甘肃合黎山古元古代花岗岩锆石U-Pb年龄、岩石地球化学特征及其对阿拉善地块南缘构造环境的约束

分布于阿拉善地块南缘的龙首山岩群是金川镍矿的直接围岩,其形成时代和构造背景存在较大争议。在阿拉善地块南缘新发现的侵入于龙首山岩群的合黎山古元古代花岗岩体岩性为二长花岗岩、正长花岗岩及正长岩。岩石地球化学分析结果显示,合黎山花岗岩Al_(2)O_(3)/(CaO+Na_(2)O+K_(2)O)值为0.91~1.06,K_(2)O/Na_(2)O为1.10~1.44,属钾质碱钙性花岗岩,岩石相对富集Rb、Ba、Th、K等大离子亲石元素,亏损Ta、Nb、P、Zr、Hf、Ti等高场强元素,具有弧岩浆的地球化学特征,形成于俯冲带岩浆弧构造环境。LA−ICP−MS锆石U−Pb测年结果表明,合黎山二长花岗岩的形成年龄为1859±12 Ma,侵位于古元古代晚期,揭示龙首山岩群变质地层的形成时代大于1.85 Ga,反映阿拉善地块南缘在古元古代晚期可能处于俯冲消减过程。

阿拉善地块南缘镁铁-超镁铁岩形成时代及地球化学特征

阿拉善地块南缘是镁铁超镁铁岩体的重要分布区 ,自北而南可分为北大山岩带、龙首山岩带和北海子岩带。北大山岩带以野芨里含长辉石橄榄岩侵入体为代表 ,Sm_Nd岩石矿物等时线年龄为 773.1± 10 .8Ma,εNd(t)=+0 .8～ +10 .8,ΣREE为 7.5 9× 10 -6～ 2 0 .34× 10 -6;龙首山岩带以金川二辉橄榄岩体和藏布台单辉橄榄岩为典型代表 ,Sm_Nd岩石矿物等时线年龄分别为 15 0 8± 31Ma和 15 11± 16 8Ma ,基本为同期幔源产物 ,金川岩体平均ΣREE为 3.33× 10 -6～ 115 .5 2× 10 -6,εNd(t) =- 1.9～ - 4 .3,藏布台εNd(t) =+2 .6～ +2 .9,差异显著 ;北海子岩带岩体分布有限 ,其中辉长岩体Sm_Nd岩石矿物等时线年龄为 14 4 0± 2 2 0Ma ,εNd(t) >0 ,ΣREE为 179.6 4× 10 -6～ 2 0 7.76× 10 -6。龙首山岩带和北海子岩带可能同为中元古代早期超地幔柱作用下地幔派生岩浆的产物 ,εNd(t)值的差异反映了各自岩体成岩过程的不同 ;野芨里岩体形成于新元古代 ,是亏损地幔的产物 ,与金川等岩体的形成环境和物质来源有显著不同。

阿拉善地块南缘构造活动特征与青藏高原东北缘向外扩展的最新边界

青藏高原向北东方向扩展的方式及最新扩展边界的位置,是目前青藏高原东北缘构造变形研究的热点。基于近年来对阿拉善地块南缘及邻区活动构造运动特征调查和定量研究结果,重点总结了阿拉善地块南缘活动断裂几何图像及运动特征,指出以前普遍认为的稳定阿拉善地块内部在新生代晚期发育了一系列规模不等、运动性质各异的活动断裂,这些活动断裂是青藏高原向外扩展过程中新生或先存断裂复活的结果,断裂对区域地貌的控制作用形成了阿拉善地块南缘的地貌和构造边界。综合新生代变形、构造地貌、低温年代学、大地测量与现代地震活动等资料和研究结果,认为青藏高原东北缘新生代中晚期以来发生了有序的向外扩展,形成了两个有重要意义的扩展边界:一是在10 Ma左右形成的以祁连山北缘断裂为主要边界控制构造的、完整清晰的青藏高原东北缘地貌及构造边界;二是在新生代晚期3~2 Ma形成的阿拉善地块南缘与祁连山北缘断裂近平行展布的、主要由逆冲断裂所组成的青藏高原扩展最新边界。在现今构造、地貌格局中,阿拉善地块南缘已成为青藏高原东北缘最新的组成部分。

甘肃龙首山—合黎山晚志留世—早泥盆世花岗岩类的成因及其对阿拉善地块西南缘早古生代构造演化的约束

阿拉善地块西南缘在中志留世—早泥盆世究竟是处于古亚洲洋俯冲的构造环境,还是因受控于祁连造山带而处于后碰撞伸展环境?这是探讨该区早古生代构造演化不可回避的重要科学问题。阿拉善地块西南缘出露的早古生代岩浆岩是探讨该问题的重要研究对象,但前人的工作集中于北大山和龙首山的东段。本文在龙首山西段及更西部的合黎山地区选择三个花岗岩体进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和元素及同位素地球化学研究。结果表明,龙首山西段的大佛寺碱性长石花岗岩形成于晚志留世(426±2 Ma),主量元素具有高SiO2(78.03%)、富碱(ALK=7.96%)、低CaO(0.60%)、贫MgO(0.13%)的特征,稀土分布呈明显的"V"型,大离子亲石元素(LILEs)高度富集而高场强元素(HFSEs)中等富集,Ba、Sr、Eu负异常显著,属于铝质A2型花岗岩。合黎山地区的五坝黑云母花岗岩和张家窑花岗闪长岩分别形成于晚志留世(421±2 Ma)和早泥盆世(406±4 Ma),都属于高钾钙碱性I型花岗岩,轻、重稀土分异((La/Yb)N=10.69~13.79),Eu负异常显著(δEu=0.56~0.77),LILEs富集,HFSEs亏损,Nb、Ta负异常和Zr、Hf正异常同时出现。此外,三个岩体的岩浆源区均显示富集型Sr-Nd同位素特征,具有中元古代的二阶段Nd模式年龄,暗示中元古代地壳物质在不同温度下的部分熔融。结合区域资料,阿拉善地块西南缘中志留世—早泥盆世具有钙碱性—高钾钙碱性I型花岗岩、铝质A2型花岗岩和碱性—过碱性花岗岩的岩石组合,指示后碰撞伸展环境,而该区早古生代俯冲阶段(中奥陶世—早志留世;ca.461~441 Ma)和后碰撞阶段(中志留世—早泥盆世;ca.432~397 Ma)的划分与祁连造山带的构造演化是可对比的。