本文關鍵詞：哀牢山構造帶白堊紀以來的巖漿與變質作用及其大地構造指示

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【摘要】：東喜馬拉雅構造結向東南延伸的三江地區(qū),由西向東依次出露高黎貢山、崇山和哀牢山三個南北向或北西-南東向大型變質帶,是對印度與歐亞板塊匯聚響應的重要地區(qū)。該區(qū)白堊紀以來存在的地質問題主要包括:(1)白堊紀地幔性質及其動力學過程主要受控于特提斯洋俯沖還是太平洋俯沖仍不確定;(2)新生代印度板塊和歐亞板塊陸陸碰撞在青藏高原東南緣效應(比如,滇緬地區(qū)韌性剪切帶和印支陸塊的旋轉)未有明確認識。位于三江地區(qū)東緣的哀牢山變質帶,白堊紀以來發(fā)育了廣泛的巖漿活動,研究這些巖漿巖的時空格架和成因特征能有效解決上述科學問題,有利于厘清白堊紀以來受控于俯沖到碰撞的揚子西南緣演化特征及其動力學過程。本論文選擇哀牢山構造帶白堊紀以來的變基性巖和閃長質-花崗質巖石為研究對象,通過詳細的野外和室內(nèi)巖相學、礦物學、元素地球化學、LA-ICP-MS、SIMS鋯石U-Pb年代學、Sr-Nd-Hf同位素分析等綜合研究,整合區(qū)域地質資料和前人成果,揭示了這些巖石的時空分布和成因特征,探討了三江地區(qū)中新生代以來印度與歐亞板塊匯聚的地質響應機制。通過研究,主要獲得如下成果及進展:1.基于哀牢山構造帶白堊紀基性-變基性巖的年代學和地球化學研究闡明了哀牢山地區(qū)白堊紀處于新特提斯洋板片幕式回撤的伸展構造背景在滇西地區(qū)哀牢山構造帶識別出早白堊世~139 Ma的富鈮輝綠巖、晚白堊世~68 Ma富鈮斜長角閃巖和~73 Ma的OIB型斜長角閃巖。~139 Ma輝綠巖和~68Ma斜長角閃巖顯示相似的富鈮玄武巖地球化學特征,如高Na2O、Ti O2和Nb(7ppm),以及高的(Nb/Th)PM、(Nb/La)PM和Nb/U比值。不同于與埃達克巖伴生的富鈮玄武巖,上述富鈮基性巖與OIB型基性巖伴生,是源于OIB型地幔和弧型地幔在尖晶石穩(wěn)定相(70 km)的二端元混合,而富鈮輝綠巖則需要前述混合源大比例(~15%)部分熔融。相比于富鈮基性巖,~73 Ma OIB型斜長角閃巖具有低Mg#值,高Ti O2、Nb(20-26 ppm)含量,及類似OIB的稀土和微量元素配分模式。該OIB型巖石源于石榴子石穩(wěn)定相(80 km)橄欖巖低度部分熔融。結合前人白堊紀至早始新世花崗質巖石數(shù)據(jù),滇西地區(qū)白堊紀存在三個主要的巖漿爆發(fā)期,分別為140-115 Ma、75-64 Ma和55-50 Ma�？紤]到研究區(qū)距離太平洋和新特提斯洋的距離分別為2400-5000 km和320 km,認為這些白堊紀火成巖更可能形成于與新特提斯洋俯沖相關的背景。據(jù)此提出新特提斯洋幕式板片回撤的伸展模式來解釋滇西地區(qū)白堊紀基性巖構造環(huán)境。2.獲取了晚始新世-早中新世變質作用記錄,確立了哀牢山-紅河剪切帶的持續(xù)剪切過程LA-ICP-MS鋯石U-Pb年代學結果表明,哀牢山紅河剪切帶西北段嘎灑、莫灑地區(qū)至東南段金平地區(qū)的片麻巖、混合巖、斜長角閃巖等的變質作用主要發(fā)生在40~20 Ma。剪切帶內(nèi)晚始新世-早中新世變質巖石依據(jù)其成因可以分為兩種類型,一類是由于深熔作用產(chǎn)生的混合巖長英質脈體,其成因是變沉積巖在剪切條件下深熔而成。另一類是在新生代遭受變質作用、但其原巖系元古代片麻巖和斜長角閃巖等。結合前人在哀牢山構造帶關于新生代巖石U-Pb年代學和礦物Ar-Ar定年結果,認為哀牢山紅河剪切帶變質作用主體在40~20 Ma,冷卻歷史主體在~25-~5 Ma。3.厘定出晚始新世-早中新世巖漿作用時序結構,限定了哀牢山紅河剪切帶的深部控制效應哀牢山紅河剪切帶新生代巖漿巖從基性巖到中酸性巖石都有產(chǎn)出,年齡主要集中于38-22 Ma。其中的基性巖已變質為角閃巖,但鋯石仍為典型巖漿鋯石,結晶年齡為25.5 Ma。二長質-閃長質-花崗質巖石可分為源于元古宙哀牢山群變沉積巖的低εNd(t)-εHf(t)巖石和源自新生下地殼部分熔融而來的高εNd(t)-εHf(t)巖石。紅河剪切帶剪切作用在晚漸新世由壓剪轉為扭剪作用導致局部伸展而有利于幔源巖漿上涌產(chǎn)生局部基性巖和I型、S型花崗巖。4.劃分了哀牢山紅河剪切帶左旋走滑剪切的階段性,闡述了三江走滑剪切系統(tǒng)形成的構造背景通過對哀牢山深變質帶內(nèi)閃長質-花崗質巖石和變基性巖開展的鋯石U-Pb定年結果,結合鋯石的陰極發(fā)光圖像和鋯石Th/U比值,認為哀牢山紅河剪切帶剪切始于~40 Ma,持續(xù)到20 Ma左右。結合前人在研究區(qū)定年數(shù)據(jù),認為哀牢山左旋走滑剪切作用可分為三個階段:~40-~30 Ma以深熔作用為主,主要由古老地殼巖石深熔形成混合巖和花崗片麻巖。~30-22 Ma剪切加劇產(chǎn)出基性到中酸性巖石。~22Ma以后剪切作用趨于弱化,巖漿作用少見。哀牢山紅河剪切帶位于印支和揚子板塊交界處,高黎貢山右旋走滑斷裂帶位于騰沖-西緬地塊和保山-禪泰地塊之間,二者之間為分隔保山地塊和蘭坪-思茅地塊的碧羅雪山-崇山-瀾滄江剪切帶。整合三江地區(qū)西邊的崇山和高黎貢山變質帶,以及東邊哀牢山變質帶巖漿巖、變質巖數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),其變形時序在早期大致相同,表明其具備相似的控制效應,均為印度與歐亞板塊的匯聚產(chǎn)物。這暗示青藏高原東南緣地殼物質隨著印度板塊的北向擠壓,是形成亞洲東南部大型擠出構造、甚至南海海盆打開的主要控制因素。
【學位授予單位】：中國科學院廣州地球化學研究所
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P534.53;P548
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本文編號：1303849