地质力学学报  2019, Vol. 25 Issue (5): 932-946
引用本文
李政林, 刘希军, 肖文交, 鲍厚银, 时毓, 刘磊, 廖帅, 覃显著. 桂西南凭祥火山岩年代学、地球化学及Hf同位素研究——对古特提斯洋最晚北向俯冲事件的启示[J]. 地质力学学报, 2019, 25(5): 932-946.
LI Zhenglin, LIU Xijun, XIAO Wenjiao, BAO Houyin, SHI Yu, LIU Lei, LIAO Shuai, QIN Xianzhu. GEOCHRONOLOGY, GEOCHEMISTRY AND HF ISOTOPES OF VOLCANIC ROCKS IN PINGXIANG AREA, SOUTHWEST GUANGXI: IMPLICATIONS FOR THE LATEST STAGE OF PALEO-TETHYAN OCEAN NORTHWARD SUBDUCTION[J]. Journal of Geomechanics, 2019, 25(5): 932-946.
桂西南凭祥火山岩年代学、地球化学及Hf同位素研究——对古特提斯洋最晚北向俯冲事件的启示
李政林1 , 刘希军1,2 , 肖文交2 , 鲍厚银1 , 时毓1 , 刘磊1 , 廖帅1 , 覃显著1     
1. 桂林理工大学 广西隐伏金属矿产勘查重点实验室, 广西 桂林 541004;
2. 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心, 新疆 乌鲁木齐 830011
摘要:华南西南缘凭祥地区位于特提斯构造域东端,华南与印支陆块碰撞缝合带的北部,该区出露的三叠纪中酸性火山岩是古特提斯洋俯冲过程中在华南陆块边缘形成的大陆弧产物,这些火山岩同时携带的大量来自华南陆块基底的捕获锆石为华南陆块的构造热事件研究将提供重要的信息。对凭祥地区三叠系北泗组英安岩进行了同位素年代学、地球化学及锆石Hf同位素研究,获得了一个英安岩样品的加权平均年龄为(227.8±1)Ma,这些英安岩具有高SiO2、K2O含量,极低的MgO、MnO和CaO含量,富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th和U)和亏损高场强元素(Nb、Ta)的特点,显示了典型的岛弧岩浆作用特征,代表古特提斯洋向北俯冲至华南陆块之下形成的大陆弧产物。其余两个英安岩样品中的70粒锆石主要为来自华南陆块基底的捕获锆石,其年龄数据变化区间较大,为1010~231 Ma,这些捕获锆石U-Pb年龄频谱分布主要集中在四个区间:11010~800 Ma(峰值900 Ma),其锆石的εHft)值为4.5~15.1,响应扬子和华夏陆块之间聚合-裂解-再聚合的构造演化事件,反应了其幔源岩浆的广泛参与;2720~620 Ma(峰值680 Ma)响应南华纪已拼合的扬子-华夏陆块的再次发生裂解;3490~400 Ma(峰值450 Ma),其锆石的εHft)值为2.2~-7.8,响应华南早古生代加里东运动有关的壳-幔相互作用岩浆事件;4280~230 Ma(峰值250 Ma),其锆石εHft)值为-13.6~-16.5,地壳模式年龄为2.3~2.1 Ga,代表了印支与华南陆块之间古特提斯洋俯冲闭合的岩浆事件。文章的研究结果揭示了凭祥北泗组英安岩与华南陆块的亲缘性,其结晶年龄限定了华南与印支陆块之间的古特提斯洋俯冲结束、陆-陆开始碰撞的最晚时限为中-晚三叠纪。
关键词华南西南缘    火山岩    大陆弧    古特提斯洋    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2019.25.05.076     文章编号:1006-6616(2019)05-0932-15
GEOCHRONOLOGY, GEOCHEMISTRY AND HF ISOTOPES OF VOLCANIC ROCKS IN PINGXIANG AREA, SOUTHWEST GUANGXI: IMPLICATIONS FOR THE LATEST STAGE OF PALEO-TETHYAN OCEAN NORTHWARD SUBDUCTION
LI Zhenglin1 , LIU Xijun1,2 , XIAO Wenjiao2 , BAO Houyin1 , SHI Yu1 , LIU Lei1 , LIAO Shuai1 , QIN Xianzhu1     
1. Guangxi Hidden Mineral Exploration Center, College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin 541004, Guangxi, China;
2. Xinjiang Research Center for Mineral Resources, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, Xinjiang, China
Abstract: Pingxiang area located in the southwest margin of Souch China Block (SCB) and north side of the collision zone between the South China and Indochina plate, tectonically belongs to the eastern part of the Tethyan tectonic domain. The Triassic intermediate-acid volcanics exposed in the Pingxiang area are continental arcs formed during the subduction of the Paleo-Tethysan ocean. They carried a large number of captured zircons sourced from the basement of SCB, which provided important information for the tectono-thermal events in SCB. In this paper, the geochronology, geochemistry and zircon Hf isotope studies were carried out on the dacites from Triassic Beisi Formation in Pingxiang area, and a weighted average age yeild 227.8±1.3 Ma from one dacite sample was obtained, representing its crystallization age. Geochemically, the dacites have high contents of SiO2, K2O, and low MgO, MnO and CaO contents, enriched in LILEs (Rb, Ba, Th and U) and depleted in HFSEs (Nb, Ta), which shows a typical characteristics of island arc magma, representing the continental arc products formed by the northward subduction of the Paleo-Tethysan ocean. The U-Pb age frequency distribution of captured zircons from another two dacite samples is mainly concentrated in (1)1010~800 Ma (peak 900 Ma), and the zircon εHf(t) value is 4.5~15.1, responding to the tectonic evolution events of the convergence-rifting-reconvergence between the Yangtze and Cathaysia blocks and the participation of the mantle-derived magma; (2) 720~620 Ma (peak 680 Ma), responding to the re-rifting of the Yangtze-Cathaysia blocks; (3) 490~400 Ma (peak 450 Ma), the zircon εHf(t) value is 2.2~-7.8, responding to the tectono-magmatic event of crust-mantle interaction related to the Caledonian movement in Early Paleozoic in SCB; (4) 280~230 Ma (peak 250 Ma), the zircon εHf(t) value is -13.6~-16.5, and the crustal model age is 2.3~2.1 Ga, which represents the magmatic event of the Paleo-Tethysan Ocean final subduction to closure between Indochina and South China. The study results reveal the dacites from Beisi formation have an intimate affinity with SCB, and its crystallization age constrains the latest time of the Paleo-Tethysan Ocean subduction ending to closure between SCB and Indochina block at least last to Middle to Late Triassic.
Key words: southwest margin of South China    volcanic rocks    continental arc    Paleo-Tethysan Ocean    
0 引言

华南陆块是由扬子陆块和华夏陆块在新元古代碰撞拼贴而成,经历了多期且复杂的构造演化,主要包括四期构造热事件,分别为:新元古的陆块俯冲—聚合—裂解事件,主要表现为新元古代早期古华南洋俯冲、扬子与华夏两个块体拼合为华南陆块、新元古代晚期先前拼合的华南陆块发生裂解;早古生代华南加里东运动,表现为震旦系—下古生界的强烈褶皱与韧性剪切变形、强烈的花岗岩浆活动和区域角度不整合三个方面;晚古生代至早中生代的印支运动,表现为早二叠世至晚三叠世华南陆块与印支陆块碰撞拼合,造成了华南区域上地层不整合接触和二叠纪—三叠纪的深成岩体及华南大范围内的褶皱和北东向的冲断作用;中生代的燕山运动,主要表现为印支运动之后,从特提斯构造域向古太平洋构造域构造体制转换和太平洋俯冲背景下的构造构造和巨量岩浆活动事件[1-6]。目前对印支期华南陆块与印支陆块碰撞拼合的动力学机制,特别是华南陆块与印支陆块之间的古特提斯洋俯冲闭合的时间及方向存在较大争议,如在俯冲方向上,存在向南俯冲至印支陆块之下[7-8]和向北俯冲至华南陆块之下[9]的争议,在洋盆闭合时间上,有早至中古生代[10]、晚古生代至早中生代[11]不同认识,其主要原因在于目前对华南西南缘与古特提斯俯冲相关的火山岩的研究较少。

右江盆地位于扬子陆块的南缘,在大地构造位置上处于三江—哀牢山缝合带和斋江(Song Chay)缝合带的东北端,特提斯构造域东端华南与印支陆块交接区域,涉及扬子陆块、华夏陆块、云开陆块和越北陆块等构造单元,大地构造属性以及构造-岩浆演化历史复杂,是研究扬子陆块与华夏陆块、印支陆块与华南陆块之间碰撞拼合等区域岩浆热事件的关键部位。由于盆地内岩浆岩大部分形成于泥盆至三叠纪,且盆地内大部分地区被三叠纪的巨厚浊积岩覆盖,基底岩石未见出露,因此,长期以来,对于右江盆地内的不同时期的岩浆热事件缺乏系统的研究。位于右江盆地西南部的凭祥地区,广泛出露三叠纪中酸性火山岩,由于火山岩岩浆在上升过程中穿过华南陆块的基底岩层,其岩浆中携带有大量来自华南陆块基底的捕获锆石,因此这些火山岩的研究不仅可以深入理解华南与印支陆块古特提斯洋俯冲消减作用,其携带的来自基底的捕获锆石对华南陆块的多期构造热事件的理解也具有重要的意义。因此,本文通过对右江盆地西南凭祥地区出露的中酸性火山岩进行地球化学及锆石LA-ICP-MS年代学及Lu-Hf同位素研究,探讨其成因及大地构造背景,同时对右江盆地显生宙以来的构造岩浆热事件进行了探讨。

1 地质背景

右江盆地晚古生代到中三叠世地层发育齐全,自早泥盆世开始地层出现深水相和浅水相的分异,主要表现为由泥盆纪至二叠纪碳酸盐岩、砂岩、页岩组成的孤立台地,而台地边缘被广泛的三叠系沉积物覆盖,中生代侏罗系、白垩系分布在与右江盆地毗邻的十万盆地(也称钦防海槽)(图 1)。对右江盆地的大地构造性质及演化,许多学者根据不同的依据对不同时代的盆地提出了不同的观点和认识,主要的观点如晚古生代右江盆地处于陆内裂谷环境[12],一些学者认为有古特提斯洋的形成[13]。但对早中生代右江盆地的大地构造性质的认识存在裂谷盆地、被动大陆边缘裂谷盆地、弧后裂谷盆地、弧后盆地或洋盆等不同认识[14-15]

图 1 华南西南缘地质简图(修改自Cai等[8]) Fig. 1 Simplified geological map of the southwest margin of South China (modified after reference[8])

右江盆地内部岩浆活动主要为与中晚二叠纪峨眉山地幔柱相关的基性岩,分布在巴马—百色—隆林一带,形成于260~250 Ma[16];中酸性岩浆活动主要集中在盆地西南缘崇左、凭祥和龙州一带(图 2),包括大量的过铝质钙碱性中酸性火山岩和少量的超基性岩、基性岩等, 凭祥、龙州和崇左一带的中酸性火山岩主要产出于北泗组和板纳组中,下—中三叠统北泗组火山岩主要由火山碎屑岩—熔岩组合,其中熔岩主要由玄武安山岩、英安岩和流纹岩组成,而火山碎屑岩由集块熔岩、角砾熔岩、凝灰熔岩、熔结角砾凝灰岩和熔结凝灰岩等组成,厚度为600~1850 m。这些中酸性火山岩具有与俯冲消减作用相关的岛弧型火山岩地球化学特征,其中凭祥北侧中酸性岛弧火山岩的年龄为(246±2)Ma[17],它们与右江盆地以东的大容山的花岗岩体(形成于252~243 Ma)是同时代的[18]

图 2 右江盆地西南缘地质简图(修改自覃小锋等[17]) Fig. 2 Simplified geological map of the southwest margin of the Youjiang basin(modified after reference[17])
2 样品与分析方法 2.1 主微量元素分析方法

本次研究的样品采自于凭祥市北东三叠系北泗组火山岩,岩性主要为英安岩,呈浅灰—灰黑色,具斑状结构,斑晶以石英、斜长石为主(约15%),基质具隐晶质结构,主要由长英矿物组成。选取六件样品,经人工碎成小颗粒后(粒径约1 cm),使用去离子水反复清洗,再次使用去离子水冲洗后烘干,无污染粉碎至200目以上的粉末用于分析。主微量元素在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室完成。主量元素使用碱熔玻璃片法,将烧制好的玻璃片放进ZSX PrimusⅡ型荧光光谱仪中进行分析,分析精度优于1%~5%,详细分析方法参见文献[19];微量元素采用高温高压消解后利用Agilent 7500cx型ICP-MS分析,分析精度优于2 μg/g,详细分析方法参见文献[20],分析结果见表 1

表 1 凭祥英安90岩主量元素(%)和微量元素(×10-6)含量表 Table 1 Major (%) and rare (×10-6) elements content of dacites in Pingxiang
2.2 锆石U-Pb定年方法

火山岩中锆石的挑选工作在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司使用传统的重液和磁分离技术完成,锆石的制靶及阴极发光(CL)成像分析在重庆市宇劲科技有限公司完成,利用LA-ICP-MS在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室进行了锆石的U-Pb定年和微量元素分析。使用GeoLas HD进行激光采样,使用Agilent 7500cx ICP-MS仪器获取离子信号强度,氦气用作载气。离线选择背景和分析物的整合信号,时间漂移校正和痕量定量校准元素分析以及U-Pb定年由ICPMSDataCal进行[21]。锆石91500用作外标用于U-Pb测年,每5个样品分析两次外标。并根据91500的变化使用线性插值校正U-Th-Pb同位素比率随时间的漂移。使用Isoplot进行谐和图和频率分布图计算。结果见表 2

表 2 凭祥英安岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学数据表 Table 2 LA-ICP-MS zircon analytical data of dacite in Pinxiang
2.3 锆石Lu-Hf同位素分析方法

原位Hf同位素测定在桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室进行,该实验分析的锆石点与U-Pb同位素分析时重合。使用Neptune plus MC-ICP-MS与GeoLas HD准分子ArF激光烧蚀系统连接进行锆石Hf分析,激光光束尺寸为44 μm,激光脉冲频率为8 Hz。初始的176Hf/177Hf比值和εHf(t)值是参考球粒陨石均一库(CHUR)计算的。亏损地幔模式年龄(TDM)参考当前176Hf/177Hf比值为0.28325和176Lu/177Hf为0.0384的耗尽地幔计算[22]。用于锆石的Hf同位素地壳模式年龄(TDMC)是通过假设它们的母岩浆源自平均大陆地壳来计算的,其中176Lu/177Hf=0.015,来源于亏损地幔源区[23]。如果使用其他衰变常数,计算结果也不会受到影响。锆石Lu-Hf同位素数据见表 3

表 3 凭祥英安岩锆石Lu-Hf同位素数据表 Table 3 Zircon Lu-Hf isotopic data of dacites in Pingxiang
3 分析结果 3.1 锆石U-Pb年代学

对采自北泗组三件火山岩样品(PX-01、PX-02和PX-03)锆石进行了U-Pb年代学研究。样品PX-01和PX-02中的70粒锆石主要为来自华南陆块基底的捕获锆石,锆石的CL图像显示,它们晶形比较完整(图 3),长宽比在1:2~1:3之间,大部分无增生边,为岩浆成因锆石。这些捕获锆石的年龄数据变化区间较大,为1010~231 Ma,大多数具有较好的谐和性,在207Pb/235U-206Pb/238U投影图上绝大多数落在谐和线上或者附近(图 4)。样品PX-01分析得出三组年龄,分别得为1010~814 Ma、450~426 Ma、273~247 Ma。值得注意的是,形成于1010~814 Ma的锆石为粒状,磨圆度相对较好,环带发育且含有薄增生边,Th/U比值为0.2~4;形成于450~426 Ma的锆石环带不发育,呈短柱状,无增生边,Th/U比值为0.4~3.7,锆石表面干净无裂痕,且年龄最为集中;年龄分布介于273~247 Ma的锆石环带发育,呈短柱状,无增生边,Th/U比值为0.1~2.2。样品PX-02所含锆石的形态特点基本与PX-01相似,分析得出的四组年龄,分别为833~740 Ma、663~623 Ma、488~355 Ma以及329~231 Ma。其中形成于488~396 Ma的锆石年龄最集中,它们的锆石形态与PX-01中同期次的锆石相反,Th/U比值为0.4~0.8。形成于329~231 Ma的锆石环带发育,Th/U比值为0.4~1.1。

图 3 凭祥火山岩部分锆石CL图 Fig. 3 CL images of some volcanic zircons in Pingxiang

将PX-01和PX-02的70组数据投影到年龄频率直方图中(图 4),可以明显看到,北泗组火山岩组所包含的70组数据分布在1010~248 Ma区间,谐和性好,按峰值年龄大小、年龄分布频谱特征可依次排序为950~800 Ma(峰值900 Ma)、720~620 Ma(峰值680 Ma)、490~400 Ma(峰值450 Ma)和280~230 Ma(峰值250 Ma)这四个时间段,其中最年轻的锆石年龄为(231.7±2.3)Ma。

图 4 凭祥火山岩中锆石的U-Pb谐和图和206U/238Pb模式年龄分布图 Fig. 4 U-Pb concordia diagram and frequency of 206U/238Pb model age diagram of volcanic zircons in Pingxiang

样品PX-03中的锆石为岩浆本身的结晶锆石,给出了很好的U-Pb一致年龄,Th/U比值为0.3~0.4,41组年龄的加权平均值是(227.8±1.3)Ma,代表了凭祥北部英安岩的结晶年龄(图 3),与以往在凭祥西北部获得的英安岩锆石U-Pb年龄(246±2)Ma相比更加年轻[17]

3.2 主微量元素

在(Zr/Ti2O×10-4)-SiO2图解上,样品均落入流纹英安岩/英安岩区域(图 5),这些样品具有高硅(SiO2含量为69.12%~71.77%)、高碱(Na2O+K2O含量为6.88%~7.51%)、且富钾(K2O/Na2O的比值为1.95~2.22)的特点,在SiO2-K2O图解中落入高钾钙碱性系列和钾玄岩系列(图 5b)。Al2O3为13.43%~14.33%,Fe2O3T含量为1.78%~2.58%,具有低的MgO含量(0.33~0.75)、CaO含量(1.31%~3.04%)、P2O3含量(0.13%~0.14%)。Ti2O含量为0.37%~0.40%。

图 5 凭祥火山岩(Zr/Ti2O×10-4)-SiO2[25]和SiO2-K2O[26]图解 Fig. 5 Plots of Zr/Ti2O×10-4 vs.SiO2[25]and SiO2 vs. K2O[26] of volcanic rocks in Pingxiang

样品的稀土元素总含量较低,ΣREE=170.29×10-6~204.75×10-6,轻、重稀土元素分馏明显,表现为富集LREE(图 6a),LREE/HREE=8.0~8.9,(La/Yb)N=8.9~9.3,但重稀土内部分馏不明显,(Gd/Yb)N=1.27~1.33。样品具有强烈的负铕异常,δEu=0.18~0.20。在微量元素原始地幔标准化图解上(图 6b),凭祥英安岩明显富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th和U),具有较低的Rb/Sr(1.18~2.14),和较高的Nb/Ta(10.91~11.21),表现出明显的Nb、Ta等高场强元素负异常和Sr元素负异常。从整体上看,凭祥英安岩的主微量元素组成特征与哀牢山缝合带的绿春流纹岩非常相似[24]

(球粒陨石、原始地幔、E-MORB和OIB值据McDonough and Sun[28]) (chondrite, primitive mantle, E-MORB and OIB values from reference[28]) 图 6 凭祥火山岩REE球类陨石标准化和不相容元素原始地幔标准化图[27] Fig. 6 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element patterns of volcanic rocks in Pingxiang[27]
3.3 锆石Hf同位素

上文提到,凭祥英安岩样品(PX-01)的锆石年龄按照从大到小可分为三个年龄段,1010~814 Ma、450~426 Ma、273~247 Ma,这三个年龄段与PX-01和PX-02的锆石模式年龄分布图中的年龄分段基本相似,因此具有代表性。文章选择了PX-01不同年龄段的锆石使用LA-MC-ICP-MS进行了原位Lu-Hf同位素分析,结果显示,不同年龄段的锆石的Lu-Hf同位素差异较大。其中形成于1010~814 Ma的锆石具有较低的176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值,分别为0.000746~0.001500和0.022969~0.042225,εHf(t)值为4.5~15.1,模式年龄变化范围为869~1361 Ma,地壳模式年龄为846~1570 Ma;形成于450~426 Ma的锆石具有相对较高的176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值,分别为0.001138 6~0.002601和0.033856~0.081500,εHf(t)值为-7.8~2.2,模式年龄变化范围为968~1387 Ma,地壳模式年龄为1276~1913 Ma。还有两个点来自于273~247Ma的锆石,176Lu/177Hf和176Yb/177Hf比值与第二组锆石类似,但具有极低的εHf(t)值为-16.5~-13.6(图 7),地壳模式年龄为2.3~2.1Ga,表明该期岩浆热事件可能与类似于安第斯型活动大陆边缘地壳熔融有关。

图 7 凭祥火山岩中εHf(t)—年龄投影图 Fig. 7 Plot of εHf(t) vs.age of zircons from volcanic rocks in Pingxiang
4 讨论 4.1 岩石成因及构造环境

凭祥英安岩具有高SiO2、K2O,极低的MgO、MnO和CaO,且富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Th和U)而高场强元素亏损(Nb、Ta等)的特点,类似于地壳熔融产生的流纹岩。由于Nb、Ta都是强不相容元素,且它们的比值在地幔部分熔融或岩浆分离结晶过程中通常是变化很小的,Nb/Ta比值大的差异被解释为源区成分不同所致,因此,Nb/Ta比值可以对壳-幔作用以及地幔演化过程提供重要的限制,凭祥英安岩的Nb/Ta比值为10.91~11.21,接近大陆地壳的比值(Nb/Ta=11~12)[29],同时,具有异常低的εHf(t)值(-16.5~-13.6),地壳模式年龄为2.3~2.1 Ga,表明该期岩浆热事件可能与类似于安第斯型活动大陆边缘地壳熔融有关。

相关学者对凭祥地区出露的中酸性火山岩成因有不同的认识,包括活动陆缘、印支期后碰撞环境、以及火山弧环境[30]。凭祥英安岩在Y-Nb相关图中落入synCOLG(同碰撞)+VAG(火山弧)区域(图 8a),显示的是陆陆碰撞和火山弧环境的特征,在Y+Nb-Rb相关图解中(图 8b),落入VAG区域中,进一步表明了凭祥英安岩产生在火山弧相关的环境中。

WPG-板内花岗岩;VAG-火花弧花岗岩;synCOLG-同碰撞花岗岩;ORG-大洋中脊花岗岩 图 8 凭祥火山岩Y-Nb[31]和Y+Nb-Rb[31]相关图解 Fig. 8 Plots of Y vs.Nb[31] and Y+Nb vs.Rb[31] of volcanic rocks in Pingxiang
4.2 古特提斯洋俯冲最晚时限的制约

二叠纪至三叠纪,古特提斯洋俯冲消减闭合,随后思茅陆块、印支陆块与华南陆块的先后发生了碰撞拼合,形成了北西向哀牢山—马江(Song Ma)缝合带[32],但由于该缝合带受中生代构造改造而部分缺失,一些学者提出了缺失部分可能为斋江(Song Chay)缝合带[33]或滇—琼缝合带[8],这些缝合带记录了古特提斯洋俯冲结束至印支陆块与华南陆块碰撞的地质证据。然而,古特提斯洋俯冲结束的最晚时限并没有得到很好的限定,因为在缝合带中以及缝合两边的陆块均存在二叠纪至三叠纪的不同时代的岩浆作用。在哀牢山缝合带附近,存在相关的二叠纪(287~254 Ma)岛弧或弧后火山序列是玄武岩—安山岩—英安岩组合[34]。在马江缝合带南部,一些学者对出露的二叠纪—三叠纪火山岩组合分为三个单元:钙碱性火山岩组合(272~248 Ma),过铝质花岗岩(259~245 Ma)和亚碱性长英质火山岩组合(小于245 Ma),认为这些岩浆单元分别代表了古特提斯的俯冲,印支陆块和华南陆块的碰撞以及后碰撞过程[35]。这些岩浆作用可以反映特提斯洋俯冲作用在二叠纪至三叠纪期间正在进行,然而,仍然无法限定古特提斯俯冲结束和印支和华南陆块开始碰撞的最晚时限。最新的研究表明在滇—琼缝合带上的八布蛇绿岩年龄为270~265 Ma[36], Zhang等[37-38]报道了越北的马江(Song Ma)缝合带中保存完整的蛇绿岩和古特提斯洋壳俯冲有关的榴辉岩、石榴子石-多硅白云母和石榴石角闪岩高压岩石组合的年代学结果,其中蛇绿岩的锆石年龄限定在340~280 Ma之间,结合八布蛇绿岩270~265 Ma时代,表明了印支与华南陆块之间古特提斯洋壳存在的时间为340~265 Ma,而榴辉岩和石榴石角闪岩高压岩石组合的年龄,表明在231 Ma至228 Ma古特提斯洋的俯冲作用结束和印支与华南陆块碰撞的开始。在华南右江盆地西南部,相关学者对凭祥邻区龙州和崇左等地出露的基性岩地球化学特征研究表明,这些形成于约250 Ma的基性岩微量元素组成具有E-MORB与OIB过渡的特征,亏损Nb、Ta、Ti和P等高场强元素,并且具有较高的初始87Sr/86Sr和较低的εNd(t)(-2.6~1.1)组成,趋向于EMII型地幔,整体组成类似于俯冲作用相关的岛弧—弧后盆地玄武岩[9],此时的基性岩浆作用说明特提斯洋俯冲作用最强烈的时间可能在250 Ma左右,而文中研究的(227.8±1.3)Ma右江盆地凭祥英安岩具有典型的大陆弧岩浆作用的特征,与越北马江(Song Ma)缝合带发现的高压榴辉岩岩石组合年龄一致,中酸性岩浆作用的时代则揭示了特提斯洋俯冲结束的最晚时间。

4.3 对华南构造演化热事件的记录

自元古宙开始,扬子和华夏两陆块经历了多期次不同规模、不同级次构造单元间的弧-弧碰撞、弧-陆碰撞、陆-陆碰撞及构造单元内部的裂解等构造事件,最终导致了扬子和华夏两个构造单元的拼接与缝合,形成了沿扬子陆块与华夏陆块结合部呈带状展布长达1300 km的江南造山,扬子与华夏陆块在新元古代1000~800 Ma之间经历了拼合—裂解—再拼合;之后在南华纪已拼合的扬子与华夏陆块再次裂解[1-5],在早古生代华南陆块加里东运动奠定了华南陆块的构造格局[39],晚古生代至中生代印支运动记录了古特提斯洋俯冲和陆-陆碰撞等构造事件。文中研究的右江盆地西南缘凭祥北泗组火山岩中的捕获锆石的四组年龄峰值响应了华南陆块自新元古代至印支期的主要构造岩浆事件:①1010~800 Ma (峰值900 Ma)之间锆石年龄峰值,响应新元古代扬子和华夏陆块之间的华南洋的俯冲拼合—裂解—再拼合这期构造事件,其锆石的εHf(t)值为4.5~15.1,反映了其幔源岩浆的广泛参与,这与以往报道的850~830 Ma贵州梵净山镁铁-超镁铁岩[40]以及约825 Ma的桂北元宝山镁铁-超镁铁岩[41]基性岩浆记录相吻合;②720~620 Ma(峰值680 Ma)的捕获锆石年龄峰值,响应了新元古代之后的南华纪已拼合扬子—华夏陆块再次发生裂解,但研究区内至今还没有发现相关的岩浆记录;③490~400 Ma(峰值450 Ma)的年龄峰值响应了早古生代的加里东运动构造热事件,该组锆石的εHf(t)值为-7.8~2.2,表明了构造岩浆作用过程中有地幔物质的参与和壳-幔相互作用,可能以扬子和华夏陆块陆内碰撞造山为主,研究区出露在右江盆地南缘靖西地区的钦甲岩体[42](445~410 Ma),其锆石εHf(t)值变化范围为-17.0~+7.8,岩浆源区主要以中元古代地壳物质为主,成岩过程中有地幔组分的参与,属壳幔混源花岗岩[43-44]与这一期年龄峰值吻合;④280~230 Ma(峰值250 Ma)的锆石年龄峰值,其锆石εHf(t)值为-16.5~-13.6,地壳模式年龄为2.3~2.1 Ga,响应了华南陆块的印支运动,代表了印支与华南陆块之间古特提斯洋俯冲闭合的岩浆事件。总之,凭祥英安岩中捕获锆石的U-Pb年龄分布特征及Hf同位素特征响应了华南陆块从新元古代到三叠纪曾经历过多期构造-岩浆热事件,揭示了凭祥北泗组火山岩与华南陆块的亲缘性。

5 结论

(1) 华南西南缘右江盆地凭祥英安岩的结晶年龄为(231.7±2.3)Ma,具有的岛弧火山岩的地球化学特征,限定了华南陆块与印支陆块之间的古特提斯洋俯冲结束的最晚时限为中—晚三叠纪;

(2) 英安岩中的携带的捕获锆石U-Pb年龄频谱分布特征呈现950~800 Ma(峰值900 Ma)、720~620 Ma(峰值680 Ma)、490~400 Ma(峰值450 Ma)和280~230 Ma(峰值250 Ma)四个时代峰值,响应了华南陆块自新元古代以来经历了多期的岩浆热事件,分别对应新元古代扬子和华夏陆块之间的华南洋的俯冲拼合-裂解和再拼合这期构造事件,新元古代之后的南华纪已拼合扬子-华夏陆块再次发生裂解,早古生代的加里东运动构造热事件以及印支与华南陆块之间古特提斯洋俯冲闭合的岩浆事件,揭示了凭祥北泗组英安岩与华南陆块的亲缘性。

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