岩石学报  2013, Vol. 29 Issue (9): 3039-3048   PDF    
阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段片麻状花岗岩的地球化学特征、锆石U-Pb定年及其地质意义
康磊1, 刘良1, 曹玉亭1, 王超1,2, 杨文强1, 梁莎1     
1. 大陆动力学国家重点实验室, 西北大学地质学系, 西安 710069;
2. 西安地质矿产研究所, 西安 710054
摘要: 出露于阿尔金构造带南缘北部塔特勒克布拉克复式花岗质岩体东段的片麻状花岗岩, SiO2为71.88%~73.92%, Al2O3为13.39%~14.14%, K2O+Na2O为8.18%~8.85%, K2O/Na2O=1.54~2.33, A/CNK介于1.02~1.09之间, 属高钾钙碱性系列的弱过铝质岩石。该岩石富集大离子亲石元素(LILE), 亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE); ∑REE较高且变化范围大(∑REE=98.57×10-6~579.1×10-6, 平均338.8×10-6), 具有明显的负Eu异常(δEu=0.22~0.71, 平均0.34), LREE相对富集, 轻重稀土分馏明显。Nb/Ta=11.78~15.83、Zr/Hf=34.94~36.82及Th/U=8.4~12.7, 结合源岩判别图解, 推断其源区物质主要来源于上地壳的变泥砂质沉积岩类。微量元素及稀土元素特征暗示原岩部分熔融残留相的矿物组合可能为石榴石+斜长石+金红石, 全岩Zr饱和温度计计算结果显示部分熔融温度>800℃, 推断该岩石形成于麻粒岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融。该岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年结果为: 761±54Ma(上交点年龄), 451±1.7Ma(核部)和411.3±1.8Ma(边部), 锆石核部Th/U平均为0.64, 边部Th/U平均为0.05。结合区内超高压榴辉岩的原岩形成时代、峰期变质与退变质时代分别为约750Ma、500Ma与450Ma的研究资料(Liu et al., 2012)综合分析, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的原岩时代为782.3±6.9Ma, 可能与罗迪尼亚超大陆裂解事件有关; 花岗岩结晶年龄为451±1.7Ma, 形成于俯冲碰撞造山后抬升阶段, 对应于区内深俯冲陆壳的折返时代, 此时超高压变质岩石发生了麻粒岩相的退变质作用, 随后411.3±1.8Ma又受到另一期地质事件的改造。
关键词: 阿尔金南缘     塔特勒克布拉克     片麻状花岗岩     地球化学     锆石U-Pb定年    
Geochemistry, zircon U-Pb age and its geological significance of the gneissic granite from the eastern segment of the Tatelekebulake composite granite in the south Altyn Tagh
KANG Lei1, LIU Liang1, CAO YuTing1, WANG Chao1,2, YANG WenQiang1, LIANG Sha1     
1. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China;
2. Xi’an Institute of Geology and Mineral Resource, Xi’an 710054, China
Abstract: The Tatelekebulake gneissic granite, outcropped in the eastern segment of the Tatelekebulake composite granite in the south Altyn Tagh, have a high-K cal-alkaline and weakly peraluminous composition (SiO2=71.88%~73.92%, Al2O3=13.39%~14.14%, K2O+Na2O=8.18%~8.85%, K2O/Na2O=1.54~2.33, A/CNK=1.02~1.09), and are riched in large ion lithophile elements (LILE) and depleted in high field strength elements (HFSE) with a clear negative Nb, Ta, P, Ti anomaly. REE distribution patterns show negative anomaly of Eu (δEu=0.22~0.71), distinct enrichments in LREE relative to HREE. The element ratios, such as Nb/Ta (11.78~15.83), Zr/Hf (34.94~36.82), Th/U (8.4~12.7), combining discriminating compositions of source rocks, indicate the rock is formed by the partial melting of meta politic-arenaceous sedimentary rocks from lower crust. The residual mineral assemblage (Grt+Pl+Ru) which is implied by the trace and REE elements characteristic and the partially melting temperature >800℃ calculated by whole rock Zr thermometer, indicate that the rock was generated by the dehydration from amphibole and biotite under granulite faces. LA-ICP-MS in situ U-Pb dating obtains the three group ages: 761±54Ma (upper intersection point age), 451±1.7Ma (core) and 411.3±1.8Ma (rim). The average Th/U ratios of core (0.64) and rim (0.05), zircon CL images character and regional geological structural setting, suggest that the source rock age is 782.3±6.9Ma, relating with the event of breakup of Rodinia; the rock formation age is 451±1.7Ma, formed in a post-orogenic environment after collision and corresponding to the retrograde metamorphism of UHPM rocks; then the rock underwent a subsequent geologic event at 411.3±1.8Ma.
Key words: South Altyn Tagh     Tatelekebulake     Gneissic granite     Geochemistry     Zircon U-Pb age    
1 引言

近十多年来, 阿尔金造山带南缘高压-超高压变质作用及其演化研究备受关注, 目前在陆壳俯冲深度、俯冲/折返时限及其变质演化等研究方面已取得较大进展(Liu et al., 1997, 2002, 2004, 2005, 2007a, 2009, 2012; 刘良等, 2007; Wang et al., 2011; Zhang et al., 2001, 2002, 2004; Zhang and Meng, 2005; 曹玉亭等, 2009; 刘良等, 1999, 2007; 张建新等, 2001)。已有研究表明, 其中超高压榴辉岩峰期变质之后经历了高压麻粒岩相与角闪岩相两期抬升, 其原岩形成时代、峰期变质与高压麻粒岩相退变质时代分别为约750Ma、500Ma与450Ma (Liu et al., 2012; 刘良等, 2007)。新近, 曹玉亭等(2010) 对阿尔金南缘塔特勒克布拉克复式花岗质岩体西段的二长花岗岩进行了地球化学和年代学研究, 获得其形成时代为464±2Ma, 并论证提出其形成于碰撞造山后抬升初期。超高压岩石年代学数据与该花岗岩形成时代的对比, 暗示区内早古生代时期花岗质岩石的形成可能是陆壳深俯冲/折返事件的岩浆响应。然而, 目前对于阿尔金南缘大量分布的古生代的花岗质岩石的岩浆作用期次、部分融熔作用的物质来源、融熔机制及与超高压变质岩石变质期次的耦合关系仍不十分清楚, 需进一步深入研究。

为此, 本文选取阿尔金塔特勒克布拉克超单元东段的片麻状花岗岩作为研究对象, 在野外考察和岩相学的基础上, 对其进行了详细的地球化学研究, 并结合锆石阴极发光图像进行微区LA-ICP-MS锆石U-Pb定年, 以期确定其形成时代、源区性质、岩石成因及构造背景, 并为进一步深入探讨区内花岗质岩石与高压-超高压变质作用及构造演化之间的成因联系提供约束。

2 区域地质背景及岩石特征

阿尔金山位于青藏高原北缘, 西接昆仑山, 东邻祁连山, 介于塔里木板块及柴达木微板块之间, 是一个经历了太古代-古元古代陆核和结晶基底的形成、中元古代稳定大陆边缘沉积、新元古代末期-早古生代板块扩张、加里东期板块俯冲-碰撞、晚古生代剥露夷平和局部浅海沉积、印支期的伸展作用和碱性岩侵位、晚燕山期大规模的左行走滑, 由形成于不同构造层次、不同时期和不同构造环境的地质体所组成的复合造山带(Che et al., 1995; Liu et al., 1997, 1999; Yin et al., 2002; 崔军文等, 2001; 郭召杰和张志诚, 1999; 许志琴等, 1999; 周勇和潘裕生, 1999)。

阿尔金造山带自北向南可划分为阿北变质地块、北阿尔金俯冲碰撞杂岩带、米兰河-金雁山地块、阿尔金南缘俯冲碰撞杂岩带(Liu et al., 2009) (图 1a)。塔特勒克布拉克超单元位于阿尔金造山带南缘北部若羌河-塔什大坂-瓦石峡河一带, 广泛分布大小共计9个中酸性侵入岩体, 岩石类型复杂、成因多样, 主体多沿阿尔金山呈北东向带状展布, 侵入于中元古界长城系巴什库尔干群和阿克苏河片麻岩中, 北面多被第四系覆盖(图 1b)。其岩石组合为石英闪长岩-二长花岗岩-钾长花岗岩, 并以二长花岗岩-钾长花岗岩组合为主, 石英闪长岩仅在早期单元侵入体的边部少量出现(广西壮族自治区地质调查研究院, 2003)。本文样品采于该单元东段若羌水电站附近, 地理坐标为N38°43.632′, E88°11.455′。

①广西壮族自治区地质调查研究院. 2003. 1∶25万瓦石峡幅、阿尔金山幅区域地质调查报告

图 1 阿尔金造山带地质构造图(a, 据Liu et al., 2002) 及研究区地质简图(b,据广西壮族自治区地质调查研究院, 2003修编) TRB-塔里木盆地; QL-祁连山; QDB-柴达木盆地; WKL-西昆仑; EKL-东昆仑; HMLY-喜马拉雅山; INP-印度板块; Ⅰ-阿北变质地块; Ⅱ-红柳沟-拉配泉混杂岩带; Ⅲ-米兰河-金雁山地块; Ⅳ-阿尔金南缘俯冲碰撞杂岩带 Fig. 1 Geological and tectonic map of Altyn Tagh (a, after Liu et al., 2002) and sketch map of Washixia area (b) TRB-Traim Basin; QL-Qilian Mountains; QDB-Qaidam Basin; WKL-Western Kunlun Mountains; EKL-Eastern Kunlun Mountains; HMLY-Himalaya Mountains; INP-Indian plate; I-North Altyn Tagh Archean complex; II-North Altyn Tagh subduction-collision complex; III-ilanhe-Jinyanshan block; IV-South Altyn Tagh subduction-collision complex

岩石露头呈灰白色-浅灰色, 遭受了韧性变形作用改造而呈弱片麻状-片麻状构造(图 2a), 主要组成矿物为钾长石、斜长石、黑云母和石英(图 2b)。其中钾长石含量较多, 为35%~40%, 主要为条纹长石和微斜长石, 局部呈钾长石斑晶并可见卡氏双晶, 多被圆化呈似圆状-透镜状(图 2c); 斜长石含量在20%~25%之间; 黑云母和白云母含量分别为15%~20%和10%~15%; 石英含量为10%~15%; 副矿物主要有榍石、锆石、磷灰石和磁铁矿等。另外, 该岩石局部见石英集合体、黑云母和白云母呈定向分布(图 2d)。

图 2 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩野外露头及显微结构照片 a)-野外露头呈灰白色-浅灰色, 弱片麻状-片麻状构造; (b)-花岗结构; (c)-钾长石斑晶, 可见卡氏双晶; (d)-石英、云母定向分布. Kfs-钾长石;Pl-斜长石;Qtz-石英;Bt-黑云母; Ep-绿帘石 Fig. 2 the outcrop and microstructure photos of the Tatelekebulake gneissic granite (a)-the outcrop is lightgrey with weak gneissic structure- gneissic structure; (b)-granitic texture; (c)-the phenocryst of K-feldspar twin; (d)-the quartz and mica are directional distribution. Kfs-K-feldspar; Pl-palgeoclase; Qtz-quartz; Bt-biotite; Ep-epidote
3 测试分析方法

本文所有的测试分析均在西北大学大陆动力学国家重点实验室完成。主量元素分析采用XRF(Rigaku RIX 2100)玻璃熔饼法完成, 分析精度一般优于2%。微量元素在Agilent 7500a ICP-MS仪器上完成, 样品溶解在Teflon高压溶样弹中进行, 分析精度一般优于10%。

锆石的挑选由河北省区域地质调查大队地质实验室完成。对分离出来的锆石在双目镜下挑选出结晶好、透明度好、无裂隙、无包体的颗粒, 用环氧树脂固定并抛光至锆石颗粒一半露出。锆石样品在测定之前用浓度为3%的稀HNO3清洗样品表面, 以除去样品表面的污染。然后进行阴极发光(CL)内部结构及LA-ICP-MS原位微量元素分析。锆石阴极发光(CL)分析在FEI公司生产的场发射扫描电镜附属的Mono CL3+系统上进行。锆石定年所用的ICP-MS为Agilient公司最新一代带有Shield Torch的Agilient 7500a。激光剥蚀系统为德国MicroLas公司生产的Geolas200M, 该系统由德国Lambda Physik公司的ComPex102 Excime激光器(工作物质ArF, 波长193nm)与MicroLas公司的光学系统组成详分析方法见(Liu et al., 2007b)。激光剥蚀的斑束直径为30μm, 频率为10Hz, 激光能量为90mJ, 以氦气作为剥蚀物质的载气, 每个分析点的气体背景采集时间为30s, 信号采集时间为40s。数据分析前用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST610进行仪器的最佳化, 使仪器达到最大的灵敏度、最小的氧化物产率(ThO+/Th+<2%)和最低的背景值。每测定5个样品点, 测定一个锆石91500和一个NIST610。数据处理采用GLITTER(ver4.0)程序, 年龄计算以标准锆石91500为外标进行同位素比值分馏校正; 元素浓度采用NIST610作外标, Si作内标。锆石谐和图用ISOPLOT(ver3.0)程序(Ludwig, 2003)获得。

4 岩石地球化学特征

塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的主量、微量及稀土元素测试结果见表 1

表 1 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的主量元素(wt%)和微量元素(×10-6)分析结果 Table 1 Maior element (wt%) and trace element (×10-6) composition of Tatelekebulake gneissic granite
4.1 主量元素

该岩石的SiO2含量比较高(平均72.91%), 变化范围不大(71.88%~73.92%), 所有样品的K2O含量(5.36%~6.10%, 平均5.76%)均高于Na2O含量(2.62%~3.49%, 平均2.83%), K2O/Na2O=1.54~2.33, 平均达2.07, 全碱含量(ALK=8.18%~8.85%, 平均8.59%)高且稳定, 碱度率指数高(AR=2.11~2.65, 平均2.24), 具有富铝的特点(Al2O3=13.39%~14.14%, 平均13.70%), 样品的A/CNK全都大于1(1.02~1.09, 平均1.06), 在CIPW标准矿物计算中有刚玉出现, 属于过铝质系列, 镁、钛和钙的含量(MgO=0.31%~0.44%, 平均0.37%, TiO2=0.24%~0.38%, 平均0.31%, CaO=0.96%~1.29%, 平均1.13)都较低, 全铁含量(Fe2O3T)含量也低(1.49%~2.01%, 平均1.77%), 岩石的分异指数较高(DI=94.36~95.95, 平均95.34)。在A/CNK-A/NK图解(图 3)中, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩全部投入过铝质范围, 在SiO2-K2O图解中, 全部投在钾玄岩区域。

图 3 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩A/CNK-A/NK图解(a, 据Peccerillo and Taylor, 1976)和K2O-SiO2图解(b, 据Rickwood, 1989) Fig. 3 A/CNK-A/NK (a, after Peccerillo and Taylor, 1976) and K2O-SiO2(b, after Rickwood, 1989) plots of the Tatelekebulake gneissic granite

以上地球化学分析显示该岩石具有弱过铝、富碱、相对富钾贫钠、高钾低钙的特征, 所以该岩石属于高分异的弱过铝钾(碱)质花岗岩。

4.2 稀土及微量元素

塔特勒克布拉克片麻状花岗岩稀土总量较高 (∑REE=303.0×10-6~579.1×10-6, 平均386.9×10-6), 轻重稀土比值高(LR/HR=13.16~22.15, 平均16.54), (La/Yb)N=24.54~55.60, 平均为37.56, 说明轻稀土高度富集而重稀土亏损, 样品均有明显的负Eu异常(δEu=0.22~0.30, 平均0.27)。稀土配分模式(图 4a)显示各样品总体具有一致的变化趋势, 存在Eu元素的“V”型谷, 表现为非常一致的“右倾海鸥型”。

图 4 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线(a, 标准化值据Taylor and Mcclennan, 1985)及微量元素原始地幔标准化蛛网图(b, 标准化值据 (Sun and McDonough, 1989) Fig. 4 Chondrite-normalized REE patterns (a, normalization values after Taylor and Mcclennan, 1985) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989) for the Tatelekebulake gneissic granite

塔特勒克布拉克片麻状花岗岩富集K、Rb、Th、U等大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(La、Ce、Nd等), 亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE), 具有明显的Sr和Ba负异常, Zr、Hf无明显分异, Sr、Ba亏损和负Eu异常, 共同暗示部分熔融残留体中存在斜长石或岩浆演化过程中斜长石发生分离结晶。

5 锆石CL图像特征及LA-ICP-MS U-Pb定年结果

塔特勒克布拉克片麻状花岗岩中锆石自形程度较好, 均呈长柱状, 长度为100~150μm, 长宽比为1.7∶1~2.5∶1。从CL图像(图 5)可以看出, 锆石具有明显的核边结构, 较大的核部呈中等强度的阴极发光并显示清晰的岩浆振荡环带, 较窄的边部具有较弱的阴极发光, 无分带。大量研究表明, 成因不同的锆石具有不同的Th/U比值: 岩浆锆石的Th/U比值较大(一般>0.4), 变质锆石的Th/U比值小(一般<0.1)。该岩石样品中锆石核部的Th/U比值有4个点Th/U比值介于0.13~0.28, 其余都大于0.4, 平均为0.64; 边部具有极低的Th/U比值, 为0.03~0.07, 平均为0.05。以上特征表明该样品中锆石主体为岩浆成因, 并受到后期地质事件的改造。

图 5 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的锆石阴极发光图像 Fig. 5 CL images of zircons in Tatelekebulake gneissic granite

利用LA-ICP-MS U-Pb定年方法对该岩石中挑出的锆石进行了27个测点分析, 多数测点位于谐和线上或附近, 分析结果见表 2图 6。根据锆石的CL图像特征及测点的Th/U比值, 这些测点年龄可很好地分为三组, 分别为残留锆石年龄、锆石核部年龄和边部年龄。残留锆石年龄(加权平均值为782.3±6.9Ma), Th/U平均为0.53, 可能代表了该岩石的源岩年龄; 锆石核部年龄为451±1.7Ma, Th/U平均为0.64, 应代表该岩石的形成时代; 锆石边部年龄为411.3±1.8Ma, Th/U平均为0.05, 可能代表后期地质热事件改造的时代。

图 6 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩LA-ICP-MS U-Pb年龄谐和图 Fig. 6 LA-ICP-MS zircon U-Pb concordia diagram for the Tatelekebulake gneissic granite

表 2 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩LA-ICP-MS锆石定年分析结果 Table 2 LA-ICP-MS zircon dating result for Tatelekebulake gneissic granite
6 讨论 6.1 源岩性质

该岩石的Nb、Ta、P、Ti亏损, Nb/Ta比值为11.78~15.83, 平均值为14.06, 接近上地壳平均值(Rudnick and Gao, 2003); Zr/Hf比值变化范围为34.94~36.82, 平均值为36.08, 接近于上地壳的Zr/Hf比值(Rudnick and Gao, 2003), 样品的REE配分模式以及微量元素蛛网图(图 4)均与上地壳平均组成相近(Rudnick and Gao, 2003), 这些特征暗示该岩石岩浆起源于上地壳物质; Th是亲石元素, 在岩浆演化过程中在地壳中优先富集, 该岩石Th的含量(19.8×10-6~49.0×10-6, 平均37.93×10-6)相对地壳平均值(Rudnick and Gao, 2003)较高, 另外, Th比U稳定, 因此在分异的岩浆中Th/U比值增加, 从而导致Th/U比值(平均9.52)相对地壳平均值(Rudnick and Gao, 2003)较高。以上微量元素特征表明, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的源岩来自于地壳且可能为上地壳。

实验岩石学表明, 多种源岩部分熔融均可以产生过铝质的花岗质熔体(Johannes and Holtz, 1996; Winther, 1996): 地壳中基性岩类(玄武质成分)的部分熔融形成化学成分偏基性的花岗闪长质的准铝质花岗岩类(Johannes and Holtz, 1996; Sisson et al., 2004), 地壳中碎屑沉积岩类部分熔融形成偏酸性的过铝质花岗岩类(Johannes and Holtz, 1996; Patiño Douce and Mccarthy, 1998), 泥砂质沉积岩类部分熔融可能形成强烈富铝和富钾质花岗岩(Castro et al., 1999; Johannes and Holtz, 1996)。塔特勒克布拉克片麻状花岗岩为铝过饱和岩石(A/CNK=1.02~1.09, 平均1.06), 而且富钾(碱)(K2O均值为5.76%, ALK=8.18%~8.85%, 平均8.59%), 暗示岩浆源岩可能是泥砂质沉积岩类。此外, 花岗岩的CaO/Na2O对于泥质岩和砂屑岩比较敏感, Sylvester (1998) 对泥质岩和砂屑岩部分熔融产生的过铝质花岗岩的熔融实验表明, CaO和Na2O的含量变化范围很宽, 控制CaO/Na2O比值的主要因素是源区长石/粘土的比率, 其中贫长石、富粘土的泥岩熔融生成的过铝质花岗岩所含的CaO/Na2O比值一般<0.3, 而富长石、贫粘土的砂屑岩生成的过铝质花岗岩的CaO/Na2O比值一般>0.3。塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的CaO/Na2O=0.37~0.47>0.3, 由此可判断该岩石的源岩可能为富长石的砂屑岩。微量元素Rb、Sr和Ba在不同类型岩石中的含量变化较有规律, 在基于实验岩石学的Rb/Sr-Rb/Ba图解(图 7)中(Sylvester, 1998), 所有样品落在左下方贫粘土区的沙质岩附近, 并显示了向靠近富粘土区过渡的趋势, 因此其源岩应该是含泥质的砂质沉积岩。综上所述, 认为塔特勒克布拉克片麻状花岗岩是上地壳变泥砂质沉积岩类部分熔融的产物。

图 7 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的源岩判别图解(据(Sylvester, 1998)) Fig. 7 Diagrams for discriminating compositions of source rocks for Tatelekebulake gneissic granite (after Sylvester, 1998)
6.2 部分熔融条件

Sylvester (1998) 通过研究认为, 过铝质花岗岩中的Al2O3/TiO2比值可以反映花岗岩熔融物的相对温度, 是衡量过铝质花岗岩形成温度的一个重要指标, 当Al2O3/TiO2>100时, 部分熔融的温度小于875℃; 当岩石的Al2O3/TiO2<100时, 其部分熔融的温度可>875℃。塔特勒克布拉克片麻状花岗岩具有较低的Al2O3/TiO2比值(36.24~56.13), 可推断该岩石的岩浆起源温度较高。Watson and Harrison (1983) 用实验测定了锆石在地壳深熔熔体中的饱和行为, 所得出的锆石饱和温度计TZr适用于地壳中多数中性到长英质岩浆(赵振华, 2010);本文利用Miller et al.(2003) 修正后的全岩锆石饱和温度计获得岩石形成温度为811.8~852.9℃(表 3), 以上结果表明该岩石的岩浆起源温度应在800℃以上。

表 3 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩锆石饱和温度计计算结果 Table 3 Result from saturated Zr thermometer of Tatelekebulake gneissic granite

石榴石强烈富集HREE和Yb, 而角闪石强烈富集MREE(Ge et al., 2002; 吴福元等, 2002), 因此, 花岗岩的HREE和Yb更能够反映石榴石残留的信息。本文样品HREE亏损和低Yb含量暗示岩浆源区有石榴石残留, HoN>YbN说明角闪石可能发生分解无残留(李承东等, 2004), Sr、Ba的亏损和负Eu异常暗示源区有斜长石残留, Ti的亏损暗示源区有金红石残留。因此, 原岩部分熔融残留相的矿物组合可能为石榴石+斜长石+金红石, 推断岩浆形成于压力相对较高的麻粒岩相条件下。近年来, 张旗等(2006) 提出了根据Sr-Yb含量划分花岗岩的方案, 其中指出低Sr低Yb型花岗岩主要为淡色花岗岩, 形成于中等或较高压力的麻粒岩相条件。本文所研究样品Sr=91.13×10-6~ 129.34×10-6<400×10-6, Yb=1.29×10-6~ 1.98×10-6<2×10-6, 属于低Sr低Yb型, 亦暗示其形成的压力条件较高。

实验岩石学表明(Patiño Douce, 2005; Patiño Douce and Harris, 1998),长英质岩石在部分熔融实验条件下由云母的分解形成的花岗质熔体组成具有富SiO2(>70%)、富Al2O3(>15%)、富碱、过铝质和贫FeO+MgO+TiO2(<2.1%)的特征。本文样品同样具有SiO2含量高(平均72.91%), 富铝Al2O3(平均13.70%), 高碱含量(ALK=8.18%~8.85%, 平均8.59%), 过铝质(A/CNK=1.02~1.09)和非常低的 FeO+MgO+TiO2含量(1.69%~2.36%), 因此暗示其可能是由于云母分解释放流体而引发的部分熔融的产物, 而这可能是该岩石高K2O的重要来源。

综上所述, 推测塔特勒克布拉克片麻状花岗岩可能形成于温度>800℃的麻粒岩相条件下, 由云母和角闪石脱水诱发的部分熔融。

6.3 年代学及地球动力学背景

近年来, 详细的年代学研究确定了阿尔金南缘高压-超高压岩石的原岩的形成时代多为1000~750Ma(Liu et al., 1999, 刘良等, 2007), 变质时代介于504~486Ma之间(Liu et al., 2009; 刘良等, 2007; Zhang et al., 2004; 张建新等, 2001), 表明阿尔金造山带南缘在~500Ma时期发生了陆壳深俯冲-碰撞事件; 同时新近研究显示其退变质时代为~450Ma (Liu et al., 2012), 代表了深俯冲陆壳的折返时代。本文获得的塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的残留岩浆锆石年龄为782.3±6.9Ma, 与区域内正变质高压-超高压岩石原岩的形成时代一致, 其源岩可能同为罗迪尼亚超大陆裂解事件的产物。岩浆结晶年龄为451±1.7Ma, 滞后于该区高压-超高压变质事件时间30~50Myr, 而与区内超高压岩石的退变质时代基本一致(Liu et al., 2012)。因此, 该片麻状花岗岩很可能是区内深俯冲陆壳折返作用的岩浆响应。

同时, 新近研究表明塔特勒克布拉克超单元西段瓦石峡河一带二长花岗岩形成年龄为464±2Ma, 形成于碰撞造山后抬升初期(曹玉亭等, 2010), 本文研究的样品位于该超单元东段, 与西段的二长花岗岩形成年龄在误差范围内一致, 因此也应该具有相似的构造动力学背景, 同时结合区内陆壳深俯冲/折返时限的研究成果, 认为该岩石形成于碰撞造山后的应力释放的伸展背景下, 对应于深俯冲陆壳的折返和超高压岩石高压麻粒岩相退变质阶段。随后该岩石在411.3±1.8Ma又经历了另外一期地质热事件的进一步改造, 其性质和意义还需要进一步研究探讨。

7 结论

(1) 岩石学和地球化学研究表明, 塔特勒克布拉克片麻状花岗岩的原岩为上地壳变泥砂质沉积岩类, 形成于温度>800℃的麻粒岩相条件下云母和角闪石脱水诱发的部分熔融。

(2) 利用锆石的LA-ICP-MS微区原位U-Pb定年获得该岩石的结晶年龄为451±1.7Ma, 滞后于区内高压-超高压峰期变质事件时间30~50Myr, 而与超高压岩石的高压麻粒岩相退变质时代基本一致, 其形成可能是陆壳深俯冲/折返构造过程的岩浆作用响应, 构造背景为碰撞造山后的应力释放的伸展背景。

致谢 本文写作过程中张成立教授给予作者有益讨论并提出宝贵意见,谨此致谢。
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