Geochronology, geochemistry and stratospheric interactions of Late Mesozoic granitoids near the boundary between Anhui and Zhejiang provinces in the eastern segment of the Jiangnan orogenic belt

Abstract

江南造山带东段晚中生代花岗岩类侵入体可划分为三期：（1）初期阶段形成的侵入岩规模小、分布零星，时代主要介于181~167Ma之间，峰值约为173Ma；（2）早期阶段形成的侵入体出露广泛，以花岗闪长岩为主，时代主要介于153~137Ma之间，峰值约为141Ma；（3）晚期阶段形成的侵入体分布也较广，岩性主要为碱长花岗岩-正长花岗岩，时代主要介于135~122Ma之间，峰值约为128Ma。其中早、晚两期的岩浆活动在时间上略有重叠，表明区域岩浆活动的不均衡性和不同步性。三个阶段形成的侵入岩地球化学上各具特色，暗示彼此之间在岩浆源区、岩浆作用过程及动力学机制等方面既不相同但又具一定的联系。初期和早期阶段形成的花岗岩类侵入体地球化学性质上都兼具埃达克质及岛弧型岩浆岩的特征，但前者普遍具有高且较均一的全岩<i>ε</i>_Nd（<i>t</i>）值（接近球粒陨石的值）和锆石<i>ε</i>_Hf（<i>t</i>）值，低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值，Nd和Hf同位素亏损地幔二阶段模式年龄（<i>t</i>_2DM）相对较小（~1.0Ga），推测其岩浆源区为新元古代岛弧环境下注入到地壳底部（底侵）的玄武岩；后者具富集型且变化范围广的Sr、Nd、Hf同位素组成，拥有三期侵入岩中最低的全岩<i>ε</i>_Nd（<i>t</i>）值（主要介于-9~-4之间，峰值约为-7）和锆石<i>ε</i>_Hf（<i>t</i>）值（主要介于-10~+2之间，峰值约为-6）、最大的Nd和Hf同位素亏损地幔二阶段模式年龄，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值较高且变化范围大（介于0.7066~0.7121之间），结合其普遍富铝和低MgO含量的岩石化学特征，指示它们的岩浆源区以壳源为主，且古老的地壳物质（包括经历过表生作用的地壳物质）占了重要比例，推测其岩浆源区为古老的地壳物质和新元古代岛弧岩浆岩混合而成的下地壳。晚期阶段形成的侵入岩地球化学上具典型的A-型花岗岩的特征，它们与早期阶段形成的I/S-型花岗岩类具有密切联系，表现在空间上往往彼此共生，构成复合岩体；时间上有一定的迟后，与构成复合岩体的早期侵入岩间往往有约10Myr的间隔；成因上具密切联系，它们的Nd、Hf同位素组成具可比性，指示它们可能具有相同的岩浆源区，晚期的A-型花岗岩浆可能是早期部分熔融后残余组分再次熔融的产物。但与早期阶段形成的花岗岩类侵入岩相比，晚期形成的A-型花岗岩的<i>ε</i>_Nd（<i>t</i>）和<i>ε</i>_Hf（<i>t</i>）值偏高些，Nd和Hf同位素亏损地幔二阶段模式年龄偏小些，指示其中可能混入了更大比例的新生幔源物质。江南造山带东段晚中生代三期侵入岩的成因机制可能是太平洋板块俯冲的远程构造效应下，陆内持续拉张，且拉张状态随着俯冲板片的后撤和/或俯冲角度的变陡持续加强，先后触发了增厚的地壳底部（新元古代底侵的）玄武岩和下地壳混杂物质（古老地壳物质与新元古代注入产物）的部分熔融。不同层圈相互作用及对岩浆成因的贡献随时间有明显的演化，总体而言，随着时间的由早到晚，部分熔融的压力条件逐渐减小（地壳由加厚到减薄）、新生幔源物质的贡献不断增大。