长江中下游地区晚中生代岩浆岩成因和深部过程

发布时间：2018-12-13 20:39

【摘要】：长江中下游地区处于中国东部的中间地带,是中国最重要的多金属成矿带之一,也是中国东部重要的晚中生代岩浆活动带,该区矿产的形成与晚中生代岩浆岩密切相关。晚中生代岩浆岩在该区分布广泛,前人在该区晚中生代岩浆岩研究方面取得了丰硕的成果,但在岩石成因和构造背景等方面仍然存在很大的争议。与专注于单阶段岩浆作用相比,综合对比研究同一构造单元不同阶段、不同类型的岩浆岩能给出更多关于岩石成因和深部过程的详细信息。本文选择铜陵地区小铜官山岩体、小青塘岩体、沙滩脚岩体,繁昌地区滨江岩体、板石岭岩体、浮山岩体,繁昌盆地火山岩(包括中分村组、赤沙组和蝌蚪山组)和宁芜盆地火山岩(包括龙王山组、大王山组、姑山组和娘娘山组)为研究对象,开展详细的全岩地球化学、Sr-Nd同位素、锆石年代学和锆石原位Hf-O同位素研究,以示踪岩浆源区,追踪深部地质演化过程。锆石U-Pb定年结果表明：铜陵地区小铜官山岩体及其中的包体、小青塘岩体和沙滩脚岩体的形成年龄介于140～135 Ma之间；繁昌地区滨江岩体、板石岭岩体和浮山岩体的形成年龄介于127～125 Ma之间；繁昌盆地中分村组、赤沙组和蝌蚪山组火山岩以及宁芜盆地大王山组、姑山组和娘娘山组火山岩的喷发时代均相对集中,介于132～129 Ma之间。长江中下游地区(不包括宁镇)晚中生代岩浆作用可以划分为三个阶段：高钾钙碱性侵入岩(148-133 Ma)、橄榄安粗岩系火山岩和次火山岩(133～127 Ma)和A型花岗岩(127-123 Ma)。铜陵地区的小铜官山岩体、小青塘岩体、沙滩脚岩体属于第一阶段岩浆作用；繁昌盆地和宁芜盆地火山岩属于第二阶段岩浆作用；繁昌地区滨江岩体、板石岭岩体和浮山岩体属于第三阶段岩浆作用。铜陵地区小铜官山岩体及其中的包体、小青塘岩体、沙滩脚岩体样品的岩石类型分别为石英二长闪长岩、闪长岩、花岗闪长岩和花岗闪长斑岩,属于高钾钙碱性系列；这些岩石中锆石的εHf(t)=-45.4～-6.5,δ18O=5.7‰～10.2‰,暗色包体中锆石的εHf(t)=-38.6～-6.5,δ18O=5.7‰～10.1‰;沙滩脚和小青塘岩体的87Sr/86Sr(t)=0.7081-0.7094,εNd(t)=-13.5～8.3。铜陵地区侵入岩化学成分的变化主要归因于源区不同的部分熔融程度以及幔源与壳源岩浆的混合,在岩浆演化过程中存在结晶分异作用,但局限于有限的阶段(Si02=68%-72%)。铜陵地区基性包体是由岩浆混合形成的,岩浆主要起源于被大洋俯冲板块析出流体/熔体交代的富集地幔,其次为太古代下地壳,在基性岩浆侵入到地壳浅部时,少量新元古代地壳物质混染其中；中性侵入岩的源区为源于富集地幔的玄武岩浆底侵并混合了部分古老地壳物质形成的新生加厚下地壳,该源区在石榴子石相的压力环境下部分熔融形成了中性侵入岩,而后经过一定程度的结晶分异(约9%斜长石+5%黑云母+4%角闪石)形成了中酸性侵入岩。宁芜盆地龙王山组、大王山组、姑山组、娘娘山组火山岩样品的岩石类型分别为粗面安山岩、粗面安山岩、安山岩和黝方石响岩,多属于shoshonite岩石系列；娘娘山组火山岩的87Sr/86Sr(t)=0.7081～0.7063,εNd(t)=-2.1～-0.9。宁芜盆地火山岩中锆石的εHf(t)=-13.3～3.8,δ18O=5.4‰～7.6‰。繁昌盆地中分村组、赤沙组、蝌蚪山组火山岩样品的岩石类型分别为流纹岩、粗安岩和流纹岩,其锆石的εHf(t)=-8.2～-2.2,δ180=6.4‰～8.2‰。宁芜盆地火山岩的形成过程中结晶分异作用微弱,姑山组和娘娘山组火山岩起源于受俯冲板块析出流体/熔体交代的富集地幔；龙王山组和大王山组火山岩也起源于这种富集地幔,但有近20%的太古代下地壳物质混染。繁昌盆地各喷发旋回火山岩具有相似的源区,均是由中元古代新生地壳深熔形成的岩浆和富集岩石圈地幔部分熔融形成的岩浆在源区混合后经历一定程度的结晶分异形成。繁昌地区滨江岩体、浮山岩体和板石岭岩体样品的岩石类型分别为中粒花岗岩、钾长花岗岩和石英二长岩,其中,滨江岩体和浮山岩体样品为A2型花岗岩,属于高钾钙碱性系列,板石岭岩体样品为A1型花岗岩,属于shoghonite系列；三个岩体样品的87Sr/86Sr(t)=0.7072-0.7080,εNd(t)=-8.3～-6.6,锆石εHf(t)=-8.0～0, δ18O=6.7‰～10.3‰。滨江岩体和浮山岩体生成过程中存在结晶分异作用,板石岭岩体生成过程中结晶分异作用不明显。滨江岩体和浮山岩体的岩石是经历了花岗质熔体提取的中元古代新生地壳重熔形成的,板石岭岩体的岩石主要起源于交代地幔,并在上侵过程中,受到中元古代地壳物质的混染。长江中下游地区三阶段的岩浆作用揭示了岩浆P-T条件和构造背景的演变,指示了在古太平洋板块低角度俯冲—俯冲角度增加—俯冲板块后撤和由大陆活动边缘弧至弧后拉张构造转换背景下地幔交代、玄武岩浆底侵、部分熔融、岩浆混合等一系列壳幔相互作用的深部过程。
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【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P588.1
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本文编号：2377203