佳木斯地块中部晚二叠—晚三叠世花岗岩地球化学特征及意义

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佳木斯地块位于中国黑龙江省东部,其大地构造位置位于西伯利亚克拉通和华北克拉通以及古太平洋板块之间,其在古生代以来经历了多期次、多阶段复杂裂解和拼贴的构造演化。佳木斯地块发育大量的二叠纪花岗岩,但是前人未对该时期花岗岩进行系统的总结和分类,来判定这些花岗岩的成因和构造背景。晚三叠世花岗岩在中国东北广泛出露,虽然佳木斯地块周边存在大量的晚三叠世构造-岩浆事件,然而佳木斯地块内仅在东部双鸭山组中夹有少量晚三叠世酸性火山岩,佳木斯地块内部尚未有晚三叠世花岗质岩浆活动报道。本论文以野外地质调查中新发现的佳木斯地块中部大八浪岩体和与其呈侵入关系二叠世美作岩体为研究对象,在总结佳木斯地块二叠纪花岗岩地球化学特征和详细的野外调查基础上,对大八浪岩体和美作岩体开展锆石年代学、岩石学和地球化学研究,获得了如下几点认识:1.美作岩体位于佳木斯地块中部的桦南隆起区,岩性为中细粒白云母二长花岗岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年为260±3Ma,美作岩体形成于晚二叠世。美作岩体微量元素中表现出低Sr(115.80×10-6~208.74×10-6,平均为170.64×10-6)和低Yb(1.18×10-6~1.52×10-6,平均为1.30×10-6)特征,属于低Sr低Yb(喜马拉雅型)花岗岩,应形成于加厚地壳环境。通过梳理佳木斯地块二叠纪花岗岩地球化学数据,该地块的花岗岩可分为高Sr低Yb(埃达克岩型)和低Sr低Yb(喜马拉雅型)两类,推测佳木斯地块二叠纪处于一个加厚地壳环境。综合分析认为,美作岩体与佳木斯地块二叠纪花岗岩具有相似的形成背景,为古太平洋板块俯冲背景下造成的佳木斯地块加厚而形成。2.大八浪岩体位于美作岩体西侧,岩性为中细粒黑云母花岗闪长岩,野外地质调查科观测其侵入到美作岩体中。两岩体相比,大八浪岩体具有含黑云母,同时不含白云母的特点。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年为234.4±1.4Ma,认为大八浪岩体形成于晚三叠世。3.大八浪岩体SiO2含量为(62.04%~64.30%)、Al2O3含量为(15.68%~16.95%),高Sr(469.90×10-6~571.60×10-6,平均为522.01×10-6)和Sr/Y比值(23.38~37.83),含较低的Mg O(0.91%~1.20%)、Yb(1.18×10-6~1.52×10-6,平均为1.30×10-6)和Y(15.43×10-6~20.50×10-6,平均为16.94×10-6),同时Na2O/K2O为(0.77~1.06,均值为0.94),指示大八浪岩体具有C型埃达克岩地球化学特征佳木斯地块内部晚三叠世花岗质岩浆的发现和埃达克岩的厘定是本次研究工作的新认识。4.大八浪岩体的形成时代与“长春-延吉杂岩带”变质峰期(230Ma),以及佳木斯地块东侧跃进山杂岩中的洋中脊型玄武岩岩块年龄(232Ma)相近,三者可能形成于同一构造背景。结合本次研究认为佳木斯地块二叠纪花岗岩形成于高压、加厚地壳环境,及佳木斯地块周缘增生杂岩的变质年龄与分布特点,认为大八浪岩体可能是在晚三叠世古太平洋板块向佳木斯地块下俯冲造成其地壳不断加厚并发生部分熔融的产物。
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