西昆仑塔木其志留纪花岗质杂岩的岩石成因及其对花岗岩类成分多样性的启示

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单位成都理工大学地球与行星科学学院;成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室;
来源成都理工大学学报(自然科学版)
摘要
花岗质杂岩体具有岩石类型和化学成分多样性特征,其成因机制是理解地壳生长演化的关键。本文对西昆仑塔木其地区志留纪花岗质杂岩开展系统的岩相学、岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究,旨在阐明其岩石成因类型与成因机制。塔木其花岗杂岩由低硅花岗岩(英云闪长岩)与高硅花岗岩(黑云母正长花岗岩和淡色正长花岗岩)组成。年代学研究表明,塔木其花岗杂岩体形成于418~422 Ma,属于晚志留世岩浆活动产物。低硅花岗岩具有中等的SiO2含量(67.13%~71.03%),较低的Mg#(31~37)以及较高的CaO(2.53%~3.29%)和Na2O/K2O(1.46~4.03),其A/CNK比值为1.05~1.10,属于钠质钙碱性弱过铝质Ⅰ型花岗岩。低硅花岗岩富集轻稀土而亏损重稀土元素,且具有轻微Eu负异常和变化范围较大的锆石Hf同位素组成(εHf(t)=-18.03~6.95)。高硅花岗岩具有富硅(SiO2=72.96%~75.39%)以及较低的Mg#(14~26)、CaO(0.65%~1.07%)和Na2O/K2O(0.54~0.77)的特征,其A/CNK比值为1.05~1.13,属于高钾钙碱性-钾玄质过铝质高分异S型花岗岩。高硅花岗岩具有轻稀土富集、重稀土亏损和显著负Eu异常特征,其中,淡色正长花岗岩还具有稀土元素四分组效应,其锆石εHf(t)值为-16.25~-2.04。岩石成因分析揭示,塔木其低硅花岗岩起源于新生地壳与古老地壳混合源区的部分熔融,而高硅花岗岩的母岩浆则主要起源于古老地壳的部分熔融。上述I型和S型花岗质岩浆均经历了强烈的结晶分异作用,且S型花岗质岩浆演化晚期还发生了显著的熔体-流体相互作用,从而产生了淡色正长花岗岩的稀土元素四分组效应。本研究表明,地壳源区成分不均一的部分熔融和差异性结晶分异是控制花岗岩成因类型多样性的重要因素,而熔体-流体相互作用则是产生稀土元素四分组效应的关键。

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