中祁连乌金峡含榴复式岩体的成因及其地质意义

A composite pluton, which contains garnet-bearing intrusive rocks, high Sr/Y-type granites and intermediate-basic intrusive rocks, crops out in the Wujinxia area, northeastern margin of the Central Qilian. This pluton gives an excellent opportunity to study the relationship between the origin of garnet and the generation of high Sr/Y-type rocks, the petrogenesis and the cause of compositional diversity of a composite pluton. This project will carry out an integrated study of petrography, geochronology and geochemistry for the Early Paleozoic Wujinxia garnet-bearing composite pluton in the Central Qilian. Our aims are to: (1) reveal the origins of the different types of garnet in the Wujinxia composite pluton and their genetic relationship with the generation of high Sr/Y-type rocks, and further discuss the petrogenesis of high Sr/Y-type magmatism; (2) ascertain the cause of the compositional variation of the Wujinxia garnet-bearing composite pluton, construct an integrated model about its magma evolution and further discuss the construction mechanism of a composite pluton; (3) combined with previous studies, reveal the temporal-spatial variation of the Early Paleozoic magmatism in the eastern Central Qilian and the geological settings and deep dynamic processes of their magma generation, providing new evidence for the Early Paleozoic tectonic evolution of the Qilian orogen and its neighboring belts.

中祁连东北缘乌金峡地区出露含石榴子石侵入岩、高Sr/Y型侵入岩和中-基性侵入岩组成的复式岩体，这为研究石榴子石成因与高Sr/Y型岩石之间的关系及复式岩体的形成过程和成分变化的起因提供了一个难得的研究机会。本项目将开展中祁连早古生代乌金峡含榴复式岩体的岩相学、年代学及地球化学的研究，揭示石榴子石的成因及其与高Sr/Y型花岗质岩石的成因联系，查明乌金峡复式岩体成分变化的起因，建立乌金峡复式岩体成岩演化模型，并进一步讨论高Sr/Y型岩浆岩的成因及复式岩体的构筑机理。同时，结合区域研究成果，查明中祁连东段早古生代岩浆作用的时空演化规律，探讨岩浆作用产生的地球动力学背景及深部作用过程，为祁连及相邻造山带早古生代构造演化提供新的证据。

为理解石榴子石与高Sr/Y型岩浆岩的成因联系、复式岩体的构筑过程，以及深化对祁连造山带深部地球动力学过程的认识，本项目对乌金峡含榴复式岩体（及其围岩）开展了系统的野外地质学、岩石学、年代学、地球化学、Sr-Nd-Hf同位素组成和矿物微区化学的研究。取得的主要研究成果如下：（1）乌金峡含榴复式岩体主要由早期斜长花岗岩单元（487Ma）、含榴英云闪长岩单元（464~463Ma，含475Ma闪长岩捕虏体）、辉长岩-闪长岩单元（449~448Ma）、含榴中-酸性岩石单元（451~450Ma）、石英闪长岩单元（427Ma）和晚期斜长花岗岩单元（430Ma）六个岩石单元共十三种岩性组成，构筑时间共50Ma。（2）乌金峡含榴复式岩体及其围岩包含六种类型的石榴子石，主要来源为转熔相携带、S型/I型花岗质岩浆结晶、围岩捕获、变质成因和热液成因。研究表明含榴花岗闪长岩为变沉积岩在较高压力下部分熔融产生的高Sr/Y型岩浆岩，高Sr/Y型含榴英云闪长岩的岩浆演化过程可能存在石榴子石的分离结晶。（3）早-晚期斜长花岗岩单元和含榴英云闪长岩源自新生下地壳的部分熔融；含榴英云闪长岩包含的闪长岩捕虏体、辉长岩-闪长岩单元中的角闪辉长岩和闪长岩、以及石英闪长岩单元来自不均一岩石圈地幔的部分熔融，且岩浆演化过程中经历了明显的矿物分离结晶和围岩同化混染过程；含榴中-酸性岩石单元为幔源分异岩浆与皋兰群变沉积岩相互作用的产物，其中不含榴的石英闪长岩为幔源岩浆分异的产物，含榴石英闪长岩为幔源岩浆混染围岩形成，含榴与不含榴花岗闪长岩主要来自变沉积岩（类似皋兰群云母石英片岩）的部分熔融且混合了幔源岩浆。（4）乌金峡含榴复式岩体中的寒武纪末期-中奥陶世岩浆岩形成于大洋俯冲环境，而晚奥陶世-中志留世早期的中-酸性岩浆岩形成于碰撞后阶段，其与区域同时期岩浆作用共同记录了中祁连东段早古生代自东向西的穿时板片断离及其热扩散过程。