苏鲁超高压岩石部分熔融时间的准确限定:来自含黑云母花岗岩中锆石U-Pb定年、REE和Lu-Hf同位素的证据

在北苏鲁超高压变质带中,广泛分布强变形的新三叠纪含黑云母花岗岩和伟晶岩脉.锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析、不同性质锆石微区LA-(MC)-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年、REE及Lu-Hf同位素测试等综合研究结果表明,北苏鲁威海地区超高压正片麻岩在构造折返的(高压)麻粒岩相升温减压阶段,发生部分熔融(深熔)作用形成了花岗质岩浆,并在临近角闪岩相退变质作用之前结晶结束形成了含黑云母的花岗岩.该类含黑云母花岗岩中的锆石成因复杂,可划分为三类锆石微区.第一类为强发光效应(白色)继承性岩浆锆石(微区Ⅰ),具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体为0tz+Kfs+Ap,记录的206Pb/238U年龄为790～782Ma;第二类为新生锆石微区(微区Ⅱ),发光强度相对较弱(灰色-灰白色),也具有较明显的岩浆结晶环带,矿物包体为Qtz+Kfs+Ab+Ap,记录的206Pb/238U年龄为222～217Ma,加权平均年龄为219±2Ma,表明苏鲁超高压地体的部分熔融(深熔)作用发生在新三叠纪,这组年龄比苏鲁地体超高压变质时代(235～225Ma)明显偏新,指示部分熔融(深熔)作用的时代要晚于苏鲁地体的超高压变质时代;第三类锆石微区(微区Ⅲ)围绕第二类锆石微区分布,发光强度最弱(黑色),也具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体十分少见,为Qtz+Ap,记录的206Pb/238U年龄集中于216～209Ma之间,加权平均年龄为214±2Ma,应代表部分熔融(深熔)而成的岩浆结晶结束的年龄,这组年龄比苏鲁地体构造折返晚期角闪岩相退变质时代(210～200Ma)偏老,表明新生岩浆结晶结束的时间要早于角闪岩相退变质时代.继承性岩浆结晶锆石(微区Ⅰ)176Hf/177Hf(z)=0.281975～0.281984,176Lu/177Hf=0.00196～0.00221,εHf(t)=-11.6～-11.8,相应的tDM2=2160～2170Ma.与研究区周围新元古代(795～730Ma)正片麻岩继承性岩浆结晶锆石的Lu-Hf同位素特征十分相似,表明新元古代正片麻岩是新三叠纪部分熔融(深熔)成因的含黑云母花岗岩的母岩.新三叠纪新生岩浆结晶锆石的核部(微区Ⅱ)和边部(微区Ⅲ)具有类似的176Hf/176Hf(f)、176Lu/177Hf比值和εHf(f)值,176Hf/177Hf(t)=0.282110～0.282199,176Lu/177Hf=0.00041～0.00183,εHf(t)=-15.8～-19.1,tDM2=1980～2130Ma,表明新三叠纪由超高压正片麻岩部分熔融而成的岩浆自结晶开始到结束是在一个相对封闭体系条件下完成的.晚期角闪岩相退变质作用对其Lu-Hf同位素体系也未造成破坏.