阴山陆块武川石榴基性麻粒岩P-T条件及其变质时代:来自相平衡模拟与锆石U-Pb定年的约束

武川高级片麻岩地体中石榴基性麻粒岩的变质用与同位素年代学研究对于揭示阴山陆块新太古代构造演化过程具有十分重要的研究意义。它们主要以不规则透镜体或变形岩墙/岩脉群的形式赋存于新太古代晚期英云闪长质片麻岩或变质表壳岩系之中,并切割近南-北向的区域性片麻理。岩相学观察、矿物相转变分析与矿物化学研究表明,武川石榴基性麻粒岩保留了十分典型的高压麻粒岩相矿物:石榴石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+铁-钛氧化物。其中,粗粒石榴石边部常发育微弱的扩散环带,表现为从幔部至边部,镁铝榴石组分不断减少,相应地铁铝榴石组分不断增加,而钙铝榴石与锰铝榴石组分基本不变,指示晚期冷却降温作用对石榴石成分产生一定影响。斜长石具有细粒包体型与粗粒基质型两种不同的类型,它们具有十分相似化学成分,均为An=35~45的中长石。在NCFMASHTO(Na_2O-CaO-FeO-MgO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O-TiO_2-Fe_2O_3)体系下,利用THERM OCA LC 3.33软件,对两件石榴基性麻粒岩样品进行了相平衡模拟,模拟的峰期矿物组合为:石榴石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+铁-钛氧化物,与岩相学观察十分一致。采用石榴石中最小x(g)Fe^(2 +)/(Fe^(2 +)+Mg))与斜长石是中最小ca(pl)(Ca/(Ca+Na))等值线,将本区石榴基性麻粒岩峰期高压麻粒岩相的温压条件限定在P=1.31~1.40GPa,T=770~840℃的范围内。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,两件石榴基性麻粒岩麻粒岩中发育的变质锆石分别记录了2517±6Ma(BT58-1,MSWD=0.66,n=21)与2512±16Ma(LH66-1,MSWD=0.26,n=42)的加权平均年龄,与阴山陆块其它新太古代岩石记录的约2500Ma变质年龄一致,被解释为本区石榴基性麻粒岩遭受高压麻粒岩相变质时代。结合本区其它新的研究资料,本文认为武川石榴基性麻粒岩形成可能与区内新太古代晚期造山作用有关。

阴山陆块南缘新太古代末岩浆弧的向西延伸:来自乌拉特中旗和乌拉特后旗地质年代学和地球化学的证据

阴山陆块出露了较为完整的新太古代末TTG(奥长花岗岩-花岗闪长岩-英云闪长岩)岩系、绿岩带和麻粒岩-紫苏花岗岩等高级地体,是研究华北克拉通这一时期构造背景的热点地区,尤以固阳-武川地区(基底出露最好)最为典型,但其它地区的研究则相对薄弱。本文对固阳-武川、乌拉特中旗和乌拉特后旗变质中酸性岩和斜长角闪岩进行了岩石学、地球化学、年代学及锆石Hf同位素的相关研究,对这三个地区新太古代末不同类型变质岩浆岩的成因及构造背景做出了初步的限定。固阳-武川和乌拉特中旗地区的变质中酸性岩形成时代为2491~2545Ma,变质时代为2485Ma。原始地幔标准化蛛网图中均表现出明显的Nb、Ta、Ti和HREE亏损以及Pb、Th和U的富集。在球粒陨石标准化稀土元素配分图中轻重稀土中等-强分异((La/Yb)_(N)=3.99~119.9),重稀土分异较小((Gd/Yb)_(N)=1.32~5.20)。锆石ε_(Hf)(t)主体在+0.9到+7.1范围内,t_(DM)~C主体在2.67Ga至3.03Ga范围内,表明变质中酸性岩石原岩的母岩浆主体来自中-新太古代古老地壳的再循环,也有少量新生地壳物质的加入。乌拉特后旗地区的斜长角闪岩形成时代为2495~2527Ma,原始地幔标准化蛛网图中均表现出明显Nb、Ta和Ti的亏损,Rb、Pb、Th和U的富集。在球粒陨石标准化稀土元素配分图中轻重稀土中等分异((La/Yb)_N=9.49~14.2),重稀土相对平坦((Gd/Yb)_(N)=1.81~2.19)。锆石ε_(Hf)(t)值为+1.7~+6.3,单阶段模式年龄为2.62~2.73Ga,指示其主要来自新太古代末亏损地幔。在总结前人阴山陆块南缘新太古代末岩浆岩的地球化学与同位素数据的基础上,我们认为这期岩浆事件是与俯冲相关的岩浆作用,其范围不仅局限于固阳-武川地区,可以向西南延伸350km至乌拉特后旗地区。