东天山哈尔里克早二叠世伸展构造岩浆组合及壳幔相互作用

Collisional magmatism records many information of material cycling between crust and mantle during subduction and collision and it is of great importance to reveal their source nature and crust-mantle interaction for understanding tectonic evolution of the orogenic belt. Based on previous study and the field geological investigation of Harlik Late Paleozoic magmatic rocks, this project focuses on the Early Permian extensional tectono-magmatic assemblages (MMES-bearing granite-alkali granite-mafic dike swarms) and carries out the indoor synthetic research, including petrology, element, Sr-Nd and Re-Os isotope geochemistry, and zircon U-Pb dating and in situ Hf analysis. There will be an in-depth analysis on their feature type and determinations of the spatial-temporal pattern, magma source and petrogenesis of members of the extensional tectono-magmatic assemblages by contrasting with the magmatic rocks of its adjacent area. Combined with the previous research results, we try to impose some restrictions on the geodynamic setting of Late Paleozoic magmatism in Eastern Tianshan Belt and the tectonic evolution of the paleo-Asia ocean, and provide petrologic evidence for deep process of collisional magmatism and crust-mantle interaction in East Tianshan Belt.

碰撞岩浆作用记录了俯冲/碰撞过程壳幔物质循环的诸多信息，其源区属性及所揭示的深部动力学背景对理解大陆造山带构造演化和壳-幔相互作用尤为重要。本项目拟以东天山哈尔里克地区的晚古生代伸展岩浆组合为例。在前期工作的基础上，针对哈尔里克地区小铺东高钾钙碱性花岗岩体及其中的暗色包体和随后侵入的碱性花岗岩体和基性岩墙群进行系统的野外地质调查和室内岩石学、主微量元素、Sr-Nd和Re-Os同位素地球化学以及锆石U-Pb 定年及Hf同位素研究。深入剖析小铺东花岗岩体的特征和类型，示踪其岩浆源区及探讨伸展岩浆组合中各单元的岩浆演化模式及岩石成因。并与邻区岩浆岩进行对比，确定该岩浆岩带的时空分布格局。结合区域地质资料以及区域沉积作用，探讨东天山造山带晚古生代岩浆岩形成的地球动力学背景及其对古亚洲洋构造演化的制约，从而为更好地理解东天山造山带晚古生代碰撞岩浆作用的深部过程及壳-幔相互作用提供岩石学证据。

2015-2017年期间, 东天山哈尔里克早二叠世伸展构造岩浆组合及壳幔相互作用项目组成员在东天山地区开展了详细野外填图、岩石学、地球化学以及年代学等研究工作。项目取得的主要进展和成果如下：东天山南山口黑云母二长花岗岩中广泛发育镁铁质包体, 其包体岩性主要为二长闪长岩, 属于同源包体，为寄主花岗岩同源母岩浆经结晶分异形成的早期产物。寄主岩所有角闪石均属于钙质铁角闪石，该微粒包体与寄主岩的锆石U-Pb年龄分别为298～294Ma，具有相似的Hf同位素组成，其母岩浆来自新元古代晚期和早古生代亏损地幔中分离的新生地壳。哈尔里克山东段的奥莫塔格碱性花岗岩岩体侵位于小铺东花岗岩中，含有典型的碱性镁铁矿物镁钠铁闪石和霓石；具有较高锆饱和温度。锆石定年测得代表性样品的U-Pb年龄为289 Ma，具有偏高的εHf(t)值和较年轻的单阶段模式年龄。奥莫塔格岩体的（Ga/Al）×104值变化于3.41~3.65。以较高的Y/Nb值特征类似于A2型花岗岩。在本次研究中未能获得基性岩脉的精确年龄，通过野外的切割关系可以限定，基性脉岩侵位于高钾钙碱性的花岗岩体（295Ma），同时被288Ma的碱性花岗岩体侵位，说明基性岩脉形成于两者之间（295-288Ma）；综合分析，小铺东高钾钙碱性的花岗岩及其包体可能形成于东天山后碰撞背景下的板片断离后引起软流圈上涌，底侵体带来的热能使得新元古代晚期和早古生代的新生地壳发生部分熔融。奥莫尔塔格A2型碱性花岗岩是钙碱性的英云闪长岩、花岗闪长岩作为源岩发生再次部分熔融的产物。此外，本项目还对北天山地块与中天山地块起源做了对比研究，中天山地块星星峡的二叠纪粉砂岩中碎屑锆石厘定出六个年龄峰值区间,与塔里木陆块的的岩浆热事件年龄一致；而中天山地块在早古生代之前属于塔里木板块的一部分；北天山岛弧地区的奥陶纪硬砂岩进行碎屑锆石峰值以及Lu-Hf同位素与阿尔泰地区的早古生代花岗岩的Lu-Hf同位素对比，认为哈尔里克山在早古生代时期应该属于西伯利亚板块南缘的中国阿尔泰-图瓦-蒙古岛弧的一部分。