北山造山带红柳河槽-跃进山地区石炭纪花岗岩成因及构造岩浆演化研究

摘要

北山造山带位于中亚造山带南缘,区内广泛发育古亚洲洋-陆演化的岩浆记录,是研究北山造山带构造-岩浆-成矿作用及其动力学背景的重要窗口。红柳河槽-跃进山地区是北山造山带中北部的重要组成部分,区内与成矿有关花岗岩的形成时代、成因及构造背景尚不明确,由此制约了对北山造山带内成岩成矿动力学背景的探讨。本次在系统、详细的野外地质调查、岩石(相)学观察的基础上,结合岩浆岩地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素等证据,深入剖析了北山造山带内红柳河槽-跃进山地区的花岗岩形成时代、类型、源区和动力学背景,取得了以下认识:(1)通过锆石LA-ICP-MS U-Pb定年测得与成矿有关的狼娃山二长花岗岩、红柳河槽正长花岗岩、跃进山北正长花岗岩、跃进山二长花岗岩形成时代分别为327.1±2.4Ma、326.7±2.4Ma、321.3±2.4Ma和309.7±2.2Ma,表明红柳河槽-跃进山地区铜、钨、钼、铅、锌等元素成矿与石炭纪(327.1~309.7Ma)岩浆活动有关;(2)通过花岗岩地球化学研究表明,红柳河槽-跃进山地区的花岗岩均属于钙碱性-高钾钙碱性、准铝质-弱过铝质系列,强烈富集LREE、LILE,亏损HREE、HSFE,具有典型弧岩浆的地球化学特征,花岗岩成因类型均为I型;(3)本次获得狼娃山二长花岗岩和红柳河槽正长花岗岩的εHf(t)值分别为5.90~9.92(平均值7.93)和5.87~10.28(平均值8.11),t DM2分别为0.703~0.959Ga和0.93~1.03Ga,且具有较低的Nb/Ta比值(5.1~14.2,平均值8.5),与典型新生下地壳来源岩浆(8.3)相似,表明岩浆物质可能源于新生下地壳岩石部分熔融;(4)根据锆石Ti温度计查明北山造山带红柳河槽-跃进山地区狼娃山二长花岗岩、红柳河槽正长花岗岩、跃进山北正长花岗岩、跃进山二长花岗岩的平均结晶温度分别为765℃、765℃、816.4℃、771.5℃,锆石Ce^(Ⅳ)/Ce^(Ⅲ)平均值分别为85.27、108.4、103.6、135.7,表明从石炭纪早期到晚期,岩浆的氧逸度呈逐渐升高的趋势。根据以上研究,结合前人研究成果,初步建立了北山造山带构造-岩浆演化模型如下:石炭纪北山造山带北部红石山洋向南侧公婆泉-明水-旱山复合构造单元(弧)之下发生俯冲,诱发新生下地壳部分熔融形成的壳源岩浆;其侵入到地壳浅部,并最终形成红柳河槽-跃进山花岗岩体。