安纳托利亚东南部造山带晚白垩世深成岩及岩脉的成岩作用：来自地球化学、锆石U-Pb-Hf同位素及微量元素研究的启示

《Journal of African Earth Sciences》：Petrogenesis of Late Cretaceous Plutonic Rocks and Dykes in the Eastern Southeastern Anatolian Orogenic Belt: Insights from Geochemistry, Zircon U–Pb–Hf Isotope and Trace Element

该研究对土耳其埃尔祖鲁姆省西北科鲁库伊地区晚白垩世岩浆岩及伴生岩脉进行了整合地质学分析，结合岩相学、全岩地球化学和锆石U-Pb年代学，揭示了这些岩石的源区特征、岩浆演化过程及构造环境。岩石类型包括闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩及辉绿岩脉等，地球化学显示金属uminous I型钙碱-高钾钙碱系列岩石特征，锆石εHf(t)值为+4.15至+10.03，TDM年龄507-881 Ma，表明岩浆起源于以地幔源为主但受地壳混染的幔-壳混合源区，并形成于大陆弧构造环境。

　　

穆斯塔法·埃伦·里泽利（Mustafa Eren R?ZEL?）

土耳其埃拉泽市（Elaz??）菲拉特大学（F?rat University）地质工程系

摘要

本研究对土耳其埃拉泽省西北部科鲁克奥伊（Koruk?y）地区出露的晚白垩世深成岩及其相关岩脉进行了综合的岩石学、全岩地球化学和锆石分析。研究目的是在东南安纳托利亚造山带（Southeastern Anatolian Orogenic Belt）晚白垩世弧状岩浆活动的背景下，探讨这些岩浆体的源区特征、侵位条件及构造环境。研究的岩性包括闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩，以及辉长岩岩脉、闪长岩斑岩、英安岩斑岩和斜长岩岩脉。

全岩地球化学数据显示，这些岩石具有富铝特征，属于I型岩浆，显示出汤利岩（tholeiitic）至高钾钙碱性（high-K calc-alkaline）的成分特点。微量元素体系和锆石Hf同位素组成（εHf_(t) = +4.15至+10.03；T_DM = 507–881 Ma）表明它们来源于主要为年轻的、来自地幔的岩浆，在岩浆储存和侵位过程中与大陆地壳发生了不同程度的相互作用。辉长岩岩脉较好地保留了地幔岩浆的地球化学特征，而深成岩则显示出更明显的大陆地壳影响。

锆石中的钛（Ti）热计量结果表明闪长岩和辉长岩岩脉的结晶温度相近，而英安岩斑岩的结晶温度略低，这反映了岩浆成分和/或侵位条件的差异。锆石U–Pb年龄分别为80.92 ± 0.64 Ma（闪长岩）、78.7 ± 0.97 Ma（辉长岩岩脉）和80.48 ± 0.48 Ma（英安岩斑岩），表明晚白垩世期间发生了一次短暂的多阶段岩浆活动。

综合全岩和锆石地球化学数据表明，科鲁克奥伊地区的深成岩及其相关岩脉形成于新特提斯洋（Neotethys Ocean）南支向北俯冲的构造环境中，是东南安纳托利亚造山带晚白垩世弧状岩浆系统的一部分。

引言

东南安纳托利亚造山带（SAOB）是阿尔卑斯-喜马拉雅造山带（Alpine–Himalayan Orogenic Belt）的重要组成部分，该造山带的形成与新特提斯洋南支的闭合、洋壳的消融以及中新世时期阿拉伯板块与欧亚板块的碰撞密切相关（Akta?和Robertson，1984；Yazgan和Chessex，1991；Yi?itba?和Y?lmaz，1996；Robertson，2002；Robertson，2004；Parlak，2006；Robertson等，2012，2013；Karao?lan等，2016）。

新特提斯洋洋壳向北俯冲所引发的广泛岩浆活动是控制SAOB构造演化的主要地质动力过程之一。自中生代以来，该地区经历了多阶段的弧状岩浆活动和碰撞岩浆作用，形成了成分和构造特征多样的岩浆岩（R?zao?lu等，2009；Parlak等，2013；Karao?lan等，2013，2016；Ertürk等，2018，2022；Sar等，2019；Nurlu等，2022）。

为了解新特提斯洋南支的中生代至新生代的地质动态演化，许多研究集中在SAOB地区出露的构造-岩浆岩和变质岩上。这些岩石包括蛇绿岩、变质岩体、花岗岩类以及火山弧岩和火山-沉积序列，它们为该地区的俯冲和碰撞过程提供了关键信息（Erdo?an，1975；Akta?和Robertson，1984；Asutay，1988；Akta?和Robertson，1990；Yazgan和Chessex，1991；Yi?itba?和Y?lmaz，1996；Robertson等，2007，2016；R?zao?lu等，2009；Parlak等，2013；Karao?lan等，2013，2016；Tekin等，2015；Rizeli等，2016，2023；Beyarslan和Bing?l，2018；Ertürk等，2018，2022；Sar等，2019；Y?lmaz，2019；Nurlu等，2022；Ertürk，2025；Sar，2025）。

在区域构造背景下，花岗岩类岩浆活动是理解SAOB构造-岩浆演化的重要因素。在包括佩尔特克（Pertek）、埃拉泽（Elaz??）、克班（Keban）、巴斯基尔（Baskil）、伊斯彭德雷（?spendere）、卡莱（Kale）、多安谢希尔（Do?an?ehir）和戈克松（G?ksun）等地区的不同地段，发现了大量晚白垩世的花岗岩岩体。这些花岗岩通常侵入蛇绿岩、变质岩体和火山弧岩中，并常与含有镁铁质微粒包体（Mafic Microgranular Enclaves，MMEs）和切割岩脉的基性及酸性岩浆岩相关联。除克班岩浆岩外，大多数花岗岩被归类为I型钙碱性岩浆岩，形成于火山弧环境中（Asutay，1988；Yazgan和Chessex，1991；Beyarslan和Bing?l，2000，2018；Robertson等，2004，2006，2007；R?zao?lu等，2009；Parlak等，2013；Karao?lan等，2016；Sar等，2019；Nurlu等，2022）。相比之下，克班岩浆岩具有A型花岗岩的特征，被认为形成于碰撞后的构造环境中（Akgül，2015；Ertürk等，2022）。

埃拉泽地区在这一构造-岩浆框架中占据关键位置，因为它保存了晚白垩世弧状岩浆活动和随后碰撞后岩浆活动的记录。晚白垩世岩浆岩（LCMR）在埃拉泽中部被称为尤克谢科瓦复合体（Yüksekova Complex，Perin?ek，1979；Tekin等，2015；Ural等，2015）、埃拉泽岩浆岩（Turan等，1995；Beyarslan和Bing?l，2000，2018）和埃拉泽岩浆复合体（EMC，Sar等，2019）；而在克班地区则被称为克班正长岩（Akgül，2015）、克班正长岩（Kürüm，2013）和克班岩浆岩（Ertürk等，2022）。巴斯基尔地区的LCMR则被称为巴斯基尔岩浆岩、巴斯基尔岩浆复合体或巴斯基尔花岗岩（R?zao?lu等，2009；Karao?lan等，2016；Nurlu等，2022）。

本研究对埃拉泽省西北部科鲁克奥伊地区出露的晚白垩世深成岩及其相关岩脉进行了综合的地质年代学和地球化学研究。科鲁克奥伊深成岩体距离A型克班岩浆岩和I型EMC–巴斯基尔花岗岩体距离相近，为评估不同构造环境下的岩源特征和岩浆演化提供了重要机会。

通过结合全岩（Whole-Rock，WR）主量和微量元素地球化学、锆石U–Pb地质年代学、锆石微量元素数据以及Lu–Hf同位素分析，来确定岩浆来源、演化过程和侵位时间。

具体而言，本研究旨在：（i）评估深成岩与其相关岩脉之间的地球化学相似性和差异；（ii）利用锆石U–Pb年龄确定岩浆活动的时间；（iii）通过锆石Lu–Hf同位素评估地幔与地壳的贡献；（iv）在东安纳托利亚白垩纪弧状构造背景下重新解读埃拉泽地区的晚白垩世岩浆活动。

分析方法

地质背景

东南安纳托利亚造山带（SAOB）是阿尔卑斯-喜马拉雅造山带的重要组成部分，沿阿拉伯板块北部边缘发育，东起土耳其-伊拉克-伊朗边界，西至伊斯肯德伦湾（Y?lmaz等，1993；Y?lmaz，2019）（图1A）。根据Y?lmaz等（1993）和Y?lmaz（2019）提出的构造框架，SAOB可分为阿拉伯平台（Arabian Platform）、叠置带（Imbrication Zone）和 Nappe带（Nappe Zone）三个部分。

分析方法

从科鲁克奥伊（Elaz??西南部）采集的闪长岩（EP-32）、辉长岩岩脉（EP-31）和英安岩斑岩（KO-6）样品进行了U–Pb年龄分析。锆石的微量元素和U–Pb测年工作由中国南京的洪创地质勘探技术有限公司（Hongchuang Geological Exploration Technical Services Co., Ltd.）采用LA-ICP-MS方法完成。结果部分显示的所有年龄均为Concordia年龄，其不确定性以2-sigma水平给出。

岩石学

埃拉泽省西北部科鲁克奥伊地区出露的晚白垩世深成岩（LCMR，图1C）由闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩和镁铁质微粒包体（MMEs）组成，并被多种岩脉侵入，包括辉长岩岩脉、闪长岩斑岩、英安岩斑岩和斜长岩岩脉（图2）。闪长岩手标本呈中粗粒结构，颜色为灰色。花岗岩和花岗闪长岩与闪长岩相似，也具有中粗粒结构，并表现出中等程度的蚀变。

岩浆作用

研究中的晚白垩世岩石具有较低的灼烧损失（LOI）值（0.29–3.78 wt%），表明热液蚀变作用有限。因此，岩石成因解释主要依赖于相对稳定的微量元素，尤其是高场强元素（HFSE）和稀土元素（REE）；而大离子亲石元素（如Ba、Cs、K、Rb、Sr）由于在蚀变和变质过程中的迁移性而需谨慎对待。

主要元素和微量元素分析结果...

结论

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  本研究为埃拉泽省西北部科鲁克奥伊地区的晚白垩世岩浆活动提供了新的地质年代学和地球化学证据。研究岩石具有I型富铝成分，记录了一次短暂的多阶段岩浆事件。
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  锆石U–Pb年龄显示结晶时间为约81至78 Ma，表明深成岩侵位与岩脉侵入在时间上存在重叠。正的锆石εHf_(t)值...

未引用参考文献

Akgul, 2015; Allen and Armstrong, 2008; DePaolo, 1981; Ersoy, 2013; Ertürk et al., 2018; Karao?lan et al., 2013; Kürüm, 2011; McKenzie and O’nions, 1991; Noll et al., 1996; Pan et al., 2014; Payne et al., 2016; Robertson et al., 1996; Robertson, 2000; Robertson and Comas, 1998; Tatsumi, 2000; Taylor and McLennan, 1985; Y?lmaz, 1993.

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了菲拉特大学（F?rat University）科研项目的资助（项目编号MF.25.23）。感谢助理教授Abdullah Sar在野外工作期间的支持与贡献，同时也感谢Osman Parlak教授在学术上的宝贵建议和对稿件的改进。同时，非常感谢Tuncay ?zdemir在薄片制备方面的宝贵帮助。