南阿尔金高压-超高压变质带早古生代多期花岗质岩浆作用及其地质意义

摘要

阿尔金山位于青藏高原的北缘，东邻祁连山，西接昆仑山，处于塔里木板块与柴达木微板块之间，占有突出重要的构造部位，其造山过程及时限对探讨各相邻地质单元的对比连接和我国西部构造演化具有重要地质意义。本文通过对南阿尔金地区花岗岩类的野外地质、岩石学、年代学及地球化学的研究，确定了研究区早古生代花岗岩类的空间分布特征、岩浆作用期次及岩石成因，结合区域内蛇绿岩、高压-超高压变质作用等研究成果，探讨了花岗岩类岩石的成岩动力学背景。这一研究为明确南阿尔金早古生代区域地质构造演化过程提供了岩浆作用方面的证据。　　本文取得的主要成果如下：　　(1)通过详细的原位锆石U-Pb定年工作，在南阿尔金早古生代高压-超高压变质岩带中厘定出了四期花岗质岩浆作用：第一期(517Ma)，分布范围仅限本文报道的黄土泉岩体；第二期50IMa～496Ma分布范围稍广；第三期460Ma～45IMa，在区内分布最广泛；第四期426Ma～385Ma分布也较为有限。其中，第二期和第三期岩浆作用的时代分别与区内高压，超高压变质岩石的峰期变质和麻粒岩相退变质作用时代基本一致，是区内陆壳深俯冲／折返的岩浆作用响应。　　(2)地球化学研究表明：第一期岩浆作用主要形成了低SiO2、K2O，高Na2O、MgO和Mg#值特征的埃达克岩，是先期俯冲洋壳部分熔融作用的产物，标志着南阿尔金地区早古生代洋壳俯冲作用的存在；第二期岩浆作用主要形成了过铝质中K钙碱性系列岩石，具有高Al2O3、高Sr含量、高(La/Yb)N、高Sr/Y值和极低的Yb、Y含量的特征，属于陆壳型埃达克岩或埃达克质岩石，是陆壳俯冲导致地壳加厚发生部分熔融的产物；第三期主要为过铝质高K钙碱性S型花岗岩，其源岩主要是中上地壳的变沉积岩类，其形成背景为后碰撞构造环境，标志着南阿尔金由碰撞挤压体制转换为后碰撞伸展体制；第四期主要是富碱的高钾钙碱性A型花岗岩，是下地壳部分熔融的产物，形成于碰撞造山后的拉张背景。　　(3)南阿尔金与柴北缘早古生带两地四期花岗质岩浆活动时限进行对比表明，同一构造阶段所产生的岩浆活动时限在柴北缘地区均明显滞后于南阿尔金约50Ma，因此，南阿尔金和柴北缘不能构成同一构造带，这对理解我国早古生代古地理构造面貌具有十分重要的启示意义；　　(4)通过区域地质及年代学研究对比，进一步提出南阿尔金早古生带板片的俯冲方向应该是由南向北俯冲，可以比较合理的解释南阿尔金地区在空间上密切相伴的早古生代时期的花岗岩、蛇绿岩（南阿尔金蛇绿混杂岩带）和高压—超高变质岩石三者之间的动力学联系；　　(5)结合区内已发表的蛇绿岩、高压-超高压变质作用年代学成果，将南阿尔金高压-超高压变质带的构造演化历史划分为5个阶段：1）大洋扩张阶段，时代介于622Ma～517Ma形成了南阿尔金阿帕-茫崖蛇绿混杂岩带；2）洋壳俯冲阶段，≥517Ma～500Ma，形成了黄土泉O型埃达克岩；3）陆壳深俯冲阶段，在俯冲洋壳的拖曳作用下，南阿尔金地区发生了陆壳深俯冲作用，并广泛发育峰期变质时代为504Ma～487Ma的高压—超高压变质岩石及少量的C型埃达克岩；4）深俯冲陆壳板片断离并开始折返阶段：在460～451Ma或其稍前，深俯冲陆壳板片发生断离后折返，区内构造由碰撞挤压转换为后碰撞伸展体制，除了造成高压-超高压变质岩石发生麻粒岩相退变质作用外，由于应力释放以及幔源物质上涌提供热源，诱发了区域性地壳部分熔融，产生了广泛的过铝质S型花岗岩和裂谷型镁铁-超镁铁质岩（类似于双峰式火山岩），并在长沙沟形成了V-Ti-Fe氧化物矿床；5）碰撞后伸展阶段，约在426Ma～385Ma期间深俯冲陆壳板片进一步折返，造成高压-超高压变质岩石普遍叠加了角闪岩相的退变质作用，并产生A型花岗质岩浆作用。

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