侵入岩岩石构造组合构造环境的岩石地球化学判别

如题所述

花岗岩的成因类型和构造环境一直是地球科学研究中具有重要理论和实际意义的问题,正如肖庆辉(2002)所强调:花岗岩构造环境判别是当代花岗岩研究的前沿之一。在花岗岩成因类型和构造环境划分和鉴别方面,现在愈来愈多的人认识到火成岩岩石化学与地球化学特征直接依赖于源岩的性质、局部熔融条件与岩浆演化机理。因此,不同地区同类岩石之间有较大的地质地球化学差异,基于某一区域(甚至经典区域)建立的若干分类指标,尤其地球化学鉴别指标及其图解,不可教条地套用于其他地区。岩浆的成因及其成分特征本质上与构造环境没有必然的联系,只是因为在特定的环境下才有可能使特定的岩石发生部分熔融和岩浆侵位,才使它们与构造环境联系了起来。张旗等(2007)指出花岗岩地球化学性质主要反映的是花岗岩源区的性质和构造环境,而非花岗岩形成时的构造环境。显然,在使用岩石地球化学数据判别花岗岩形成的构造环境时需要非常的谨慎。

图4-73 花岗岩构造环境分类

不同学者对于构造环境术语的定义不同,往往导致了不同判别方法之间出现矛盾而导致的混乱(图4-73)。特别是Liegeois提出后碰撞构造环境和相关术语后,关于碰撞与后碰撞两个术语容易被混淆。本书所使用的与大陆碰撞有关的术语主要采用Liegeois等(1998)的定义。

下文将使用 Maniar 和 Piccolir 的五组图解判别构造环境方法(Maniar & Piccoli,1989)、基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解、基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解进行研究区侵入岩构造环境的讨论,不同含义构造环境及术语的对应关系见图4-73。Maniar和Piccolir(1989)的五组图解判别构造环境的方法主要利用花岗岩类主元素化学和矿物学特征将花岗岩类的构造环境划分为造山花岗岩类和非造山花岗岩类两类,造山花岗岩类又分为以下四种:岛弧花岗岩类(IAG)、大陆弧花岗岩类(CAG)、大陆碰撞花岗岩类(CCG)、后造山花岗岩类(POG),非造山花岗岩类又可以分为三种:与裂谷有关的花岗岩类(RRG)、大陆造陆抬升花岗岩类(CEUG)、大洋斜长花岗岩类(OP)。

(一)北祁漫塔格构造岩浆岩带

1.早志留世滩北雪峰组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为大陆弧花岗岩(CAG)。利用微量元素进行判别,在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta 的花岗岩判别图解中(图4-75),样品主要集中分布于VGA(火山弧花岗岩中)区;而在基于变量Hf-RbTa的花岗岩判别图解上(图4-76)样品分布在火山弧花岗岩与碰撞晚期-碰撞后花岗岩的重叠区域,无法进一步区别,从岩石地球化学特征来看,滩北雪峰组合似形成于大陆弧环境,与前文的讨论是一致的。

表4-32 侵入岩Maniar和Piccolir的五组构造环境判别图解

2.晚志留世十字沟组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为大陆碰撞花岗岩类。利用微量元素进行判别,在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75),样品主要集中分布于VGA(火山弧花岗岩中)区;而在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解上(图4-76)样品分布在火山弧花岗岩与碰撞晚期-碰撞后花岗岩的重叠区域,无法进一步区别。

图4-74 Maniar和Piccolir的构造环境判别

底图据Maniar & Piccoil,1989

1—滩北雪峰组合;2—十字沟组合;3—阿达滩组合;4—莲花石组合;5—西大沟组合;6—东沟组合;7—巴音郭勒呼都森组合;8—哈得尔干组合;9—塔鹤托坂日组;10—库鲁克彼捷里克塔格组合

3.早泥盆世阿达滩组合

早泥盆世阿达滩组合样品数量较少,根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为大陆碰撞花岗岩类(CCG)。利用微量元素进行判别,在基于变量Rb Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75),样品主要分布于VGA(火山弧花岗岩中)区与syn-COLG(同碰撞花岗岩)重叠的区域;而在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解上(图4-76)样品分布在火山弧花岗岩与碰撞晚期-碰撞后花岗岩的重叠区域,无法进一步区别。总体上看该组合岩石地球化学面貌反映了大陆碰撞的构造环境。

4.早泥盆世莲花石组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),样点分布无规律性。在基于变量铁矿、金红石的控制,偏高的Ti浓度反映岩浆来自于金红石的不稳定源区,代表了较低的压力环境,这种特征更具板内裂谷的特征,而与俯冲作用相关的花岗岩组合是不同的。因此该组合具板内花岗岩的特点,与前文的讨论是相近的。

图4-75 Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩构造环境判别图解

底图据Pearce et al.,1984;图例所代表的岩性同图4-74中1~10

图4-76 Hf-Rb-Ta图解

底图据Harris,1986;图例所代表的岩性同图4-74中1~10

Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75),样品集中分布于板内花岗岩区。莲花石组合岩石中Ti浓度(TiO2含量平均值为1.54%)普遍较高,Ti的浓度受钛5.中晚泥盆世西大沟组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为后造山花岗岩类(POG)。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75),样品主要分布于VGA(火山弧花岗岩中)区或VGA与syn-COLG(同碰撞花岗岩)重叠的区域。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解(图4-76)中样品分布于火山弧花岗岩区或碰撞大地构造背景上的花岗岩区。

6.东沟组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为IAG+CAG。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75),样品主要分布于VGA(火山弧花岗岩中)区。在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-76)样品分布于火山弧花岗岩区。单从岩石地球化学特征上分析,该组合似具典型火山弧花岗岩的特征。

(二)南祁漫塔格构造岩浆岩带

1.早中泥盆世巴音郭勒基性杂岩与早中泥盆世哈得尔甘组合

两组合处于同一构造岩浆岩带内,SiO2含量具双峰式分布的特征,这种特征反映了RRG(与裂谷有关的花岗岩类)和CEUG(与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类)的特点。对早中泥盆世哈得尔甘组合根据主元素进行初步判别无法确定其类型。在基于变量RbY-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解(图4-75)中样品主要分布于VGA和synCOLG重叠的区域。在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解(图4-76)中样品主要分布在火山弧花岗岩与碰撞晚期-碰撞后花岗岩的重叠区域。

2.晚泥盆世-早石炭世巴音郭勒呼都森组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合无法确定其类型。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75)样品主要分布于VGA和syn-COLG重叠的区域。在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-76)样品分布于火山弧花岗岩区或碰撞大地构造背景上的花岗岩区。

(三)昆南构造岩浆岩带

1.早泥盆世塔鹤托坂日组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为后造山花岗岩类(POG)。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75)样品主要分布于VGA区。在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-76)样品分布于火山弧花岗岩区。

2.晚泥盆世库鲁克彼捷里克塔格组合

根据主元素进行初步判别(图4-74;表4-32),该组合为IAG+CAG。在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-75)样品主要分布于VGA区。在基于变量Hf-Rb-Ta的花岗岩判别图解中(图4-76)样品分布于碰撞大地构造背景上的花岗岩区。

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