东天山早二叠世Se’ertaneng花岗岩的岩石成因与构造意义：锆石U–Pb年代学、Lu–Hf同位素及全岩地球化学与Sr–Nd同位素约束

《Minerals》：Petrogenesis and Tectonic Significance of the Early Permian Se’ertaneng Granite in Eastern Tianshan: Zircon U–Pb Geochronology, Lu–Hf Isotopes, and Whole-Rock Geochemical and Sr–Nd Isotopic Constraints

　　

早二叠世岩浆作用记录了东天山构造-岩浆（tectonomagmatic）重组的一个重要阶段。小型长英质（felsic）岩体为这一转型提供了年代学约束，并保存了地壳熔融和岩浆分异的证据，但其源区关系以及与区域变形的时间联系仍未得到完全解决。本研究报道了位于Kanggur–Huangshan走廊西部的Se’ertaneng花岗岩的锆石U–Pb（铀-铅）和Lu–Hf（镥-铪）同位素以及全岩地球化学和Sr–Nd（锶-钕）同位素数据。24个锆石分析给出加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为295.7 ± 1.9 Ma（2σ），MSWD（均方加权偏差）为0.88。斑状花岗岩富硅富碱，SiO₂含量为76.17–77.76 wt.%，摩尔A/CNK（铝饱和指数）值为0.94–1.04。显著的负Eu异常、低Sr和Ba含量以及P–Ti亏损指示长英质岩浆演化过程中存在明显的矿物控制作用。主量元素和微量元素组成以及接近球粒陨石（chondritic）的全岩ε_Nd(t)值（+0.04至+0.57）与先存火成质（meta-igneous）地壳再造后经历分异的解释相容，尽管亏损地幔（mantle-derived）来源岩浆分异并伴随地壳同化（crustal assimilation）仍是一种替代解释。正的锆石ε_Hf(t)中心值估计允许有新生（juvenile）组分贡献，但由于报道的不确定度较大且分析质量控制（quality control）记录不完整，无法确定其贡献大小。升高的10,000 × Ga/Al比值和以铁质（ferroan）为主的组成使这些岩石具有A型（A-type）亲缘性，而非确定性的A型分类。ca. 296 Ma事件早于在Kanggur–Huangshan走廊部分地区记录的主要ca. 279–249 Ma右行（dextral）走滑变形。它记录了区域重组期间的一个早期长英质岩浆作用阶段，但并未直接限定局部岩体就位运动学（kinematics）或最终的海洋闭合（ocean closure）。

中亚造山带（Central Asian Orogenic Belt，CAOB）是世界上最大的显生宙增生型造山带之一，通过反复的洋壳俯冲、弧构造、地体增生和走滑重组拼合而成。东天山的石炭纪火成岩记录了广泛弧岩浆作用，而二叠纪侵入岩和剪切区则记录了空间上不均匀的构造-岩浆重组。约300 Ma的小型长英质岩体可为这两个阶段之间的地壳加热和长英质岩浆作用提供年代学约束，但单凭地球化学组成不能唯一确定源区或构造环境。前人研究已建立区域年代学框架：Yamansu–Kanggur地区ca. 336–332 Ma岩浆作用与变形、南天山ca. 307–255 Ma走滑改造、Kanggur–Huangshan走廊部分地区ca. 279–249 Ma右行走滑变形。Se’ertaneng花岗岩位于Kanggur–Huangshan走廊西部、构造改造带内，其早二叠世长英质岩浆的源区、演化及与区域重组的关系仍是待解决的关键问题。确定其成因并将其年代与独立限定的岩浆-变形事件对比，对理解中亚造山带南缘拼贴过程具有构造意义。

研究人员以Se’ertaneng岩体为对象，将锆石U–Pb定年与Lu–Hf同位素分析同全岩地球化学和Sr–Nd同位素分析相结合，系统限定岩体结晶年龄、岩浆演化过程、源区性质及其区域构造意义。研究取得三方面认识：其一，岩体形成于ca. 296 Ma的早二叠世，是区域构造-岩浆重组期较早的长英质岩浆记录；其二，岩石为强演化的长英质岩浆产物，受长石与副矿物分异控制，源区与再造火成质地壳有关，但不能排除亏损地幔来源岩浆伴地壳同化的替代解释；其三，岩体年龄介于ca. 336–332 Ma弧岩浆作用与ca. 279–249 Ma右行走滑变形之间，为区域重组提供了年代学锚点。

关键方法上，研究在Kanggur–Huangshan走廊西部Se’ertaneng岩体采集10个花岗岩样品（SSY23-01至SSY23-10），其中1件用于锆石U–Pb定年和原位Lu–Hf同位素分析，5件用于全岩Sr–Nd同位素分析，10件用于主微量元素分析。锆石U–Pb定年采用193 nm激光剥蚀系统耦合高分辨率电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS），以GJ-1和Ple?ovice锆石监控分析精度，经普通铅（common lead）校正后用Isoplot程序计算；Lu–Hf同位素采用激光剥蚀多接收杯电感耦合等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）测定。主量元素由X射线荧光谱（XRF）测定，稀土和微量元素由ICP-MS测定；Sr–Nd同位素由热电离质谱（TIMS）测定，以295.7 Ma为参考年龄计算初始比值和ε_Nd(t)。矿物组成由偏光显微镜下点计数与CIPW标准矿物（CIPW norm）计算联合约束。

研究结果部分。5.1 岩体结晶年龄：锆石自形—半自形，阴极发光图像显示岩浆振荡环带，Th/U比值为0.60–0.79；24个谐和分析给出加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄295.7 ± 1.9 Ma（2σ，MSWD = 0.88），95%一致性限界子集在误差内一致。该年龄限定早二叠世结晶，表明这是长英质岩浆作用事件而非区域变形起始。5.2.1 岩浆演化的主微量元素记录：样品富硅富碱、低MgO和CaO，属高钾钙碱性、以铁质为主；Al₂O₃、CaO、FeO^T、MgO和P₂O₅随SiO₂增加而降低，与Eu–Sr–Ba–P–Ti亏损共同指示长石及磷灰石、Fe–Ti氧化物、锆石等副矿物对分异的控制；中等(La/Yb)_N值、平坦重稀土配分及高Y、Yb含量排除显著残留石榴子石控制。5.2.2 源区特征的全岩地球化学与Sr–Nd–Hf同位素约束：岩石金属铝质至弱过铝质，源区判别图解与镁铁质—中性火成质原岩熔体一致，缺乏强过铝质特征，不支持变沉积源区为主；全岩ε_Nd(t)为+0.04至+0.57、近球粒陨石，中心值差异未解析出源区不均一性；锆石ε_Hf(t)为+7.70至+10.42、TDM2为646–819 Ma，允许新生地壳贡献，但不确定度大且部分区间与球粒陨石均匀储库（CHUR）相交，不能定量源区配比；初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr因高⁸⁷Rb/⁸⁶Sr和年龄校正敏感未用于源区判别。综合指示先存火成质地壳熔融后分异与地幔来源岩浆伴地壳同化两条路径均可能。5.3.1 A型亲缘性：升高的10,000 × Ga/Al比值和铁质亲和性赋予岩石A型亲缘性，但Zr、Nb、Y不富集，I型（I-type）岩浆高级分异可产生重叠信号，故仅表述为演化的A型样。5.3.2 区域构造的年代学约束：ca. 296 Ma事件晚于Yamansu–Kanggur地区ca. 336–332 Ma弧岩浆作用与变形，早于走廊内ca. 279–249 Ma右行走滑变形（含ca. 278 Ma起始）；区域意义主要是年代学上的，记录区域重组前一期独立长英质岩浆作用，不直接限定就位运动学或最终海洋闭合。

讨论部分强调，十件样品地球化学特征内部一致，低烧失量、亚平行稀土配分及重复的Eu–Sr–Ba–P–Ti亏损支持其为同源演化系列；锆石Hf与全岩Nd采样对象不同，二者中心值差异不构成源区不均一的独立证据。A型特征与构造判别图解位置均受源区成分和高级分异影响，不单独确立构造环境。区域意义以年代学为主：岩体年龄将长英质岩浆作用定位于东天山构造-岩浆重组谱系中，局部走滑拉分、俯冲回撤与岩石圈调整均为可能的区域机制，但无法唯一选定。

研究结论为：（1）24个锆石U–Pb分析给出加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄295.7 ± 1.9 Ma（2σ），MSWD为0.88，记录Se’ertaneng花岗岩的早二叠世结晶。（2）斑状花岗岩富硅，呈金属铝质至弱过铝质；以铁质为主和升高的Ga/Al比值显示A型特征，但不支持确定性A型分类。（3）Eu–Sr–Ba亏损、P–Ti亏损谷和主量元素协变指示长英质岩浆演化中存在显著矿物控制；长石与副矿物分异符合这些特征，源区残留效应和变化的矿物比例亦可能有贡献。（4）主量-微量元素源区组成和近球粒陨石全岩ε_Nd(t)值（+0.04至+0.57）与再造火成质地壳后分异相容；亏损地幔来源岩浆伴地壳同化的分异仍是替代解释。（5）正的中心锆石ε_Hf(t)估计允许新生贡献，但报道的不确定度大和不完整的同时期质量控制记录阻止了源区定量分配；Hf或Nd模型年龄均不独立限定源区抽取事件。（6）ca. 296 Ma事件早于Kanggur–Huangshan走廊部分地区记录的ca. 279–249 Ma右行变形，记录区域构造-岩浆重组期间的早期长英质岩浆作用，而非直接限定局部就位运动学或最终海洋闭合。