新疆木纳布拉克蛇绿岩地球化学特征及形成构造背景分析

木纳布拉克蛇绿岩是新疆境内最大的蛇绿混杂岩带,由超镁铁质岩、镁铁质岩、浅色分异物和变玄武岩组成,形成时代为中元古代晚蓟县世,侵位时代为新元古代早青白口世,可能代表了阿尔金山地区中元古代的板块俯冲带。蛇绿岩可能形成于孤后或孤间有限洋盆小扩张脊;最后侵位到深海沉积物中,形成了造山带中的蛇绿岩。

南阿尔金木纳布拉克地区石英闪长岩的成因:来自地球化学特征、锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素组成的制约

本文对南阿尔金木纳布拉克地区西侧出露在巴什库尔干岩群的石英闪长岩体进行了详细的岩石学、全岩地球化学、锆石年代学和Lu-Hf同位素分析研究。全岩地球化学显示,石英闪长岩的SiO2=55.94%~57.38%,具有高的Na2O/K2O=1.19~1.60比值、准铝质(A/CNK=0.92~0.95)的特征。稀土元素配分图上,所有样品显示弱或无Eu负异常,轻稀土富集和重稀土相对亏损;在原始地幔标准化微量元素蛛网图上,大部分样品相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素,总体显示壳源型高钾钙碱性-钙碱性系列的准铝质I型花岗岩特征。CL阴极发光图像显示,该石英闪长岩中的锆石晶体多为长柱状,自形程度较好,具有清晰的韵律环带结构,利用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb定年分析,获得其年龄为455.5±1.3Ma,结合锆石的CL图像内部结构特征,推断该年龄为石英闪长岩的结晶年龄。该年龄与南阿尔金高压-超高压岩石的高压麻粒岩相退变质年龄一致,且与南阿尔金早古生代第三期岩浆活动时间(460~451Ma)一致。锆石Hf同位素研究获得该岩石的两阶段模式年龄(1512~1823Ma)和Hf同位素组成[εHf(t)=-6.29^-1.35]与南阿尔金同期的~450Ma的早古生代花岗岩一致[tDM2=1331~1789 Ma,εHf(t)=-8.8^-0.4],表明二者源岩的源区具有相似性,主要来自于中元古-古元古地壳物质的重熔再造。在源岩判别图解上,所有样本均落在玄武岩源区附近,推断该石英闪长岩为下地壳玄武岩部分熔融形成。此外,研究区内出露有与该石英闪长岩同时期的超镁铁质岩石,且样品的某些地球化学特征值介于地幔和地壳平均值之间,显示其形成过程中应有幔源岩浆的混入。综合上述研究,推断南阿尔金木纳布拉克地区的石英闪长岩应为南阿尔金俯冲陆壳在折返过程中,由于压力降低导致下地壳玄武岩发生部分熔融并与地幔物质发生混合,后侵入地壳冷却结晶形成。

新疆南阿尔金木纳布拉克构造混杂岩带物质组成及变形特征

木纳布拉克构造混杂岩带位于南阿尔金与东昆仑衔接部位,是古阿尔金洋岩石圈板块由南向北阶段性俯冲的产物,为南阿尔金蛇绿岩带的重要组成部分。通过1∶10 000大比例尺填图和剖面测量,结合显微尺度的构造解析,对该构造混杂岩带的物质组成和变形特征进行研究,将与构造混杂岩带有关的物质组成划分为弱变形的"岩块"与强变形的"基质"两类,并从中识别出9种不同岩石组合的岩块及2种不同类型的基质。在对"岩块"和"基质"构造几何学和运动学特征研究的基础上,重点分析了地质体的构造变形截切关系及组合特征,在构造混杂岩带中识别出6期变形作用,建立了相对构造变形序列,为木纳布拉克构造混杂岩带演化提供了新的构造证据。

南阿尔金木纳布拉克地区巴什库尔干岩群变质岩的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩组的6个样品进行了岩相学、锆石U-Pb定年和Hf同位素组成研究,以期对区内长城纪地层的构造归属划分提供更多的年代学证据。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得红柳泉组钾长片麻岩和角闪片岩的原岩形成年龄分别为1459~1577Ma和<1493Ma、贝壳滩组钙质白云母片岩的原岩年龄为<956Ma,均为中-新元古代;此外钙质白云母片岩还获得499Ma的变质年龄,总体反映了以上3个样品具有阿尔金杂岩的锆石年龄信息。这3个样品的核部残留碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值与阿尔金杂岩中各类变质岩的ε_(Hf)(t)值范围一致,且具有相似的二阶段模式年龄,代表了其原岩具有相似的物源。因此,综合年代学和Hf同位素组成分析可以推断,以上3个样品所属的地层不应再归为长城纪巴什库尔干岩群,而归到阿尔金杂岩更为合适。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得扎斯勘赛河组长英质片麻岩、红柳泉组长英质糜棱岩和贝壳滩组斜长角闪岩的原岩年龄介于454~460Ma以及多期变质年龄分别为429~432Ma、400~402Ma和~376Ma。这3个样品的原岩年龄和变质年龄与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带内变质岩石原岩和变质年龄具有一致性,且构造位置上均位于木纳布拉克地区西南缘,与阿尔金杂岩以断裂相隔,由此初步推断其与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带有关。综上,本文认为南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中南部的贝壳滩组和红柳泉组样品为南阿尔金高压-超高压变质带的西延部分,北部的扎斯勘赛河组和红柳泉组样品为中阿尔金南缘志留纪中压-高压变质作用的产物。