【摘要】：華南克拉通在中-新元古代的構(gòu)造演化總體是在全球Rodinia超大陸匯聚與裂解的背景下發(fā)展的。但是,華南不同單元參與超大陸聚散過程的時限、位置、地質(zhì)表現(xiàn)和動力學機制等細節(jié)仍不清楚,甚至產(chǎn)生嚴重的爭論。例如:(1)華南是否經(jīng)歷了與全球一致的Grenville期(~1300 l 000 Ma)造山事件?(2)華南前寒武紀統(tǒng)一基底的形成經(jīng)歷了怎樣的演化過程?(3)在Rodinia超大陸聚散轉(zhuǎn)換中,華南不同單元由造山轉(zhuǎn)入非造山環(huán)境的時限和地質(zhì)記錄是什么?這些問題是人們研究華南陸殼演化歷史、Rodinia超大陸演化過程及其動力模型時,所關(guān)注的熱點和前沿。揚子板塊北緣是新元古代巖漿活動強烈的區(qū)域,記錄了揚子板塊新元古代由造山環(huán)境向非造山環(huán)境轉(zhuǎn)變的全過程。但由于后期構(gòu)造-巖漿活動的破壞以及沉積蓋層的覆蓋,新元古代早期侵入體在揚子板塊北緣出露較少。三里崗巖體、大磊山巖體及其伴生的火成巖是該區(qū)珍貴的新元古代早中期的地質(zhì)體,為人們提供了進一步研究和檢驗揚子板塊北緣構(gòu)造演化過程和動力學機制的機會。為此,本文將以上述火成巖為研究對象,通過大比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和詳細同位素年代學和地球化學工作,來揭示揚子板塊北緣新元古代860 780Ma之間巖漿作用特點和殼幔演化信息,并探討華南在Rodinia超大陸的聚散轉(zhuǎn)換中的地質(zhì)表現(xiàn)和動力學機制。SIMS法鋯石U Pb定年結(jié)果顯示,三里崗基性侵入巖形成的時間為~871 Ma。基性巖具有相對較高的FeO(9.27 12.17 wt.%)、MgO(6.25 9.85 wt.%),低的SiO2(45.37 49.73 wt.%)、Al2O3(13.29 16.13 wt.%)、K2O(0.32 1.13 wt.%),其TFeO/MgO比值較小(0.73 1.50),屬于中 低鉀的亞堿性系列�；詭r的稀土元素含量低(∑REEs=45.4 87.2 ppm),顯示為稍微右傾的稀土元素配分模式,沒有Eu異常。在微量元素蛛網(wǎng)圖上,表現(xiàn)為選擇性富集大離子親石元素(LILEs,如Rb、Ba、Pb和Sr),而虧損高場強元素(HFSEs,如Ta、Nb和Ti)。樣品的鋯石εHf(t)值(+10.5 +12.9)、δ18O值(+5.25 +6.03‰)、以及全巖εNd(t)(+4.0 +7.1)均接近于當時的虧損地幔值。樣品中LILEs和LREEs相對虧損HFSEs和HREEs富集,指示其其源區(qū)為遭受了俯沖板片流體的交代作用,其形成環(huán)境為弧環(huán)境。三里崗基性巖與三里崗閃長質(zhì) 花崗質(zhì)巖體在空間上伴生。SIMS法和LA ICP MS法鋯石U Pb定年結(jié)果顯示,三里崗花崗巖巖體形成的時間為~860Ma,不是過去認為的中生代,年齡值接近于或略晚于基性巖的年齡。三里崗巖體為富含角閃石的閃長質(zhì) 花崗質(zhì)巖體,其SiO2含量變化于60.35 71.38 wt.%之間,具有相對較低的Al2O3(14.09 16.42 wt.%)、K2O(1.38 3.67 wt.%)和Na2O(3.97 5.33 wt.%),相對較高的TiO2(0.44 0.87 wt.%)、TFeO(2.03 5.91 wt.%)和MgO(1.03 3.16 wt.%,對應的Mg#=49 58),屬于鈣堿性巖漿巖。其主要礦物組合和元素地化特征均與Barbarin(1999)定義的主動大陸邊緣的富含角閃石鈣堿性花崗巖(Amphibole-rich Calc-alkaline Granitoids,ACG)類似。巖體LREEs相對HREEs富集稀土元素配分模式,沒有Eu元素負異常;在微量元素標準化蛛網(wǎng)圖上相對富集Rb、Ba、Th、U、K和Pb,而相對虧損Nb、Ta、P和Ti等高場強元素。三里崗巖體的鋯石εHf(t)值(+7.9 +11.7)、δ18O值(+5.83 +6.20‰)和全巖(87Sr/86Sr)i(0.7033 0.7041)、εNd(t)(+3.4 +4.9)接近于或略低于三里崗基性巖的對應比值,指示二者具有相似的源區(qū)特征,為新生的下地殼基性巖部分熔融后與基性礦物發(fā)生反應的產(chǎn)物。同屬揚子北緣的大磊山地區(qū)發(fā)育多組不同性質(zhì)的新元古代火成巖組合,既有大磊山地區(qū)的淡色的二長花崗質(zhì)巖體及鈣堿性火山巖;也包括紅安群出露區(qū)的雙峰式火山巖,以及侵入原紅安群基性侵入巖。鋯石U Pb結(jié)果顯示,大磊山巖體形成的時間為新元古代中期~800 Ma,而不是過去認為的太古宙。巖體具有較高的SiO2(71.53 77.05 wt.%)、K2O(3.93 5.00 wt.%)和Na2O(3.15 4.23 wt.%),低的MgO(0.13 0.66 wt.%)、TiO2(0.11 0.31 wt.%)、TFeO(0.83 2.30 wt.%)和P2O5(0.02 0.09 wt.%),屬于鈣堿性巖石的范疇。大磊山巖體的鋁飽和指數(shù)ASI一般大于1.1(1.08 1.27),CIPW標準礦物中出現(xiàn)有含量大于1 vol.%(1.2 3.2vol.%)的標準剛玉分子,屬于過鋁質(zhì)花崗巖,其礦物和地化組成與Barbarin(1999)定義的白云母過鋁質(zhì)花崗巖(Muscovite-bearing Peraluminous Granitoids,MPGs)類似。巖體的稀土元素含量高,表現(xiàn)為右傾斜的稀土元素配分模式和Eu元素的強烈的負異常(δEu=0.10 0.64)。在微量元素原始地幔標準化的蛛網(wǎng)圖上,明顯富集Rb、Th、Pb等元素,而虧損Ba、Ta、Nb、Sr、Zr和Ti元素。巖漿鋯石具有負的εHf(t)值(-12.0 -7.7)和全巖εNd(t)值(-9.5 -7.9)對應的TDM2年齡集中在2249 2008 Ma,指示為古老地殼物質(zhì)的再造。大磊山巖體是泥質(zhì)源區(qū)在低溫條件下白云母脫水熔融的產(chǎn)物,其成因與再循環(huán)的陸表沉積物的熔融有關(guān)。空間上與大磊山巖體伴生的變玄武安山巖的年齡787±7 Ma,接近于或略小于大磊山巖體結(jié)晶年齡。玄武安山巖具有低的SiO2(53.42 56.21 wt.%),MgO(0.78 3.57 wt.%)、K2O(0.43 1.25 wt.%);高的TiO2(1.52 1.75 wt.%)、TFeO(9.03 11.73 wt.%),屬于亞堿性系列。玄武安山巖稀土元素以LREEs相對HREEs富集為主要特征,無明顯的Eu的異常;在微量元素蛛網(wǎng)圖上,具有Rb、Ba、Th和Pb等元素正異常,強烈Ta、Nb和Ti以及弱的Sr元素的負異常。大磊山變玄武安山巖巖石成因中并沒有遭受地殼的混染,富集LILEs和LREEs、虧損HFSE的以及負的鋯石εHf(t)值(-18.0 -3.6)指示為富集地幔源區(qū),可能是再循環(huán)古老沉積物釋放的流體和熔體共同交代地幔楔的結(jié)果。本文新的地質(zhì)和地化數(shù)據(jù)表明,大洪山一帶殘留了新元古代早期洋殼或者洋殼俯沖有關(guān)的巖石組合,既包括中帶的蛇綠巖套,也包括北帶的弧有關(guān)的巖石組合。三里崗基性巖(~871 Ma)和花崗質(zhì)巖體(~860 Ma)共同證實了該區(qū)弧巖漿活動的存在,大洪山增生雜巖帶保留揚子板塊最內(nèi)部新元古代造山事件的蹤跡。區(qū)域上,廟灣 神農(nóng)架增生楔 弧系統(tǒng)(accretionary wedge-arc system)向東可能延伸至揚子板塊北緣的大洪山雜巖一帶,廟灣和神農(nóng)架代表的洋盆最終關(guān)閉的時間不會早于~850 Ma。大磊山S型花崗巖(~800 Ma)及玄武安山巖(~787 Ma)均指向了古老沉積巖再循環(huán)熔融有關(guān)的過程,這與新元古代早期850 Ma的洋殼俯沖有關(guān)的巖漿活動明顯不同。大磊山及其鄰區(qū)的巖漿組合的地質(zhì)和地化特征共同表明,大磊山巖體(~800 Ma)是陸殼俯沖至中下地殼深度時頂層沉積物的部分熔融的產(chǎn)物,而玄武安山巖是富集大陸巖石圈地幔在后碰撞環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物;~800 780 Ma之后,揚子北緣的巖漿源區(qū)中來自古老陸殼的貢獻越來越多,代表著大構(gòu)造環(huán)境逐漸向碰撞、后碰撞環(huán)境轉(zhuǎn)變的造成。因此,新元古代中期~800 780 Ma可能是大磊山地區(qū)(甚至揚子板塊北緣)構(gòu)造機制發(fā)生轉(zhuǎn)換的重要時期。
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【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P534.3;P588.11
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本文編號：2172792