秦祁结合部位加里东期碰撞-后碰撞型花岗岩地质特征及构造意义

摘要

研究区位于中央造山系西秦岭造山带与北祁连造山带的结合部位,区域内构造活动强烈,岩浆作用发育,由于构造岩浆活动的多期性,在本区形成了加里东期近东西向展布的岩浆岩带,并沿该带分布着大面积的花岗岩类。本论文拟对西秦岭造山带北缘的熊山沟正长花岗岩体、仙坪正长花岗岩体、葡萄园正长花岗岩体以及北祁连造山带东端南头河正长花岗岩体进行系统的野外地质、岩相学、岩石地球化学和同位素年代学研究,重点探讨岩石成因、成岩的物质来源、形成的构造环境及大地构造意义等,进一步研究了西秦岭造山带北缘和北祁连造山带东端结合部位的构造岩浆演化过程,对于探索西秦岭造山带和北祁连造山带的碰撞拼合、形成演化等大陆构造与动力学基本问题研究都具有非常重要的科学意义。主要取得以下成果和认识:
　　1.熊山沟岩体位于西秦岭造山带北缘天水市东南的熊山沟-沙坪-余家坪-利桥一带。该岩体西南部以断层接触与早古生代李子园群变质碎屑岩、古元古代秦岭岩群相邻,东北部与晚奥陶世百花中基性杂岩体呈断层接触关系。该岩体的主要岩石类型为正长花岗岩和二长花岗岩,地球化学特征显示与板块碰撞地壳加厚熔融所形成的C型埃达克岩相类似。运用LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定结果为438.1Ma±2.6Ma(MSWD=0.15),时代为早志留世,表明西秦岭地区早志留世存在碰撞造山过程,岩体形成于加厚下地壳物质的部分熔融。
　　2.仙坪岩体位于西秦岭造山带北缘天水市散岔南的仙坪沟-上仙坪-下仙坪一带,侵位于中新元古代宽坪岩群片麻岩岩组中,南侧与百花中基性杂岩体为断层接触关系。岩石类型为正长花岗岩。该岩体的地球化学特征显示,随着分异指数DI的增大,LREE/HREE、δEu、K/Rb及Nb/Ta比值具有明显降低的演变趋势;Rb/Sr、Rb/Ba比值具有递增的趋势,表明仙坪岩体经历了高程度的分异演化,与高分异I型花岗岩的特征一致。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得岩浆结晶年龄为423.8Ma±2.8Ma(MSWD=0.31),时代为晚志留世,结合仙坪正长花岗岩的地球化学特征及所处的大地构造背景,可知该岩体为碰撞造山后幔源镁铁质岩浆分异的基性岩浆底侵下地壳并发生一定程度的岩浆混合,反映了加里东晚期西秦岭北缘后碰撞阶段的壳幔物质混合演化信息。
　　3.葡萄园岩体位于西秦岭造山带北缘天水市北道区元龙乡之东的太碌-葡萄园-王家庙一带,北部与新生代第四系地层呈断层接触,西端侵入于奥陶系草滩沟群变沉积碎屑岩中,东端被吴砦花岗岩岩体侵入。该岩体的岩石类型以二长-正长花岗岩为主。其中,正长花岗岩的地球化学特征显示与澳大利亚Lachlan褶皱带未分异的铝质A型花岗岩特征基本一致。通过精确的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得葡萄园正长花岗岩岩浆结晶年龄为413.8Ma±2.1Ma(MSWD=0.88),时代为早泥盆世早期,形成于加里东末期西秦岭北缘碰撞造山后地壳的伸展阶段,为下地壳物质减压熔融的产物。
　　4.南头河岩体位于北祁连造山带东端的清水县蔡家湾-南头河-王家庄一带,侵入于奥陶系红土堡组基性火山岩及志留系葫芦河岩群变质碎屑岩中,岩石类型为正长花岗岩。该岩石的地球化学特征同样显示与澳大利亚Lachlan褶皱带未分异的铝质A型花岗岩特征很相似。测得的南头河正长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为410.9Ma±2.2Ma(MSWD=0.51),时代为早泥盆世早期,表明该岩体形成于加里东末期北祁连东端碰撞后的后造山阶段,岩浆来源于下地壳物质减压熔融。
　　5.本文通过对熊山沟正长花岗岩、仙坪正长花岗岩、葡萄园正长花岗岩及南头河正长花岗岩的年代学及地球化学特征研究,并结合区域地质资料分析,表明加里东期秦祁结合部位存在以关子镇蛇绿岩为代表的古洋壳向北俯冲消减,随着俯冲消减的进行,在秦祁结合部位形成典型的沟-弧-盆构造体系。早志留世西秦岭微板块与华北板块碰撞造山,直至后造山阶段以A型花岗岩的出现为特征,标志着造山过程的结束。

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第一章 绪论

1.1选题依据

1.2研究现状

1.3研究目的及研究内容

1.4研究思路和技术路线

1.5实验测试方法

1.6主要实物工作量

第二章 区域地质概况

2.1区域大地构造背景

2.2区域地层特征

第三章 秦祁结合部位加里东期花岗岩特征及构造意义

3.1秦祁结合部位加里东期花岗岩研究特征

3.2熊山沟正长花岗岩体

3.3仙坪正长花岗岩体

3.4 葡萄园正长花岗岩体

3.5南头河正长花岗岩体

3.6秦祁结合部位加里东晚期碰撞-后碰撞型花岗岩的构造意义

第四章 秦祁结合部位加里东期构造岩浆演化过程

4.1秦祁结合部位加里东期构造岩浆演化过程

结论及存在问题

参考文献

图版说明及图版

攻读学位期间发表的论文清单

参与科研项目

致谢