南阿尔金木纳布拉克地区石英闪长岩的成因: 来自地球化学特征、锆石U-Pb定年和 Lu-Hf同位素组成的制约

本文对南阿尔金木纳布拉克地区西侧出露在巴什库尔干岩群的石英闪长岩体进行了详细的岩石学、全岩地球化学、锆石年代学和Lu-Hf同位素分析研究.全岩地球化学显示,石英闪长岩的SiO2=55.94％ ～57.38％,具有高的Na2 O/K2 O=1.19～1.60比值、准铝质(A/CNK=0.92～0.95)的特征.稀土元素配分图上,所有样品显示弱或无Eu负异常,轻稀土富集和重稀土相对亏损;在原始地幔标准化微量元素蛛网图上,大部分样品相对富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素,总体显示壳源型高钾钙碱性-钙碱性系列的准铝质I型花岗岩特征.CL阴极发光图像显示,该石英闪长岩中的锆石晶体多为长柱状,自形程度较好,具有清晰的韵律环带结构,利用LA-ICP-MS进行锆石U-Pb定年分析,获得其年龄为455.5±1.3Ma,结合锆石的CL图像内部结构特征,推断该年龄为石英闪长岩的结晶年龄.该年龄与南阿尔金高压-超高压岩石的高压麻粒岩相退变质年龄一致,且与南阿尔金早古生代第三期岩浆活动时间(460～451Ma)一致.锆石Hf同位素研究获得该岩石的两阶段模式年龄(1512～1823Ma)和Hf同位素组成[εHf(t)=-6.29～-1.35]与南阿尔金同期的～450Ma的早古生代花岗岩一致[tDM2=1331～1789 Ma,εHf(t)=-8.8～-0.4],表明二者源岩的源区具有相似性,主要来自于中元古-古元古地壳物质的重熔再造.在源岩判别图解上,所有样本均落在玄武岩源区附近,推断该石英闪长岩为下地壳玄武岩部分熔融形成.此外,研究区内出露有与该石英闪长岩同时期的超镁铁质岩石,且样品的某些地球化学特征值介于地幔和地壳平均值之间,显示其形成过程中应有幔源岩浆的混入.综合上述研究,推断南阿尔金木纳布拉克地区的石英闪长岩应为南阿尔金俯冲陆壳在折返过程中,由于压力降低导致下地壳玄武岩发生部分熔融并与地幔物质发生混合,后侵入地壳冷却结晶形成.