發(fā)布時(shí)間：2020-04-02 09:19

【摘要】：鈮作為一種戰(zhàn)略性稀有金屬元素,在現(xiàn)代尖端工業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文選取東秦嶺地區(qū)方城富Nb堿性雜巖體為研究對(duì)象,通過(guò)詳細(xì)的巖石學(xué)、元素地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)、Nd-Pb-Hf同位素及礦物化學(xué)等方面的研究,探討該套堿性巖石的成因、構(gòu)造意義及Nb-Ta富集機(jī)制。方城堿性雜巖體主要由硅不飽和的霞石正長(zhǎng)巖,硅飽和的黑云母正長(zhǎng)巖和霓輝正長(zhǎng)巖,以及硅過(guò)飽和的石英正長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)花崗巖組成。前三者分別以霞石、黑云母和霓輝石的出現(xiàn)或富集為特征,后兩者分別以石英的出現(xiàn)和富集為特征。方城堿性巖總體為中酸性系列(SiO_2=57~72 wt%),富集大離子親石元素、輕稀土元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb,Ta,Zr,Hf等),顯著虧損Ba、Sr、P、Ti和Eu。從霞石正長(zhǎng)巖到正長(zhǎng)花崗巖,巖石由富鈉質(zhì)變?yōu)楦烩涃|(zhì),硅含量顯著增加,Al_2O_3和CaO含量降低,表現(xiàn)出巖漿演化程度逐漸增高的特征。方城堿性雜巖的全巖Nd-Pb同位素(εNd(t)=-0.69~-4.87;~(206)Pb/~(204)Pb=16.186~17.760,~(207)Pb/~(204)Pb=15.164~15.524,~(208)Pb/~(204)Pb=23.395~37.612)和鋯石Hf同位素組成與區(qū)內(nèi)基性巖類特征相似,表明初始巖漿形成于富集巖石圈地幔的部分熔融。各堿性巖類同位素特征總體相近但硅過(guò)飽和堿性花崗巖類相對(duì)更富集(εNd(t)=-4.50~-4.87;εHf(t)=-4.19~-6.85;~(207)Pb/~(204)Pb=15.164~15.409,~(208)Pb/~(204)Pb=23.395~31.809),暗示它們是同源幔源巖漿演化的產(chǎn)物,但演化后期經(jīng)歷了顯著的地殼混染。富集巖石圈地幔的低程度部分熔融形成了原始?jí)A性巖漿,隨著巖漿演化,霞石等富鈉礦物首先結(jié)晶形成霞石正長(zhǎng)巖,同時(shí)導(dǎo)致殘余熔體越來(lái)越富鉀。伴隨后期富硅的殼源物質(zhì)的混染,殘余富鉀熔體逐步演化形成硅過(guò)飽和的堿性花崗巖類,由此形成了方城堿性巖組合。SIMS和LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年在各巖石中獲得總體一致的新元古代侵入年齡,分別為石英正長(zhǎng)巖(850~867 Ma),正長(zhǎng)花崗巖(857 Ma),霓輝正長(zhǎng)巖(862 Ma),霞石正長(zhǎng)巖(869 Ma)。堿性巖石往往形成于伸展拉張的構(gòu)造環(huán)境,結(jié)合地球化學(xué)組成和區(qū)域地質(zhì)資料,本文認(rèn)為方城堿性雜巖體形成于后碰撞構(gòu)造環(huán)境,暗示東秦嶺造山帶新元古代碰撞造山在~869 Ma基本結(jié)束并進(jìn)入持續(xù)后碰撞伸展。由此,方城堿性雜巖體可能代表了東秦嶺地區(qū)Rodinia超大陸解體的前奏。方城堿性巖各巖石均具有較高的Nb含量,但以霞石正長(zhǎng)巖為最。全巖Nb含量與F含量表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性,表明鹵素F在Nb的富集過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。富鈮礦物主要為榍石和燒綠石,前者廣泛存在于各巖石類型中,后者僅存在于霞石正長(zhǎng)巖和黑云母正長(zhǎng)巖中。在正長(zhǎng)花崗巖中可見(jiàn)少量鈮鈦鐵礦和黑稀金礦。巖相學(xué)和礦物化學(xué)特征可以將榍石分為巖漿型和熱液型,其中后者明顯更富集F和Nb(Nb_2O_5高達(dá)3.6 wt%)。方城霞石正長(zhǎng)巖中的燒綠石主要為熱液成因的,發(fā)育明顯交代結(jié)構(gòu),受交代區(qū)域相對(duì)富Nb(Nb_2O_5=55.3~61.5wt%)和F。結(jié)合霞石正長(zhǎng)巖中的兩期年代學(xué)記錄(869 Ma和440 Ma),本文認(rèn)為方城堿性雜巖經(jīng)歷了至少兩次Nb富集作用。早期巖漿演化階段(新元古代),貧鈮礦物的結(jié)晶分異作用,導(dǎo)致殘余熔體中F和Nb含量的逐漸升高(F有助于提高巖漿中Nb的溶解度),并最終結(jié)晶形成高Nb的巖漿榍石。在早古生代(第二階段),秦嶺地區(qū)經(jīng)歷了大規(guī)模的巖漿-熱液活動(dòng),在這一造山事件中,方城堿性巖特別是霞石正長(zhǎng)巖經(jīng)歷了明顯的熱液改造作用,富Si和F熱液流體沿裂隙交代先前結(jié)晶的含鈮礦物并致使其瓦解,殘余流體成分改變,高濃度F引發(fā)Nb活化并遷移沉淀析出熱液型榍石和燒綠石。
【圖文】：

東秦嶺造山帶大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)Dongetal.，2011）

圖 2.2 東秦嶺造山帶巖漿巖分布圖（據(jù)馬昌前等，2014，未刊資料）I-米倉(cāng)山巖區(qū)：1-中子園，2-水磨，3-李家河，4-坪河；II-平利—紫陽(yáng)巖區(qū)：5-紫陽(yáng)巖床群，6-嵐皋巖墻群，7-平利、鎮(zhèn)坪巖墻群；III-竹山—竹溪巖區(qū)：8-廟埡，，9-殺熊洞，10-天寶；VI-隨棗-桐柏巖區(qū)：11-關(guān)子山，12-松扒，13-黃羊山；V-方城巖區(qū)：14-方城，15-張世英，16-響洪甸；VI-欒川巖區(qū)：17-龍王幢；VIII-嵩縣巖區(qū)：18-磨溝、烏桑溝、狼凹溝、焦溝和龍泉溝）；XI-華陽(yáng)川巖區(qū)：19-華陽(yáng)川碳酸巖
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P597;P618.7


本文編號(hào)：2611759