甘肃北山中带早白垩世的中带带带

甘肃北山中带早白垩世的中带带带

北冰山位于内蒙古、甘肃和新疆的交汇处。西与天目相连，东与阿拉森相连。在大地构造位置上属于中亚造山带南缘,是华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块陆缘结合部1红柳河–牛区域–洗肠井蛇绿岩带北山中带南北两侧地区发育了两套具有明显差别的前寒武纪结晶基底。南侧以红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩带为界,其以南地区(马鬃山微大陆)的前寒武系结晶基底主要由中、上元古界前长城系敦煌群花岗–变质岩、长城系陆源碎屑岩和变质火山岩夹碳酸盐岩、蓟县系和青白口系硅镁质碳酸盐岩和陆源碎屑岩构成,并沿东西向线状分布着一系列的古冰成岩,应属于塔里木板块的一部分北山中带南侧的红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩带侵位于奥陶系地层中,不具有板块缝合线的特征,并且其地球化学特征表明其形成于弧后盆地环境相关地质体的年代学资料主要集中在红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩带所代表的弧后盆地演化过程(图1(b))。红柳河段堆晶辉长岩锆石SHRIMPU-Pb年龄为516.2±7.1Ma(n=9,MSWD=0.63)本次研究选择公婆泉岛弧带西部的公婆泉花岗岩岩体,通过锆石LA-ICP-MS定年和地球化学分析研究,对该岩体的形成年代、成因机制及构造意义进行探讨,为公婆泉岛弧的演化过程提供时间限定,同时为北山地区的构造演化研究提供新的资料。2岩石矿物组成公婆泉花岗岩体位于明水–小黄山蛇绿岩带以南,红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩带以北,是两条蛇绿岩带之间众多花岗岩体之一(图1)。根据我们已获得的地球化学资料(未发表)和野外观察发现,公婆泉花岗岩体与相邻较大规模的花岗岩体成分有所区别,马鬃山镇东南的“弧形”花岗岩体(图1(b))主要形成于俯冲带环境的片麻状花岗闪长岩类,而马鬃山镇以北的花岗岩体主要为钾长花岗岩。公婆泉花岗岩体位于马鬃山镇附近,由于第四系沉积物的覆盖,岩体被分隔为诸多小的块体,岩体内部出现不同程度的相变。公婆泉花岗岩体侵入于中、上志留系公婆泉群,该套地层在北山中带分布较广,主要是一套细碧玢岩、火山岩和砂页岩建造,其中火山岩主要为中性,其次是酸性,基性火山岩少见。另外,花岗岩体内部也出现公婆泉群地层的顶垂体。本次研究选择马鬃山镇以南的岩体进行详细采样,该岩体位于诸多小岩体的中部,能够代表整个岩体的特征。样品呈致密块状,变形不明显,部分样品(AB10-84)中含有暗色包体。将样品切片进行显微镜下观察,根据样品矿物组成的不同,可以将其分为两组。第1组(BS07-136BS07-138,AB09-112和AB10-84)的矿物组成为碱性长石、斜长石、石英、白云母和黑云母,几乎不见有副矿物。第2组(AB10-83,AB10-85,AB10-86和BS07-140)主要是由碱性长石、斜长石、石英、白云母组成,并且含有石榴子石、电气石、独居石等矿物。具体特征如下(见图2)。第1组花岗岩:碱性长石(35%)主要为条纹长石和微斜长石,晶形为半自形到它形,条纹长石具条纹状构造,微斜长石有特征的格子双晶,条纹长石含量大于微斜长石;石英(25%)晶形较为破碎,呈它形粒状,边缘呈锯齿状,并有波状消光现象;斜长石(25%)大部分发生绢云母化蚀变;黑云母(10%呈片状,分布较为集中;白云母(5%)大部分呈脉状交代黑云母,或者分布在斜长石颗粒之间,应为次生矿物。该组花岗岩应为二长花岗岩。第2组花岗岩:碱性长石(35%)主要为条纹长石和微斜长石,晶形为半自形到它形,条纹长石具条纹状构造,微斜长石有特征的格子双晶,条纹长石含量大于微斜长石;石英(30%)呈它形粒状,边缘呈锯齿状,发育波状消光;斜长石(20%)部分发生绢云母化蚀变;白云母(7%),根据形态不同可分为两种,一种呈片状分布,自形至半自形,端面清晰不与其他造岩矿物呈交代反应边关系,还有一种分布于碱性长石颗粒边部或颗粒内部;黑云母(3%)晶体较大,分布有独居石;石榴子石(3%)部分晶形较为破碎,裂隙充填有石英脉,并且边缘发生绢云母化及帘石化;电气石(2%)晶形为半自形至它形,部分电气石晶体破碎。这组矿物组合是典型的淡色花岗岩的矿物组成。3岩石的地球化学特征3.1稀土元素及微量元素的测试方法公婆泉花岗岩体的岩石地球化学分析由教育部造山带与地壳演化重点实验室完成,采用熔片法对样品的主量元素进行测试,使用扫描型波长色散X射线荧光光谱仪分析,仪器型号为ARLADVANTXP+,误差<5%。微量元素、稀土元素采用ICP-MS方法分析,测试之前将样品进行高压罐溶样,测试仪器型号为FinniganMATElement2,误差<10%。分析结果见表1。3.2长质矿岩由于公婆泉花岗岩体矿物组成的不同,我们将其分成两组进行讨论,即二长花岗岩和淡色花岗岩。二长花岗岩样品包括BS07-136,BS07-138AB09-112和AB10-84,淡色花岗岩样品包括BS07140,AB10-83,AB10-85和AB10-86。3.2.1白云母充填充填矿物颗粒该组样品的矿物组成为碱性长石+石英+斜长石+黑云母+白云母,其中白云母呈脉状充填在其他矿物颗粒之间,应为蚀变产物。该组样品SiO该组花岗岩稀土元素总含量较高(ΣREE=44.00~190.83μg/g),(La/Yb)3.2.2有色矿物含量这类花岗岩以含有原生白云母+石榴子石+电气石等富铝矿物、暗色矿物含量低为特征。SiO该组花岗岩的稀土元素总含量相对较低(ΣREE=7.21~28.04μg/g),并且轻、重稀土元素的分异现象也不明显,(La/Yb)4la-sicpms年代学与hff事件的性质4.1年代学测定结果选取样品BS07-136(二长花岗岩)作为锆石激光探针年龄分析对象,通过CL和BSE图像分析,选择测点位置,然后采用激光剥蚀等离子体分析技术(LA-ICP-MS)对锆石进行微区原位单点U-Pb同位素定年。锆石U-Pb年龄测定和微量元素分析在中国科学院地质与地球物理研究所多接收等离子体质谱实验室使用MC-ICPMS(Neptune)193nm激光器(GeoLas)Q-ICP-MC(Agilent7500a)进行。实验中采用He作为剥蚀物质的载气,用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐标准参考物质NISTSRM610进行仪器最佳化,使仪器达到最高的灵敏度、最小的氧化物产率、最低的背景值和稳定的信号。锆石年龄测定采用外标校正方法,每隔5个样品分析点测一次标准,以保证标准和样品的仪器条件完全一致。在分析样品的前后各测2次NISTSRM610,以Si做内标来测定锆石中U,Th,Pb的含量。采用国际标准锆石91500作为外标标准物质。详细的实验原理及流程参见文献[26]。样品的同位素比值及元素含量计算采用GLITTER(Ver4.0,MacquarieUniversity)程序,并应用Andersen从锆石阴极发光图像(图6)可知,锆石晶形较好,大部分为长柱状,少部分为短柱状,长短轴之比为2:1~4:1。大部分锆石发育有岩浆型韵律环带结构,少量锆石内部较为模糊,可能是退晶质化等后期作用影响。锆石Th,U含量较高,Th/U比值较大(>0.336),具有典型的岩浆锆石特征本次测试共选取21颗锆石,共有21个测点(图6),结果见表2。21号锆石打点位置位于核部,并且其Th,U含量也相对偏高,所得年龄较老(449±4Ma),可能是捕获/继承锆石。除21号锆石外,其余锆石的打点位置集中在环带处,其中11号和17号锆石所得年龄值较小(382±8Ma和309±8Ma),仔细分析锆石CL图像(图6)和BSE图像(图略)发现,造成年龄偏小的原因可能为11号锆石的打点位置有裂缝,而17号锆石环带模糊,可能是因为放射性成因铅的丢失导致年龄数据偏低。其余18个4.2质谱条件及标样参照锆石阴极发光(CL)图像进行了锆石Hf同位素原位测试。实验在中国科学院地质与地球物理所配有193nm激光取样系统的Nepture多接受电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)上进行。激光斑束直径63μm,激光剥蚀时间为26s,激光脉冲频率6Hz,激光脉冲能量100mJ,采用锆石国际标样91500做外标。详细的分析流程见文献[31]。5讨论5.1长火山岩组合根据公婆泉花岗岩体的矿物组成和地球化学特征的不同,可将其分为两种不同的花岗岩类型。野外观察并未发现公婆泉花岗岩体具有明显的相带两者应形成于同一地质作用过程,但由于不同阶段温度、压力条件的不同,使其具有不同的矿物学和岩石地球化学特征。淡色花岗岩(BS07-140,AB10-83,AB10-85和AB10-86)的主要矿物组成为石英+斜长石+钾长石+白云母+石榴子石+电气石+黑云母(图2(c)~(f))。白云母有两种:一种呈片状分布(图2),电子探针结果(略)表明其富Ti,Na和Al,贫Mg和Si,应属于原生白云母;另一种主要分布于碱性长石颗粒边部和内部,呈脉状分布,与二长花岗岩中白云母类似,应是后期蚀变作用的产物。该种组合是典型淡色花岗岩的矿物组合二长花岗岩(BS07-136,BS07-138,AB09-112和AB10-84)中也存在白云母,呈脉状或细鳞片状分布,多出现在碱性长石、黑云母等边部(图2(a)和(b))与淡色花岗岩中呈脉状分布的白云母一样,应为次生白云母,是后期蚀变的产物。二长花岗岩的地球化学特征总体表现为富硅高碱贫镁,A/CNK=0.98~1.22,平均1.12(>1.1),CIPW标准矿物中刚玉含量为2.29%~6.35%(>1%),应属过铝质S型花岗岩。目前普遍认为,过铝质S型花岗岩主要由地壳中–上部熔融而形成值得注意的是在岩石地球化学特征上,两种花岗岩的稀土元素特征具有明显的不同。与二长花岗岩类相比,淡色花岗岩的稀土元素总量相对较低,轻、重稀土元素分异不明显,并具有明显的Eu负异常。这主要是由于其矿物组成中含有石榴子石,在花岗质岩浆中石榴子石强烈富集重稀土而亏轻稀土元素,并具有低的Eu分配系数,使得岩石出现明显的Eu负异常。另外,二长花岗岩的Eu异常不明显,其原因可能为斜长石分异作用较弱或者温度、氧逸度较高。考虑到样品Hf同位素特征表明此类岩石形成过程中有幔源物质的加入,因此该过程的温度也必然较高,故高温可能是造成二长花岗岩类的Eu异常不明显的原因。综合上述两种不同类型的花岗岩,我们认为公婆泉花岗岩体形成于碰撞后的环境。碰撞后阶段指主碰撞构造事件之后到板内非造山阶段开始之前这段特定地质时期另外,相邻区域的构造–沉积建造特征也反映了该区早古生代末的碰撞造山事件。位于公婆泉花岗岩体南部墩墩山附近的泥盆系地层表现出火山磨拉石建造的特征。该泥盆系地层下部具有海相磨拉石特征,属于同造山期的产物;上部具有上磨拉石建造特征,属于造山期后的产物5.2北北方地区中带的组成公婆泉花岗岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果中,北山造山带是西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块的结合部,大地构造背景十分复杂。研究区广泛分布的众多地体在三大板块的相互作用下经历了多次增生拼合,在复杂的地质过程中,北山境内自北向南以此形成了红石山–百合山–蓬勃山蛇绿岩带、红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩带以及明水–小黄山蛇绿岩带。其中,红柳河–牛圈子–洗肠井蛇绿岩、明水–小黄山蛇绿岩带和公婆泉岛弧带共同构成了北山中带,相关资料表明该带是一条早古生代的俯冲带值得注意的是,北山中带的俯冲过程从西向东延伸距离很大,在地质演化过程中,很容易出现东西部地质过程的不同步性。相关的火山岩研究也表明,公婆泉岛弧带的西段是在陆壳基底上发育起来的,而东段(东七一山火山弧