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华夏地块前海西期地壳深熔作用

刘锐  
【摘要】: 华夏地块位于华南板块东南部,其广泛出露的前寒武纪变质基底曾遭受后期地质事件的强烈改造。浙西南和闽西北地区地处华夏地块腹地,此地区分布的基底变质岩经历了强烈的后期构造变形和区域混合岩化作用,形成大范围出露的花岗质杂岩系。这些分布于变质基底中的花岗质岩石是研究华夏地块前海西期地壳深熔作用及构造演化的窗口。本文通过详细的野外观察、系统采样,以详细的岩相学研究为基础,结合岩石元素地球化学,以先进的LA-(MC)-ICP-MS锆石U-Pb定年、微量元素及Hf同位素测试为手段,对华夏地块浙西南和闽西北变质基底中的花岗质岩石进行了系统的研究,来探讨华夏地块前海西期(早元古代和加里东期)地壳深熔作用的时间、成因和构造属性。获得的主要认识如下: 1.浙西南地区出露于八都群中的淡竹和三枝树花岗岩分别为黑云钾长花岗和二长花岗岩。主量和微量元素研究表明,淡竹和三枝树花岗岩高Si富碱,高K贫Al、Ca和Mg,准铝质,高FeO~*/MgO和10000Ga/Al值,HFSE元素组合(zr+Nb+Ce+Y)值也较高,表明淡竹和三枝树花岗岩为典型的铝质A型花岗岩,而不同于以往认为的S型(或改造型)花岗岩。LA-ICP MS锆石U-Pb年代学研究表明,淡竹和三枝树花岗岩的成岩年龄分别为1844±10Ma和1860±13 Ma。岩浆锆石ε_(Hf)(t)值均为较低的负值(分别为-5.4~-3.6和-15.6~-10.0),表明花岗岩均为古老地壳深熔作用的产物。 2.以前被认为是花岗闪长岩的大柘花岗质岩石实际为含紫苏辉石花岗质麻粒岩,其变质年龄为1851±11 Ma。变质锆石ε_(Hf)(t)值也为较低的负值(-13.4~-9.5),另外岩相学观察表明岩石中发生了黑云母的脱水熔融变质反应,因此麻粒岩是古老地壳在遭受麻粒岩相变质作用过程中经深熔作用而成。淡竹和三枝树花岗岩具A型花岗岩特征及大柘花岗质麻粒岩显示近等压冷却退变质(IBC)演化轨迹,暗示华夏地块~1.85 Ga基性岩浆底侵作用可能导致了麻粒岩相变质(可能伴随地壳拉张)以及古老地壳熔融形成花岗岩。华夏地块~1.85 Ga岩浆-变质事件很可能记录了Columbia超大陆聚合向裂解转折的信息。 3.详细的地球化学及锆石年代学研究表明,闽西北地区基底变质岩-混合岩-花岗岩存在成因联系。基底变质岩中的黑云母在较低温(~800℃)、H_2O不饱和的条件下发生脱水熔融反应产生初始熔体,初始熔体发生结晶分异作用,堆晶产物形成了混合岩的浅色体,而残余熔体继续演化形成花岗岩。基底变质岩的变质年龄为455~443 Ma,浅色体结晶年龄为~437 Ma,花岗岩结晶年龄为~440 Ma。锆石Hf同位素研究表明,基底变质岩中先存(继承)锆石以及其它富Hf矿物的溶解释放出的Hf是形成新生变质(岩浆)锆石重要的Hf来源。同时,变质/岩浆锆石均具有负的ε_(Hf)(t)值和较高的二阶段Hf模式年龄,指示基底变质岩、混合岩和花岗岩均为加里东期地壳深熔再造的产物。 4.闽西北变质基底中变质-深熔-岩浆作用时间持续时间至少为15 Mya,混合岩和花岗岩可能是华南加里东期陆内碰撞造山作用的产物。结合前人的研究,华南加里东造山作用开始时间不晚于458 Ma,主碰撞时间可能为~443 Ma,造山带垮塌时间可能稍晚于423 Ma。 5.闽西北花岗质岩石中继承锆石1.4~1.3 Ga的年龄与海南岛中元古代岩浆岩的年龄(1.44~1.43 Ga)接近,也与劳伦古陆南部的1500~1350 Ma花岗岩-流纹岩同时。另外闽北地区新元古代沉积岩碎屑锆石年龄谱与劳伦古陆西部(现今北美)的年龄谱极为相似,似乎表明了华南地块与劳伦古陆的亲缘性。另外,华夏地块南部是否存在Grenville期(1.0~0.9Ga)造山带值得商榷。


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