塔格穆特地块(摩洛哥东部反阿特拉斯山脉)岩浆岩中锆石的U-Pb地质年代学及稀土元素(REE)地球化学研究

【字体: 时间:2026年02月13日 来源:Journal of African Earth Sciences 2.2

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  摩洛哥Anti-Atlas地区Tagmout杂岩体通过U-Pb锆石定年(564±12.8 Ma和524.1±8.4 Ma)和地球化学分析,揭示其形成于泛非造山带晚期后碰撞阶段,具有分异型岩浆特征和地壳源区特征。研究显示岩浆演化受 fractional crystallization控制,Th/U>0.1和Hf含量10,000-18,000 ppm证实地壳重熔来源,结合NNW-SSE向正断层和继承性片理,指示晚泥盆世伸展构造环境

  
穆罕默德·艾萨(Mohamed Aissa)| 阿齐兹·穆萨伊德(Azizi Moussaid)| 哈菲德·梅祖加内(Hafid Mezougane)| 穆罕默德·艾特·阿迪(Mohamed Ait Addi)| 伊利亚塞·卢达乌德(Ilyasse Loudaoued)| 穆罕默德·艾萨(Mohamed Aissa)| 莫哈·伊肯内(Moha Ikenne)| 穆罕默德·阿拉布(Mohammed Aarab)| 拉赫森·阿克库奇(Lahsen Achkouch)| 西里尔·谢勒-米丘(Cyril Chelle-Michou)| 赵琦(Zhe Chi)| 高文胜(Wensheng Gao)| 皮拉尔·G·蒙特罗(Pilar G. Montero)| 费尔南多·F·贝阿(Fernando F. Bea)
摩洛哥梅克内斯齐图内(Meknès,邮政编码M.B. 11201)穆莱·伊斯梅尔大学(Moulay Ismail University)科学学院矿物资源与地理信息研究团队(Mineral Resources and Geomatic Research Team,简称MRG)

摘要

塔格穆特地区(Tagmout,位于摩洛哥东部反阿特拉斯山脉)是晚泛非造山运动的重要例证。来自石英正长岩TG-4(564 ± 12.8 Ma)和微花岗岩TG-01(524.1 ± 8.4 Ma)的新U–Pb锆石测年结果表明,该岩体形成于泛非造山运动的最后阶段。分析的锆石具有典型的岩浆结晶特征:重稀土元素(HREE)富集,轻稀土元素(LREE)贫集,且存在明显的负Eu异常(EuN/EuN* < 0.25)。锆石核与边缘的成分一致性表明岩浆经历了封闭系统演化。地球化学趋势显示,随着分馏结晶作用的发生,Ti含量降低,而Hf、Th和Y元素富集,Yb/Gd及Ce/Nd比值向锆石边缘递增。这些特征反映了岩浆的逐渐演化过程;Th/U比值(> 0.1)和中等Hf含量(10,000-18,000 ppm)进一步证实了岩浆来源于分异的地壳物质。结合构造观察(NNW–SSE走向的正断层及残留的片理结构),可推断这些岩体形成于碰撞后环境,可能由下地壳的部分熔融触发。因此,塔格穆特岩体成为记录西非克拉通(West African Craton)北部晚泛非演化过程的可靠岩石学和地球化学标志。

引言

反阿特拉斯山脉(Anti-Atlas)是西非克拉通北部的重要区域。晚埃迪卡拉纪期间,该地区经历了泛非碰撞后的构造演化,形成了广泛的酸性岩浆岩体(Ennih和Liégeois,2001;Thomas等,2002;Gasquet等,2005)。奥瓦扎扎特群(Ouarzazate Group)的火山-岩浆及火山-沉积序列反映了碰撞后及造山后的伸展作用,这与卡多米安-泛非造山运动及冈瓦纳超级大陆的早期形成密切相关(Liégeois等,2006;Hefferan等,2014)。
萨格罗山脉(Saghro Massif)是反阿特拉斯山脉东部的主要区域,拥有丰富的奥瓦扎扎特群火山-沉积岩及相关花岗岩露头。这些地层记录了埃迪卡拉纪至寒武纪过渡期的伸展作用,其特征是双峰式的岩浆活动(Thomas等,2004;Gasquet等,2005;Ikenne等,2007;álvaro等,2008;Walsh等,2012;Karaoui等,2015;Ousbih等,2024;Oukhro等,2025)。这种岩浆活动被认为是由岩石圈拉伸、剥离及碰撞后地壳变薄引起的(Thomas等,2004;Liégeois等,2006;Errami等,2009;Ousbih等,2024)。所谓的“A型”花岗岩(无成因的、碱性与铁碱性岩,富含不相容元素)是造山后演化的关键地球化学和地质年代学标志(Whalen等,1987;Bonin,2007;Frost和Frost,2011)。奥瓦扎扎特群的岩浆原岩在晚碰撞阶段经历了从高钾钙碱性向碱性的转变(Liegeois等,1998;Liégeois等,2013;Toummite等,2013;Karaoui等,2014;Baidada等,2017;Belkacim等,2017;Blein等,2023)。塔格穆特岩体位于萨格罗山脉中部,是这种演化型酸性岩浆作用的典型代表,反映了西非克拉通北部晚埃迪卡拉纪的伸展环境,有利于分异地壳岩浆的上升。

地质背景

反阿特拉斯山脉构成了西非克拉通北部的主要区域。晚埃迪卡拉纪期间,该地区经历了泛非碰撞后的构造演化,形成了广阔的酸性岩浆岩省(Ennih和Liégeois,2001;Thomas等,2002;Gasquet等,2005)。奥瓦扎扎特群的火山-岩浆及火山-沉积序列记录了碰撞后及造山后的伸展作用,这与卡多米安-泛非造山运动及冈瓦纳超级大陆的早期形成有关(Liégeois等,2006;Hefferan等,2014)。
萨格罗山脉东部地区以奥瓦扎扎特群的火山-沉积岩及相关花岗岩为主,对于研究埃迪卡拉纪至寒武纪期间西非克拉通北部地区的构造-岩浆及地球动力学演化具有重要意义。这些地层形成于约590至540百万年前(Ennih和Liégeois,2001;Thomas等,2004;Errami等,2009;Toummite等,2013;Karaoui等,2015;Michard等,2017;Karaoui等,2021;Ousbih等,2024;Oukhro等,2025),反映了泛非造山期的伸展作用及双峰式岩浆活动(Thomas等,2004;Gasquet等,2005;Ikenne等,2007;álvaro等,2008;Walsh等,2012;Karaoui等,2015)。这种岩浆活动源于岩石圈拉伸、剥离及碰撞后地壳变薄(Thomas等,2004;Liégeois等,2006;Errami等,2009;Ousbih等,2024)。所谓的“A型”花岗岩作为造山后演化的关键地球化学和地质年代学标志(Whalen等,1987;Bonin,2007;Frost和Frost,2011)。奥瓦扎扎特群的岩浆原岩在晚碰撞阶段经历了从高钾钙碱性向碱性的转变(Liegeois等,1998;Liégeois等,2013;Toummite等,2013;Karaoui等,2014;Baidada等,2017;Belkacim等,2017;Blein等,2023)。
塔格穆特岩体位于萨格罗山脉东部中部,是这种演化型酸性岩浆作用的典型例证。它主要由深成岩和次火山岩组成,通常被认为是碰撞后地壳分融的产物(Bouougri,2003;Gasquet等,2008;Moussaid等,2022b)。然而,其形成条件、源岩性质及控制这些酸性岩石结晶的物理化学参数仍不明确。U–Pb测年和锆石地球化学方法是重建岩浆和地壳过程(如部分熔融、源岩演化、分馏结晶及结晶条件)的有效工具。锆石富含Hf、U、Th和稀土元素(REE),能够可靠地记录地壳系统的时空、地球化学及构造-岩浆演化(Belousova等,2002;Hoskin和Schaltegger,2003;Grimes等,2007)。特别是锆石中的REE分布、Ce/Ce*和Eu/Eu*异常以及Th/U、Yb/Gd和Hf/U比值可作为岩浆环境的判别指标(例如弧状、碰撞型或无成因型),以及源岩的地壳或地幔起源的指示器(Trail等,2012;Tang等,2019;Wang等,2022)。本研究通过U-Pb LA-ICP-MS、SHRIMP和微量元素数据分析提供了新的年代信息,旨在表征源岩性质、确定结晶条件,并将其置于区域地质背景中,以了解反阿特拉斯山脉晚埃迪卡拉纪的演化过程。

采样与分析技术

为确定塔格穆特岩体的形成年龄并将其置于摩洛哥反阿特拉斯山脉的区域地质背景中,选取了两个代表性样本进行测年:微花岗岩TG-01和石英正长岩TG-4。TG-01采用SHRIMP(高分辨率离子探针)技术进行测年,该技术具有高空间分辨率,可详细研究晶内 zoning;TG-4则采用LA-ICP-MS技术进行测年。

岩石学特征

塔格穆特石英正长岩是一种中粒、结晶良好的侵入岩,具有斑状结构(图3)。它表现出明显的热液蚀变现象,其粗粒结构加剧了这种蚀变,局部形成了富含高岭石和蒙脱石的风化组合。主要岩浆矿物为钾长石,呈卡尔斯巴德双晶形式出现,有时包裹在斜长石晶体内。

讨论

本研究的新U–Pb锆石测年结果(石英正长岩TG-4为564 ± 12.8 Ma,微花岗岩TG-01为524.1 ± 8.4 Ma)证实塔格穆特岩体的岩浆活动属于泛非碰撞后岩浆期的末期,时间约为590至540百万年前(Toummite等,2013;Baidada等,2019;Schulte等,2022;Blein等,2023;Ougadire等,2023;Ousbih等,2024)。这些年龄与先前研究结果一致。

结论

本研究为塔格穆特岩体的石英正长岩(TG-4)和微花岗岩(TG-01)提供了新的U–Pb锆石年龄和微量元素地球化学数据,为反阿特拉斯山脉东部晚埃迪卡拉纪的岩浆演化提供了有力证据。主要结果如下:
  • 石英正长岩(TG-4)的测年结果为564 ± 12.8 Ma,微花岗岩(TG-01)的结晶年龄为524.1 ± 8.4 Ma,证实其形成于晚泛非造山期。
  • 作者贡献声明

    皮拉尔·G·蒙特罗(Pilar G Montero):负责正式数据分析与数据管理。阿齐兹·穆萨伊德(Azizi MOUSSAID):负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、资金申请及概念构思。高文胜(Wensheng Gao):负责撰写、审稿与编辑、方法论设计及正式数据分析。穆罕默德·艾萨(Mohamed Aissa):负责初稿撰写、可视化处理、项目监督、资源协调、调查及正式数据分析。赵琦(Zhe Chi):负责撰写、审稿与编辑。西里尔·谢勒-米丘(Cyril Chelle Michou):负责撰写与审稿。

    未引用文献

    Moussaid等,2023;Toummite等,2023。

    利益冲突

    无相关利益冲突。

    数据与材料可用性

    附录:塔格穆特石英正长岩的微量元素(REE)地球化学分析结果
    TG4描述核/边缘Al(ppm)P(ppm)Ca(ppm)Ti(ppm)Y(ppm)Zr(ppm)Nb(ppm)Ba(ppm)La(ppm)Ce(ppm)Pr(ppm)Nd(ppm)Sm(ppm)Eu(ppm)Gd(ppm)Tb(ppm)Dy(ppm)Ho(ppm)Er(ppm)Tm(ppm)Yb(ppm)Lu(ppm)Hf(ppm)Ta(ppm)Th(ppm)U(ppm)
    TG4-1-1TG4-1R274693701187248935310.40.0420.05120.091567430144312795511807038115
    TG4-1-2TG4-1C42323251957549190900.30.0460.02110.269447199321185381094301422
    TG4-2-1TG4-2R4257

    资助

    作者未获得任何研究资助。

    利益冲突声明

    作者声明不存在可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

    致谢

    本文为第一作者的博士论文部分。我们感谢摩洛哥高等教育、科学研究与创新机构OCP基金会UM6PCNRST的支持,他们通过APRD研究计划资助了本研究。同时感谢Ibersims-Shrimp实验室提供了分析支持。作者衷心感谢匿名审稿人对本文的宝贵时间与评审工作。
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