华北克拉通中部南缘古元古代A型花岗岩的年代学和地球化学研究

发布时间：2018-11-17 20:22

【摘要】：本文以华北克拉通中部南缘古元古代A型花岗岩——登封正长花岗岩和上店花岗斑岩为研究对象,对它们进行了系统的岩石学、岩相学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、岩石地球化学、全岩Sr-Nd同位素以及锆石原位Lu-Hf同位素分析和研究,确定了华北克拉通中部南缘古元古代A型花岗岩的形成时代和成因类型,阐明了其岩浆源区性质,进而讨论了它们的岩石成因和形成的构造背景,这为进一步探讨华北克拉通中部南缘古元古代晚期的构造演化提供了约束。1、华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩的形成时代对华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩进行了详细的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究。结果表明,上店花岗斑岩(13H10、13H11)和登封正长花岗岩(DF2-1)中岩浆锆石的~(207)Pb/~(206)Pb比值定年结果分别介于1870~1790 Ma、1868~1771 Ma和1810~1785 Ma之间,其加权平均年龄分别为1801±14 Ma(n=17)、1801±15Ma(n=22)和1795±11 Ma(n=20),即华北克拉通中部南缘上店花岗斑岩和登封正长花岗岩形成于古元古代晚期(~1.80 Ga)。2、华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩的岩石地球化学华北克拉通中部南缘古元古代上店花岗斑岩和登封正长花岗岩具有相似的地球化学特征。它们整体具有高SiO_2(70.30%~82.06%)、富碱(K2O+Na2O=6.79%~11.01%)、贫Ca O(0.10%~0.36%)、P2O5(0.001%~0.15%)和Mg O(0.02%~0.20%)的特征,属于准-弱过铝质钙碱性岩石。它们的稀土元素丰度相对较高(∑REE=132~798×10-6),具富集LREEs和LILEs(如Cs、Rb、K等)、亏损HREE和HSFEs(如Nb、Ta、Zr、Hf等)的特征,表现出明显的Eu负异常(δEu=0.32~0.59)和Sr、P和Ti元素的亏损,与华北克拉通南缘古元古代熊耳群中酸性火山岩的地球化学特征相似。3、华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩的Sr-Nd-Hf同位素组成华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩具有高的Rb/Sr比值(2.26~5.41),导致其初始~(87)Sr/~(86)Sr比值偏高和分散,它们介于0.801822~0.893654之间。Sm-Nd同位素组成则比较均一(~(143)Nd/~(144)Nd=0.511090~0.511222),ε_(Nd(t))值介于㧟6.87~㧟8.94之间,它们的T_(DM1)=2977~2691 Ma,T_(DM2)=3243~3049 Ma。它们的锆石176Hf/177 Hf比值分别介于0.281274~0.281480和0.281347~0.281421之间,它们的初始ε_(Hf(t))值分别介于㧟6.5~㧟14.1和㧟8.4~㧟11.3之间,两阶段模式年龄(T_(DM2))分别变化于3030~2655 Ma和2877~2744 Ma之间,均落于球粒陨石演化线之下。4、华北克拉通中部南缘古元古代花岗岩的成因类型华北克拉通中部南缘古元古代上店和登封花岗岩以高SiO_2和富碱为特征,其富集LILEs、亏损HFSEs以及具有强烈的Sr、P、Ti的负异常。此外,华北克拉通中部南缘古元古代上店和登封花岗岩具有较高的10000Ga/Al比值(2.64~3.74,平均值为3.21)和Rb/Sr比值(2.26~5.41,平均值为3.90),结合上店花岗斑岩和登封正长花岗岩高的全岩锆石饱和温度(755~915℃)以及锆石Ti饱和温度(695~1166℃),暗示它们为A型花岗岩。5、华北克拉通中部南缘古元古代A型花岗岩的源区性质和岩石成因华北克拉通中部南缘古元古代上店和登封花岗岩具有均一的Sm-Nd同位素组成(ε_(Nd(t))=㧟6.87~㧟8.94),低于研究区内古元古代晚期幔源成因的基性岩脉和岩墙的Nd同位素组成(ε_(Nd(t))=㧟0.6~㧟5.5),同时结合低的锆石Hf同位素(ε_(Hf(t))=㧟6.5~㧟14.1)组成和Mg O含量(0.02%~0.20%)以及高的SiO_2含量(70.30%~82.11%),暗示华北克拉通中部南缘古元古代上店和登封花岗岩起源于下部古老大陆地壳物质的部分熔融,且源区不存在幔源岩浆的混合。样品具有中-新太古代的Hf模式年龄(3030~2655 Ma)和Nd模式年龄(3243~3049 Ma),暗示它们的源区物质应为华北克拉通南缘中-新太古代结晶基底。6、华北克拉通中部南缘古元古代A花岗岩形成的构造背景华北克拉通中部南缘古元古代上店和登封A型花岗岩侵位于华北克拉通中部造山带内,结合其板内花岗岩的地球化学特征,表明它们形成于~1.80 Ga华北克拉通东部陆块和西部陆块碰撞造山后的伸展环境。伸展背景下幔源基性岩浆底侵作用导致上部中-新太古代结晶基底物质发生了部分熔融,熔体岩伸展裂隙上升就位形成以上店和登封岩体为代表的华北克拉通中部南缘造山后A型花岗岩。华北克拉通东部和西部陆块的碰撞拼合至少在~1.80 Ga就已经结束。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P588.121

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