塔里木克拉通北缘库尔勒地区古元古代表壳岩系的变质作用研究

【摘要】：塔里木克拉通是中国三大古老克拉通之一,古老的前寒武纪基底在库鲁克塔格隆起有着很好的出露。本研究对库鲁克塔格隆起西缘库尔勒地区的兴地塔格群石榴云母片岩及斜长角闪岩进行了锆石U-Pb及Lu-Hf同位素和矿物电子探针分析,此外还对斜长角闪岩进行了岩石地球化学分析,旨在获得兴地塔格群的沉积时代和变质作用时代,兴地塔格群及斜长角闪岩变质温压条件,源区地壳增生时间及斜长角闪岩形成的大地构造背景。 兴地塔格群中的四块石榴云母片岩中的锆石U-Pb定年表明,它们都记录到1.85Ga的高级变质作用。其中三个样品中的碎屑锆石发生溶解或经历固相重结晶作用,形成变质新生锆石,这些锆石具有一致的1.85Ga的上交点年龄,并且每个样品中锆石具有近于一致的176Hf/177Hf值。库尔勒地区1.85Ga高级变质作用是塔里木北缘对Columbia超大陆聚合的响应。其中的一块样品(T1)除了记录到1.85Ga的变质作用,还保留了原岩中碎屑锆石的年龄信息。该样品中的碎屑锆石最年轻的峰值年龄为2.0Ga,因此兴地塔格群在2.0-1.85Ga之间发生沉积.属于古元古代晚期地层。 兴地塔格群中的斜长角闪岩的岩石地球化学研究表明,它们的原岩可分为三种类型：碱性OIB. E-MORB、受到地壳组分混染的基性岩。元素的地球化学模拟表明,碱性OIB和E-MORB样品是来自较原始地幔还要富集的地幔源区。而受到地壳组分混染的基性岩,部分可能是通过AFC作用形成,但是其岩浆源非本研究中的碱性OIB或E-MORB样品,而是类似于N-MORB成分。对两个斜长角闪岩样品(09T-2、09T-10)进行了锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素研究。其中样品09T-2的原岩结晶年龄为2.7Ga,并经历了2.35Ga和1.85Ga的变质作用,其锆石的Hf同位素表明,在2.7Ga时塔里木克拉通北缘有初生地壳的形成,且该期岩浆在侵位过程受到≥3.5Ga的地壳物质的混染。另一块斜长角闪岩样品09T-10,记录到2.21Ga的变质事件,锆石的Hf同位素指示其源区地壳的平均残留年龄为3.6-3.1Ga。 对石榴云母片岩和斜长角闪岩的温压估算结果为：1)石榴云母片岩的变质温度为590-800℃,压力为10-17Kbar(尽管压力的估算可能偏高),表明兴地塔格群经历了高级的变质作用,使得原岩中碎屑锆石的U-Pb及Lu-Hf同位素体系被重置；2)斜长角闪岩的变质温度为580-790℃,除两个样品的变质压力为2.7和2.9Kbar较低之外,其余样品为5.8-8.4Kbar,表明样品经历了角闪岩相变质,与基性变质岩中角闪石+斜长石矿物组合所指示的角闪岩相变质相吻合。兴地塔格群中的石榴云母片岩与斜长角闪岩是否为同一期变质作用的产物,区域尺度上兴地塔格群属于何种变质相系以及变质作用形成于怎样的大地构造背景(变质作用是碰撞造山所致还是伸展环境下的岩浆底侵作用所致),还需要更进一步的研究。