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松潘—甘孜东部中生代中酸性侵入体的地球化学特征、岩石成因及构造意义

赵永久  
【摘要】: 松潘-甘孜地体位于青藏高原东部,经历了古特提斯和新特提斯两个连续的造山事件,其主要变形发生在晚三叠世。先前的研究对松潘-甘孜地体构造演化的认识仍存在分歧,关键问题之一是地体的基底性质和构造属性;关键问题之二是在古特提斯封闭导致的区域造山过程中,区域构造体制如何转变。松潘-甘孜东部发育大量的中生代中酸性侵入岩,记录了后碰撞期壳-幔物质循环的诸多信息,其源区性质和所揭示的深部动力学背景对理解松潘-甘孜地体的构造演化至关重要。我们选择了松潘-甘孜腹地的牛心沟、猛古、太阳河、老君沟、四姑娘山、孟通沟、马奈、西里寨和可尔因等九个岩体开展研究。 对牛心沟、猛古、太阳河和老君沟等四个岩体的LA-ICP-MS锆石定年,分别给出了234+3 Ma,243+4 Ma,229±3 Ma及224±5 Ma的年龄。在猛古和老君沟岩体中检获了285~666 Ma的碎屑锆石,可能捕获自所侵入的围岩。此外,在猛古岩体中发现了来自源区的继承锆石,在年龄谐和图中四个继承锆石形成一条不一致线,其下交点年龄(251±21 Ma)与岩浆结晶年龄(243+4 Ma)在误差范围内一致,而上交点年龄2459±41 Ma则可能代表了源岩年龄。这一结果表明松潘.甘孜地体可能存在古老的陆壳基底,并且在三叠纪时发生了部分熔融。这反映该区的基底并非特提斯洋壳而可能是扬子基底的延伸,从而排除了先前曾经认为的松潘-甘孜地体属于残留洋盆的可能性。 地球化学分析结果表明,牛心沟和马奈岩体的岩性主要为二长岩,显示出准铝质的橄榄粗玄岩和高钾钙碱性特征。这两个岩体具有中等的SiO_2含量(53.7~63.6%),较高的Mg~#值(47~63)和Rb(26.1~202 ppm)、Sr(1010~1660 ppm)、Ba(1280~2590 ppm)、Cr(37.6~193 ppm)含量。这些特征非常类似于高Ba-Sr花岗岩,表明其来源可能与富集地幔有关。两岩体具有接近地幔的Sr-Nd-Hf同位素组成并含有暗色闪长质包体,反映其存在岩浆混合过程。太阳河岩体为含石榴石的二长闪长岩,显示准铝质高钾钙碱性特征,也同样具有高Ba-Sr花岗岩的特征。岩体较低的SiO_2含量(~53 wt%)和较低的ε_(NdT)(-7.3~-6.5)、ε_(HfT)(-3.2~+3.9,多数小于+0.2)排除了直接来自地幔的可能性,反映其可能来自壳幔过渡带的辉石岩或堆晶辉长岩。 四姑娘山岩体为钾长花岗岩,岩体富碱(K_2O+Na2O=7.22~9.38wt%)并具有较高的LILE、HFSE含量以及较高的10000*Ga/Al比值(2.34~3.03),而Ba、Sr含量相对较低。岩体的轻稀土富集、重稀土没有明显分馏,负Eu异常明显。上述特征表明四姑娘山岩体属于A型花岗岩,而且为后造山环境的A型花岗岩。四姑娘山岩体相对较低的I_(Sr)(0.7055~0.7069)和接近于零的ε_(NdT)(-3.69~-2.60)值,表明在其形成过程中可能有地幔物质的参与。 老君沟(SiO_2=63.9~72.7 wt%)和猛古(SiO_2=67.2~68.0 wt%)岩体分别为花岗岩和花岗闪长岩,属于准铝质到弱过铝质的高钾钙碱性岩石。其较高的Al_2O_3(14.2~16.0 wt%)、Sr(307~697 ppm)和相对低的重稀土含量(Y<16.4ppm)以及中至高的Sr/Y比值(22.4~54.8),显示出埃达克质岩石的特征。同时,其相对高的(La/Yb)_N和(Gd/Yb)_N比值和较低的ε_(NdT)(-6.9~-3.1)、ε_(HfT)(-4.7~1.2)值以及较低的MgO含量(0.38~1.98 wt%)表明岩体可能形成于石榴石稳定区下地壳物质的部分熔融。 孟通沟和西里寨岩体分别为石英二长岩和花岗岩。与老君沟和猛古岩体相比,二者具有相对高的SiO_2(>70 wt%)、稍低的Al_2O_3(13.6~15.2 wt%)、Sr(110~397 ppm)含量。这两个岩体同样具有相对低的重稀土含量(Y=9.49~21.1ppm,大多低于17 ppm),但其较低的Sr/Y比值(5.22~32.6)明显不同于埃达克质岩石。接近于老君沟和猛古的Nd(ε_(NdT)=-6.0~-3.6)同位素组成显示其可能来自相同的源区。较低的重稀土含量表明这两个岩体可能同样来自石榴石稳定区下地壳的部分熔融,但随后的斜长石分离结晶造成了Al_2O_3、Sr的降低以及不同程度的负铕异常(δEu=0.32~0.95)。 可尔因岩体具有高的A/CNK比值(1.27~1.33),为强过铝质淡色花岗岩岩。其较高的Rb/Sr(1.37~1.71)、Rb/Ba(1.37~1.71)比值,较低的ε_(NdT)(-9.9~-9.3)和高的初始Sr同位素组成(0.7181~0.7192)显示其源区主要以经历过表生过程的泥质岩为主,属于S型花岗岩。用Zr饱和度法估算其形成温度为768~773℃,明显高于西藏的同类岩石(<700℃)。这表明其形成可能并非由单纯的地壳增厚所导致,暗示可能有地幔热源的影响。 在松潘-甘孜地区,存在着多种类型的中生代花岗岩:从高Ba-Sr花岗岩、A型花岗岩、埃达克质岩到强过铝质淡色花岗岩等,其源区深度不尽相同,分别来自地幔、壳幔过渡带、下地壳和中上地壳。这些年龄相近的花岗岩体的形成不同程度地反映了三叠纪以来地幔岩浆底侵作用的存在,并且影响到了地壳的不同层位。这些花岗岩的地球化学特征复杂多样,反映其源区和成因不同,从不同的侧面反映了后碰撞期岩浆活动的构造背景变化。埃达克质岩的出现表明该区在三叠纪时就已经具有了较大的地壳厚度,含有地幔物质的高Ba-Sr花岗岩和A型花岗岩则反映了后碰撞期大规模地幔岩浆底侵作用的存在,指示了松潘-甘孜造山带从地壳挤压增厚到伸展垮塌的转换过程。


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