大别—苏鲁造山带和华北东南缘白垩纪岩浆岩地球化学研究

发布时间：2018-01-15 05:06

  本文关键词：大别—苏鲁造山带和华北东南缘白垩纪岩浆岩地球化学研究　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：大别-苏鲁造山带及其邻近的华北东南缘既受到了三叠纪俯冲华南板块的影响,也受到了俯冲太平洋板块的影响,因此是研究俯冲地壳物质再造和再循环及其壳幔相互作用的理想靶区。该区广泛出露的碰撞后岩浆岩则提供了潜在的研究对象。本文对大别造山带早白垩世安山岩和碱性火山岩进行了系统的岩石学和地球化学研究,结果发现了俯冲华南陆壳物质再循环和再造的鉴定性年代学和地球化学证据。对苏鲁造山带和华北东南缘早白垩世和晚白垩世镁铁质岩浆岩进行了全岩和矿物地球化学研究,结果表明它们分别是大陆俯冲隧道和大洋俯冲隧道内板片-地幔相互作用的产物。我们对大别造山带北淮阳碰撞后中性火山岩进行了详细的地球化学研究,包括全岩主微量元素、Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析,锆石SIMSU-Pb定年、O同位素和Lu-Hf同位素分析。结果为限定大陆碰撞造山带安山岩成因以及大陆俯冲隧道内板片-地幔相互作用提供了制约。这些火山岩具有变化的SiO2 含量(50.28-63.86wt.%),MgO 含量(1.18-4.65wt.%),(Fe2O3)T 含量(3.60-8.53wt.%),Al2O3 含量(12.92-18.95wt.%),Na20 含量(2.08-6.30wt.%)和 K20 含量(0.73-5.25wt.%)。其岩性主体为粗面安山岩,还有少量玄武粗面安山岩、安山岩、英安岩和粗面岩。它们具有弧型的微量元素分布特征,即富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE);富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成,即高的初始 87Sr/86Sr 比值(0.7075-0.71 10),负的 εNd(t)值(-23.1 到-15.0)和 εHf(t)值(-29.8 到-18.3),207Pb/20Pb和208Pb/204Pb比值随着206Pb/204Pb比值的升高而升高。锆石Hf-O同位素分析表明同岩浆锆石具有低的εHf(t)值(-31.0到-17.8)和变化的δ18O值(4.4-6.8‰)。锆石SIMSU-Pb定年结果显示,北淮阳安山质火山岩的形成年龄为早白垩世(123-130Ma)。另外,它们含有丰富的残留锆石核,其U-Pb年龄为新元古代和三叠纪,分别与大别-苏鲁造山带超高压变火成岩的原岩和变质年龄一致。有些锆石核具有低的到负的δ180值。这些元素和同位素特征表明,北淮阳碰撞后安山质火山岩来源于交代富集的造山带岩石圈地幔。三叠纪华南陆块与华北陆块碰撞过程中,俯冲华南陆壳发生部分熔融产生的长英质熔体在大陆俯冲隧道内交代上覆华北岩石圈地幔楔橄榄岩,熔体-橄榄岩反应形成了富沃富集的地幔交代岩。大陆俯冲隧道内熔体-橄榄岩反应是形成碰撞造山带安山岩地幔源区的关键过程。碱性岩浆岩常常与长英质和镁铁质岩石共生,但是出露面积较小。他们常常被认为是地幔来源的,然而也可能由加厚造山带地壳部分熔融产生。该观点得到了大别造山带碰撞后碱性火山岩的证实。我们对大别造山带北淮阳碰撞后碱性火山岩进行了详细的地球化学研究,包括全岩主微量、Sr-Nd-Hf同位素分析,锆石SIMSU-Pb定年、O同位素和Lu-Hf同位素分析。结果为我们限定它们岩浆源区性质和碰撞造山带下地壳再造提供了制约。锆石SIMS U-Pb定年结果显示,北淮阳碱性火山岩的形成年龄为早白垩世(133-136Ma),与大别造山带早期埃达克质岩同期。它们含有丰富的残留锆石核,其U-Pb年龄为新元古代和三叠纪,分别与大别造山带超高压变质岩的原岩和变质年龄一致。这些火山岩岩性为粗面岩和响岩,它们具有变化的SiO2含量(55.94-64.10wt.%),MgO含量(0.16-0.95wt.%),Al2O3 含量(16.80-21.32wt.%),K20 含量(4.65-14.55wt.%)和 Na2O+K20 含量(11.51-15.01wt.%)。它们具有弧型的微量元素分布特征,即富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)。具有富集的全岩Sr-Nd-Hf同位素组成,即高的初始87Sr/86Sr比值(0.7034-0.7104),负的εNd(t)值(-16.3到-15.1)和εHf(t)值(-18.0到-15.8)。锆石Hf-O同位素分析表明同岩浆锆石εHf(t)值(-27.4到-22.5)和δ18O值(4.9-5.9‰)变化较小,而三叠纪和新元古代残留锆石的εHf(t)值(-32.7到-6.5)和δ180值(3.0-10.2‰)变化较大。这些元素和同位素特征表明,北淮阳碰撞后碱性火山岩来源于俯冲华南下地壳部分熔融。源区岩石主要为新元古代中期镁铁质岩浆岩。三叠纪大陆碰撞过程中,部分具有高δ180值和变化εHf(t)值的表壳物质加入了增厚的造山带地壳。呈白垩世碰撞后阶段岩石圈减薄,诱导造山带地壳低比例部分熔融形成了这些碱性火山岩。作为幔源岩石,玄武岩记录了其地幔源区的地球化学和岩石学性质。橄榄石是玄武质岩浆最早结晶的矿物,能够为恢复初始岩浆成分和源区岩石学性质提供重要制约。我们对苏鲁造山带和华北东南缘白垩纪玄武岩进行了详细的地球化学研究,包括全岩主微量元素、Sr-Nd-Hf同位素分析,橄榄石成分以及单矿物O同位素分析,结果为大陆玄武岩成因及其地幔岩石学性质提供了制约。它们的岩性主要为碧玄岩和玄武岩,少量粗面玄武岩。早白垩世方城玄武岩具有相对较高的SiO2含量(46.84-47.87wt.%)和 Mg#(66.3-72.2),较低的(Fe2O3)T(8.60-9.05wt.%)和 Ti02(1.07-1.13wt.%)含量;弧型微量元素分布特征;富集的Sr-Nd-Hf同位素组成,即高的初始87Sr/86Sr比值(0.7095-0.7098),负的 εNd(t)值(-13.8 至-12.8)和 εHf(t)值(-17.6 至-16.5);较高的橄榄石δ18O 值(6.0-6.5‰);大部分高 Fo 值橄榄石斑晶具有与MORB橄榄石类似的Ni、Mn含量和Fe/Mn比值。晚白垩世碱性玄武岩具有较低的 Si02 含量(38.51-44.17wt.%)和 Mg#(50.4-71.1),较高的(Fe203)T(10.62-15.12wt.%)和 TiO2(2.02-3.17wt.%)含量;OIB型微量元素分布特征;亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成,即低的初始87Sr/86Sr比值(0.7036-0.7063),正的 εNd(t)值(1.0-5.9)和εHf(t)值(4.6-9.3);较低的橄榄石δ18O 值(4.4-5.4‰);大部分高Fo值橄榄石斑晶具有比MORB橄榄石高的Ni含量和Fe/Mn比值,低的Mn含量。这些元素和同位素结果表明,早白垩世方城玄武岩来源于三叠纪大陆碰撞过程中俯冲华南地壳来源熔体交代富集的华北岩石圈地幔,其源区岩石主要为橄榄岩并含有少量辉石岩;而晚白垩世菖南、青岛和胶州碱性玄武岩来源于新生的岩石圈地幔,该地幔源区是俯冲太平洋板块来源的长英质熔体与上覆软流圈地幔反应形成的,源区岩石主要为辉石岩并含有少量橄榄岩。因此,苏鲁造山带和华北东南缘白垩纪玄武岩形成于橄榄岩-辉石岩来源熔体不同比例的混合。大陆和大洋板片在俯冲隧道内的板片-地幔相互作用是形成这些白垩纪玄武岩地幔源区的关键过程。
[Abstract]:In this paper , the petrology and geochemistry of the continental subduction tunnel and the continental subduction tunnel are studied in this paper . The results show that they are the products of the continental subduction tunnel and the continental subduction tunnel . The results show that they are the main elements of the continental subduction tunnel and the continental subduction tunnel . The zircon Hf - O isotopic analysis shows that the volcanic rocks of North Huaiyang have low 蔚Hf ( t ) values ( - 31.0 to - 17.8 ) and 未 18 O values ( 4.4 - 6.8 鈥，

本文编号：1426888