Geochemistry and zircon U-Pb-Hf-O isotopic study of granite and mafic xenoliths in the Danfeng area: Recording two stages of tectonic uplift events in the North Qinling ultrahigh-pressure metamorphic belt

Abstract

北秦岭造山带中广泛出露的早古生代花岗岩及其中的基性捕虏体，对于讨论该造山带早古生代地壳及构造演化过程具有重要研究意义。本文报道了丹凤地区枣园二长花岗岩及其中的斜长辉石岩捕虏体与黄柏岔岩体中的斜长角闪岩捕虏体的全岩地球化学和锆石U-Pb-Hf-O同位素组成。斜长角闪岩和斜长辉石岩锆石U-Pb定年获得了493±8Ma原岩年龄和468±4Ma~460±5Ma的角闪岩相变质年龄。锆石U-Pb定年表明枣园花岗岩侵位于晚志留世（419±4Ma）。斜长角闪岩和斜长辉石岩SiO₂含量介于49.69%~50.73%之间，呈现镁质、准铝质和钙碱性特征；富集大离子亲石元素（LILEs）和轻稀土元素（LREE），亏损高场强元素（HFSEs）；并且大部分锆石具有较高的<i>ε</i>_Hf（<i>t</i>）值（-0.3~7.5）和锆石<i>δ</i>¹⁸O值（5.61‰~8.20‰）。这些特征指示其原岩可能源于俯冲板片交代的地幔楔部分熔融。枣园花岗岩SiO₂含量为70.11%，呈现高硅碱，贫铁镁，弱过铝，富集LILEs和LREE以及亏损HFSEs的特点；与I型花岗岩的元素地球化学特征一致；花岗岩具有较高的<i>ε</i>_Hf（<i>t</i>）值（0.1~3.9）和<i>δ</i>¹⁸O值（8.72‰~9.66‰）。这些特征指示花岗岩是由蚀变的年轻地壳经黑云母脱水熔融形成。结合北秦岭高压-超高压（HP-UHP）岩石、早古生代花岗岩和基性岩研究现状，表明该区在早古生代经历两期构造抬升事件并伴随退变质和深熔作用，分别发生在中-晚奥陶世和晚志留世。