SHRIMP Zircon U-Pb Age of the Sidingheishan Mafic-Ultramafic Intrusion in the Southern Margin of the Central Asian Orogenic Belt,NW China and its Petrogenesis implication

Objective The Sidingheishan mafic-ultramafic intrusion is located in the eastern part of the North Tianshan Mountains. This work used zircon U-Pb age data, bulk rock major and trace elements, Sr-Nd-Pb isotope data to assess mantle source characteristics and crustal assimilation of the parental magma of the Sidingheishan intrusion. We have also discussed the tectonic evolution of the southern margin of the Central Asian Orogenic belt in the Late Paleozoic.

东天山四顶黑山地区545Ma层状镁铁质-超镁铁质岩体的发现及其大地构造学和成矿学意义

在东天山四顶黑山地区元古代深变质地层中发现层状镁铁质-超镁铁质岩体,研究了它的产状、岩石类型、结构构造、矿物组成、稀土微量元素地球化学、年代学等特征及其发现的地质意义。层状镁铁质-超镁铁质岩为后侵位的镁铁质杂岩体和花岗岩所穿切与破坏,其正堆晶结构发育,并可划分出两个结晶与演化旋回。四顶黑山层状钱铁质-超镁铁质岩的稀土微量元素含量和配分结构与该地区镁铁质杂岩、及图拉尔根镁铁质-超镁铁质岩体明显不同,具低∑REE、正δEu 异常、高 Sr 低Rh、高 Nb/U 值、及 Nb、Zr 和 Hf 亏损等地球化学特征,该特征与裂谷成因的攀枝花层状辉长岩和曹家村层状岩体非常相似,这意味着四顶黑山层状镁铁质-超镁铁质岩可能也形成于裂谷构造环境。选择层状镁铁质-超镁铁质岩体下部韵律层顶部辉石角闪石岩、镁铁质杂岩体闪长岩和角闪花岗岩中的角闪石开展^(39)Ar/^(40)Ar 定年,结果显示3种岩体分别形成于545±5Ma、263.8±2.6Ma 和200.8±0.91Ma。四顶黑山545Ma 裂谷成因层状镁铁质-超镁铁质岩体的发育,意味着早寒武世是天山地区镁铁质-超镁铁质岩型 Cu-Ni 矿的成矿期之一,天山地区在元古宙变质岩为基底的古大陆在早寒武世出现了雏形裂谷构造,545Ma可能是古天山洋形成的初始期。

新疆哈密四顶黑山地区镁铁质-超镁铁岩特征及其构造意义

采用LA-ICP-MS法获得新疆四顶黑山地区镁铁质-超镁铁岩中辉长岩的锆石U-Pb年龄为(351.5±1.9)Ma,与采用39Ar/40Ar法和Sm-Nd等时线法获得的年龄值存在明显的差异,同时也与同一构造带上的早二叠世黄山东及图拉尔根等含矿杂岩体的形成时间明显不同。岩石学及地球化学特征显示,四顶黑山杂岩体以辉长岩为主,含强分异的斜长岩和闪长岩,以高SiO2、Al2O3、CaO,低TiO2、m/f、ΣREE及不相容元素,具明显的Nb、Ta负异常为特征,并以此区别于相邻的图拉尔根杂岩体。结合该区花岗质岩石的定年结果,认为该杂岩体形成于早泥盆世的岛弧花岗岩和晚泥盆世的碰撞花岗岩之后,与(357.7±3.5)Ma的A型花岗岩共生,应是碰撞后伸展背景的产物。

甘肃新疆交界地区四顶黑山镁铁质—超镁铁质岩的锆石U-Pb年龄及地质意义

采用高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年,获得甘肃新疆交界地区四顶黑山镁铁质—超镁铁质岩体中辉长岩的年龄为320.9Ma±3.0Ma,代表该岩体的形成时代为早石炭世,与镁铁质-超镁铁质岩紧密伴生的碰撞型花岗岩(二长花岗岩)的形成年龄为369.2Ma±2.7Ma,属晚泥盆世。结合区域研究资料对比,认为四顶黑山地区的碰撞作用应该在早石炭世之前结束,早石炭世已进入陆内裂谷岩浆作用阶段,为进一步探讨区域构造演化提供了更为丰富的年代学依据。

东天山四顶黑山层状岩体地质特征及成矿潜力分析

东天山黄山岩带因发育众多镁铁质-超镁铁质岩体和岩浆铜镍硫化物矿床而备受地质学者关注。四顶黑山岩体位于该岩带最东端,具有层状岩体特征;岩石类型有单辉橄榄岩、橄榄辉石岩、橄榄苏长辉长岩、橄榄辉长岩、辉石角闪岩、辉长岩、角闪辉长岩、闪长岩,主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、透辉石、普通角闪石和斜长石,岩体分异较好,蚀变较发育。通过矿物显微结构特征观察以及计算得出:四顶黑山岩体中橄榄石最先结晶,其开始结晶温度大约在1419℃左右;古铜辉石和透辉石在橄榄石之后开始结晶,结晶温度分别在1100℃左右和900～1100℃之间,两矿物相在岩石中可以共存。岩体中橄榄岩相、苏长岩相发育,以及贵橄榄石+古铜辉石的矿物组合特征,表明岩体具有形成铜镍(铂)矿床的有利条件。

东天山东段四顶黑山一带早泥盆世岛弧花岗岩年龄、特征及构造意义

对出露在东天山东段四顶黑山一带的早泥盆世花岗岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年,结果为（414.0±3.5）Ma,属早泥盆世。其岩石组合为石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩,暗色矿物以角闪石为主,岩石Si O2变化范围较大（54.35%~75.18%）、低K2O/Na2O,高Mg O、Fe Ot、Ca O,A/CNK为0.73~1.11,δ为1.36~2.83,为准铝-偏铝质中低钾钙碱性系列,稀土元素具轻稀元素土较富集、重稀土元素较为平坦的右倾型分布模式,微量元素显示出富集大离子亲石元素、亏损高场强元素的特征,具明显的Nb,Ta负异常,总体具岛弧I型花岗岩特征,在构造环境判别图中均位于岛弧花岗岩区。值得注意的是,低硅端元样品具高Mg O、Mg#、Cr和Ni的特征,与高镁闪长岩特征相近;其余多数样品具高Sr,低Yb,Y,高Sr/Y的埃达克岩特征。高镁闪长质岩石和埃达克质岩石的共生,反映岩浆可能来自俯冲板片熔融的产物,源区可能为俯冲板片变质形成的榴闪岩或榴辉岩。该套花岗岩的厘定不仅证实东天山东段早泥盆世时期为岛弧构造环境,也限定了围岩大南湖组时代应早于早泥盆世早期。

新疆四顶黑山花岗岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及地质意义

新疆东天山位于中亚造山带南缘,天山—兴安造山系北天山造山带东段,发育大量泥盆纪—石炭纪花岗岩,其形成过程多与觉罗塔格洋的俯冲作用有关。四顶黑山花岗岩体位于东天山觉罗塔格构造岩浆带的东端,岩体在地表呈不规则状产出,侵位于元古界片岩-变火山岩、奥陶系变玄武岩和泥盆系雀儿山群火山岩;主要岩石类型为花岗岩和花岗闪长岩。花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为380.4 Ma±3.7 Ma,表明岩体形成于晚泥盆世。岩石表现出高硅(w(SiO_2)=64.87%~74.71%)、高碱(w(K_2O)=3.35%~4.68%,w(Na_2O)=2.26%~3.85%)、富铝(w(Al_2O_3)=11.82%~14.13%)和低MgO(w(MgO)=0.56%~2.12%)、CaO(w(CaO)=1.68%~3.74%)、TiO_2(w(TiO_2)=0.26%~0.57%)、P_2O_5(w(P_2O5)=0.01%~0.19%)特征,A/CNK=0.83~1.00;富集Ba、K、La、Ce、Nd,亏损Th、Nb、Ta、Sr、Ti,铕负异常较明显(δEu=0.70~0.73);具有岛弧型花岗岩特征。四顶黑山花岗岩体形成于岛弧环境,属于觉罗塔格洋向南俯冲过程中的产物。四顶黑山花岗岩体两侧的镁铁-超镁铁质岩体的形成时代应晚于晚泥盆世。

甘肃北山四顶黑山岩基地球化学特征及成因探讨

四顶黑山岩基是甘肃北山北带规模较大、岩石类型丰富的复式岩基之一,由四顶黑山岩体(早期)、双沟山岩体(中期)和马鞍山北岩体(晚期)组成。同位素测年表明,四顶黑山岩体侵位时代为早石炭世(327~351Ma),双沟山岩体形成于中—晚二叠世(263.5Ma±4.7Ma),而马鞍山北岩体为中三叠世(237.8±4.3Ma)。四顶黑山岩体为一基性—超基性杂岩体,由辉长岩、角闪辉长岩和少量橄榄岩组成,岩石富Mg、Fe,LREE富集,Eu呈正异常,富集相容元素而亏损不相容元素,可能代表了晚古生代底侵到加厚地壳底部的玄武质岩浆。双沟山岩体主要由花岗闪长岩、石英闪长岩组成;而马鞍山北岩体主要由花岗闪长岩和斑状二长花岗岩组成。双沟山岩体和马鞍山北岩体均具有埃达克岩类似的岩石地球化学特征:SiO_2>56%(平均分别为65.94%和66.88%),Al_2O_3≥16%(平均分别为15.77%和15.10%)和MgO<3%(平均分别为1.79%和1.61%),微量元素Sr>400×10^(-6)(平均分别为418×10^(-6)和499×10^(-6));Yb<1.9×10^(-6)(平均分别为1.26×10^(-6)和1.17×10^(-6));Y<18×10^(-6)(平均分别为10.39×10^(-6)和11.44×10^(-6)),LREE富集和Eu为弱负异常—正异常,相对亏损高场强元素(Nb、Hf和Ti等)。结合岩体产出的构造位置及区域地质演化,认为双沟山岩可能是在中—晚二叠世,研究区处于造山后伸展环境,地幔物质上涌,底侵于地壳底部,导致玄武质下地壳发生部分熔融形成,而马鞍山北岩体可能与古特提斯洋板块于晚二叠世到三叠纪向北俯冲诱发了本区陆内俯冲有关。

甘肃北山四顶黑山镁铁、超镁铁质岩地球化学特征及其地质意义

四顶黑山镁铁、超镁铁质岩分布于黄山东—镜儿泉铜镍硫化物矿床北偏东约100km处,位于甘、新交界处。主要由橄榄岩、角闪橄榄岩、辉橄岩、辉石岩、辉长岩、角闪辉长岩、橄榄辉长岩等组成。研究认为该区镁铁、超镁铁质岩是同一岩浆源在不同阶段分异的产物。超镁铁质岩属玄武质科马提岩,镁铁质岩为拉斑玄武岩;镁铁质岩的TiO2含量<1.2%,Nb含量<2.0×10-6,Nb/Lapm=0.25～0.50,Th/Lapm=0.25～0.46,Ti/Ti*=0.37～0.88。镁铁质岩的εNd(t)值普遍大于+3,说明其起源于软流圈地幔,为富集地幔向亏损地幔过渡类型。在原始地幔标准化曲线上镁铁质岩、超镁铁质岩均相对富集大离子亲石元素Rb、Ba、K、U,且出现Nb、Ti的负异常。表明华力西中期哈萨克斯坦板块出现俯冲—增生的岛弧体制,在该体制下岩浆沿断裂多期次脱离地幔而上侵,为古亚洲洋闭合之前俯冲增生的产物,并非形成于碰撞后伸展环境。

四顶黑山镁铁质—超镁铁质岩Sm-Nd等时线年龄及其意义

四顶黑山岩体主要由超镁铁质岩和镁铁质岩组成。超镁铁质岩由橄榄岩、角闪橄榄岩、辉橄岩、辉石岩等组成;镁铁质岩由辉长岩、角闪辉长岩、橄榄辉长岩等组成。本次对辉长岩进行了全岩Sm-Nd同位素分析,得到的等时线年龄为327±9.0Ma,初始εNd(t)=+3.97,表明镁铁质—超镁铁质岩中辉长岩形成于早石炭世末。属于富集地幔向亏损地幔过渡类型。这一年龄的确定,为探讨北山—天山结合部晚古生代镁铁质—超镁铁质岩的成因机制和该区的区域地质演化提供了有效的年代学依据。