胶-辽-吉造山带辽河群含钴层位里尔峪组变火成岩成因机制及其对复杂构造演化过程的制约

辽河群里尔峪组变基性岩与变长英质粒状岩石记录了胶-辽-吉古元古代造山带复杂演化过程的重要信息。该组不仅是辽东钴富集成矿的关键层位,也是深入探讨胶-辽-吉造山带古元古代起始构造背景及其演化过程的关键研究对象。本文通过野外地质调查、岩相学、全岩地球化学、锆石年代学以及Lu-Hf同位素的综合研究,对里尔峪组中变基性岩与变长英质粒状岩石的原岩属性、成因机制、年代格架及构造背景进行了深入研究,结合胶-辽-吉带古元古代的构造演化过程及其与Co元素的初始来源的内在成因关系进行了初步讨论。里尔峪组变基性岩岩石主要由斜长角闪岩与变角闪石岩组成,变长英质粒状岩石包括浅粒岩和变粒岩。野外观察发现大量变基性岩侵入到变长英质粒状岩石中。锆石U-Pb定年结果表明,变基性岩的原岩形成时代为2160~2130Ma,变长英质粒状岩石原岩的形成时代为2200~2160Ma,两者共同经历了1950~1850Ma古元古代变质事件的改造。根据地球化学特征,变基性岩可分为三种类型:第一类斜长角闪岩属于拉斑玄武岩系列,轻微富集LREE,类似E-MORB特征,Nb、Ta、Ti、Zr和Hf轻微亏损,暗示有限的流体交代和地壳混染,变质锆石ε_(Hf)(t)值为-2.3~5.9,t DM1集中在2200~2100Ma,表明其原岩来源于亏损的软流圈地幔,指示古元古代新生地壳生长事件;第二类斜长角闪岩属于钙碱性系列,具有右倾的稀土元素配分曲线,Nb、Ta和Ti元素明显亏损,Zr、Hf正异常,表明其原始岩浆在离开源区后可能经历了地壳混染;第三类变角闪石岩属于超基性岩,REE总量相对偏高,LREE相对富集,Nb、Ta、Ti、Zr和Hf明显亏损,显示出有限的地壳混染和大量流体交代,岩浆锆石ε_(Hf)(t)值为-2.3~6.7,t DM1集中在2500~2200Ma;变质锆石ε_(Hf)(t)值为-5.9~-0.4,t DM1集中在2500~2300Ma,其原岩应来源于富集的岩石圈地幔。在变长英质粒状岩石中,变粒岩的SiO 2含量低于浅粒岩的,二者原岩均属于钙碱性系列并具有相似地球化学属性,暗示原岩来源于相同的岩浆源区。变长英质岩LREE富集而HREE相对亏损;Zr、Hf正异常,而Nb、Ta和Ti元素明显亏损,与弧源陆壳岩石特征相似;岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值集中在-2~4,变质锆石ε_(Hf)(t)值则集中在-7~-1,两者t DM2集中在2900~2600Ma之间,表明其原岩为大陆下地壳太古宙TTG的部分熔融的产物。变长英质粒状岩石与变基性岩均指示其原岩形成于弧后盆地的构造环境,并经历了弧后盆地持续张裂至碰撞造山的演变过程,该过程可以划分为三个阶段:(1)2200~2160Ma期间,狼林陆块与北澳大利亚克拉通之间的大洋板块由西南向东北俯冲,随着俯冲的大洋岩石圈板块后撤,岩石圈开始伸展导致弧后盆地初始张裂;这一伸展作用导致软流圈地幔上涌,加热上覆太古宙大陆地壳;而由于持续的加热,大陆地壳开始部分熔融,形成了大量酸性火山岩(里尔峪组)及酸性侵入岩(条痕状花岗岩)。(2)2160~2130Ma期间,随着俯冲的大洋岩石圈板块后撤,导致上覆岩石圈进一步伸展减薄,弧后盆地继续拉张,软流圈地幔进一步上涌,减压熔融形成2160~2130Ma的基性岩浆;与此同时,软流圈上涌加热上覆岩石圈地幔,部分熔融形成少量富集型基性岩浆。(3)1950~1850Ma期间,狼林陆块与龙岗陆块发生陆-陆碰撞造山作用,并发生区域内角闪岩相-麻粒岩相变质作用;更为重要的是,里尔峪组钴的来源可能与基性岩浆作用密切相关,火山喷发过程中沿裂隙的流体从基性岩中萃取了Co元素,进而在里尔峪组沉淀形成富钴层位,并经历了古元古代变质-变形事件的改造。