阿菲永地区（土耳其西北部）石炭纪基底岩石的U-Pb锆石地质年代学、Sr-Nd同位素地球化学及岩石学研究

《Journal of African Earth Sciences》：U-Pb zircon geochronology, Sr-Nd isotope geochemistry and petrology of Carboniferous-aged basement rocks in Afyon Zone (NW Türkiye)

　　Afyon带基底岩为古生代石英-黑云母片岩和碳iferous期后地体侵入，三叠纪覆盖层包括斑岩和含矿基性岩。SHRIMP法测定两个侵入体年龄分别为311.1±5.0 Ma和309.3±1.9 Ma，矿物化学显示温度低于600°C，黑云母为黑云母-铁黑云母型，源区为地幔和下地壳。研究揭示这些侵入体形成于大陆弧环境，与古特提斯洋闭合相关。

　　
阿夫隆带基底岩石的构造演化与岩浆活动研究揭示了古特提斯洋闭合过程中复杂的地质事件。该研究区域位于土耳其安纳托利亚-塔乌里德平台中部，属于古特提斯洋北部被动边缘的一部分。基底岩石由石棉石英岩、片岩和碳iferous期变质花岗岩构成，其中变质花岗岩侵入体通过SHRIMP U-Pb年代测定获得精确年龄，分别为311.1±5.0百万年前和309.3±1.9百万年前，显示岩浆活动的阶段性特征。

研究显示基底岩石经历了多期构造改造。片岩类岩石发育典型蓝片岩相变质组合，黑云母类型为黑云母-铁黑云母，表明其经历低温高压变质过程。变质花岗岩体呈现高钾钙碱性特征，具有分异结晶后的矿物组合。通过对比稀土元素配分曲线（La/Lu比值4-23）和同位素数据（Sr同位素0.720，Nd同位素0.512139-0.512257），证实岩浆源区具有地壳混染特征，其原始岩浆形成于地幔部分熔融与大陆 crust相互作用的环境。

三叠纪覆盖层发育于基底岩石不整合之上，包含闪片岩和基性岩组合，这标志着研究区构造环境从被动边缘向活动大陆边缘转变的关键期。岩相学分析显示，基底岩石普遍遭受断层滑移改造，石英岩体发育羽状节理，片岩类出现片理构造，这些变形特征与古特提斯洋闭合引起的区域挤压-伸展作用密切相关。

该研究创新性地揭示了碳iferous期岩浆活动的时空定位。通过整合岩石地球化学特征（LILE富集、HFSE亏损）与构造背景分析，确认变质花岗岩体形成于大陆弧环境。这种弧后岩浆活动的空间分布特征（沿IAESZ和BZSZ缝合带分布）反映了古特提斯洋南北向闭合过程中不同构造单元的响应差异。年龄数据与区域构造事件（如早三叠世大陆弧发育、晚三叠世造山运动）的匹配关系，为完善东地中海地区古地理框架提供了关键证据。

在岩浆演化机制方面，研究指出变质花岗岩体形成于地幔橄榄岩部分熔融与大陆 crust 同化过程。矿物分异特征（Eu负异常与Sr/Ba亏损）显示岩浆经历多阶段结晶分异，其中斜长石和钾长石的分异主导了矿物组合的演化。这种分异模式与大陆弧岩浆系统典型特征吻合，特别是稀土元素分布的凹形曲线（平均La/Lu=13.5）和弱负Eu异常（Eu/Eu*=0.54-1.06），指示了岩浆源区可能存在石榴石和辉石等重晶石相矿物残留。

构造地质演化序列分析显示，研究区经历了古生代至中生代的构造转换过程。早泥盆世时期基底岩石形成于稳定克拉通环境，石炭纪岩浆侵入伴随区域抬升，导致基底岩石发生低温高压变质。晚石炭世-早二叠世期间，区域进入拉张环境，形成浅海沉积序列。二叠纪末至三叠纪初，随着古特提斯洋闭合，大陆弧活动增强，触发变质花岗岩侵入事件。这种构造-岩浆-变质作用的耦合关系，为理解华北克拉通南缘构造演化提供了新证据。

同位素地球化学研究进一步揭示了岩浆源区特征。Sr同位素值（0.720）表明存在显著的地壳混染，而Nd同位素组成（εNd=0-1.5）显示岩浆源区具有古老地幔成分。这种二元混合特征与区域上发育的蛇纹岩-辉长岩过渡带相吻合，暗示岩浆形成于地幔柱活动与大陆 crust 重新熔融的复合过程。Zr-TiO2 diagram显示铁钛氧化物与岩浆分异过程相关，可能指示岩浆在上升过程中与地壳物质发生相互作用。

该研究对区域构造演化的重建具有重要意义。碳iferous期变质花岗岩的侵入时间早于早三叠世火山活动，这支持区域构造从俯冲阶段向碰撞阶段过渡的模型。研究区位于三叠纪俯冲带与后弧盆地的过渡部位，这种时空关系解释了为何在基底岩石中发现同时期发育的蓝片岩相变质和钙碱性岩浆活动。特别值得注意的是，变质花岗岩体在空间上与三叠纪火山弧相伴随，显示大陆弧环境下岩浆房形成与火山活动的时空耦合。

在应用价值方面，研究成果为评估区域成矿潜力提供了重要依据。研究区变质花岗岩体具有典型的S型花岗岩特征，其LILE富集和HFSE亏损模式与斑岩型铜多金属矿床的成矿环境一致。此外，片岩类岩石中发育的硅化蚀变带，为区域构造金属矿床的找矿提供了新靶区。该研究建立的地质演化模型，对指导红海地区类似的古生代大陆弧构造环境研究具有重要参考价值。

研究方法创新体现在多尺度数据整合分析。通过结合SHRIMP年代测定（精度±5百万年）与矿物化学分析（温度精度±50℃），构建了详细的构造热事件时空框架。特别是引入负 Eu 异常与 AFC 机制关联的新观点，为解释变质岩浆活动中的元素分异提供了新思路。在实验技术方面，采用自动研磨系统（FRITSCH）和标准化处理流程（蜡混合技术），确保了样品分析的标准化和可比性。

该成果对区域构造单元划分具有重要修正意义。传统观点将安纳托利亚分为 Pontides（北部）、Anatolides（中部）和 Taurides（南部）三个构造带，但该研究揭示的变质花岗岩体空间分布特征显示，中部 Anatolides 可能存在更复杂的内部构造分层。特别是阿夫隆带作为中间构造单元，其基底岩石的变质程度梯度（从高绿片岩相到低绿片岩相）与俯冲带深部结构存在对应关系，这为完善东欧亚造山带的三维构造模型提供了新证据。

在理论意义方面，研究深化了对大陆边缘构造过程的理解。通过对比古生代与中生代岩浆活动特征，揭示出被动边缘向活动边缘转变过程中，岩浆系统具有渐进式演化特征。碳iferous期花岗岩体的同位素组成（Sr: 0.720，Nd: 0.51214-0.512257）显示其源岩经历了显著的地壳演化，这为研究大陆边缘造山带基底岩石的构造演化史提供了新范式。

未来研究方向可聚焦于以下领域：1）建立更精确的构造事件时间序列，整合更多同位素数据；2）开展微量元素示踪研究，揭示岩浆房形成与区域构造应力场的定量关系；3）利用三维地震数据验证基底岩石的构造埋藏深度，完善HP-LT变质作用模型。这些研究方向将有助于深化对古特提斯洋闭合过程中大陆边缘动力学机制的理解，并为类似地质构造区的资源勘探提供理论支持。

该研究成功构建了从基底岩石到覆盖层的完整构造演化序列，其核心发现可归纳为：1）碳iferous期变质花岗岩体形成于大陆弧环境，与古特提斯洋闭合导致的俯冲作用密切相关；2）基底岩石的变质程度梯度反映俯冲带深部结构差异，为解释造山带基底构造提供了新思路；3）岩浆分异过程中元素迁移规律与区域构造应力场存在耦合关系，这为预测类似构造区成矿规律提供了重要依据。这些成果不仅完善了东地中海地区构造演化模型，更为全球大陆边缘造山带研究提供了可复制的方法论体系。