华北克拉通南缘鲁山太华群变质地体的Pb同位素组成与地壳演化

发布时间：2018-06-06 07:18

  本文选题：Pb同位素 + 片麻岩　； 参考：《西北大学》2016年博士论文

【摘要】：大陆下地壳是联系上地壳和岩石圈地幔的重要桥梁,其中太古代-元古代的下地壳是探讨地球早期大陆地壳的形成与演化的重要对象。由于古老下地壳通常深埋于岩石圈深部,出露的太古代地体就成为研究古老地壳形成与演化的重要途径,其所经历的构造-岩浆-变质事件就成为间接探讨古老下地壳形成和演化的可靠载体。华北南缘鲁山地区太华群高级变质地体是华北克拉通出露最完整、保存最好的太古代地体之一,为探讨华北南缘太古代地壳的形成及其演化过程提供了最好的现实样品。本论文选取华北南缘鲁山地区太古代太华群中花岗片麻岩、斜长角闪岩以及新发现的麻粒岩为研究对象,以详细的岩石学和地球化学分析为基础,结合年代学研究,特别是采用飞秒激光剥蚀多接受等离子质谱(fLA-MC-ICPMS)对太华群高级岩石中的长石进行了原位微区Pb同位素组成的测定,发现了极不均一的Pb同位素组成,并讨论了不同岩石类型的形成时代、成因及演化过程,从而提供了华北南缘乃至整个中部造山带地壳演化规律的依据。获得如下重要成果：(1)长石的Pb同位素组成具有很大的变化范围(206Pb/204Pb=13.8.17.7. 207Pb/204Pb=14.6.15.7和208Pb/204Pb=33.6.38.1)且不同类型的岩石具有不同的Pb同位素组成。其中下太华群花岗片麻岩的Pb同位素组成最低(206Pb/204Pb=13.8.16.8. 207Pb/204Pb=14.6-15.1和208Pb/204Pb=33.9.36.6),长石中普通Pb和Pb的单阶段演化模式暗示这些下太华群花岗片麻岩的原岩从地幔中分异时间为2.74土0.33 Ga(2σ),接近花岗片麻岩的形成年龄。因此,下太华群花岗片麻岩纪录了华北克拉通南缘太古代新生地壳,且保留有太古代地壳较低的Pb同位素组成特征。然而,上太华群的花岗片麻岩具有比下太华群花岗片麻岩明显高的207Pb/204Pb比值(15.4-15.5),结合前人的地球化学和年代学数据,认为上太华群花岗片麻岩是太古代地壳部分熔融的产物。(2)斜长角闪岩的Pb同位素组成(206Pb/204Pb=14.1.17.7、207Pb/204Pb=14.6.15.6和208Pb/204Pb=33.6.38.1)比花岗片麻岩略偏高；而以透镜状产出的石榴子石麻粒岩具有更高的Pb同位素(206Pb/204Pb=14.4.17.7、207Pb/204Pb=14.7.15.7和208Pb/204Pb= 33.7-37.7).在207Pb/204Pb vs. 206Pb/204Pb图解上斜长角闪岩和透镜状石榴子石麻粒岩中斜长石的Pb同位素组成构成很好的正线性关系,它们的Pb单阶段演化模式年龄为3.42士0.18 Ga和3.29±0.31 Ga。这两个年龄可能代表了斜长角闪岩和透镜状石榴子石麻粒岩的原岩从地幔中分异出来的年龄。(3)石榴子石麻粒岩岩墙具有相对高的Pb同位素组成(206Pb/204Pb=15.6-17.7.、 207Pb/204Pb=15.1-15.6和208Pb/204Pb=35.5.37.7),而同样为脉状或岩墙产出的辉石麻粒岩长石Pb同位素组成相对较低(206Pb/204Pb=14.6.17.6、207Pb/204Pb=15.0-15.4和208Pb/204Pb=34.4.37.3),但两者都呈脉状或岩墙产出并侵入于太古代花岗片麻岩中,有变余辉长/辉绿结构,并在207Pb/204Pb、208Pb/204Pb vs.206Pb/204Pb图解上呈较好的线性关系,因而给出了Pb单阶段演化年龄为2.62d±0.30 Ga,代表石榴子石麻粒岩岩墙和辉石麻粒岩的原岩于2.62 Ga左右从地幔中分异。(4)为了进一步理解基性岩墙的成因演化历史,选取以石榴子石麻粒岩岩墙THQl3-05为代表,对其进行了锆石的SIMS U-Pb定年、O及Hf同位素地球化学研究,结果显示该岩墙记录有3期明显的构造-岩浆-变质事件：①新太古代晚期岩浆侵位事件(2523±8 Ma)。岩浆锆石正的εHf(t)值(2.88-7.16)显示该基性岩墙是由亏损幔源玄武质岩浆侵位于早先形成的太古代基底冷凝结晶而成,结合较老岩浆锆石略高于正常地幔的ε18O值(6.12‰-7.47‰)暗示了岩浆侵位后受地壳混染并不显著。该岩浆事件与华北克拉通新太古代(～2.50 Ga)广泛存在的地壳再造和少量的地壳增生事件吻合;②古元古代变质作用(1922±6 Ma)。麻粒岩中变质锆石纪录的古元古代变质作用事件与华北克拉通中部造山带普遍遭受变质作用的时期(1.97-1.85 Ga)相一致。锆石正的εHf(t)值(1.61-5.52)说明变质作用过程中Hf同位素体系保持封闭,因此继承了来自亏损地幔原岩的Hf同位素组成。而略低于岩浆锆石的ε18O值(4.85‰-5.769‰)可能是由变质作用过程中发生的高温热液蚀变导致的；③渐新世岩浆活动(31.38±0.15 Ma),该期岩浆作用在华北克拉通属首次发现。麻粒岩中较年轻的岩浆锆石给出了非常好的谐和年龄,这些锆石的εHf(t)值(-3.03-1.69)集中分布于原始地幔岩浆库(CHUR)演化线之上,且具有非常接近于原始地幔的818O值(5.78‰-6.629‰),表明该基性岩墙所记录的渐新世岩浆活动也来源于地幔。(5)更重要的是,太华群变质杂岩长石的Pb同位素组成不均一性还存在于同一样品的不同长石颗粒、甚至同一长石颗粒的不同微区中。如长石增生边、填充于基质中的长石和石榴子石冠状环外长石后成合晶比相应的核部、较大长石斑晶和石榴子石冠状环内早先形成的长石相对富钾贫钙、高的Pb同位素组成,揭示了岩石发生退变质作用时有富钾且高μ的外来熔/流体加入。因而太华群现今不均一的Pb同位素不仅是由不同岩石类型或不同样品初始组成的差异性决定的,还与它们后期经历的退变质作用有关。
[Abstract]:The continental crust is an important bridge connecting the upper crust and the lithosphere mantle . The Archean - Proterozoic lower crust is an important way to study the formation and evolution of the crust in the early continental crust .
The garnet granulite with lenticular output has higher Pb isotopes ( 206 Pb / 204 Pb = 14 . 4 . 17 . 7 , 207 Pb / 204 Pb = 14.7 . 15.7 and 208Pb / 204 Pb = 33.7 - 37.7 ) . In order to further understand the formation and evolution history of amphibolite and lenticular garnet granulite from the mantle . ( 4 ) To further understand the evolution history of the genesis and evolution of the base rock wall , it is suggested that the rock wall has a relatively high Pb isotope composition ( 206 Pb / 204 Pb = 15.6 - 17 . 6 , 207 Pb / 204 Pb = 15.0 - 15.4 and 208Pb / 204 Pb = 34 . 4.37 . 3 ) . The zircon positive 蔚 Hf ( t ) value ( 2.88 - 7.16 ) shows that the basement rock wall is formed by a loss - mantle source basalt magma invasion in the earlier formed Archean basement , suggesting that the magma intrusion is not significant after magma emplacement . The magmatic events are consistent with the extensive crustal recycling and small crustal accretion events in the North China Craton New Archean ( ~ 2.50 Ga ) ; 鈶，

本文编号：1985734