华北板块北缘东段中志留世-晚泥盆世构造演化:来自公主岭地区岩浆岩的证据

摘要

为了更好地了解华北板块北缘东段志留纪-泥盆纪的构造格局和演化过程,本文对吉林省公主岭市附近出露的中志留世-晚泥盆世岩浆岩(放牛沟火山岩和西蟒仗侵入岩)进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩石地球化学、锆石Hf同位素和全岩Sr-Nd同位素的研究,探讨了其源区性质及构造背景。测年结果显示,放牛沟火山岩中变安山岩、糜棱岩化变流纹质晶屑凝灰岩和流纹岩形成年龄分别为426±4.8Ma、404±4.5Ma、375.5±4.6Ma,代表岩石的结晶年龄;结合前人测年结果,放牛沟火山岩中包括426~425Ma、~419Ma、404~400Ma、390~384Ma、~375Ma等多期火山事件;放牛沟火山岩构造变形强烈,形成糜棱岩化变质火山岩、构造片岩等,各类岩石之间多为构造接触,实际上是由形成于不同时代、不同构造环境的构造岩片组成。西蟒仗侵入岩中英云闪长质糜棱岩、糜棱岩化黑云母英云闪长岩形成年龄分别为419.5±3.7Ma、424.7±5.9Ma,为中-晚志留世。中-晚志留世岩浆岩(426~419Ma)为一套钙碱性-高钾钙碱性英云闪长岩、花岗闪长岩、安山岩、英安岩、流纹岩及火山碎屑岩组合,侵入岩和火山岩在时间、空间、物源方面具有一致性,属于同源的火山-侵入杂岩;具有正的ε_(Nd)(t)(+1.04~+1.21)和ε_(Hf)(t)(+1.26~+7.85),相对富集Rb、Ba、Th、U、K(LILEs)及轻稀土元素(LREE),并且亏损Nb、Ta、P、Ti(HFSEs),主要源自中-新元古代增生下地壳物质(俯冲板片)的部分熔融,上升过程与地幔和下地壳物质发生了混染,形成于活动大陆边缘环境。早泥盆世变流纹质晶屑凝灰岩富集Rb、Th、U、K,亏损Ba、Nb、Ta、Eu、Sr、P、Ti,表现出铝质A型花岗岩地球化学特征,形成于白乃庙岛弧与华北板块碰撞后的伸展环境;具有正ε_(Nd)(t)(+1.28~+2.70)和ε_(Hf)(t)(+3.18~+7.22),表明其源自中-新元古代增生玄武质下地壳物质的部分熔融,岩浆形成后经历了斜长石、磷灰石、磁铁矿等矿物的分离结晶作用。晚泥盆世糜棱岩化变流纹岩属于钙碱性I型流纹岩;富集Rb、Ba、Th、U、K,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti,具有正ε_(Nd)(t)(+6.08)和ε_(Hf)(t)(+9.63~+13.39),表明其源自新元古代-中寒武世增生玄武质下地壳物质的部分熔融;形成于活动大陆边缘环境,古亚洲洋板块开始南向俯冲。