本文關(guān)鍵詞： 揚(yáng)子陸核 新元古代 幔源巖漿作用 雙峰式巖漿巖 統(tǒng)一華南陸塊 增生造山作用　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：新元古代地球的演化發(fā)生了深刻變化,包括Rodinia超大陸的匯聚-裂解演化、全球性雪球事件、缺氧事件和隨后的寒武紀(jì)早期生命大爆發(fā)等,而在我國(guó)則發(fā)生了通過(guò)揚(yáng)子-華夏陸塊間的拼合,形成了統(tǒng)一的華南陸塊。在華南陸塊的演化過(guò)程中伴隨了廣泛和強(qiáng)烈的新元古代巖漿作用,雖然有著長(zhǎng)期的研究歷史和大量的重要成果,然而人們關(guān)于華南陸塊巖漿事件的性質(zhì)和演化歷史也長(zhǎng)期存在、且日顯突出的認(rèn)識(shí)分歧,進(jìn)而影響了對(duì)統(tǒng)一華南陸塊形成過(guò)程及其與全球Rodinia超大陸相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)。相對(duì)于受顯生宙造山帶運(yùn)動(dòng)等明顯影響的揚(yáng)子陸塊邊緣,開(kāi)展對(duì)位于華南陸塊內(nèi)部揚(yáng)子陸核區(qū)新元古代巖漿事件的記錄,不僅可避免后期強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加,更可從陸核區(qū)角度、尤其是其與周邊陸塊間接關(guān)系,在時(shí)間和空間上更全面地認(rèn)識(shí)華南陸塊新元古代構(gòu)造-巖漿事件的性質(zhì)和演化特征。本論文以侵入揚(yáng)子陸核區(qū)太古宙-古元古代基底巖系的新元古代黃陵侵入雜巖體為研究對(duì)象,在詳實(shí)的野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上,通過(guò)系統(tǒng)的同位素年代學(xué)和地球化學(xué)研究,識(shí)別出了新元古代早期和中期幔源巖漿作用及其共生的雙峰式巖漿組合,根據(jù)對(duì)其源區(qū)性質(zhì)、成因和構(gòu)造背景的分析,探討了揚(yáng)子陸核區(qū)于新元古代的構(gòu)造演化,結(jié)合華南陸塊新元古代研究的新進(jìn)展,提出了對(duì)統(tǒng)一華南陸塊形成構(gòu)造機(jī)制的新認(rèn)識(shí)。新元古代早期巖漿巖包括位于三斗坪?jiǎn)卧凝徏覊屋x長(zhǎng)巖、銀杏沱斜長(zhǎng)角閃石巖和與其共生的閃長(zhǎng)巖,以及位于大老嶺單元的環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖,而新元古代中期巖漿巖為位于大老嶺單元的野竹池共生的輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖和花崗巖。野竹池輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果為813±3Ma,其初生礦物組合具有以單斜輝石為斑晶、而橄欖石、單斜輝石和斜長(zhǎng)石為基質(zhì)的斑狀結(jié)構(gòu),后期形成的角閃石和金云母主要以粗晶或巨晶形式交代早期礦物,或沿早期顆粒邊界交代形成嵌晶結(jié)構(gòu),顯示出無(wú)水初始巖漿的礦物學(xué)特征。野竹池輝長(zhǎng)巖屬拉斑質(zhì)巖系,具高M(jìn)gO和Fe2O3t、低Ti和堿金屬以及LREE相對(duì)富集、Eu負(fù)異常(Eu/Eu*:0.79-0.92)和虧損HFSE為特征。輝長(zhǎng)巖中單斜輝石、普通角閃石的稀土元素配分模式圖均指示原始巖漿在上升前于殼幔邊界發(fā)生過(guò)石榴子石的分離結(jié)晶或在相對(duì)較淺的巖漿房中經(jīng)歷過(guò)早期單斜輝石的分離結(jié)晶。樣品的εNd值為-0.1~-1.99,與其鋯石εHf值(-2.99~-7.05)基本偶合,指示了巖漿中存在地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn)。然而樣品的Mg#(或MgO含量)與εNd(t)值和Nb/Ta比值之間缺乏明顯的相關(guān)性,說(shuō)明地殼物質(zhì)的加入主要發(fā)生于其地幔源區(qū),應(yīng)與地殼物質(zhì)經(jīng)再循環(huán)作用進(jìn)入地幔有關(guān)。輝石單礦物的Al-Ti含量關(guān)系顯示出典型的拉張環(huán)境輝長(zhǎng)巖特征,結(jié)合初始巖漿的干體系性質(zhì),指示野竹池輝長(zhǎng)巖形成于無(wú)水、拉張的構(gòu)造環(huán)境。與野竹池輝長(zhǎng)巖共生的閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖的形成年齡分別為817±6Ma和801±6Ma。閃長(zhǎng)巖屬鈣堿性巖系,具高M(jìn)g#、Al2O3、Fe2O3和Na2O以及LREE相對(duì)富集、無(wú)明顯Eu異常和虧損部分HFSE的特征。閃長(zhǎng)巖與輝長(zhǎng)巖之間的Sr-Nd同位素組成差異明顯,且閃長(zhǎng)巖的Sr同位素初始比值低于輝長(zhǎng)巖,說(shuō)明兩者間為非同源巖漿演化的關(guān)系。野竹池閃長(zhǎng)巖的Sr-Nd同位素組成與曉峰巖套基性巖組成相似,指示作為曉峰基性巖源區(qū)的地幔巖石在~860-850Ma時(shí)期曾經(jīng)歷過(guò)部分熔融作用,在區(qū)域內(nèi)形成了具一定規(guī)模的深成基性侵入巖;在~815Ma的巖漿事件中因高溫幔源巖漿的上侵和/或軟流圈物質(zhì)對(duì)下地殼的墊托,導(dǎo)致了這些深成基性侵入巖發(fā)生深熔作用,形成野竹池閃長(zhǎng)巖。野竹池二長(zhǎng)花崗巖為鈣堿性巖系,具高Si O2、Al2O3、Na2O和K2O以及LREE相對(duì)富集、正或負(fù)Eu異常和Zr-Hf相對(duì)富集而虧損其它HFSE的特征。花崗巖樣品中太古宙古老鋯石的發(fā)現(xiàn)、全巖樣品顯示的古元古代-太古宙Nd同位素模式年齡和弱過(guò)鋁質(zhì)的主量元素特征等,均指示花崗巖巖漿的形成過(guò)程中有崆嶺結(jié)晶基底巖系的參與,可用幔源巖漿與崆嶺變質(zhì)基底巖系深熔作用派生巖漿間不同程度的混合作用來(lái)解釋。龔家壩輝長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果為845±8Ma。巖石具典型的輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu),屬拉斑質(zhì)巖系,具高M(jìn)gO、中等Fe2O3t和CaO、低TiO2和Na2O以及LREE相對(duì)富集、Eu的弱正負(fù)異常(Eu/Eu*:0.82-1.10)和虧損HFSE等特征,指示斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶或堆晶作用不明顯且其源區(qū)巖石含有再循環(huán)地殼物質(zhì)組分。龔家壩輝長(zhǎng)巖全巖樣品的εNd(t)值為-7.3~-6.1,與其鋯石εHf(t)值(-2.09~-5.93)基本耦合。輝長(zhǎng)巖的組成與E-MORB相似,指示龔家壩輝長(zhǎng)巖的富集特征主要反映了源區(qū)經(jīng)歷過(guò)再循環(huán)地殼物質(zhì)交代。銀杏沱斜長(zhǎng)角閃石巖的鋯石U-Pb定年結(jié)果為864±7Ma,具中-細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu),屬鈣堿性巖系。巖石具低SiO2和K2O、高Al2O3和Na2O及中等TiO2、Fe2O3t和CaO特征,其全堿含量高于龔家壩輝長(zhǎng)巖;巖石的微量元素組成以L(fǎng)REE相對(duì)富集、Eu的弱負(fù)異常和虧損HFSE及Th、U為特征。全巖樣品的εNd(t)為-6.8~-4.6,與其鋯石εHf(t)值(-4.47~+2.65)基本耦合,并與用于指示巖漿演化趨勢(shì)的MgO等元素含量間缺乏明顯相關(guān)性,顯示出與E-MORB相似的特點(diǎn),且其Hf-Nd同位素和(Nb/La)PM(0.34-0.49)等特征均指示出富集的源區(qū)性質(zhì)。銀杏沱閃長(zhǎng)巖和花崗巖樣品的鋯石U-Pb定年結(jié)果分別為859±4Ma和813±9Ma,符合兩巖性巖體間的野外接觸關(guān)系。兩不同時(shí)代樣品均具有鈣堿性巖系的演化趨勢(shì),其中閃長(zhǎng)巖SiO2含量變化范圍小,具高Al2O3、Fe2O3t、Na2O和低K2O以及相對(duì)富集LREE、虧損HFSE且具中等程度Sr和Pb正異常特征;其εNd(t)值為-14.3~-7.6,與鋯石εHf(t)值(-6.07~-3.06)基本對(duì)應(yīng),其(87Sr/86Sr)i為0.7041~0.7051,指示出下地殼古基性巖的源區(qū)性質(zhì);花崗巖樣品與黃陵侵入雜巖體其它峰期花崗巖相似,具高Si O2和中等水平Al2O3、Na2O和低K2O含量,其稀土元素配分模式與TTG類(lèi)似,且HFSE虧損程度更高,具強(qiáng)烈的K、Pb正異常和中等程度的Zr、Hf相對(duì)富集,其εNd(t)值為-14.3~-7.6,(87Sr/86Sr)i為0.7041~0.7051,指示了太古宙基底巖石的源區(qū)特征,并受到了幔源巖漿不同程度的加入。大老嶺環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖的鋯石U-Pb年齡結(jié)果為857±5Ma和865±7Ma。巖石具典型的環(huán)斑結(jié)構(gòu),鉀長(zhǎng)石斑晶的環(huán)邊由An牌號(hào)≤11的鈉長(zhǎng)石組成,基質(zhì)和鉀長(zhǎng)石斑晶中的團(tuán)塊狀斜長(zhǎng)石的An值為14-60,多屬奧長(zhǎng)石和中長(zhǎng)石,少數(shù)為拉長(zhǎng)石;斑晶鈉長(zhǎng)石環(huán)邊形成于次固溶線(xiàn)溫度條件,而基質(zhì)和斑晶包裹團(tuán)塊狀斜長(zhǎng)石為花崗質(zhì)熔體在巖漿作用過(guò)程中形成。這些特征指示,花崗巖的環(huán)斑結(jié)構(gòu)形成于熔體快速上升的減壓過(guò)程,且熔體為水不飽和體系。相對(duì)缺水的干體系熔體和快速的減壓上升機(jī)制與拉張或裂谷條件下的巖漿作用相符合。巖石具高Si O2、Na2O和K2O以及中等偏低的Al2O3含量,屬高鉀鈣堿性花崗巖,與典型TTG巖石組成相似;樣品具有LREE富集、HREE虧損(LaN/YbN:24.4-35.3)和同時(shí)存在正-負(fù)Eu異常(Eu/Eu*:0.82-1.19)的特征以及強(qiáng)烈的HFSE虧損和K、Pb正異常;結(jié)合其εNd(850Ma)為-17.1~-8.5,與鋯石εHf(t)值(-7.09~-15.45)相近但略顯偏高的同位素特征,指示其成因與加厚地殼條件下(40km)基性地殼巖石的部分熔融作用有關(guān)。對(duì)上述新元古代早期巖漿巖的研究表明,黃陵地區(qū)于~865-845Ma期間具有伸展性質(zhì)的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境,其中基性巖的源巖為早期經(jīng)歷過(guò)俯沖流體交代的輕度富集的巖石圈地幔,再經(jīng)低度部分熔融形成,而閃長(zhǎng)巖和環(huán)斑結(jié)構(gòu)花崗巖源于加厚下地殼古元古代變巖漿巖的部分熔融作用,熔融熱能應(yīng)主要來(lái)自于同期幔源巖漿作用。綜合對(duì)黃陵侵入雜巖體巖漿事件的研究表明,在新元古代早期至中期的華南陸核區(qū)巖漿作用過(guò)程中,持續(xù)發(fā)生了源于巖石圈地幔的巖漿貢獻(xiàn),地幔源區(qū)早期經(jīng)歷了可能與洋殼俯沖作用有關(guān)的再循環(huán)地殼交代,且富集組分隨著多期部分熔融作用而不斷消耗,直至演化為缺少揮發(fā)份組成的干體系,指示了地幔巖漿作用具有持續(xù)增強(qiáng)的演化趨勢(shì),顯示出典型的持續(xù)伸展區(qū)域構(gòu)造性質(zhì)。結(jié)合本團(tuán)隊(duì)和前人在本區(qū)、鄰區(qū)和華南其它地區(qū)新元古代巖漿作用的研究新進(jìn)展,本研究提出揚(yáng)子與華夏陸塊間接拼合過(guò)程包括了揚(yáng)子陸塊內(nèi)部不同次一級(jí)陸塊與華夏陸塊間發(fā)生的質(zhì)量規(guī)模有限的碰撞,而華夏陸塊內(nèi)部于新元古代早期可能也存在不同的次一級(jí)塊體。在華南陸塊發(fā)生拼合前,揚(yáng)子陸塊由鄂西崆嶺(太古宙-古元古代基底)、陜南后河(古元古代基底)、鄂西神農(nóng)架(中元古代基底)和滇中東川(康滇)(古元古代基底)等次一級(jí)地塊分散組成,其中崆嶺地塊與神農(nóng)架地塊于新元古代初期(~950Ma)發(fā)生了碰撞拼合,并于~865Ma發(fā)展進(jìn)入后碰撞伸展構(gòu)造演化階段,包括黃陵侵入雜巖體形成;后河地塊與島弧-弧后構(gòu)造體系有關(guān)的巖漿作用由~950-900Ma持續(xù)至865-850Ma,于~815Ma期間發(fā)生了后河地塊與神農(nóng)架地塊間的拼合作用;揚(yáng)子陸塊西緣滇中地塊與神農(nóng)架-崆嶺地塊間發(fā)生的拼合作用可為中元古代末期或新元古代初期,并于~860Ma時(shí)進(jìn)入了后碰撞伸展環(huán)境。因此,統(tǒng)一華南的形成過(guò)程顯示出典型的增生造山帶、而非碰撞造山帶的演化性質(zhì)。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P542;P534.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1458777