菲律宾吕宋岛Zambales蛇绿岩地球化学特征及其大地构造意义

发布时间：2018-03-20 18:36

本文选题：Zambales蛇绿岩　切入点：锆石SIMS　出处：《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：蛇绿岩是保存于造山带的海洋岩石圈残片,菲律宾群岛位于特提斯域与太平洋域相互作用的前锋地带,其蛇绿岩记录了两构造域相互作用的关键信息。吕宋岛Zambales蛇绿岩是菲律宾蛇绿岩中最为重要的一组,呈南北走向,自北向南被断层分割为三大块体,即Masinloc块体、Cabangan块体和San Antonio块体。过去岩石学、地球化学和年代学研究认为位于Masinloc块体北部的Acoje和San Antonio块体为中侏罗世-早白垩世IA(岛弧)性质的蛇绿岩(统称Acoje蛇绿岩),而位于Masinloc块体南部的Coto和Cabangan块体为始新世MOR(洋中脊)-IA过渡型蛇绿岩(统称Coto蛇绿岩)。过去研究虽然在地球化学特征方面对Acoje蛇绿岩和Coto蛇绿岩取得了高度的认识,但对于它们的形成时代并没有一致的结论,因而其形成过程和构造属性也没有得到更好的限制。本选题在前人研究基础上通过对Zambales蛇绿岩开展年代学、地球化学研究,讨论它的属性、成因及演化过程。本研究对Acoje蛇绿岩San Antonio块体辉长岩和Coto蛇绿岩Masinloc块体橄榄辉长岩的锆石进行SIMS微区U-Pb法定年,获得两期年龄,分别为42.53±0.63 Ma和243.5±2.7 Ma。前者与过去通过石英闪长岩岩墙的多颗锆石全溶U-Pb法年龄(44.2±0.9 Ma)一致,但与燧石岩中放射虫给出的年代(中侏罗世-早白垩世)相差甚远,因此Acoje蛇绿岩洋壳结晶年龄不晚于始新世。后者比过去斜长花岗岩和闪长岩多颗粒锆石全溶法U-Pb年龄(45.1±0.6 Ma)要老很多,且比中侏罗世-早白垩世燧石岩老,该年龄可以将Coto蛇绿岩的洋壳结晶年龄追溯到中三叠世。通过对Acoje蛇绿岩San Antonio块体辉长岩、玄武质岩墙、堆晶辉石岩,Masinloc块体Acoje堆晶辉石岩、橄榄辉长岩、纯橄岩和浸染状铬铁岩进行地球化学分析,发现Acoje蛇绿岩所有岩石样品都具有明显的Nb、Ta负异常和富集Rb、Ba和Pb等大离子亲石元素,表明形成于俯冲带构造环境之下。另外,Nb和Ta负异常归因于蛇绿岩的源区,即地幔楔自身,而非Th、U和La随俯冲带流体的加入。对San Antonio块体玄武质岩墙经REE球粒陨石标准化后呈现出类似N-MORB的配分型式,∑REE(稀土元素总量)较N-MORB低且轻稀土元素(LREE)和重稀土元素(HREE)分异程度高,高场强元素构造环境判别图解一致表明为岛弧性质。综合表明Acoje蛇绿岩是年龄不年轻于始新世的岛弧残片。Masinloc块体Acoje辉长岩-橄榄辉石岩-纯橄岩互层和堆晶辉石岩呈现出类似N-MORB的REE和不相容元素配分型式,但各元素含量均较N-MORB低,为岩浆堆晶的产物。而块状纯橄岩和浸染状铬铁岩REE成“U”形,为俯冲带环境下已高度亏损的地幔楔与玻安质流体反应后形成的。二者均富集Pb而亏损Sr,且强烈亏损Nb、Ta、Zr、Hf和Y元素,其中Zr、Hf和Y负异常为结晶分异成因。对Coto蛇绿岩Cabangan块体的辉绿岩岩墙、斜长花岗岩岩墙、堆晶辉石岩,以及Masinloc块体Coto矿区内的辉长岩、辉绿岩岩墙、纯橄岩和方辉橄榄岩进行地球化学研究,Coto蛇绿岩所有岩石样品也都具有明显的Nb、Ta负异常和富集Rb、Ba和Pb等大离子亲石元素,也是俯冲带构造环境下的产物。其中Cabangan块体辉绿岩席状岩墙呈现出N-MORB特征,高场强元素构造环境判别图解综合显示MOR环境,与过去的认识吻合,为弧后盆地岩石圈的残片,而后期侵入到Coto矿区堆晶辉长岩的辉绿岩岩墙为岛弧性质,代表后期侵入的岛弧岩浆。Coto橄榄辉长岩、辉石岩和纯橄岩均为堆晶岩,主要成分分别受斜长石、单斜辉石和橄榄石控制,三者均具明显Nb、Ta、Zr、Hf、Ti和Y负异常,其中橄榄辉长岩REE强烈亏损,而辉石岩和纯橄岩仅LRRE强烈亏损。Coto方辉橄榄岩REE呈“U”形分布,其成因同Acoje蛇绿岩里具“U”形REE特征的纯橄岩。结合本研究在Zambales蛇绿岩年代学上的重大发现和地球化学证据,以及过去在年代学、岩石学和地球化学上的研究成果,本研究认为Coto蛇绿岩代表弧后盆地扩张脊形成的海洋岩石圈,其年龄可以追溯到中三叠世,Acoje蛇绿岩为岛弧岩石圈的残片,虽始新世是Zambales地区重要的岛弧岩浆活动期,但其年龄不年轻于始新世。为了解释Zambales蛇绿岩的配置关系,本研究提出中三叠世Coto蛇绿岩所代表的弧后盆地是始新世岛弧岩浆活动的基底。该构造模型认为中三叠世时存在一俯冲带形成Coto弧后盆地,该弧后盆地形成后至少有一部分盆地一直保留到始新世,以致沉积了中侏罗世-早白垩世燧石岩,始新世时在Coto盆地边缘或盆地内部形成了新的俯冲带,俯冲流体强烈作用于Coto盆地基底的地幔,以致Coto亏损地幔进一步部分熔融形成岛弧岩浆,因而形成了Zambales及其东部地区广泛分布的始新世岛弧岩浆岩。另外,始新世新形成的俯冲带可能与Hall(2002)模型一致,即始新世时太平洋(或古太平洋)中生代以来向欧亚大陆俯冲后撤的俯冲带停止转换为古南海向南-南东向俯冲,而中三叠世Coto蛇绿岩可能为印支期古特提斯洋向华南-印支大陆俯冲所形成的弧后盆地的一部分。
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【学位授予单位】：中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P736

【参考文献】