地球所发现华北板块晚古生代大陆地壳增生再造过程

2010-7-28 00:00 来源: 地质与地球物理研究所
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  大陆地壳的形成是通过适当地点从上地幔到地球表层传输物质的岩浆过程来实现的。作为固体地球科学最关注的基本主题之一,地壳生成机制、有利的构造背景以及可能的岩浆记录之间的多重关联是全面认识显生宙大陆地壳生长与分异演化过程的核心内涵。作为世界各地主要显生宙造山带普遍特征之一的后碰撞/后造山岩浆作用,其发育直接受制于造山循环过程晚期伸展-跨塌阶段独特地球动力学过程驱动下的强烈壳幔相互作用,也代表了造山带动力学体制制约下最重要的多层次物质与能量交换载体,因而是研究上述多重关系的最佳窗口。这对于形成于晚古生代-中生代之交的华北-蒙古板块尤其如此:一方面,众多年代不清缝合边界的存在使本区众多地块的构造属性依然扑朔迷离;另一方面,作为全球显生宙大陆地壳生长最重要的地区之一,其生长与再造机制依然莫衷一是。

  地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室的张晓晖副研究员及其合作者对处于华北克拉通与兴蒙造山带过渡区域的辽北法库地区发育的晚二叠世-早三叠世侵入杂岩进行了系统的野外地质、锆石U-Pb定年与岩石地球化学研究。结果表明,一直被看作早前寒武纪侵入体的十间房岩基实际上于晚二叠世-早三叠世(261-248 Ma)侵位,其主要组成包括由角闪辉长岩-二长岩组成的中基性端元和由石英二长岩-钾长花岗岩组成的酸性端元。基性系列岩石呈现LILE和LREE高度富集、HFSE亏损的元素地球化学特征,同时具有中等放射成因Sr(ISr = 0.7049-0.7054)和Nd(eNd(t) = +2.72~-1.82)的全岩同位素组成和高放射成因锆石Hf组成(eHf(t) = +3.4~ +7.1)。这些特征指示其可能源于与俯冲相关的中亚造山带型交代岩石圈地幔的部分熔融;酸性系列岩石呈现后碰撞型花岗岩的元素地球化学特征,并具有与基性岩系列类似的全岩Sr-Nd同位素(ISr = 0.7043-0.7057,eNd(t) = +2.28 ~ -0.55)和锆石Hf同位素(eHf(t) = +3.6~+6.6)组成。主微量元素特征和定量模拟表明,石英二长岩样品可基本代表酸性端元系列岩石的母岩浆,其形成于底侵幔源基性岩及其分异产物的部分熔融,而以斜长石与碱性长石为主,黑云母、角闪石和石英次之,以及少量副矿物等的结晶分异和其后的水岩反应可以形成整套岩石复杂多样的地球化学特征。

  区域岩浆事件对比表明,辽北法库地区发育的晚二叠世-早三叠世侵入杂岩代表了后碰撞/后造山伸展背景下幔源岩浆底侵诱发形成的系列岩石,记录了因构造跨塌和岩石圈拆沉引起的新晋大陆内部的垂向增生与再造过程,其中包括幔源玄武质岩浆的析取、岩浆底垫、分异、新生基性下地壳的重熔与其后的岩浆分异。

  这一成果近期发表在国际重要地学期刊Lithos(《国际矿物学、岩石学与地球化学杂志》)(Zhang et al. Late Permian to early Triassic mafic to felsic intrusive rocks from North Liaoning, North China: Petrogenesis and implication for Phanerozoic continental growth. Lithos, 2010, 117: 283-306)。