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1、1000-0569/1999/015(02)-0181- 89Acta Petrologica Sinica 岩石学报东北地区显生宙花岗岩的成因与地壳增生*吴福元 孙德有 林强长春科技大学地球科学学院 , 长春 130061.College of Earth Sciences, Changchun University of Science and Technology , Changchun 130061.1998- 09-29收稿 , 1999-03- 15改回 .Wu Fuyuan, Sun Deyou and Lin Qiang. 1999. Petrogenesis of the P
2、hanerozoic granites and crustal growth inNortheast China. Acta Petrologica Sinica, 15(2):181 189.Abstract The NE China is characterized by the widespread Phanerozoic granitic intrusions,most of them are of M esozoic Indosinian-Yanshanian,which can be described as Large Granitic Province.The studies
3、of petrology and geochemistry show that most of these granite are fractionated I- and A-type, but the S-type is rarely seen. According to the results of regional geology and isotopic dating, the Indosinian- Yanshanian granites in this area were formed after the closure of Paleo-Asian Ocean, we sugge
4、st a correlation between the formation of this huge area of granites with the deep mantle heat anomaly or mantle plume resulting from the subduction . Geochemically, a striking feature of these granites is their low value of ISr( 0. 705)and high value ofXNd(t) (positive),which indicate a close relat
5、ionship to the mantle.The young Nd modal age( 0, 显示其形成与地幔关系密切。 对其年轻的钕模式年龄 (tDM 4. 0Ga) , 其后新生地壳量等于或小于由循环进入地幔的消耗地壳量 , 导致地壳累积增长曲线呈稳态变 化或 呈下降 趋势( Armstrong, 1991;Sylvester et al,1997)。 第二种观点认为地壳在整个地质历史时期一直处于增长状态 , 太古宙早期 , 地壳增长速度较快 , 以后渐慢 , 仰或地壳增长一直以稳定的速度进行 ( Taylor and McLennan,1995)。但无论采取何种模型 ,都认为在 10
6、00Ma的新元古代到显生宙时间内 , 地壳增长量可以忽略不计。同时 , 陆壳的生长主要通过发生在会聚型板块边界上的岩浆作用来实现( Taylor and McLennan, 1995)。 但东北地区花岗岩的研究却向上述传统认识提出了挑战。4. 1 地壳增生的时间东北地区花岗质岩石低的Nd模式年龄 ( 1000Ma, 图4)表明该区的地壳是在新元古代到显生宙期间形成的 ,但对地壳增生的具体时间目前还不能给出明确的认识。 一种可能性是 , 如此巨大面积花岗岩的形成 , 势必表明它们来自于地壳岩石的部分熔融 , 其新元古代 Nd同位素模式年龄代表了花岗岩源区此地壳岩石的时代; 另一种可能性是 , 这
7、些花岗岩的形成势必需要地幔提供热源 , 而在提供热源的过程中 , 地幔不可能不向地壳提供物质 (尽管现在地表未见踪迹 ) , 两者的混合才是本区花岗岩形成的主要机制。 Nd同位素模式年龄是混合年龄 , 代表了早先存在的地壳和新生的地幔物质间的平均存留年龄。 两种可能性涉及到地壳增生的具体时间与规模 , 由于目前积累的资料还相当有限 , 对这一问题还不能做最后的定论。从不同时代花岗岩的Nd同位素变异情况来看(图 5) ,该区花岗岩的 Nd同位素组成具有一定的变化。 早于 200Ma的花岗岩在图 5中大体呈线形排列 , 但该趋势线与亏损地幔的交点与花岗岩的模式年龄(图 4) 并不一致 , 反映壳幔
8、混合是这些花岗岩形成的主要机制 , 详细的岩石成因研究显示这种混合是在岩浆源区进行的 (Wuet al. , 1998)。而进入晚中生代 , 花岗岩的 XNd(t) 值明显增高 , 表明此时地幔物质已大量进入了地壳。4. 2 地壳增生的方式东北 地区的花岗 岩主体是 在板块拼 合之后 形成的(Tang, 1990; 吴福元等 , 1995) , 在这些花岗岩形成的当时有大量地幔物质进入地壳 , 但目前地表并没有见及大量幔源岩石的出露 , 这表明地幔物质可能以板底垫托形式赋存在地壳底部。 这一机制明显与传统的地壳增生观点相差较大。幔源岩浆的板底垫托作用 , 不仅使地壳得以增生 , 而且使深部地壳
9、的岩石发生组成及状态上的重新调整。 从这层意义上说 , 深部地壳比上部地壳更易受到改造 , 甚至其形成的年龄比上部地壳要年轻。与东北地区属于同一构造单元的我国内蒙、 新疆以及蒙古至俄罗斯贝加尔地区 , 由花岗岩地球化学特点揭示的地壳生长情况与本区基本类同(Kovalenko et al. , 1995, 1996;Wickham et al. , 1995, 1996; 吴福元等 , 1997; 韩宝福等 ,1998及其参考文献 ), 即中亚造山带中的主体地壳物质都是在新元古代及其以后以垂直方式从地幔产生的 , 这是目前地球上地壳形成年龄最年轻的大片大陆区 , 因此地质历史上的新元古代 显生宙
10、也是全球地壳生长的重要时期 , 垂向增生也是地壳生长的一种重要方式 , 而先前认为地壳基本形成于早前寒武纪和陆壳基本由板块俯冲而产生的观点都需要重新加以认识和修正。东北地区是我国也是世界上花岗质岩石极为发育的地区之一 , 它们与邻区蒙古、 俄罗斯境内的花岗岩构成一近 2 106km2的巨型深成花岗岩省 ,形成中亚造山带东端独具特色的世界级地质景观。 然而 , 如此巨大面积花岗岩的成因及地壳增生问题 , 以前一直未引起有关学者的注意。近几年来186Acta Petrologica Sinica 岩石学报1999, 15(2)图 4 东北地区显生宙花岗岩 tDM-fSm /Nd变异图Fig. 4
11、The tDM-fSm /Ndvartions of Phanerozoic granites inN E China图 5 东北地区显生宙花岗岩 XNd(t) 值的年代变异Fig. 5 TheXNd(t)temporal variations of Phanerozoic gran-ites in NE China的研究表明 , 它们具有很多独特的地质与地球化学特点 , 在全球地球动力学研究中占据着十分重要的地位 , 因此加强对东北地区花岗岩的研究 , 并将其推向国际学术舞台是当前十分紧迫的任务。致谢 本文赖以讨论的 Sr, Nd同位素数据是在法国雷恩第一大学同位素地质年代学与地球化学实验室
12、和中国地质科学院同位素地质开放实验室进行的 , 文章写作过程中曾与江博明教授进行过多次有益的讨论 , 王德滋教授对论文的撰写提出了具体意见并对作者的工作给予了支持与肯定 , 在此向以上单位和个人表示衷心感谢。ReferencesArmstrong R L. 1991. The persistent myth of crustal growth. Aus- tralia J. Earth Sci. , 38 :613 630. Babinski M , Chemale Jr F, Hartmann L A, van Schmus W R and Carlos de Silva L. 1996.J
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