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张刚,任升莲等——江南隆起带后山和茂林岩体年代学、地球化学及其构造意义

已有 994 次阅读 2021-7-15 14:07 |个人分类:论文推广|系统分类:论文交流

江南隆起带后山和茂林岩体年代学、地球化学及其构造意义

张 刚1 任升莲1 陈广涛2 李龙明1 宋传中1 李加好1 林寿发1,3 李振强1

1. 合肥工业大学资源与环境工程学院 合肥 2300092. 安徽省地球物理地球化学勘查技术院 合肥 230022

3. 滑铁卢大学地球科学系 加拿大安大略省滑铁卢 N2L3G1

 摘 要 后山岩体与茂林岩体处于下扬子江南隆起带内,沿江南断裂带两侧分布。二者岩性均以花岗闪长岩为主,主量元素特征显示其属于高钾钙碱性、准铝质—过铝质系列的Ⅰ型花岗岩;微量元素原始地幔标准化蛛网图见Nb、Ta、Ti谷;稀土元素显示其富集轻稀土而亏损重稀土元素,球粒陨石标准化曲线呈现右倾、Eu负异常。两个岩体地球化学特征显示其形成的花岗闪长岩岩浆主要源于地壳物质的部分熔融,可能有少量地幔物质的参与。利用锆石Ti温度计、长石温度计及黑云母温压计获得:后山岩体岩浆侵位温度约为660℃~780℃,结晶温度约为652℃~683℃,成岩温压:T=470℃~653℃,P=0.14~0.25 GPa,大约形成于4.6~8.3 km的深度;茂林岩体岩浆侵位温度约为679℃~768℃。结晶温度约为685℃~728℃,成岩温压:T=496℃~591℃,P=0.15~0.20 GPa,大约形成于5.0~6.6 km的深度。后山岩体花岗闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果140.4±1.5 Ma,茂林岩体花岗闪长岩137.6±1.6 Ma、137.9±1.6 Ma、135.4±1.4 Ma,均属于早白垩世,是江南隆起带内燕山期早期岩浆活动的结果。两个岩体地球化学特征反映出其形成于区域上153~135 Ma时期的挤压向伸展过渡的构造环境下,代表了这一时期以太平洋构造体制主导下的应力作用开始在下扬子地区江南隆起开始逐渐发生转换。

关键词 江南隆起带 Ⅰ型花岗岩 地球化学 LA-ICP-MS锆石U-Pb测年 

 doi: 10.12017/dzkx.2021.046

Geochronology, geochemistry and tectonic significance of Houshan and Maolin pluton in the Jiangnan uplift belt

Abstract:Houshan and Maolin plutons are located in Jiangnan uplift belt and occur along Jiangnan fault zone. Both belong to typical high-potassium calc-alkaline series, quasi-aluminous-peraluminous -type granite. See Nb, Ta and Ti valleys for the standardized cobweb map of the original mantle of trace elements. Rare earth elements showed that they enriched light rare earth elements but lost heavy rare earth elements, and the standardization curve of chondrite showed a right-leaning trend, showing Eu negative anomaly. The granodiorite magma of Houshan and Maolin plutons is mainly derived from partial melting of the crust and may be involved in a small amount of mantle material. Zircon Ti thermometers, feldspar thermometers and biotite thermometers were obtained: The emplacement temperature of Houshan is 660~780, the crystalline temperature is 652~ 683, the diagenetic temperature and pressure are: T=470~653, P=0.14~0.25 GPa, formed at the depth of 4.6~8.3 km; the intrusion temperature of Maolin is about 679~768. Crystalline temperature is about 685~728, diagenetic temperature and pressure: T=496~591, P=0.15~0.20 GPa, formed at the depth of 5.0~6.6 km. The environment of the two plutons is low temperature and pressure, which is similar to the early stage granite formation environment in the Jiangnan uplift zone. The LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the Houshan granodiorite is (140.4±1.5 Ma) and Maolin (137.6±1.6 Ma, 137.9±1.6 Ma, 135.4±1.4 Ma). They belong to Early Cretaceous magmatism of Early Yanshanian magmatism in Jiangnan uplift belt. The tectonic background shows that it was formed in the period of 153 ~ 135 Ma in the region during the transition period from compression to extension, which represents the gradual transformation of the stress under the Pacific tectonic regime in this period.

Keywords  Jiangnan uplift belt,I-Type granite, Geochemical, Zircon LA-ICP-MS U-Pb

下扬子地区江南隆起带位于扬子板块东部,属于江南褶皱造山带的前缘部分,处于近东西向特提斯构造域与北东向环太平洋构造域相互转换的区域(余心起等,2005;Li et al.,2010;宋传中等,2012)。研究区自中生代以来,构造活动强烈,地质演化复杂,经历了多个期次的构造演化,不仅产生了各式各样的构造现象,同时也广泛发育岩浆活动,主要以燕山期中酸性花岗岩为主(谢建成等,2012a,2012b;陈芳等,2013)。近年来,各种定年数据及地球化学研究,基本建立了区域上的年代格架(王德恩等,2011;柯宏飙等,2020)。其中,最主要的成果将区域上中生代岩浆活动主要划分为两期,即早期(约160~137 Ma)和晚期(约136~115 Ma)(杜建国等,2011;王登红等,2012;Wu et al.,2012;周涛发等,2012;张旗等,2013;谢建成等,2016)。早期的岩浆岩主要是典型的“Ⅰ型花岗岩”,以花岗闪长岩、二长花岗岩为主(李双等,2014;施珂等,2017);晚期则多数具有典型 “A型花岗岩”特征为主的花岗岩、正长花岗岩(薛怀民等,2009a;翁望飞等,2011)。

研究区内两个阶段的岩浆岩在岩性、地球化学、年代及其构造环境方面均有不同。目前,学者们将研究区内的早期花岗闪长岩(170~130 Ma左右)称为“C型高钾钙碱性埃达克岩”(翁望飞等,2011),认为其构造背景产于造山后(后造山阶段)或者挤压过后的后碰撞期,是构造体制转换下挤压向伸展的过渡阶段,与中晚侏罗世的板块俯冲挤压有关(周术召等,2016);而晚期的花岗岩(132~109 Ma左右)则产于造山后的伸展阶段,可能与古太平洋板块俯冲角度加大下的弧后拉张有关(闫峻等,2017)。地球化学特征指示了这两个阶段的岩浆岩分别形成于不同的构造背景。

不仅如此,关于研究区内早期的“Ⅰ型花岗闪长岩”的成岩源区及动力学背景主要存在以下几种观点:1)主要来源于“溪口群”千枚岩的部分熔融(陈江峰1993);较年轻的加厚下地壳的部分熔融(谢建成等,2016;陈瑞莉等,2019);以壳源物质为主,存在地幔物质加入(李双等,2014;汪雅菲等,2019);2)幔源岩浆底侵作用造成下地壳的部分熔融(Su et al.2013);3)壳幔混合岩浆作用(周涛发等,2004周洁等,2013)。动力学背景主要有:1)由于华北与扬子板块的碰撞造成陆内造山作用,在后造山阶段,岩石圈减薄造成拆沉作用,使得玄武质岩浆底侵引发下地壳部分熔融(薛怀民等,2009b);2)与太平洋板块俯冲作用(Gu et al.2018)相关的模式,例如太平洋板块俯冲的转向是岩浆活动主要的驱动力(Sun et al.2007);俯冲背景下的板片窗模式,软流圈上涌导致岩石圈下部部分熔融(周翔等,2011Wu et al.2012);太平洋板块向南西俯冲和板块后撤(Wang et al.2011Li et al.2012b)作用;洋脊俯冲及伴随的板片回卷作用(Li et al.2012a);3)陆内拉张与板块俯冲共同作用(邓晋福等,2011)。两个阶段的构造背景时限的不同划分及岩石不同成因的认识制约了对研究区岩浆作用过程的进一步深入研究。

对出露于江南隆起W-Mo成矿亚带内出露面积小的茂林与后山岩体的研究大多集中在矿产勘查方面(卜香萍等,2019);茂林岩体花岗斑岩定年140.7 Ma,花岗闪长岩139.8 MaWu et al.2012),140.8 Ma陈瑞莉等,2019),138.7 MaYue et al.2020)。对岩体本身的成岩年代学及地球化学特征方面的研究尚少,特别是对岩石性质及岩石成因、成岩源区等的研究均存在不足之处。尽管不同学者对两个阶段的岩浆岩所处的构造环境时限进行了划分,但与区域上的岩浆构造演化之间的关系尚未理清。

因此,本文以位于江南断裂带上的后山岩体及断裂带南侧的茂林岩体为研究对象。在野外调查的基础上开展LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年及全岩岩石地球化学的分析测试工作,试图约束后山和茂林岩体的成岩年代、岩石地球化学特征、岩石成因和构造环境,补充和丰富江南隆起带内的岩浆岩构造格架及岩石成因,探究研究区内早期岩浆活动的构造环境及构造意义,进一步探讨江南隆起带内的岩浆活动与构造演化时限之间的联系。

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1 研究区位置图及岩浆岩分布简图

a. 江南隆起带大地构造位置图;b. 江南隆起带岩浆岩分布简图(据谢建成等,2016改);c. 后山及茂林岩体地质简图

Fig. 1 Study area location map and magmatic rock distribution diagram

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