巴基斯坦西北部喜马拉雅山脉Ambela花岗岩复合体的构造-岩浆演化：基于LA-ICP-MS铀-铅锆石地质年代学、镥-铪同位素及微量元素地球化学的研究发现

《Journal of Asian Earth Sciences: X》：Tectono-magmatic evolution of the Ambela granitic complex, Northwest Himalayas, Pakistan: Insights from LA-ICP-MS U–Pb zircon geochronology, Lu–Hf isotope, and trace element geochemistry

锆石U-Pb年代学显示Ambela Granitic Complex（AGC）形成于二叠纪板内拉张环境（282-287 Ma），源岩为亏损地幔与陆壳混合，岩浆分异产生铁质高钾钙碱性A型花岗岩及伴生火山岩，与古生代裂谷-造山事件相关。

　　本研究聚焦于巴基斯坦西北部喜马拉雅地区的Ambela碱性岩体（AGC）的成因和岩浆起源，通过综合分析全岩地球化学、锆石U-Pb和Lu-Hf同位素以及微量元素地球化学数据，揭示了AGC的地质演化过程。研究团队通过显微镜和电子探针等技术对AGC的岩石和锆石进行了详细分析，从而获得了关于AGC岩浆来源、成岩过程以及区域构造环境的重要信息。

AGC作为喜马拉雅地区碱性火成岩省（PPAIP）中主要的碱性岩浆体之一，其成因一直存在争议。以往的研究主要基于全岩主量元素、微量元素和Rb-Sr同位素分析，缺乏对AGC岩浆生成机制的深入探讨。本研究则引入了锆石U-Pb和Lu-Hf同位素分析，结合全岩数据，提供了一种新的视角来解析AGC的地质演化历史。通过锆石的震荡带结构，研究团队获得了AGC的成岩时间范围，即282至287百万年前，这表明AGC的花岗岩形成于二叠纪。此外，锆石的εHf(t)值在+1.4至+13.8之间，表明AGC的岩浆来源主要来自地幔，仅略受大陆地壳影响。

从全岩地球化学数据来看，AGC的岩石属于铁质、高钾钙碱性和A型花岗岩。其锆石标准化稀土元素（REE）图谱表现出轻稀土元素（LREE）亏损、正Ce和负Eu异常，以及U/Yb、Sc/Yb和Nb/Yb比值较高，这些特征表明AGC的岩浆可能来源于演化程度较高的、氧化的熔体，并经历了斜长石分异作用。锆石饱和温度（722至858℃）和Ti-in-zircon热力学数据也表明，AGC的岩浆形成于高温条件，符合典型的花岗岩系统。这些数据进一步支持了AGC的成因与大陆裂谷环境相关，特别是在冈瓦纳大陆的Cimmerian造山运动背景下。

研究还发现，AGC中存在玄武质岩墙，这些岩墙与Panjal Trap玄武岩同时期出现，显示了AGC与区域大规模岩浆活动的联系。这种双模岩浆作用（碱性与玄武质岩浆同时存在）通常被认为是地幔柱输入的结果。从地球化学亲和性和时间上的重叠来看，AGC的形成可能与Cimmerian微大陆造山运动有关，这一过程可能与冈瓦纳大陆北部边缘的大陆裂谷有关。

在AGC的野外调查中，研究团队发现其主要由碱性花岗岩、石英正长岩、碱性正长岩、钠长石、萤石和零星的碳酸盐岩组成。这些岩石在野外的出现方式和结构特征表明，AGC的岩浆侵入经历了不同的阶段，其中，大斑晶花岗岩（AG-02）和微斑晶花岗岩（AG-01）的形成时间略有差异，但两者的时间范围重叠，表明它们可能是在相似的地质条件下形成的。此外，研究还观察到AGC中存在一些年轻的 aplite 岩脉和基本岩墙，这些岩脉和岩墙的侵入表明AGC的岩浆活动可能与区域内的构造活动和地幔柱作用密切相关。

在显微镜观察和薄片分析中，研究团队发现AGC的岩石主要由碱性长石、石英、黑云母以及少量的斜长石和不透明矿物组成。大斑晶花岗岩（AG-02）的矿物颗粒形状从次棱角状到完全棱角状，显示出明显的斑晶结构，而微斑晶花岗岩（AG-01）则表现出细粒结构，颗粒从次棱角状到无棱角状。此外，研究还发现AGC中存在一些交代的黑云母和与碱性长石相关的萤石和锆石。这些矿物特征为AGC的成因提供了进一步的证据，表明其可能与大陆地壳的熔融和地幔源的混合有关。

在实验分析方面，研究团队对AGC的岩石进行了系统的实验分析，包括全岩地球化学分析、锆石微量元素分析和Lu-Hf同位素分析。其中，全岩地球化学分析采用X射线荧光光谱（XRF）技术，对23个样品进行了测定。锆石的微量元素分析和U-Pb同位素分析通过激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）完成，而Lu-Hf同位素分析则在Nu Plasma II多接收LA-ICP-MS系统上进行。这些分析为AGC的岩浆起源提供了重要的数据支持，其中锆石的U-Pb年龄数据表明AGC的岩浆活动主要发生在二叠纪，而Lu-Hf同位素数据则显示其岩浆来源主要是地幔，仅部分与大陆地壳混合。

此外，研究还利用了锆石的微量元素地球化学特征来进一步解析AGC的成因。通过绘制多种地球化学判别图，研究团队发现AGC的锆石主要来源于大陆地壳，并表现出明显的碱性特征。例如，Ce/Ce*值较高，Eu/Eu*值较低，这表明AGC的岩浆形成于氧化条件下，且可能经历了斜长石分异作用。同时，锆石的U/Yb和Sc/Yb比值较高，进一步支持了其来自大陆地壳的结论。这些微量元素特征表明，AGC的岩浆形成过程可能涉及地壳的熔融和地幔源的混合，而地幔源则可能与冈瓦纳大陆北部边缘的Cimmerian微大陆造山运动有关。

研究团队还利用了多种地球化学判别图，如Th/U vs. Nb/Hf和Hf/Th vs. Th/Nb图，来进一步探讨AGC的构造环境。这些判别图显示，AGC的锆石主要来源于大陆裂谷环境，表明其岩浆活动可能与地幔柱作用和地壳伸展有关。同时，研究还发现，AGC的岩浆活动与区域内的Panjal Trap玄武岩形成时间相近，进一步支持了AGC与Cimmerian微大陆造山运动之间的联系。

在构造演化方面，研究指出AGC的形成可能与冈瓦纳大陆北部边缘的大陆裂谷有关。这一裂谷作用可能由地幔柱的上升和地壳的伸展所引发，从而导致地壳的熔融和岩浆的生成。AGC的岩浆活动与Panjal Trap玄武岩的形成时间重叠，表明两者可能在相同的构造背景下发生，且具有相似的地球化学特征。这一发现为理解AGC与区域大规模岩浆活动之间的关系提供了新的视角。

综上所述，本研究通过综合分析AGC的锆石U-Pb和Lu-Hf同位素数据、全岩地球化学数据以及微量元素地球化学数据，揭示了AGC的成因和构造演化过程。研究发现AGC的岩浆主要来源于地幔，但在形成过程中受到大陆地壳的一定程度影响。同时，AGC的形成可能与冈瓦纳大陆北部边缘的Cimmerian微大陆造山运动有关，其岩浆活动可能与地幔柱作用和地壳伸展密切相关。这些发现为理解喜马拉雅地区的碱性岩浆活动及其与区域构造演化之间的关系提供了重要的依据。