松潘-甘孜地体道孚-炉霍一带的花岗质-镁铁质岩石成因和构造意义

来源 :中国地质科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoshuanshuan521521
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松潘-甘孜地体位于青藏高原东北缘,呈巨大的倒三角形被围限在西秦岭、昆仑、义敦、北羌塘地体以及华南、华北克拉通之间。区域内几乎都被巨厚的三叠系复理石沉积所覆盖,有着“地质百慕大”之称,为探讨其基底属性、俯冲-碰撞过程和深部岩浆作用增添了难度。对于地体的基底性质、构造演化特征以及内部中生代岩浆岩成因等关键科学问题仍存在争议。论文选取松潘-甘孜地体南部晚三叠世岩浆岩为研究对象,对沿道孚-炉霍一带分布的花岗质—镁铁质岩石进行系统的野外、岩石学、年代学、矿物和全岩地球化学研究。详细探讨了中生代岩浆岩成分多样性的原因和构造背景,揭示了松潘-甘孜基底属性,建立了花岗质与镁铁质岩石的年代学格架和成因联系,提出了松潘-甘孜地体及其所在古特提斯洋的中生代构造演化模型。获得的主要认识如下:(1)锆石U-Pb定年结果表明道孚花岗闪长岩形成于223.5~217.4 Ma,炉霍二长岩形成于219.4 Ma。花岗质岩石都表现出I型花岗岩特征,岩石亏损Ba、Nb、Ta、Ti等元素,具有活动大陆边缘和火山弧花岗岩的特点。其中炉霍二长岩具有较高的Ba、Sr含量,相对较高且均一的锆石εHf(t)值(–3.69~–1.65),来源于富集玄武质新生下地壳的熔融。道孚花岗闪长岩含有暗色包体,锆石εHf(t)值变化较大(–13.51~0.41),形成于幔源熔体与古老壳源熔体的混合。综合区域资料,本研究认为甘孜-理塘洋不仅仅存在南向俯冲,同时也具有北向俯冲历史,这套晚三叠世具有弧特征的花岗质岩石形成于甘孜-理塘洋向北边松潘-甘孜地体俯冲的背景之下。(2)沿道孚-炉霍一带出露的镁铁质岩块,根据其地球化学成分的差异,分为四组不同类型,其特征可以对甘孜-理塘洋的俯冲过程进行约束。第一组镁铁质岩石得到了223.0±3.8 Ma的206Pb/238U加权平均年龄,与N-MORB相似,少数叠加了火山弧特征并落入了大陆弧后拉斑玄武岩区域,部分具有超亏损的地球化学成分和极高的εNd(t)值(8.73~9.43),来源于此前抽取过熔体的亏损地幔再熔融。第三组镁铁质岩石具有OIB特征,富集Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,得到了218.4±7.6 Ma的206Pb/238U加权平均年龄,其εNd(t)值(2.29~4.48)和(La/Nb)MORB值(0.55~0.86)落入峨眉山地幔柱高Ti玄武岩范围(Ti O2=2.37%~4.66%)。不同的是,本文样品具有较低的Ti O2含量(1.06%~1.56%)和稀土含量,具有拉斑玄武岩特点,其源区为地幔中残留的富集成分,形成于活动大陆边缘。第二组镁铁质岩石成分横跨在第一组和第三组镁铁质岩石之间,大多落入了E-MORB区域,显示了岩浆混合的特点。第四组镁铁质岩石具有IAT特征,不同程度富集Ba、Sr、Pb、Th和U元素,出现Nb、Ta、Ti元素亏损,得到了218.9±3.5 Ma的206Pb/238U加权平均年龄,样品具有较高的εNd(t)值(4.61~5.39),叠加了洋中脊和火山弧玄武岩的双重特征,为大陆弧后拉斑玄武岩,来源于混合了亏损地幔的俯冲交代地幔楔。道孚-炉霍镁铁质岩石年代几乎一致,但成分多样,这一特征与洋脊俯冲的岩浆活动相似。本研究认为松潘-甘孜地体晚三叠世经历了甘孜-理塘洋的洋脊俯冲,俯冲板片之下的亏损软流圈地幔沿“构造窗”上涌,不同程度混合了受俯冲改造的上覆地幔楔和其中残留的富集地幔物质,形成了这四组同时代但具有不同地球化学特征的镁铁质岩石。同时,大量玄武质岩浆的底侵,为上覆不同深度地壳提供了热源与物质,形成了种类多样的花岗质岩石并发育了道孚-炉霍弧后裂谷(可能是鲜水河断裂的前身)。(3)花岗质和镁铁质岩石为讨论地体构造演化提供了重要证据,同时也携带着大量基底信息。花岗闪长岩中的锆石得到了2.2~1.2 Ga的二阶段Hf模式年龄,指示地体内可能有未出露的元古宙基底。多个晚三叠世镁铁质岩石样品中(n>20)都发现了大量古老锆石,具有与扬子克拉通地壳生长和构造热事件时代一致的年龄。19LD3-15玄武岩样品中古元古代锆石不一致线上交点年龄为2484±18 Ma,谐和年龄为2475±14 Ma,与邻区猛古花岗岩中古老锆石核年龄在误差范围内一致(2459±41 Ma),可能代表着同一个古元古代基底。在丘洛地区玄武岩样品(21YL19-1)中首次发现了太古宙基底信息,年龄集中在2.8~2.7 Ga,不一致线上交点年龄为2811±24 Ma,谐和年龄为2779±18 Ma,这些太古宙—古元古代锆石可以与扬子克拉通西部鱼洞子杂岩相对比。古老锆石的Lu-Hf同位素证据揭示,松潘-甘孜地体经历了包括2.8~2.7Ga的新生地壳形成(εHf(t)=0.30~3.64)、2.5~2.3Ga古老地壳再造和新生地壳增长(εHf(t)=–2.3~8.0)、2.0~1.8Ga古老地壳重熔(εHf(t)=–13.0~3.8)以及1.0~0.7 Ga新生地壳增长(εHf(t)=–11.6~12.7)等阶段。结合多学科研究成果,本研究认为松潘-甘孜地体具有与鱼洞子杂岩相似的陆壳基底和演化历史,很可能是扬子克拉通向西的延伸。三叠纪松潘-甘孜盆地是叠置于太古宙—元古宙古老基底之上,受甘孜-理塘洋向北俯冲的影响发育起来的大型弧后沉积盆地,晚三叠世甘孜-理塘洋发生洋脊俯冲作用,诱发了区域内大规模的岩浆事件。
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