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    辽东半岛隆昌地区~2 113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究:对胶辽吉造山带构造演化的制约

    赵岩 寇林林 张朋 毕中伟 李东涛 陈聪

    引用本文:
    Citation:

    辽东半岛隆昌地区~2 113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究:对胶辽吉造山带构造演化的制约

      作者简介: 赵岩(1985—), 男, 工程师, 主要从事辽东地区造山作用与成矿.
    • 基金项目:

      中国地质调查局项目 DD20190042-03

      国家重点研发计划项目 2016YFC0600108

      中国地质调查局项目 DD20190156

      国家重点研发计划项目 2018YFC0603804

    • 中图分类号: P595

    Characteristics of Geochemistry and Hf Isotope from Meta-Gabbro in Longchang Area, Liaodong Peninsula: Implications on Evolution of the Jiao-Liao-Ji Paleoproterozoic Orogenic Belt

    • CLC number: P595

    • 摘要: 辉长岩的成岩时代、成因等研究对限定胶辽吉造山带构造背景等关键问题具有重要意义.对其开展详细的岩石地球化学分析、全岩Nd同位素和锆石U-Pb测年及原位Hf同位素分析,结果显示样品受蚀变影响不大,TiO2含量较低(< 1.31%),FeOT(11.91%~14.25%)、MgO(6.88%~7.62%)含量不高,K2O含量中等偏高(0.85%~1.23%),属钙碱性-高钾钙碱性岩浆系列,岩石轻重稀土分馏不明显,富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,亏损高场强元素P、Hf等,岩石相对富集Nd同位素,εNdt)值介于-1.6~2.6,(176Hf/177Hf)i比值变化于0.281 497~0.281 612之间,εHft)值变化于2.2~6.3之间,模式年龄tDM1(Hf)值介于2.25~2.33 Ga.多种特征元素地球化学图解显示辉长岩具有E-MORB特征,与裂谷构造环境中产出的MORB和OIB不同.研究认为胶辽吉造山带在~2.1 Ga已存在洋壳俯冲,并可能已存在古岛弧,造山带演化过程中存在弧陆碰撞.
    • 图 1  胶辽吉造山带构造简图(a)和隆昌地区辉长岩地质简图(b)

      Figure 1.  Geotectonic framwork of the Jiao-Liao-Ji orogenic belt (a) and simplified geological map of the gabbro in Longchang area, Liaodong peninsula(b)

      图 2  隆昌地区辉长岩野外照片(a, b)和镜下显微照片(单偏光)(c)(正交偏光)(d)

      Figure 2.  Fieldwork pictures (a, b) and microphotographs (c, d) of the gabbro in Longchang area, Liaodong peninsula

      图 3  隆昌地区辉长岩Zr/TiO2-Nb/Y图解(a)和FeOT/MgO-SiO2分类图解(b)

      Figure 3.  Zr/TiO2 vs. Nb/Y (a) and FeOT/MgO vs. SiO2 (b) diagrams for the gabbro samples from the Longchang area

      图 4  隆昌地区辉长岩样品典型锆石CL图和U-Pb测年结果

      Figure 4.  Cathodoluminescence(CL) dqkx-44-10-3333s for zircon grains of gabbro sample showing sites of U-Pb analyses (a) and results(b) from the Longchang area

      图 5  隆昌地区辉长岩稀土元素配分曲线(a)和微量元素蛛网图(b)

      Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) for gabbro samples from the Longchang area

      图 6  隆昌地区辉长岩Ti-Sm-V三角图解(a)和Th/Yb-Nb/Yb判别图解(b)

      Figure 6.  Ti-Sm-V (a) and Th/Yb-Nb/Yb (b) discrimination plots for the gabbro samples from the Longchang area

      图 7  隆昌地区辉长岩εNd(t)-(La/Sm)N (a)和εNd(t)-t (b)图解

      Figure 7.  Plots of εNd(t) vs. (La/Sm)N (a) and εNd(t) vs. t (b) for the gabbro samples from the Longchang area

      图 8  隆昌地区辉长岩锆石Hf同位素组成(a)与εNd(t)-εHf(t)(b)图解

      Figure 8.  Hf isotopic compositions of zircons(a) and εNd(t) vs. εHf(t) diagram(b) for the gabbro samples from the Longchang area

      表 1  隆昌地区辉长岩锆石U-Pb测年数据

      Table 1.  In-situ zircon U-Pb isotopic dating for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      测试点 含量(10-6) Th/U 同位素比值 同位素年龄(Ma)
      Th U 206Pb/238U 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb
      LC-1 110 351 0.31 6.338 6 0.152 6 0.369 0 0.004 2 2 025 19.6 2 024 21.2 2 010 41.5
      LC-2 161 196 0.82 6.894 9 0.128 9 0.378 9 0.002 9 2 071 13.5 2 098 16.6 2 118 31.6
      LC-3 1 046 892 1.17 5.1142 0.081 4 0.299 9 0.002 4 1 691 11.9 1 838 13.6 2 003 27.9
      LC-4 283 346 0.82 7.486 1 0.127 6 0.406 6 0.0040 2 199 18.6 2 171 15.3 2 139 21.1
      LC-5 327 303 1.08 7.377 5 0.125 3 0.402 4 0.003 5 2 180 16.1 2 158 15.3 2 131 28.1
      LC-6 174 273 0.64 6.986 1 0.133 6 0.378 7 0.003 1 2 070 14.7 2 110 17.0 2 140 31.3
      LC-7 367 280 1.31 6.351 3 0.1144 0.349 9 0.002 7 1 934 12.8 2 026 15.9 2 122 31.2
      LC-8 201 241 0.83 7.347 2 0.131 0 0.393 1 0.003 1 2 137 14.5 2 155 16.0 2 162 29.9
      LC-9 128 165 0.78 7.294 1 0.1404 0.388 4 0.003 4 2 115 15.7 2 148 17.2 2 172 33.3
      LC-10 147 172 0.86 7.563 6 0.159 9 0.397 8 0.003 7 2 159 17.2 2 181 19.0 2 192 37.0
      LC-11 303 332 0.91 7.548 7 0.168 4 0.398 5 0.003 5 2 162 16.4 2 179 20.1 2 184 40.4
      LC-12 202 264 0.77 7.475 1 0.197 9 0.396 7 0.0046 2 154 21.2 2 170 23.8 2 176 52.6
      LC-13 585 702 0.83 5.231 3 0.122 6 0.296 3 0.002 6 1 673 12.9 1 858 20.0 2 057 42.6
      LC-14 284 339 0.84 7.327 5 0.185 1 0.393 2 0.003 9 2 138 18.1 2 152 22.6 2 150 42.4
      LC-15 299 313 0.95 7.485 4 0.148 6 0.396 6 0.003 9 2 153 17.8 2 171 17.8 2 173 33.6
      LC-16 184 232 0.79 7.383 9 0.138 3 0.396 0 0.003 6 2 151 16.8 2 159 16.8 2 154 31.6
      LC-17 134 206 0.65 7.267 1 0.137 2 0.392 7 0.003 7 2 136 17.1 2 145 16.9 2 139 32.1
      LC-18 168 215 0.78 7.1447 0.136 9 0.387 9 0.003 7 2 113 17.1 2 130 17.1 2 131 33.5
      LC-19 190 251 0.76 7.334 0 0.141 4 0.405 0 0.0045 2 192 20.7 2 153 17.3 2 103 33.6
      LC-20 33 65 0.51 7.918 5 0.169 0 0.435 4 0.005 2 2 330 23.2 2 222 19.3 2 115 37.3
      LC-21 371 369 1.00 7.109 9 0.112 4 0.392 2 0.003 3 2 133 15.1 2 125 14.2 2 106 27.2
      LC-22 209 244 0.86 7.139 1 0.121 9 0.394 5 0.003 7 2 144 16.9 2 129 15.3 2 102 28.9
      LC-23 223 265 0.84 7.776 3 0.149 7 0.424 3 0.005 5 2 280 24.7 2 205 17.4 2 128 28.7
      LC-24 197 250 0.79 7.003 6 0.129 6 0.391 0 0.003 5 2 127 16.4 2 112 16.5 2 088 32.7
      LC-25 137 238 0.58 6.643 7 0.125 3 0.374 5 0.003 1 2 051 14.5 2 065 16.7 2 069 32.7
      LC-26 359 382 0.94 7.181 6 0.123 2 0.396 5 0.003 6 2 153 16.8 2 134 15.4 2 105 27.8
      LC-27 106 146 0.72 7.371 8 0.135 9 0.408 9 0.0040 2 210 18.5 2 158 16.5 2 098 25.0
      LC-28 548 444 1.24 7.045 8 0.113 0 0.389 2 0.002 9 2 119 13.5 2 117 14.3 2 103 27.6
      LC-29 293 337 0.87 7.198 9 0.1341 0.397 4 0.0045 2 157 20.6 2 136 16.7 2 106 29.3
      LC-30 1 368 753 1.82 6.495 6 0.138 3 0.358 2 0.0047 1 974 22.3 2 045 18.8 2 106 32.4
      LC-31 270 329 0.82 7.432 8 0.145 4 0.409 9 0.0040 2 214 18.4 2 165 17.6 2 109 32.3
      LC-32 159 179 0.89 7.417 7 0.135 3 0.408 0 0.003 9 2 206 18.1 2 163 16.4 2 117 31.3
      LC-33 326 357 0.91 6.551 3 0.102 7 0.375 8 0.003 3 2 056 15.6 2 053 13.9 2 043 26.8
      LC-34 268 278 0.96 7.245 2 0.123 3 0.400 1 0.003 9 2 170 17.9 2 142 15.3 2 109 27.5
      LC-35 185 208 0.89 7.197 5 0.122 9 0.397 6 0.003 6 2 158 16.5 2 136 15.3 2 109 27.8
      LC-36 262 288 0.91 7.283 1 0.1343 0.409 3 0.0043 2 212 19.6 2 147 16.5 2 079 29.5
      LC-37 267 290 0.92 7.071 4 0.1306 0.401 0 0.003 9 2 174 18.0 2 120 16.5 2 062 30.6
      LC-38 43 101 0.42 7.298 3 0.138 4 0.406 5 0.0040 2 199 18.2 2 149 17.0 2 094 31.2
      LC-39 983 530 1.86 5.033 4 0.099 6 0.303 4 0.0041 1 708 20.5 1 825 16.8 1 950 25.9
      LC-40 377 395 0.95 6.987 5 0.107 6 0.397 8 0.003 3 2 159 15.4 2 110 13.8 2 054 25.9
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      表 2  隆昌地区辉长岩主微量元素数据(主量元素的单位为%, 微量元素的单位为10-6

      Table 2.  Whole rock chemical compositions of gabbro samples in the Longchang area, Liaodong peninsula

      样号 LC-1 LC-2 LC-3 LC-4 LC-5
      SiO2 46.67 45.83 48.42 46.72 47.65
      TiO2 1.09 1.30 1.24 1.22 1.31
      AI2O3 13.75 14.00 13.80 13.31 14.71
      Fe2O3 4.29 3.28 3.85 4.18 4.03
      FeO 8.63 10.29 9.21 9.57 7.87
      MnO 0.17 0.20 0.19 0.21 0.15
      MgO 7.62 7.32 7.36 7.37 6.88
      CaO 8.79 7.50 8.68 9.35 8.83
      Na2O 2.62 1.77 2.98 2.35 3.52
      K2O 1.23 1.10 0.85 1.08 1.13
      P2O5 0.083 0.130 0.130 0.120 0.088
      LOI 5.00 7.05 3.65 4.66 3.54
      SUM 99.94 99.76 100.36 100.12 99.70
      Hf 0.37 0.38 0.45 0.36 0.49
      Ta 0.25 0.70 0.55 0.86 0.75
      Li 16.4 29.2 15.4 16.7 13.5
      Be 0.50 0.48 0.63 0.55 1.44
      Sc 41.6 42.3 42.3 43.3 59.7
      Ni 51.6 47.5 50.4 53.7 31.3
      Cs 0.83 0.75 0.53 0.37 0.79
      Th 1.50 1.03 0.98 1.02 0.67
      U 0.22 0.24 0.26 0.23 0.29
      Ba 231 204 130 255 165
      Pb 3.14 3.27 3.33 4.15 6.32
      Nb 5.72 7.54 7.44 7.86 9.29
      Rb 59.4 53.4 42.5 38.4 55.6
      Sr 150 121 132 168 159
      Zr 55.6 91.4 91.0 89.7 97.1
      La 5.45 7.89 7.62 7.93 8.20
      Ce 12.8 18.9 18.0 18.8 16.9
      Pr 1.77 2.62 2.48 2.55 2.55
      Nd 8.73 12.80 12.20 12.50 12.50
      Sm 2.32 3.28 3.16 3.26 3.52
      Eu 0.80 0.97 0.93 0.99 0.99
      Gd 2.45 3.50 3.40 3.51 4.26
      Tb 0.47 0.66 0.66 0.65 0.78
      Dy 3.08 4.29 4.19 4.25 5.42
      Ho 0.65 0.88 0.88 0.89 1.07
      Er 1.85 2.49 2.44 2.49 3.04
      Tm 0.30 0.39 0.40 0.40 0.49
      Yb 2.07 2.71 2.72 2.74 3.20
      Lu 0.29 0.37 0.38 0.38 0.39
      Y 16.5 22.9 22.7 22.9 28.3
      EREE 43.01 61.76 59.45 61.35 63.35
      LREE 31.85 46.45 44.39 46.04 44.70
      HREE 11.16 15.3 15.06 15.31 18.66
      (La/Yb)N 1.88 2.08 2.01 2.08 1.84
      δEu 1.02 0.87 0.86 0.89 0.78
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      表 3  隆昌地区辉长岩锆石原位Hf同位素组成

      Table 3.  In-situ zircon Hf isotopic data for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      点号 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf (176Hf/177Hf)i SHf(t) tDM1 tDM2
      LCZ-1 0.098 214 0.002 597 0.281 660 0.000 020 0.281 556 4.2 2 327 2 440
      LCZ-2 0.083 844 0.002 226 0.281 651 0.000018 0.281 562 4.5 2 317 2 427
      LCZ-3 0.155 910 0.003 544 0.281 728 0.000019 0.281 585 5.3 2 290 2 376
      LCZ-4 0.122 781 0.003 332 0.281 686 0.000018 0.281 552 4.1 2 337 2 449
      LCZ-5 0.141 439 0.003 430 0.281 703 0.000022 0.281 565 4.6 2 318 2 419
      LCZ-6 0.104 470 0.003 238 0.281 741 0.000037 0.281 610 6.2 2 251 2 321
      LCZ-7 0.079 143 0.002 104 0.281 671 0.000020 0.281 586 5.3 2 281 2 374
      LCZ-8 0.085 358 0.002 076 0.281 684 0.000015 0.281 601 5.8 2 261 2 342
      LCZ-9 0.102 462 0.002 562 0.281 673 0.000020 0.281 570 4.7 2 307 2 410
      LCZ-10 0.077 420 0.001 973 0.281 683 0.000016 0.281 603 5.9 2 256 2 336
      LCZ-11 0.140 272 0.003 607 0.281 757 0.000019 0.281 612 6.3 2 250 2 316
      LCZ-12 0.100 750 0.002 549 0.281 700 0.000019 0.281 597 5.7 2 267 2 349
      LCZ-13 0.105 547 0.003 020 0.281 619 0.000017 0.281 497 2.2 2 414 2 568
      LCZ-14 0.182 231 0.005 223 0.281 803 0.000020 0.281 593 5.6 2 287 2 360
      LCZ-15 0.154 204 0.003 991 0.281 728 0.000016 0.281 567 4.7 2 319 2 416
      注:所有点号的年龄都取2 113 Ma计算Hf同位素值.
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      表 4  隆昌地区辉长岩Nd同位素组成

      Table 4.  Whole rock Nd isotopic compositions for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      点号 Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd εNd TDM1(Ma) TDM2(Ma)
      LC-1 2.32 8.73 0.160 56 0.509 909 0.000009 0.2 2 873 2 536
      LC-2 3.28 12.8 0.154 39 0.510032 0.000011 2.6 2 482 2 342
      LC-3 3.16 12.2 0.156 62 0.509 981 0.000010 1.6 2 631 2 423
      LC-4 3.26 12.5 0.157 28 0.509 863 0.000015 -0.7 2 949 2 607
      LC-5 3.52 12.5 0.17008 0.509 819 0.000006 -1.6 3 346 2 677
      注:所有点号的年龄都取2 113 Ma计算Hf同位素值.
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    出版历程
    • 收稿日期:  2019-07-29
    • 刊出日期:  2019-10-01

    辽东半岛隆昌地区~2 113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究:对胶辽吉造山带构造演化的制约

      作者简介: 赵岩(1985—), 男, 工程师, 主要从事辽东地区造山作用与成矿
    • 1. 中国地质调查局沈阳地质调查中心, 辽宁沈阳 110034
    • 2. 东北地质科技创新中心, 辽宁沈阳 110034
    基金项目:  中国地质调查局项目 DD20190042-03国家重点研发计划项目 2016YFC0600108中国地质调查局项目 DD20190156国家重点研发计划项目 2018YFC0603804

    摘要: 辉长岩的成岩时代、成因等研究对限定胶辽吉造山带构造背景等关键问题具有重要意义.对其开展详细的岩石地球化学分析、全岩Nd同位素和锆石U-Pb测年及原位Hf同位素分析,结果显示样品受蚀变影响不大,TiO2含量较低(< 1.31%),FeOT(11.91%~14.25%)、MgO(6.88%~7.62%)含量不高,K2O含量中等偏高(0.85%~1.23%),属钙碱性-高钾钙碱性岩浆系列,岩石轻重稀土分馏不明显,富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,亏损高场强元素P、Hf等,岩石相对富集Nd同位素,εNdt)值介于-1.6~2.6,(176Hf/177Hf)i比值变化于0.281 497~0.281 612之间,εHft)值变化于2.2~6.3之间,模式年龄tDM1(Hf)值介于2.25~2.33 Ga.多种特征元素地球化学图解显示辉长岩具有E-MORB特征,与裂谷构造环境中产出的MORB和OIB不同.研究认为胶辽吉造山带在~2.1 Ga已存在洋壳俯冲,并可能已存在古岛弧,造山带演化过程中存在弧陆碰撞.

    English Abstract

      • 辽东地区古元古代构造背景是近年来地质学家研究的热点之一,近年来研究取得了诸多进展,虽认可了胶辽吉造山带的存在,但造山带演化早期构造背景却存在很大争议.从早期一些学者根据辽河群内岩石组合特征(A型花岗岩、“双峰式火山岩”等)和硼矿等特殊矿产,认为其形成于裂谷环境(张秋生,1988李三忠等,2001Li et al., 2006陈井胜等,2017),近期持该观点的学者倾向认为胶辽吉造山带经历了从早期裂谷到晚期碰撞造山的演化模式(Cheng et al., 2017; Wang et al., 2017;杨崇辉等,2018Zou et al., 2018);而另有学者根据变质岩顺时针P-T-t轨迹、高压麻粒岩、S型花岗岩及岩石地球化学特征等识别出古元古代岛弧等地质单元,认为其产出于弧陆碰撞构造背景下(白瑾,1993路孝平等,2004王惠初等,2011Li and Chen, 2014Meng et al., 2014李壮等,2015Liu et al.,2017陈爽等,2018).

        鞍山、辽阳一带产出一系列与古元古代辽河群变质沉积岩系关系密切的变质基性岩(脉),包括辉长岩、辉绿岩脉、石榴斜长角闪岩和斜长角闪岩等,变质基性岩的岩石地球化学特征与同位素研究对于揭示本地区古元古代造山带演化过程具有重大意义.前人(董春艳等,2012秦亚等,2015Wang et al., 2016Chen et al., 2018; Xu et al., 2018)分别在鞍山弓长岭、辽阳河栏镇以南、海城什司县等地开展变质基性岩研究,获得了一系列新的变质基性岩年龄,基本认为基性岩发生变质时间在~1 919 Ma至~1 870 Ma之间,与胶辽吉造山带内广泛的变质作用时间一致;变质基性岩形成时代限定在~2 130 Ma至~2 110 Ma之间.但在基性岩成因及其产出的构造环境等问题仍存在争议, Wang et al.(2016)认为变质基性岩由太古代古老俯冲板片重熔而来,~2 110 Ma基性岩的产出不能代表存在同期俯冲带;而Xu et al.(2018)则持相反观点,认为其研究对象具有拉斑玄武岩特征,代表古元古代岛弧玄武岩并识别出俯冲带的其他特征.

        本次研究选取了辽东半岛隆昌地区出露的变辉长岩为研究对象,根据野外产状与室内观察,认为蚀变尚不强烈,开展岩石地球化学含量分析,并利用热电离质谱仪、LA-ICP-MS、LA-MC-ICP-MS等手段进行Nd同位素、锆石U-Pb和Hf同位素分析,以此探讨变辉长岩成因及产出的构造背景.

      • 胶辽吉造山带是华北克拉通东部一条近南西-北东方向展布的构造带,本次研究的隆昌地区位于构造带北部的辽吉地区.长期以来, 辽吉地区古元古代地层被划归为辽河群、老岭群和集安群等,连同带内多期古元古代花岗岩类和基性岩(岩脉)类构成了辽吉古元古代造山带的主体.主要由变火山岩-沉积岩系构成的辽河群,又以盖县-析木-塔岭-茳草-叆阳为界划分为了南辽河群和北辽河群(辽宁省地质矿产局,1989),二者特征差异之一就是北辽河群内产出大量的变质基性岩(岩脉),也包括部分斜长角闪岩.北辽河群又被划分为浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组等5个组级地层单位(辽宁省地质矿产局,1989).其中变质基性岩(含部分斜长角闪岩)主要与里尔峪组变粒岩、浅粒岩、变质火山岩,高家峪组片岩夹大理岩、炭质板岩,以及大石桥组夹云母片岩的厚层大理岩等地层产出关系密切(辽宁省地质矿产局,1989).

        隆昌地区辉长岩呈似层状、脉状,常与大石桥组方解大理岩、白云质大理岩呈构造接触关系产出(图 1).岩石新鲜面呈黑绿色,变辉长结构、块状构造,斜长石与变辉石均呈半自形-他形,结晶程度相近;镜下薄片观察发现辉石部分已发生蚀变为阳起石、绿帘石等矿物,仅保留辉石晶型,含量约40%左右;斜长石呈自形长柱状,正交偏光下呈一级灰白色干涉色,少见双晶,亦发生绢云母化等弱蚀变,含量约60%(图 2).在岩石判别图解上,样品落入亚碱性玄武岩区域和拉斑质系列范围内(图 3).

        图  1  胶辽吉造山带构造简图(a)和隆昌地区辉长岩地质简图(b)

        Figure 1.  Geotectonic framwork of the Jiao-Liao-Ji orogenic belt (a) and simplified geological map of the gabbro in Longchang area, Liaodong peninsula(b)

        图  2  隆昌地区辉长岩野外照片(a, b)和镜下显微照片(单偏光)(c)(正交偏光)(d)

        Figure 2.  Fieldwork pictures (a, b) and microphotographs (c, d) of the gabbro in Longchang area, Liaodong peninsula

        图  3  隆昌地区辉长岩Zr/TiO2-Nb/Y图解(a)和FeOT/MgO-SiO2分类图解(b)

        Figure 3.  Zr/TiO2 vs. Nb/Y (a) and FeOT/MgO vs. SiO2 (b) diagrams for the gabbro samples from the Longchang area

      • 辉长岩按照常规重磁分选后在双目镜下挑选出晶形完好、具代表性的锆石颗粒,用环氧树脂固定于样品靶后抛光.锆石样品阴极发光图像拍摄和LA ICP-MS测试均在武汉上谱分析科技有限责任公司完成,详细的仪器参数和分析流程见Zong et al. (2017).GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF 193 nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成,ICP-MS型号为Agilent 7700e.本次分析的激光束斑和频率分别为32 µm和10 Hz.对分析数据的离线处理采用软件ICPMS DataCal完成.锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3 (Ludwig, 2003)完成.

      • 主、微量元素测试在国土资源部东北矿产资源监督检测中心完成.主量元素测试使用X射线荧光光谱法测定,测试仪器为飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪,分析精度优于5%.微量及稀土元素利用酸溶法制备样品并在HR ICPMS电感耦合等离子体质谱测试.当元素含量大于10×10-6时,分析精度优于5%;当含量小于10×10-6时,精度优于10%.全岩样品粉碎至200目后,由核工业北京地质研究院分析测试中心完成Nd同位素测试,分析仪器为ISOPROBE-T型热电离质谱仪,分析误差以2σ计.

      • 锆石Hf同位素分析利用南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的激光剥蚀多接收等离子质谱(LAMC-ICP-MS)完成测试,其中激光剥蚀器型号为New Wave公司生产的UP193FX型固体激光剥蚀系统,MC-ICP-MS型号为Thermo Fisher公司生产的Neptune Plus.剥蚀直径采用35 μm,激光脉冲频率为8 Hz,信号采集次数200次,采集时间为1 min左右.仪器的测试条件及详细分析流程参见侯可军等(2007).176Lu的衰变常数采用1. 865×10-11a-1(Scherer et al., 2001),εHf(t)值的计算采用文献(Bouvier et al., 2008)推荐的球粒陨石Hf同位素值: 176Lu/177Hf =0.033 2,176Hf/177Hf=0.827 72. Hf模式年龄采用现代亏损地幔的(176Hf/177Hf)DM比值0.283 25和(176Lu/177Hf)DM比值0.038 4(Griffin et al., 2000)、以及平均地壳的(176Lu/177Hf)C比值0.015(Amelin et al., 1999)进行计算.

      • 从CL图可以看出,辉长岩中锆石呈长柱状或不规则状,发育较清晰的板状环带(图 4a).Th/U值介于0.31~1.87,也显示典型岩浆锆石特征.个别锆石颗粒也见有继承锆石特征,本次测试主要选择典型岩浆锆石特征颗粒进行测试.锆石U-Pb测试结果列于表 1,部分测试点存在一定铅丢失.所有分析点给出的206Pb/238U上交点年龄为2 113±15 Ma,MSWD为2.0(图 4b),代表了辉长岩的形成年龄.

        图  4  隆昌地区辉长岩样品典型锆石CL图和U-Pb测年结果

        Figure 4.  Cathodoluminescence(CL) dqkx-44-10-3333s for zircon grains of gabbro sample showing sites of U-Pb analyses (a) and results(b) from the Longchang area

        测试点 含量(10-6) Th/U 同位素比值 同位素年龄(Ma)
        Th U 206Pb/238U 207Pb/235U 206Pb/238U 207Pb/235U 207Pb/206Pb
        LC-1 110 351 0.31 6.338 6 0.152 6 0.369 0 0.004 2 2 025 19.6 2 024 21.2 2 010 41.5
        LC-2 161 196 0.82 6.894 9 0.128 9 0.378 9 0.002 9 2 071 13.5 2 098 16.6 2 118 31.6
        LC-3 1 046 892 1.17 5.1142 0.081 4 0.299 9 0.002 4 1 691 11.9 1 838 13.6 2 003 27.9
        LC-4 283 346 0.82 7.486 1 0.127 6 0.406 6 0.0040 2 199 18.6 2 171 15.3 2 139 21.1
        LC-5 327 303 1.08 7.377 5 0.125 3 0.402 4 0.003 5 2 180 16.1 2 158 15.3 2 131 28.1
        LC-6 174 273 0.64 6.986 1 0.133 6 0.378 7 0.003 1 2 070 14.7 2 110 17.0 2 140 31.3
        LC-7 367 280 1.31 6.351 3 0.1144 0.349 9 0.002 7 1 934 12.8 2 026 15.9 2 122 31.2
        LC-8 201 241 0.83 7.347 2 0.131 0 0.393 1 0.003 1 2 137 14.5 2 155 16.0 2 162 29.9
        LC-9 128 165 0.78 7.294 1 0.1404 0.388 4 0.003 4 2 115 15.7 2 148 17.2 2 172 33.3
        LC-10 147 172 0.86 7.563 6 0.159 9 0.397 8 0.003 7 2 159 17.2 2 181 19.0 2 192 37.0
        LC-11 303 332 0.91 7.548 7 0.168 4 0.398 5 0.003 5 2 162 16.4 2 179 20.1 2 184 40.4
        LC-12 202 264 0.77 7.475 1 0.197 9 0.396 7 0.0046 2 154 21.2 2 170 23.8 2 176 52.6
        LC-13 585 702 0.83 5.231 3 0.122 6 0.296 3 0.002 6 1 673 12.9 1 858 20.0 2 057 42.6
        LC-14 284 339 0.84 7.327 5 0.185 1 0.393 2 0.003 9 2 138 18.1 2 152 22.6 2 150 42.4
        LC-15 299 313 0.95 7.485 4 0.148 6 0.396 6 0.003 9 2 153 17.8 2 171 17.8 2 173 33.6
        LC-16 184 232 0.79 7.383 9 0.138 3 0.396 0 0.003 6 2 151 16.8 2 159 16.8 2 154 31.6
        LC-17 134 206 0.65 7.267 1 0.137 2 0.392 7 0.003 7 2 136 17.1 2 145 16.9 2 139 32.1
        LC-18 168 215 0.78 7.1447 0.136 9 0.387 9 0.003 7 2 113 17.1 2 130 17.1 2 131 33.5
        LC-19 190 251 0.76 7.334 0 0.141 4 0.405 0 0.0045 2 192 20.7 2 153 17.3 2 103 33.6
        LC-20 33 65 0.51 7.918 5 0.169 0 0.435 4 0.005 2 2 330 23.2 2 222 19.3 2 115 37.3
        LC-21 371 369 1.00 7.109 9 0.112 4 0.392 2 0.003 3 2 133 15.1 2 125 14.2 2 106 27.2
        LC-22 209 244 0.86 7.139 1 0.121 9 0.394 5 0.003 7 2 144 16.9 2 129 15.3 2 102 28.9
        LC-23 223 265 0.84 7.776 3 0.149 7 0.424 3 0.005 5 2 280 24.7 2 205 17.4 2 128 28.7
        LC-24 197 250 0.79 7.003 6 0.129 6 0.391 0 0.003 5 2 127 16.4 2 112 16.5 2 088 32.7
        LC-25 137 238 0.58 6.643 7 0.125 3 0.374 5 0.003 1 2 051 14.5 2 065 16.7 2 069 32.7
        LC-26 359 382 0.94 7.181 6 0.123 2 0.396 5 0.003 6 2 153 16.8 2 134 15.4 2 105 27.8
        LC-27 106 146 0.72 7.371 8 0.135 9 0.408 9 0.0040 2 210 18.5 2 158 16.5 2 098 25.0
        LC-28 548 444 1.24 7.045 8 0.113 0 0.389 2 0.002 9 2 119 13.5 2 117 14.3 2 103 27.6
        LC-29 293 337 0.87 7.198 9 0.1341 0.397 4 0.0045 2 157 20.6 2 136 16.7 2 106 29.3
        LC-30 1 368 753 1.82 6.495 6 0.138 3 0.358 2 0.0047 1 974 22.3 2 045 18.8 2 106 32.4
        LC-31 270 329 0.82 7.432 8 0.145 4 0.409 9 0.0040 2 214 18.4 2 165 17.6 2 109 32.3
        LC-32 159 179 0.89 7.417 7 0.135 3 0.408 0 0.003 9 2 206 18.1 2 163 16.4 2 117 31.3
        LC-33 326 357 0.91 6.551 3 0.102 7 0.375 8 0.003 3 2 056 15.6 2 053 13.9 2 043 26.8
        LC-34 268 278 0.96 7.245 2 0.123 3 0.400 1 0.003 9 2 170 17.9 2 142 15.3 2 109 27.5
        LC-35 185 208 0.89 7.197 5 0.122 9 0.397 6 0.003 6 2 158 16.5 2 136 15.3 2 109 27.8
        LC-36 262 288 0.91 7.283 1 0.1343 0.409 3 0.0043 2 212 19.6 2 147 16.5 2 079 29.5
        LC-37 267 290 0.92 7.071 4 0.1306 0.401 0 0.003 9 2 174 18.0 2 120 16.5 2 062 30.6
        LC-38 43 101 0.42 7.298 3 0.138 4 0.406 5 0.0040 2 199 18.2 2 149 17.0 2 094 31.2
        LC-39 983 530 1.86 5.033 4 0.099 6 0.303 4 0.0041 1 708 20.5 1 825 16.8 1 950 25.9
        LC-40 377 395 0.95 6.987 5 0.107 6 0.397 8 0.003 3 2 159 15.4 2 110 13.8 2 054 25.9

        表 1  隆昌地区辉长岩锆石U-Pb测年数据

        Table 1.  In-situ zircon U-Pb isotopic dating for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      • 辉长岩样品的全岩主量、微量元素数据分析结果见表 2.整体来看,样品受一定蚀变影响,SiO2含量中等,TiO2含量较低,MgO含量不高(6.88%~7.62%),P2O5含量低(0.08%~0.13%),FeO和Fe3O4含量较高,K2O含量中等稍高(0.85%~1.23%).由于遭受一定蚀变,进行岩性判别投图时采用了元素活泼性较差的元素,并将烧失量扣除后重新换算再进行投图,在判别图上,样品落入亚碱性玄武岩和拉斑质玄武岩系列范围内(图 3b).

        样号 LC-1 LC-2 LC-3 LC-4 LC-5
        SiO2 46.67 45.83 48.42 46.72 47.65
        TiO2 1.09 1.30 1.24 1.22 1.31
        AI2O3 13.75 14.00 13.80 13.31 14.71
        Fe2O3 4.29 3.28 3.85 4.18 4.03
        FeO 8.63 10.29 9.21 9.57 7.87
        MnO 0.17 0.20 0.19 0.21 0.15
        MgO 7.62 7.32 7.36 7.37 6.88
        CaO 8.79 7.50 8.68 9.35 8.83
        Na2O 2.62 1.77 2.98 2.35 3.52
        K2O 1.23 1.10 0.85 1.08 1.13
        P2O5 0.083 0.130 0.130 0.120 0.088
        LOI 5.00 7.05 3.65 4.66 3.54
        SUM 99.94 99.76 100.36 100.12 99.70
        Hf 0.37 0.38 0.45 0.36 0.49
        Ta 0.25 0.70 0.55 0.86 0.75
        Li 16.4 29.2 15.4 16.7 13.5
        Be 0.50 0.48 0.63 0.55 1.44
        Sc 41.6 42.3 42.3 43.3 59.7
        Ni 51.6 47.5 50.4 53.7 31.3
        Cs 0.83 0.75 0.53 0.37 0.79
        Th 1.50 1.03 0.98 1.02 0.67
        U 0.22 0.24 0.26 0.23 0.29
        Ba 231 204 130 255 165
        Pb 3.14 3.27 3.33 4.15 6.32
        Nb 5.72 7.54 7.44 7.86 9.29
        Rb 59.4 53.4 42.5 38.4 55.6
        Sr 150 121 132 168 159
        Zr 55.6 91.4 91.0 89.7 97.1
        La 5.45 7.89 7.62 7.93 8.20
        Ce 12.8 18.9 18.0 18.8 16.9
        Pr 1.77 2.62 2.48 2.55 2.55
        Nd 8.73 12.80 12.20 12.50 12.50
        Sm 2.32 3.28 3.16 3.26 3.52
        Eu 0.80 0.97 0.93 0.99 0.99
        Gd 2.45 3.50 3.40 3.51 4.26
        Tb 0.47 0.66 0.66 0.65 0.78
        Dy 3.08 4.29 4.19 4.25 5.42
        Ho 0.65 0.88 0.88 0.89 1.07
        Er 1.85 2.49 2.44 2.49 3.04
        Tm 0.30 0.39 0.40 0.40 0.49
        Yb 2.07 2.71 2.72 2.74 3.20
        Lu 0.29 0.37 0.38 0.38 0.39
        Y 16.5 22.9 22.7 22.9 28.3
        EREE 43.01 61.76 59.45 61.35 63.35
        LREE 31.85 46.45 44.39 46.04 44.70
        HREE 11.16 15.3 15.06 15.31 18.66
        (La/Yb)N 1.88 2.08 2.01 2.08 1.84
        δEu 1.02 0.87 0.86 0.89 0.78

        表 2  隆昌地区辉长岩主微量元素数据(主量元素的单位为%, 微量元素的单位为10-6

        Table 2.  Whole rock chemical compositions of gabbro samples in the Longchang area, Liaodong peninsula

        辉长岩样品稀土元素含量不高,∑REE含量在43.01×10-6~63.35×10-6之间,轻重稀土间分馏不强,(La/Yb)N介于1.84~2.08,表现出较“平坦”的稀土配分模式,无Ce异常,存在弱负Eu异常.样品明显富集大离子亲石元素Rb、Ba、K等,亏损P、Hf等高场强元素;在与Sun and McDonough(1989)统计的不同构造单元内地质体微量元素与稀土元素特征对比图解中,辉长岩表现出更接近E-MORB分布形式,并显示出具有地壳成分的特征(图 5).

        图  5  隆昌地区辉长岩稀土元素配分曲线(a)和微量元素蛛网图(b)

        Figure 5.  Chondrite-normalized REE patterns(a) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b) for gabbro samples from the Longchang area

      • 样品锆石原位Hf同位素测试结果列于表 3,Hf同位素值计算采用的年龄为辉长岩的形成年龄.辉长岩锆石(176Hf/177Hf)i比值变化于0.281 497~0.281 612之间,εHf(t)值变化于2.2~6.3之间,阶段模式年龄tDM(Hf)在2.25~2.41 Ga之间,两阶段模式年龄tDM2(Hf)值在2.32~2.57 Ga之间.

        点号 176Yb/177Hf 176Lu/177Hf 176Hf/177Hf (176Hf/177Hf)i SHf(t) tDM1 tDM2
        LCZ-1 0.098 214 0.002 597 0.281 660 0.000 020 0.281 556 4.2 2 327 2 440
        LCZ-2 0.083 844 0.002 226 0.281 651 0.000018 0.281 562 4.5 2 317 2 427
        LCZ-3 0.155 910 0.003 544 0.281 728 0.000019 0.281 585 5.3 2 290 2 376
        LCZ-4 0.122 781 0.003 332 0.281 686 0.000018 0.281 552 4.1 2 337 2 449
        LCZ-5 0.141 439 0.003 430 0.281 703 0.000022 0.281 565 4.6 2 318 2 419
        LCZ-6 0.104 470 0.003 238 0.281 741 0.000037 0.281 610 6.2 2 251 2 321
        LCZ-7 0.079 143 0.002 104 0.281 671 0.000020 0.281 586 5.3 2 281 2 374
        LCZ-8 0.085 358 0.002 076 0.281 684 0.000015 0.281 601 5.8 2 261 2 342
        LCZ-9 0.102 462 0.002 562 0.281 673 0.000020 0.281 570 4.7 2 307 2 410
        LCZ-10 0.077 420 0.001 973 0.281 683 0.000016 0.281 603 5.9 2 256 2 336
        LCZ-11 0.140 272 0.003 607 0.281 757 0.000019 0.281 612 6.3 2 250 2 316
        LCZ-12 0.100 750 0.002 549 0.281 700 0.000019 0.281 597 5.7 2 267 2 349
        LCZ-13 0.105 547 0.003 020 0.281 619 0.000017 0.281 497 2.2 2 414 2 568
        LCZ-14 0.182 231 0.005 223 0.281 803 0.000020 0.281 593 5.6 2 287 2 360
        LCZ-15 0.154 204 0.003 991 0.281 728 0.000016 0.281 567 4.7 2 319 2 416
        注:所有点号的年龄都取2 113 Ma计算Hf同位素值.

        表 3  隆昌地区辉长岩锆石原位Hf同位素组成

        Table 3.  In-situ zircon Hf isotopic data for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      • 辉长岩样品Nd同位素特征值等列于表 4,计算的εNd(t)值介于-1.6~2.6,虽显示地幔特征也具有地壳成分特征.根据锆石年龄和Nd同位素获得的两阶段模式年龄tDM2介于2.3~2.6 Ga,与tDM2(Hf)年龄基本一致.

        点号 Sm Nd 147Sm/144Nd 143Nd/144Nd εNd TDM1(Ma) TDM2(Ma)
        LC-1 2.32 8.73 0.160 56 0.509 909 0.000009 0.2 2 873 2 536
        LC-2 3.28 12.8 0.154 39 0.510032 0.000011 2.6 2 482 2 342
        LC-3 3.16 12.2 0.156 62 0.509 981 0.000010 1.6 2 631 2 423
        LC-4 3.26 12.5 0.157 28 0.509 863 0.000015 -0.7 2 949 2 607
        LC-5 3.52 12.5 0.17008 0.509 819 0.000006 -1.6 3 346 2 677
        注:所有点号的年龄都取2 113 Ma计算Hf同位素值.

        表 4  隆昌地区辉长岩Nd同位素组成

        Table 4.  Whole rock Nd isotopic compositions for gabbro in the Longchang area, Liaodong peninsula

      • 前人在变质基性岩集中产出的辽阳-海城-本溪一带开展了大量的锆石U-Pb测年工作,测试对象包括变质基性岩、变质玄武岩(斜长角闪岩)等地质体.获得的变质基性岩年龄结果集中为两个区间,分别为~2 158 Ma至~2 060 Ma和~1 919 Ma至~1 870 Ma(于介江等,2007董春艳等,2012;;Li and Chen, 2014秦亚等,2015; Wang et al., 2016; Xu et al., 2018;Li et al., 2018).多数斜长角闪岩(或称变玄武岩)的年龄较为集中,在~1 919 Ma至~1 870 Ma之间,研究者基本认同其代表了胶辽吉造山带造山引发的广泛变质作用发生的时间,而集中在变质辉长岩等基性岩的成岩年龄、产出构造背景等争议则较多.

        本次研究测试挑选的锆石具有典型的基性岩锆石特征,CL图可以看出多具板状环带,测试点中很少选取有继承锆石特征的颗粒.锆石Th/U值较高,在0.31~1.87之间,也显示出岩浆锆石特征.锆石U-Pb测试中有铅丢失现象,不一致曲线的2 113±15 Ma上交点年龄应可以代表锆石寄主岩石的结晶年龄.

        前人曾认为辉长岩等基性岩中SiO2含量低,锆石(ZrSiO4)等硅酸盐矿物在硅不饱和情况下晶出较少,针对其开展的U-Pb定年结果不甚可靠,而将研究对象转向基性岩中的斜锆石(ZrO2). 董春艳等(2012)Wang et al.(2016)曾分别在附近的鞍山和海城地区针对辉长岩、辉绿岩等基性岩(脉)内斜锆石开展过SHRIMP和SIMS测试,并分别获得了2 110±31 Ma和2 115±3 Ma的测年结果,与本次研究辉长岩中锆石给出的测年结果完全一致.国内其他学者也有在基性-超基性岩中获得可靠成岩年龄的先例(刘飞等,2018曹亮等,2019郑建平等,2019).综合分析认为,本次研究在隆昌地区采集的辉长岩成岩年龄在2 113 Ma左右.

      • 本次采集的辉长岩虽经弱蚀变,仍保留了明显的辉长结构,岩石地球化学特征也显示蚀变尚弱.样品稀土元素含量整体不高,其配分模式呈“平坦型”,轻重稀土分馏不明显,仅有弱δEu异常;微量元素蛛网图上显示富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,稀土与微量元素图解均表现出变质辉长岩与E-MORB元素配分模式分布接近的特征(图 5).此外,在Ti-Sm-V构造判别图解上,本次研究样品也落入MORB范围,既未显示陆内玄武岩也无岛弧玄武岩特征(图 6a);样品在微量元素蛛网图上无Nb、Ta等元素明显的亏损,也未表现出岛弧玄武岩的特征(Rollison, 1993).在Th/Yb-Nb/Yb图解(图 6b)中,样品也落入E-MORB及之上的壳幔混合范围之内.综合以上信息,认为隆昌地区变辉长岩具有与MORB类似的特征.

        图  6  隆昌地区辉长岩Ti-Sm-V三角图解(a)和Th/Yb-Nb/Yb判别图解(b)

        Figure 6.  Ti-Sm-V (a) and Th/Yb-Nb/Yb (b) discrimination plots for the gabbro samples from the Longchang area

        在微量元素蛛网图上,大离子亲石元素强烈富集而P、Hf等高场强元素明显亏损(图 5b),表现出混入了地壳成分的特征.同样,测试辉长岩样品的Nb/Ta值在9.20~23.34之间,平均值为13.80,低于大陆地壳(Nb/Ta=17.1),暗示源区岩石可能混入了大陆地壳成分. Nd同位素研究结果表明εNd(t)值介于-1.6~2.6,计算的两阶段模式年龄tDM2介于2.3~2.6 Ga.在εNd(t) vs (La/Sm)N图解上可以看出较高的εNd(t)值对应的标准化后La/Sm值较高,反之则较低,结合前人在区域范围内研究成果,整体的趋势更明显,反映出岩石由地幔成分混合了陆源碎屑的特征(图 7a).同样地,Nd同位素计算值和阶段模式年龄图中也反映出地壳混染的趋势(图 7b).

        图  7  隆昌地区辉长岩εNd(t)-(La/Sm)N (a)和εNd(t)-t (b)图解

        Figure 7.  Plots of εNd(t) vs. (La/Sm)N (a) and εNd(t) vs. t (b) for the gabbro samples from the Longchang area

        辉长岩Hf同位素研究显示εHf(t)值均为正值,介于2.2~6.3,计算的模式年龄tDM1(Hf)值在2.25~2.33 Ga之间.吴福元等(2007)研究认为针对幔源岩浆,如果锆石母岩浆直接来源于地幔,锆石U-Pb年龄应与锆石Hf模式年龄近似.本次研究的辉长岩的锆石年龄在2 113 Ma左右,与模式年龄tDM1(Hf)值相差较大,也反映岩石源区并非直接来源于地幔.在Hf同位素特征图上也可以看到,样品测试点均落在了亏损地幔与球粒陨石演化线之间(图 8a),同时引入前人(Griffin et al., 2002)研究的地壳Lu/Hf数据范围,辉长岩锆石Hf同位素数据在地壳tDM=2.3 Ga和tDM=2.8 Ga之间,不排除有地壳来源的可能性.在εNd(t)-εHf(t)(图 8b)图解中,辉长岩数据落入下地壳和洋岛玄武岩重合范围之内.另外,Xu et al.(2018)也曾对河栏镇一带变质基性岩进行统计与分析,认为是经历了较高程度演化的岩浆,混入地壳成分的结果.本次研究采集岩石样品可能起源于地幔,在基性岩浆侵位上升过程中混入了地壳(陆壳)成分.

        图  8  隆昌地区辉长岩锆石Hf同位素组成(a)与εNd(t)-εHf(t)(b)图解

        Figure 8.  Hf isotopic compositions of zircons(a) and εNd(t) vs. εHf(t) diagram(b) for the gabbro samples from the Longchang area

      • 产出在胶辽吉造山带内基性岩的地球化学及同位素特征研究对了解造山带早期演化具有重要意义.上文已述及,胶辽吉造山带早期演化构造背景争议的焦点集中在陆内裂谷和弧陆碰撞两种模式(张秋生,1988白瑾等,1993李三忠等,2001路孝平等,2004Li et al., 2006王惠初等,2011Li and Chen, 2014).产于“北辽河群”中的基性岩曾被认为与里尔峪组酸性火山岩构成“双峰式火山岩”,是裂谷构造环境的有利支撑证据之一(张秋生,1988Li et al., 2006陈井胜等,2017). 陈井胜等(2017)曾在辽阳地区报道了酸性火山岩存在3个活动期次,~2 190 Ma至~2 180 Ma的锆石年龄数据谐和较好,其余锆石年龄数据较分散;以上结果与李壮等(2015)在辽阳地区获得2 201±5 Ma的变质流纹岩结果类似.而本次研究与前人在辽阳、鞍山一带获得的辽河群变质基性岩的年龄均集中在~2 115 Ma至~2 110 Ma,与前人报道的酸性火山岩在形成时代上相差较大.此外,Li et al.(2019)通过对北辽河群内产出的火山岩地球化学统计分析发现,这些火山岩构成连续的亚碱性岩浆序列.地球化学与锆石年龄研究结果不支持“双峰式火山岩”的存在,而更像是产出在造山带内的岩石组合特征.

        本次采集的样品岩石地球化学特征与Wang et al. (2016)Xu et al. (2018)分别在距本次采样点约20 km东侧的河栏镇及以南地区采集的变辉长岩、变辉绿岩微量元素特征存在差异,前人研究结果中Nb、Ta、Ti等元素存在明显亏损,具有岛弧玄武岩特征.上述差异可能有几点原因,首先岩石样品成分略有差异,从前人描述的野外产状与镜下特征可看出,其样品涵盖了辉长岩、辉绿岩以及部分斜长角闪岩,不同的岩石样品产自不同的构造环境;此外,采样位置不同,Wang et al. (2016)Xu et al. (2018)采集样品集中在河栏镇及以南地区,区域地质图上(图 1b)可看出河栏镇以南基性岩呈岩席状产出,与辽河群地层产状基本一致;而隆昌地区辉长岩呈NE向岩脉状产出.可能的一种解释是前人研究的河栏镇地区基性岩具有岛弧玄武岩特征,产出于岛弧(陆缘弧)构造背景下.而Wang et al.(2016)通过变基性岩Nb、Th、La等特征元素比值分析,认为基性岩源区来自地幔中残留的太古代俯冲陆壳.本次研究对辉长岩进行锆石原位Hf同位素测试,结果显示其阶段模式年龄tDM(Hf)值介于~2.25 Ga至~2.41 Ga,可认为辉长岩原岩形成时代不早于此年龄,以辉长岩为代表的基性岩可能不是来自太古代陆壳物质的重熔,而应来自古元古代俯冲带.

        隆昌地区变辉长岩可能产于弧后盆地拉伸环境之下,俯冲洋壳携带了大量陆源碎屑物和水,在洋壳下插过程中,这些活泼成分逐渐富集在俯冲带上方的地幔楔部位,富水矿物的脱水使得地幔楔岩石发生熔融,逐渐形成基性岩浆,在拉张环境下岩浆上侵,侵位过程中不断有上覆地壳成分加入,最终在地表附近形成辉长岩等基性岩.鉴于东南侧河栏镇附近报道了具有岛弧玄武岩性质的变质基性岩,可能代表了古岛弧的位置,北西侧隆昌地区辉长岩可能产于弧后部位,俯冲可能发生在由现今南东向北西方向.胶辽吉造山带在古元古代早期即存在洋壳俯冲,并可能已存在古岛弧,造山带演化接近弧陆碰撞演化模式.

      • (1) 辉长岩锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果显示隆昌地区辉长岩形成时代为2 113±15 Ma(MSWD=2.0),与区域范围内前人在变质基性岩中采集斜锆石年代学结果一致.

        (2) 辉长岩呈轻重稀土分馏不明显的“平坦型”配分模式,仅有弱δEu异常,富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素,亏损P、Hf等高场强元素,与混入地壳成分的E-MORB特征接近.辉长岩相对富集Nd同位素,εNd(t)值介于-1.6~2.6;在Hf同位素特征图上辉长岩样品测试点均落在了地壳tDM=2.3 Ga和tDM=2.8 Ga之间,在εNd(t)-εHf(t)图解中,数据落入下地壳范围之内,具有部分地壳来源特征.

        (3) 辉长岩源区岩石来自古元古代俯冲带.隆昌地区变质辉长岩产于弧后盆地拉张环境之下,胶辽吉造山带在古元古代早期演化更接近弧陆碰撞模式.

    参考文献 (59)

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