西藏米巴勒地区新生代碱性火山岩的岩石学、矿物学及其岩浆成因研究

摘要

青藏高原是全球形成时代最晚、海拔最高和面积最大的高原，素有“世界屋脊”和“地球第三极”之称。作为欧亚板块和印度板块碰撞前缘的拉萨地块，聚集了两者碰撞过程的大量信息，它在青藏高原隆升机制的研究中起着重要作用。在拉萨的地块沿着南北地堑系广泛分布有新生代(25-12百万年)的钾质—超钾质火山岩，它们被认为是拉萨地块东西向伸展的产物。但是，藏东和藏北羌塘早在40-43百万年就已有钾质—超钾质火山岩喷发，藏南拉萨地块最早的超钾质火山岩也形成在25百万年，因此这些后碰撞钾质—超钾质火山岩的时空分布的显著不均一和喷发时间的显著差异表明它们不足以作为高原隆升和开始出现东西向伸展构造的足够证据。钠质的过碱性火成岩通常被认为是造山后和非造山阶段的岩浆作用产物，它们是典型的伸展构造体制下裂谷作用产生的，但在拉萨地块至今没有钠质过碱性火山岩的报道。
　　 基于上述研究现状，本文对在青藏高原西南部的米巴勒地区厘定出的中新世(12百万年左右)超钾质粗面岩和共存的富钠质方沸石(霞石)响岩进行了详细的岩石学、矿物学研究，查明了两者的矿物组合、环带矿物、矿物包裹体成分及其演化特征，找出了两套岩石中矿物组成的异同，试图揭示它们的成因，并为青藏高原的构造演化提供制约。本文取得的主要结论和认识如下：
　　 (1)研究区存在一套钠质碱性火山岩—方沸石(霞石)响岩，该碱性火山岩的矿物组合为橄榄石+透辉石+金云母+方沸石(霞石)+磷灰石+磁铁矿+透长石。
　　 (2)与共存的超钾质粗面岩相比，钠质方沸石(霞石)响岩具有不同的岩相学、岩石化学和矿物学特征，这些特征的差异指示了他们来源于不同的岩浆源区。
　　 (3)在超钾质粗面岩和钠质方沸石(霞石)响岩中均有大量的单斜辉石环带结构，包括正环带、反环带和韵律环带。正环带从核部到边部Mg＃的值逐渐降低而Na、Ti、Al含量逐渐升高，它反映了原始岩浆正常的结晶顺序。反环带的核部与边部显示出明显的成分变化，从核部到边部Mg＃由低到高的骤变，可能是两类岩浆相互混染的结果。韵律环带的成分变化分布在正环带和基质的范围内，是岩浆多次混合作用的结果。
　　 (4)辉石的核部记录了岩浆源区的属性。与超钾质粗面岩单斜辉石的核部相比，钠质方沸石(霞石)响岩单斜辉石的核部Mg＃的值没有很大差异，具有较高的A12O3含量(0.86％-1.96％)，Na2O含量(0.14％～0.711％)和Cr2O3含量(0.08％～0.42％)；钾质粗面岩和钠质方沸石(霞石)响岩单斜辉石核部Ti-Al比值不在同一直线上；在构造环境判别图中，钠质方沸石(霞石)响岩的辉石斑晶、辉石正环带的核部主要落在火山弧玄武岩+洋底玄武岩中，超钾质粗面岩的辉石斑晶、辉石正环带的核部主要落在板块内部拉斑玄武岩+洋底玄武岩中。核部化学成分特征、Ti-Al比值及构造环境的差异指示了他们可能来源于不同的岩浆源区。
　　 (5)在钠质方沸石(霞石)响岩的橄榄石中发现钾质火山岩残余岩浆熔融包裹体，其成分落在钾质-超钾质岩的范围内，它代表了早期钾质火山岩残余岩浆的产物。因此，钾质火山岩岩浆的产生应该早于钠质火山岩岩浆。但是，钠质方沸石(霞石)响岩中出现橄榄石斑晶，岩浆演化方向是富钾和富硅，因此钠质方沸石(霞石)响岩不可能是由钾质粗面岩岩浆演化而来。
　　 (6)富钠的过碱性火成岩岩石的形成通常指示了一个造山后或非造山的伸展构造体制的出现。岩石学和矿物学数据表明，在米巴勒地区厘定的两套碱性火山岩来源于不同的岩浆源区，拉萨地块由大量钾质-超钾质的岩浆活动转变为钠质岩浆活动，伸展活动达到最高峰，高原也显著抬升。在12个百万年之后，钠质和钾质的幔源岩浆活动停止，可能预示着12-25百万年的伸展构造运动的结束。
　　 本文的主要创新点为：
　　 (1)所厘定的富钠的方沸石(霞石)响岩在青藏高原拉萨地块上新生代火山岩中还没有报道过，这种过碱性的火山岩在拉萨地块的新生代幔源岩浆产物中是喷发最晚的，具有重要的动力学构造意义，对理解青藏高原隆升和形成过程有重要的启示。
　　 (2)以矿物学的研究手段为主，结合岩石学研究方法，有效地揭示富钠方沸石(霞石)石响岩不是超钾质—钾质岩浆的演化产物，提出钠质过碱性岩的出现可能代表了东西向构造伸展达到最高峰和高原的显著抬升，并预示着在钠质碱性岩喷发之后该期伸展构造作用结束。
　　 (3)识别出代表性的钠质和钾质碱性火山岩存在着岩浆混合现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2钾质岩-超钾质岩的研究进展

1.3拉萨地块钾质-超钾质岩的研究进展

1.4研究内容与研究思路

第二章 地质背景

2.1青藏高原构造背景

2.2米巴勒地区地质背景

第三章 碱性火山岩的岩石学特征

3.1钠质方沸石(霞石)响岩的岩相学特征

3.2钠质方沸石(霞石)响岩的岩石化学特征

3.3超钾质粗面岩的岩相学特征

3.4超钾质粗面岩的岩石化学特征

3.5两类碱性火山岩岩石学特征的对比

3.6小结

第四章 碱性火山岩中主要矿物的矿物学研究

4.1钠质方沸石(霞石)响岩的矿物学特征

4.2超钾质粗面岩的矿物学特征

4.3两类碱性火山岩矿物学特征的对比

4.4小结

第五章 碱性火山岩单斜辉石的环带研究

5.1钠质方沸石(霞石)响岩单斜辉石的环带特征

5.2超钾质粗面岩单斜辉石的环带特征

5.3单斜辉石环带的成因探讨

5.4两类碱性火山岩单斜辉石正环带核部特征的对比

5.5小结

第六章 碱性火山岩的成因探讨

6.1超钾质粗面岩和方沸石(霞石)响岩的关系

6.2岩浆产生的成因探讨

6.3钠质过碱性岩浆发现的构造动力学意义

第七章 结论

7.1主要结论与认识

7.2本文的主要创新点

7.3本文的不足之处与未来工作的展望

参考文献

附录

后记