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松潘造山带马尔康强过铝质花岗岩的成因及其构造意义

时章亮  
【摘要】: 松潘构造带位于青藏高原东北部,是我国三个主要大陆板块(华北板块、扬子板块和青藏高原板块)的构造交汇地带,表层主要被面积为20多万平方公里的三叠系复理石沉积地层所覆盖。该块体内广泛出露印支期后碰撞型花岗岩类,它们侵入于三叠系地层中,其中包括埃达克质花岗岩类、A型花岗岩和Ⅰ型花岗岩,但目前人们对该区印支期强过铝质花岗岩尚未有深入的研究。 为了更全面地了解松潘带印支期花岗岩类成因类型的多样性,本文重点研究了松潘造山带马尔康地区出露的强过铝质花岗岩,对其开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学的综合研究。论文主要取得如下认识: 1.马尔康花岗岩岩石类型主要为中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩,两者均属于后碰撞强过铝质花岗岩(A/CNK=1.10-1.20)。中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩所分选的锆石类似,极大部分为无色透明,有较好的自形程度,在阴极发光图像上呈现密集的岩浆型锆石的振荡环带,但含有较多的继承型锆石。中粒二云母花岗岩岩浆型锆石的年龄变化于204-214Ma之间,206Pb/238U:年龄的加权平均年龄为208±2 Ma(MSWD=2.8),解释为其岩浆结晶年龄;中细粒二云母花岗岩岩浆型锆石的年龄变化于197-210Ma之间,206Pb/238U年龄的加权平均年龄为200±2 Ma(MSWD=1.6),解释为其岩浆结晶年龄。综合两个样品的年龄结果,马尔康强过铝质花岗岩的岩浆结晶年龄为208-200Ma。 2.中粒二云母花岗岩SiO2=73.46%74.74%,K2O/Na2O=1.13-1.75, CIPW标准矿物计算结果含有刚玉(C),含量为0.91%-3.01%,并且除1个样品的A/CNK=1.04外,其余样品的A/CNK=1.10-1.20,表明它们主要为强过铝质岩石。中细粒二云母花岗岩SiO2=69.57%-73.70%, K2O/Na2O=1.35-1.71, CIPW标准矿物计算结果也含有刚玉(C),含量为1.46%-1.85%,并且样品的A/CNK=1.08-1.12,表明它们也应为强过铝质岩石。两者均为高钾钙碱性系列,中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩比较,前者具有相对较高的SiO2、K2O含量和相对较低的CaO、MgO含量。在微量元素组成上,中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩均以富Rb、Th、U,贫Sr、Ba、Co和Ni等元素为特征,中粒二云母花岗岩与中细粒二云母花岗岩相比,前者Rb相对偏高,而Th、Sr和Ba相对偏低;这些特征明显不同于Ⅰ型、A型和M型花岗岩的微量元素组成特征,而与S型花岗岩相似;在稀土元素组成上,中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩均为轻稀土富集型的稀土元素组成模式,轻、重稀土分异程度比较明显,(La/Yb)N=6.08-51.84,平均为18.20;中粒二云母花岗岩存在强到中等的负Eu异常(Eu/Eu*=0.15-0.44),中细粒二云母花岗岩存在中等的负Eu异常(Eu/Eu*=0.50-0.65)。 3.中粒二云母花岗岩的ISr=0.70712-0.71137,εNd(t)=-10.4-8.4, Nd同位素一阶段亏损地幔模式年龄(TDM1)=1.70-6.77Ga,二阶段亏损地幔模式年轮TDM2=1.69-1.81Ga;中细粒二云母花岗岩的ISr=0.70882-0.70967,εNd(t)=-9.4--8.5, TDM1=1.64-1.69Ga,TDM2=1.69-1.76Ga.上述结果表明,马尔康强过铝质花岗岩应来自于地壳物质的部分熔融,这与它们含有较为丰富的古老继承型锆石的观察是一致的。在中粒二云母花岗岩定年的锆石中,挑选了12颗岩浆型锆石进行锆石Lu-Hf同位素测定。它们的176Hf/177Hf变化于0.282314-0.282618,176Lu/177Hf变化于0.000146-0.001464;εHf(208)值变化于-11.8--1.1,加权平均值为-9.1±1.4,Hf同位素亏损地幔模式年龄TDM2变化于1.3-2.0 Ga,平均为1.8 Ga。在中细粒二云母U-Pb定年的锆石中,挑选了15颗岩浆型锆石进行锆石Lu-Hf同位素测定。它们的176Hf/177Hf变化于0.282445-0.282584,176Lu/177Hf变化于0.000709-0.001788;εHf(200)值变化于-7.4--2.4,加权平均值为-4.1±0.8,TDM2变化于1.4-1.7Ga,平均值为1.5Ga。上述结果表明,中粒二云母花岗岩和中细粒二云母花岗岩的岩浆均来自于地壳物质的部分熔融无明显幔源物质的加入。 4.地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成一致表明它们的岩浆来自于地壳物质的部分熔融,其中中粒二云母花岗岩的源岩类型主要为地壳中的泥质岩类,而中细粒二云母花岗岩的源岩主要为地壳中的杂砂岩类。结合松潘带的地质背景、区域构造-岩浆事件及其岩浆岩的组合分析,印支期岩石圈拆沉作用可以用来解释马尔康强过铝质花岗岩的形成机制。在松潘带.,印支期岩石圈拆沉作用导致软流圈物质上涌,这不仅促使了加厚下地壳物质发生部分熔融,如松潘带印支期埃达克质和Ⅰ型花岗岩浆的形成,而且还诱发了中地壳物质的部分熔融,如马尔康强过铝质花岗岩的形成。这表明松潘带印支期岩石圈拆沉作用已使地壳不同层次发生部分熔融作用。


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