西昆仑康赛音-红山顶地区基性-超基性岩年代学、岩石地球化学特征及构造背景分析

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作者农明智
来源中国地质大学(北京)
出版年2015
摘要
西昆仑造山带地处青藏高原西北缘,是古亚洲洋构造域和特提斯洋构造域的结合部位,在漫长的地质历史演化过程中,经历了自太古代陆核形成、俯冲、碰撞和陆内构造作用在内的多个构造-岩浆演化阶段。西昆仑造山带在构造演化上至今仍存在着诸多悬而未决的重大地质问题。首先是,西昆仑地区于何时、何地发生大洋的开合演化;其次是,塔里木板块和西昆仑地块在何时、何地俯冲、碰撞,碰撞后又是如何演化的;再次是,西昆仑造山带广泛发育的加里东期和海西期构造-岩浆活动与西昆仑大洋的闭合关系如何;最后是,西昆仑经历了复合造山运动,造山活动的时限如何。本文通过对研究区基性-超基性岩的研究,试图探讨其对西昆仑地区构造演化的约束作用和对西昆仑地区构造单元划分的指示意义。研究区的基性-超基性岩是昆仑造山带构造演化过程中的产物。本文在对康赛音-红山顶地区基性-超基性岩进行了详实的野外地质调查的基础上,结合室内综合研究工作,运用岩石学、元素地球化学及同位素年代学等研究方法,确定了基性岩、超基性岩的岩石类型,对岩石成因、源区性质、成岩时代、构造归属进行了详细的分析,并结合区域成矿特征和研究区矿化信息,对研究区的成矿潜力进行了初步分析。研究成果如下:1、康赛音-红山顶地区基性-超基性岩主要分布于工作区中部-库牙克断裂以北的红山顶一带,其中的辉长岩体是中昆仑构造岩浆弧带的组成部分。根据地质特征和岩石学特征,可以将这些岩石划分为超基性岩块、辉长岩岩片和辉长岩岩体。超基性岩岩块由滑石岩、蛇纹岩和橄榄岩组成;辉长岩岩片由角闪辉长岩和角闪正长辉长岩组成;辉长岩岩体的主体部分为辉长岩,也可见少量辉长闪长岩。2、LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学的研究表明,辉长岩岩片中两件辉长岩的锆石U-Pb年龄分别为441±8Ma、351±2Ma,代表两次不同的构造-岩浆事件,分别为晚奥陶世(O3)和早石炭世(C1)岩浆作用的产物;辉长岩体中两件辉长岩的锆石U-Pb年龄分别为252±3Ma、224±5Ma,分别为晚二叠世(P3)和晚三叠世(T3)构造-岩浆作用的产物,说明研究区经历了多个期次的构造伸展、地壳拉张作用。3、在地质特征上超基性岩岩块与辉长岩岩片、枕状玄武岩及硅质岩混杂一处,很可能是蛇绿混杂岩的组成部分。本文超基性岩以代表亏损程度较强的方辉橄榄岩为主,在主量元素上具有富MgO、贫铝、钙、碱的特点,Mg#为0.90~0.94,均值为0.92,m/f(Mg/Fe原子数比)为9.20~14.5,均值为11.5,说明超基性岩很有可能是高度熔融的上地幔残余部分。稀土元素总量(ΣREE)极低,含量介于5.47×10-6~9.50×10-6之间(均值为7.22×10-6),稀土配分曲线表现为轻稀土弱富集的右倾型式[(La/Yb)N=3.40~7.77],具弱Eu异常(δEu值为0.89~2.14),无Ce异常(δCe=0.90~1.16)。微量元素显示出大离子亲石元素相对富集而高场强元素相对亏损的特征,具明显的U-Pb高正异常,Nb-Ta-Ti的负异常,显示出明显的受俯冲流体交代的特征,形成于SSZ构造环境。岩石地球化学特征反映出超基性岩经历了两个过程:即先由原始地幔岩经历了大约20%~25%的部分熔融,后又叠加了洋壳俯冲消减过程中的流体交代。经综合研究表明,本文的超基性岩应是麻扎-康西瓦-苏巴什-木孜塔格峰-阿尼玛卿蛇绿混杂带的一部分,是古特提斯洋洋壳的残留,其形成时代为351±2Ma。4、在地质特征上辉长岩岩片与超基性岩岩块、玄武岩及硅质岩混杂一处,很可能是蛇绿混杂岩的组成部分。所分析的两件辉长岩岩片均属拉斑系列,主量元素上具有低SiO2(分别为47.36%、47.83%)、高TiO2(分别为2.21%、2.66%)、高Al2O3(分别为13.05%、15.41%)、高CaO(分别为9.24 %、9.35%)和高FeOt(分别为15.99%、13.07%)、高MgO(分别为7.98 %、5.52%)、Alk含量低(分别2.09%、3.83%,且Na2O>K2O)的特点。2件辉长岩样品的稀土元素总量(ΣREE)分别为84.4×10-6、139×10-6,均高于球粒陨石和原始地幔的相应值。分析样品的(La/Yb)N值分别为0.66、2.44,显示了轻、重稀土元素之间的分馏作用微弱。无Eu的异常,δEu值分别为1.01、1.09;无Ce异常,δCe值分别为0.95、0.97。两件辉长岩岩片的稀土元素分配型式存在差异:一种类似于N-MORB,为轻稀土元素稍微亏损的左倾型式;另一种为轻稀土元素稍微富集的右倾型式,类似于于E-MORB或OIB。而微量元素分配模式图仅有一种类型,总体表现为中部隆起的特征,显示出大离子亲石元素(Rb、Ba、K)的亏损,不相容元素(U、Pb)的相对富集,具明显的U、Pb正异常,无Nb-Ta-Ti负异常,该特征与俯冲作用有关的弧玄武岩明显不同,暗示其可能形成于板内环境或离散板块边缘环境。构造环境判别表明,晚奥陶世辉长岩岩片(O3)属于洋中脊环境或洋中脊向大洋板内的过渡环境,而早石炭世辉长岩岩片(C1)属于大洋板内环境,综合区域地质构造演化历史、岩石野外地质特征及岩石地球化学特征,认为本文的晚奥陶世和早石炭世辉长岩岩片分别是原特提斯洋和古特提斯洋洋壳的残留,古特提斯洋开始裂解的时限在早石炭世之前,是在原特提斯洋弧后的基础上进一步扩张形成的。5、不论是晚二叠世(P3)还是晚三叠世(T3)辉长岩均属于钙碱性岩石系列,在主量元素上均具有富CaO,高Al2O3,Alk含量高且稳定,贫FeOt、MgO、TiO2的地球化学特征,类似于汇聚板块边缘的同类型钙碱性火成岩。在微量元素的原始地幔标准化图解中两个时代的辉长岩均表现出相对富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而相对亏损高场强元素的特征,具体表现在大离子亲石元素(LILE,如Rb、Ba、K)和轻稀土元素(LREE) 的富集,具明显的Pb正异常和Nb-Ta(Zr-Hf)-Ti负异常的与俯冲作用密切相关的地球化学特征,而区别于板内背景的同类型岩石,暗示辉长岩的源区可能经历了俯冲流体的交代作用。两个时代的辉长岩所表现出的类似于地壳的地球化学特征不是由地壳混染造成的而是其源区自身演化的结果。辉长岩的源区与大洋俯冲消减、析出流体以及消减过程携带一定量陆源物质的再循环密不可分。构造环境判别表明,晚二叠世(P3)和晚三叠世(T3)辉长岩均明显表现出板块汇聚边缘的构造属性,并且更偏向于活动大陆边缘弧性质,与古特提斯洋的演化密切相关,说明至晚在晚二叠世时古特提斯洋已经进入俯冲消减阶段。结合区域地质构造演化历史和岩石地质特征、岩石地球化学特征,认为晚二叠世(P3)辉长岩体形成于活动大陆边缘的弧后拉张环境而晚三叠世(T3)辉长岩体则形成于碰撞造山后的间歇性拉张环境,并且它们在很大程度上可能受库牙克断裂的控制。6、研究区内发现了众多的铁矿化和铜矿化,铁矿化主要为镜铁矿化,铜矿化为孔雀石化和铜蓝化。镜铁矿化主要以各种不规则的脉状充填于不同时代、不同类型岩石的节理和裂隙中;而铜矿化类型主要有矽卡岩型铜矿化、沉积岩型铜矿化和斑岩型铜矿化。这些矿化均可以跟区域上处于相同成矿带的同类型矿床或矿化进行对比,它们均指示研究区有很好的成矿潜力。

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