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华北克拉通北缘中段古元古代花岗岩类地球化学、年代学与构造意义

2020-11-23阅读(900)

华北克拉通北缘中段古元古代花岗岩类地球化学、年代学与构造意义

论文摘要

华北克拉通北缘中段古元古代花岗岩可分为埃达克质（adakitic）花岗岩、赞岐状岩（sanukitoids）、Closepet花岗岩、富Nb辉长岩、黑云母花岗岩-正长岩和强过铝（SP）花岗岩等。这些花岗岩在区域上成带状分布:埃达克质花岗岩-赞岐状岩组合主要分布于固阳-武川断裂南北两侧,赞岐状岩和Closepet花岗岩组合主要分布于固阳-武川断裂与大青山山前断裂之间,SP型花岗岩主要分布于大青山山前断裂南侧,少量分布于乌拉山哈达门沟一带。此外,还发育有古元古代变中基性火山岩。这些变中基性火山岩原岩主要为玄武岩、安山岩和英安岩。部分变中基性火山岩地球化学特征显示具有镁质安山岩（MA,MgO≈6%）、埃达克岩和富Nb玄武岩（NEB, 7 <Nb<20×10-6）/高Nb玄武岩（HNB,Nb>20×10-6）的岩石化学特征。地球化学模型显示,埃达克质花岗岩形成于俯冲作用早期板片熔融,为基性岩在含石榴石角闪岩相和榴辉岩相过渡条件下发生熔融,石榴子石和角闪石在残留相保留。在大青山,高压麻粒岩可能就是其残留体。赞岐状岩（sanukitiods）是由于埃达克质岩浆在其上升过程中和地幔橄榄岩进行混染,由于其地幔物质的加入,使其Mg质和过渡元素Cr、Ni等元素也显著增加。在俯冲作用的中晚期由于地壳物质的加入,使其钾质含量、大离子亲石元素增加,形成Closepet花岗岩。被埃达克质岩浆交代的地幔橄榄岩的熔融形成富Nb玄武岩（NEB）熔浆,在其未喷出地表时则形成富Nb辉长岩。黑云母花岗岩,主要是深熔花岗岩;正长花岗岩-二长花岗岩,属A型花岗岩。SP花岗岩是原地、半原地地壳物质熔融的产物。地球化学特征显示,南部SP花岗岩具有澳大利亚拉克伦造山带的特点,是一热（>875℃）环境形成,其原岩主要为成熟度不高的杂砂岩为主,同时还有少量粘土岩。是碰撞峰期后岩石圈伸展的产物。利用SHRIMP和TIMS方法,在华北克拉通北缘中段取得了如下年龄:埃达克质花岗岩,2435±16Ma;赞岐状岩（sanukitoids）,2426±41Ma;Closepet花岗岩,2416～2330Ma年龄;富Nb辉长岩,1845±14Ma;SP花岗岩具有两组年龄:凉城-和林格尔一带19041933Ma;乌拉山SP花岗岩,2438±43Ma～2231±17Ma。在原一直认为是中太古代新太古代的变质火山岩（乌拉山群）取得19531967Ma的锆石U-Pb SHRIMP年龄（王惠初等,未刊资料）。深熔黑云母花岗岩锆石U-Pb同位素也显示两组年龄:2277-1953Ma和18531803Ma。通过对本地区古元古代埃达克质花岗岩-赞岐状岩（sanukitoids）-Closepet花岗岩,黑云母花岗岩、SP花岗岩和正长岩地球化学特征、同位素年代学研究,认为华北克拉通北缘古元古代发生了和现代俯冲作用机制一样的俯冲作用,并认为本区古元古代存在2期造山作用,其时限分别为～2.3Ga和1.9Ga。这些花岗岩代表古元古代华北克拉通北缘从俯冲、碰撞造山、造山后抬升和伸展作用不同阶段的岩浆岩组合。通过研究认为华北克拉通克拉通化开始于～2.3Ga,最终完成时间约1.9Ga。吕梁运动（1.9Ga ）在本区是一次重要的造山作用,该造山运动时间（2.31.9Ga）和其后的裂解（1.841.74Ga）作用时间,和Clumbia超大陆的汇聚和裂解时限基本一致。本研究从岩浆岩在造山带演化,研究了华北克拉通古元古代造山作用从俯冲-碰撞造山-造山后抬升和伸展过程。为研究华北前寒武纪构造演化,确定Columbia超大陆的性质,吕梁运动的性质等方面具有重要的意义。

论文目录

  • 1. 前言
  • 2. 区域地质背景
  • 2.1 区域构造-岩石单元
  • 2.1.1 东南陆块
  • 2.1.2 西北陆块
  • 2.1.3 大青山-冀北古元古代造山带
  • 2.2 变质作用
  • 2.2.1 东南陆块变质作用特征
  • 2.2.2 西北陆块变质特征
  • 2.2.3 孔兹岩系的变质作用特征
  • 2.2.4 乌拉山岩群下亚群（变中基性火山）的变质作用特征
  • 2.2.5 二道洼群变质作用特征
  • 3. 前寒武纪花岗岩主要岩石类型
  • 3.1 前寒武纪花岗岩主要岩石类型
  • 3.1.1 TTG 和埃达克花岗岩
  • 3.1.2 赞岐状岩（sanukitoids）和 Closepet 花岗岩
  • 3.1.3 黑云母花岗岩
  • 3.1.4 强过铝花岗岩
  • 3.2 本文古元古代花岗岩定义
  • 3.3 本文所涉有关术语
  • 3.3.1 高镁安山岩、镁质安山岩
  • 3.3.2 富 Nb 玄武岩和高 Nb 玄武岩
  • 3.3.3 大陆碰撞有关术语
  • 4. 埃达克质花岗岩
  • 4.1 地质产状及岩相学特征
  • 4.1.1 地质产状
  • 4.1.2 岩相学特征
  • 4.2 矿物特征
  • 4.2.1 主要矿物特征
  • 4.2.2 形成温度的估算
  • 4.3 岩石化学及地球化学特征
  • 4.3.1 常量元素特征
  • 4.3.2 微量元素特征
  • 4.3.3 稀土元素特征
  • 4.4 同位素年代学研究
  • 4.4.1 样品采集及分析方法
  • 4.4.2 锆石特征及测试结果
  • 4.4.3 讨论及结论
  • 4.5 埃达克质花岗岩的形成环境
  • 4.5.1 地球化学约束
  • 4.5.2 实验岩石学资料
  • 4.5.3 埃达克岩形成的大地构造背景
  • 4.5.4 演化的埃达克岩
  • 4.5.5 关于埃达克岩的争议
  • 5. 赞岐状岩（sanukitoids）、Closepet 花岗岩和富Nb 辉长岩
  • 5.1 地质产状和岩相学特征
  • 5.1.1 地质产状
  • 5.1.2 岩相学特征
  • 5.2 矿物学特征
  • 5.2.1 主要矿物特征
  • 5.2.2 矿物温压计
  • 5.3 地球化学特征
  • 5.3.1 赞岐状岩（sanukitoids）地球化学特征
  • 5.3.2 Closepet 花岗岩地球化学
  • 5.3.3 富 Nb 辉（闪）长岩地球化学特征
  • 5.4 同位素年代学
  • 5.4.1 包头-固阳地区同位素年龄
  • 5.4.2 呼和浩特地区同位素年代学
  • 5.5 岩石成因讨论
  • 5.5.1 赞岐状岩和 Closepet 花岗岩的成因
  • 5.5.2 富Nb 辉长岩的成因
  • 6. 黑云母花岗岩-正长岩
  • 6.1 地质产状和分布及岩相
  • 6.1.1 地质产状和分布
  • 6.1.2 岩相学特征
  • 6.2 地球化学特征
  • 6.2.1 常量元素
  • 6.2.2 微量元素
  • 6.2.3 稀土元素
  • 6.3 同位素年代学
  • 6.3.1 （角闪）黑云花岗岩年龄
  • 6.3.2 二长岩-正长岩年龄
  • 6.4 岩石成因讨论
  • 7. 强过铝花岗岩
  • 7.1 地质产状和岩相学特征
  • 7.2 矿物学特征
  • 7.2.1 主要矿物特征
  • 7.2.2 矿物温压计
  • 7.3 岩石化学和地球化学特征
  • 7.3.1 常量元素
  • 7.3.2 稀土元素
  • 7.3.3 微量元素
  • 7.4 同位素年代学研究
  • 7.4.1 样品采集及处理
  • 7.4.2 测试结果
  • 7.5 岩石成因探讨
  • 7.5.1 形成环境讨论
  • 7.5.2 构造意义讨论
  • 8. 古元古代火山活动
  • 8.1 古元古代二道洼群火山岩
  • 8.1.1 岩石分布及建造特征
  • 8.1.2 矿物学特征
  • 8.1.3 岩石化学和地球化学特征
  • 8.1.4 同位素年代学特征
  • 8.2 古元古代乌拉山变火山岩
  • 8.2.1 岩石分布及岩相学
  • 8.2.2 岩石化学和地球化学特征
  • 8.2.3 同位素年代学特征
  • 8.3 古元古代火山岩形成环境讨论
  • 9. 岩浆演化及构造演化
  • 9.1 成分演化
  • 9.1.1 岩石组合
  • 9.1.2 常量元素
  • 9.1.3 微量元素
  • 9.1.4 稀土元素
  • 9.2 构造演化
  • 10. 构造意义讨论
  • 10.1 俯冲带岩浆形成机理
  • 10.2 构造意义讨论
  • 10.2.1 埃达克质花岗岩、赞岐状岩、Closepet 花岗岩的构造意义
  • 10.2.2 SP 花岗岩研究构造意义
  • 10.2.3 吕梁运动的性质及对华北克拉通演化的讨论
  • 10.2.4 对 Columbia 超大陆的响应
  • 11. 结语
  • 图版说明
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

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