扬子陆核区~865Ma和~815Ma幔源岩浆事件识别及其对华南陆块新元古代构造演化的指示

发布时间：2018-01-24 01:25

本文关键词： 扬子陆核新元古代幔源岩浆作用双峰式岩浆岩统一华南陆块增生造山作用　出处：《中国地质大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：新元古代地球的演化发生了深刻变化,包括Rodinia超大陆的汇聚-裂解演化、全球性雪球事件、缺氧事件和随后的寒武纪早期生命大爆发等,而在我国则发生了通过扬子-华夏陆块间的拼合,形成了统一的华南陆块。在华南陆块的演化过程中伴随了广泛和强烈的新元古代岩浆作用,虽然有着长期的研究历史和大量的重要成果,然而人们关于华南陆块岩浆事件的性质和演化历史也长期存在、且日显突出的认识分歧,进而影响了对统一华南陆块形成过程及其与全球Rodinia超大陆相互关系的认识。相对于受显生宙造山带运动等明显影响的扬子陆块边缘,开展对位于华南陆块内部扬子陆核区新元古代岩浆事件的记录,不仅可避免后期强烈构造运动的叠加,更可从陆核区角度、尤其是其与周边陆块间接关系,在时间和空间上更全面地认识华南陆块新元古代构造-岩浆事件的性质和演化特征。本论文以侵入扬子陆核区太古宙-古元古代基底岩系的新元古代黄陵侵入杂岩体为研究对象,在详实的野外地质工作的基础上,通过系统的同位素年代学和地球化学研究,识别出了新元古代早期和中期幔源岩浆作用及其共生的双峰式岩浆组合,根据对其源区性质、成因和构造背景的分析,探讨了扬子陆核区于新元古代的构造演化,结合华南陆块新元古代研究的新进展,提出了对统一华南陆块形成构造机制的新认识。新元古代早期岩浆岩包括位于三斗坪单元的龚家坝辉长岩、银杏沱斜长角闪石岩和与其共生的闪长岩,以及位于大老岭单元的环斑结构花岗岩,而新元古代中期岩浆岩为位于大老岭单元的野竹池共生的辉长岩、闪长岩和花岗岩。野竹池辉长岩的锆石U-Pb定年结果为813±3Ma,其初生矿物组合具有以单斜辉石为斑晶、而橄榄石、单斜辉石和斜长石为基质的斑状结构,后期形成的角闪石和金云母主要以粗晶或巨晶形式交代早期矿物,或沿早期颗粒边界交代形成嵌晶结构,显示出无水初始岩浆的矿物学特征。野竹池辉长岩属拉斑质岩系,具高MgO和Fe2O3t、低Ti和碱金属以及LREE相对富集、Eu负异常(Eu/Eu*:0.79-0.92)和亏损HFSE为特征。辉长岩中单斜辉石、普通角闪石的稀土元素配分模式图均指示原始岩浆在上升前于壳幔边界发生过石榴子石的分离结晶或在相对较浅的岩浆房中经历过早期单斜辉石的分离结晶。样品的εNd值为-0.1~-1.99,与其锆石εHf值(-2.99~-7.05)基本偶合,指示了岩浆中存在地壳物质的贡献。然而样品的Mg#(或MgO含量)与εNd(t)值和Nb/Ta比值之间缺乏明显的相关性,说明地壳物质的加入主要发生于其地幔源区,应与地壳物质经再循环作用进入地幔有关。辉石单矿物的Al-Ti含量关系显示出典型的拉张环境辉长岩特征,结合初始岩浆的干体系性质,指示野竹池辉长岩形成于无水、拉张的构造环境。与野竹池辉长岩共生的闪长岩和二长花岗岩的形成年龄分别为817±6Ma和801±6Ma。闪长岩属钙碱性岩系,具高Mg#、Al2O3、Fe2O3和Na2O以及LREE相对富集、无明显Eu异常和亏损部分HFSE的特征。闪长岩与辉长岩之间的Sr-Nd同位素组成差异明显,且闪长岩的Sr同位素初始比值低于辉长岩,说明两者间为非同源岩浆演化的关系。野竹池闪长岩的Sr-Nd同位素组成与晓峰岩套基性岩组成相似,指示作为晓峰基性岩源区的地幔岩石在~860-850Ma时期曾经历过部分熔融作用,在区域内形成了具一定规模的深成基性侵入岩;在~815Ma的岩浆事件中因高温幔源岩浆的上侵和/或软流圈物质对下地壳的垫托,导致了这些深成基性侵入岩发生深熔作用,形成野竹池闪长岩。野竹池二长花岗岩为钙碱性岩系,具高Si O2、Al2O3、Na2O和K2O以及LREE相对富集、正或负Eu异常和Zr-Hf相对富集而亏损其它HFSE的特征。花岗岩样品中太古宙古老锆石的发现、全岩样品显示的古元古代-太古宙Nd同位素模式年龄和弱过铝质的主量元素特征等,均指示花岗岩岩浆的形成过程中有崆岭结晶基底岩系的参与,可用幔源岩浆与崆岭变质基底岩系深熔作用派生岩浆间不同程度的混合作用来解释。龚家坝辉长岩的锆石U-Pb定年结果为845±8Ma。岩石具典型的辉长结构,属拉斑质岩系,具高MgO、中等Fe2O3t和CaO、低TiO2和Na2O以及LREE相对富集、Eu的弱正负异常(Eu/Eu*:0.82-1.10)和亏损HFSE等特征,指示斜长石的分离结晶或堆晶作用不明显且其源区岩石含有再循环地壳物质组分。龚家坝辉长岩全岩样品的εNd(t)值为-7.3~-6.1,与其锆石εHf(t)值(-2.09~-5.93)基本耦合。辉长岩的组成与E-MORB相似,指示龚家坝辉长岩的富集特征主要反映了源区经历过再循环地壳物质交代。银杏沱斜长角闪石岩的锆石U-Pb定年结果为864±7Ma,具中-细粒变晶结构,属钙碱性岩系。岩石具低SiO2和K2O、高Al2O3和Na2O及中等TiO2、Fe2O3t和CaO特征,其全碱含量高于龚家坝辉长岩;岩石的微量元素组成以LREE相对富集、Eu的弱负异常和亏损HFSE及Th、U为特征。全岩样品的εNd(t)为-6.8~-4.6,与其锆石εHf(t)值(-4.47~+2.65)基本耦合,并与用于指示岩浆演化趋势的MgO等元素含量间缺乏明显相关性,显示出与E-MORB相似的特点,且其Hf-Nd同位素和(Nb/La)PM(0.34-0.49)等特征均指示出富集的源区性质。银杏沱闪长岩和花岗岩样品的锆石U-Pb定年结果分别为859±4Ma和813±9Ma,符合两岩性岩体间的野外接触关系。两不同时代样品均具有钙碱性岩系的演化趋势,其中闪长岩SiO2含量变化范围小,具高Al2O3、Fe2O3t、Na2O和低K2O以及相对富集LREE、亏损HFSE且具中等程度Sr和Pb正异常特征;其εNd(t)值为-14.3~-7.6,与锆石εHf(t)值(-6.07~-3.06)基本对应,其(87Sr/86Sr)i为0.7041~0.7051,指示出下地壳古基性岩的源区性质;花岗岩样品与黄陵侵入杂岩体其它峰期花岗岩相似,具高Si O2和中等水平Al2O3、Na2O和低K2O含量,其稀土元素配分模式与TTG类似,且HFSE亏损程度更高,具强烈的K、Pb正异常和中等程度的Zr、Hf相对富集,其εNd(t)值为-14.3~-7.6,(87Sr/86Sr)i为0.7041~0.7051,指示了太古宙基底岩石的源区特征,并受到了幔源岩浆不同程度的加入。大老岭环斑结构花岗岩的锆石U-Pb年龄结果为857±5Ma和865±7Ma。岩石具典型的环斑结构,钾长石斑晶的环边由An牌号≤11的钠长石组成,基质和钾长石斑晶中的团块状斜长石的An值为14-60,多属奥长石和中长石,少数为拉长石;斑晶钠长石环边形成于次固溶线温度条件,而基质和斑晶包裹团块状斜长石为花岗质熔体在岩浆作用过程中形成。这些特征指示,花岗岩的环斑结构形成于熔体快速上升的减压过程,且熔体为水不饱和体系。相对缺水的干体系熔体和快速的减压上升机制与拉张或裂谷条件下的岩浆作用相符合。岩石具高Si O2、Na2O和K2O以及中等偏低的Al2O3含量,属高钾钙碱性花岗岩,与典型TTG岩石组成相似;样品具有LREE富集、HREE亏损(LaN/YbN:24.4-35.3)和同时存在正-负Eu异常(Eu/Eu*:0.82-1.19)的特征以及强烈的HFSE亏损和K、Pb正异常;结合其εNd(850Ma)为-17.1~-8.5,与锆石εHf(t)值(-7.09~-15.45)相近但略显偏高的同位素特征,指示其成因与加厚地壳条件下(40km)基性地壳岩石的部分熔融作用有关。对上述新元古代早期岩浆岩的研究表明,黄陵地区于~865-845Ma期间具有伸展性质的区域构造环境,其中基性岩的源岩为早期经历过俯冲流体交代的轻度富集的岩石圈地幔,再经低度部分熔融形成,而闪长岩和环斑结构花岗岩源于加厚下地壳古元古代变岩浆岩的部分熔融作用,熔融热能应主要来自于同期幔源岩浆作用。综合对黄陵侵入杂岩体岩浆事件的研究表明,在新元古代早期至中期的华南陆核区岩浆作用过程中,持续发生了源于岩石圈地幔的岩浆贡献,地幔源区早期经历了可能与洋壳俯冲作用有关的再循环地壳交代,且富集组分随着多期部分熔融作用而不断消耗,直至演化为缺少挥发份组成的干体系,指示了地幔岩浆作用具有持续增强的演化趋势,显示出典型的持续伸展区域构造性质。结合本团队和前人在本区、邻区和华南其它地区新元古代岩浆作用的研究新进展,本研究提出扬子与华夏陆块间接拼合过程包括了扬子陆块内部不同次一级陆块与华夏陆块间发生的质量规模有限的碰撞,而华夏陆块内部于新元古代早期可能也存在不同的次一级块体。在华南陆块发生拼合前,扬子陆块由鄂西崆岭(太古宙-古元古代基底)、陕南后河(古元古代基底)、鄂西神农架(中元古代基底)和滇中东川(康滇)(古元古代基底)等次一级地块分散组成,其中崆岭地块与神农架地块于新元古代初期(~950Ma)发生了碰撞拼合,并于~865Ma发展进入后碰撞伸展构造演化阶段,包括黄陵侵入杂岩体形成;后河地块与岛弧-弧后构造体系有关的岩浆作用由~950-900Ma持续至865-850Ma,于~815Ma期间发生了后河地块与神农架地块间的拼合作用;扬子陆块西缘滇中地块与神农架-崆岭地块间发生的拼合作用可为中元古代末期或新元古代初期,并于~860Ma时进入了后碰撞伸展环境。因此,统一华南的形成过程显示出典型的增生造山带、而非碰撞造山带的演化性质。
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【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P542;P534.3

【参考文献】