华北板块北缘东段泥盆纪伸展作用:来自辽北昌图碰撞后岩浆岩的证据

摘要

华北板块北缘是研究古亚洲洋演化及其与华北克拉通北缘相互作用过程的关键地带,但其晚古生代特别是泥盆纪时期的构造演化一直存在争议,辽北地区出露的泥盆纪岩浆岩为解决这一科学问题提供了新的证据。本文以昌图地区新发现的祥子岭和夏家沟花岗质岩体以及红花店变流纹岩为研究对象,开展了岩相学、地球化学、年代学以及Lu-Hf同位素等研究,并对其岩石成因及构造环境进行了探讨。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,祥子岭黑云母二长花岗岩侵位年龄为389±2Ma,夏家沟二长花岗岩侵位年龄为377±7Ma,红花店变流纹岩年龄为385±2Ma,是泥盆纪岩浆活动的产物。这些岩石具有高硅(SiO_(2)=71.23%~77.39%)、富碱(K_(2)O+Na 2O=8.23%~10.25%),贫铁(FeO^(T)=1.17%~2.68%)、镁(MgO=0.01%~0.24%)、钙(CaO=0.40%~1.27%),以及准铝质-弱过铝质(A/CNK=0.84~1.03)的地球化学特征,并且富集Rb、Th、Pb和亏损Ba、P、Ti。结合较低的Zr+Nb+Ce+Y含量(109.4×10^(-6)~329.4×10^(-6))、10000×Ga/Al比值(0.57~3.59)和锆饱和温度(716~778℃),昌图泥盆纪岩浆岩表现出高分异I型花岗岩的特征。此外,样品的锆石εHf(t)值皆为正值(6.4~14.6)且随着结晶年龄的年轻而显著升高,表明研究区泥盆纪岩浆岩是幔源基性岩浆与新生地壳再融熔体发生岩浆混合作用的产物,在岩浆演化过程中经历了结晶分离作用。结合区域资料分析,辽北昌图泥盆纪岩浆岩形成于伸展环境,与晚志留世末白乃庙弧与华北克拉通北缘发生弧-陆碰撞后的地壳伸展作用有关。