Confirmation of the Ordovician alkali syenite in Niandao implications for the Early Paleozoic tectonic evolution of North Qinling
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摘要:
通过详细的野外地质调查, 结合岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb测年等研究, 首次在北秦岭造山带内乡县碾道一带厘定出一套奥陶纪碱性正长岩体。该岩体现以构造岩块的形式赋存于朱阳关-夏馆断裂带内, 但保留早期与秦岭岩群的侵入接触关系, 岩石组合由角闪正长岩和霓辉正长岩构成。岩体低硅(SiO2=52.09%~67.48%), 富碱(K2O+Na2O=5.82%~11.75%), 贫镁(MgO=0.09%~1.99%), 高铝(Al2O3=11.87%~17.81%), 富集轻稀土元素、Rb和K, 亏损Nb、Ta、P和Ti, 显示出A2型花岗岩的特点。岩石地球化学特征指示, 岩体可能源于受俯冲组分改造的富集型地幔的部分熔融, 形成背景与岛弧环境有关。获得角闪正长岩LA-ICP-MS结晶锆石U-Pb年龄为457.4±1.8Ma, 形成时代为晚奥陶世。综合区域研究成果认为, 碾道碱性正长岩体可能代表了北秦岭早古生代约450Ma抬升折返过程中构造负反转体制下的初始岩浆记录, 其侵位结晶年龄则代表了构造负反转发生的初始年限。
Abstract:Through detailed field geological surveys, combined with systematic studies of petrography, geochemical and zircon U-Pb chronology, the Ordovician alkali syenite is determined in Niandao area of Neixiang County, which was first discovered in North Qinling.The Niandao alkali syenite was involved in Zhuyangguan—Xiaguan fault belt and transformed into tectonic massif, however, the early intrusive contact with Qinling Complex was preserved, and intrusive rocks were mainly composed of hornblende syenite and aegirine-augite syenit.Samples are characterized by relatively low silicon(SiO2 =52.09%~67.48%), total alkali(K2O+Na2O = 5.82%~11.75%), abundant aluminum(Al2O3=11.87%~17.81%), depleted magnesium(MgO=0.09%~1.99%), enrichment of LREE, Rb and K, depletion of Nb, Ta, P and Ti, indicate that the intrusion is aluminous A-type granite and further classified to A2 type.The geochemical characteristics show that this pluton may be dominantly derived from partial melting of an enriched mantle modified by subduction-related components, and the magma produced was subjected to minor amounts of crustal contamination during its ascending process, and its formation might be related to an island arc environment.Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of hornblende syenite gave 206Pb/238U weighted mean ages of 457.4±1.8 Ma, showing that the Niandao alkali syenite emplaced in Late Ordovician.Combined with the regional geological data, the Niandao alkali syenite ought to be initial magmatism record of negative structure inversion of North Qinling that experienced in the Paleozoic stage of exhumation at ca.450 Ma, and its formation age should represent the initial time of negative structure inversion.
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表 1 碾道碱性正长岩体主量、微量和稀土元素分析结果
Table 1. Major, trace and rare earth elements compositions of Niandao alkali syenite
样号 113/676-1 113/678-1 113/682-1 113/684-1 样号 113/676-1 113/678-1 113/682-1 113/684-1 岩性 角闪正长岩 角闪正长岩 蚀变霓辉石正长岩 蚀变角闪正长岩 岩性 角闪正长岩 角闪正长岩 蚀变霓辉石正长岩 蚀变角闪正长岩 SiO2 59.04 67.48 52.09 53.35 Ta 1.25 0.76 1.53 1.65 TiO2 1.02 0.25 1.69 2.32 W 1.49 3.79 0.84 2.96 Al2O3 15.84 17.81 11.87 14.96 Be 2.64 2.98 1.30 3.21 Fe2O3 2.36 1.22 7.65 2.71 Th 8.65 3.69 7.76 17.56 FeO 4.62 0.15 4.80 8.02 U 1.79 0.72 1.14 3.66 MnO 0.13 0.01 0.19 0.14 Ba 859.88 481.69 933.06 906.87 MgO 0.54 0.09 0.54 1.99 Cr 2.10 2.17 3.03 2.89 CaO 4.57 0.41 11.42 4.90 Ni 0.98 3.52 0.60 1.67 Na2O 4.09 6.02 1.94 4.36 Sr 607.72 203.75 1266.13 413.46 K2O 6.15 5.74 3.88 4.91 V 13.72 7.91 22.61 79.48 P2O5 0.10 0.03 0.36 0.59 Sn 4.06 4.76 3.76 3.85 H2O+ 0.72 0.65 0.94 1.29 La 41.06 12.61 59.06 69.88 烧失量 0.73 0.58 2.64 0.51 Ce 84.22 22.70 134.6 140.9 总计 99.91 100.43 100.01 100.05 Pr 10.62 3.04 17.14 16.93 TFeO 6.75 1.25 11.68 10.46 Nd 40.58 11.26 67.82 65.73 Mg# 0.12 0.11 0.08 0.25 Sm 7.33 2.09 12.27 12.36 K2O/Na2O 1.51 0.95 2.00 1.13 Eu 1.63 0.47 2.44 2.58 Na2O+K2O 10.24 11.75 5.82 9.27 Gd 6.06 2.04 10.28 10.94 σ 6.38 5.61 3.29 7.89 Tb 1.01 0.41 1.61 1.87 DI 74.32 95.11 48.83 65.17 Dy 5.51 2.58 8.45 10.46 A/NK 1.18 1.11 1.61 1.20 Ho 1.05 0.58 1.54 2.03 A/CNK 0.73 1.06 0.42 0.70 Er 3.02 1.82 4.40 5.94 Sc 2.78 2.89 3.22 11.78 Tm 0.43 0.28 0.61 0.80 Co 8.10 2.07 9.29 19.19 Yb 2.81 1.87 3.91 5.18 Ga 16.51 17.18 16.16 21.91 Lu 0.42 0.28 0.58 0.77 Rb 136.10 113.70 96.52 192.90 Y 27.50 15.86 40.08 56.08 Zr 276.24 78.78 368.45 543.89 ΣREE 205.75 62.04 324.66 346.42 Nb 22.32 11.19 26.22 26.99 LREE/HREE 9.13 5.28 9.35 8.11 Mo 1.01 0.50 1.27 1.13 (La/Yb)N 10.48 4.82 10.85 9.68 Cs 3.01 2.47 2.39 14.93 δEu 0.75 0.70 0.66 0.68 Hf 5.88 2.02 7.81 11.17 δCe 0.99 0.90 1.04 1.00 注：主量元素含量单位为%，微量和稀土元素含量单位为10-6 
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表 2 样品Y113/676-1 LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb测试结果
Table 2. LA-ICP-MS zircon U-Th-Pb dating results of sample Y113/676-1
测点 含量/10-6 Th/U 同位素比值 年龄/Ma Pb U Th 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 207Pb/206Pb 1σ 1 396 4346 3335 1.30 0.0736 0.0007 0.5553 0.0176 0.0544 0.0017 457.9 4.1 448.5 11.5 390.8 70.4 2 299 3396 2426 1.40 0.0734 0.0007 0.5455 0.0167 0.0536 0.0016 456.8 4.3 442.1 11.0 353.8 64.8 3 213 2362 1762 1.34 0.0738 0.0007 0.5588 0.0161 0.0548 0.0016 458.8 4.3 450.7 10.5 466.7 66.7 4 276 2361 2813 0.84 0.0736 0.0010 0.5557 0.0161 0.0546 0.0016 457.7 6.2 448.7 10.5 398.2 64.8 5 338 4031 2549 1.58 0.0736 0.0007 0.5749 0.0162 0.0563 0.0015 457.9 4.2 461.2 10.4 464.9 28.7 6 182 2108 1414 1.49 0.0728 0.0014 0.5818 0.0178 0.0586 0.0022 453.1 8.3 465.6 11.4 550.0 76.8 8 173 1586 1648 0.96 0.0735 0.0010 0.5961 0.0185 0.0587 0.0020 457.4 5.7 474.8 11.8 566.7 74.1 9 530 3740 4208 0.89 0.0735 0.0009 0.5656 0.0136 0.0555 0.0014 457.4 5.4 455.2 8.8 435.2 49.1 10 475 4059 3159 1.29 0.0735 0.0008 0.5681 0.0143 0.0558 0.0014 457.3 4.6 456.8 9.2 442.6 57.4 11 354 3363 3492 0.96 0.0735 0.0008 0.5654 0.0140 0.0555 0.0014 457.3 4.9 455.0 9.1 431.5 55.6 12 362 2662 3971 0.67 0.0735 0.0007 0.5680 0.0151 0.0557 0.0015 457.0 4.0 456.7 9.8 442.6 54.6 13 267 3012 2193 1.37 0.0736 0.0008 0.5747 0.0166 0.0563 0.0016 457.9 4.5 461.0 10.7 464.9 64.8 14 207 2372 1690 1.40 0.0735 0.0007 0.5808 0.0144 0.0571 0.0015 457.3 4.1 465.0 9.2 498.2 59.3 15 439 4717 3674 1.28 0.0740 0.0006 0.6122 0.0144 0.0597 0.0014 460.1 3.4 485.0 9.1 590.8 51.8 16 393 4313 2591 1.66 0.0734 0.0007 0.5622 0.0144 0.0552 0.0014 456.9 4.0 453.0 9.4 420.4 59.3 18 170 1696 1554 1.09 0.0735 0.0006 0.5580 0.0161 0.0549 0.0017 457.2 3.8 450.2 10.5 405.6 65.7 20 294 3351 2445 1.37 0.0736 0.0007 0.5886 0.0159 0.0578 0.0016 457.5 4.4 470.0 10.1 524.1 61.1 22 136 1284 1323 0.97 0.0736 0.0007 0.5617 0.0182 0.0553 0.0019 457.6 4.0 452.6 11.8 433.4 74.1 23 440 2062 6107 0.34 0.0731 0.0007 0.5941 0.0140 0.0587 0.0013 455.1 4.1 473.5 8.9 553.7 52.8 24 299 3720 2294 1.62 0.0734 0.0006 0.5878 0.0132 0.0580 0.0013 456.7 3.8 469.5 8.4 527.8 48.1 25 286 3333 2373 1.40 0.0736 0.0007 0.5738 0.0167 0.0563 0.0015 457.6 4.1 460.4 10.8 464.9 59.3 26 329 3067 3215 0.95 0.0734 0.0007 0.5698 0.0148 0.0562 0.0014 456.9 4.0 457.9 9.6 461.2 25.0
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表 3 样品Y113/676-11 LA-ICP-MS锆石微量元素分析结果
Table 3. LA-ICP-MS trace element analyses of zircons for sample Y113/676-1
测点 U La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y ΣREE LREE HREE δEu δCe (Sm/ La)N U/Yb 1 45.36 0.15 3.47 0.15 0.82 1.52 0.47 4.26 1.45 15.41 6.25 31.11 6.60 71.76 10.96 160.96 154 7 148 0.56 5.62 15.51 0.63 2 41.92 0.05 4.83 0.08 0.89 1.36 0.54 5.86 1.63 22.64 8.99 46.13 9.85 110.82 20.41 226.53 234 8 226 0.59 18.41 38.62 0.38 3 26.80 0.04 7.77 0.10 1.22 1.89 0.51 6.83 1.93 20.65 7.86 41.48 8.21 82.33 14.39 183.18 195 12 184 0.44 29.53 72.94 0.33 4 109.48 2.82 7.27 0.65 2.14 1.59 0.54 6.33 2.28 29.43 12.07 59.94 13.77 170.41 25.91 275.75 335 15 320 0.52 1.32 0.87 0.64 5 41.97 0.02 4.96 0.10 1.26 2.15 0.56 6.71 1.53 19.15 7.25 37.47 7.33 81.26 13.09 177.92 183 9 174 0.45 25.21 147.68 0.52 6 40.10 0.03 8.86 0.11 1.66 2.96 0.93 10.36 2.99 35.38 12.80 58.56 11.99 126.45 22.21 314.66 295 15 281 0.51 39.49 168.38 0.32 8 116.75 0.01 13.36 0.04 0.69 1.49 0.52 7.24 2.49 33.10 13.15 65.93 14.53 165.01 30.35 395.29 348 16 332 0.48 133.21 158.21 0.71 9 73.28 0.32 12.30 0.22 1.81 1.61 0.65 6.82 2.21 24.98 9.70 43.76 8.37 103.58 18.12 233.88 234 17 218 0.60 11.23 7.71 0.71 10 37.02 0.02 3.61 0.06 0.69 1.11 0.43 3.68 0.75 5.95 2.30 8.91 3.03 28.03 4.30 45.31 63 6 57 0.65 25.58 80.42 1.32 11 208.11 0.09 3.34 0.09 0.83 1.58 0.48 5.70 3.16 48.29 21.06 103.22 22.02 236.66 38.43 509.99 485 6 479 0.49 8.92 26.98 0.88 12 141.37 0.18 6.48 0.12 1.03 1.22 0.34 4.68 1.87 25.64 9.51 44.03 9.51 100.72 16.07 224.81 221 9 212 0.44 10.84 10.56 1.40 13 29.50 0.01 5.83 0.06 0.59 1.33 0.37 3.72 1.21 10.52 3.92 20.57 3.92 51.62 8.13 94.57 112 8 104 0.51 51.72 163.40 0.57 14 27.32 0.10 3.98 0.14 1.26 1.54 0.45 4.27 1.17 13.36 5.19 25.52 5.79 64.51 11.27 128.81 139 7 131 0.54 8.28 23.87 0.42 15 76.95 0.97 12.38 0.93 4.48 3.75 1.31 8.24 2.62 30.30 10.97 53.48 10.79 119.82 21.01 298.58 281 24 257 0.72 3.21 6.00 0.64 16 23.61 0.04 3.34 0.10 1.09 1.37 0.42 4.08 0.98 9.41 3.96 20.69 4.77 53.95 10.64 98.56 115 6 108 0.55 12.48 49.02 0.44 18 29.58 0.01 3.21 0.07 0.65 0.96 0.37 2.56 0.56 5.70 2.37 10.82 2.57 25.96 5.31 53.37 61 5 56 0.73 27.21 116.61 1.14 20 27.93 0.03 4.12 0.05 0.56 1.04 0.45 3.15 1.06 12.26 5.15 26.83 6.03 66.98 10.37 123.78 138 6 132 0.75 26.02 54.18 0.42 22 31.74 0.03 2.36 0.06 0.50 0.93 0.29 3.09 0.82 6.86 2.78 11.60 2.54 25.58 4.73 96.21 62 4 58 0.53 13.24 44.54 1.24 23 146.55 8.17 11.33 1.54 6.63 2.31 0.58 5.86 2.33 34.52 14.62 69.20 14.28 155.86 26.49 306.34 354 31 323 0.49 0.78 0.44 0.94 24 28.81 0.03 4.79 0.06 0.79 1.28 0.38 3.20 1.07 12.55 4.94 29.06 6.83 76.20 12.30 106.76 153 7 146 0.58 28.24 16.03 0.38 25 66.67 0.05 8.96 0.08 0.85 1.70 0.45 5.55 1.83 20.97 8.13 36.00 7.71 88.84 15.53 179.23 197 12 185 0.45 34.91 0.00 0.75 26 78.11 0.11 8.45 0.14 1.08 1.44 0.45 4.72 1.35 15.42 5.18 23.97 4.94 52.06 8.85 116.85 128 12 116 0.53 16.86 34.83 1.50 注：微量元素含量单位为10-6
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图(11)
表(3)
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