新疆博格达东缘色皮口地区晚石炭世裂谷火山岩地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

摘要

新疆色皮口地区位于博格达造山带东段北部,区域内的上石炭统柳树沟组火山岩为玄武岩-玄武安山岩、角斑岩-石英角斑岩和流纹岩,组成双峰式火山岩建造.岩石SiO2含量为48.07％ ～ 77.62％,赖特碱度率(AR)为1.35～4.7,Na2O+K2O含量为3.74％～9.02％,K2O/Na2O值为0.04～1.04,为低钾高钠钙碱性-碱性岩石.玄武岩、玄武安山岩TiO2 =0.86％～1.7％,较高的Al、低Mg,以及低K2O/TiO2和K2O/P2O5比值(分别为0.13 ～1.81、0.36～6.00),反映了在岩浆演化过程中发生了不明显的分离结晶作用.玄武岩、玄武安山岩、角斑岩不相容元素K、Rb、Th、Ba强富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf无富集,Ti亏损不明显,玄武岩(Th/Nb)N值为1.36～6.55,Nb/La值为0.29 ～0.44,具有较低的Nb/Zr比值(0.03 ～0.05).由玄武岩到石英角斑岩,稀土元素组成略右倾平行曲线簇,倾斜度(轻重稀土分异度)略增大,铕负异常趋于明显(δEu =0.81 ～1.17).流纹岩不栩容元素K、Rb、Th、Ba富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf富集,流纹岩稀土总量增高,轻重稀土分异增大,明显铕负异常(δEu=0.27～0.50),显示后期较强的岩浆分异作用.石英角斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果为314.9±1.2Ma(n=16,MSWD=0.4,Th/U比值在0.56～ 1.21之间),这表明石英角斑岩形成时代为晚石炭世.石英角斑岩中锆石的176 Hf/ 177 Hf比值均分布在0.282897 ～0.283097之间,并具有较高的正εHf值(11 ～18),平均值为14,Hf的模式年龄tDM2介于180 ～628Ma.所有锆石的176Hf/177 Hf比值和εHf值位于亏损地幔演化线与下地壳之间,并靠近亏损地幔演化线.上述特点反映晚石炭世火山岩形成于板内裂谷环境,下部玄武岩与角斑岩-石英角斑岩具有同源特征,暗示岩浆源区来源于亏损地幔,并受地壳混染.