南秦岭佛坪穹窿地区晚三叠世岩浆作用和构造演化

发布时间：2018-03-17 06:18

  本文选题：南秦岭　切入点：佛坪穹窿　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：秦岭造山带是中国中央造山带的重要组成部分,也是中国华北板块和华南板块的衔接带。现有研究表明秦岭造山带由多个地体经历了多期的造山旋回作用,并随着印支期华北板块与扬子板块的碰撞拼贴完成了秦岭造山带的最终拼合。华北与扬子板块的拼合作用不仅在大别-苏鲁地区形成的大规模的超高压变质带,而且在南秦岭地区形成了与这期碰撞拼贴作用相关的大面积的花岗岩侵入体。然而南秦岭地区超高压变质作用记录的缺乏使得三叠纪花岗岩侵入体成为研究华北与扬子板块碰撞拼贴作用在秦岭地区表现形式的重要切入点,而由此得出的对中国南北两大板块在秦岭地区的碰撞拼贴具体时限以及深部动力学机制的认识不尽相同。针对这一争议本论文选取了南秦岭佛坪穹窿的混合岩以及外围的五龙岩体作为研究对象,通过对南秦岭造山带地壳部分熔融时限、原岩特征、熔融条件的恢复,以及五龙岩体形成年龄、地球化学属性差异、时空分布、源区深部动力学背景的研究,来探讨地壳部分熔融作用与造山带演化以及花岗岩体形成和地球化学属性之间的内在耦合关系,并结合南秦岭的岩相古地理特征、变质作用以及南秦岭岩浆岩的成岩特征,揭示了印支期南秦岭的构造演化过程和深部动力学机制。本文得到的主要认识如下:(1)南秦岭佛坪穹窿的混合岩类记录了多期部分熔融事件。龙草坪次级穹窿的混合岩和淡色体的锆石U-Pb年代学特征指示部分熔融作用主要为晚三叠世(214-209Ma)。而混合岩的原岩可以分为两种,第一种混合岩记录了晚三叠世的年代学特征(平均年龄为214-211Ma),第二种混合岩同时记录新元古代以及晚三叠世的年龄特征,两种混合岩的锆石原位Hf同位素分析显示第一种混合岩的εHf(t)值和模式年龄与南秦岭晚三叠世花岗岩侵入体相似,第二种混合岩中新元古代锆石的εHf(t)与南秦岭新元古代基底以及侵入体特征相类似,指示两种混合岩的原岩分别为晚三叠世的花岗岩类和新元古代的变火山岩类。另外混合岩的Ti饱和温度记显示第一种混合岩的温度相对较高,主要集中于750-850℃,锆石核部与边部具有类似的176Hf/177Hf比值特征,而核部的稀土元素总量以及Th/U比值整体略高于边部,指示这种混合岩类是深部地壳在相对无水的条件下部分熔融所形成;第二种混合岩的温度主要集中于650-700℃,而新元古代锆石的176Hf177Hf比值特征与三叠纪的明显不同,指示第二种混合岩类为浅部含水条件下部分熔融形成,两种混合岩的原岩特征以及熔融特征差异指示龙草坪地区存在地壳熔融的固相线短时间内由地壳深部迁移至浅部。佛坪次级穹窿的混合岩的矿物组合特征显示含有大量的富铝矿物(白云母和石榴石),锆石U-Pb年代学记录复杂(2907-187Ma),而混合岩锆石的核部含有一些古老锆石记录,包括一些太古代以及新元古代的年代学记录,边部的年代学记录为晚三叠至早侏罗世(224-187Ma),部分锆石边部的稀土配分模式显示重稀土平坦的分配形式,这些分析点得出的平均年龄为196±5Ma(MSWD=2.6,n=7),这个年龄与淡色体的平均年龄相似(189±3Ma(MSWD=2.3,n=11)),指示佛坪次级穹窿混合岩的部分熔融时限主要为早侏罗世,而原岩为变杂砂岩类,锆石的Ti饱和温度计指示温度主要集中于650-700℃,显示浅部地壳的熔融特征。结合南秦岭的花岗岩类以及变质岩类的相关特征认为佛坪穹窿混合岩的部分熔融作用是在造山带加厚地壳的快速减压阶段形成。(2)五龙岩体花岗岩类的锆石U-Pb年代学特征指示其结晶年龄为219-192Ma,且花岗岩类地球化学特征差异较大,其中低Mg#花岗岩类(Mg#50)按照地球化学特征大致可以分成两组,第一组具有高Sr/Y比值特征(Sr/Y40),第二组花岗岩类具有正常的Sr/Y比值特征(Sr/Y40)。其中第一组花岗岩类相对第二组花岗岩类具有相对更高Na20含量以及Sr含量,在微量元素以及稀土元素标准化蛛网图中,第一组相对于第二组具有明显的Sr正异常、重稀土元素更加亏损以及没有明显的Eu负异常特征,在微量元素比值的相关性图解中,第一组花岗岩类样品显示明显的石榴石分馏趋势。在样品的初始Sr和Nd同位素相关性图解中,五龙岩体花岗岩类显示出与新元古代岩浆岩类似的地球化学特征。而详细的岩石地球化学特征分析指示五龙岩体花岗岩的第一组和第二组分别来自于加厚地壳以及正常地壳的熔融作用而形成。高Mg#花岗岩类(50)比低Mg#花岗岩类具有相对较高的MgO含量以及Cr,Ni含量,且大部分样品具有高Sr/Y比值的特征,初始87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值特征指示这部分样品与新元古代的岩浆岩类似。岩石化学特征以及同位素地球化学特征指示大部分高Mg#花岗岩类为拆沉下地壳熔体与交代地幔的混合而形成,少量高MgO含量的为交代地幔熔融形成。五龙岩体花岗岩类的时空分布特征显示低Mg#花岗岩类呈围绕佛坪穹窿的辐射状分布,具体表现为靠近穹窿的花岗岩类与混合岩部分熔融时限近似(靠近龙草坪次级穹窿的花岗岩类结晶年龄为214Ma,而靠近佛坪次级穹窿的花岗岩类结晶年龄为196-192Ma),且岩石成因表现为正常地壳熔融而形成;而远离穹窿的花岗岩类结晶年龄老于穹窿混合岩的部分熔融年龄(远离龙草坪次级穹窿一端的花岗岩类结晶年龄为219-217Ma,佛坪次级穹窿一端的花岗岩类结晶年龄为214-212Ma),岩石成因表现为加厚地壳熔融形成。结合佛坪穹窿混合岩的部分熔融特征认为低Mg#花岗岩类的成因与佛坪地区地壳减压部分熔融作用以及混合岩的迁移作用相关,地壳的减压部分熔融作用加速了南秦岭造山带的垮塌作用从而改变了造山带的地壳厚度,熔融地壳向上的快速迁移携带了大量的热促进了浅部地壳的熔融,而部分熔融作用对地壳厚度的改造作用以及加热作用可能是局部的。五龙岩体中的高Mg#花岗岩类并不存在规律性的时空分布,这种分布特征可能指示高Mg#花岗岩类主要为异地侵位模式。(3)通过对比南秦岭造山带花岗岩侵入体的成岩期次和成因特征、岩相古地理特征、勉略带的岩浆作用特征以及变质作用特征,认为南秦岭印支期的造山带演化过程可分为以下几个阶段:早三叠世以前为勉略洋壳向南秦岭地体俯冲阶段,主要在勉略带形成了蛇绿混杂岩以及一些岛弧火山岩类;中三叠世为勉略洋壳俯冲向扬子板块与南秦岭地体碰撞的过渡阶段,这一阶段在勉略带的南北两侧分别形成了前陆盆地沉积以及弧后盆地沉积体系,而勉略带北缘也形成了低镁高Sr/Y比值的花岗岩侵入体;晚三叠世(～220-210Ma)为陆壳碰撞之后构造体系调整阶段,受碰撞后板片断离作用的影响,造山带的应力状态山持续挤压向伸展过渡,造成南秦岭地壳发生大规模的减压部分熔融作用,形成南秦岭地体中大面积的晚三叠世花岗岩侵入体,龙草坪混合岩以及五龙岩体花岗岩主要是在南秦岭造山带碰撞之后的构造体系转换过程中形成;晚三叠世末期至早侏罗世,主要为造山带垮塌之后的壳内熔融阶段,这一阶段随着造山带加厚地壳垮塌的结束以及地幔活动的减弱,使得这一阶段的岩浆活动减少,主要表现为浅部地壳的熔融作用,佛坪次级穹窿的混合岩以及五龙岩体中的少量花岗岩类主要记录了这一时期的地壳熔融事件。
[Abstract]:The Qinling Mountains orogenic belt is an important part of China Central Orogenic Belt, and the North China plate and the Southern China plate Chinese convergence zone. The current study shows that by a number of experienced multi period orogenic cycle in Qinling Mountains orogenic belt, and with the Indosinian North China plate and the Yangtze plate collision collage completed the final split Qinling Mountains orogenic with the split effect. North China and Yangtze plate not only formed in the Dabie Su Lu region of the large-scale ultra high pressure metamorphic belt, and with the collision spell effects associated with the large area with granite intrusions formed in the South Qinling Mountains area. However, the lack of records of ultra high pressure metamorphism of the southern Qinling Mountains region the Triassic granitic intrusion the body has become an important research point of North China and Yangtze plate collision collage in Qinling Mountains area form, and the China of North and south two plates in Qinling Mountains area Understanding the collision collage time specific and deep dynamic mechanism are not the same. For this reason this thesis chooses the southern Qinling Mountains Foping dome migmatite and outer Wulong rock as the research object, through to the South Qinling Mountains orogenic belt crust partial melting time, Yuan Yan characteristics, melting conditions and recovery, Wulong rock formation age differences, geochemical character of temporal and spatial distribution of deep dynamic background source, to explore the role of partial melting of crust and orogenic coupling relationship between evolution and granite formation and geochemical properties, combined with the paleogeographic characteristics of southern Qinling Mountains, and southern Qinling Mountains Cheng Yan metamorphism characteristics of magmatite that reveals the Indosinian tectonic evolution of Southern Qinling Mountains and the deep dynamic mechanism. This paper mainly obtained as follows: (1) the mixed rocks in southern Qinling Mountains Foping dome 璁板綍浜嗗�氭湡閮ㄥ垎鐔旇瀺浜嬩唬�

本文编号：1623522