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西南天山巴雷公镁铁—超镁铁质岩石地球化学、年代学及其地质意义

王超  
【摘要】:南天山造山带及其相邻的大型陆内沉积盆地中蕴藏着丰富的矿产资源,保存有亚洲大陆形成演化的重要信息。查明南天山造山带形成演化历史,是开展天山造山带研究的关键地质问题之一。 本论文以南天山阔克萨彦岭地区出露的镁铁—超镁铁质岩石(出露于阿合奇西北部巴雷公地区齐齐加纳克河上游)为研究对象,首次通过对巴雷公镁铁—超镁铁质岩石的野外地质、岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学的系统研究,主要取得以下初步认识: 1.巴雷公蛇纹石化橄榄岩Ti、Al低,Al_2O_3/CaO比值、Cr(1604.05~3863.54)、Ni(1719.73~2375.23ppm)和Mg#值(0.90~0.92)高,显示了地幔高度部分熔融的残渣性质;其右倾型原始地幔标准化微量元素形式和U型稀土配分模式,可能代表了一种富集LREE的上升地幔熔体参与的渗滤交代后的高度部分熔融残留物。主微量元素特征表明其原岩应为方辉橄榄岩,熔融程度在20~25%之间,HREE含量较高(Yb=0.1-0.2×CI,15~34ppb),可能存在多次熔融事件,具有俯冲带(SSZ)型蛇绿岩的地幔橄榄岩特征。 2.岩石学和地球化学特征表明:巴雷公基性火山岩主要为拉斑玄武岩系列,Ti、P和Fe含量高,Mg~#值(0.39~0.53)和Cr、Co和Ni的含量低,其母岩浆在岩浆房中或上升至地表的途中曾经受了橄榄石和尖晶石分离结晶作用;其微量元素分配特征、稀土配分模式及地球化学判别图上均显示了洋岛火山岩的特征,可能代表来自热点或地幔柱柱尾源区性质,其源区具有EM1-EM2地幔端元组分混入,主要为再循环的发生了交代熔融的深部大洋岩石圈的参与特征。 3.结合野外地质特征分析,在南天山洋后期演化过程中,其中SSZ型蛇绿岩的上部单元可能已经俯冲消亡,而下部地幔橄榄岩后期底辟侵入;洋岛(海山)在洋盆收缩闭合过程中,部分发生仰冲,作为残片“拼贴”在混杂岩带之中,该混杂岩带可能代表了南天山古洋盆在该地区的闭合位置。因此,巴雷公镁铁—超镁铁质杂岩可以作为蛇绿混杂岩的一部分来看待。 4.巴雷公镁铁—超镁铁质岩体中辉绿岩的锆石微区原位U-Pb定年获得的年龄集中区的加权平均年龄为449.6±1.7Ma,代表洋岛的形成年龄;结合区域南天山利用新方法获得的年代学资料和地球化学研究。表明南天山蛇绿岩或蛇绿混杂岩可能均形成于晚奥陶世—早志留世,属于早古生代。南天山古洋盆在晚奥陶世—早志留世期间已演化成为一宽阔而成熟的大洋。 5.综合区域地质研究表明。南天山洋从寒武纪开始发育,在中—晚奥陶世洋盆进一步发育,可能由于地幔柱或热点的影响,导致巴雷公洋岛的形成,到了志留纪南天山洋已经为一个宽阔的多洋岛的大洋;由于俯冲体为一个有限分割的多岛洋盆,所以碰撞时间有所差异,在晚志留—早泥盆世时,南天山洋盆的北缘开始向北俯冲,晚泥盆世,南天山洋北缘洋盆闭合,而在南天山南缘的碰撞造山发生在中二叠世末。


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