本文關鍵詞：遼西地質(zhì)走廊帶中生代火山巖地球化學與巖石成因研究　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：遼西地質(zhì)走廊帶位于華北克拉通北緣,顯生宙以來先后經(jīng)歷了特提斯洋構造域、古亞洲洋構造域和古太平洋構造域的構造疊加改造作用,中生代巖漿活動十分發(fā)育,出露了大規(guī)模的中生代火山巖。本文以中生代火山巖為研究對象,通過對火山巖鋯石LA-ICP-MS定年,將中生代火山活動劃分成三期:早侏羅世火山巖(182~178 Ma)、晚侏羅世火山巖(160~149 Ma)、早白堊世火山巖(131~112Ma);利用單礦物分析、巖石地球化學及鋯石Hf同位素分析技術,以及火山巖的巖石組合、空間分布和區(qū)域構造事件,探討中生代三期火山巖的巖石成因和構造背景;結(jié)合侵入巖活動期次、巖石組合、時空關系、地球化學及同位素特征等,建立地質(zhì)走廊帶巖漿巖年代學格架;揭示中生代巖漿事件與構造演化歷史;探討中生代巖漿事件對華北克拉通破壞的制約。早侏羅世火山巖是由粗安巖、粗面英安巖及少量的流紋巖組成的中酸性巖石組合,該套火山巖大部分屬于高鈣鉀堿性巖石,少量為堿性系列巖石。粗安巖和粗面英安巖具有埃達克質(zhì)巖石的特征,輝石斑晶具有多次結(jié)晶和正韻律環(huán)帶結(jié)構,較高的Ni、Cr和Mg#值,富集輕稀土和大離子親石元素(如Ba、Rb、K、Pb等),虧損重稀土和Nb、Ta、P、Ti、Y等高場強元素,鋯石εHf(t)=-16.0~-8.7,表明巖漿源區(qū)為古老下地殼。流紋巖與粗安巖具有相似的地球化學特征,也具有埃達克質(zhì)巖石的特點,其鋯石εHf(t)=-11.6~-7.4,指示巖漿源區(qū)為古老下地殼。中酸性火山巖形成于板內(nèi)拉伸向陸內(nèi)造山擠壓轉(zhuǎn)化階段,巖石圈地幔部分熔融形成的玄武質(zhì)巖漿底侵事件。晚侏羅世火山巖是由玄武質(zhì)粗安巖、粗安巖、粗面英安巖、流紋巖和少量的玄武巖組成的中酸性火山巖組合,為一套堿性系列或高鉀鈣堿性系列巖石。玄武巖低的mg#值和cr、ni、sc和co含量指示著其源區(qū)可能是基性下地殼,噴發(fā)過程中經(jīng)歷了輕微的中上地殼混染;玄武質(zhì)粗安巖與玄武巖相比,具有更低的mg#值及mgo、cr、ni、co、sc和hrees含量,更高的lrees含量,指示著玄武質(zhì)粗安巖是由玄武質(zhì)巖漿演化而來。粗安巖和粗面英安巖大部分具有埃達克質(zhì)巖石特點,與早侏羅世粗安巖和粗面英安巖地球化學特征相似,并經(jīng)過一定程度的礦物分離結(jié)晶作用,鋯石εhf(t)介于-21.9~-7.9之間,表明其巖漿起源于古老下地殼物質(zhì)的部分熔融,可能有少量幔源物質(zhì)貢獻。流紋巖屬于高鉀鈣堿性系列,富集輕稀土元素和大離子親石元素,虧損重稀土元素和高場強元素,th、u含量較高、低sr/y,eu負異常及εhf(t)=-23.4~-17.8,暗示其源區(qū)可能是下地殼上部的長英質(zhì)麻粒巖或片麻巖部分熔融�；鹕綆r可能形成于古太平洋板塊俯沖的活動大陸邊緣環(huán)境,玄武質(zhì)巖漿的底侵事件導致殼幔結(jié)構不均一,華北克拉通內(nèi)部局部地區(qū)處于拉伸環(huán)境。早白堊世火山巖巖石組合是由玄武巖、玄武質(zhì)粗安巖、粗安巖、粗面英安巖和少量的流紋巖組成,主要為一套堿性巖石系列。玄武巖cr、ni、sc和co含量介于下地殼及地幔元素豐度之間,表明有地幔物質(zhì)的加入,其輝石斑晶mg#變化較大,并具有多期結(jié)晶及反環(huán)帶結(jié)構,指示輝石形成過程中有多次基性巖漿的混入,其源區(qū)可能是巖石圈地幔、基性下地殼或殼幔過渡帶。玄武質(zhì)粗安巖的稀土含量與玄武巖相近,并具有更高的輕重稀土分餾程度,富集輕稀土元素和大離子親石元素,虧損重稀土元素和高場強元素,指示源區(qū)應該為古老下地殼,可能是玄武質(zhì)巖漿進一步演化的結(jié)果。粗安巖和粗面英安巖具有相似的地球化學特征,mgo、tfeo、tio2等主量元素與sio2的相關性,指示巖漿經(jīng)歷過結(jié)晶分異;具有比玄武質(zhì)粗安巖更廣泛的稀土含量及更高輕重稀土分餾程度,暗示其可能是玄武質(zhì)粗安巖巖漿進一步結(jié)晶分離后巖漿產(chǎn)物。同時輝石斑晶中不見環(huán)帶結(jié)構和多期結(jié)晶的特點,表明巖漿在后期的演化過程中沒有基性巖漿的參與。流紋巖稀土含量遠小于同時期的中基性火山巖,并具有更低的輕重稀土分餾,暗示其不可能由中基性巖漿分離結(jié)晶演化而成;其地球化學特征與晚侏羅世流紋巖相似,低sr/y,鋯石εhf(t)=-20.9~-15.4,指示可能是下地殼上部的長英質(zhì)麻粒巖或片麻巖部分熔融形成的巖漿經(jīng)過分離結(jié)晶后的產(chǎn)物。遼西地質(zhì)走廊帶晚三疊世侵入巖源區(qū)為古老下地殼部分熔融,并有少量的幔源物質(zhì)的加入,暗示著走廊帶巖石圈的減薄可能始于晚三疊世,巖漿活動的規(guī)模指示著巖石圈減薄程度有限,未發(fā)生明顯的克拉通破壞。華北克拉通在侏羅紀處于構造轉(zhuǎn)化階段,早侏羅世火山巖及花崗質(zhì)巖石源區(qū)均為元古代下地殼部分熔融,Hf同位素異常值指示可能有幔源物質(zhì)的加入,但貢獻程度有限;巖漿活動的規(guī)模、產(chǎn)狀和南北向的推覆構造等,暗示其可能是蒙古鄂霍茨克洋閉合和古太平洋板塊俯沖的共同遠程效應,造成了富集巖石圈地幔部分熔融形成玄武質(zhì)巖漿,其底侵作用造成古老地殼部分熔融和增生,但并未造成巖石圈明顯的減薄。晚侏羅世火山巖和花崗質(zhì)巖漿來自太古代和元古代古老下地殼的部分熔融,并有地幔物質(zhì)的加入,巖漿活動的規(guī)模、堿性系列巖石和變質(zhì)核雜巖的出現(xiàn),暗示著古太平洋板塊的持續(xù)俯沖不僅造成巖石圈地幔和古老地殼部分熔融,同時改變了巖石圈地幔物理性質(zhì),巖石圈有一定程度的減薄,局部地區(qū)處于拉伸狀態(tài),為早白堊世克拉通破壞提供了先決條件。早白堊世火山巖及花崗質(zhì)巖漿具有多源區(qū)的特征,指示著強烈的殼幔相互作用;巖漿巖的分布規(guī)模、大量的堿性系列巖石、變質(zhì)核雜巖及A型花崗巖等現(xiàn)象,暗示著巖石圈處于強烈的拉伸背景下,巖石圈厚度大量減薄,克拉通破壞達到頂峰,可能與古太平洋板塊快速高角度正交俯沖/回撤,造成大規(guī)模的軟流圈物質(zhì)上涌,巖石圈地幔徹底喪失穩(wěn)定性有關。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P588.14
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本文編號：1337133