辽西地质走廊带中生代火山岩地球化学与岩石成因研究

发布时间：2017-12-26 11:44

  本文关键词：辽西地质走廊带中生代火山岩地球化学与岩石成因研究　出处：《吉林大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：辽西地质走廊带位于华北克拉通北缘,显生宙以来先后经历了特提斯洋构造域、古亚洲洋构造域和古太平洋构造域的构造叠加改造作用,中生代岩浆活动十分发育,出露了大规模的中生代火山岩。本文以中生代火山岩为研究对象,通过对火山岩锆石LA-ICP-MS定年,将中生代火山活动划分成三期:早侏罗世火山岩(182~178 Ma)、晚侏罗世火山岩(160~149 Ma)、早白垩世火山岩(131~112Ma);利用单矿物分析、岩石地球化学及锆石Hf同位素分析技术,以及火山岩的岩石组合、空间分布和区域构造事件,探讨中生代三期火山岩的岩石成因和构造背景;结合侵入岩活动期次、岩石组合、时空关系、地球化学及同位素特征等,建立地质走廊带岩浆岩年代学格架;揭示中生代岩浆事件与构造演化历史;探讨中生代岩浆事件对华北克拉通破坏的制约。早侏罗世火山岩是由粗安岩、粗面英安岩及少量的流纹岩组成的中酸性岩石组合,该套火山岩大部分属于高钙钾碱性岩石,少量为碱性系列岩石。粗安岩和粗面英安岩具有埃达克质岩石的特征,辉石斑晶具有多次结晶和正韵律环带结构,较高的Ni、Cr和Mg#值,富集轻稀土和大离子亲石元素(如Ba、Rb、K、Pb等),亏损重稀土和Nb、Ta、P、Ti、Y等高场强元素,锆石εHf(t)=-16.0~-8.7,表明岩浆源区为古老下地壳。流纹岩与粗安岩具有相似的地球化学特征,也具有埃达克质岩石的特点,其锆石εHf(t)=-11.6~-7.4,指示岩浆源区为古老下地壳。中酸性火山岩形成于板内拉伸向陆内造山挤压转化阶段,岩石圈地幔部分熔融形成的玄武质岩浆底侵事件。晚侏罗世火山岩是由玄武质粗安岩、粗安岩、粗面英安岩、流纹岩和少量的玄武岩组成的中酸性火山岩组合,为一套碱性系列或高钾钙碱性系列岩石。玄武岩低的mg#值和cr、ni、sc和co含量指示着其源区可能是基性下地壳,喷发过程中经历了轻微的中上地壳混染;玄武质粗安岩与玄武岩相比,具有更低的mg#值及mgo、cr、ni、co、sc和hrees含量,更高的lrees含量,指示着玄武质粗安岩是由玄武质岩浆演化而来。粗安岩和粗面英安岩大部分具有埃达克质岩石特点,与早侏罗世粗安岩和粗面英安岩地球化学特征相似,并经过一定程度的矿物分离结晶作用,锆石εhf(t)介于-21.9~-7.9之间,表明其岩浆起源于古老下地壳物质的部分熔融,可能有少量幔源物质贡献。流纹岩属于高钾钙碱性系列,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,th、u含量较高、低sr/y,eu负异常及εhf(t)=-23.4~-17.8,暗示其源区可能是下地壳上部的长英质麻粒岩或片麻岩部分熔融。火山岩可能形成于古太平洋板块俯冲的活动大陆边缘环境,玄武质岩浆的底侵事件导致壳幔结构不均一,华北克拉通内部局部地区处于拉伸环境。早白垩世火山岩岩石组合是由玄武岩、玄武质粗安岩、粗安岩、粗面英安岩和少量的流纹岩组成,主要为一套碱性岩石系列。玄武岩cr、ni、sc和co含量介于下地壳及地幔元素丰度之间,表明有地幔物质的加入,其辉石斑晶mg#变化较大,并具有多期结晶及反环带结构,指示辉石形成过程中有多次基性岩浆的混入,其源区可能是岩石圈地幔、基性下地壳或壳幔过渡带。玄武质粗安岩的稀土含量与玄武岩相近,并具有更高的轻重稀土分馏程度,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,指示源区应该为古老下地壳,可能是玄武质岩浆进一步演化的结果。粗安岩和粗面英安岩具有相似的地球化学特征,mgo、tfeo、tio2等主量元素与sio2的相关性,指示岩浆经历过结晶分异;具有比玄武质粗安岩更广泛的稀土含量及更高轻重稀土分馏程度,暗示其可能是玄武质粗安岩岩浆进一步结晶分离后岩浆产物。同时辉石斑晶中不见环带结构和多期结晶的特点,表明岩浆在后期的演化过程中没有基性岩浆的参与。流纹岩稀土含量远小于同时期的中基性火山岩,并具有更低的轻重稀土分馏,暗示其不可能由中基性岩浆分离结晶演化而成;其地球化学特征与晚侏罗世流纹岩相似,低sr/y,锆石εhf(t)=-20.9~-15.4,指示可能是下地壳上部的长英质麻粒岩或片麻岩部分熔融形成的岩浆经过分离结晶后的产物。辽西地质走廊带晚三叠世侵入岩源区为古老下地壳部分熔融,并有少量的幔源物质的加入,暗示着走廊带岩石圈的减薄可能始于晚三叠世,岩浆活动的规模指示着岩石圈减薄程度有限,未发生明显的克拉通破坏。华北克拉通在侏罗纪处于构造转化阶段,早侏罗世火山岩及花岗质岩石源区均为元古代下地壳部分熔融,Hf同位素异常值指示可能有幔源物质的加入,但贡献程度有限;岩浆活动的规模、产状和南北向的推覆构造等,暗示其可能是蒙古鄂霍茨克洋闭合和古太平洋板块俯冲的共同远程效应,造成了富集岩石圈地幔部分熔融形成玄武质岩浆,其底侵作用造成古老地壳部分熔融和增生,但并未造成岩石圈明显的减薄。晚侏罗世火山岩和花岗质岩浆来自太古代和元古代古老下地壳的部分熔融,并有地幔物质的加入,岩浆活动的规模、碱性系列岩石和变质核杂岩的出现,暗示着古太平洋板块的持续俯冲不仅造成岩石圈地幔和古老地壳部分熔融,同时改变了岩石圈地幔物理性质,岩石圈有一定程度的减薄,局部地区处于拉伸状态,为早白垩世克拉通破坏提供了先决条件。早白垩世火山岩及花岗质岩浆具有多源区的特征,指示着强烈的壳幔相互作用;岩浆岩的分布规模、大量的碱性系列岩石、变质核杂岩及A型花岗岩等现象,暗示着岩石圈处于强烈的拉伸背景下,岩石圈厚度大量减薄,克拉通破坏达到顶峰,可能与古太平洋板块快速高角度正交俯冲/回撤,造成大规模的软流圈物质上涌,岩石圈地幔彻底丧失稳定性有关。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P588.14
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本文编号：1337133