本文關(guān)鍵詞：板塊俯沖與銅金成礦：長江中下游廬樅盆地和菲律賓中部早白堊火山巖—埃達(dá)克質(zhì)巖對比研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》 2015年

板塊俯沖與銅金成礦：長江中下游廬樅盆地和菲律賓中部早白堊火山巖—埃達(dá)克質(zhì)巖對比研究

鄧江洪  

【摘要】：本博士論文主要研究內(nèi)容為與中生代時期古太平洋板塊俯沖作用相關(guān)的巖漿巖及其成礦作用。主要包括兩個部分：首先是長江中下游地區(qū)廬樅盆地鐵礦相關(guān)的橄欖安粗巖系列及外圍沙溪地區(qū)斑巖型Cu-Au成礦相關(guān)的埃達(dá)克質(zhì)巖系列組合對比研究：然后是菲律賓中部Cebu島的島弧火山巖系列以及斑巖型Cu-Au成礦相關(guān)埃達(dá)克質(zhì)巖組合研究。通過其形成時代,巖石性質(zhì)及成因機(jī)制的研究,并結(jié)合鄰區(qū)Fe-Cu-Au相關(guān)巖漿巖的地球化學(xué)特征及時空分布,對該區(qū)銅金成礦作用以及中生代時期構(gòu)造動力學(xué)背景進(jìn)行一個有效的限定和制約。并通過Cebu地區(qū)Cu-Au成礦相關(guān)閃長巖與長江中下游地區(qū)埃達(dá)克巖進(jìn)行一個對比,探討其巖漿來源及成礦氧逸度條件。具體如下：(1)廬樅盆地橄欖安粗巖系火山巖-侵入巖以及沙溪埃達(dá)克質(zhì)侵入巖類廬樅盆地發(fā)育一套橄欖安粗巖系火山巖-侵入巖,在盆地北部的沙溪地區(qū)則發(fā)育鈣堿性閃長巖-石英閃長巖。前者與盆地內(nèi)的玢巖型鐵礦密切相關(guān),而后者則與斑巖型銅金礦床密切相關(guān)。鋯石U-Pb年代學(xué)顯示,沙溪礦區(qū)石英閃長巖(高硅埃達(dá)克巖)以及鉆孔中新發(fā)現(xiàn)的高Sr/Y比值黑云母輝長巖-黑云母閃長巖的形成時代均比較接近,集中在130-129 Ma,晚于我們所研究的廬樅火山巖早期火山巖(磚橋組-雙廟組,134-130Ma)。這兩類不同的巖石均具有高相近的Si02變化范圍以及相似的弧型微量元素以及稀土元素配分型式圖：富集大離子親石元素,虧損高場強(qiáng)元素；輕稀土富集,中重稀土平坦,Eu負(fù)異常不明顯(除了盆地內(nèi)橄欖安粗巖系侵入巖以及最晚期浮山組火山巖)。廬樅橄欖安粗巖普遍具有負(fù)的εHf(t)值,顯示其源區(qū)有古老陸殼物質(zhì)的加入；而其Sr-Nd-Pb同位素組成則進(jìn)一步顯示其源區(qū)有俯沖大洋沉積物的顯著貢獻(xiàn)。而沙溪的埃達(dá)克質(zhì)巖則具有正的εHf(t)值,說明其源區(qū)主要為俯沖洋殼,而其S卜Nd-Pb同位素則顯示其源區(qū)還有少部分俯沖沉積物的加入,并且明顯區(qū)別于大別山以及郯廬斷裂帶南段由加厚的揚(yáng)子下地殼部分熔融形成的埃達(dá)克巖／花崗巖。橄欖安粗巖具有高的全堿含量,高的K2O/Na2O比值以及高Nb含量,變化的Mg#,低Ce/Pb以及Sr/La比值,低Sr/Nd比值,高Th含量以及變化較大的Th/Yb比值,指示它們來源于受俯沖洋殼以及大量沉積物產(chǎn)生的流體／熔體交代而形成的富集大陸巖石圈地幔(SCLM)部分熔融。沙溪的高硅埃達(dá)克巖具有高的MgO含量、Mg#、Sr含量以及高Sr/Y、中等La/Yb比值,脫耦的Sr/Y-(La/Yb)N,這些特種都說明初始巖漿為俯沖板片熔體。Th/Yb-Sr/Nd, Th/U-Th圖解也進(jìn)一步顯示其形成于俯沖板片以及少量上覆沉積物的部分熔融,得出與Sr-Nd-Pb以及Lu-Hf同位素一致的結(jié)論。此外該區(qū)的高Sr/Y黑云母輝長巖以及黑云母閃長巖則可能形成于早期俯沖流體交代以及后期埃達(dá)克質(zhì)熔體交代的具有復(fù)雜成分的大陸巖石圈地幔不同程度的部分熔融,進(jìn)而得以保留一些埃達(dá)克質(zhì)巖的微量元素特征以及富集的同位素特征。埃達(dá)克巖的鋯石微量元素顯示其與長江中下游其他地區(qū)與Cu-Au成礦相關(guān)的埃達(dá)克巖相似,均具有高的氧逸度,有利于成礦,同時也明顯區(qū)別于大別地區(qū)下地殼部分熔融形成的不含礦埃達(dá)克巖。長江中下游地區(qū)斷隆區(qū)的埃達(dá)克質(zhì)巖與鄰近斷凹區(qū)的橄欖安粗巖系火山巖有廣泛分布,而廬樅地區(qū)這兩類特殊的巖石組合在盆地及外圍同時發(fā)育,他們對古太平洋板塊的中生代時期向中國東部的斜向洋脊俯沖提供了一個巖石組合的證據(jù)。古太平洋板塊的斜向洋脊俯,形成了該區(qū)橄欖安粗巖與埃達(dá)克兩類截然不同的巖石組合,同時由于洋脊由南往北漂移,導(dǎo)致了長江中下游地區(qū)埃達(dá)克巖沿郯廬斷裂帶及其次級斷裂由SW向NE分布,并且形成時代逐漸年輕。(2)菲律賓中部Cebu地區(qū)島弧火山巖與埃達(dá)克巖菲律賓島弧系統(tǒng)是由大陸島弧以及大洋島弧的合并拼貼而成。我們研究的區(qū)域位于菲律賓中部的Cebu島,包括火山巖組合以及Cu-Au成礦相關(guān)的埃達(dá)克質(zhì)閃長巖�；鹕綆r組合主要包括一套玄武巖、輝綠巖、玄武安山質(zhì)火山碎屑巖以及安山玢巖。其鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡顯示安山玢巖年齡為126.2±2.4Ma,火山碎屑巖年齡為118.5±1.2Ma,閃長巖年齡為112.5±1.5Ma,均顯示其形成于早白堊時期。河沙中挑選出來的碎屑鋯石也僅呈現(xiàn)一個峰值,約為118Ma,與火山碎屑巖的年齡一致。之前的大多數(shù)研究都認(rèn)為菲律賓中部的地區(qū)具有早白堊年齡的火山巖大都是蛇綠(雜)巖的一部分,而我們的研究發(fā)現(xiàn)Cebu地區(qū)的這-套早白堊火山巖屬于鈣堿性島弧火山巖,具有輕稀土富集重稀土虧損微量元素特征以及大離子親石元素富集高場強(qiáng)元素虧損的微量元素特征,明顯區(qū)別于該區(qū)早白堊蛇綠巖。他們同時也與西菲律賓盆地北部以及南部邊緣的Amami高原以及印度尼西亞Halmahera地區(qū)的早白堊島弧玄武巖具有相似的微量元素特征。Cebu火山巖組合中火山碎屑巖的鋯石Hf同位素組成接近虧損地幔,同時也與與Amami高原玄武巖很接近,指示其源區(qū)可能為俯沖的Pacific型MORB。而安山玢巖的Hf同位素組成相比火山碎屑巖以及MORB要富集,指示其源區(qū)除了俯沖大洋殼以外,還有少量俯沖沉積物的加入。碎屑鋯石的Hf同位素組成具有兩個峰值,分別對應(yīng)該區(qū)火山碎屑巖以及安山玢巖的Hf同位素組成。研究區(qū)位于Atlas銅礦外圍,其中的閃長巖侵入于早期火山碎屑巖中,并在接觸帶部位伴隨有銅礦化。該區(qū)閃長巖具有與鄰區(qū)Atlas斑巖型銅金礦床賦礦閃長玢巖體相近的形成時代,以及相似的地球化學(xué)特征,說明他們巖漿源區(qū)及巖石成因的關(guān)聯(lián)性,可能是同一巖體的不同分支。其具有典型的輕稀土富集,重稀土虧損的特征,同時具有典型的高鎂埃達(dá)克巖特征：高Sr/Y、La/Yb比值以及低Y、Yb含量,高M(jìn)gO含量及Mg#。其低的K20含量以及低的K2O/Na2O比值,結(jié)合與長江中下游地區(qū)埃達(dá)克巖類似的Sr/Y-La/Yb脫耦關(guān)系指示其屬于典型的島弧埃達(dá)克巖,來源于俯沖洋殼部分熔融。此外其低的Nb/Ta比值以及中等低的Yb比值指示其熔融條件為角閃巖相-角閃榴輝巖相。鋯石稀土元素配分型式結(jié)合高的Eu/Eu*值以及較高的Ce4+/Ce3+顯示其巖漿具有較高的氧逸度,有利于銅金成礦。結(jié)合該區(qū)的新生代以前的構(gòu)造演化史,我們認(rèn)為Cebu地區(qū)普通島弧巖石與埃達(dá)克巖組合形成于古太平洋板塊向古菲律賓板塊的俯沖以及后撤作用。而且該區(qū)早白堊紀(jì)巖漿巖組合與西菲律賓盆地邊緣其他地區(qū)早白堊島弧火山巖、蛇綠巖、玻安巖等可能均形成于同一個俯沖帶,隨后在菲律賓板塊的打開及擴(kuò)張過程中逐漸分散到板塊邊緣。通過對廬樅盆地及菲律賓中部這兩個地區(qū)的研究,我們認(rèn)為這樣一個島弧火山巖與埃達(dá)克質(zhì)巖的出現(xiàn)對于古洋殼特殊的俯沖過程(如洋脊俯沖以及俯沖后撤等過程)有著重要的指示作用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P618.41;P618.51;P588.1
【目錄】：

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