沙巴地区新生代碎屑岩物源分析及构造意义:锆石年代学和Lu-Hf同位素组成约束

沙巴地区位于印度‒澳大利亚、太平洋和菲律宾海板块交汇区,其发育的新生代沉积对理解婆罗洲北部的沉积‒构造演化具有重要意义。本文对沙巴北部始新世‒中新世碎屑岩开展岩石学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素研究,结果表明:该套碎屑岩包括岩屑石英砂岩和长石岩屑石英砂岩,其中始新统Trusmadi组碎屑锆石年龄主要峰值为160 Ma和120 Ma,对应年龄群(185~145 Ma和140~100 Ma)的εHf(t)值分别为–15.6~+14.8和+0.6~+12.2,表明源区新生地壳物质贡献明显。始新统‒中新统Crocker组碎屑锆石年龄主要峰值为248 Ma,次要峰值为1860 Ma、438 Ma、280 Ma和120 Ma,主要年龄群(265~220 Ma)的εHf(t)值为–11.9~+9.9。中新统Kudat组的碎屑锆石年龄集中在120 Ma、εHf(t)值(+1.8~+9.0)均为正值,次要峰值174 Ma。本次研究认为Trusmadi组砂岩物源主要受控于越南大叻带和婆罗洲西部中生代花岗质岩及古晋带再循环沉积物,Crocker组主要源自婆罗洲西部和马来半岛东部中生代火成岩,以及沙巴本身。Kudat组砂岩物源主要来自沙巴蛇绿岩及部分巴拉望陆块的再循环沉积物。此外,少量始新世岩浆成因碎屑锆石暗示沙巴地区存在始新世与古南海板块俯冲相关的岩浆作用。

西南婆罗洲中生代构造归属:班达弧vs.印支陆块?

西南婆罗洲施瓦纳山杂岩体作为婆罗洲最大的岩体,保存了丰富的中生代岩浆记录,是研究中生代古太平洋俯冲体系表现形式的关键区域.但是以往对中生代西南婆罗洲构造归属的讨论存在班达弧和印支陆块两种截然不同的认识.为此,本文选取了施瓦纳山杂岩体中新识别的晚白垩世中-基性火成岩开展了系统的年代学、主-微量元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究.锆石年代学研究表明该套晚白垩世中-基性火成岩形成于101~90 Ma.该套火山岩具有高镁火成岩的特征,以富集大离子亲石元素和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta和Ti)为特征,具有岛弧岩浆岩的配分模式.它们的初始(87Sr/86Sr)i=0.70450~0.70635,εNd(t)=–1.6~+1.7,锆石原位εHf(t)=–0.9~+12.3,其初始(206Pb/204Pb)i=18.73~18.83,(207Pb/204Pb)i=15.66~15.67,(208Pb/204Pb)i=38.78~39.88,显示出类似太平洋洋中脊玄武岩型的Pb同位素组成.地球化学数据表明,该套中-基性火成岩源自俯冲板片派生组分交代的地幔楔源区.区域对比研究表明,西南与西北婆罗洲的侏罗纪至白垩纪岛弧火成岩均具有相似的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成和一致的岩浆作用期次(85、110、135和155 Ma),说明在西南与西北婆罗洲之间缺乏早中生代时期的缝合边界,证实了西南婆罗洲并非起源自班达弧,两者一起在晚白垩世时期共同受到了古太平洋西向的俯冲-回撤作用.

早三叠世-晚白垩世古太平洋俯冲:沙巴的弧前岩浆记录

厘定东亚大陆边缘中生代弧前岩浆记录以限定其俯冲边界及其时序,是解码古太平洋俯冲体系的关键.基于婆罗洲所处特殊大地构造位置且其具有弧前指示意义的基性-超基性岩石报道较少,本文选择菲律宾巴拉望构造带南延之婆罗洲沙巴地区开展了系统研究.对昔加麦火成岩、古达、特鲁比和达弗尔湾蛇绿岩基性岩及相关岩石的全岩Ar-Ar和锆石U-Pb年代学、全岩元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明:沙巴基底发育有前三叠系岩石,构造上亲缘于华夏陆块或地处巽他古陆东缘.原定义为“沙巴非蛇绿岩的昔加麦基底岩石”的安山岩和英云闪长岩等形成于251~179 Ma,具埃达克质岩石地球化学属性,87Sr/86Sr(i)=0.70285~0.70307,εNd(t)=+6.5~+7.7,具太平洋洋中脊玄武岩(Mid-Ocean Ridge Basalt,MORB)型Pb同位素组成,源自俯冲板片派生组分交代的地幔源区,是古太平洋俯冲体系的重要组成部分.限定出沙巴地区蛇绿岩的形成时代介于早-中侏罗世至晚白垩世(约185~85 Ma),其中特鲁比蛇绿岩可能较早发育(约185~140 Ma)、古达蛇绿岩主体形成于早白垩世(约135~112 Ma)、而达弗尔湾蛇绿岩形成持续至晚白垩世(约85 Ma).沙巴蛇绿岩中镁质岩石发育具相似Sr-Nd-Pb同位素组成的MORB型、高铌和富铌基性岩,其87Sr/86Sr(i)=0.70291~0.70567,εNd(t)=+6.6~+10.2,(206Pb/204Pb)i=17.91~19.00、(207Pb/204Pb)i=15.43~15.58和(208Pb/204Pb)i=37.61~38.47,其源区受板片派生熔体的交代改造,形成于古太平洋俯冲弧前背景.该研究限定出东亚大陆边缘的古太平洋西向俯冲至少自早三叠世(约251 Ma)即已启动、并持续至晚白垩世(约85 Ma),具长寿命(>150 Ma)“多阶段幕式进撤”的安第斯型俯冲特征,其白垩纪俯冲前锋位于现今中国台湾东部、菲律宾西部,经沙巴、延入古晋带、甚至帕朗卡拉亚一线.该地区构造格局直至晚白垩世末期-新生代早期才转换为现今西太平洋俯冲体系.