二连浩特北部石炭纪地壳演化过程——来自哈拉图庙群火山碎屑岩锆石U-Pb-Hf同位素的制约

摘要：

中亚造山带东部尤其是兴安地块石炭纪地壳和构造演化是争议较大的热点问题.传统上认为除了贺根山蛇绿岩外,区域上早石炭世地质记录出露较少,普遍发育晚石炭世岩浆和沉积作用,制约了我们对内蒙古中部石炭纪完整地壳演化过程的认识.岩浆锆石的微量元素可以有效反映其从岩浆中结晶的温度和起源深度.因此,本文选取二连浩特北部原定早石炭世的哈拉图庙群火山碎屑岩为研究对象,开展系统的锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素研究,探讨哈拉图庙群形成时代、锆石记录的结晶温度和地壳厚度及其随时代的变化,结合区域地层格架和岩浆作用进一步制约兴安地块西部石炭纪地壳演化过程.定年结果显示,哈拉图庙群一段和二段的熔结凝灰岩形成时代分别为(322±3)和(309±4)Ma,比三段和四段凝灰岩(302和298 Ma)古老,表明哈拉图庙群火山碎屑岩至少是晚石炭世早期和晚期两个火山喷发阶段的产物,其中含有大量早石炭世岩浆成因锆石,与邻区出现的早石炭世岩浆活动吻合.本文熔结凝灰岩中石炭纪锆石及同时代酸性岩浆岩记录的结晶温度和地壳厚度随时代变新,展示出有规律的变化:1)360～350 Ma锆石结晶温度高,Eu/Eu*值和地壳厚度小,Hf同位素强烈亏损,暗示了地壳减薄过程的存在,与二连—贺根山带开始拉张产生蛇绿岩一致;2)350～340 Ma锆石结晶温度整体下降,而Eu/Eu* 值和地壳厚度增大,基于349 Ma酸性火山岩全岩Sr/Y值计算的结果也显示出较大的地壳厚度,这一地壳加厚过程与区域性隆升导致广泛缺失早石炭世沉积地层的浅部过程是耦合的;3)336～304 Ma锆石结晶温度整体高于700℃,而Eu/Eu* 值和地壳厚度减小,与同时代酸性岩锆石饱和温度和地壳厚度变化一致,同区域上双峰式火成岩记录的区域性伸展相吻合.上述研究显示了锆石微量元素及其与地壳厚度的关系及时空变化在揭示中亚造山带东部地壳演化过程方面的潜力.

关键词：二连浩特北部、石炭纪、火山碎屑岩、锆石年代学、微量元素、地壳厚度、哈拉图庙群

所属期刊栏目：52

分类号：P59(地球化学)

资助基金：国家自然科学基金;河北地质大学科技创新团队项目;河北省战略性关键矿产资源重点实验室开放基金

在线出版日期：2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共21页

页码：1153-1173