、Ni(Ni=20×10-6～62×10-6)为特征,具有弱的Eu负异常和高Sr/Y比值(36～44),强烈亏损HREE (Yb=1.32×10-6～1.54×10-6、Y=13.1×10-6～15.5×10-6),富集LILE (K、Sr、Ba),亏损HFSE(Nb、Ta、Ti).这些特点显示,这些闪长质岩墙可能是由俯冲的板片熔体与地幔橄榄岩反应而成,与洋脊俯冲有关.而闪长质岩墙的形成过程也有利于铜金矿床的形成,显示该区有良好的成矿远景.     

新疆西准噶尔地区赞岐岩（sanukite）的地球化学特征、成因机制及其与铜金矿化的关系

西准噶尔地区广泛发育高镁质闪长质岩墙。对全岩样品的Ar-Ar测年获得了321Ma的坪年龄,显示其主要形成于石炭纪末。这些岩墙样品以富Si（SiO2 52．3％～56．9％）、Mg（Mg〉60）、Cr（134—204μg／g）、Ni（59,141μg／g）、Sr（468～724pg／g）、Ba（316～676μg／g）为特征且K／Na比值在0．38—0．63之间,类似于日本中新世Setouehi火山岩带中的赞岐岩。这些岩墙大多具有不同程度的Eu正异常并具有高的Ba／La比值（27～124）,反映其主要来自消减带环境下受流体交代的地幔源区的部分熔融。赞岐岩和区内同时代埃达克质岩石的共生组合意味着该区在晚石炭世末曾受到热消减机制的影响。这种热的洋壳俯冲机制,不仅在石炭纪末期产生了大量的岩浆活动,而且也导致了铜金等成矿元素的富集。深入了解赞岐岩-埃达克岩共生组合与铜金矿化之间的密切关系将有助于正确评价区内成矿潜力。     

新疆西准噶尔晚古生代大地构造演化的岩浆活动记录

晚石炭世-早二叠世是新疆北部最为重要的金属矿床成矿期.西准噶尔的区域大地构造、蛇绿岩、沉积岩、花岗岩、埃达克岩、富镁闪长岩以及广泛出露的中基性岩墙研究显示,该地区直到早二叠世早期(290Ma)仍有残余洋盆存在,并可能存在相关的俯冲活动.在290Ma之后,伴随着红色磨拉石的产出,西准噶尔地区进入碰撞造山阶段,伴有地壳快速...     

南天山早二叠世Ⅰ型花岗岩Sr-Nd-Hf同位素特征:岩石成因和大陆地壳增长的意义

新疆南天山地区发育大量晚石炭世-早二叠世的花岗质侵入岩,然而这些花岗岩的岩石成因和形成构造背景仍然存在着较大的争议.对南天山黑云母二长花岗岩进行了锆石U-Pb年代学、岩石地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,其形成年龄为295.8±1.7 Ma.地球化学特征表明,该花岗岩具有弱过铝质（A/CNK=1.02~1.04）、富碱（K₂O+Na₂O=7.49%~8.78%）、富钾（K₂O/Na₂O=1.05~1.53）特征,属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩;微量元素富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素（Nb、Ta、Ti）,具有中等的负铕异常（δEu=0.38~0.57）,且Sr、Ba也显示明显的亏损特征.该花岗岩具有较高的（87Sr/86Sr）_i值（0.709 2~0.714 2）,其ε_Nd（t）与ε_Hf（t）以负值为主,个别样品ε_Nd（t）和ε_Hf（t）值显示较低的正值.这些特征表明其源自古-中元古代地壳的长英质岩浆与地幔的镁铁质岩浆混合而成,且少量新元古代地壳物质也参与了成岩过程,其母岩浆就位前发生了斜长石分离结晶作用.综合前人研究,认为南天山地区晚石炭世-早二叠世花岗质岩石可能是南天山洋板片回撤、软流圈上涌诱发前寒武基底组分发生部分熔融并与幔源岩浆混合作用形成.显生宙以来南天山造山带花岗岩源区主要为古老地壳重熔,与中亚造山带其他地区相比,南天山新生地壳增长并不明显.      

东北那丹哈达岭中—新生代构造-热演化史:来自(U-Th)/He和裂变径迹热年代学的证据

中国东北的那丹哈达岭地区位于中亚造山带最东部,它的中新生代热演化史是认识陆内造山活动的关键,但该地区相关研究比较薄弱,其中—新生代的热演化史缺乏有效的约束.因此本文应用磷灰石裂变径迹、锆石和磷灰石(U-Th)/He等多种低温热年代学方法,对东北那丹哈达岭地区的侵入岩开展构造热演化历史研究.热年代学数据和热史模拟结果表明,该地区存在早白垩世晚期—晚白垩世(110～80Ma)、古新世—始新世(60～40 Ma)两期快速冷却事件,其冷却速率分别为3.42～4.81℃/Ma和1.43～1.83℃/Ma.结合区域构造和应力分析,我们认为两期冷却事件均受构造活动控制.第一期快速冷却事件是古太平洋板块北西向俯冲引发的构造叠加到鄂霍特莫茨克地块并与东亚大陆边缘碰撞引起;而第二期快速冷却事件是古太平洋俯冲的板片后撤使东亚陆缘处于伸展环境,造成东北大面积的剥露作用引起.这次研究增强了对东亚陆缘中新生代构造-热演化历史的认识,对于理解大陆内部造山带的构造变形过程与机理具有重要意义.     

新疆西准噶尔苏云河斑岩型钼矿的剥露和保存条件:来自裂变径迹和(U-Th)/He热年代学的约束

斑岩型矿床多形成于汇聚型板块边界。由于其较浅的就位深度,大部分古老的斑岩型矿床很容易受到后期的剥蚀而消失殆尽。研究斑岩型矿床成矿后的埋藏和去顶过程对于深入理解矿床的保存条件和区域找矿前景至关重要。新疆西准噶尔西部的苏云河斑岩型钼矿床形成于晚石炭世,是一处保存良好的斑岩型矿床,为我们研究前中生代斑岩成矿系统的保存条件提供了天然的实验室。本文首次针对该矿床开展了锆石和磷灰石裂变径迹与锆石(U-Th)/He低温热年代学分析,结合热历史反演模拟以及前人的年代学数据显示,苏云河斑岩钼矿的蚀变过程至少持续了55Myr。在早二叠世到中三叠世,矿区接受5.2～8.1km厚的沉积物覆盖。中三叠世至早白垩世(240～120Ma),矿床经历了快速剥露作用,剥露速率为49.0～56.7m/Myr,去顶量为7.4～9.2km。早白垩世(120Ma)至今为缓慢剥露阶段,剥露速率为6.7～21.7m/Myr,去顶量为0.8～2.6km。中三叠世至早白垩世的快速冷却事件可能并不是特定构造事件(比如:南部羌塘和昆仑-柴达木碰撞或者羌塘和拉萨碰撞)远程效应的产物,而与区域内走滑断层的活化密切相关。而矿床早期沉积的巨厚盖层以及早白垩世以来干旱气候和缓慢剥露,为石炭-二叠纪斑岩型钼矿得以保存提供了条件。