北山造山带大陆地壳的形成与演化
发布时间：2021-08-31 18:03
北山造山带是中亚造山带南缘最后一块拼图,其位于华北克拉通和塔里木克拉通衔接处,且连接着南天山缝合带和索伦缝合带,其对中亚造山带南缘汇聚、增生、拼合以及稳定过程具有重要约束力。北山造山带经历了多期次岩浆-变质事件,形成了一系列复杂的元古代至中生代岩浆-变质-沉积序列。本文立足于野外区域地质调研,对造山带内出露的中元古代-晩古生代火成岩进行了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素和全岩地球化学研究,确定了研究区前寒武纪微陆块的分布范围、起源及其与Nuna-Rodinia超大陆演化的关联,厘定了古生代岩浆活动的时空分布规律,解析了不同时代岩石单元的成因和形成环境,从而为探讨北山造山带大陆地壳的形成、演化及对应的构造过程提供了依据。高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学结果显示北山造山带内构造热事件主要发生于元古宙和显生宙。北山造山带南部古堡泉及雅丹地区眼球状片麻岩侵位时代分别为900-890 Ma和933±2 Ma,锆石的继承核年龄一般为中元古代。旧井地区花岗质片麻岩的锆石U-Pb年龄为1450-1401 Ma;同时,出露于旧井、桥湾和石板墩等地区的晚古生代岩体中含有大量捕获锆...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：273 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
造山带的主要类型：(a)碰撞造山带；(b)增生造山带；(c)陆内造山带(Cawoodetal.,2009)
中国地质大学博士学位论文3图1-2中亚造山带构造组成及其周边构造单元(Xiaoetal.,2015)Fig.1-2TectonicmapofthemaincomponentsoftheCentralAsianOrogenicBelt,showingtheKazakhstan,Mongolia,andTarim-NorthChinacollagesystems,separatedbytheErqisfaultzoneandtheSouthTianshan-Solonkersutures(Xiaoetal.,2015)1.2研究现状及存在问题1.2.1大陆地壳生长大陆地壳是人类活动的主要场所，其为人类及其它生命的进化提供了丰富的物质资源，也为其它圈层(如水圈、大气圈等)的演化创造了独特的条件。然而，对于大陆地壳的形成演化机制一直存在争论(Albarède,1998;Condie,2000;HawkesworthandKemp,2006a;Kempetal.,2006;Rudnick,1995;Wildeetal.,2001)。讨论大陆地壳的起源、生长和演化，其核心在于阐释大陆地壳的生长速率及主要生长期。一般认为，大陆地壳生长是指幔源岩浆及其分异产物通过某种地质过程添加到地壳中致使其质量和体积增加的过程。其形式主要包括:1)由俯冲引起的弧岩浆活动和弧增生；2)地幔柱驱动幔源物质对先存地壳的底侵作用；3)地幔柱驱动的大洋高原增生及4)由碰撞造山或重力不均衡导致的岩石圈拆沉引起的地幔物质上涌等(Albarède,1998;McCullochandBennett,1994;SteinandHofmann,1994;TarneyandJones,1994)。过去数十年间，地质学家围绕地球早期大陆地壳的形成机制进行了激烈的探讨，通过大量分析全岩Sr-Nd及锆石Hf-O同位素数据，不同的学者对地壳生长模式提出了多种观点，包括渐进生长(HurleyandRand,1969)、稳定生长(Harrison
4袁禹：北山造山带大陆地壳的形成与演化etal.,2005,2008)和幕式生长(Condie,1998,2000,2009;McCullochandBennett,1994)等模型(图1-3)。上述模型均认为在前寒武纪期间，超过90%的大陆地壳已经形成，而显生宙以来，汇聚板块边缘地壳物质的净增效率几乎可以忽略，也就是说显生宙时期大陆地壳的体积在通过俯冲或拆沉返回地幔与通过弧岩浆增长之间维持了动态平衡。然而，最近研究发现，中国东北地区火成岩具有较年轻的Nd模式年龄(500-1000Ma)、低的Sr同位素组成87Sr/86Sr(0.705±0.001)以及正的εNd(t)值(0-+4)，可能指示了大规模新生地壳的形成(Wuetal.,2000)。世界上其它地区也报道了类似的发现，如北美Cordilleran岩基(Samsonetal.,1989)和阿巴拉契亚山脉(Whalenetal.,1996)以及澳大利亚东南部Lachlan和NewEngland褶皱带(Keayetal.,1997;Kingetal.,1997)。因此，显生宙以来陆壳增长事件是否显著亟需进一步研讨。图1-3大陆地壳生长曲线(据Cawoodetal.(2013a))Fig.1-3Growthcurveofthecontinentalcrust(Cawoodetal.,2013a)Jahn(2000a,b)系统的分析了中亚造山带内显生宙花岗质岩石(500-120Ma)的Nd同位素组成，提出中亚造山带在显生宙期间形成了大量的新生陆壳，且幔源岩浆为这些花岗岩贡献了70%-100%物源。Hongetal.(2001,2004)对比分析了中亚造山带与其它造山带花岗质岩石的Nd同位素差异，也得出了类似的结论；然而，这些研究忽视了花岗岩的侵入时代及产出背景；相反，Krneretal.(2017)综合分析了中亚造山带内不同地质单元的性质和岩石组合特征，推断中亚造山带内新生地壳的产量被高估了，最多不会超过20%；并综合野外地质及同位素特征绘制了中亚造山带内地壳演化的空间分布图(图1-4)。同时，Safonova(2017)提出，同位素特征(全岩Nd或锆石Hf)?
【参考文献】：
期刊论文
[1]北山南部早二叠世A型流纹岩地球化学特征及其地球动力学意义[J]. 许伟,徐学义,牛亚卓,陈高潮,史冀忠,魏建设,宋博,张宇轩. 岩石学报. 2018(10)
[2]敦煌造山带南部红柳峡混杂带基质的沉积学、地球化学和年代学特征及其大地构造意义[J]. 石梦岩,侯泉林,吴春明,王浩,程南南,张谦,PHAM Van Tho. 岩石学报. 2018(07)
[3]敦煌造山带岩石-构造组合特征及其构造环境[J]. 石梦岩,侯泉林,吴春明,王浩,陈泓旭. 地质通报. 2017(Z1)
[4]阿拉善北部宗乃山地区片麻岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其构造归属探讨[J]. 史兴俊,张磊,王涛,张建军,刘明华,周红升,严育通. 岩石学报. 2016(11)
[5]北山南带音凹峡地区酸性火山岩年代学、地球化学研究:二叠纪裂谷岩浆作用的新证据[J]. 郑荣国,王云佩,张昭昱,张文,孟庆鹏,吴泰然. 大地构造与成矿学. 2016(05)
[6]北山地区照壁山南A型花岗岩地球化学特征及构造意义[J]. 王怀涛,任文秀,赵淇馨,刘子锐,王庭超,赵洪星. 西北地质. 2016(01)
[7]甘肃北山明舒井岩体形成年龄、地球化学特征及其地质意义[J]. 李小菲,张成立,李雷,包志安,张帮禄,魏强. 岩石学报. 2015(09)
[8]内蒙古北山地区月牙山蛇绿质构造混杂岩带地质特征、形成时代及大地构造意义[J]. 胡新茁,赵国春,胡新悦,廖云峰,程海峰. 地质通报. 2015(Z1)
[9]北山造山带南部片麻岩和花岗闪长岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素:中元古代的岩浆作用与地壳生长[J]. 贺振宇,孙立新,毛玲娟,宗克清,张泽明. 科学通报. 2015(04)
[10]北山造山带南部早古生代构造演化:来自花岗岩的约束[J]. 贺振宇,宗克清,姜洪颖,向华,张泽明. 岩石学报. 2014(08)
本文编号：3375361
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：273 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
造山带的主要类型：(a)碰撞造山带；(b)增生造山带；(c)陆内造山带(Cawoodetal.,2009)
中国地质大学博士学位论文3图1-2中亚造山带构造组成及其周边构造单元(Xiaoetal.,2015)Fig.1-2TectonicmapofthemaincomponentsoftheCentralAsianOrogenicBelt,showingtheKazakhstan,Mongolia,andTarim-NorthChinacollagesystems,separatedbytheErqisfaultzoneandtheSouthTianshan-Solonkersutures(Xiaoetal.,2015)1.2研究现状及存在问题1.2.1大陆地壳生长大陆地壳是人类活动的主要场所，其为人类及其它生命的进化提供了丰富的物质资源，也为其它圈层(如水圈、大气圈等)的演化创造了独特的条件。然而，对于大陆地壳的形成演化机制一直存在争论(Albarède,1998;Condie,2000;HawkesworthandKemp,2006a;Kempetal.,2006;Rudnick,1995;Wildeetal.,2001)。讨论大陆地壳的起源、生长和演化，其核心在于阐释大陆地壳的生长速率及主要生长期。一般认为，大陆地壳生长是指幔源岩浆及其分异产物通过某种地质过程添加到地壳中致使其质量和体积增加的过程。其形式主要包括:1)由俯冲引起的弧岩浆活动和弧增生；2)地幔柱驱动幔源物质对先存地壳的底侵作用；3)地幔柱驱动的大洋高原增生及4)由碰撞造山或重力不均衡导致的岩石圈拆沉引起的地幔物质上涌等(Albarède,1998;McCullochandBennett,1994;SteinandHofmann,1994;TarneyandJones,1994)。过去数十年间，地质学家围绕地球早期大陆地壳的形成机制进行了激烈的探讨，通过大量分析全岩Sr-Nd及锆石Hf-O同位素数据，不同的学者对地壳生长模式提出了多种观点，包括渐进生长(HurleyandRand,1969)、稳定生长(Harrison
4袁禹：北山造山带大陆地壳的形成与演化etal.,2005,2008)和幕式生长(Condie,1998,2000,2009;McCullochandBennett,1994)等模型(图1-3)。上述模型均认为在前寒武纪期间，超过90%的大陆地壳已经形成，而显生宙以来，汇聚板块边缘地壳物质的净增效率几乎可以忽略，也就是说显生宙时期大陆地壳的体积在通过俯冲或拆沉返回地幔与通过弧岩浆增长之间维持了动态平衡。然而，最近研究发现，中国东北地区火成岩具有较年轻的Nd模式年龄(500-1000Ma)、低的Sr同位素组成87Sr/86Sr(0.705±0.001)以及正的εNd(t)值(0-+4)，可能指示了大规模新生地壳的形成(Wuetal.,2000)。世界上其它地区也报道了类似的发现，如北美Cordilleran岩基(Samsonetal.,1989)和阿巴拉契亚山脉(Whalenetal.,1996)以及澳大利亚东南部Lachlan和NewEngland褶皱带(Keayetal.,1997;Kingetal.,1997)。因此，显生宙以来陆壳增长事件是否显著亟需进一步研讨。图1-3大陆地壳生长曲线(据Cawoodetal.(2013a))Fig.1-3Growthcurveofthecontinentalcrust(Cawoodetal.,2013a)Jahn(2000a,b)系统的分析了中亚造山带内显生宙花岗质岩石(500-120Ma)的Nd同位素组成，提出中亚造山带在显生宙期间形成了大量的新生陆壳，且幔源岩浆为这些花岗岩贡献了70%-100%物源。Hongetal.(2001,2004)对比分析了中亚造山带与其它造山带花岗质岩石的Nd同位素差异，也得出了类似的结论；然而，这些研究忽视了花岗岩的侵入时代及产出背景；相反，Krneretal.(2017)综合分析了中亚造山带内不同地质单元的性质和岩石组合特征，推断中亚造山带内新生地壳的产量被高估了，最多不会超过20%；并综合野外地质及同位素特征绘制了中亚造山带内地壳演化的空间分布图(图1-4)。同时，Safonova(2017)提出，同位素特征(全岩Nd或锆石Hf)?
【参考文献】：
期刊论文
[1]北山南部早二叠世A型流纹岩地球化学特征及其地球动力学意义[J]. 许伟,徐学义,牛亚卓,陈高潮,史冀忠,魏建设,宋博,张宇轩. 岩石学报. 2018(10)
[2]敦煌造山带南部红柳峡混杂带基质的沉积学、地球化学和年代学特征及其大地构造意义[J]. 石梦岩,侯泉林,吴春明,王浩,程南南,张谦,PHAM Van Tho. 岩石学报. 2018(07)
[3]敦煌造山带岩石-构造组合特征及其构造环境[J]. 石梦岩,侯泉林,吴春明,王浩,陈泓旭. 地质通报. 2017(Z1)
[4]阿拉善北部宗乃山地区片麻岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其构造归属探讨[J]. 史兴俊,张磊,王涛,张建军,刘明华,周红升,严育通. 岩石学报. 2016(11)
[5]北山南带音凹峡地区酸性火山岩年代学、地球化学研究:二叠纪裂谷岩浆作用的新证据[J]. 郑荣国,王云佩,张昭昱,张文,孟庆鹏,吴泰然. 大地构造与成矿学. 2016(05)
[6]北山地区照壁山南A型花岗岩地球化学特征及构造意义[J]. 王怀涛,任文秀,赵淇馨,刘子锐,王庭超,赵洪星. 西北地质. 2016(01)
[7]甘肃北山明舒井岩体形成年龄、地球化学特征及其地质意义[J]. 李小菲,张成立,李雷,包志安,张帮禄,魏强. 岩石学报. 2015(09)
[8]内蒙古北山地区月牙山蛇绿质构造混杂岩带地质特征、形成时代及大地构造意义[J]. 胡新茁,赵国春,胡新悦,廖云峰,程海峰. 地质通报. 2015(Z1)
[9]北山造山带南部片麻岩和花岗闪长岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素:中元古代的岩浆作用与地壳生长[J]. 贺振宇,孙立新,毛玲娟,宗克清,张泽明. 科学通报. 2015(04)
[10]北山造山带南部早古生代构造演化:来自花岗岩的约束[J]. 贺振宇,宗克清,姜洪颖,向华,张泽明. 岩石学报. 2014(08)
本文编号：3375361
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