内蒙中部苏左旗晚石炭世基性岩形成时代与岩石成因

作者:彭佳
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研究区域位于内蒙古中部的苏尼特左旗脉,构造位置位于兴安艾力格庙地块的西南部。前人对苏尼特左旗北部晚石炭世岩浆岩缺乏系统的年代学和地球化学研究,影响了对该地区晚石炭世岩石成因和构造环境的宏观认识。此外,前人对高铝玄武岩进行了大量研究,但对铝富集的原因有不同的认识,忽略了源区的影响。本文首次在兴蒙造山带确定了辉长岩,这将为高铝基性岩的成因研究提供新的约束条件。为此,本文对苏尼特左旗城北角闪长岩辉长岩进行了系统的野外地质调查、矿物学、La-ICP-MS锆石u-Pb定年、全岩常量元素、微量元素和锆石-Hf同位素,确定了它们的岩石学特征和形成时代,查明了它们的岩浆源区性质和演化过程,并结合区域同期岩浆、沉积、构造和变质作用的研究,揭示了研究区及其邻区的晚石炭世构造背景,为中亚造山带东部晚石炭世构造演化过程提供了新的证据。主要认识如下:苏左旗市北部角闪石辉长岩的矿物组合主要为普通角闪石、钙长石和绿帘石。大颗粒斜长石与普通角闪石同时结晶,然后结晶自形小颗粒斜长石,后期在颗粒之间结晶少量同构绿帘石。La-ICP-MS锆石u-Pb年代学表明,苏尼特左旗角闪石辉长岩的结晶年龄为3144ma,表明其形成于晚石炭世中期。晚石炭世角闪石辉长岩低硅(43.17-46.67 wt.%)、镁(4.82-6.59 wt.%)、钛(0.17-0.44 wt.%)、钾(0.16-0.41 wt.%)、高钙(15.5%)和铝(20.97-26.24 wt.%),属于拉斑系列高铝辉长岩。其次,它们的特点是在轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Ba和Sr)略有浓缩,在重稀土元素(HREEs)和高场强元素(HFSEs,如Nb、Ba和Ti)相对亏损。岩浆锆石的Hf(T)值为4.32-7.92,显示出耗尽的Hf同位素特征。苏左旗晚石炭世角闪石辉长岩岩浆主要来自二辉橄榄岩的石榴石部分熔融。同时,低硅、镁和钛、HF/HF*、Ti/Ti*、高钙、铝、Sr和Ca/Al的特征与碳酸盐化熔融交代的橄榄岩相似。此外,苏左旗高铝辉长岩中的低Fe、Mg、Cr、CO和Ni表明母岩浆经历了英石和辉石的早期分离结晶,Eu和Sr的弱正异常表明岩浆经历了斜长石的堆晶作用。普通角闪石和绿帘石的存在意味着岩浆源区是富水。根据角闪石成分计算的含水量为4.52 wt.%结晶温度为770-730。压力和含水量与温度成正比,这可能与岩浆的上升、冷却和减压过程有关。绿帘石晚期的结晶表明岩浆演化出更多的富水和钙。捕获锆石的存在表明岩浆在上升期间经历了一定程度的地壳污染。上述地质作用共同形成了苏左旗晚石炭世拉斑玄武岩系高铝角闪石辉长岩,可能是伸展环境的产物。