甘肃北山新场花岗岩的成因、构造意义:来自地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素的约束

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单位南华大学资源环境与安全工程学院;稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室;中核集团核工业北京地质研究院;中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用和资源评价重点实验室;湖南省地质灾害调查监测所;
来源地质学报
出版年2025
期号08
摘要
新场位于甘肃北山南部东段,是研究北山南部构造演化及开展高放废物地质处置选址评价的关键区域。新场岩体主要由中细粒黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩和片麻状英云闪长岩三个岩相单元组成。黑云母二长花岗岩与花岗闪长岩表现出富硅、富钾(K2O>Na2O)、富碱、铝含量中等特征,属于弱过铝质的高钾钙碱性A2型花岗岩,而英云闪长岩则低硅、富钠(K2O2O)、低碱、铝含量中等,属于准铝质的中钾钙碱性I型花岗岩。三种花岗岩都富集大离子亲石元素(如Rb)和高场强元素(如Th、Zr、Hf),但亏损大离子亲石元素(如Ba、Sr)和高场强元素(如Nb、Ta、Ti),具有典型的岛弧花岗岩特征。稀土元素分析表明,三者存在显著的轻重稀土分馏,其中轻稀土相对富集且分馏较强,而重稀土相对亏损且分馏较弱,特别是黑云母二长花岗岩与花岗闪长岩显示出强烈的铕亏损。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,这些岩体的年龄分别为262.9±5.2 Ma、264.4±3.6 Ma、259.4±6.3 Ma,表明花岗岩形成于中二叠世至晚二叠世。锆石Lu-Hf同位素分析表明,三个岩相单元的εHf(t)和tDM2分别为7.9~11.0、5.2~9.8和4.6~6.4,以及756~560 Ma、933~637 Ma和967~848 Ma,暗示这些花岗岩岩浆可能源自新元古代地壳的部分熔融。黑云母二长花岗岩与花岗闪长岩的形成经历了角闪岩的部分熔融,且后期岩浆分离结晶作用较强,而英云闪长岩形成于角闪岩的部分熔融,岩浆分离结晶作用较弱,三者均为同源岩浆演化的产物。结合构造演化背景,中二叠世北山南部处于碰撞后伸展环境,且南部洋盆在该时期前闭合,形成辉铜山-账房山蛇绿岩带。新场区域不具备矿产资源成矿潜力,这也可为北山高放废物地质处置提供一定启示。

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