柴北缘古生代花岗岩类成因及其造山响应

论文摘要

花岗岩作为壳幔相互作用的产物,承载着丰富的地质过程信息。然而,目前柴北缘古生代花岗岩类研究程度不高,极大地影响了地学工作者对该区古生代花岗岩质岩浆作用与造山响应的认识。同时。被广泛应用的Sr-Nd同位素初始比值和Nd同位素模式年龄的精度（误差）估算,一直未能引起地学界足够的重视,更缺乏可供利用的误差计算公式。基于上述存在的问题,本项研究的目的是:建立研究区古生代花岗岩类精确的年代学格架,判别其成因类型和构造环境,分析其造山响应:推演出一套适用于Sr、Nd同位素初始比值和Nd同位素模式年龄等重要示踪参数误差计算的公式;确定柴北缘地区大地构造属性（华北板块还是扬子板块?）。为达到上述目的,本项研究采用野外地质调查、实验室分析测试和综合分析相结合的研究方法。通过研究,得出如下认识及结论:1)柴北缘古生代花岗质岩浆活动可以划分为五期,由早到晚依次为:第Ⅰ期为早奥陶世末～中奥陶世（475Ma～460Ma）,第Ⅱ期为晚奥陶世末～早志留世（450Ma～425Ma）、第Ⅲ期为早泥盆世（410Ma～395Ma）、第Ⅳ期为晚泥盆世晚期（380Ma～370Ma）和第Ⅴ期为中二叠世（275Ma～260Ma）。2)嗷唠山、大头羊沟、赛什腾山和团鱼山岩体属于准铝质钙碱性系列;大柴旦西北小岩体、野马滩岩体、锡铁山岩体、三岔沟岩体和柴达木山岩体都属于过铝质系列和高钾钙碱性系列;绿梁山岩体为强过铝质钙碱性～高钾钙碱性。3)嗷唠山和团鱼山岩体的源岩为基性岩（玄武岩）;锡铁山和野马滩岩体的源区主要是中元古代沙柳河岩群;柴达木山和绿梁山岩体的源岩主要为古元古代达肯大坂岩群:大柴旦西北及大头羊沟小岩体的源区以达肯大坂岩群为主,但其中含有相当多的基性岩源岩;三岔沟和赛什腾山岩体的源岩是变质基性岩与变质沉积岩的混合物。模式年龄显示柴北缘具有扬子陆块基底的属性。4)柴达木山岩体和锡铁山岩体为S-型,绿梁山岩体为后碰撞SP型,大柴旦西北小岩体和野马滩岩体为I-S-过渡类型,其余岩体均为I-型。同一时期可以形成不同成因类型的花岗岩。5)各期花岗质岩浆活动的造山响应是:第Ⅰ期,洋壳深俯冲并发生榴辉岩相高压变质作用,地表形成火山弧（滩间山群）和洋壳发生部分熔融;第Ⅱ期,大洋闭合后,柴达木陆块向欧龙布鲁克陆块之下俯冲,俯冲的陆壳发生高压麻粒岩相变质作用（形成绿梁山高压基性麻粒岩）,地幔物质上涌带动地壳物质部分熔融;第Ⅲ期,柴北缘地区进入后碰撞阶段,地壳加厚已经到最大状态即将开始减薄、加厚的地壳在深部发生部分熔融:第Ⅳ期,地壳不断减薄,山间盆地和陆内裂陷盆地形成,磨拉石～陆相火山岩建造,地幔上隆热流升高导致地壳部分熔融;第Ⅴ期,古特提斯洋封闭,柴北缘的二次俯冲引发又一期I-型花岗岩活动。6)Sr、Nd同位素初始比值和Nd同位素模式年龄等误差计算公式,在理论上是可靠的,在本目研究中的应用也是成功的。应用结果表明,Nd同位素参数的误差普遍小于Sr同位素参数的误差;同时,金红石饱和温度计比锆石饱和温度计更适合花岗岩类的岩浆结晶温度估算。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本研究课题的学术背景及意义
• 1.2 国内外文献综述（研究现状）
• 1.2.1 国内外花岗岩研究现状
• 1.2.2 柴北缘古生代花岗岩类研究现状
• 1.3 存在问题
• 1.4 主要研究内容及拟解决的关键问题
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 拟解决的关键问题
• 1.5 课题来源及论文工作量
• 1.6 论文中采用的测试分析方法和精度
• 1.6.1 岩石化学全分析
• 1.6.2 全岩Sr-Nd同位素分析
• 1.6.3 锆石SHRIMP U-Pb年龄测试
• 1.7 本章小结
• 2 柴北缘地质概况
• 2.1 构造概况
• 2.2 地层概况
• 2.2.1 前寒武系
• 2.2.2 下古生界
• 2.2.3 上古生界
• 2.2.4 中生界
• 2.2.5 新生界
• 2.3 岩浆岩概况
• 2.3.1 各时期侵入活动及其主要岩石类型
• 2.3.2 各时期火山活动
• 2.4 本章小结
• 3 主要岩体地质特征
• 3.1 三岔沟岩体
• 3.2 赛什腾山岩体和团鱼山岩体
• 3.3 嗷唠山岩体
• 3.4 绿梁山岩体
• 3.5 柴达木山岩体
• 3.6 锡铁山岩体
• 3.7 野马滩岩体
• 3.8 柴达木山附近的小岩体
• 3.9 本章小结
• 4 主要岩体的岩石地球化学特征
• 4.1 主量元素
• 4.1.1 锡铁山岩体
• 4.1.2 绿梁山岩体
• 4.1.3 嗷唠山岩体
• 4.1.4 柴达木山岩体
• 4.1.5 野马滩岩体主量元素地球化学特征
• 4.1.6 柴达木山附近的小岩体
• 4.1.7 三岔沟岩体
• 4.1.8 赛什腾山及团鱼山岩体
• 4.2 稀土及微量元素地球化学特征
• 4.2.1 锡铁山岩体
• 4.2.2 绿梁山岩体
• 4.2.3 嗷唠山岩体
• 4.2.4 柴达木山岩体
• 4.2.5 野马滩岩体
• 4.2.6 柴达木山附近三个小岩体
• 4.2.7 三岔沟、赛什腾山及团鱼山岩体
• 4.3 各岩体岩石地球化学特征的对比
• 4.4 本章小结
• 5 岩体同位素年代学及期次划分
• 5.1 定年方法的选择
• 5.2 锆石SHRIMP定年
• 5.2.1 锡铁山岩体
• 5.2.2 绿梁山岩体
• 5.2.3 柴达木山西北小岩体
• 5.2.4 大头羊沟小岩体
• 5.2.5 柴达木山岩体
• 5.2.6 嗷唠山岩体
• 5.2.7 三岔沟岩体
• 5.2.8 赛什腾山岩体
• 5.2.9 团鱼山岩体
• 5.3 岩浆活动期次划分
• 5.4 本章小结
• 6 岩体的Sr、Nd同位素组成
• 6.1 Sr、Nd同位素示踪的理论基础
• 6.2 柴北缘同位素样品的Sr、Nd同位素
• 6.3 Sr、Nd同位素组成指示的岩浆源区
• 6.4 初始Sr-Nd同位素比值和Nd模式年龄的误差估算
• 6.4.1 问题的提出
• 6.4.2 误差基本知识
• 6.4.3 Sr-Nd同位素中间参数的误差
• 6.4.4 Sr、Nd同位素初始比值的误差
• 6.4.5 Nd同位素模式年龄的误差
• 6.4.6 柴北缘Sr-Nd同位素参数精度评定
• 6.5 本章小结
• 7 岩体成因及构造环境讨论
• 7.1 岩体成因类型
• 7.1.1 岩体的源岩研究
• 7.1.2 岩浆形成时的温度和压力
• 7.1.3 岩体成因类型的图解判别
• 7.1.4 岩体成因类型的综合判别
• 7.2 岩体形成的构造环境
• 7.3 古生代花岗质岩浆作用与造山作用的时空耦合
• 7.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1 论文中出现的符号、代号及其说明
• 附录2 论文中其他作者的定年数据统计
• 附录3 图版Ⅰ
• 个人简历、攻读学位期间的研究成果及公开发表的学术论文