中祁连地块西段青白口系其它大坂组英安质凝灰岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

新元古界青白口系其它大坂组是中祁连地块西段基底岩系之一,对研究中祁连地块元古宙地质构造演化具有重要意义。笔者等通过1∶5万区调工作在其它大坂组中发现了英安质晶屑岩屑凝灰岩夹层,并对凝灰岩进行了锆石U-Pb年代学、岩石地球化学研究。测年结果表明样品中锆石年龄主要分3组。结合区域地质资料,笔者等认为第一组锆石(1456~1524 Ma)和第二组锆石(1018~1021 M)为外来锆石或/碎屑锆石,分别为物源区中元古代早期Columbia超大陆裂解事件和Rodinia大陆聚合事件(格林威尔造山作用)在中祁连地块中的响应;第三组锆石(946~964 Ma)的n(^(206)Pb)/n(^(238)U)加权年龄为958±3 Ma(MSWD=1.4),代表英安质凝灰岩的形成时代。岩石地球化学分析表明,其它大坂组英安质晶屑岩屑凝灰岩样品属于过铝质(A/CNK=1.37~1.75)、高钾(K_(2)O>Na_(2)O,K_(2)O=4.48%~4.86%)、钙碱性(σ=0.89~1.26)火山岩,稀土总量为(149.7~156.4)×10^(-6),(La/Yb)_(N)为10.15~10.61,具负Eu异常(δEu=0.62~0.63),富集K、Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ti等高场强元素,显示出与岛弧钙碱性火山岩相似的特点,形成于活动大陆边缘环境,是中祁连地块中—新元古代早期Rodinia超大陆形成地质事件的响应。

中祁连东段古生代花岗岩的年代学、地球化学特征及其大地构造意义

位于中祁连中东段的董家庄花岗岩体和新店花岗岩体侵位于高级变质岩中。对其中的锆石所做LA-ICP MS定年表明,董家庄岩体和新店岩体的侵位年龄均为古生代。两个岩体均表现出强过铝、高K、K/Na,低Mg、Fe、Ca的主量元素特征,并富集Rb、Th、Pb亏损Ba、Nb、Sr、P、Ti,具有明显的Eu负异常和轻稀土富集。(^(87)Sr/^(86)Sr)_i分别为0.7129和0.7106,ε_(Nd)(t)分别为-6.6和-5.2。综合研究表明它们为同碰撞的强过铝S型花岗岩,源岩为变杂砂岩。

中祁连西段肃北、石包城地区早古生代花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

对中祁连西段肃北、石包城地区花岗岩进行了精确的SHRIMP锆石U-Pb定年和地球化学成分分析。SHRIMP锆石U-Pb定年表明,肃北岩体和石包城岩体侵位年龄均属早古生代,分别为415±3Ma和435±4Ma。地球化学分析表明,随着SiO2含量的增加,TiO2、Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3、Mg#等的含量相应下降,这表明该套岩石是角闪石和斜长石的分离作用控制下岩浆分异的产物。肃北岩体稀土元素总量较高,∑REE介于118.7×10-6～202.2×10-6之间,轻稀土相对富集,(La/Yb)N=11.1～16.5,具微弱δEu异常。石包城岩体稀土元素总量较低,∑REE介于19.7×10-6～59.0×10-6之间,轻稀土相对富集,(La/Yb)N=6.68～44.8,δEu正异常而呈倒"V"型。岩石富集大离子亲石元素Rb、K、Sr等,亏损Nb和Ta等高场强元素以及P和Ti。在微量元素判别图解上,肃北岩体所有岩石投影点落后碰撞区域,石包城岩体的岩石投影点落在岛弧区。结合区域地质背景,石包城岩体可能产出于洋壳俯冲的岛弧环境,而肃北岩体是加里东造山作用晚期陆陆碰撞后的产物。

中祁连地块北缘退变榴辉岩的发现及其地质意义

1∶5万区域地质调查首次在中祁连地块北缘发现的退变榴辉岩,呈构造岩块分布于大羊陇一带的变质基底中。岩相学和矿物学研究显示,石榴石的矿物包体和化学成分具有进变质环带的特征,属于C类榴辉岩。石榴石核部成分以及残留于核部的黑云母、斜长石等矿物包体代表了进变质阶段(M1)矿物组合,计算得到其温压条件为568～580℃和0.80～0.82GPa。大致估算得峰期榴辉岩相阶段(M2)温压条件为(669±5)℃和(2.1±0.2)GPa。石榴石"白眼圈"结构指示了等温减压退变质作用,利用局部的平衡矿物获得高角闪岩相退变质阶段(M3)的温压条件为681～705℃和0.68～0.71GPa。进一步的退变质作用发生在低角闪岩相条件下,以基质中出现粗粒的角闪石和斜长石为特征,估算得到这一阶段(M4)温压分别为500～545℃和0.38～0.43GPa。上述变质过程形成一个顺时针的p-T演化轨迹,暗示板片经历过快速俯冲和折返。榴辉岩的锆石CL图像显示锆石大部分发光度低,为无分带、弱分带或海绵状分带,边部发育宽约5μm的强阴极发光带,主体表现为变质增生锆石的特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得峰期榴辉岩相变质的上限年龄为(485±22)Ma。根据岩石地球化学特征和构造环境判别,大羊陇榴辉岩的原岩为MORB,推测属于北祁连洋壳的组成部分。结合中祁连地块北缘广泛发育弧岩浆岩,确定了晚寒武世—中奥陶世北祁连洋壳存在向南的俯冲作用,其俯冲极性为南北双向俯冲。

皋兰岩群时代厘定及地质意义

由于缺乏化石依据以及区域岩浆事件扰动,中祁连东段褶皱基底(一套变质岩系)———皋兰岩群的成岩时代始终悬而未决。在1∶25万兰州市幅区域地质调查中,获得大量野外地质证据,剔除了岩浆事件干扰的年龄数据,取得较可靠的皋兰岩群成岩事件的Sm-Nd同位素等时线年龄为1180.3Ma,依据采获的蓟县纪微古植物化石佐证,将中祁连东段褶皱基底皋兰岩群成岩时代厘定为中元古代蓟县纪。该资料对探讨中祁连地块构造属性及区域构造演化具有重要意义。

中祁连北缘野牛沟-托勒地区晋宁期花岗岩的地质意义

阐述了在中祁连陆块北缘野牛沟-托勒地区原划分的古元古代托赖(岩)群中识别并划分出了晋宁期片麻状花岗岩。它侵位于中元古代中浅变质岩系湟中群以及新解体出的中-新元古代托勒片岩中,单颗粒锆石铀-铅同位素年龄为(837.8±58)Ma、(842±37)Ma,表明它们是晋宁期岩浆事件的产物,地球化学特征显示形成于碰撞构造环境;该片麻状花岗岩的发现,对于祁连造山带前震旦纪基底的深入研究及更进一步确定该地区存在的晋宁期碰撞造山作用提供了直接证据。

中祁连西段肃北白石头沟辉长岩年代学、地球化学特征及地质意义

为厘清白石头沟辉长岩体形成时代、成因及构造环境,对该岩体开展LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年和地球化学特征分析。结果显示,岩体锆石^(206)Pb/^(238)U同位素加权平均年龄为(300.8±3.5)Ma,时代为晚石炭世。肃北地区白石头沟辉长岩之锆石在CL图像呈条痕状吸收,Th/U比值较高,为0.30~2.97,为典型岩浆成因锆石。辉长岩具较低的SiO2含量(48.01%~49.32%)、较高的Al2O3(16.90%~17.42%)和CaO含量(8.19%~9.71%);稀土总量较高,ΣREE=129.77×10^(-6)~145.53×10^(-6),具弱的Eu负异常,δEu=0.79,LREE/HREE=6.25~8.03,轻重稀土元素分馏相对明显,(La/Yb)_(N)=9.36~12.55,稀土元素分布模式呈右倾型。在微量元素蛛网图上,相对富集大离子亲石元素(LILE)Rb,Ba,Sr,亏损高场强元素(HFSE)Th,Nb,Ta,Ce,Zr,Hf。结合区域构造演化历史,表明肃北地区晚石炭世辉长岩体可能形成于板内伸展构造环境。