东北地区中生代火成岩Sr-Nd-Pb同位素填图及其对区域构造演化的制约

【摘要】： 通过对东北地区中生代火山岩系统的Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究，结合近年来积累的区域中生代侵入岩同位素资料，本论文对东北地区中生代火成岩进行了同位素省划分，探讨了其岩石成因与地壳增生、壳-幔相互作用的内在联系，为重塑东北地区构造格架和演化提供了重要的同位素证据，论文取得了以下主要成果： 1东北地区中生代火成岩的Sr-Nd-Pb同位素填图结果显示区域中生代火成岩可以划分为4个Nd-Pb同位素省：大兴安岭北区同位素省、大兴安岭南区-辽源-延吉同位素省、张广才岭-佳木斯同位素省及完达山外来地体。其中在完达山地体的饶河地区出露了一套异常高Pb同位素比值的HIMU型洋岛玄武岩，代表了中生代的新增生外来地体。除完达山外来拼贴地体的HIMU型OIB具有负的△7/4值，东北地区中生代火成岩都为正的△7/4和△8/4值，显示出亲北方劳亚大陆的岩石圈属性。 2在大兴安岭南区林西-霍林河地区存在一条近似平行索伦-贺根山-小兴安岭古缝合带的高ε_(Nd)(t)早白垩世中酸性火山岩组合。这些岩石具有低T_(DM)(0.42～0.64Ga)、高ε_(Nd)(t)(+4.0～+5.9)和高Pb(~(206)pb/~(204)Pb(i)=18.36～18.56)和类似硅质地球的Sr同位素组成(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7042～0.7049)。其熔融源区主要由新增生的地壳物质组成，很可能为古生代的古亚洲洋残余洋壳的构造底垫作用相关。 3在大兴安岭南区西乌旗发育一套具低ε_(Nd)(t)(-10.5～-6.3)、高T_(DM)(1.22～1.51Ga)、中等放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7063～0.7066)和低Pb同位素比值(~(206)Pb/~(204)Pb(i)=17.29～17.33)的安山岩。该套安山质火山岩的△7/4为3.7～6.9，△8/4为94～104，具有典型的Pb同位素DUPAL异常，反映了古老大陆下地壳物质对岩浆成因的重要贡献。该套岩石的出现为证明东北地区存在古老大陆下地壳提供了重要证据。 4张广才岭-佳木斯地区中生代花岗岩表现出低ε_(Nd)(t)(-3.5～+2.1)、高T_(DM)(1.0～1.27Ga)和高放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.705～0.711)和Pb同位素组成(~(206)Pb/~(204)Pb=18.4～18.9)，反映了古亚洲洋远洋沉积物或变沉积岩为区域地壳的重要组分之一。 5同位素填图结果表明，大兴安岭北区基性火山岩表现出较高且变化小的~(206)Pb/~(204)Pb(i)比值；而南兴安岭-辽源-延吉地区中生代基性火山岩整体上表现出相对北区低~(206)Pb/~(204)Pb(i)同位素比值特征。北区和南区基性火山岩的Pb同位素差异很可能为南区靠近古老华北克拉通而有古老大陆下地壳物质加入导致其低Pb同位素特征，北区高Pb同位素特征暗示其熔融源区可能有大洋沉积物的加入。南北大兴安岭的同位素组成差异支持前人认为的索伦山-贺根山-小兴安岭代表了古亚洲洋缝合带的观点。 6东北地区中生代火成岩ε_(Nd)(t)(或T_(DM))和Pb同位素比值随时间演化显示出平稳变化的趋势，反映中生代尤其是岩浆活动峰期(早白垩世)期间区域上并不存在大规模的地壳增生作用，其岩石成因暗示地壳物质的再循环和分配作用是形成广泛中酸性岩浆的主要机制。