小兴安岭构造带早侏罗世两期俯冲事件:镁铁质侵入岩的锆石年代学、元素地球化学及Sr-Nd-Li同位素制约

位于小兴安岭构造带北缘的二龙山橄榄辉长岩及星火角闪辉长岩,锆石LA-ICP-MS定年结果分别为201±1Ma和186±1Ma。两者的矿物组成不同,星火角闪辉长岩角闪石含量较高(可达15%)。主微量元素组成显示在岩浆演化过程中二龙山橄榄辉长岩经历了橄榄石和单斜辉石的分离结晶,而星火角闪辉长岩主要经历了橄榄石的分离结晶,此外,两者显著的Sr正异常及一定程度的Eu正异常(1.07~1.38),表明两者在岩浆演化过程中都存在明显的斜长石堆晶作用。原始岩浆计算表明两者都具有弧形微量元素组成,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素(Nb和Ta),二龙山橄榄辉长岩属于钙碱性到高钾钙碱性岩浆岩,而星火角闪辉长岩属于钾玄岩系列。两者地幔源区都经历了俯冲沉积物熔流体交代作用的影响。此外,两者具有较为一致的Li同位素组成,同MORB以及岛弧玄武岩的锂同位素组成较为一致,或者略低于MORB,进一步限定俯冲交代物质来源为陆源沉积物。两者具有明显不同的Sr-Nd同位素组成,表明小兴安岭构造带北缘东西侧具有明显的地幔不均一性。位于小兴安岭构造带北缘西侧的186Ma星火角闪辉长岩,同古太平洋板块俯冲后撤导致的弧后伸展拉张有关;而小兴安岭构造带北缘东侧的201Ma二龙山橄榄辉长岩,与位于南部张广才岭构造带东缘的209~202Ma镁铁质岩浆岩带同期,共同揭示牡丹江洋俯冲事件发生的时限为209~201Ma,整体而言牡丹江洋俯冲事件开始的时间南部略早于北部。

小兴安岭构造带早白垩世最晚期镁铁质侵入岩的岩石成因及地质意义

丰丽镁铁质侵入岩位于小兴安岭构造带北缘,其岩石组成主要为角闪辉长岩和辉长岩。其中角闪辉长岩中含有较大的角闪石斑晶,并可见单斜辉石和斜长石包含其中。SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示岩体侵位年代为107±1.0Ma。丰丽岩体具有基本一致的(87Sr/86Sr)i(0.7065)和εNd(t)(-0.17~0.14)组成,表明岩浆上升过程中没有受到地壳物质的混染,且同早中生代镁铁质岩浆岩相比,丰丽岩体的Sr-Nd同位素组成较为富集,可能与古亚洲洋和古太平洋多期次俯冲交代导致大离子亲石元素和轻稀土元素的富集累积有关。全岩主微量元素组成揭示岩浆来源于亏损的岩石圈地幔,其源区物质组成为尖晶石二辉橄榄岩,岩浆经历了较低程度的部分熔融(~3%),岩浆演化过程中经历了明显的橄榄石、单斜辉石、斜方辉石及钛铁矿物的分离结晶。锆石氧同位素组成δ^(18)O值变化于5.0‰~6.6‰之间,平均值为5.8‰,略高于典型地幔锆石的δ^(18)O值,暗示岩浆源区曾受到洋壳上部俯冲沉积物熔流体交代作用影响,同时角闪石矿物的结晶说明原始岩浆含水量较高,也证明源区经历过丰富的流体交代作用的影响。早白垩世最晚期(110~100Ma),东北地区岩浆作用的空间分布范围集中在最东部地区,岩性上主要为碱性岩、双峰式火山岩及少量的镁铁质岩浆岩,说明此时东北地区处于古太平洋后撤导致的陆内伸展拉张环境中,岩石圈地幔发生减压部分熔融形成了研究区镁铁质岩浆岩。