海南岛海西期同逆冲侵入岩组合的厘定及其构造意义

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在华南地区(含海南岛),海西—印支期造山运动的时限和性质是仍存激烈争论的重大问题。其中,位于仰冲板块之上的海南岛对海西—印支期造山事件的岩浆记录最为齐全,因而是研究上述问题的关键地段。 最近,作者在海南中部 (琼中) 新发现了海西期 (强) 过铝花岗岩和钾玄质侵入岩,并且这些岩石与高钾钙碱性侵入岩共生。它们的锆石SHRIMP U—Pb年龄分别为278±7 Ma、278±6 Ma、270±10 Ma:272±7 Ma;265±4 Ma、262±3 Ma。锆石的Th/U比值较低(多数<0.2),可能与应力作用下的重结晶以及形成深度较大结晶速率较慢有关。 (强)过铝花岗岩包括石榴石黑云(二云)母花岗岩、含电气石黑云母正长花岗岩、二云(黑云)母花岗岩等类型,总体上属于含白云母过铝花岗岩类(MPGs)。其铝饱和指数(A/CNK)较高,为1.02~1.35(多数为1.06~1.17);w(CaO)/w(Na2O)值较高(>0.3)而w(Al2O3)/w(TiO2)值较低(<100);适度富集放射性成因同位素,(87Sr/86Sr)i=0.70778-0.71106而εNd(t)=-2.56~—7.68,Pb 同位素组成具有造山带Pb同位素的特点;绝大多数样品的轻重稀土分异强烈,重稀土元素含量较低且分异明显,具中等的负铕异常(δEu绝大多数为0.64~0.21),表明源区有较多的斜长石和石榴石残留。石榴石花岗岩的Nb、Ta含量低,源区可能还有金红石残留。它们很可能是由加厚地壳底部的镁铁质麻粒岩通过深熔作用而形成的,岩浆中含有不等量的石榴石、斜长石、黑云母、石英等残留晶,其岩浆演化基本符合残留体不混熔模式。其成因类型不是S型,也不宜称为I型,而称为C型(壳源深熔型)较为恰当。熔融温度约为750~760℃。石榴石花岗岩熔融深度为50~60 km,而二云(黑云)母花岗岩熔融深度略小于50 km。石榴石花岗岩体的侵位深度较大,约为26.4 km,同结温度约为674~737℃。 钾玄质侵入岩由二长岩、石英闪长岩、石英二长闪长岩、石英二长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等构成。岩石富钾(K2O=2.9%~5.1%;K2O/Na2O=0.95~2.12),明显富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损HREE,强烈亏损Nb、Ta,适度亏损Ti。其最基性样品基本无Sr、Ba、Eu的亏损,而较酸性样品亏损Sr、Ba、Eu。(87Sr/86Sr)i=0.70859~0.71425而εNd(t)=-2.77~—7.49。其原始岩浆来源于EMⅡ型地幔源区。源区富集可能与石炭纪—早二叠世扬子-越北板块向印支—南海—华夏板块俯冲时,洋壳及陆源沉积物在深部(榴辉岩相)产生的大量流体-熔体对亏损的楔形岩石圈地幔的交代有关。钾玄质岩浆在上侵过程中与不同的地壳物质发生了混染并伴随分离结晶作用(AFC),自最基性的岩浆到最酸性的岩浆,其液相线温度由约1190℃降低为约900~800℃。 高钾钙碱性侵入岩由山牛塘单元闪长岩—石英闪长岩、通什单元角闪黑云二长花岗岩、中林岭单元黑云母二长花岗岩及黄山水库单元黑云母花岗岩构成。通什单元中含大量镁铁质微粒包体(MME)。高钾钙碱性侵入岩套中最基性样品的(87Sr/86Sr)i和εNd(T)值分别为0.70766和-2.73,与钾玄质侵入岩中最基性样品的值几乎一样;且也较明显富集LILE和LREE,强烈亏损Nb、Ta、Ti,应和后者有相似的源区。但其重稀土配分模式为平坦型并明显亏损Ba、Sr、Eu,暗示熔融作用发生于尖晶石和斜长石稳定域。其原始岩浆的液相线温度约为1132℃~1104℃,固结温度约为820℃。高钾钙碱性侵入岩套中酸性端员为弱过铝质(A/CNK=1.01~1.11),其(87Sr/86Sr)i和εNd(t)值与(强)过铝花岗岩一致,与后者具有相似的源岩。但其重稀土配分模式较平坦,Yb和Y含量变化较大,说明熔融作用发生于石榴石稳定压力的下限附近(约10 kbar,位于正常地壳的底部)。熔融温度约为765~805℃。幔源高钾钙碱性镁铁质岩浆与壳源弱过铝花岗质岩浆发生了岩浆混合,形成高钾钙碱性的通什单元花岗岩及其MME。但形成稍晚的壳源弱过铝花岗质岩浆则未与幔源岩浆发生混合,而是本身发生分离结晶和残留体分离形成中林岭和黄山水库单元花岗岩。通什单元的侵位深度约为16.5 km,固结温度约为690℃。 上述(强)过铝花岗岩—钾玄质侵入岩—高钾钙碱性侵入岩岩石组合与世界多数造山带中的后碰撞岩浆岩组合一致或基本一致,是后碰撞环境的常见岩石组合。并且它们普遍发育同侵位韧性变形构造—叶理,但线理不发育,应形成于后碰撞阶段早期(同逆冲期)。其中~278Ma时出现的强过铝石榴石花岗岩、电气石花岗岩标志着华南海西期造山带后碰撞事件以及岩石圈伸展的开始。后碰撞启动的动力学机制可能是俯冲板片断离、热软流圈上涌,导致板片窗地区岩石圈和下地壳的伸展。首先是于~278Ma时造成已加厚下地壳底部(深约50~60 km)镁铁质麻粒岩的减压脱水熔融,其热源主要为原地的K、U和Th等放射性蜕变产生的热,形成小规模的强过铝花岗质岩浆,而此时岩石圈厚度还>100 km,尚未发生部分熔融;然后到~272Ma时,岩石圈厚度减薄到100~80 km,富集岩石圈地幔底部含金云母石榴石橄榄岩发生低度的减压脱水熔融形成钾玄质岩浆,这些岩浆底侵到地壳后,由于热和流体的注入引起地壳底部(深度为33~50km)镁铁质麻粒岩的深熔作用,形成中等规模的(强)过铝二云(黑云)母花岗质岩浆:再到约265~262Ma时,岩石圈厚度已减薄至60~55 km,富集岩石圈地幔底部(50~60 km深度)含金云母斜长石尖晶石橄榄岩部分熔融形成高钾钙碱性镁铁质岩浆,该类岩浆底侵到地壳后,其带来的热和流体导致地壳斜长角闪岩—角闪黑云斜长变粒岩及镁铁质麻粒岩的深熔作用(深度约为33 km),形成较大规模的弱过铝花岗质岩浆,它又和镁铁质岩浆混合形成高钾钙碱性花岗岩。在岩石圈和下地壳伸展的同时,中上地壳总体仍处于压缩汇聚的构造背景,因此,侵位到中地壳的上述侵入岩具有同构造岩体的特征,侵位机制主要为气球膨胀式强力侵位(主动侵位)。 结合其它资料,提出扬子.越北板块向印支—南海—华夏板块的碰撞拼贴(同碰撞)发生于约290~278Ma,标志着东古特提斯洋北支的闭合,是Pangea超级大陆聚合过程的一部分。缝合带可能位于Song Ma—北部湾.云开大山北缘—武夷山北西缘—绍兴。自287 Ma至278Ma,琼中地区地壳厚度从约35 km增厚为50~60 km。
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