遼東黃花甸地區(qū)古元古代變輝綠巖的特征及成因

陳木森，董永勝，王鵬森，王成志

吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

0 引言

基性巖漿來(lái)源于地幔，大規(guī)模的基性巖漿活動(dòng)多發(fā)生在伸展環(huán)境中。這類巖漿活動(dòng)以其持續(xù)時(shí)間短而作為構(gòu)造帶演化的時(shí)間和構(gòu)造標(biāo)識(shí)[1-2]，造山帶演化過(guò)程中，多期次侵位的基性巖能夠有效且準(zhǔn)確地限定造山帶的伸展沉積以及造山期結(jié)束后的伸展活動(dòng)時(shí)限。

華北克拉通是中國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的面積最大、年代最古老的克拉通。其東部的膠-遼-吉造山帶是華北克拉通具有代表性的古元古代造山/活動(dòng)帶[3-4](圖1a)。在造山作用過(guò)程中，膠-遼-吉造山帶內(nèi)的南遼河群發(fā)生了低綠片巖相到角閃巖相的變質(zhì)作用。前人研究認(rèn)為南遼河群具有逆時(shí)針P-T-t軌跡的變質(zhì)作用演化特征[5]，峰期后為近等壓冷卻過(guò)程。而最新研究發(fā)現(xiàn)南遼河群出露的泥質(zhì)麻粒巖、石榴斜長(zhǎng)角閃巖等，礦物組合及其轉(zhuǎn)化反映它們具有順時(shí)針的P-T-t軌跡[4,6-7]演化特征，峰期后存在近等溫降壓的折返過(guò)程。表明南遼河群造山期后為隆升伸展環(huán)境。這種環(huán)境中可能存在能夠指示造山期結(jié)束的基性巖漿活動(dòng)，尋找和研究南遼河群造山期后形成的基性巖對(duì)于恢復(fù)南遼河群古元古代的構(gòu)造演化具有重要意義。

近年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)南遼河群中出露的大規(guī)模且普遍經(jīng)歷低綠片巖相-角閃巖相變質(zhì)的變基性巖[8-9]進(jìn)行了詳細(xì)的報(bào)道和系統(tǒng)的研究，提供了南遼河群中變基性巖的巖石學(xué)特征和年代學(xué)格架[5,7-12]。對(duì)前人的研究成果對(duì)比分析，筆者發(fā)現(xiàn)前人主要研究南遼河群造山作用之前的變基性巖，對(duì)于造山期后可能存在的伸展環(huán)境形成的基性巖漿事件缺乏報(bào)道與研究。

鑒于此，筆者對(duì)南遼河群內(nèi)的古元古代基性巖漿事件進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查與研究，重點(diǎn)尋找能夠指示南遼河群造山期后伸展環(huán)境的基性巖。在岫巖北部黃花甸地區(qū)南遼河群的構(gòu)造帶中發(fā)現(xiàn)了切穿逆沖斷層的變輝綠巖脈，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和鋯石U-Pb年代學(xué)研究，結(jié)合前人研究成果，對(duì)這些變輝綠巖的成因和構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)探討，為恢復(fù)南遼河群造山期后的構(gòu)造演化研究提供新的資料。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

遼吉地區(qū)可以劃分為3個(gè)構(gòu)造單元：北部的太古宙龍崗陸塊、南部的狼林陸塊和中間的古元古代膠-遼-吉造山帶[13-17]。龍崗陸塊分布有大量的太古宙TTG巖系(英云閃長(zhǎng)巖-奧長(zhǎng)花崗巖-花崗閃長(zhǎng)巖)[18-19]和少量變質(zhì)沉積巖系，形成年齡為2.8～2.5 Ga[20]。狼林陸塊出露有～2 500 Ma侵位的TTG巖系[21-22]、變沉積巖以及變火山沉積巖系。膠-遼-吉造山帶呈北東—南西向展布(圖1a)，與北部龍崗地塊[23]以及南部狼林地塊均呈構(gòu)造接觸[4]，并可以進(jìn)一步劃分為南部地區(qū)(南遼河群、荊山群和吉安群)[14,16,24]和北部地區(qū)(北遼河群、粉子山群和老嶺群)[14,16-17,25-27]，總體而言，前者變質(zhì)程度高于后者。年代學(xué)資料表明，膠-遼-吉造山帶內(nèi)出露有古元古代花崗質(zhì)巖漿巖，形成于～2.1 Ga[11,24-25,28-31]、～2.0 Ga[32]和1.87～1.85 Ga[14,21,33]。而南遼河群變質(zhì)火山沉積巖系不僅含有來(lái)自太古宙結(jié)晶基底的～2.5 Ga繼承或碎屑鋯石，還發(fā)現(xiàn)有～2.2 Ga、～2.1 Ga的碎屑鋯石[32,34]，因此，其沉積時(shí)限被限定在2.2～1.9 Ga，并經(jīng)歷了1.95～1.85 Ga的區(qū)域變質(zhì)事件[4,25,35]。

研究區(qū)位于遼東岫巖縣黃花甸地區(qū)，區(qū)域內(nèi)主要分布的是古元古代變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)火山巖地層—南遼河群。南遼河群總體上經(jīng)歷了綠片巖相到角閃巖相的變質(zhì)作用(圖1b)，少量里爾峪組變質(zhì)地層發(fā)生麻粒巖相變質(zhì)作用。區(qū)域內(nèi)在古元古代發(fā)生多期次鐵鎂質(zhì)巖漿巖與花崗質(zhì)巖漿巖侵位[13,16,21,24-25,27,29,33,36-39]。鐵鎂質(zhì)巖石為發(fā)生正變質(zhì)作用的變輝綠巖、變輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)角閃巖[1,13-14,16,34,40]?；◢徺|(zhì)巖石主要是發(fā)生明顯變形作用的中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖、條痕狀花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和似斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖[13-14,21,25,32-33,37-38]。此外，研究區(qū)還受到環(huán)太平洋構(gòu)造域的影響，發(fā)育有中生代與古太平洋板片俯沖相關(guān)的巖漿巖[34,38,41]。

圖1 華北克拉通構(gòu)造綱要圖[16](a)與研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b,實(shí)測(cè))Fig.1 Tectonic framework of North China Craton[16](a) and simplified geological map in study area (b, field measurements)

2 樣品描述

本文測(cè)試所用樣品的采樣位置如圖1b所示。其中樣品H1085采自大房身鄉(xiāng)的孫家前堡，該處的變輝綠巖呈巖墻狀侵入到角閃巖相變質(zhì)的南遼河群里爾峪組黑云變粒巖與花崗偉晶巖之間(圖2a)，風(fēng)化面呈棕褐色，新鮮面呈黑綠色，無(wú)明顯的變形作用。其圍巖(偉晶巖)則發(fā)生明顯的變形作用，長(zhǎng)英質(zhì)溶體差異聚集，呈網(wǎng)脈狀分布在鉀長(zhǎng)石周圍。經(jīng)鋯石U-Pb年代學(xué)測(cè)試，這些花崗偉晶巖形成于2 040±11 Ma(未發(fā)表)。在變輝綠巖脈中包裹有黑云變粒巖和花崗偉晶巖的捕虜體。這些花崗偉晶巖捕虜體中發(fā)現(xiàn)了鉀長(zhǎng)石的旋轉(zhuǎn)殘斑(圖2a)。

變輝綠巖樣品D1088采自黃花甸西北部小紅嶺地區(qū)，表現(xiàn)為細(xì)脈狀，切穿古元古代二長(zhǎng)花崗巖與里爾峪組黑云變粒巖之間的構(gòu)造透鏡體。該處變輝綠巖風(fēng)化面呈棕褐色(圖2b)，新鮮面呈黑綠色，發(fā)生強(qiáng)烈的風(fēng)化作用。

變輝綠巖巖石呈深綠-深褐色，中細(xì)粒變余輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造;這類巖石經(jīng)歷了明顯的綠片巖相變質(zhì)作用，但仍較好地保留了原巖的輝綠結(jié)構(gòu)特征(圖2c,d)。不同地區(qū)巖石中礦物組成及含量差別不大。巖石中的礦物主要為鈉長(zhǎng)石，同時(shí)還出現(xiàn)大量變質(zhì)礦物：絹云母、綠簾石、綠泥石和蛇紋石等。變輝綠巖樣品中綠泥石散亂分布。正交偏光鏡下，纖維狀的蛇紋石分布在綠泥石之間的縫隙中，鈉長(zhǎng)石粒度集中在0.5～1.5 mm，內(nèi)部發(fā)生明顯的絹云母化和綠泥石化，邊部可見(jiàn)聚片雙晶。

Ab.鈉長(zhǎng)石; Act.黑硬綠泥石; Sep.蛇紋石; Cc.方解石。圖2 代表性變輝綠巖的地質(zhì)接觸關(guān)系和顯微圖像Fig.2 Photoes showing geological relationship and micrographs for representative metamorphic diabase

3 測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果

3.1 測(cè)試方法

3.1.1 年代學(xué)測(cè)試方法

樣品(H1085)鋯石的挑選以及鋯石樣品的制靶、反射光、 陰極發(fā)光和鋯石U-Pb年齡的測(cè)定均在南京宏創(chuàng)地質(zhì)勘查技術(shù)服務(wù)有限公司實(shí)驗(yàn)室完成。陰極發(fā)光(CL)采用TESCAN MIRA3場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡和TESCAN公司陰極發(fā)光探頭進(jìn)行鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析研究。分析儀器為Agilent 7700x型四級(jí)桿質(zhì)譜儀和Photon Machines Excite型激光剝蝕系統(tǒng)，激光器為193 nm ArF準(zhǔn)分子激光器。激光剝蝕束斑直徑為35 μm，激光剝蝕樣品深度為20～40 μm，鋯石年齡計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500作為外標(biāo)，校正儀器質(zhì)量歧視與元素分餾；以標(biāo)準(zhǔn)鋯石GJ-1為盲樣，檢驗(yàn)U-Pb定年數(shù)據(jù)質(zhì)量；元素含量采用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局人工合成硅酸鹽玻璃NIST SRM 610為外標(biāo)，以Si為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校正。原始的測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) ICPMSDataCal 軟件離線處理完成，采用Isoplot 4.15版軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行普通鉛校正、年齡加權(quán)平均值計(jì)算及U-Pb年齡諧和圖繪制。

3.1.2 地球化學(xué)測(cè)試方法

在黃花甸地區(qū)(圖1b)采集較新鮮的變輝綠巖樣品8件用于主、微量元素分析。在河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室粉碎并研磨全巖粉末樣至200目，在國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)試分析主量、稀土和微量元素組成。主量元素采用XRF(X-射線熒光光譜儀PW4400)方法，分析精度為5%。稀土和微量元素采用ICP-MS(等離子質(zhì)譜儀PE300D)方法，測(cè)試精度為5% (>10×10-6的元素)和10% (<10×10-6的元素)。

3.2 測(cè)試結(jié)果

3.2.1 年代學(xué)測(cè)試結(jié)果

變輝綠巖樣品H1085挑出鋯石75粒，部分測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。它們?cè)谕干涔庀鲁薀o(wú)色, 以粒狀為主，粒徑分布主要在 50～140 μm。由于變輝綠巖的鋯石較小，實(shí)驗(yàn)采用直徑13 μm的激光束斑進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像特征顯示該樣品大部分都具有明顯的震蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)， 并發(fā)育有較窄的變質(zhì)增生邊， 具有酸性巖漿成因的特征 (圖3)；少部分鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻， 是典型的變質(zhì)鋯石。

3.2.2 地球化學(xué)測(cè)試結(jié)果

本文中變輝綠巖具有較高的灼失量LOI 4.21%～8.55%，平均6.34%(表2),這與在鏡下所觀察到的低綠片巖相的變質(zhì)程度相符合(圖2c,d)。變輝綠巖經(jīng)燒失量矯正后，SiO2=56.2%～63.3%，平均值61.3%；Al2O3=15.6%～17.4%，平均16.1%； K2O/Na2O=0.64～0.95,平均值0.80；堿度率(A.R.)=1.40～2.12，平均值1.90；里特曼指數(shù)(σ)=1.03～3.00,平均值2.47，變輝綠巖屬于鈣堿性系列。在Nb/Y-Zr/Ti圖解中(圖4a)南遼河群的變輝綠巖樣品主要為(玄武質(zhì))安山巖系列，3個(gè)點(diǎn)和北遼河群變輝綠巖落在亞堿性玄武巖區(qū)。同時(shí)，據(jù)SiO2-TFeO/MgO圖解(圖4b)，北遼河群變輝綠巖和3個(gè)南遼河群變輝綠巖樣品表現(xiàn)為拉斑玄武巖的特征，大部分變輝綠巖則主要為鈣堿性系列。

圖3 黃花甸變輝綠巖(H1085)的鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像Fig.3 CL images of zircons from Huanghuadian metamorphic diabase (H1085)

圖4 黃花甸變輝綠巖的Nb/Y-Zr/Ti分類圖解[42](a)和SiO2-TFeO/MgO圖解[43](b)(北遼河群中的變輝綠巖數(shù)據(jù)摘引自王惠初等[24]，下同)Fig.4 Nb/Y-Zr/Ti diagram[42](a)and SiO2-TFeO/MgO diagram[43](b)of Huanghuadian metamorphic diabase

表2 黃花甸變輝綠巖樣品的主量元素 (10-2)和微量元素 (10-6)測(cè)試結(jié)果

從圖5a可以看出，變輝綠巖表現(xiàn)為虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)U、Nb、Ta，富集強(qiáng)不相容元素的特征;相比于北遼河群中的變輝綠巖，本文的變輝綠巖富集大離子親石元素和流體活動(dòng)性元素(Rb、Ba、K等)。變輝綠巖的稀土元素蛛網(wǎng)圖表現(xiàn)為明顯的右傾型，其總稀土含量較高(∑REE=79.4×10-6～129.0×10-6，平均值103.6×10-6)。富集輕稀土(∑LREE=71.3×10-6～115.5×10-6)，(La/Yb)N=9.00～11.24，(La/Sm)N=3.9～4.3，(Gd/Yb)N=1.61～2.04，(Sm/Nd)N=0.55～0.58，輕、重稀土分餾(LREEs/HREEs=7.78～8.88,平均值8.53)明顯強(qiáng)于北遼河群中的變輝綠巖。這些變輝綠巖均沒(méi)有明顯的Eu異常(圖5b,δEu=1.00～1.25，平均值1.12)，且Ce異常(δCe=0.09～0.99，平均值0.94)不明顯。

圖5 黃花甸變輝綠巖的MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(a)和稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分圖解(b)(標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)球粒隕石引自文獻(xiàn)[44]；MORB引自文獻(xiàn) [45])Fig.5 MORB normalized trace elements spider diagrams(a)and chondrite normalized REE distribution patterns(b)for Huanghuadian metamorphic diabase

4 討論

4.1 變輝綠巖的形成時(shí)代

前人對(duì)南、北遼河群中分布的變基性巖已經(jīng)進(jìn)行了大量的報(bào)道，為區(qū)域內(nèi)的變基性巖研究提供了年代學(xué)格架。變基性巖的形成時(shí)代包括2 161～2 144 Ma[8], 2 125 Ma[9]，2 115 Ma[12], 2 110 Ma[39]和2 060 Ma[11]。這些變基性巖形成于遼河群造山作用(1.95～1.85 Ga)[4]之前。此外，王惠初等人[24]在河欄鎮(zhèn)北遼河群中發(fā)現(xiàn)的輝綠巖樣品測(cè)年結(jié)果顯示為(1 828±13)Ma，明顯形成于遼河群造山作用之后。

前已述及，變輝綠巖侵入到角閃巖相變質(zhì)的里爾峪組黑云變粒巖中，輝綠巖是淺成侵入巖，且變質(zhì)變形較弱。因此發(fā)生綠片巖相變質(zhì)(圖2)的變輝綠巖應(yīng)該形成于造山作用后。

一般來(lái)說(shuō)，很難從基性巖中獲得足夠數(shù)量的典型基性巖漿鋯石，尤其是淺成侵入巖，由于冷凝較快，其中的巖漿鋯石往往少而小，即使樣品挑出鋯石，其大部分也可能為捕獲圍巖的鋯石。從變輝綠巖的鋯石U-Pb年齡分布直方圖(圖6a)上可以看出，鋯石年齡的分布范圍較廣，鋯石U-Pb峰值年齡與南遼河群變沉積巖的碎屑鋯石一致(圖6b)。Th/U比值變化范圍較大(表1)，結(jié)合圖3可以看出樣品H1085的鋯石為捕獲鋯石，其鋯石來(lái)源主要為南遼河群變質(zhì)沉積巖系。變輝綠巖樣品記錄的鋯石U-Pb最小峰期年齡(1 875 Ma)可能為捕獲的變質(zhì)鋯石年齡峰值。(圖6a)表明變輝綠巖形成于南遼河群造山作用之后。

綜上所述，南遼河群在造山作用后，區(qū)域上發(fā)生了廣泛的基性巖漿事件，這與王惠初等人研究成果相一致。

圖6 黃花甸變輝綠巖鋯石U--Pb年齡直方圖(a)和南遼河群碎屑鋯石[46] U--Pb年齡直方圖(b)Fig.6 Histograms for U--Pb age of Huanghuadian metamorphic diabase (a)and U--Pb age of detrital zircons from South Liaohe Group [46] (b)

4.2 變輝綠巖的成因

4.2.1 結(jié)晶分異與同化混染作用

結(jié)晶分異與原生巖漿(MgO=8%；Mg#=70；Cr=300×10-6～500×10-6，Ni=300×10-6～400×10-6)相比，南遼河群變輝綠巖的MgO、Cr、Ni含量變化范圍較大(Mg#=35～56；MgO=5.57%～7.42%；Cr =102.4×10-6～280.4×10-6、Ni=29.2×10-6～124.8×10-6)，表明這些變輝綠巖經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用。在圖7中，變輝綠巖CaO、TiO2對(duì)Mg#顯示出一定的負(fù)相關(guān)性，表明變輝綠巖原巖以橄欖石的分離結(jié)晶為主，伴隨有輕微的單斜輝石結(jié)晶分異。

同化混染研究表明，受地殼混染的基性巖的La/Sm比值將會(huì)顯著升高到5以上[47]，南遼河群變輝綠巖La/Sm=5.5～6.1，發(fā)生明顯的混染作用。這些變輝綠巖具有島弧玄武巖(圖5)屬性，與俯沖背景有關(guān)(大離子親石元素K、Rb、Ba等相對(duì)富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、U等虧損[48])。變輝綠巖樣品的Sr/Nd比值較高(15.3～28.0)，高于大洋中脊玄武巖Sr/Nd(12.33[44])比值和上地殼Sr/Nd比值(11.85[49])，可能是由于變輝綠巖巖漿受到俯沖帶流體的改造[50]。另外，Th/Yb比值在2.26～4.25之間，平均值3.29，遠(yuǎn)高于虧損地幔N-MORB(0.04[44])，表明變輝綠巖原巖巖漿有陸殼物質(zhì)的加入[50]。

圖7 黃花甸變輝綠巖的CaO-Mg#(a)和TiO2-Mg#(b)圖解Fig.7 CaO-Mg#(a) and TiO2-Mg#(b) diagrams for Huanghuadian metamorphic diabase

在(Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM圖解(圖8a)中，相比于北遼河群，南遼河群的變輝綠巖表現(xiàn)為更加明顯的含水地幔和熔體交代形成的特點(diǎn)。而在Th/Yb-Sr/Nd圖解中(圖8b)，這些變輝綠巖樣品表現(xiàn)出明顯的受到俯沖沉積物與俯沖帶流體共同作用的趨勢(shì)[48]。

圖8 黃花甸變輝綠巖的 (Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM(a)[51]和Sr/Nd-Th/Yb圖解[48](b)Fig.8 (Ta/La)PM-(Hf/Sm)PM[51] (a)and Sr/Nd-Th/Yb diagrams for Huanghuadian metamorphic diabase(b)[48]

4.2.2 巖漿源區(qū)特征

從重稀土到輕稀土不相容性增加，被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)源區(qū)成分和部分熔融程度[3,52-53]。南、北遼河群變輝綠巖樣品的δNb值均<0(表2：南遼河群變輝綠巖δNb=-0.06～-0.49；北遼河群變輝綠巖δNb=-0.08～-0.15[24]),表明這些變輝綠巖來(lái)自于虧損地幔源區(qū)[54]。從Nb/Yb-Th/Yb圖解(圖9a)可以看出南遼河群變輝綠巖原巖巖漿由虧損地幔低程度部分熔融形成,并且相比于北遼河群中的變輝綠巖，南遼河群中的變輝綠巖具有更低的熔融程度(圖9a)。

通常巖漿源區(qū)在較低的熔融程度下，單獨(dú)的尖晶石二輝橄欖巖或單獨(dú)的石榴石二輝橄欖巖部分熔融形成的熔體具有相對(duì)集中的(Dy/Yb)N比值[53]。南遼河群中變基性巖(Dy/Yb)N=1.28～1.40，且在La/Yb-Dy/Yb圖解中數(shù)據(jù)點(diǎn)集中在尖晶石二輝橄欖巖部分熔融曲線附近(圖9b)。一般認(rèn)為高La/Yb和Dy/Yb比率反映了較小程度的部分熔融和/或石榴石是主要的殘留相[57]。模擬結(jié)果顯示，南遼河群中變輝綠巖是熔融程度由約2%～2.5%的尖晶石二輝橄欖巖部分熔融形成的(圖9b)。結(jié)合圖9a，說(shuō)明南遼河群變輝綠巖的原始巖漿源自于虧損地幔，并具有更低的熔融程度。

圖9 黃花甸變輝綠巖的Nb/Yb-Th/Yb[55]圖解(a)和La/Yb-Dy/Yb圖解(b)[56] Fig.9 Nb/Yb-Th/Yb[55](a) and La/Yb-Dy/Yb (b)[56] diagrams for Huanghuadian metamorphic diabase

4.2.3 變輝綠巖的構(gòu)造環(huán)境

南遼河群變輝綠巖比典型島弧巖漿巖具有更高的Zr/Y比值(圖10a)，變輝綠巖樣品位于板內(nèi)玄武巖區(qū)域附近。在Th/Hf-Ta/Hf圖解(圖10b)中，本文8件巖脈樣品分布在陸緣島弧、陸緣火山弧玄武巖和大陸拉張帶或初始裂谷玄武巖邊界部位，與典型島弧玄武巖或南遼河群造山作用之前(～2.1 Ga)形成于弧后盆地內(nèi)的變質(zhì)基性巖[40]不同。

板內(nèi)(WPB)、洋中脊(MORB)和島弧玄武巖(IAB)。圖10 黃花甸變輝綠巖的Zr/Y- Zr [58] (a)和Th/Hf-Ta/Hf[59]圖解(b)Fig.10 Zr/Y-Zr [58](a)and Ta/Hf-Th/Hf[59](b)diagrams for Huanghuadian metamorphic diabase

南、北遼河群造山作用之前(～2.1 Ga)，成熟的弧后盆地形成的基性巖巖漿源自地殼和地幔物質(zhì)的混染，使巖漿同時(shí)具有虧損和富集源區(qū)的特征(δNb=2.26～6.78；數(shù)據(jù)摘引自李富強(qiáng)等[40]；εNd(t)=-1.94～+4.23[9,12])。而造山期后形成的南遼河群變輝綠巖源自于虧損地幔，具有板內(nèi)初始裂谷的特征(Th/Nb>0.11和Nb/Zr>0.04)[60]。它的形成與虧損地幔的上涌有關(guān)。區(qū)域內(nèi)同時(shí)期(1.87～1.85 Ga)形成的I型石英閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖、斑狀花崗巖和S型巨斑花崗巖等被認(rèn)為與造山期后巖石圈地幔拆沉及地幔物質(zhì)上涌有關(guān)[21,29,33]。I型花崗巖的形成與板片俯沖引起的陸殼加厚有關(guān)；S型花崗巖則形成于地殼加厚達(dá)到峰值后，巖石圈拆沉、地幔物質(zhì)上涌導(dǎo)致的伸展環(huán)境[33]。另外，劉平華等人在黃花甸北部南遼河群中發(fā)現(xiàn)的石榴斜長(zhǎng)角閃巖在1.92～1.83 Ga的變質(zhì)峰后期表現(xiàn)為近等溫減壓中-低壓角閃巖相退變質(zhì)作用，該石榴斜長(zhǎng)角閃巖具有順時(shí)針P-T-t軌跡[16]，支持南遼河群造山作用之后是區(qū)域隆升伸展的觀點(diǎn)。這些證據(jù)均證明南遼河群變輝綠巖形成于造山后減壓隆升的伸展環(huán)境之中。

上述特征表明，本文研究的變輝綠巖形成于南遼河群造山后的伸展(早期裂谷)環(huán)境中。

5 結(jié)論

(1)黃花甸地區(qū)變輝綠巖的野外地質(zhì)產(chǎn)狀、綠片巖相變質(zhì)的巖相學(xué)特征、巖石中造山期變質(zhì)鋯石作為捕獲鋯石的存在，表明該變輝綠巖是造山期后伸展階段基性巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

(2)黃花甸地區(qū)變輝綠巖的巖漿形成經(jīng)受過(guò)俯沖物質(zhì)改造的虧損地幔的低程度部分熔融，并受到陸殼物質(zhì)的混染。

(3)順時(shí)針變質(zhì)作用P-T-t軌跡可能更符合南遼河群的變質(zhì)作用演化過(guò)程。

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