佳木斯地块与松嫩—张广才岭地块拼合历史:年代学与地球化学证据

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zifeng20060819
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本文报道了佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块结合部发育的黑龙江杂岩及相关侵入岩的锆石-金红石U-Pb年龄、全岩地球化学特征以及锆石Hf同位素组成,这些数据不仅可以限定岩石的形成时代、源区特征以及构造背景,而且对理解佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块间的亲缘性与构造演化历史具有重要的启示意义。黑龙江杂岩位于佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块之间,呈南北向带状展布于萝北-嘉荫、依兰-桦南以及牡丹江地区,岩石组合主要为蓝片岩、斜长角闪岩、绿片岩、蛇纹岩、云母片岩(石英片岩)、变硅质岩以及大理岩等。其中,依兰-桦南地区的黑龙江杂岩变质沉积岩中大多数的碎屑锆石表现出富集重稀土元素、正Ce异常以及负Eu异常的岩浆成因锆石稀土配分模式。锆石U-Pb年龄分析结果显示这些变质沉积岩的最小碎屑锆石年龄为230180 Ma。结合黑龙江杂岩的早-中侏罗世变质年龄和前人相关研究,认为黑龙江杂岩变质沉积岩原岩于晚三叠世-早侏罗世沉积。在黑龙江杂岩变质沉积岩的碎屑锆石年龄组成中,大约55%的碎屑锆石年龄变化于297180Ma之间,并具有270245 Ma,230200 Ma和200180 Ma的峰期年龄,同时27%的碎屑锆石具有544412 Ma的年龄,峰期年龄为500480 Ma。碎屑锆石年代学研究中还发现了元古代碎屑锆石(15%),年龄变化于2352595 Ma之间,并以新元古代为主。结合前人的研究和区域资料对比,本文推断黑龙江杂岩中碎屑锆石的来源与佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块的岩浆作用密切相关,且变质沉积岩的原岩形成于弧前盆地。此外,本文在依兰地区黑龙江杂岩的斜长角闪岩中获得了274±2 Ma的原岩年龄,且斜长角闪岩具有177±11 Ma和172±5 Ma的金红石SIMS U-Pb年龄,代表了岩石冷却到金红石U-Pb体系封闭的时间,即冷却年龄。这些斜长角闪岩属于拉斑系列岩石,并表现出Nb、Ta亏损,具有弧属性的地球化学特征。依兰大理石厂、龙兰港以及团山子地区的斜长角闪岩具有相似的岩石成因,岩浆均来源于俯冲流体交代地幔楔的部分熔融作用,其中依兰大理石厂地区的斜长角闪岩岩浆的形成可能还与沉积物的交代作用有关。但是这些斜长角闪岩并非同一岩浆源区演化的产物,其中依兰大理石厂地区的斜长角闪岩的岩浆源区可能为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩,而依兰龙兰港与团山子地区的斜长角闪岩的岩浆源区为尖晶石相橄榄岩。结合前人关于黑龙江杂岩的研究,本文认为黑龙江杂岩属于俯冲增生杂岩,其原岩主要形成于晚古生代-早中生代,并经历了绿帘角闪岩相-蓝片岩相-绿片岩相变质作用,变质作用的峰期时间为早-中侏罗世。佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块结合部发育的基性和酸性侵入岩同样也可以为两地块的复杂拼合历史提供重要信息。锆石U-Pb年龄的分析结果显示,珠山岩体和太平岩体中岩浆锆石的206Pb/238U加权平均年龄分别为256±2 Ma和259±3 Ma,代表了基性侵入岩的岩浆结晶年龄。其中,珠山岩体变辉长岩表现出拉斑系列向钙碱性系列过渡的特征,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Zr、Hf等,且Hf(t)值在-5.47+0.74之间变化。这些地球化学特征表明珠山岩体的岩浆来源于受俯冲流体交代的富集地幔楔的部分熔融,岩浆源区为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩。太平岩体辉长岩表现出与珠山岩体相似的地球化学特征,富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P等,且Hf(t)值变化于-4.02-1.70,暗示二者具有相似的岩石成因。但是经详细研究,本文认为珠山岩体与太平岩体并非同源岩浆演化的产物。此外,本文的酸性侵入岩(明义、驼腰子、孟家岗、横头山以及青背岩体)主要由正长花岗岩、二长花岗岩以及花岗闪长岩组成,并形成于早-中二叠世(278263 Ma)。花岗质岩石大多为高钾钙碱性系列和弱过铝质岩石,氧化物与SiO2具有明显的线性变化趋势,并具有富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti)和重稀土元素的特征。这些花岗质岩石还表现出一致的Hf同位素组成特征,Hf(t)值变化于–6.16+2.95,二阶段模式年龄为16811111 Ma。根据上述年代学、全岩地球化学和锆石Hf同位素组成特征,认为明义岩体、驼腰子岩体、孟家岗岩体、横头山岩体以及青背岩体是相似岩浆源区演化的产物,岩浆均来源于角闪岩相铁镁质下地壳物质的部分熔融,但是经历了不同程度的结晶分异作用。综上,本文认为佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块结合部的二叠纪基性和酸性侵入岩的形成可能与俯冲作用有关。牡丹江洋向佳木斯地块下的东向俯冲作用可能与文中早-中二叠世酸性侵入岩和晚二叠世太平岩体的形成有关;牡丹江洋向松嫩-张广才岭地块下的西向俯冲作用可能导致了松嫩-张广才岭地块东缘二叠纪岩浆作用的产生,其产物包括晚二叠世珠山岩体。此外,结合前人关于黑龙江杂岩和佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块的岩浆-构造作用的相关研究,本文在佳木斯地块与松嫩-张广才岭地块识别出两条南北向平行展布的二叠纪岩浆岩带,其与牡丹江洋的演化历史密切相关。综上,本文认为双向俯冲模式更适合解释牡丹江洋的演化历史,简述如下:(1)250 Ma之前,牡丹江洋已经存在于佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块之间,且牡丹江洋已发生双向俯冲作用。产物主要为:黑龙江杂岩原岩、佳木斯地块西部发育的弧岩浆岩以及松嫩-张广才岭地块东缘分布的弧岩浆岩。(2)250230 Ma,牡丹江洋持续发生双向俯冲作用,在佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块分别产生了三叠纪弧岩浆岩,产物还包括黑龙江杂岩的原岩。(3)230180 Ma,牡丹江洋双向俯冲作用继续进行,持续产生弧岩浆岩,且在弧前盆地沉积黑龙江杂岩变质沉积岩的原岩。(4)180160 Ma,牡丹江洋闭合,佳木斯地块和松嫩-张广才岭地块发生碰撞-拼合,并造成黑龙江杂岩发生变质变形作用。
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