甘肃柳园地区晚三叠世辉绿岩脉年代学和地球化学研究及其对北山造山带早中生代构造演化的指示

摘要

位于中亚造山带中段南缘的北山地区,不仅是我国北方重要的三叠纪多金属成矿带,也是诠释中亚造山带南缘早中生代构造演化的关键区域.甘肃柳园地区位于北山南带,区内缺失三叠纪沉积记录,花岗质复式岩体和中酸性岩脉十分发育,基性岩脉也有分布,从而为探究北山早中生代构造演化提供了重要条件.基于此,本文对甘肃柳园地区晚三叠世辉绿岩脉开展了系统的锆石U-Pb-Hf同位素和全岩主量、微量元素分析.LA-ICPMS锆石U-Pb分析显示,辉绿岩形成于227.5±1.4Ma,年代为晚三叠世.全岩地球化学分析显示,辉绿岩具有高Mg# (65 ～ 70)、较高Ni含量(110×10-6～157 × 10-6)、轻重稀土分馏不明显((La/Y)N为1.42 ～ 1.94)、无或弱Eu正异常、强烈亏损Nb、Ta和Zr、Hf弱富集的特征.较高的(Th/Nb)N(＞1)和较低的Nb/La (＜1)比值,稳定的La/Nb和Th/Nb比值说明其岩浆侵位过程中壳源物质的混染不强;而较高的Th/Yb比值,较低的Th/U和La/Nb比值说明源区存在一定俯冲物质的参与;此外,较低的Nb/Yb、Th/U,明显的Nb和Ta负异常,平坦的HREE配分形式排除了来自OIB类似岩浆源区的可能;而较低的Nb/Yb比值及较高的εHf(t)值(平均值为1.08)说明镁铁质岩浆主要来自亏损的软流圈地幔.因此,该辉绿岩更可能源于受俯冲作用改造的亏损软流圈地幔的部分熔融,此幔源熔体在上升过程中与大陆岩石圈发生相互作用,导致少量壳源物质的混染.结合区内二叠纪基性-超基性岩脉的地球化学特征,本文认为辉绿岩岩浆源区受到先前俯冲物质的混染,辉绿岩形成于晚三叠世软流圈上隆的岩石圈伸展构造背景.在系统分析前人关于柳园地区早二叠至晚三叠世中酸性和基性-超基性侵入岩锆石Hf同位素数据后,本文发现:自～ 280Ma至～220Ma,北山南部中-酸性侵入岩锆石εHf(t)值具有先降后升的变化趋势,而同期基性-超基性岩锆石εHf(t)值主要呈逐渐降低走势.结合前人关于二叠纪至三叠纪区域构造变形、盆地沉积物源、岩浆演化和成矿作用等研究,本文认为Hf同位素的上述变化与北山南部构造演化有关,指示该区的碰撞造山可能持续到早-中三叠世,并在晚三叠世进入造山后伸展环境.该认识进一步完善了北山地区自晚古生代至早中生代的构造演化过程.