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东昆仑黑海地区加里东期过铝质花岗岩成因研究

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导师姓名
钟增球
学科专业
矿物学  岩石学  矿床学
文献出处
中国地质大学   2014年
关键词
东昆仑造山带论文  过铝质花岗岩论文  加里东期论文
论文摘要

花岗岩作为大陆地壳的重要组成部分,是区别于大洋地壳的标志之一,它的形成与大陆地壳的生长演化密切相关。作为大陆地壳最为活跃的位置—造山带往往是地壳活动最为强烈的场所,同样也是花岗岩最为发育的区域。东昆仑造山带作为分割中国两大单元的中央造山系的一部分,具有漫长复杂的地质演化史,发生过多期构造—岩浆作用,构成了—巨型构造—岩浆岩带,以加里东期和海西—印支期为主要的岩浆作用时期,发育丰富的幔源岩浆底侵作用和岩浆混合作用,使得东昆仑岩浆带成为又—研究壳幔作用及地壳生长的理想研究场所。研究区地处格尔木市西南黑海地区,大地构造位置属于东昆仑南部地质单元—东昆南俯冲增生杂岩楔。通过野外地质调查发现研究区内分布有大量的过铝质花岗岩体,本文应用岩相学、主量元素和微量元素分析、电子探针(EPMA)分析和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年、同位素地球化学等多种分析手段对黑海地区过铝质花岗岩开展综合研究,主要解决其岩石组合类型、源区性质、形成时代和形成环境及机制等,结合区域地质资料,探讨东昆南俯冲增生杂岩楔早古生代形成与演化,进而为东昆仑造山带早古生代地壳生长方式和的构造演化研究提供相关的地质依据。通过详细研究得出以下结论:(1)黑海地区加里东期过铝质花岗岩主要由黑云母英云闪长岩、黑云母花岗闪长岩、黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩组成,野外露头特征显示白云母花岗岩为最晚期侵入体。岩体侵入的围岩为志留纪赛什腾组,岩性由变砂岩、含堇青石变砂岩和堇青石片岩组成,受岩体侵入影响广泛发育接触变质作用。过铝质花岗岩矿物组成简单,主要由斜长石、钾长石、云母和石英组成,差别在于云母类型和副矿物种类有所不同,黑云母英云闪长岩云母主要为黑云母且含量较高,不含白云母,黑云母普遍发育受后期热影响形成的针状金红石;黑云母花岗闪长岩云母主要为黑云母,同样发育针状金红石,白云母少量且往往发育于黑云母边缘,颗粒呈细小鳞片状;黑云母花岗岩云母由黑云母和白云母共同组成,黑云母含量略高于白云母,晶形较白云母好;二云母花岗岩云母为几乎等量的黑云母和白云母组成,二者颗粒大小和自形程度相近;白云母花岗岩云母为白云母,几乎不含黑云母,此外,白云母花岗岩中发育特征的富铝质矿物—石榴子石,石榴子石按颗粒大小和自形程度可分为两类,一类自形程度高且颗粒较小,一类自形程度差、裂纹发育且颗粒较大。(2)在主量元素组成上,黑海地区加里东期过铝质花岗岩与西部构造区花岗岩相比,英云闪长岩和花岗闪长岩具有相对低硅、高钛镁铁锰、高铝、高钙磷、低钾钠的特征,黑云母花岗岩、二云母花岗岩和白云母花岗岩则以富硅铝、低铁锰镁钙、低钠、高钾磷为特征;所有岩类均属钙碱性—高钾钙碱性系列,绝大多数样品A/CNK大于1.1,计算标准矿物刚玉(C)含量大于1%,为强过铝质花岗岩,属S型花岗岩类,其中白云母花岗岩为淡色花岗岩,主量元素组成特征暗示源区形成的岩浆为富铝质的。在稀土元素组成上,从英云闪长岩至白云母花岗岩,稀土总量逐渐减少,具有相似的球粒陨石标准化配分曲线,为稀土相对富集而重稀土相对亏损的右倾曲线,轻稀土分馏明显,重稀土分馏不明显,普遍具有中等负铕异常。在微量元素组成方面,原始地幔标准化曲线图为“齿状,,右倾型曲线,具有相对富集Cs, Rb、Th、K和相对亏损Ba, Sr的选择性富集LILE特征,Nb和Ti等HFS亏损明显,Rb/Sr比值表现为升高的趋势,低Sr/Y比值与淡色花岗岩相似,Nb/Ta比值接近于壳源岩石。(3)电子探针分析结果显示:斜长石以Ab(67.74%--97.27%)为主,An(2.46%—31.96%)次之,Or(0.16%—1.56%)最少,主要种属为钠长石—奥长石,为酸性斜长石,其中,黑云母花岗岩和二云母花岗岩的斜长石牌号略高于白云母花岗岩和英云闪长岩:钾长石以Or端元组份(91.901%—97.916%)最高,Ab端元组份(2.37%—7.829%)次之,An端元组份极低,黑云母花岗岩中的条纹长石为正长条纹长石;黑云母为高铁黑云母,A1203和TiO2含量由花岗闪长岩至二云母花岗岩的变化趋势反映成岩温度逐渐降低的特征,多数TiO2/MnO比值<11和Mg/(Mg+Fe)比值和全岩的Mg/(Mg+Fe)比值接近的特征表明黑云母为岩浆成因;白云母具有高铝、富钾铁、低镁钛和贫钠的特征;两类石榴子石均为铁铝榴石(Alm)+锰铝榴石(Spess),具有成分环带的特征,由核部至边部,一类显示铁铝榴石(Alm)含量降低而锰铝榴石(Spess)含量增高,二类呈现振荡方式的成分变化,但总体上呈现铁铝榴石(Aim)含量升高而锰铝榴石(Spess)含量降低的特征,富锰且寄主岩富铝的特征表明可能是在中低压条件下从过铝质岩浆中结晶形成的岩浆型石榴子石,而且结晶部位较浅。(4)白云母花岗岩岩浆锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为420.4±3.5Ma (MSWD=0.025),二云母花岗岩岩浆锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为424.0+2.6M a(MSWD=2.0),421.5±4.4Ma (MSWD=2.6),测年结果表明黑海地区加里东期过铝质花岗岩形成于晚志留世,白云母花岗岩的年龄(420.4±3.5Ma)代表了此次岩浆作用事件的上限。(5)锆石Hf同位素特征表明在晚志留世研究发生了地幔物质底侵下地壳事件,不仅提供了热源,而且参与了新生地壳的形成。(6)黑云母英云闪长岩和黑云母花岗闪长岩TZr分别为827—861℃和836℃,略高于黑云母花岗岩TZr(772--826℃)和二云母花岗岩TZr(755--835℃),白云母花岗岩TZr最低,为647-724℃,在形成温度上呈现温度逐渐降低的特征,这可能与源区热源的提供程度有关,由英云闪长岩至白云母花岗岩,源区熔融热量的供给逐渐减少,暗示构造—岩浆作用强度逐渐减弱。二长石和石英共结压力较低,为0.1—0.2Gpa,与白云母花岗岩富锰石榴子石的形成压力条件相符,而且微量元素特征表明其形成压力为中等—低压环境,代表了较厚—正常地壳向伸展减薄地壳过渡的状态。主量元素组成显示源区可能是一个由变杂砂岩和变泥质岩组成的混合源区,源区部分熔融的诱发因素主要是白云母在无水条件下的脱水熔融。(7)构造环境判别分析显示黑海地区过铝质花岗岩兼具火山弧和同碰撞花岗岩特征,可能形成于活动大陆边缘环境。结合区域地质演化资料推断其可能的形成机制为:在南部洋壳向南板退的环境下,地幔物质底侵东昆南俯冲增生杂岩楔地体,促使其下部富硅、铝的地壳物质发生不同程度的部分熔融所形成,随着温度的降低而发生不同程度的部分熔融,形成了黑云母英云闪长岩—白云母花岗岩系列,黑云母英云闪长岩和黑云母花岗闪长岩可能是伸展初始阶段的产物,而黑云母花岗岩和二云母花岗岩则可能代表了此次板退引起的伸展达到了最大限度,而白云母花岗岩作为最晚期形成的岩体可能代表此次板退趋于结束而进入下一个洋壳俯冲阶段。总之,研究区在晚志留世可能处于由挤压向伸展转换的关键构造机制转换时期,为研究东昆仑造山带早古生代地壳生长方式和构造演化提供了新的地质依据。

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作者简介

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

§1.1选题来源

§1.2 选题研究背景

1.2.1 花岗岩研究

1.2.2 过铝质花岗岩研究现状

1.2.3 东昆仑造山带花岗岩研究现状

§1.3 选题研究内容及地质意义

1.3.1 选题研究内容

1.3.2 选题地质意义

§1.4 论文工作量

第二章 区域地质概况

§2.1 交通位置及自然地理

§2.2 构造单元划分

§2.3 地层

2.3.1 中元古代

2.3.2 奥陶纪—志留纪

2.3.3 石炭—二叠纪

2.3.4 三叠纪

§2.4 岩浆岩

2.4.1 侵入岩

2.4.2 火山岩

§2.5 变质岩

第三章 岩体地质学及岩相学特征

§3.1 岩体剖面

§3.2 岩相学特征

第四章 地球化学特征

§4.1 试方法

§4.2 主量元素特征

§4.3 稀土元素特征

§4.4 微量元素特征

第五章 矿物学特征

§5.1 测试方法

§5.2 长石

§5.3 云母

§5.4 石榴子石

第六章 锆石LA-ICP-MSU-Pb定年

§6.1 测试方法

§6.2 锆石LA-ICP-MSU-Pb定年

第七章 锆石Hf同位素特征

§7.1 测试方法

§7.2 锆石Hf同位素特征

第八章 讨论与结论

§8.1 温压条件

8.1.1 温度

8.1.2 压力

§8.2 源岩性质

§8.3 形成环境

8.3.1 构造环境判别

8.3.2 形成机制

§8.4 结论

致谢

参考文献

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