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冀北赤城花岗岩的岩石学、地球化学与锆石SHRIMP年代学

刘胤  
【摘要】: 冀北赤城花岗岩主要出露于赤城县城以北的马营、云州水库、独石口和镇宁堡等地,包括马营的红墩梁、云洲水库的舍身崖、独石口的冰山梁和镇宁堡的东沟楼等四个岩体。这些花岗岩体均呈岩珠状产出,为中深成至深成侵入岩,它们主要侵位于晚古生代―红旗营子群‖的黑云斜长片麻岩之中,局部侵位于样墩片麻岩,部分岩体则为侏罗系火山岩所覆盖而呈沉积接触关系。其中,红墩梁、舍身崖和东沟楼等岩体的出露面积大小不等,为黑云二长花岗岩,具典型的花岗结构和块状构造,主要矿物成分有斜长石、钾长石、石英,次要矿物为黑云母。黑云二长花岗岩的地球化学特征显示其具较高的SiO_2含量(73.93 %~76.44 %)以及相对较低的Al__2O_3(11.56 %—12.95 %)、Na_2O (3.88 %—4.38 %)和K_2O含量(4.37 %—5.06 %),ΣREE相对较低(92.51 ppm—240.53 ppm),(La/Yb)N介于6.66与18.27之间,具明显的负Eu异常(δEu=0.15—0.38),Ce异常不明显。其fSm/Nd和εNd(t)分别为-0.31—-0.53和-13.25—-15.80,为起源于陆壳环境的钙碱性系列花岗岩类。冰山梁岩体的矿物成分有斜长石(40 %—45 %)、钾长石(30 %—35 %)、石英(10 %—15 %)和少量黑云母,在地球化学特征上,具有较低的SiO_2含量(66.31 %)以及相对较高的Al_2O_3(15.13 %)、Na_2O(4.40 %)和K_2O含量(5.51 %),ΣREE相对较高(373.95 ppm),(La/Yb)N为30.77,具不太明显的负Eu异常(δEu=0.78),Ce异常相对较明显(δCe=0.70)。其fSm/Nd和εNd(t)分别为-0.50和-12.18,为起源于陆壳环境的花岗闪长岩类。对于二长花岗岩类,马营的红墩梁岩体中的锆石具有明显的岩浆成因环带,Th/U比值为0.50~1.45,锆石SHRIMP U-Pb同位素数据表明其~(206)Pb/~(238)U平均年龄为143.9±2.2 Ma;东沟楼黑云二长花岗岩体中的锆石具有明显的岩浆成因环带,Th/U比值为0.61~0.96,锆石颗粒的SHRIMP U-Pb同位素分析数据表明其~(206)Pb/~(238)U平均年龄为138.0±2.2 Ma;云州水库的舍身崖岩体,Th/U比值为2.19,数据显示该岩体的年龄在136.0±3.3Ma左右。对于花岗闪长岩类,冰山梁岩体中的锆石也具明显的岩浆成因环带,Th/U比值较高,为1.18~2.73,锆石SHRIMP U-Pb同位素测年分析数据表明其~(206)Pb/~(238)U平均年龄为228.0±3.1 Ma。 根据获得的锆石SHRIMP年龄资料来看,以冰山粱岩体为代表的花岗闪长岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄为228 Ma,形成于印支期,而红墩粱、舍身崖和东沟楼等黑云二长花岗岩体的锆石SHRIMP年龄介于136Ma与144 Ma之间,平均值为143 Ma,明显形成于燕山期,这与前人认为该地区花岗岩体是海西期明显不同。 冀北赤城地区两期花岗岩体的存在,一方面暗示该地区先后经历了印支期和燕山期两次岩浆热事件,这对该地区的岩石—构造单元的大地构造属性等相关研究提供了岩石学和年代学的依据;一方面限定了冀北红旗营子群整体推覆的最晚时间应该是在228Ma之前;另一方面结合华北克拉通中生代遭受的破坏,赤城地区花岗岩的存在和年代学的研究,结合对赤城花岗岩Sm-Nd同位素的研究,不仅说明了在中生代华北克拉通北缘中段地区的岩石圈减薄作用,还为华北克拉通中生代的破坏的具体时间提供了岩石学证据,从而限定了华北克拉通的破坏始于印支期,而在燕山期达到了高潮。


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