發(fā)布時(shí)間：2016-11-08 19:53

  本文關(guān)鍵詞：全吉地塊元古代變質(zhì)鎂鐵質(zhì)侵入巖的成因及其古大陸演化意義，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國地質(zhì)大學(xué)》 2015年

全吉地塊元古代變質(zhì)鎂鐵質(zhì)侵入巖的成因及其古大陸演化意義

廖梵汐  

【摘要】：全吉地塊位于塔里木陸塊東南緣,新元古代以來與塔里木陸塊具有相同或相似的地質(zhì)演化歷史,可能是塔里木陸塊通分離出來的一個(gè)古陸塊殘片。全吉地塊發(fā)育變質(zhì)的古元古代末期德令哈巖墻狀鎂鐵質(zhì)巖墻群、中元古代早期的六道班輝長巖瘤和新元古代早期的鷹峰輝長巖脈等三個(gè)時(shí)段的鎂鐵質(zhì)巖漿侵入巖。這三套鎂鐵質(zhì)侵入巖時(shí)代覆蓋了全球Comumbia超大陸匯聚與裂解、Rodinia超大陸匯聚與裂解等重要演化時(shí)期。然而,現(xiàn)有研究僅涉及年代學(xué)和少量的變質(zhì)作用特征,因此在巖石成因、構(gòu)造環(huán)境和背景的認(rèn)識上仍存在明顯分歧。本研究對上述三個(gè)時(shí)段的鎂鐵質(zhì)侵入巖進(jìn)行系統(tǒng)的野外地質(zhì)、巖相學(xué)、年代學(xué)和地球化學(xué)研究,以分析這些侵入巖的成因,構(gòu)造環(huán)境和動力學(xué)背景,探討古地幔性質(zhì),深化全吉地塊與我國古大陸之間以及與全球古大陸在前寒武紀(jì)時(shí)期演化關(guān)系的認(rèn)識。德令哈鎂鐵質(zhì)巖墻群出露于全吉地塊中部的德令哈東山口與黑石山水庫一帶,侵入于-2.37 Ga的德令哈二長花崗片麻巖中,巖墻總體走向NE-SW,產(chǎn)狀近直立。單個(gè)巖墻的寬度從2米到16米不等,巖墻延伸可長達(dá)500 m。寬的單個(gè)巖墻的中心部位具弱定向構(gòu)造或塊狀構(gòu)造,甚至可見變余輝長結(jié)構(gòu),有的巖墻邊部可見仍可識別變余冷凝邊。薄的巖墻發(fā)普遍遭受不同程度的布丁化或透鏡化,被肢解為長軸不到5m的塊體。鎂鐵質(zhì)巖墻已發(fā)生角閃巖相變質(zhì)而轉(zhuǎn)化為斜長角閃巖,稱巖墻狀斜長角閃巖。巖墻狀斜長角閃巖可分為含榴斜長角閃巖和無榴斜長角閃巖兩類,其中的無榴斜長角閃巖占絕對主體,但與含榴斜長角閃巖在野外產(chǎn)狀上并無區(qū)分,本文僅研究了無榴斜長角閃巖。無榴斜長角閃巖呈墨綠色,片麻狀構(gòu)造,主要發(fā)育中粒粒柱狀變晶結(jié)構(gòu),主要礦物有普通角閃石(40%-60%),斜長石(15%-30%),黑云母(5%～20%),次要礦物為石英(5%左右),副礦物可有榍石,磷灰石和不透明礦物等。這些礦物可分為兩個(gè)世代,峰期組合(m1)為普通角閃石+鈣質(zhì)斜長石+黑云母+鈦鐵礦；退變質(zhì)組合(m2)為綠簾石+黝簾石+鈉質(zhì)斜長石+綠泥石+榍石+石英。分別從寬10余米的變質(zhì)巖墻中變形較弱、具變余輝長輝綠結(jié)構(gòu)的中心部位和一變質(zhì)變形較強(qiáng)的無榴斜長角閃巖巖墻采集斜長角閃巖鋯石年齡樣,分離出了巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石。半自形柱狀巖漿鋯石擬合出的不一致線上交點(diǎn)年齡為1834±23 Ma,MSWD=0.57,代表巖漿侵位年齡。渾圓狀、具斑雜狀環(huán)帶的變質(zhì)鋯石則給出了1816±19 Ma的加權(quán)平均年齡,MSWD=0.94,指示變質(zhì)作用年齡。無榴斜長角閃巖的SiO2= 46.8-53.4 wt%, TiO2= 0.58 -1.78 wt%, FeOt= 8.83-15.6 wt%, MgO= 5.19-8.10 wt%, Mg#= 46.3-69.7,屬于亞堿性拉斑玄武巖系列。其REE總量為38.1-93.3 ppm之間,變化范圍較大,其球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE圖譜呈緩的右傾型,原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素蛛網(wǎng)圖圖譜顯示Nb-Ta和Zr-Hf負(fù)異常,Ti和P都呈谷狀負(fù)異常,Th明顯負(fù)異常,U、Rb、Ba強(qiáng)烈富集,與Okinawa弧后盆地玄武巖的微量元素特征相似。無榴斜長角閃巖的Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)t為0.707598-0.724141; 143Nd/144Nd初始比值為0.510117-0.510281, εNd(t)= -2.9 - +0.3;樣品初始鉛同位素比值(206Pb/204Pb)t.= 15.2765-22.2984, (207Pb/204Pb)t= 15.2103-16.1068, (208Pb/204Pb)t= 35.7236-38.9063。鋯石176Hf/177Hf初始比值變化于0.281523至0.281789之間,εHf(t)=-3.4-+6.1,對應(yīng)的單階段模式年齡TDM= 2.01-2.37 Ga。上述全巖Sr-Nd-Pb同位素和鋯石Hf同位素特征表明,無榴斜長角閃巖的原巖巖漿來自以俯沖板片相關(guān)流體為主雜有相關(guān)熔體交代了位于俯沖帶上覆的亞大陸巖石圈地幔楔,部分包含了虧損的地幔成分區(qū)的部分熔融；巖漿匯聚到巖漿房后、侵位到上部地殼之前經(jīng)歷了一定程度的包括橄欖石和鈦鐵礦物在內(nèi)的礦物分離結(jié)晶作用；經(jīng)歷某種程度分離結(jié)晶后的玄武質(zhì)巖漿,于～1.85-1.83 Ga沿著一些小型脆性斷裂侵位于靠近弧后盆地一側(cè)以古元古代早期花崗片麻巖為主體的全吉地塊結(jié)晶巖系中。六道班輝長巖巖瘤出露于全吉地塊東端,侵入于呼德生花崗(片麻)巖巖體中。該巖瘤被肢解為多個(gè)透鏡狀巖塊。鎂鐵質(zhì)巖瘤已變質(zhì)為斜長角閃巖,巖石呈深灰色,發(fā)育片麻狀構(gòu)造。巖瘤邊緣處的粒度細(xì),局部邊界明顯切割呼德生二長花崗片麻巖的褶劈理,顯示變余侵入接觸關(guān)系。巖瘤中心部分巖石的變晶礦物粒度明顯加粗和顯示變余輝長結(jié)構(gòu)。斜長角閃巖具粒柱狀變晶結(jié)構(gòu),礦物成分主要為普通角閃石(45-55%)和斜長石(40-50%),次要礦物為石英(-1%),副礦物有榍石、不透明的鈦鐵礦等,退變質(zhì)礦物有陽起石、斜黝簾石等�？傮w來說,峰期變質(zhì)強(qiáng)度達(dá)中P/T-型角閃巖相條件,在峰期后發(fā)生了綠片巖相退變質(zhì)。在橫切巖瘤的剖面上選擇中心部位且具有變余輝長結(jié)構(gòu)的位置采集的變質(zhì)巖漿成因鋯石獲上交點(diǎn)年齡分別為1712±47 Ma,指示巖瘤原巖的侵位年齡,下交點(diǎn)年齡472±29 Ma,指示加里東期角閃巖相變質(zhì)峰期年齡。六道班變輝長巖巖瘤原巖總體為輝長巖,少量為輝綠巖(巖瘤邊部)。原巖巖石屬亞堿性玄武巖類,島弧拉斑玄武巖系列。變輝長巖巖瘤的SiO2 = 45.1-8.5 wt%, MgO = 5.96-6.81 wt%, FeOt = 13.0-15.7 wi%, Na2O = 2.50-3.22 wt%, K2O = 0.93-1.90 wt%, Na2O/K2O= 1.3-3.3, Mg# = 43.5-18.4。其Ti02含量較高(1.70-2.51 wt%),微量元素上以富Nb、Ta和低Zr、Hf為特征,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化REE圖譜呈輕、重稀土明顯分餾,原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素蛛網(wǎng)圖圖譜為Nb-Ta正異常、Zr-Hf負(fù)異常特征,與Pickle富Nb玄武巖相類比。變輝長巖巖瘤樣品的全巖(87Sr/86Sr)t初始值為0.702936 -0.705789, (143Nd/144Nd)t初始值為0.510444 -0.510531, εNd(t)=+0.4 -+2.1,單階段虧損地幔Nd模式年齡為TDM(Nd)=2.22-2.38 Ga。初始鉛同位素組成為(206Pb/204Pb)t- 14.5582-15.3069, (207Pb/204Pb)t= 15.0616-15.1577, (208Pb/204Pb)t = 34.7858 -35.4772。變輝長巖巖瘤的玄武巖巖漿源區(qū)由富集型MORB端元和俯沖板片產(chǎn)生的新生熔體構(gòu)成,由俯沖相關(guān)熔體交代后的二輝橄欖巖地幔巖,如石榴角閃橄欖巖的部分熔融產(chǎn)生。這些巖漿在巖漿房停留期間發(fā)生了一定程度的橄欖石和輝石的分離結(jié)晶作用,而后于約1.7 Ga前快速上升,幾乎無陸殼混染地穿過包括～2.8 Ga的花崗片麻巖在內(nèi)的古元古代基底,就位于靠近弧后盆地的島弧環(huán)境。鷹峰變輝長巖巖脈出露在全吉地塊西北的大柴旦鷹峰一帶,呈NE-SW向侵入于鷹峰環(huán)斑花崗巖和中元古代萬洞溝群片巖之中。鎂鐵質(zhì)巖脈規(guī)模不大,在野外僅見到有4-5條,單個(gè)巖脈彼此平行,其產(chǎn)狀陡立,寬度約3-8米,斷續(xù)狀延伸近10 km,單段長度數(shù)10米至500米不等。雖然巖石已不同程度地發(fā)生了低溫變質(zhì),但鎂鐵質(zhì)巖脈的中心部位可見到保存完好的變余輝長結(jié)構(gòu)。在與環(huán)斑花崗巖侵入接觸帶巖脈發(fā)育巖漿成因的變余冷凝邊,巖石結(jié)構(gòu)為細(xì)粒結(jié)構(gòu)。變輝長巖的主要礦物組成為普通輝石(約55%)和斜長石(40--45%)。原輝長巖的淺色礦物雖然保留了半自形長柱狀或板狀的巖漿成因斜長石晶形,但其成分幾乎完全轉(zhuǎn)變?yōu)轺詈熓⒕G簾石和鈉長石或鈉質(zhì)斜長石集合體。單斜輝石已轉(zhuǎn)變?yōu)殛柶鹗蜿柶鹗|(zhì)普通角閃石。綜合變質(zhì)礦物組合陽起石質(zhì)普通角閃石+鈉質(zhì)斜長石+綠簾石／黝簾石,判斷其變質(zhì)作用強(qiáng)度可能已達(dá)綠片巖相甚至綠簾角閃巖相條件。來自具變余輝長結(jié)構(gòu)的巖脈中心部位的變輝長巖諧和的巖漿鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均年齡為822.2±5.3 Ma,MSWD=1.0,代表鷹峰變輝長巖脈原巖的侵位年齡。鷹峰變輝長巖含有較高的SiO2 (49.8-50.5 wt%)、MgO (9.91-13.1 wt%)和Mg#=66.4-72.6、高的CaO(8.32-13.4 wt%),中等的FeOt (8.50-9.67 wt%)和TiO2 (0.67-0.93 wt%)；變化較大的Al2O3 (12.9-15.9 wt%)和K20(0.41-1.51 wt%)和變化不大的Na2O(1.15-1.79 wt%),極低的P205(0.04-0.07 wt%)。鷹峰變輝長巖以高鎂為特征,原巖是一套高M(jìn)g的鎂鐵質(zhì)巖石,屬拉斑玄武巖-鈣堿性玄武巖的過渡系列。變輝長巖巖漿具有類似于現(xiàn)代大洋中脊玄武巖的REE和不相容元素配分形式,但更加虧損REE和低、高場強(qiáng)元素等不相容元素。其鋯石176Hf/177Hf初始比值為0.282391～0.282639,εHf(t)則為+4.6～+13.5,對應(yīng)的單階段虧損地幔Hf模式年齡TDM=0.85-1.23 Ga。因此,變輝長巖巖漿可能來自虧損的大洋中脊上地幔源區(qū),由俯沖于大陸巖石圈地幔楔下覆的俯沖洋殼中的大洋中脊板片窗在板片底段拆沉后上涌進(jìn)入到地幔楔與陸地殼底部之間邊界發(fā)生部分熔融,經(jīng)一定程度的結(jié)晶分離后,上侵于與島弧相關(guān)的構(gòu)造環(huán)境。全吉地塊元古代三期鎂鐵質(zhì)巖漿巖的研究結(jié)果與前人資料表明,全吉地塊及其當(dāng)時(shí)中國西北部古陸塊在元古代期間經(jīng)歷了復(fù)雜俯沖-增生-碰撞構(gòu)造演化過程。全吉地塊在古元古代末期于～1.95-1.90 Ga完成第一次陸-陸碰撞之后,于～1.90-1.85 Ga再度向溝-弧-盆的板塊構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化,到～1.85 Ga前洋殼板塊俯沖達(dá)到鼎盛階段,到～1.80 Ga又轉(zhuǎn)入陸-陸碰撞階段,但仍沒有完成最終的拼合,而是在～1.8-1.7 Ga之間,地塊外圍仍然存在著洋殼板塊俯沖。因此,全吉地塊響應(yīng)全球Columbia超大陸匯聚過程到～1.7 Ga時(shí)仍沒有結(jié)束,相關(guān)的大陸裂解應(yīng)發(fā)生～1.7 Ga之后。全吉地塊在中元古代末開始與全球Rodinia超大陸匯聚相關(guān)的構(gòu)造過程,但直到～0.82 Ga全吉地塊邊緣仍處于大洋巖石圈板塊俯沖過程中,典型的大陸裂解過程的開始要晚于～0.82 Ga。全吉地塊與塔里木陸塊復(fù)雜的演化過程可以用盛行于特提斯構(gòu)造演化模式的多島洋模式來解釋。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P588.12
【目錄】：

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  本文關(guān)鍵詞：全吉地塊元古代變質(zhì)鎂鐵質(zhì)侵入巖的成因及其古大陸演化意義，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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