Petrogenesis and tectonic implications of Late Ordovician-Middle Silurian mafic dykes in the western Central Qilian Belt, NW China

中基性岩脉不仅是地球深部过程的信息载体, 也是解码地幔源区性质和地球动力学背景的重要指示标志。本文对中祁连构造带西段出露的柳树沟辉长岩、大青沟辉长岩脉、大青沟闪长玢岩脉和冬草沟辉长岩脉开展了岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究。年代学分析结果表明, 柳树沟辉长岩和这些岩脉分别形成于465Ma、448Ma、449~450Ma、430Ma。地球化学分析结果表明, 柳树沟辉长岩属于碱性系列, 具有钾玄岩特征, 其轻、重稀土分异较弱, Nb、Ta和Ti等高场强元素亏损程度较弱, 具有较高的Sr (363×10^-6~422×10^-6)和Nb(16.5×10^-6~16.7×10^-6), 表现出富Nb玄武岩的特征。此外, 柳树沟辉长岩的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i介于0.708992~0.709067之间、<i>ε</i>_Nd(<i>t</i>)值为-6.59~-6.84, 具有高的Nb/Ta(22~23)比值, 表明其形成过程与富集地幔源区和碳酸盐熔体的相互作用有关。大青沟闪长玢岩脉属于高钾钙碱性系列, 具有相对较高的SiO₂ (51.00%~57.18%), Na₂O (3.11%~3.57%)、K₂O (1.92%~2.35%)和较低的MgO (4.22%~4.58%)、TiO₂(0.71%~1.02%), Mg^#值介于50.8~57.9, 轻重稀土分馏明显((La/Yb)_N=10.7~15.1), 富集Rb、Ba (588×10^-6~858×10^-6)和Sr (625×10^-6~644×10^-6), 表现出赞岐质高Mg闪长岩的特征。大青沟闪长玢岩脉的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i为0.708593, <i>ε</i>_Nd(<i>t</i>)值为-5.08, 同时具有较高的Th/Nb(0.75~1.64)、Sr/Y(26~35)、La/Yb(15~21)和Nb/Ta(15~18)比值, 较高的Zr、Hf元素, 且Dy/Yb比值较低(1.94~2.0), Y元素含量处于中等(18~25), 代表了俯冲洋壳和沉积物熔流体与上覆岩石圈地幔交代的产物。冬草沟辉长岩脉和大青沟辉长岩脉均具有高Ba/La、Ba/Th比值和Ba、Sr值以及低的Th (0.8×10^-6~2.07×10^-6), 表明在岩浆源区中来自板片流体的影响较大, 俯冲沉积物熔体参与较少。这些中基性岩脉的源区差异主要反映了地幔源区俯冲组分的差别, 不同类型的俯冲组分交代上覆地幔, 最终形成了中祁连西段广泛分布的中基性脉体。结合区域地质研究成果, 中祁连西段地区的赞岐质高Mg闪长岩-富Nb玄武岩-辉长岩岩脉组合指示了祁连造山带在早古生代的板片回卷和板片断离过程。