华北板块北缘东段古洋盆的消亡过程:来自辽北地区中-基性岩浆岩的启示

摘要

本文对辽宁北部地区原“佟家屯岩组、磨盘山组、照北山岩组”等地层进行了解体,从中识别出了多处晚古生代-早中生代中-基性火山岩及侵入岩,通过对其进行岩相学、地球化学、年代学以及Lu-Hf同位素研究,以此制约华北板块北缘东段古洋盆演化-消亡过程。锆石测年结果显示,关家屯东变玄武岩及王家店北变安山岩形成于中二叠世(265.5±1.7Ma~260.6±2.7Ma),老陵山变玄武安山岩及五龙山变闪长岩形成于晚二叠世-早三叠世(251.5±2.1Ma~251.4±1.4Ma),五龙山正长岩及红土砬子辉长岩形成于中三叠世早期(247±1.3Ma~245.4±1.4Ma)。岩石地球化学表明,关家屯东变玄武岩、王家店北变安山岩及老陵山变玄武安山岩具有相对高的Zr/Y比值和低Ta/Yb比值,显示出大洋岛弧玄武岩的亲缘性。老陵山变玄武安山岩富Mg^(#)、Cr、Ni,与赞岐岩的地球化学特征相一致,其Zr、Ti含量较高,可能形成于弧后盆地环境;五龙山变闪长岩富碱、Al_(2)O_(3),贫Mg、Cr,具有大陆裂谷型玄武岩的地球化学特征;五龙山正长岩具有高Sr/Y比值及低Sr、低Yb的特征,类似于喜马拉雅型花岗岩,应形成于裂谷伸展期向碰撞回返期过渡的中-高压环境;红土砬子辉长岩与五龙山变闪长岩地球化学特征相近,而前者与后者相比具有相对低的Ba/Nb和Ba/Ta比值,暗示其成岩过程中并未遭受俯冲板块的改造作用,可能形成于造山后伸展环境。综合前人研究,本文认为辽北地区在晚古生代期间处在弧后有限洋盆环境,该洋盆属于古亚洲洋南侧的分支洋盆。在中二叠世-中三叠世期间,研究区经历了弧后洋盆的俯冲-消亡过程。本研究不仅为华北板块北缘东段古洋盆的构造属性、形成演化机制、洋-陆格局重建及限制古缝合带空间位置提供重要线索,而且对重塑东北大地构造格局具有重要的指示意义。