华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的岩石成因：年代学和Sr-Nd-Hf同位素的制约

发布时间：2017-08-06 05:04

  本文关键词：华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的岩石成因：年代学和Sr-Nd-Hf同位素的制约

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【摘要】：本文以华北地块中部早白垩世代表性碱性侵入岩——研究区南部的二峰山霓辉二长岩、中部的黄龙垴霓辉正长岩和水冶霓霞正长岩以及北部的狐偃山石英二长岩为研究对象,对它们进行了系统的矿物学、岩石学、全岩地球化学以及Sr-Nd同位素分析,并对其中3个碱性侵入岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和原位Hf同位素分析,确定了华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的形成时代,阐明了早白垩世碱性侵入岩的源区性质和岩石成因,探讨了早白垩世碱性侵入岩形成的构造背景,进而揭示了华北地块中部早白垩世岩石圈地幔的属性和深部地球动力学过程。1、华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的形成时代对研究区南部二峰山霓辉二长岩、中部黄龙垴霓辉正长岩和北部狐偃山石英二长岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析。结果表明,岩浆锆石的定年结果分别介于128 Ma~132 Ma、124 Ma~136 Ma和123 Ma~139 Ma之间,其206Pb/238U加权平均年龄分别为130 Ma、127 Ma和130 Ma,即华北地块中部碱性侵入岩形成于早白垩世。2、华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的岩石地球化学华北地块中部早白垩世碱性侵入岩具有相似的地球化学特征。整体具低硅和富碱的特征,属于高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石。它们的Si O2介于59.40%~63.10%之间,Mg O变化于0.21%~1.37%之间,(Na2O+K2O)为8.20%~14.38%。早白垩世碱性侵入岩富集大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Ba、Sr)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSEs,如Nb、Ta、Ti)和重稀土元素(HREE),具有明显的Pb正异常和弱的Eu异常(δEu=0.92~1.13)。它们的∑REE介于74.6×10-6~188×10-6之间,∑LREE变化于67.6×10-6~170×10-6之间,∑HREE变化于3.12×10-6~17.8×10-6之间,∑LREE/∑HREE=8.52~26.7,(La/Yb)N=9.10~26.1。3、华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的Sr-Nd-Hf同位素组成华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的初始87Sr/86Sr比值相对分散,但Nd同位素组成比较集中,所有样品的εNd(t)值变化于-20.07~-13.31之间,平均值为-16.30。其中,研究区南部二峰山霓辉二长岩的(87Sr/86Sr)i比值为0.706344,εNd(t)值为-16.88;中部黄龙垴霓辉正长岩的(87Sr/86Sr)i比值介于0.705060~0.705243之间,εNd(t)值变化于-18.17~-16.38之间;中部水冶霓霞正长岩的(87Sr/86Sr)i比值缺失,εNd(t)值为-20.07;而北部狐偃山石英二长岩的(87Sr/86Sr)i比值为0.706654,其εNd(t)值为-13.31。华北地块中部早白垩世碱性侵入岩中岩浆锆石的原位Hf同位素组成相类似,它们均位于华北克拉通富集型地幔和华北克拉通下地壳Hf同位素组成范围之间。其中,南部二峰山霓辉二长岩锆石的176Hf/177Hf比值介于0.281926~0.282119之间,εHf(t)值变化于-27.69~-20.67之间,二阶段模式年龄(TDM2)为2490 Ma~2924 Ma;中部黄龙垴霓辉正长岩锆石的176Hf/177Hf比值介于0.282006~0.282165之间,εHf(t)值变化于-24.38~-18.8之间,TDM2为2372 Ma~2723 Ma;北部狐偃山石英二长岩锆石的176Hf/177Hf比值变化于0.281905~0.282219之间,εHf(t)值介于-28.42~-17.36之间,TDM2为2280 Ma~2970 Ma。4、华北地块中部早白垩世碱性侵入岩的岩石成因及其形成的构造背景华北地块中部早白垩世碱性侵入岩具有相对低Si O2(59.40%~63.10%)、富Na和相对富集LILEs(如Rb、Ba、Sr)以及LREE丰度(67.6×10-6~170×10-6)的特征,说明它们具有富集型地幔源区的属性。然而,相对高的初始87Sr/86Sr比值(0.7051~0.7067)和相对低的εNd(t)值(-20.07~-13.31)、锆石εHf(t)值(-28.4~-17.4)以及HFSEs(如Nb、Ta)的亏损和明显的Pb正异常,暗示它们同时具有华北地块下地壳物质的源区特征。上述研究结合碱性侵入岩中古元古代继承锆石的存在,暗示华北地块中部碱性侵入岩的原始岩浆起源于受拆沉的古元古代造山带下地壳物质熔融的熔体交代的富集型岩石圈地幔的部分熔融。华北地块中部碱性侵入岩形成于早白垩世,这与华北地块乃至中国东部中生代最强烈的一次岩浆事件的时间相一致,同时与中国东部NNE向大型伸展构造和拉分盆地的广泛发育相对应,结合华北地块早白垩世时期双峰式岩浆作用的存在,暗示它们形成于岩石圈伸展的构造背景,与古太平洋板块西向俯冲的地球动力学背景相对应。
【关键词】：碱性岩 年代学 地球化学 Sr-Nd-Hf同位素 岩石成因 华北地块中部
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P597.3;P588.12
【目录】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景和选题依据12-15
• 1.2 研究思路及拟解决的关键问题15
• 1.2.1 研究思路15
• 1.2.2 拟解决的关键问题15
• 1.3 本论文完成的工作量15-17
• 第2章 研究区早白垩世碱性侵入岩的岩体地质和岩相学17-27
• 2.1 区域地质概况17-19
• 2.2 岩体地质和岩相学19-27
• 2.2.1 二峰山岩体19-21
• 2.2.2 黄龙垴岩体21-23
• 2.2.3 水冶岩体23-25
• 2.2.4 狐偃山岩体25-27
• 第3章 研究区早白垩世碱性侵入岩的年代学27-37
• 3.1 分析方法27-28
• 3.1.1 样品的采集、分选和制靶27-28
• 3.1.2 锆石LA-ICP-MS U-Pb测定28
• 3.2 分析结果28-37
• 3.2.1 二峰山霓辉二长岩28-30
• 3.2.2 黄龙垴霓辉正长岩30-31
• 3.2.3 狐偃山石英二长岩31-37
• 第4章 研究区早白垩世碱性侵入岩的岩石地球化学37-45
• 4.1 分析方法37-38
• 4.1.1 主量元素37
• 4.1.2 微量元素37-38
• 4.2 分析结果38-45
• 4.2.1 主量元素38-40
• 4.2.2 微量元素40-45
• 第5章 研究区早白垩世碱性侵入岩的Sr-Nd-Hf同位素组成45-55
• 5.1 分析方法45-46
• 5.1.1 全岩Sr-Nd同位素45
• 5.1.2 锆石原位Hf同位素45-46
• 5.2 分析结果46-55
• 5.2.1 全岩Sr-Nd同位素46-48
• 5.2.2 锆石原位Hf同位素48-55
• 第6章 研究区早白垩世碱性侵入岩的岩石成因和形成的构造背景55-63
• 6.1 早白垩世碱性侵入岩的形成时代55-56
• 6.2 早白垩世碱性侵入岩的岩石成因56-60
• 6.3 早白垩世碱性侵入岩形成的构造背景60-63
• 第7章 结论63-64
• 参考文献64-75
• 作者简介及科研成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭碧莹;赵志强;孔华;张强;;锆石微区原位同位素和微量元素测定的新进展[J];地质找矿论丛;2014年03期

2 郭慧丽;徐佩芬;张福勤;;华北克拉通及东邻西太平洋活动大陆边缘地区的P波速度结构:对岩石圈减薄动力学过程的探讨[J];地球物理学报;2014年07期

3 陈艳;张招崇;朱江;;河南省安林矽卡岩型铁矿的成岩时代和成矿物质来源探讨[J];岩石学报;2014年05期

4 朱日祥;徐义刚;朱光;张宏福;夏群科;郑天愉;;华北克拉通破坏[J];中国科学:地球科学;2012年08期

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本文编号：628430