河北邯邢地区早白垩世岩浆作用及成矿意义

发布时间：2017-08-21 20:49

  本文关键词：河北邯邢地区早白垩世岩浆作用及成矿意义

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【摘要】：自中生代以来,华北克拉通进入构造活化阶段,发生强烈的构造岩浆活动,并伴随大规模的成矿作用及主要伸展盆地的形成。邯邢地区位于华北克拉通中部,区内早白垩世岩浆活动不仅能够直接记录大陆岩石圈地幔的热-化学状态,同时能帮助更好的理解华北克拉通破坏的时空演化规律及其深部地球动力学背景。另一方面,“邯邢式铁矿”属于太行山成矿带中的具有典型代表的大型矽卡岩型铁矿床,早白垩世闪长质岩石是本区矽卡岩型铁矿的主要成矿母岩,而早白垩世正长岩目前尚未发现与之相关的具有工业价值的矿产。通过对成矿岩体与非成矿岩体的对比研究,有助于对区域铁矿床的勘探和评价,具有直接的指导意义。本论文以华北克拉通中部邯邢地区早白垩世侵入岩为研究对象,对它们进行详细的岩相学、矿物学、锆石U-Pb年代学、全岩主微量元素、Sr-Nd同位素、锆石Hf-O同位素,对侵入岩的源区性质、形成机制等方面进行科学探讨,并进而为约束华北克拉通中生代岩浆作用动力学机制提供资料。同时,对成矿岩体与非成矿岩体的岩石学,地球化学,岩石化学,同位素等特征进行对比研究,总结成矿岩体与非成矿岩体的判别标志。邯邢地区侵入岩在空间上组成了三个岩带,呈北北东向串珠状分布。其中,西部岩带以符山岩体为主体,主要组成岩石为辉长闪长岩、角闪闪长岩、闪长岩、斑状角闪闪长岩；中部岩带又名武安杂岩体,主要包括綦村、新城、矿山村、武安、固镇等岩体,钻探证明他们在深部断续相连,其岩性的变化种类很多,范围从闪长岩到二长岩,主要岩性有：闪长岩、二长岩、石英二长闪长岩、石英二长岩、黑云母角闪闪长岩、斑状角闪闪长岩、闪长玢岩；东部岩带以洪山岩体为主体,岩性主要为中粗粒黑云辉石正长岩、浅色正长岩。LA-ICP MS锆石U-Pb定年结果表明,西部角闪闪长岩系列的侵位年龄在140-119Ma,中部闪长岩-二长岩系列的侵位年龄在143-120Ma,而东部洪山正长岩系的侵位年龄在141-125Ma,三个岩石系列之间的形成时代间隔很短,近同时形成,均属于早白垩世。矿物学研究表明,三条岩浆岩带的成岩物理化学条件是不同的,西部角闪闪长岩系的结晶温度为715-743℃,平均为721℃；压力在6.6～5kbar,大致相当于22-16kmm岩浆房深度；中部二长岩-闪长岩系的结晶温度为718-814℃,平均为768℃C；压力介于8.9-6.2 kbar之间,大致相当于29-20kmm岩浆房深度；中部的环带角闪石从核部到边部,温度基本是变化的,其中Mg#升高,温度也有明显升高的趋势,可能与基性幔源岩浆的注入有关；而东部洪山正长岩系的结晶温度温度为832-850℃C,平均为842℃,压力在8.5-8.2 kbar之间,相当于28 km深度的岩浆房。研究表明,西部符山角闪闪长岩系的Si02含量在53.32～62.60wt.%之间,Mg#值[Mg#=100×Mg/(Mg+Fetot)]介于44～63之间,具有高镁的特征,样品基本落在高钾钙碱性区域,εNd(t)值介于-16.96～-8.30,锆石δ180值在6.04～8.69‰；中部二长岩-闪长岩系的Si02含量变化非常大,在50.29～69.30wt.%之间,Mg#值介于30～72之间,样品基本落在高钾钙碱性区域；εNd(t)值介于-18.21～13.78,锆石εNd(t)值变化在-33.8到-16.3,锆石δ18O值介于6.31～8.2696‰；而东部洪山正长岩系Si02含量在56.57～68.16wt.%之间,富钾,K2O含量变化在4.99～7.10wt.%之间,εNd(t)值介于-6.19～-11.17之间,εHf(t)值变化在-17.3～-13,锆石δ18O值在6.31～7.14‰。在微量元素上,均显示以富含轻稀土元素(LREE)、贫重稀土元素(]3REE)、具有弱的正的铕异常为特征；均富含大离子亲石元素(LILE),如Ba、Sr等,明显亏损高场强元素(HFSE),如Nb、Ta。因此,我们认为邯邢地区侵入岩均来自于富集的岩石圈地幔,该地幔受到古元古代来自古俯冲带的深部陆壳物质形成的富Si熔体交代。由于不同层位陆壳物质再循环进入了地幔,因此导致了该区岩石地球化学性质的不均一性,该过程可能类似于SARSH模型。其中,西部角闪闪长岩系的源岩可能为含角闪石的辉石岩脉的难熔的橄榄岩；中部闪长岩-二长岩系在岩浆上升过程中经历了结晶分异作用以及在岩浆房中经历了多次的抽取-再补给过程；东部洪山正长岩的源岩可能为富金云母的橄榄岩。在早白垩世的时候,华北克拉通破坏还没有涉及到中部带,但是强烈的伸展作用诱发软流圈地幔上涌,从而使得富集的岩石圈地幔发生部分熔融形成基性的玄武质岩浆,随后经过结晶分异形成一系列的太行山南段的岩浆岩带。邯邢地区岩浆作用与成矿作用之间存在时空耦合关系,其中,成矿作用稍晚或同时于成岩作用。矿石和闪长岩的稀土元素显示矿石的稀土总量要低于闪长岩,但是整体的趋势基本一致。在原始地幔标准化后的微量元素蛛网图上,矿石与闪长岩的整体趋势基本一致,说明铁矿与本区出露的岩浆岩具有密切的成因联系。邯邢地区铁矿的成矿作用与岩浆作用关系密切,钠质交代作用是矿床铁质提取和沉淀的重要方式。对成矿岩体与非成矿岩体的对比研究表明,高氧逸度,温度、压力的降低等条件更有利于成矿；K2O的含量,黑云母的MF值,锆石的地球化学特征,氧逸度等参数可以有效的判别成矿岩体与非成矿岩体。综上所述,邯邢地区早白垩世侵入岩可能是来源于古元古代期间来自古俯冲带的深部陆壳物质交代形成的富集的岩石圈地幔的部分熔融形成的基性玄武质岩浆,随后经过结晶分异作用形成的产物。由于不同层位陆壳物质再循环进入了地幔发生源区混合和岩浆混合,因此导致了该区岩石地球化学性质的不均一性。岩浆的氧逸度,温度和压力等条件可能是邯邢地区关键的控矿因素。
【关键词】：华北克拉通 邯邢地区 太行山南段 早白垩世 富集地幔 铁矿
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P611;P588.11
【目录】：

• 作者简历7-8
• 摘要8-11
• ABSTRACT11-17
• 第一章 序言17-28
• 1.1 选题依据及研究意义17-18
• 1.2 研究现状及存在问题18-25
• 1.2.1 国内外研究现状18-24
• 1.2.2 存在问题24-25
• 1.3 研究目标及研究内容25-26
• 1.4 研究内容与技术路线26-27
• 1.5 实物工作量27-28
• 第二章 区域地质概况28-34
• 2.1 地层29-30
• 2.2 构造30-31
• 2.3 岩浆岩31-33
• 2.3.1 岩浆岩分布特征32
• 2.3.2 岩浆岩的侵入阶段及期次划分32-33
• 2.4 矿产33-34
• 第三章 岩相学及矿物学特征34-51
• 3.1 岩相学特征34-39
• 3.1.1 西部角闪闪长岩杂岩体34-36
• 3.1.2 中部闪长岩-二长岩杂岩体36-38
• 3.1.3 东部正长岩杂岩体38-39
• 3.2 矿物学特征39-46
• 3.3 成岩物理化学条件分析46-48
• 3.3.1 温度46-47
• 3.3.2 压力47
• 3.3.3 氧逸度47-48
• 3.4 成矿岩体与非成矿岩体矿物学对比研究48-51
• 第四章 锆石年代学及地球化学特征51-64
• 4.1 锆石U-Pb年代学51-54
• 4.2 锆石的微量元素54-55
• 4.3 锆石的钛温度计55-56
• 4.4 锆石的Ce~(4+)/Ce~(3+)及Eu/Eu*相对氧逸度56-57
• 4.5 锆石Hf同位素57-58
• 4.6 锆石氧同位素58-59
• 4.7 岩浆活动时空格架59-63
• 4.8 成矿岩体与非成矿岩体锆石对比研究63-64
• 第五章 岩石地球化学特征64-70
• 5.1 主量元素64-66
• 5.2 微量元素66-67
• 5.3 Sr-Nd同位素67-68
• 5.4 成矿岩体与非成矿岩体岩石地球化学对比68-70
• 第六章 邯邢地区中酸性岩体成因及地质意义70-82
• 6.1 陆壳混染和结晶分异70-71
• 6.2 岩石成因71-78
• 6.3 地球动力学意义78-81
• 6.4 岩石成因机制81-82
• 第七章 岩浆活动与铁成矿作用关系82-92
• 7.1 岩浆活动-成矿作用时空耦合82-83
• 7.2 成矿的物质来源83-86
• 7.3 洪山正长岩是否具有成矿潜力86-88
• 7.4 邯邢式铁矿与大冶式铁矿对比88-92
• 第八章 结论92-94
• 致谢94-96
• 参考文献96-112
• 附录Ⅰ 图版说明及附图112-114
• 附录Ⅱ 附表114-150

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本文编号：715052