桂北地区晚中生代镁铁质侵入岩的年代学、岩石成因及其地球动力学意义

The western Jiangnan Orogen is characterized by the widespread outcrop of Neoproterozoic mafic-ultra mafic rocks. Previous studies have mainly focused on their petrogenesis as well as the Neoproterozoic evolutional history of the western Jiangnan Orogen. However, little attention has been paid on the nature and thermal state of the mantle and tectonic evolution of the belt during Late Mesozoic. Recently, several Late Jurassic (152 Ma) and Early Cretaceous (136-130 Ma) mafic intrusions have been identified for the first time in Baotan area, northern Guangxi, western Jiangnan Orogen during our preliminary field work and zircon U-Pb dating. This new finding suggests the probable presence of multi-episodes mafic magmatism during Late Mesozoic in the inland South China Block. This project aims to study these Late Mesozoic mafic rocks in the Baotan area. Comprehensive geochronology, petrological and major, trace element and isotope geochemistry as well as in-situ mineral geochemical analysis will be carried out on these Late Mesozoic mafic rocks. The new results will help reveal the multiple stages of Late Mesozoic mafic magmatism, examine the magmatic sources and petrogenesis, constrain the characteristic and thermal state of Late Mesozoic mantle beneath the western Jiangnan Orogen, and further discuss the tectonic evolution and geodynamic implication of the western Jiangnan Orogen as well as the whole South China Block.

江南造山带西段以广泛出露新元古代镁铁质-超镁铁质岩石为特征。前人对其成因及江南造山带西段新元古代的演化历史进行了详细研究。然而，对该带在中生代“再活化”时期的地幔性质及岩石圈构造演化的关注和研究则非常少。最近，申请者在该段桂北地区首次发现了若干晚侏罗世（152 Ma）和早白垩世镁铁质岩体（136-130 Ma），揭示在华南内陆的桂北地区也存在晚中生代镁铁质岩浆活动，并且可能是多期次的。鉴于这一新的地质现象的发现，本研究拟以这些晚中生代镁铁质岩石为重点研究对象，运用多种高精度同位素地质年代学方法、岩石主微量地球化学和同位素地球化学分析，以及若干重要矿物(如辉石、角闪石、磷灰石、锆石)的原位微区地球化学分析，来约束该区晚中生代镁铁质岩浆活动的期次、揭示岩浆源区特征和岩石成因，探明晚中生代地幔源区性质和热状态，从而帮助理解江南造山带乃至整个华南内陆晚中生代的构造演化及其地球动力学意义。

本项目在广西的宝坛，巴马和隆林地区发现了多期次的中生代岩浆活动。第一期是 260-264 Ma的镁铁质岩石；第二期是130-135Ma的镁铁质岩浆活动。对二者进行了详细地球化学分析，探讨了岩浆源区，并揭示了深部岩浆活动动力学机制，对华南中生代的地质演化提出了新的证据。. 巴马和隆林地区的几个镁铁质侵入体主要由辉长岩和辉绿岩组成。这些镁铁质岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄范围为260 Ma-264 Ma，与峨眉山大型火成岩省的喷发同期。这些岩石都具有似OIB的土元素模式，但原始地幔标准化微量元素图上显示了负的的Nb-Ta-Zr-Hf异常。这些镁铁质样品的锆石Hf同位素略有亏损，εHf(t)值为正，表明地幔源区相对亏损。这些样品的正εHf(t)值和负Zr、Hf异常与地壳混染不相符。相反，所有具有OIB样特征和负Nb-Ta-Zr-Hf异常的岩石（类似于弧岩浆），他们的εHf(t)值与ELIP的其他产物相比相对较低，可能与地幔源区中的俯冲物质一致。考虑到镁铁质岩石的同位素特征略有亏损，富集物质可能来自新俯冲板块（如古生代-古特提斯洋板块）。回顾世界上许多LIP，如西伯利亚圈闭和塔里木LIP，它们在俯冲过程中也有类似的地幔柱演化。这一巧合表明，古特提斯洋俯冲过程可能会扰乱深部地幔的热平衡，导致峨眉山地幔柱的形成。. 此外，在宝坛，高邦和文得地区也发现了一批早白垩世的镁铁质岩石。对这些镁铁质岩石的锆石U–Pb定年、全岩地球化学、Sm–Nd同位素和锆石Hf–O同位素的系统研究揭示了它们的岩石成因和地幔组成，并为重建晚中生代华南地块内部岩石圈演化提供了新的窗口。锆石U-Pb测年结果表明，研究区镁铁质的年龄为131±2 Ma至136±2 Ma，这是钦-杭带西部早白垩世镁铁质岩浆作用的第一批数据。这些镁铁质岩石显示钙碱性成分、弧岩浆的微量元素分布模式、低锆石εHf(t)值，为−9.45至−6.17、高δ18O值，为+5.72至+8.09‰，以及低的全岩εNd(t)值，为−14.27至−9.53。这些数据表明，所研究的镁铁质岩石来自新元古代俯冲期间交代的古代岩石圈地幔源区。因此，这些镁铁质岩石的出现表明，在钦-杭带西部中生代晚期的伸展环境中，新元古代俯冲物质重新活化。