华北克拉通南部中条山地区涑水杂岩的组成与演化

发布时间：2017-06-29 11:01

  本文关键词：华北克拉通南部中条山地区涑水杂岩的组成与演化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：山西中条山地区位于华北克拉通南部,是我国早前寒武纪基底的重要发育地区之一。该地区前寒武纪基底岩石地层发育齐全,主要由太古代涑水杂岩、古元古代绛县群、中条群、担山石群和中元古代的西阳河群、汝阳群组成。涑水杂岩出露于中条山脉的西北侧,是该区最古老的岩石地质单元,分别与上覆的早、中元古界呈不整合接触关系,主要由变质、变形的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)和钙碱性花岗质岩石组成,发育少量表壳岩系和变质基性岩墙。近年来,涉及华北克拉通基底拼合、克拉通化的时、空演化已经成为华北克拉通前寒武纪地质研究的热点之一。开展对中条山前寒武纪涑水杂岩中TTG质岩石的深入研究,可作为探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆事件性质及早前寒武纪地壳形成和演化的重要载体,而涑水杂岩中非TTG质花岗岩的探测研究,有可能为解决上述争端提供重要信息。本论文选取华北克拉通南部中条山地区涑水杂岩中TTG质片麻岩、花岗岩类和表壳岩中斜长角闪岩作为研究对象,结合室内详细的岩相学观察和相关地球化学、锆石U-Pb年代学以及Hf同位素组成分析,确定了各类岩石形成时代、岩石成因以及构造背景等,并综合探讨了整个涑水杂岩的组成与演化；结合本文及前人的研究资料,建立了中条山地区前寒武纪地质事件的演化格架,探讨了每期构造热事件的地质意义；通过对比涑水杂岩与其南部太华杂岩、登封杂岩的岩石组合、形成时代和构造展布等,查明了华北克拉通南缘的前寒武纪构造格局。本论文取得了如下成果和认识：1.确定了涑水杂岩中发育两期TTG质岩石,时代较老的主要出露于中条山西南部、解州关帝庙附近,锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为2716±42Ma,是中条山地区最古老的岩石单元；岩石学及地球化学特征表明,该岩石是一套高铝TTG质片麻岩,是由新生玄武质岩石发生部分熔融所形成,其源区是来自于亏损地幔分异形成的2.7-2.85Ga新生地壳,这期岩浆事件代表了中条山地区一期重要的地壳生长事件。而时代较新的TTG质岩石主要分布于中条山中部和东北部的垣曲县-绛县一带,锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,其形成于新太古代晚期2543～2561Ma；岩石学、地球化学以及锆石Hf同位素特征表明其主要是由2.7-2.8Ga左右形成于下地壳镁铁质岩石、在新太古代末期发生分熔所形成,代表着中条山地区-2.55Ga左右的一期地壳再造事件。2.查明了横岭关花岗片麻岩和解州花岗岩的形成时代、岩石成因、源区性质及构造背景等。二者的形成时代分别为2609±31Ma和2620±14Ma,属于同一期岩浆活动的产物,其源区物质是由～2.7Ga TTG质岩石和下地壳镁铁质岩石部分熔融混合而成；此外,锆石边部年龄信息反映该地区在-2200Ma发生过构造一热事件。3.厘定了中条山地区存在一期古元古代构造热事件,即形成于古元古代早期的23514±37 Ma烟庄花岗岩；岩石学与地球化学研究结果表明,该岩石类似低Sr、Yb的喜马拉雅型花岗岩,其成因与地壳加厚引起的陆壳熔融有关。4.基本查明了冷口岩组斜长角闪岩的形成时代为～2561Ma,岩石学、地球化学和同位素组成表明,冷口岩组斜长角闪岩具有钙碱性玄武岩特征,源区主要来自于亏损地幔,也有少量地壳物质的混染,是在板内环境下、由于流体在上升过程中引发亏损地幔部分熔融所形成的玄武质熔浆,混合TTG质岩浆后形成的产物；而TTG质片麻岩中斜长角闪岩是由于亏损地幔部分熔融形成玄武质岩浆,随后被TTG岩浆包裹或者作为捕虏体带出而形成。5.综合本文研究结果得出,涑水杂岩是由～2.7Ga TTG质片麻岩、2.6～2.55Ga TTG质片麻岩和钙碱性花岗质岩石、-2.56Ga斜长角闪岩以及古元古代～2.35Ga左右的烟庄钾质花岗岩组成。～2.7Ga TTG质片麻岩是由新生玄武质岩石发生部分熔融所形成；2.6-2.55Ga的TTG质片麻岩和花岗质岩石是地幔柱底侵导致的,该期广泛的岩浆事件造就了涑水杂岩的基本形态,也指示华北克拉通在新太古代末期已基本形成,或者说基本实现了克拉通化；烟庄钾质花岗岩的发育,指示中条山地区古元古代的构造演化在-2.35Ga已经开始。总体上,涑水杂岩中新太古代一古元古代早期的主要产物为TTG质片麻岩、花岗质侵入体以及少量镁铁质火山岩,其中花岗岩侵入事件一直延续到古元古代早期,而且表现出从TTG→钙碱性→偏碱性岩石演化的特点。6.中条山地区早前寒武纪地质事件可划分为5期,根据每一期构造热事件所代表的地质意义,认为华北克拉通中部地区在2.8～1.8Ga这一长达10亿年的地壳演化历史中,并不存在显著的地壳生长“幕式”特点,而显示出小频率持续脉冲生长的特点。7.通过对比中条山地区涑水杂岩与小秦岭—鲁山太华杂岩的岩石组合、形成时代以及构造展布等事实,提出二者具有明显的相似性,应属同一地质体,共同构成了华北克拉通南缘前寒武纪基底。中条山涑水杂岩、小秦岭—鲁山太华杂岩以及登封杂岩共同构成了一个向南东倾伏的巨型向斜,涑水杂岩和太华杂岩分别构成该向斜的南北两翼,登封杂岩则居于向斜的核部。在空间上,上述地质体的构造线方向呈北东-南西向展布,不支持所谓的华北克拉通东、西部沿中部碰撞拼合的说法。
【关键词】：华北克拉通 前寒武纪 中条山地区 涑水杂岩 组成与演化
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P587
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 选题背景10-19
• 1.1.1 华北克拉通前寒武纪地质研究现状及存在的问题10-14
• 1.1.2 华北克拉通前寒武纪构造—热事件14-16
• 1.1.3 TTG研究现状16-19
• 1.2 选题依据19-20
• 1.3 研究内容及思路20-21
• 1.4 论文完成工作量21-22
• 1.5 主要研究进展22-24
• 第二章 区域地质概况24-36
• 2.1 华北克拉通南缘早前寒武纪地质单元24-25
• 2.2 中条山地区早前寒武纪区域地质概况25-36
• 2.2.1 涑水杂岩28-32
• 2.2.2 绛县群32-33
• 2.2.3 中条群33-34
• 2.2.4 宋家山群34
• 2.2.5 担山石群34-35
• 2.2.6 西阳河群35-36
• 第三章 分析方法36-38
• 3.1 主、微量元素分析36-37
• 3.1.1 主量元素36
• 3.1.2 微量元素36-37
• 3.2 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学37
• 3.3 锆石Lu-Hf同位素分析37-38
• 第四章 TTG质片麻岩38-84
• 4.1 ～2.7Ga TTG质片麻岩38-50
• 4.1.1 野外地质和岩相学特征38-40
• 4.1.2 主、微量元素地球化学特征40-45
• 4.1.3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果45-47
• 4.1.4 讨论47-50
• 4.1.5 小结50
• 4.2 ～2.5Ga TTG质片麻岩50-84
• 4.2.1 野外地质和岩相学特征51-54
• 4.2.2 主、微量元素地球化学特征54-67
• 4.2.3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果67-73
• 4.2.4 锆石Lu-Hf同位素分析结果73-78
• 4.2.5 讨论78-79
• 4.2.6 小结79-84
• 第五章 花岗岩类84-118
• 5.1 横岭关岩体84-97
• 5.1.1 野外地质和岩相学特征84-85
• 5.1.2 主、微量元素地球化学特征85-90
• 5.1.3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果90-92
• 5.1.4 锆石Lu-Hf同位素分析结果92
• 5.1.5 讨论92-95
• 5.1.6 小结95-97
• 5.2 解州岩体97-107
• 5.2.1 野外地质和岩相学特征97-98
• 5.2.2 主、微量元素地球化学特征98-99
• 5.2.3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果99-103
• 5.2.4 锆石Lu-Hf同位素分析结果103-106
• 5.2.5 讨论106
• 5.2.6 小结106-107
• 5.3 烟庄岩体107-118
• 5.3.1 野外地质和岩相学特征107-108
• 5.3.2 主、微量元素地球化学特征108-113
• 5.3.3 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果113-115
• 5.3.4 锆石Lu-Hf同位素分析结果115
• 5.3.5 讨论115-116
• 5.3.6 小结116-118
• 第六章 表壳岩系118-131
• 6.1 概况118-119
• 6.2 野外地质和岩相学特征119-120
• 6.3 主、微量元素地球化学特征120-125
• 6.4 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果125-127
• 6.5 锆石Lu-Hf同位素分析结果127-129
• 6.6 讨论129-130
• 6.7 小结130-131
• 第七章 讨论131-148
• 7.1 涑水杂岩的组成与演化131-135
• 7.2 中条山地区早前寒武纪地质事件序列及其意义135-142
• 7.2.1 新太古代早期～2.7Ga构造热事件135
• 7.2.2 新太古代晚期2.6～2.55Ga构造热事件135-139
• 7.2.3 古元古代～2.35Ga构造热事件139-140
• 7.2.4 古元古代2.2～2.15Ga构造热事件140
• 7.2.5 古元古代～1.9-1.75Ga构造热事件140-142
• 7.3 华北克拉通南缘前寒武纪构造格局和构造演化探讨142-148
• 主要结论及下一步工作设想148-150
• 1. 主要结论148-149
• 2. 存在问题及下一步工作设想149-150
• 参考文献150-168
• 攻读博士学位期间取得的科研成果168-169
• 致谢169

【参考文献】

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本文编号：497589