摘要
S型花岗岩是表壳岩变质重熔的产物，指示表壳岩石经历埋深加热或者减压熔融等过程，通常形成于造山带中。在俯冲增生型造山带，S型花岗岩作为一种特殊的岩浆岩类型产出于弧前增生楔或者弧后构造位置，弧前增生楔中S型花岗岩的形成是由于沉积物经历俯冲、构造埋深，或者受到加热发生变质熔融。因此，通过弧前增生楔中S型花岗岩的研究，对于认识增生杂岩中沉积物的重熔再造，以及限定增生杂岩带构造-热体制具有重要的指示意义。 研究表明东昆仑造山带是一个典型的俯冲增生型造山带，位于其南缘的东昆仑南部构造带（昆南构造带）作为一个增生杂岩带，记录了原-古特提斯洋长期、复杂的俯冲增生过程。然而，围绕着昆南构造带经历的构造-热事件，一直缺乏有效的制约，从而导致原-古特提斯洋在东昆仑地区的构造演化过程未达成一致的认识。因此，本论文在前人的研究基础之上，通过详细的野外地质调查，以昆南构造带中S型花岗岩为主要研究对象，开展岩相学、年代学、矿物地球化学、全岩地球化学和锆石Lu-Hf同位素等方面的综合研究，确定昆南增生杂岩带的重熔期次，探讨S型花岗岩的成因、源区特征以及重熔的构造-热动力学机制，建立增生杂岩重熔与俯冲带构造动力学过程的耦合关系，从而为重建特提斯洋在东昆仑造山带南缘的俯冲增生过程提供地质依据。本论文主要取得以下几方面的认识和研究成果： 1．苦海S 型花岗岩指示 ca. 440 Ma 增生构造岩块的重熔作用 在昆南构造带东段苦海和可可尔塔地区的苦海岩群中厘定出小规模的 S 型花岗岩，包括白云母花岗岩和二云母花岗岩。年代学结果表明苦海S型花岗岩形成于ca. 440 Ma。利用Grt-Bt温度计和Grt-Bt-Pl压力计，得到苦海岩群变质熔融的温压条件为690–740℃和 5.5–7.4 kbar，表明苦海岩群在早古生代经历了高温变质作用。白云母花岗岩具有更高的SiO2、K2O含量，以及过铝质到强过铝质的特征，铝饱和指数（ASI）为1.04–1.26，但是呈现低的CaO含量，显示富钾钙碱性特征。在An-Ab-Or三角图中白云母花岗岩落入淡色花岗岩的区域，结合低的CaO/Na2O比值以及白云母花岗岩与变泥质岩脱水熔融产生的熔体相似的特征，指示白云母花岗岩来自变泥质岩的脱水熔融。二云母花岗岩具有高的 SiO2和 CaO 含量以及过铝质的特征（ASI = 1.02–1.09），但是低的 K2O 含量，表现为低钾钙质系列。二云母花岗岩无明显Eu负异常，且具有相对高的Sr/Y（16.81–67.72）和LaN/YbN（10.94–33.31）比值，相似于奥长花岗质岩石。低的Rb/Sr和高的CaO/Na2O比值以及与实验熔体的对比表明二云母花岗岩来自变杂砂岩的含水熔融。白云母花岗岩的εHf(t)值为-2.06到+3.64，表现为富集到略亏损的特征，而二云母花岗岩的εHf(t)值从-6.85到+12.02，主体表现为亏损的特征。通过与苦海岩群对比，发现亏损的Hf同位素不可能继承于苦海岩群，很可能是由于原岩的不平衡熔融。苦海S型花岗岩以及苦海岩群的高温变质作用表明昆南增生杂岩带在 ca. 440 Ma 遭受了一期强烈的构造-热事件。 2．野牛沟岩浆岩揭示昆南增生杂岩带 ca. 420 Ma 壳幔相互作用 昆南构造带中段野牛沟地区岩浆岩包括二长岩、暗色岩浆包体以及寄主二云母花岗岩。年代学结果表明它们属于同一期岩浆事件的产物，形成于 ca. 420 Ma，野外接触关系显示三种岩浆岩具有同期演化的特征，表明它们之间存在成因联系。二长岩具有低的SiO2和Na2O含量，相对高的MgO和Fe2O3T以及高的K2O和Al2O3含量，K2O/Na2O比值为0.59–1.45，属于碱性钾玄质岩系列。二长岩具有富集的大离子亲石元素（LILEs）、亏损的高场强元素（HFSEs）以及高的锆石饱和温度（793–826℃）。二长岩显示富集到略亏损的 εHf(t)值（-4.49 到+0.15），上述特征表明二长岩来自镁铁质岩浆与成熟地壳组分的混合作用。暗色岩浆包体具有中等的SiO2含量，低的Na2O和K2O含量，成分对应于花岗闪长质岩石，属于中钾钙碱性系列。此外，暗色岩浆包体显示高的MgO、Fe2O3T和 Al2O3含量，ASI 值为 1.12–1.35，属于强过铝质。暗色岩浆包体富集元素 Rb、K 和Pb，具有高的锆石饱和温度（824–886℃）以及变化的 εHf(t)值（-3.37 到+4.79），这些特征支持暗色岩浆包体是镁铁质岩浆和成熟地壳熔体混合的产物。二元混合模拟结果也支持二长岩和暗色岩浆包体来自混合作用，地壳熔体贡献了30%–60%的量。 二云母花岗岩显示高的SiO2、K2O、Al2O3含量，属于高钾碱钙性系列，ASI值介于1.06–1.27，大多数样品为强过铝质，属于S型花岗岩。二云母花岗岩与赛什腾组变沉积岩具有一致的REE配分型式，显示LREEs富集，LREE和HREE发生明显的分异，具有显著的Eu负异常。同时，二云母花岗岩富集元素Rb、K、Th和Pb，但是亏损元素Sr 和 Ba，具有高的锆石饱和温度（775–901℃）以及富集的 εHf(t)值（-24.27 到+3.83）。对比不同实验条件下地壳熔体的成分特征，二云母花岗岩来自变杂砂岩的脱水熔融。野牛沟岩浆岩代表了昆南增生杂岩带在 ca. 420 Ma 发生地幔岩浆上涌，引发增生杂岩中的沉积岩重熔作用，并且与幔源岩浆发生混合。 3．木孜塔格 S 型花岗岩表明 ca. 260 Ma 弧前增生沉积岩的重熔作用 在昆南构造带西段的木孜塔格西北侧厘定了一套S型花岗岩，侵入于古生代的浅变质岩系中，岩性包括含石榴子石白云母花岗岩和二云母花岗岩。测年结果表明木孜塔格S 型花岗岩形成于262–257 Ma，大量继承锆石的年龄为 2506–342 Ma，主要集中在 458–390 Ma 之间。含石榴子石白云母花岗岩具有高的 SiO2、Na2O + K2O 和 Al2O3含量，为高钾钙碱性，具有强过铝质的特征，较平坦的REE配分型式，LREE相比于HREE中度富集，Eu显著的负异常。此外，含石榴子石白云母花岗岩富集元素Rb、Th、U、Pb和K，但是亏损元素 Sr 和 Ba。同时，其锆石具有富集的 Hf 同位素组成（εHf(t) =-11.5 到-3.49），而继承锆石的εHf(t)值介于-10.62到+5.7，校正后的继承锆石εHf(262 Ma)值为-12.54到+2.55，指示花岗岩的同位素特征继承于原岩。上述特征结合低的CaO/Na2O比值以及高的Rb/Sr比值表明含石榴子石白云母花岗岩来自变泥质岩的脱水熔融。二云母花岗岩具有高硅、高钙、过铝质的特征（ASI = 1.03–1.13），显示高钾钙质-钙碱质；LREE/HREE分异明显，呈右倾式，亏损HREEs，无Eu负异常。二云母花岗岩与实验上变杂砂岩含水熔融产生的熔体具有一致性，结合高的CaO/Na2O比值以及低的Rb/Sr比值表明二云母花岗岩是来自变杂砂岩的含水熔融。此外，二云母花岗岩的 εHf(t) 介于-11.49 到+1.14之间，继承锆石的 εHf(t)值为-10.09 到+6.72，校正后的继承锆石 εHf(260–257 Ma) 值为-12.45到+4.88，指示二云母花岗岩的同位素组成与原岩一致。木孜塔格S型花岗岩的继承锆石Hf同位素代表了原岩的特征，显示不均一的Hf同位素，这一特征相似于弧前沉积物的同位素组成，表明木孜塔格S型花岗岩来自于昆南增生杂岩带弧前增生沉积岩的重熔作用。 基于上述不同时期S型花岗岩的研究，本论文确定了三期昆南增生杂岩带的重熔事件：分别在 ca. 440 Ma、ca. 420 Ma 以及 ca. 260 Ma。结合前人研究成果和已发表数据，将昆南增生杂岩带岩浆-构造-热事件划分为三个阶段，对应于不同构造动力学背景。（1） 520–450 Ma 岩浆岩，以闪长岩和花岗闪长岩为主，具有俯冲的性质，这期岩浆岩普遍具有显著亏损的Hf同位素特征，形成于原特提斯洋俯冲背景下的洋内岛弧环境。（2）450–420 Ma 岩浆岩，这期岩浆岩包括 S 型花岗岩、埃达克质岩石、二长岩以及镁铁质岩石；另外，苦海岩群发生角闪岩相高温变质作用，共同指示昆南增生杂岩带在 450–420 Ma遭受深部幔源岩浆底侵，俯冲洋壳发生熔融以及增生杂岩经历变质重熔作用。（3）ca. 260 Ma S 型花岗岩，代表了弧前增生沉积岩的重熔，形成于古特提斯洋向北俯冲的背景下。
NETL