华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130~125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156~139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70^-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387~2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64^+6.22、tDM1=537~969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30^-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917~2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160~139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130~120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156~139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139~130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130~125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。

吉南白山地区早白垩世岩浆岩U-Pb年代学、岩石地球化学、Hf同位素证据:对华北克拉通破坏的制约

对华北克拉通东北部早白垩世岩浆岩开展锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Hf同位素研究,能约束其岩石成因与构造背景,并为深入探讨晚中生代华北克拉通东北部岩石圈形成与演化提供依据。吉南白山地区的兴林花岗斑岩、红土崖安山质晶屑凝灰岩和江源含角砾流纹质岩屑晶屑凝灰岩的锆石为岩浆成因,结晶年龄分别为130±1Ma、128±1Ma和120±1Ma。兴林花岗斑岩和红土崖安山质晶屑凝灰岩具高SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Sr含量及高Na_(2)O/K_(2)O,Sr/Y和(La/Yb)_(N)比值,贫Y、Yb,富集LILE(如Ba、Th、U),亏损HFSE(Nb、Ti、P),具有微弱的负铕异常(δEu=0.82~0.94),具埃达克质岩石特征。兴林花岗斑岩富碱,低TiO_(2)含量,铝饱和指数A/CNK=1.06~1.14,表现为右倾型稀土配分模式,全岩锆饱和温度为798~815℃,属I型花岗岩。兴林花岗斑岩ε_(Hf)(t)介于-17.96~-0.19,两阶段模式年龄t_(DM2)=1197~2313Ma,指示兴林花岗斑岩源自古元古代-中元古代的加厚镁铁质下地壳部分熔融。红土崖安山质晶屑凝灰岩ε_(Hf)(t)介于3.37~5.47,两阶段模式年龄t_(DM2)=830~967Ma,暗示红土崖安山质晶屑凝灰岩是新元古代拆沉榴辉岩质下地壳部分熔融并交代地幔橄榄岩的产物。结合江源含角砾流纹质岩屑晶屑凝灰岩ε_(Hf)(t)(-2.69~1.00),两阶段模式年龄t_(DM2)=1115~1349Ma,可知吉南地区早白垩世岩浆岩ε_(Hf)(t)具有不均一性,岩浆源区存在多组分的特点,既有古老地壳,也存在新生地壳,指示多阶段地壳生长过程,暗示华北克拉通东北部陆壳在元古代演化过程中存在两次增生事件。综合研究表明,早白垩世古太平洋板块(伊泽奈崎)的俯冲回撤导致增厚的华北克拉通东北部地壳整体处于伸展的构造背景下,并自西向东发生拆沉减薄,拆沉下地壳的部分熔融形成区域广泛分布的埃达克质岩石。