辽宁鞍山铁架山花岗岩及表壳岩的同位素年代学和地球化学研究
本次研究共对3个铁架山花岗岩样品(A0432、A9825和A9837)进行了锆石SHRIMPU-Pb年龄测定。其中从A9837获得了一组岩浆年龄2992±10Ma，该年龄资料再一次支持了以往对铁架山花岗岩形成于3.0Ga左右的认识。样品A0432的岩浆锆石由于存在强烈铅丢失，未能获得可靠的岩浆锆石年龄(根据数据点分布和其它资料，推测为2.96-2.99Ga)。然而，所获得的变质锆石年龄2913±7Ma记录了铁架山花岗岩形成之后变质事件的时间。这也是鞍山地区首次获得的中太古代变质年龄，对于了解鞍山地区早期地壳演化具有重要意义。在样品A9825获得的年龄资料中，我们得到2914±4Ma的一个谐和岩浆年龄，该年龄与样品A0432变质锆石年龄一致，代表了在该次构造热事件深熔作用的时代，同时也表明主体形成于2.96～2.99Ga的铁架山花岗岩存在进一步解体的可能。在样品A9837和A9825中存在较多残余锆石，最老残余锆石年龄可达3759Ma。这是首次在铁架山花岗岩中获得残余锆石年龄。
铁架山片麻状花岗岩明显高K2O低Na2O，在An-Ab-Or图上样品位于花岗岩区。大致都具有明显的负铕异常，Nb、P、Ti相对明显地亏损，岩石Th含量很高，Ba相对于Rb、Th显示出强烈的亏损。根据轻重稀土分离程度与否可将花岗质岩石分为两组，一组重稀土强烈亏损，轻重稀土强烈分离，另一组重稀土呈平坦型，轻重稀土分离相对较弱。样品分析显示出较均匀的Nd同位素组成特征。tDM(Nd)和εNd(3.0Ga)的变化范围分别为3.38～3.88Ga和-7.21～-2.26。
3个铁架山花岗岩样品锆石的Hf同位素组成分析结果是，岩浆锆石数据中除A9837-16异常以外，其余数据点的εHf(t)和Hf同位素亏损地幔模式年龄tDM(Hf)的变化范围分别为-9.36～-2.29和3.32～3.57Ga。残余锆石的εHf(t)和tDM(Hf)变化范围分别为-10.53～-19.47和3.56～3.89Ga。变质重结晶锆石的εHf(t)和tDM(Hf)变化范围分别为-9.10～-5.73和3.42～3.55Ga。岩浆锆石年龄和Hf同位素组成及全岩Nd同位素组成对比表明，铁架山花岗岩主体形成于古1老陆壳物质的再循环。此外，部分岩石组成特征表明它们在形成过程中和/或形成之后稀土组成可能发生了一定程度的变化。
铁架山花岗岩中存在不同类型的表壳岩(以下简称铁架山表壳岩)。除本次地球化学研究未涉及的斜长角闪岩、石英岩外，根据地球化学组成及Nd同位素组成，可将其它铁架山表壳岩分为3类。一类为变泥砂质岩石，构成表壳岩主体。它们在元素和Nd同位素组成上与铁架山花岗岩十分相似。6个样品都具有K2O＞Na2O的特点。岩石具有明显的负铕异常，高场强元素Nb、P、Ti出现明显的相对亏损，Ba相对于Rb、Th显示出强烈的亏损。岩石tDM(Nd)和εNd(3.0Ga)的变化范围分别为3.18～3.51Ga和-3.89～0.64。在所有变泥沙质岩石中，样品A0435的εNd(3.0Ga)最高为0.64，tDM(Nd)最小为3.18Ga。
另一类铁架山表壳岩为取自铁架山南坡崔家屯的强糜棱岩化云母石英片岩A9814和A0530，其SiO2高达80﹪，高K2O低Na2O。稀土总量很低，负铕异常不明显，具重稀土相对富集的异常稀土模式。对样品A9814做了Nd同位素组成分析，它的tDM(Nd)以及εNd(3.0Ga)分别是6.53Ga以及-5.34。异常的Nd同位素组成显然与岩石存在异常稀土模式有关。最后一类铁架山表壳岩为黑云斜长片麻岩A9826。岩石高Na2O低K2O，轻重稀土强烈分离，负铕异常不明显，存在明显的负钡异常，但高场强元素Nb、P、Ti亏损相对较弱，与上述变泥砂质岩石有一定区别。它的tDM(Nd)以及εNd(3.0Ga)分别是2.52Ga以及12.60。
以往根据铁架山表壳岩与铁架山花岗岩地球化学和Nd同位素组成上的相似性，把前者当成后者中的包体。但对3个变质碎屑沉积样品(A9819、A0435和A0436-1)碎屑锆石SHRIMPU-Pb年龄测定，它们最大207Pb/206Pb年龄为3.0Ga左右，与铁架山花岗岩形成时代相近，表明这些表壳岩形成于铁架山花岗岩之后，不是以往所认为的那样为铁架山花岗岩中的包体。根据现有研究，它们很可能为2.5Ga鞍山群的一部分。2个铁架山表壳岩样品锆石的Hf同位素组成分析数据中除A0435-08异常以外，其余数据点的εHf(t)和tDM(Hf)的变化范围为-9.93～-2.29和3.30～3.67Ga。表明碎屑锆石也是来自有一定地壳滞留时间的物源区。
花岗岩;表壳岩;地球化学;鞍山;同位素年代学
中国地质科学院
硕士
地球化学
万渝生
2006
中文
P588.121;P597.3
49
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）