藏东义敦岛弧带早中生代岩浆活动与构造演化过程

发布时间：2017-05-29 21:09

  本文关键词：藏东义敦岛弧带早中生代岩浆活动与构造演化过程，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中国西南“三江”古特提斯构造带位于青藏高原与扬子克拉通之间,是青藏高原构造域与扬子克拉通构造域的衔接带。由于其经历了复杂的地质历史,具有强烈的构造作用、岩浆活动及成矿作用,因此,吸引了大量国内外学者的目光。该带主要包括昌宁-孟连带、金沙江-哀牢山带和甘孜-理塘带三个分支洋盆,以及与之对应的云县-景洪弧、江达-维西弧、雅轩桥弧和义敦岛弧带等多个二级构造带。相对于昌宁-孟连洋和金沙江洋,前人对甘孜-理塘洋的研究还比较薄弱,洋盆的打开时限、洋盆俯冲形成义敦岛弧的过程、洋盆最终闭合以及与金沙江缝合带北段的衔接等一系列科学问题尚缺乏详细的研究。同时,位于甘孜-理塘带西侧的义敦岛弧带是“三江”构造带最大,也是保存最为完好的古岛弧构造带。该岛弧带内发现有大量具有经济价值的矿床,因此,对该带的研究,不仅能更深入理解古特提斯洋北东段的演化过程,更能为带内大量矿床的成因提供构造背景。然而,对于义敦岛弧带的研究,目前仍有许多科学问题尚未解决(如义敦岛弧带的性质、基底,构造演化及甘孜-理塘蛇绿岩带与金沙江蛇绿岩带的关系等)。针对存在问题,本文选择义敦岛弧带晚三叠纪措交玛-冬措巨型花岗岩带为研究对象,通过对带内花岗岩、闪长岩的锆石U-Pb年代学、岩相学、矿物学和地球化学等的研究,结合区域上地层碎屑锆石年代学和综合前人研究成果,获得以下认识：措交玛-冬措花岗岩带位于义敦岛弧构造带东侧,主要包括肃措玛(235±2 Ma),阿吉森多(224±2Ma),加多措(218±Ma),措交玛(219±1Ma),马熊沟(225±2Ma),冬措(222±3 Ma和222±2Ma)和稻城(220±2 Ma)等岩体。大部分样品(除部分来自肃措玛岩体的中基性样品外)具高SiO2, Al2O3和K2O+Na20含量,但低MgO,FeO*和CaO含量。所有样品具有相似的微量元素分配特征,亏损高场强元素(HFSE),富集大离子亲石元素(LILE)。锆石Lu-Hf同位素特征方面,来自肃措玛,加多措和冬措岩体的锆石样品具有相似的176Hf/177Hf比值和嘣t)值,而来自阿吉森多的锆石样品则含较低的176Hf/177Hf比值和更富集的嘣t)值。全岩Sr-Nd-Pb同位素组成特征方面,来自肃措玛岩体的样品具有最低的初始87Sr/86Sr比值和最高的εNd(t)值,来自阿吉森多岩体的样品含有最高的初始87Sr/86Sr比值和最低的εNd(t)值。而来自加多措,措交玛和冬措岩体的样品则位于两者之间。所有样品均具有较高且相似的全岩Pb同位素组成特征。全岩Pb同位素含量206pb/204pb变化在18.591到19.392之间,207Pb/204Pb变化在15.689到15.765之间,208Pb/204Pb变化在39.079到40.442之间。综合全岩主、微量元素组成及Sr-Nd-Hf-Pb同位素特征,本文认为除来自阿吉森多的样品外,其他所有样品均属于高温I型花岗岩,岩浆的源区主要为弧火山岩和三叠纪沉积岩的混合。而来自阿吉森多的花岗岩样品属于S-型花岗岩,源区主要为晚三叠纪沉积岩并混合了少量弧岩浆。近几年来区域上报道的年代学数据表明,岩浆活动存在-216 Ma的年龄峰值,且岩浆活动具有从带内向缝合带变年轻的趋势。因此,本文用俯冲板片回撤,随后发生板片断离引起软流圈上涌的模型来解释措交玛-冬措花岗岩带的成因。此外,通过与典型的与俯冲相关的科迪勒拉型花岗岩的综合对比也表明两者存在较大差异。本文认为该花岗岩带形成于碰撞后拉张环境,而非俯冲环境。甘洛沟闪长岩体位于措交玛-冬措花岗岩带北段。为义敦岛弧带内最大的中基性岩体。其主要由闪长岩、铁闪长岩以及两者之间的混合带组成。与铁闪长岩相比,闪长岩(209±1 Ma)通常含相对较高的SiO2, Na2O+K2O, Th, U, Zr和Hf含量；但含相对较低的Al2O3, MgO, CaO, Co和Sr含量。铁闪长岩(213±2 Ma)则具低SiO2和高Fe203*含量。在原始地幔标准化微量元素图解中,所有样品均亏损Nb和Ta元素。铁闪长岩显示较强的Zr和Hf亏损,而闪长岩Zr和Hf不亏损,但含较高的Th和U含量。两者均具有相似的微量元素分布特征。(La/Yb)N值变化在4.4到18.2之间,且具较弱的Eu负异常,Eu/Eu*值变化在0.47到1之间。另外,两者均具有相对均一的Sr-Nd-Hf同位素组成。其中,闪长岩相对于铁闪长岩具有较高的初始87Sr/86Sr比值和较低的εNd(t)值。而铁闪长岩则含相对较低的初始87Sr/86Sr比值和较高的εNd(t)值。铁闪长岩相对于闪长岩同样显示较高的176Hf/177Hf比值和更亏损的εHf(t)值。全岩地球化学数据,结合矿物成分表明闪长岩与铁闪长岩分别来源于不同岩浆源区。通过分析研究后认为,闪长岩为年轻的岛弧地壳脱水部分熔融且混入了少量沉积物,而铁闪长岩则由来自地幔的拉斑质弧岩浆岩结晶分异形成。两者均侵位于相对低压环境(3.3-3.9Kbar),但是岩浆侵位温度存在较大差异(闪长岩：692℃到788℃；铁闪长岩：821℃到960℃)。甘洛沟闪长杂岩体形成于俯冲挤压到碰撞后伸展的过渡环境,可能与甘孜-理塘洋的最终闭合有关。前人的研究表明,研究区岩浆活动存在-216 Ma的年龄峰值,结合碎屑锆石年代学数据,本文认为古特提斯样的分支,甘孜-理塘洋盆最后闭合的时间略早于216 Ma。此外,对混合带样品详细的矿物学,特别是斜长石捕掳晶环带的成分变化的研究后,发现相对较基性,较热的岩浆注入到相对较酸性,较冷的酸性岩浆中后,寄主岩浆并没有立即对注入端元进行成分改造。斜长石捕掳晶的生长环带记录了包体成分变化过程。在甘洛沟闪长杂岩体中观察到的岩浆混合过程,可能可以运用到花岗质岩浆中暗色微量包体的成因上来。此外,本文还报道了藏东义敦岛弧带内白垩纪花岗岩中沉积岩捕掳体及其围岩碎屑锆石与三叠纪花岗岩继承锆石的形貌特征和U-Pb年代学数据。其中沉积岩捕掳体碎屑锆石磨圆相对较好,锆石年龄谱主要存在2.5Ga～2.4 Ga,1.9 Ga～1.8 Ga,480Ma～400 Ma,350Ma～300 Ma四个峰；而围岩碎屑锆石多呈棱角状,锆石年龄谱则主要存在1.9Ga～1.8 Ga,850Ma～700 Ma,480Ma～400Ma,300 Ma～250 Ma四个峰。显示二者物源具有明显的差异。根据研究区各地层物源对比分析,认为沉积岩捕掳体属于拉纳山组,物源主要为羌塘陆块,中咱微陆块以及扬子板块,而围岩属于喇嘛垭组,物源与松潘-甘孜东南沉积中心一致,主要来自扬子板块与义敦岛弧。此外,义敦岛弧东侧三叠纪弧花岗岩带继承锆石年龄分布具有明显的华南印记(900-700 Ma的峰),而缺少2.5-2.4 Ga的峰。结合近年来区域上的研究成果,本文认为拉纳山组与喇嘛垭组物源变化可能记录了甘孜-理塘洋南段的最终闭合,其时间大致略早于晚三叠纪诺利阶(-216 Ma)。综合本文的研究及及邻区晚古生代到早中生代构造-岩浆事件,本文建立一个新的综合模型来展示义敦岛弧带及邻区晚古生代到早中生代的演化过程。260 Ma～250Ma,金沙江洋盆向西俯冲,形成江达-维西弧火山岩带。同时,扬子西缘峨眉山地幔柱开始活动,中咱微陆块由于甘孜-理塘洋盆的打开而从扬子西缘裂离。250 Ma～235Ma,金沙江洋盆闭合,弧-陆发生碰撞,中咱微陆块隆升成陆,由于斜碰撞或板片断离的影响,随后江达-维西带处于拉张状态,形成“双峰式”火山岩套,而甘孜-理塘洋盆则持续扩张。在中三叠纪末(-235Ma)由于金沙江残余洋盆的最终闭合或板片的断离,区域隆升成陆,随后由于处于拉张状态,义敦岛弧区又开始沉降接受沉积形成曲嘎寺组,伴随有具拉张性质的基性岩浆活动,形成早、中三叠纪与晚三叠纪之间的角度不整合。235～216 Ma,甘孜-理塘洋盆向西俯冲,产生弧岩浆活动,形成义敦岛弧带弧岩浆岩,且北义敦岛弧为大洋岛弧而南义敦岛弧由于中咱微陆块的存在为大陆边缘弧。由于义敦岛弧北段俯冲角度较缓,板片发生回撤,产生弧间裂谷,并导致岩浆活动向缝合带变年轻；而南段(中甸弧)俯冲角度相对较陡,形成具埃达克质特征的安山质-英安质弧火山岩浆活动。-216 Ma,甘孜-理塘洋闭合,发生弧-陆、陆-陆碰撞,随后洋壳断离引起大范围软流圈上涌,形成措交玛-冬措花岗岩带和甘洛沟闪长杂岩体及邻区松潘-甘孜褶皱带内花岗岩。最后,本文系统收集和总结了中国西南古特提斯构造带的岩浆岩活动记录。基于岩浆岩记录结合古地磁数据,中国西南古特提斯构造带的演化大致可总结如下：1.晚寒武纪到早志留纪：由于龙木措-双湖-昌宁-孟连主洋盆的打开,研究区各陆块从冈瓦纳大陆北段开始裂离。并于中志留纪末洋盆开始南北向扩张。2.晚泥盆纪到早石炭纪：龙木措-双湖-昌宁-孟连洋龙木措-双湖带洋盆开始俯冲,形成与俯冲有关的SSZ-型蛇绿岩,而昌宁-孟连段也即澜沧江段洋盆缓慢扩张,且在该时间段缺乏岩浆活动。同时西金乌兰-金沙江-哀牢山洋盆西金乌兰-金沙江段开始作为弧后盆地打开,而哀牢山段洋盆打开的时间要早于前者。3.晚石炭纪到早二叠纪：龙木措-双湖-昌宁-孟连洋以俯冲为主。西金乌兰-金沙江-哀牢山洋盆作为弧后盆地持续扩张,并于早二叠纪晚期开始俯冲。4.中二叠纪到晚三叠纪：龙木措-双湖-昌宁-孟连洋盆大致于250～230 Ma时间内闭合。西金乌兰-金沙江-哀牢山洋盆金沙江-哀牢山段大致于-250Ma闭合,而西金乌兰-金沙江段闭合较晚,可能于晚三叠纪闭合。甘孜-理塘洋盆由于晚二叠纪峨眉山地幔柱的活动,中咱微陆块的从扬子西缘裂离而打开,并最终于晚三叠纪(-216 Ma)闭合。至此,中国西南古特提斯洋的演化结束。通过以上系统总结及岩浆岩时空分布的系统对比,本文认为,东金沙江构造带可与哀牢山构造带对比,表明两者为统一大洋。而西金沙江构造带(即西金乌兰-金沙江段),总的来说可以与东金沙江构造带对接,但由于中咱微陆块的存在,该构造带自～250 Ma以前演化与东金沙江构造带可对比,而～250以后开始与甘孜-理塘带可以对比。
【关键词】：义敦岛弧带 青藏高原东部 古特提斯 构造演化
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P588.11;P542
【目录】：

• 作者简介6-7
• 摘要7-10
• ABSTRACT10-16
• 第一章 绪论16-26
• §1.1 研究现状和存在问题18-23
• 1.1.1 岛弧的性质、基底19
• 1.1.2 晚三叠纪花岗岩岩石学成因及构造背景19-21
• 1.1.3 火山岩研究现状与存在问题21-22
• 1.1.4 义敦岛弧构造带晚三叠纪地层沉积物质来源22-23
• 1.1.5 义敦岛弧南北分带性与义敦岛弧演化模型23
• §1.2 论文选题依据23-26
• 1.2.1 选题的来源、目的和意义23-24
• 1.2.2 研究内容24
• 1.2.3 工作量与创新点24-26
• 第二章 区域地质背景26-31
• §2.1 大地构造26-27
• §2.2 研究区地层单元27-29
• 2.2.1 三叠纪前地层组合特征28-29
• §2.3 岩浆岩29-31
• 2.3.1 侵入岩29-30
• 2.3.2 火山岩30-31
• 第三章 样品分析测试方法31-33
• §3.1 锆石U-Pb年代学与Lu-Hf同位素31
• §3.2 单矿物地球化学31
• §3.3 全岩主、微量元素31
• §3.4 全岩Sr-Nd-Pb同位索31-33
• 第四章 晚三叠纪措交玛-冬措花岗岩带源区性质及构造背景33-55
• §4.1 采样位置与样品岩石学特征33-35
• §4.2 主、微量元素特征35
• §4.3 年代学特征35-40
• §4.4 Sr-Nd-Hf-Pb同位素特征40-43
• §4.5 岩浆演化特征43-45
• §4.6 岩石类型与岩浆的源区45-48
• 4.6.1 花岗岩类型：I型?S型?A型?45-46
• 4.6.2 岩浆的源区46-48
• §4.7 构造意义与演化模型48-55
• 4.7.1 对义敦岛弧带演化的制约48-50
• 4.7.2 成因模型50-53
• 4.7.3 大地构造背景及与科迪勒拉型花岗岩类的对比研究53-55
• 第五章 甘洛沟闪长杂岩体成因及构造意义55-76
• §5.1 采样位置与样品岩石学特征56-58
• §5.2 锆石年代学与Lu-Hf同位素58-59
• §5.3 主、微量元素特征59-63
• §5.4 矿物化学63-64
• §5.5 Sr-Nd同位素特征64
• §5.6 甘洛沟闪长杂岩体主要岩石组合64
• §5.7 岩浆演化特征：分离结晶与地壳混染64-65
• §5.8 岩浆侵位的温压条件65
• §5.9 对岩浆混合的意义65-70
• §5.10 岩浆的源区70-73
• 5.10.1 闪长岩的源区70-72
• 5.10.2 铁闪长岩的源区72-73
• §5.11 甘洛沟闪长杂岩体的构造环境73
• §5.12 对义敦岛弧演化和甘孜-理塘洋闭合时间的制约73-74
• §5.13 构造意义及演化模型74-76
• 第六章 义敦岛弧带地质演化的沉积记录76-86
• §6.1 研究意义76
• §6.2 采样位置与锆石特征76-78
• §6.3 锆石年代学结果78-80
• §6.4 邻区对比及构造演化模型80-86
• 6.4.1 捕掳体与围岩的关系以及所属地层80-81
• 6.4.2 物源分析81-84
• 6.4.3 构造意义84
• 6.4.4 义敦岛弧带地层物源变化史84-86
• 第七章 义敦岛弧带晚三叠纪综合演化模型86-94
• §7.1 东义敦岛弧带的基底86
• §7.2 甘孜-理塘带的性质与形成时代86-92
• §7.3 义敦岛弧带及邻区晚古生代到早中生代综合演化模型92-94
• 第八章 中国西南古特提斯构造带岩浆记录94-104
• §8.1 区域地质背景94-95
• §8.2 中国西南古特提斯构造带蛇绿岩中具MORB型玄武岩和辉长岩Sr-Nd地球化学特征95-96
• §8.3 中国西南古特提斯构造带岩浆活动年代学搁架及构造演化过程96-104
• 8.3.1 岩浆岩时空分布及岩石组合96-99
• 8.3.2 构造演化过程99-104
• 第九章 认识与结论104-106
• 致谢106-107
• 参考文献107-122
• 附表122-168

【参考文献】

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