南蒙古东戈壁省石炭纪花岗岩成因——锆石U-Pb年代学、Sr-Nd-Hf同位素和地球化学证据

摘要

地处中亚造山带核心部位的南蒙古东戈壁省广泛出露晚古生代花岗质岩石,对其开展精确的同位素定年和岩石成因研究对深入认识和理解中亚造山带古生代地壳演化特征具有重要的科学意义.本次研究在扎门乌德和乌兰巴德拉赫地区新识别出了2个早石炭世花岗岩(337 Ma和332 Ma)和2个晚石炭世花岗岩(320 Ma和306 Ma).早石炭世花岗岩SiO2(76.31％～77.79％)和K2O+Na2O(8.23％ ～ 8.59％)含量较一致,而晚石炭世花岗岩SiO2(72.65％～76.22％)和K2O+Na2O(7.89％～8.67％)含量变化范围较早石炭世大.两期花岗岩均为弱过铝质Ⅰ型花岗岩,其中U、Th、K、Zr、Hf等元素呈正异常,Sr、Ti等元素呈负异常.全岩Sr-Nd和锆石Lu-Hf同位素分析结果表明,早石炭世花岗岩具有正εNd(t)(+3.68～+4.09)和εHf(t)(+9.70～+14.90)值、较年轻的Nd二阶段模式年龄(tDM2 =792～753 Ma)和Hf同位素二阶段模式年龄(tDMc =721～393 Ma),暗示早石炭世花岗岩来源于受地幔作用影响下新生玄武质洋壳的部分熔融,反映了早石炭世地壳增生作用.与早石炭世花岗岩不同的是,晚石炭世花岗岩具有更高的εNd(t)(+1.17～+5.31)和εHf(t)(+13.68～+15.21)值,tDM2=984～ 636 Ma,tDMc=442～344 Ma,说明其物质来源主要是幔源新生地壳物质,且有少量古老地壳物质参与.综合已有成果,认为石炭纪花岗岩记录了由早期的洋壳板片回撤导致区域拉张再到后期的碰撞后伸展环境的构造背景转换.