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本文以张广才岭南段中生代花岗质岩石为研究对象,通过对花岗质岩石的SHRIMP锆石U-Pb年代学和岩石主量、微量、稀土元素的地球化学研究,重新厘定了研究区花岗质岩石的形成时代,构建了花岗质岩石的年代学格架,探讨了研究区不同时代花岗质岩石的岩石组合、成因及构造背景,结合前人相关研究资料与成果,探讨了研究区中生代岩浆-构造演化历史,限定了松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块最终碰撞-拼合时间及古太平洋板块向西发生俯冲作用的时间。
笔者对张广才岭南段中生代花岗质岩石进行了SHRIMP锆石U-Pb同位素定年,所测花岗质岩石的锆石均为自形-半自形柱状,阴极发光图像显示锆石具有典型的岩浆振荡生长环带,Th/U比值>0.3,为岩浆成因锆石,代表所测年龄为花岗质岩石的结晶年龄。锆石U-Pb定年结果研究表明,中酸性侵入岩形成时间在168Ma-190.3Ma之间,结合张广才岭地区中生代侵入岩石地球化学特征、岩石成因及形成构造背景,将张广才岭地区中生代岩浆作用划分为3个阶段:早侏罗世早期、早侏罗世晚期和中侏罗世。早侏罗世早期的岩石组合为中细粒闪长岩、中细粒花岗闪长岩和似斑状中粗粒花岗闪长岩,属于高钾钙碱性I型花岗岩系列,形成于活动大陆边缘构造环境,表明古太平洋板块在早侏罗世早期已经向西发生俯冲作用。早侏罗世晚期(170.3Ma-180.0Ma)的岩石组合为二长花岗岩和碱长花岗岩,属于高钾钙碱性A2型花岗岩系列,形成于引张构造环境,代表了俯冲过程中的一次伸展作用,证实在该段时间松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块尚未拼合,进一步将松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合时间限定在170Ma之后。中侏罗世的岩石组合为花岗闪长岩和二长花岗岩,为高钾钙碱性I型花岗岩系列,形成于碰撞构造背景,与牡丹江洋闭合时间一致,表明本期花岗质岩的岩浆作用与松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合相关,进而证实松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合在170.3Ma就已经开始了,结合早侏罗世晚期与中侏罗世的构造岩浆作用,本文将松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合的起始时间限定在170.3Ma。
早侏罗世花岗质岩石在空间上具有共生关系,从早侏罗世早期到早侏罗世晚期岩石地球化学特征存在明显的差异,SiO2、K2O含量趋于升高,Al2O3、Na2O、FeOT、MgO、TiO2、CaO、P2O5含量逐渐降低,岩浆分异指数(DI)、长英质数(FL)、铁镁指数(MF)、碱度率(AR)、全碱含量(ALK)、K/N值等逐渐升高,岩浆结晶分异程度越来越高,成岩温度压力逐渐降低,表明岩浆由中酸性向酸性方向演化,岩石源区由幔源向壳源逐渐过渡,岩石成因由I型花岗岩向A2型花岗岩逐渐过渡,构造背景由古太平洋俯冲作用向俯冲后伸展作用过渡。中侏罗世侵入岩在空间上紧密共生,在岩石化学成分上属高钾钙碱性铝过饱和系列,中细粒花岗闪长岩、似斑状中细粒二长花岗岩和似斑状中粗二长花岗岩来源于同一源区,形成于I型花岗岩环境,形成温度与压力逐渐递增。细粒碱长花岗岩在颜色、矿物组成、包体含量、岩石化学等方面明显区别于该时期的其他类型花岗岩,岩浆来源壳幔混合源区,形成于A2型花岗岩环境。镁铁质包体与寄主中细粒花岗闪长岩野外接触界线清晰,岩石地球化学特征不同,且包体的形成温度和压力均高于寄主,表明镁铁质包体与寄主中细粒花岗闪长岩形成于不同的岩浆期次。
通过对张广才岭南段侵入岩年代学和地球化学研究,确定古太平洋板块在早侏罗世早期已经向西发生俯冲作用,松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块最终碰撞-拼合时间为170Ma-160Ma。
笔者对张广才岭南段中生代花岗质岩石进行了SHRIMP锆石U-Pb同位素定年,所测花岗质岩石的锆石均为自形-半自形柱状,阴极发光图像显示锆石具有典型的岩浆振荡生长环带,Th/U比值>0.3,为岩浆成因锆石,代表所测年龄为花岗质岩石的结晶年龄。锆石U-Pb定年结果研究表明,中酸性侵入岩形成时间在168Ma-190.3Ma之间,结合张广才岭地区中生代侵入岩石地球化学特征、岩石成因及形成构造背景,将张广才岭地区中生代岩浆作用划分为3个阶段:早侏罗世早期、早侏罗世晚期和中侏罗世。早侏罗世早期的岩石组合为中细粒闪长岩、中细粒花岗闪长岩和似斑状中粗粒花岗闪长岩,属于高钾钙碱性I型花岗岩系列,形成于活动大陆边缘构造环境,表明古太平洋板块在早侏罗世早期已经向西发生俯冲作用。早侏罗世晚期(170.3Ma-180.0Ma)的岩石组合为二长花岗岩和碱长花岗岩,属于高钾钙碱性A2型花岗岩系列,形成于引张构造环境,代表了俯冲过程中的一次伸展作用,证实在该段时间松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块尚未拼合,进一步将松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合时间限定在170Ma之后。中侏罗世的岩石组合为花岗闪长岩和二长花岗岩,为高钾钙碱性I型花岗岩系列,形成于碰撞构造背景,与牡丹江洋闭合时间一致,表明本期花岗质岩的岩浆作用与松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合相关,进而证实松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合在170.3Ma就已经开始了,结合早侏罗世晚期与中侏罗世的构造岩浆作用,本文将松嫩-张广才岭板块与佳木斯板块碰撞-拼合的起始时间限定在170.3Ma。
早侏罗世花岗质岩石在空间上具有共生关系,从早侏罗世早期到早侏罗世晚期岩石地球化学特征存在明显的差异,SiO2、K2O含量趋于升高,Al2O3、Na2O、FeOT、MgO、TiO2、CaO、P2O5含量逐渐降低,岩浆分异指数(DI)、长英质数(FL)、铁镁指数(MF)、碱度率(AR)、全碱含量(ALK)、K/N值等逐渐升高,岩浆结晶分异程度越来越高,成岩温度压力逐渐降低,表明岩浆由中酸性向酸性方向演化,岩石源区由幔源向壳源逐渐过渡,岩石成因由I型花岗岩向A2型花岗岩逐渐过渡,构造背景由古太平洋俯冲作用向俯冲后伸展作用过渡。中侏罗世侵入岩在空间上紧密共生,在岩石化学成分上属高钾钙碱性铝过饱和系列,中细粒花岗闪长岩、似斑状中细粒二长花岗岩和似斑状中粗二长花岗岩来源于同一源区,形成于I型花岗岩环境,形成温度与压力逐渐递增。细粒碱长花岗岩在颜色、矿物组成、包体含量、岩石化学等方面明显区别于该时期的其他类型花岗岩,岩浆来源壳幔混合源区,形成于A2型花岗岩环境。镁铁质包体与寄主中细粒花岗闪长岩野外接触界线清晰,岩石地球化学特征不同,且包体的形成温度和压力均高于寄主,表明镁铁质包体与寄主中细粒花岗闪长岩形成于不同的岩浆期次。
通过对张广才岭南段侵入岩年代学和地球化学研究,确定古太平洋板块在早侏罗世早期已经向西发生俯冲作用,松嫩-张广才岭地块和佳木斯地块最终碰撞-拼合时间为170Ma-160Ma。