柴北缘赛什腾山一带滩涧山群地质地球化学特征及构造演化

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滩间山群是柴北缘早古生代洋-陆演化重要的物质记录,查明其成因机制与演化过程对恢复古构造格局具有重要指示意义。本文通过对赛什腾山滩间山群内英安岩、变质玄武岩和碎屑岩开展系统的野外调查和室内岩石地球化学、锆石U-Pb和Lu-Hf同位素测试分析,探讨了岩石成因、形成时代和形成构造背景;并综合前人成果,构建了柴北缘早古生代构造演化模型。取得如下认识:1.赛什腾山一带滩间山群组成主要由火山岩、浅变质碎屑岩及浅变质碳酸盐岩组成;具有岛弧-弧后盆地岩石组合特征。2.LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试分析获得含砾变质杂砂岩最年轻锆石436 Ma,英安岩形成时代442.8±1.8 Ma,变质玄武岩原岩形成时代443.6±3.4 Ma;结合区域研究成果,限定柴北缘滩间山群时代为寒武纪第二世至早志留世(520~436 Ma)。3.英安岩具有高Si、富碱、低Mg和Ti,LREE相对HREE富集,Rb、Th、U、Pb等LILE富集,而Nb、P、Ti等HFSE及Sr元素显著亏损特征。变质玄武岩具有低Si,显著富Nb(13.3~13.8ppm)、Ti O2(1.39%~1.49%)、Na2O(2.43%~3.02%)而贫K2O(0.39%~0.52%)的特征,(Nb/Th)PM(1.08~1.63)均大于0.6,(La/Nb)PM(0.84~0.92)比值低,相对富集Th、Pb、Zr、Ti等HFSE和LREE元素;上述特征与典型的富Nb玄武岩可比。英安岩和变质玄武岩均具有岛弧火山岩元素分布特征。4.英安岩εHf(t)为高正值(+9.58~+15.11),TDM2为462~812Ma,结合岩石地球化学特征,共同指示英安岩由新生玄武质地壳物质部分熔融后经历不同程度结晶分异而成,可能伴随少量地幔物质的加入。变质玄武岩(原岩富Nb玄武岩)由被俯冲洋壳产生的埃达克质熔体交代的亏损地幔楔的部分熔融而形成。含砾变质杂砂岩碎屑物主要来自近源436~488 Ma火山岩及岩浆岩碎屑,同时肯达大阪群基底岩系也提供了部分物源,锆石年代学分布特征暗示了区域上有太古代基底存在。5.赛什腾山英安岩、变质玄武岩具有岛弧成因火山岩特征,表明晚奥陶世柴北缘西段正处于俯冲末期。结合区域岩浆活动,对柴北缘构造演化具有指示性意义:滩间山洋初始俯冲早于520 Ma,洋盆关闭于晚奥陶世(~442Ma),520~442 Ma形成滩间山群岛弧岩浆岩、弧后盆地碎屑岩等。441~420 Ma,柴达木陆块向欧龙布鲁克地块深俯冲;约420 Ma,俯冲的高压-超高压变质陆块折返,在柴北缘形成高压-超压变质带。
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