华北克拉通兴城早白垩世玄武玢岩锆石、金红石地球化学特征及其地质意义
发布时间：2021-06-13 17:51
华北克拉通在中生代时期发生大规模的岩石圈减薄,伴生的早白垩世火山岩为研究克拉通破坏提供了窗口,但其中镁铁质火山岩成因和岩浆源区性质的争议,制约了对克拉通破坏机制和中生代岩石圈减薄结束时间的认识。本文用激光剥蚀电感耦合等离子质谱（LA-ICP-MS）方法对兴城玄武玢岩中的锆石、金红石进行了系统的微量元素分析,以揭示岩浆源区性质及其演化,并进一步探讨了华北克拉通中生代岩石圈减薄的机制和结束时间。锆石tTi温度计计算结果表明,兴城玄武玢岩锆石结晶温度为695～779℃,平均温度为730℃,说明玄武玢岩可能起源于俯冲带地幔楔交代橄榄岩。微量元素分析结果显示,锆石富集HREE,LREE与HREE分异明显,Nb、Ti亏损,Th、U和Hf相对富集,Ce、Eu呈不同程度的正、负异常;金红石Nb、Ti、Hf等高场强元素呈不同程度富集,Sr明显亏损,无明显的Ce、Eu异常。微量元素特征也显示玄武玢岩岩浆起源于岩石圈地幔交代橄榄岩,后期经历了氧化作用和分离结晶作用。结合区域内相关地质资料,认为兴城玄武玢岩岩浆为古老岛弧型岩浆。华北克拉通中生代岩石圈减薄的结束时间可约束到早白垩世晚期（约105 Ma）,高角度...
【文章来源】：岩石矿物学杂志. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
华北克拉通北缘兴城地区地质简图(据周帅等，2017;Deng et al.,2020a修编)
周晓萍等(2015)锆石U-Pb年代学研究结果表明兴城黑云母二长花岗岩结晶年龄为2 496±18Ma，花岗细晶岩的结晶年龄为2 479±29 Ma，均为古元古代早期岩浆作用的产物。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb获得兴城玄武玢岩喷出年龄为104.8±6.5 Ma(未发表数据)，与华北克拉通集中喷发的时间较吻合，为早白垩世晚期岩浆活动的产物。上述年代学资料表明，出露的3期岩浆岩侵位的先后顺序为黑云母二长花岗岩、花岗细晶岩、玄武玢岩，这与野外穿切关系一致。图3 兴城玄武玢岩显微岩相学特征
锆石Th-U图解显示，Th/U值主要为0.1～1(图6a)，显示锆石为岩浆成因(Belousova et al.,2002;赵志丹等，2018)。锆石结晶温度主要落在了未变质岩浆锆石温度范围内(600～963℃，图6b)，这也说明锆石为岩浆成因。锆石稀土元素总含量为1 211×10-6～5 819×10-6，其中大部分锆石稀土元素含量为1 211×10-6～1 914×10-6，表明兴城玄武玢岩锆石稀土元素总含量整体位于基性岩浆锆石稀土元素总含量(约2 000×10-6)范围之内(吴元保等，2004)。在锆石球粒陨石标准化配分曲线图上，锆石大多表现出HREE富集、LREE亏损以及明显Ce正异常和不同程度Eu负异常的特征(图4b)，这也说明锆石为未变质岩浆锆石(Hoskin and Schaltegger,2003)。此外根据稀土元素判别图解显示大部分锆石样品落在岩浆锆石区域(图7a)，故可以排除热液锆石的可能性。兴城玄武玢岩有少量锆石LREE相对富集(图4b;测点号w-5)，且总稀土元素含量(5 819×10-6)远大于基性岩浆锆石稀土元素总含量。(La/Gd)N-(Th+U)图解显示兴城玄武玢岩锆石(Th+U)与(La/Gd)N没有明显的线性相关关系(R2=0.165;图7b)，说明锆石并非是由放射性诱发晶格损伤导致的稀土元素含量增高(Whitehouse and Kamber,2002)。热液蚀变作用是锆石LREE元素含量增加的另一种重要方式(Fu et al.,2008;Xia et al.,2010)。图7a显示该锆石落在了热液锆石区域，且该锆石结晶温度1 069℃，超出了未变质岩浆锆石上限(图6b)，因此该锆石高Th/U值和高稀土元素含量可能是由于后期热液蚀变所造成。综上，兴城玄武玢岩锆石主要为在封闭岩浆体系中形成的岩浆锆石，但少量锆石可能受到后期热液改造，使其Ti和REE等含量增高。图5 金红石稀土元素球粒陨石标准化图解(a)和微量元素原始地幔标准化图解(b)(标准化数据据Barnes et al.,1988)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Late Mesozoic magmatism in the Jiaodong Peninsula,East China:Implications for crust-mantle interactions and lithospheric thinning of the eastern North China Craton[J]. Yayun Liang,Xuefei Liu,Qingfei Wang,Rui Zhao,Yao Ma. Geoscience Frontiers. 2020(03)
[2]锆石微量元素及其揭示的深部过程[J]. 赵志丹,刘栋,王青,朱弟成,董国臣,周肃,莫宣学. 地学前缘. 2018(06)
[3]缅甸翡翠中锆石的LA-ICP-MS微量元素U-Pb年龄:对其成因的制约[J]. 蔡诗诗,张恩. 光谱学与光谱分析. 2018(06)
[4]辽西兴城—台里韧性剪切带北段变形特征[J]. 刘庆,刘永江,李伟民,温泉波,张丽,范文亮. 世界地质. 2018(02)
[5]华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏[J]. 郑永飞,徐峥,赵子福,戴立群. 中国科学:地球科学. 2018(04)
[6]中国东部与玄武岩有关的锆石巨晶的宝石学及地球化学特征[J]. 艾昊,赵新民,陈倩,龙秋丽,秦娟英. 宝石和宝石学杂志. 2018(01)
[7]地幔地球化学:洋岛玄武岩制约[J]. 黄士春,郑永飞. 中国科学:地球科学. 2017(10)
[8]辽西兴城地区首山南花岗伟晶岩地质特征及其地质意义[J]. 周帅,张梅生,李晓波,王旖旎,刘雪松. 世界地质. 2017(01)
[9]东昆仑山脉晚志留世-早侏罗世花岗类岩石中锆石微量元素地球化学特征及地质意义[J]. 周敖日格勒,戴紧根,李亚林,张海龙. 岩石学报. 2017(01)
[10]辽宁兴城尖山早白垩世火山机构及岩石地球化学特征[J]. 王睿,李世超,刘正宏,秦硕,黄鸿琨,杨进益,苗立志. 世界地质. 2016(03)
博士论文
[1]辽西兴城地区中生代花岗质岩石的成因与地壳演化[D]. 崔芳华.吉林大学 2015
硕士论文
[1]辽西兴城地区上古生界地层序列与沉积环境演化[D]. 张旻旻.吉林大学 2016
本文编号：3228021
【文章来源】：岩石矿物学杂志. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
华北克拉通北缘兴城地区地质简图(据周帅等，2017;Deng et al.,2020a修编)
周晓萍等(2015)锆石U-Pb年代学研究结果表明兴城黑云母二长花岗岩结晶年龄为2 496±18Ma，花岗细晶岩的结晶年龄为2 479±29 Ma，均为古元古代早期岩浆作用的产物。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb获得兴城玄武玢岩喷出年龄为104.8±6.5 Ma(未发表数据)，与华北克拉通集中喷发的时间较吻合，为早白垩世晚期岩浆活动的产物。上述年代学资料表明，出露的3期岩浆岩侵位的先后顺序为黑云母二长花岗岩、花岗细晶岩、玄武玢岩，这与野外穿切关系一致。图3 兴城玄武玢岩显微岩相学特征
锆石Th-U图解显示，Th/U值主要为0.1～1(图6a)，显示锆石为岩浆成因(Belousova et al.,2002;赵志丹等，2018)。锆石结晶温度主要落在了未变质岩浆锆石温度范围内(600～963℃，图6b)，这也说明锆石为岩浆成因。锆石稀土元素总含量为1 211×10-6～5 819×10-6，其中大部分锆石稀土元素含量为1 211×10-6～1 914×10-6，表明兴城玄武玢岩锆石稀土元素总含量整体位于基性岩浆锆石稀土元素总含量(约2 000×10-6)范围之内(吴元保等，2004)。在锆石球粒陨石标准化配分曲线图上，锆石大多表现出HREE富集、LREE亏损以及明显Ce正异常和不同程度Eu负异常的特征(图4b)，这也说明锆石为未变质岩浆锆石(Hoskin and Schaltegger,2003)。此外根据稀土元素判别图解显示大部分锆石样品落在岩浆锆石区域(图7a)，故可以排除热液锆石的可能性。兴城玄武玢岩有少量锆石LREE相对富集(图4b;测点号w-5)，且总稀土元素含量(5 819×10-6)远大于基性岩浆锆石稀土元素总含量。(La/Gd)N-(Th+U)图解显示兴城玄武玢岩锆石(Th+U)与(La/Gd)N没有明显的线性相关关系(R2=0.165;图7b)，说明锆石并非是由放射性诱发晶格损伤导致的稀土元素含量增高(Whitehouse and Kamber,2002)。热液蚀变作用是锆石LREE元素含量增加的另一种重要方式(Fu et al.,2008;Xia et al.,2010)。图7a显示该锆石落在了热液锆石区域，且该锆石结晶温度1 069℃，超出了未变质岩浆锆石上限(图6b)，因此该锆石高Th/U值和高稀土元素含量可能是由于后期热液蚀变所造成。综上，兴城玄武玢岩锆石主要为在封闭岩浆体系中形成的岩浆锆石，但少量锆石可能受到后期热液改造，使其Ti和REE等含量增高。图5 金红石稀土元素球粒陨石标准化图解(a)和微量元素原始地幔标准化图解(b)(标准化数据据Barnes et al.,1988)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Late Mesozoic magmatism in the Jiaodong Peninsula,East China:Implications for crust-mantle interactions and lithospheric thinning of the eastern North China Craton[J]. Yayun Liang,Xuefei Liu,Qingfei Wang,Rui Zhao,Yao Ma. Geoscience Frontiers. 2020(03)
[2]锆石微量元素及其揭示的深部过程[J]. 赵志丹,刘栋,王青,朱弟成,董国臣,周肃,莫宣学. 地学前缘. 2018(06)
[3]缅甸翡翠中锆石的LA-ICP-MS微量元素U-Pb年龄:对其成因的制约[J]. 蔡诗诗,张恩. 光谱学与光谱分析. 2018(06)
[4]辽西兴城—台里韧性剪切带北段变形特征[J]. 刘庆,刘永江,李伟民,温泉波,张丽,范文亮. 世界地质. 2018(02)
[5]华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏[J]. 郑永飞,徐峥,赵子福,戴立群. 中国科学:地球科学. 2018(04)
[6]中国东部与玄武岩有关的锆石巨晶的宝石学及地球化学特征[J]. 艾昊,赵新民,陈倩,龙秋丽,秦娟英. 宝石和宝石学杂志. 2018(01)
[7]地幔地球化学:洋岛玄武岩制约[J]. 黄士春,郑永飞. 中国科学:地球科学. 2017(10)
[8]辽西兴城地区首山南花岗伟晶岩地质特征及其地质意义[J]. 周帅,张梅生,李晓波,王旖旎,刘雪松. 世界地质. 2017(01)
[9]东昆仑山脉晚志留世-早侏罗世花岗类岩石中锆石微量元素地球化学特征及地质意义[J]. 周敖日格勒,戴紧根,李亚林,张海龙. 岩石学报. 2017(01)
[10]辽宁兴城尖山早白垩世火山机构及岩石地球化学特征[J]. 王睿,李世超,刘正宏,秦硕,黄鸿琨,杨进益,苗立志. 世界地质. 2016(03)
博士论文
[1]辽西兴城地区中生代花岗质岩石的成因与地壳演化[D]. 崔芳华.吉林大学 2015
硕士论文
[1]辽西兴城地区上古生界地层序列与沉积环境演化[D]. 张旻旻.吉林大学 2016
本文编号：3228021
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