摘要
北祁连造山带是中国板块构造研究的摇篮和理想实验室。在北祁连俯冲-碰撞过程中形成了多种不同类型的早古生代花岗岩，记录了北祁连俯冲/碰撞-造山演化整个过程的相关信息。本文选取北祁连北缘走廊过渡带-龙首山-北大山一带的花岗岩体进行了岩石地球化学、锆石U-Pb定年、锆石Hf-O同位素分析，厘定花岗岩形成的时代、岩石成因、物质源区以及其形成的地球动力学背景，为北祁连以及邻区的构造演化提供岩石地球化学制约。 研究区走廊过渡带的岩体包括皇城花岗岩、皇城水库花岗岩、新城子花岗岩、西大河花岗岩、焉支山花岗岩和花寨子花岗岩，其形成年龄分别为407.5±3.0Ma、464.2±3.3Ma、464.3±3.4Ma、454.3±4.7Ma、460.5±3.2Ma、460.6±3.3Ma。样品多数为过铝质（皇城的一个样品除外），其中西大河花岗岩为强过铝质花岗岩(A/CNK=～1.3)。本区花岗岩具高硅、低碱、贫镁，富集Rb、Th、U而亏损Sr、Nd、Ta、Ti等元素特征。较高的锆石δ18O同位素(7.98～8.78‰)以及高CaO/Na2O(＞0.3)比值和Rb/Sr比值均暗示它们来源于碰撞阶段砂屑岩的部分熔融作用，演化的Hf同位素特征(εHf(t)=-14.7～-11.1）也与此推断对应。 SIMS锆石U-Pb定年结果显示，龙首山地区河西堡花岗岩、大佛寺花岗岩、黑沟子井正长岩和青井子花岗岩的年龄分别为420.0±3.0Ma、426.1±2.8Ma、427.8±4Ma、318.6±2.8Ma。河西堡花岗岩为准铝质，钙碱性-高钾钙碱性花岗岩。其εHf(t)值为-3.5～0.3，二阶段亏损地幔Hf模式年龄为1.39～1.63Ga，锆石δ18O变化范围为6.67-7.42‰。河西堡花岗岩Na2O(＞3.2％)含量高，富角闪石，为I型花岗岩。高Ga/Al(＞2.8×104)，FeOT/MgO比值、强烈亏损Eu(Eu/Eu*＜0.3)、Ba、Sr、Eu、Ti等地球化学特征以及高的岩浆温度(＞820℃)表明大佛寺和青并子花岗岩为A2型花岗岩，形成于后碰撞环境。以黑沟子井正长岩、河西堡花岗岩以及假设物质作为初始熔浆进行模拟熔融计算，发现大佛寺花岗岩并不能通过高分异作用产生。高的CaO/Na2O，Rb/Sr比值以及高的δ18O值(7.8-8.6‰，6.9-7.8‰)和演化的Hf同位素（εHf(t）分别为-4.8～-2.0，-6.6～-2.9，TDM2分别为1.5～1.7Ga，1.5～1.7Ga)暗示它们的源岩可能为变泥质岩/砂屑岩。 北大山地区发育一套高Sr/Y花岗岩，其形成年龄为399.8±3.1Ma。高Sr/Y花岗岩为过铝质，SiO2、全碱、Sr、LREE含量高及K2O/Na2O(1.17～1.22)、Sr/Yb比值高，MgO（0.19-0.22wt.％）、重稀土等含量低，类似于C型埃达克岩。北大山高Sr/Y花岗岩演化的Hf同位素(-10.9～-7.2，TDM2=1.8-2.1Ga)和高的锆石δ18O(9.80～10.72‰)暗示其源区为含沉积物的下地壳或经过沉积物改造的下地壳。北大山也发育309.6±2.4Ma和440.6±5.6Ma的花岗岩，可能分别与古亚洲洋的南向俯冲以及祁连造山带的后碰撞作用有关。 综合以上数据，论文得到以下几点认识: 1、走廊过渡带过铝质花岗岩与中祁连地块的花岗岩以及北祁连的花岗岩、榴辉岩、蓝片岩具相近的年龄(～460Ma)，这些不同构造单元不同岩性岩石的共同产生表明这些花岗岩为同碰撞阶段产生。这也限定了北祁连洋的闭合时间可能为～460Ma。 2、龙首山同时代I-A花岗岩的出现以及阿拉善南缘西井岩体、走廊过渡带大佛寺岩体、北祁连毛藏寺、金佛寺岩体等不同构造单元～425Ma花岗岩的产生表明～425Ma北祁连造山带进入后碰撞拉张阶段。 3、北大山极高的Sr/Y(＞200)、Nb/Ta(～45)、Dy/Yb、La/Yb比值以及彼此之间的正相关关系表明熔融残留贫长石、含石榴石和金红石，据此推断北大山高Sr/Y花岗岩为深融成因，这表明至～400Ma北大山地区地壳已经发生加厚。 4、北大山、龙首山地区既发育志留纪-早泥盆纪花岗岩又发育晚石炭纪花岗岩，表明他们既受到古亚洲俯冲的影响，又与北祁连碰撞作用有关。北大山、龙首山为祁连构造域和古亚洲洋构造域的分界。
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