闽西北与赣南地区中生代侵入岩成因及其地球动力学意义研究

发布时间：2018-03-21 02:19

  本文选题：花岗岩　切入点：镁铁质岩石　出处：《南京大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：中国东南部中生代岩浆作用的起源与演化一直是国内外地学界研究的焦点问题。一般认为早中生代岩浆作用与古特提斯构造域有关,而晚中生代岩浆作用与太平洋构造域有关,但是关于这两大构造域的转换时限与古太平洋板块的俯冲模式仍然存在很大的争议。虽然前人已对中国东南部中生代岩浆作用作了大量研究,但仍有一大部分花岗质和镁铁质岩体缺乏高精度的地质年代学与地球化学数据,从而制约了对区域岩浆作用的起源与演化及其地球动力学意义的深入认识。闽西北地区中生代岩浆作用非常强烈,花岗质侵入岩广泛分布,但研究程度相当薄弱。尤其是本次工作在该区首次鉴别出了早中生代镁铁质侵入体。此外,本次工作在赣南地区鉴别出了早侏罗世的镁铁质侵入体与A型花岗岩。对这些侵入岩开展岩石成因及其形成的构造环境研究,对于进一步深入探讨中国东南部中生代岩浆作用演化规律及其深部动力学机制具有重要的科学意义。本论文选择闽西北地区的止马、光泽、外屯、石陂和大源以及赣南地区的程龙、车步、珠兰埠和柯树北等花岗质和镁铁质岩体为研究对象,在野外地质和岩相学工作基础上,开展了SHRIMP或LA-ICP-MS锆石年代学、元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学系统研究。阐明了岩浆源区和岩浆形成与演化过程,探讨了岩体形成的构造环境和深部动力学机制,为长期争论的中国东南部中生代构造演化模式提供了新的制约。研究结果表明：1.闽西北止马镁铁质岩体形成于晚三叠世卡尼期(228Ma),由二长辉长岩和石英二长岩组成。这些岩石显示出钾玄岩系列的地球化学特征：富碱、高钾、高K2O/Na2O比值(0.5)、富集轻稀土和大离子亲石元素、初始87Sr/86Sr为0.7078-0.7093、εNd(t)为-4.9一-9.5。同时这些地球化学特征与碰撞后钾玄质岩浆相似,而明显不同于陆缘弧和板内钾玄质岩浆。止马镁铁质岩石形成于古特提斯构造域的碰撞后伸张环境,软流圈地幔上涌诱发早先交代富集的岩石圈地幔发生部分熔融,形成了止马钾玄质岩浆。2.位于赣南地区的程龙(197 Ma)和车步(191 Ma)镁铁质岩体形成于早侏罗世辛涅缪尔期,分别由角闪苏长岩与角闪辉长苏长岩组成。这些镁铁质岩石都是钠质的(K2O/Na2O0.5),但程龙镁铁质岩石属于碱性系列,显示Nb-Ta正异常,并具有相对亏损的Sr-Nd同位素组成(初始87Sr/86Sr=0.7043-0.7047,εNd(t) =4.5-5.2)；而车步镁铁质岩石属于钙碱性系列,显示Nb-Ta负异常,并具有相对富集的Sr-Nd同位素组成(初始87Sr/86Sr=0.7064-0.7065,εNd(t)=-0.7-0.6)。程龙和车步镁铁质岩体形成于与古太平洋板块俯冲有关的陆缘弧环境,这些钠质岩浆均起源于受到俯冲组分改造的软流圈地幔的部分熔融,其中程龙镁铁质岩石的地幔源区受到俯冲组分的影响较小,而车步镁铁质岩石的地幔源区受到俯冲组分的影响较大。3.闽西北光泽花岗质岩体(189 Ma)以及赣南柯树北(188 Ma)与珠兰埠(189 Ma)花岗质岩体形成于早侏罗世普林斯巴期,它们都由肉红色正长花岗岩和碱长花岗岩组成。这些岩石显示出A型花岗岩的地质、地球化学特征：岩相学上,暗色矿物呈它形填隙状；地球化学特征上,富碱、高钾、富集稀土、但亏损Eu、Ba和Sr、10000*Ga/Al2.6、Zr+Nb+Ce+Y350 ppm。这三个岩体在区域上呈北东向展布,构成中国东南部早侏罗世A型花岗岩带。它们的初始87Sr/86Sr为0.7070-0.7283,εNd(t)为-10.2-0.1。这些A型花岗岩侵位于古太平洋板片后撤诱发的弧后伸展环境,由前寒武纪变质基底中变火成岩和变沉积岩按不同比例发生部分熔融形成的。4.闽西北外屯岩体是一个复式花岗质岩体,由中侏罗世(168 Ma)二长花岗岩-碱长花岗岩和晚侏罗世(161 Ma)二长花岗岩-花岗闪长岩组成；石陂岩体也是一个复式花岗质岩体,由晚侏罗世(156 Ma)碱长花岗岩-正长花岗岩和早白垩世(109 Ma)二长花岗岩-花岗闪长岩组成；大源岩体侵位于早白垩世(134Ma),由碱长花岗岩组成。上述花岗岩均属于高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,但它们的元素和同位素组成呈现出很大的变化范围。花岗岩的Si02含量为68.3-78.5 wt.%,伴随侵位年龄变小,它们的初始87Sr/86Sr逐渐降低(从0.7181变为0.7091),ENd(t)逐渐升高(从-16.7变为-8.1),锆石原位εHf(t)也逐渐升高(从-20.6变为-6.9),表明它们具有多种成因：外屯中侏罗世花岗岩为纯陆壳成因,由底侵的玄武质岩浆诱发地壳深处(30-40 km)的古元古代变质基底(八都群)(约78%变火成岩和约22%变沉积岩)发生部分熔融而形成的；这种纯壳源熔体与约10%的玄武质岩浆发生混合,形成了外屯晚侏罗世花岗岩；石陂晚侏罗世花岗岩和早白垩世大源花岗岩属于高分异Ⅰ型花岗岩,是由地壳深处(30-40 km)的古元古代变质基底(八都群)(约82%变火成岩和约18%变沉积岩)发生部分熔融形成的熔体发生强烈的分离结晶作用而形成的；石陂早白垩世花岗岩则是通过地壳深处(～30km)古元古代变质岩(八都群)(约92%变火成岩和约8%变沉积岩)起源的熔体与约15%的玄武质岩浆发生混合作用而形成的。上述花岗岩形成于与古太平洋板块俯冲有关的陆缘弧环境,板片不断由内陆向沿海地区后撤是形成这些花岗岩的深部动力学机制。5.本次工作除了鉴别出早侏罗世A型花岗岩带外,通过综合分析前人资料,发现中国东南部还存在另外4条A型花岗岩带：呈ENE向展布的晚三叠世(229-221 Ma)A型花岗岩带,呈NEE向展布、分布于更靠内陆一侧的晚侏罗世(163-153 Ma)A型花岗岩带,呈NEE向展布、与早侏罗世A型花岗岩带几乎重叠的早白垩世(141-124 Ma)A型花岗岩带和呈NEE向展布、分布于沿海地区的晚白垩世(101-91 Ma)A型花岗岩带。通过综合研究,本论文认为中国东南部早中生代岩浆作用属于古特提斯构造域,晚三叠世止马镁铁质岩体的侵位与晚三叠世A型花岗岩的形成几乎同时,表明中国东南部在晚三叠世卡尼期已转变为碰撞后伸展环境。中国东南部晚中生代岩浆作用则受控于太平洋构造域,岩浆的形成与演化可用古太平洋板块反复俯冲-后退模式来解释。
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【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P588.12
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本文编号：1641824