中天山中西段古生代花崗巖成因及對(duì)天山洋陸轉(zhuǎn)換時(shí)限的制約.pdf

1、中國(guó)天山為中亞巨型復(fù)合造山系的中國(guó)境內(nèi)部分,由于其物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的相對(duì)復(fù)雜性,天山造山帶的構(gòu)造演化過(guò)程一直是地學(xué)研究的重點(diǎn),尤其是古生代南天山洋閉合時(shí)限這一科學(xué)問(wèn)題仍存有較大爭(zhēng)議。本文通過(guò)中天山中-西段花崗巖的巖石學(xué)成因研究對(duì)天山古生代洋盆的洋-陸轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了探討,進(jìn)而限定了南天山洋的閉合時(shí)限。
　　 根據(jù)區(qū)內(nèi)花崗巖的時(shí)空分布、變形程度和LA—ICPMAS鋯石U—Pb定年資料,中天山中西段花崗質(zhì)巖漿作用可以劃分為四個(gè)階段:第一

2、階段花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)發(fā)生在495～460Ma之間,此階段花崗巖主體分布在那拉提山西段,一般規(guī)模較小,多呈帶狀分布,顯示有較強(qiáng)的區(qū)域變形特征,巖石組合為閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖系列；第二階段花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)主要發(fā)生在440～390Ma之間,此階段花崗巖主體分布在那拉提山中西段和巴倫臺(tái)地區(qū),成帶狀或不規(guī)則面狀分布,具有區(qū)域變形,在構(gòu)造帶發(fā)育部位變形強(qiáng)烈。巖石類(lèi)型主要為花崗巖,伴有少量的閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖；第三階段主要發(fā)生在370～310Ma之

3、間,該階段形成的花崗巖主要出露在那拉提山東段,多呈不規(guī)則面狀或橢園狀產(chǎn)出,無(wú)顯著變形特征(除強(qiáng)構(gòu)造變形帶外)。巖石組合為花崗閃長(zhǎng)巖-二長(zhǎng)花崗巖-堿長(zhǎng)花崗巖系列,含有少量的閃長(zhǎng)巖。第四階段為300～260Ma,該期花崗巖多為未變形的堿長(zhǎng)花崗巖,在區(qū)內(nèi)零星分布。
　　 中天山中西段不同時(shí)段花崗巖體具有不同的地球化學(xué)特征差異,在堿含量、鋁飽和指數(shù)、Eu、Nd和Ti等元素的虧損程度上表現(xiàn)的較為明顯。Sr-Nd同位素多反映其為地殼物質(zhì)熔融

4、的產(chǎn)物。研究區(qū)內(nèi)花崗巖自269.7Ma至494.2Ma之間均顯示有Nb、Ti、P等元素的虧損,前人多以此作為天山古生代洋盆持續(xù)俯沖的地球化學(xué)依據(jù)。但本文認(rèn)為此種地球化學(xué)特征也可源自地殼物質(zhì)的部分熔融,是源區(qū)與形成構(gòu)造環(huán)境共同作用的產(chǎn)物。同時(shí),中天山南緣花崗巖的Hf同位素研究顯示其物質(zhì)源區(qū)較為復(fù)雜,包含有前寒武紀(jì)古老地殼物質(zhì)和古生代新生地殼兩部分。形成于370Ma之前的花崗巖,一部分具有負(fù)的εHf(t)值,且T2DM遠(yuǎn)大于巖體的形成年齡,

5、因而為前寒武紀(jì)古老地殼部分熔融的產(chǎn)物。其余形成年代大于370Ma的花崗巖具有正εHf(t)值,為虧損地幔形成的新生地殼部分熔融的產(chǎn)物(且可能含有古老地物質(zhì)的加入),這種新生地殼可能為弧巖漿作用的產(chǎn)物；360Ma后,伴隨花崗質(zhì)巖漿的大規(guī)模活動(dòng),形成有具有正的εHf(t)值的花崗巖,反映了石炭紀(jì)之后中天山南緣侵入巖帶的物質(zhì)源區(qū)可能有幔源物質(zhì)加入。本文認(rèn)為在花崗質(zhì)巖漿寧?kù)o期前后,花崗巖鋯石Hf同位素所反映的兩次地幔物質(zhì)的加入,極有可能同石炭紀(jì)

6、前后天山地區(qū)地殼的側(cè)向增生和垂向增生有關(guān)。
　　 通過(guò)綜合分析,本文認(rèn)為370～360Ma為天山造山帶的主碰撞期；370Ma之前為古生代南天山洋及更早的帖爾斯克依洋俯沖消亡階段形成；360Ma之后南天山洋完成閉合,研究區(qū)形成一定數(shù)量和后碰撞階段伸展環(huán)境的花崗巖。尤其是石炭紀(jì)初期區(qū)內(nèi)顯示的大規(guī)模花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)和幔源物質(zhì)加入事件,暗示360Ma之后,天山全區(qū)已經(jīng)進(jìn)入碰撞后大陸伸展的階段。因而本文認(rèn)為,南天上山洋的閉合時(shí)限應(yīng)為晚泥盆世