Question

阿尔泰式成熟的岛弧或成熟的大陆边缘(靠洋一侧)陆壳

Answer 1

阿尔泰花岗岩类可能是成熟的岛弧或成熟的大陆边缘弧靠洋一侧的环境。由表6-2可以看出，奥陶纪-泥盆纪的同造山花岗岩类与早中二叠纪的晚造山和后造山花岗岩类的平均组成均相当于花岗闪长岩，前者SiO₂，K₂O含量低，为MKCA;后者SiO₂，K₂O含量高，为HKCA，总体上从早到晚，反映陆壳成熟度的增加。但是在K₂O含量升高时，Na₂O/K₂O比值升高，即K₂O含量升高时，Na₂O含量升高的幅度更大，这是与同化已有的陆壳(指火成岩形成之前的陆壳)或已有的玄武质地壳的熔融作用以及陆壳成熟度与厚度相矛盾的，因为一般而言，随时间的演化，陆壳的K₂O含量升高，Na₂O/K₂O比值降低，陆壳成熟度与厚度将会增加。这种明显的矛盾，可用新近的(指与火成岩形成几乎同时或稍早一些的)底侵玄武质岩石的熔融作用，或与新近形成的下部陆壳的同化混染作用(可能的AFC过程)，得到合理的解释。从这个意义上说，阿尔泰造山带陆壳在时间上可能是形成不久的陆壳，但是这需要有Nd同位素的检验。从图6-12a上可以看出，阿尔泰造山带总体上ε_Nd(t)为正值，确实支持花岗岩类岩浆的源区和源岩是从地幔中分离出来不久的地壳，这与主元素表现的K₂O含量的升高与Na₂O/K₂O比值同步升高的特征是一致的，另外这与花岗类岩石中未见古老的残留锆石相一致。如果进一步分为两个时期(肖庆辉等，2005)奥陶纪-泥盆纪花岗岩类平均ε_Nd(t)为+0.5左右，早-中二叠世的花岗岩类平均ε_Nd(t)为+5.5，后者比前者高出许多，它表明奥陶纪-泥盆纪之前形成的地壳是稍老一些的，早-中二叠世之前形成的地壳则是新的，即早-中二叠世火成岩的源岩可能是奥陶纪-泥盆纪时期形成的新的陆壳，而奥陶纪-泥盆纪火成岩源岩形成的时代与火成岩形成时代的间隔大一些。由此可以推测，总体上奥陶纪-泥盆纪火成岩形成的稍老一些的源岩已被奥陶纪-泥盆纪的火成活动所取代了，致使早-中二叠世火成岩的ε_Nd(t)值更大。另外更晚期的中酸性岩有最高的ε_Nd(t)值(+8.6)，进一步支持阿尔泰陆壳是从地幔中分离出来不久的陆壳。还有一个很有意义的数据，喇嘛庙二云母花岗岩(锆石SHRIMP，276±9Ma)的ε_Nd(t)为+1.3→+2.8，平均2.05。众所周知，二云母花岗岩的形成需要泥质岩源岩。全球绝大部分二云母花岗岩ε_Nd(t)为负值，例如本项目研究的南岭地区(图6-12b)，其源岩为古老大陆的稳定型或成熟的大陆边缘的沉积物。喇嘛庙的二云母花岗岩的泥质岩源岩则应为新近形成的(新近的含义仍然是指与二云母花岗岩形成时代相比较而言的)。在图6-12a上，阿尔泰造山带花岗岩类在ε_Nd(t)正值背景下，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr有一个大的变异范围，这种特征常常指示被海水蚀变的洋玄武岩壳的特征，因此阿尔泰花岗岩类和陆壳形成的过程中有俯冲洋壳的贡献。

图6-11 中国几个花岗岩带的大陆地壳生长方式深色的箭头代表该造山带大陆地壳生长的两个端元

表6-2 中国主要造山带花岗岩总体特征

图6-12 中国主要造山带花岗岩Sr-Nd同位素组成图(据肖庆辉等，2005)

综上所述，花岗岩的矿物学、岩石学、岩石组合、主元素和同位素特征均指示，阿尔泰陆壳是成熟岛弧或成熟大陆边缘弧向洋一侧的造山带陆壳，它们是新近的从地幔中分离出来的陆壳。