北祁连东端早古生代基性火山岩成因及其构造意义

The eastern segment of the North Qilian Orogen (NQO) is located in the northwestern of the conjunction area between the Qinling and Qilian orogens. It is important region to study the evolution of the middle segment of the Central Orogenic Belt of China including the North Qilian Orogen. The early Paleozoic basaltic volcanic rocks in the eastern segment of the NQO is an important magmatic record during subduction to accretion processes of the NQO. It still has not systematic study on its age, oetrogenisis, tectonic background and geodynamics processes, but it is important to reveal the tectonic-magmatic process in the conjunction area between the Qinling and Qilian orogens. Therefore, we want to study the early Paleozoic basaltic volcanic rocks in the Qinan-Jingning region, eastern edge of the NQO, using the field geological investigation, and petrology, zircon geochronology, elemental and Sr-Nd-Pb-Hf isotopic geochemical analysis, to reveal: (1) their distribution, formation age, petrogenesis and source region; (2) their tectonic setting and the subduction-accretion processes of the eastern edge of the NQO (e.g. Subducted polarity); (3) comparative analysis the tectonic-magmatic activity in the NQO and western segment of the North Qinling Orogen during the early Paleozoic, to discuss geodynamics process and provide the petrology support for the early Paleozoic tectonic evolution of the middle segment of the Central Orogenic Belt of China.

北祁连造山带东端地区位于秦岭—祁连造山带的交接部位，是研究北祁连以及中央造山带中段构造演化的重要区域。北祁连东端出露的基性火山岩是北祁连洋早古生代俯冲—增生过程中的重要岩浆记录，但对其年龄、岩石成因、构造背景与动力学过程等问题仍没有系统的认识，而这对恢复秦岭—祁连交接部位早古生代的构造—岩浆过程尤为重要。因此，本项目拟通过对北祁连东端秦安—静宁地区早古生代基性火山岩的野外地质调查、岩石学、锆石U-Pb定年以及元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学方法，研究：（1）秦安—静宁地区早古生代基性火山岩时空格架、形成年龄，讨论岩石成因与示踪源区；（2）揭示其构造环境，通过基性火山岩地球化学成分极性，限定北祁连洋东端早古生俯冲—增生过程（俯冲极性）；（3）综合总结对比北祁连东-中-西段和北秦岭西段同期岩浆作用异同，揭示地球动力学过程，为中央造山带中段早古生代构造演化的认识提供岩石学制约。

本项目对秦岭-祁连结合带中北祁连东端的秦安—静宁等地区早古生代火山岩和侵入岩，特别是基性火山岩，开展了岩石学、年代学、元素和Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究，揭示本区早古生代岩浆岩形成年龄与时空格架，讨论岩石成因与源区、构造背景与动力学过程，为祁连造山带东端早古生代俯冲—增生、碰撞-后碰撞演化提供了岩石学制约。取得主要研究成果如下：（1）秦岭-祁连结合带中北祁连东端的秦安—静宁地区早古生代陈家河群中-酸性火山岩（~443 Ma）为安山岩-英安岩组合，其源区可能为祁连地块中新元古代基底和新生的底侵幔源物质组成的混合源区，并经历一定的岩浆演化，该套火山岩形成于大陆弧环境；（2）秦安周边地区早古生代红土堡组中基性火山岩为玄武岩和玄武安山岩（~438 Ma），其源区为受到近期交代作用影响的软流圈地幔，岩浆经历一定结晶分异过程，该套中基性火山岩形成于弧后盆地环境，基性火山岩Pb同位素类似于北祁连蛇绿岩，具有特提斯域地幔Pb同位素特征；（3）白银-兰州到秦安周边地区花岗闪长岩和二长花岗岩（437-428 Ma），多为过铝质成分并具S型或A型花岗岩特征，源区为祁连地块中新元古代基底物质（变沉积岩），并有少量的幔源物质混入，形成于从造山同碰撞向后碰撞转变的构造背景，与原特提斯洋在冈瓦纳大陆北缘拼合后的碰撞有关；（4）秦安地区出露的基性-中性-酸性侵入岩体（439-432 Ma）显示出从基性到中酸性岩浆岩演化的过程，其中基性岩浆来自俯冲带地幔楔部分熔融产物，部分中-酸性岩浆岩可能为古老地壳熔融产物或者为基性岩浆演化的产物；（5）初步建立了秦-祁结合带中北祁连东端地区早古生代弧-弧后岩浆岩组合系统与深部动力学过程，早古生代时期东冈瓦纳大陆北缘的原特提斯洋中周围存在一系列微陆块并发生俯冲拼合事件，北祁连洋是原特提斯洋的重要组成，早古生代俯冲拼合在其不同地区存在差异性。本项目已正式发表国际SCI论文8篇，其中第一顺序标注文章3篇(Gondwana Research, 2018. 59:9~26; Geological Journal, 2017. 52(S1): 286~297; Geological Journal, 2017. 52(S1): 202~214)。