浙江晚中生代二长质侵入体成因及其对壳幔相互作用深部过程的启示

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二长质岩石(包括石英二长岩或石英二长闪长岩)常被归为高钾钙碱性岩石,其地球化学特征介于钙碱性和碱性系列岩石之间。从全球范围来看,二长质岩石总体较少,它们多呈岩株状侵入体单独产出,也可与花岗岩共生形成复式杂岩体。这类岩石多产于后造山伸展或大陆板内非造山裂谷等引张构造环境,在时间和空间上均与地幔上涌或基性岩浆侵入等深部热动力过程有关,可提供碰撞后或板内拉张背景下大陆岩石圈壳幔相互作用与岩浆演化过程的丰富信息,因而成为探索地球深部物质组成、演化和动力学机制,以及揭示地球内部各圈层之间相互作用关系的重要研究对象。浙江晚中生代发育有一系列二长质侵入体,它们主要分布在江绍断裂以南的华夏地块内,空间上大致呈近东西向展布,典型二长质-石英二长质侵入体包括龙游沐尘、遂昌马头、武义大莱、临海黄坛洋和猫狸岭、以及三门康谷等。本文选择这些典型二长质侵入体(包括二长质岩石及其共生的其它岩石)为对象,开展了 LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩石学、全岩元素和Sr-Nd同位素,以及LA-MC-ICP-MS锆石Lu-Hf同位素地球化学等综合研究,据此精确限定了这些侵入体的成岩时代,全面阐明了区内二长质岩石的地质与地球化学特征、成因类型归属和成因机制,探讨了它们与相伴生岩石之间的成因联系及其所蕴含的深部地球动力学信息,揭示了与这些岩浆活动密切相关的地幔源区性状及壳幔相互作用的深部动力学过程,从而为进一步认识中国东南部晚中生代的构造-岩浆演化提供了新的线索。浙江晚中生代二长质侵入体主体岩性为石英二长岩-石英二长闪长岩,多数岩体中普遍发育暗色镁铁质微粒包体,包体岩性主要为二长闪长岩,形态多样,但以塑变形态为主。锆石U-Pb定年结果表明,区内二长质侵入体主要形成于112~100Ma,属早白垩世晚期,其中沐尘石英二长岩及其镁铁质包体均形成于约112 Ma,马头石英二长岩及大莱石英二长闪长岩形成于101~100 Ma,黄坛洋石英二长岩形成于约108 Ma,猫狸岭石英二长闪长岩及其细粒花岗岩形成106~105 Ma,康谷石英二长岩形成于110~105 Ma,其镁铁质包体形成于约110 Ma。主量元素组成上,浙江晚中生代二长质侵入体主体为中性-中酸性,Si02为57.2%~68.6%。岩石具富钾、弱碱性至钙碱性、弱过铝至准铝质的特征。以政和-大埔断裂为界,可以将区内二长质岩石分为浙东、浙西两区。两区二长质岩石在元素组成上存在一定差异,其中浙西二长质岩石成分变化范围较大,更偏碱性、富钾、富铝,浙东地区二长质岩石成分则相对均一。浙西二长质岩石中的镁铁质包体相对贫硅、偏碱性和富钾。微量和稀土元素组成上,浙江晚中生代二长质岩石均富轻稀土,亏损重稀土,富集大离子亲石元素(Rb、Th、U、Pb),亏损Nb、Ta、P、Ti。浙西二长质岩石重稀土含量总体偏高,且具不同程度的Eu、Ba、Sr负异常,而浙东二长岩稀土元素含量相对均一,无明显Eu、Ba、Sr异常。在全岩Sr-Nd同位素组成上,区内绝大部分二长质岩石具有偏高的εNd(t)值及相应的较年轻的二阶段Nd模式年龄,东、西两区二长质Sr-Nd同位素组成上存在一定差异,表现为浙西二长质岩石Sr同位素初始比值偏低,Nd同位素组成更为亏损,其中浙西、浙东二长质岩石的ISr和εNd(t)值分别为0.7058~0.7083、-5.60~-2.29和0.7079~0.7090、-8.06~-6.84。浙西二长质岩石中镁铁质包体同样具有更亏损的Nd同位素组成,两区二长质岩石中镁铁质包体的εNd(t)值分别为-2.45~+0.72和-7.16。在锆石Lu-Hf同位素组成上,区内二长质侵入体中有部分锆石表现出异常低的εHf(t)值(最低分别为-12.9和-13.3)和较老的二阶段Hf模式年龄(最老分别为1.95 Ga和1.97 Ga),但总体而言,浙西二长岩Hf同位素组成总体较浙东亏损,浙西二长岩εHf(t)值最高达+1.3,其镁铁质包体εHf(t)值最高达+5.8,而浙东二长岩εHf(t)值最高为-4.4,其镁铁质包体εHf(t)值最高为-3.8。综合镁铁质包体与二长质寄主岩的年代学、岩石学及元素与Sr-Nd-Hf同位素组成资料,表明区内二长质岩体中的镁铁质包体应为幔源岩浆与其诱发熔融产生的壳源长英质岩浆通过不同程度的混合作用形成。猫狸岭石英二长闪长岩及与其相伴生的中细粒花岗岩为起源于相似或相同源区的岩浆,在上升侵位过程中经历不同程度的分异演化过程形成。区内绝大部分二长质岩石的成岩过程中均有亏损地幔组分和富集地幔组分同时参与,且亏损地幔组分对浙西二长岩的成岩贡献更大。区内主要二长质侵入体应为幔源玄武质岩浆与古元古代地壳基底物质部分熔融形成的长英质岩浆通过混合作用形成,但大莱二长闪长质岩体则最可能为亏损地幔组分与富集地幔组分混合形成的玄武质岩浆,经过明显的橄榄石和辉石等矿物的分离结晶作用形成。浙江晚中生代二长质岩石形成于伸展拉张的构造背景,其成岩期(112~100 Ma)对应闽浙沿海壳幔相互作用的最强烈时期,这些岩石可以通过幔源岩浆直接分离结晶形成,但主体应为壳幔岩浆混合作用的产物,古太平洋板块后撤式俯冲作用诱发幔源岩浆底侵是导致这些二长质侵入体形成的主要机制。
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