藏东义敦岛弧带含角闪石基性堆晶岩的岩石学成因

The absence of mafic arc igneous rocks in the Yidun arc belt (YAB) has limited our understanding about the geochemical evolution of its arc magma in the deep magma chamber, as well as the arc crustal differentiation mechanisms of it. Mafic and ultramafic arc cumulates are essential for studying the geochemical evolution of arc magma in the deep magma chamber, phase equilibria and the partition coefficients of elements between different minerals in hydrous basaltic magmas, and arc crustal differentiation mechanisms and the formation of continental crust. Because of the complex mineral crystallization history and later fluids alteration during the formation of arc cumulates, the common methods used by different authors can’t help us fully understand the petrogenesis of these rocks. This project will carry out an integrated study of petrology, in situ Sr-Pb isotopes of minerals, as well as in situ zircon U-Pb geochronology under thin sections of the Ganluogou amphibole-bearing mafic cumulate rocks, which has been recently recognized in the field. Combined with the petrography study of the cumulate rocks, we are aimed at determining the formation age, investigating the petrogenesis of it and its implications for the studying of mafic arc cumulates in other places. Based on the achievement obtained, we try to decipher the geochemical evolution of the arc magma in the deep magma chamber of the YAB. This study will also help us to better understand the tectonic evolutionary history of the northeastern part of the Paleo-Tethys.

义敦岛弧带由于缺乏基性岛弧岩浆岩的出露，对带内岛弧岩浆的性质、深部地球化学演化以及岛弧地壳的分异等基本问题一直缺乏有效制约。基性、超基性岛弧堆晶岩是揭示岛弧深部岩浆房地球化学演化、含水玄武质体系的相平衡和元素在堆晶矿物间的分配系数以及岛弧地壳分异过程等基本科学问题的重要岩石探针。然而，目前这类岩石常用的定年方法和单矿物研究手段，无法对这类经历了多期次矿物结晶与后期流体作用等复杂过程的样品进行更细致的研究。本项目拟以新近发现的甘洛沟含角闪石基性堆晶岩为具体研究对象，通过对其薄片下锆石原位U-Pb年代学及矿物原位Sr-Pb同位素的系统研究，结合细致的岩相学观察，获得堆晶岩可靠的成岩时代，系统分析岩石学成因过程。结合已有研究基础，为义敦岛弧带岛弧岩浆深部地球化学演化提供新制约。这将为恢复义敦岛弧带和古特提斯东北段的构造演化提供重要补充，同时也为世界其他地区基性岛弧堆晶岩的研究提供重要的借鉴意义。

义敦岛弧带位于“三江”古特提斯构造带的东段，由于缺乏基性岛弧岩浆岩的出露，对带内岛弧岩浆的性质、深部地球化学演化以及岛弧地壳的分异等基本问题一直缺乏有效制约。同时，基性、超基性岛弧堆晶岩是揭示岛弧深部岩浆房地球化学演化、含水玄武质体系的相平衡和元素在堆晶矿物间的分配系数以及岛弧地壳分异过程等基本科学问题的重要岩石探针。但是目前这类岩石常用的定年方法和单矿物研究手段，无法对这类经历了多期次矿物结晶与后期流体作用等复杂过程的样品进行更细致的研究。本项目以甘洛沟含角闪石基性堆晶岩为具体研究对象，通过对其薄片下锆石原位观察，U-Pb定年和两期斜长石和单斜辉石原位Sr同位素的系统研究发现，基性堆晶岩的形成时代在150Ma左右。斜长石的原位Sr同位素变化在0.7042-0.7056之间，要超过全岩的变化范围(0.7053-0.7055),除部分包裹在橄榄石和单斜辉石中的斜长石具有较低的初始Sr同位素之外，大部分与全岩保持一致。然而，单斜辉石的原位Sr同位素变化非常大，变化在0.7044-0.7136之间。远远超过全岩和斜长石的范围。岩相学研究表明，样品中的辉石均为晚期的富水流体交代，形成角闪石。因此，其Sr同位素也被改造，这表明富水流体可能来自地壳。结合之前的研究，我们认为甘洛沟角闪辉长岩的形成经历了三个阶段。早期岩浆房贫水，矿物组合主要为橄榄石+斜长石。中期斜长石+单斜辉石。晚期富水流体进入岩浆房，与早期的堆晶发生反应，形成角闪石和金云母。通过本项目的研究，不仅为甘洛沟角闪辉长岩岩浆演化的细节提供了更可靠的数据，同时也为世界其他地区基性岛弧堆晶岩的研究提供重要的借鉴意义。