大别造山带晚中生代岩浆岩成因及其构造背景

摘要

大别造山带晚中生代岩浆岩广布。前人对这些岩浆岩的研究主要侧重于造山带的构造演化，对于岩浆岩成矿作用研究较为薄弱。关于中生代岩浆岩所产生的构造背景还存在争议。本学位论文的主要研究内容包括:1）北淮阳沙坪沟Mo矿和汞洞冲Pb-Zn矿成矿岩浆岩厘定;2）结合区内成矿与非成矿岩石的研究成果，探讨了区内成矿岩浆岩起源;3）中大别司空山岩体和北大别岳西地区石英二长岩成因，并探讨区内岩浆岩形成的构造背景;4）大别造山带和长江中下游地区早白垩世岩浆岩对比研究。本文取得的主要成果如下:
　　沙坪沟花岗斑岩(115.5±1.8Ma～116.3±2.1Ma)和汞洞冲石英正长斑岩(126.8±1.3Ma和126.3±1.4Ma)属于大别造山带早白垩世岩浆活动的最晚阶段。沙坪沟花岗斑岩的锆石εHf(t)=-18.1～-14.5;汞洞冲石英正长斑岩的εNd(t)=-10.8～-9.8，εHf(t)=-17.1～-7.9，具有弱富集的放射成因Pb同位素。结合东秦岭-大别造山带内斑岩型Mo矿床成矿岩浆岩的研究成果，并与大别造山带内大范围分布的不成矿岩浆岩进行了对比，发现成矿岩浆岩的Sr-Nd-Pb-Hf同位素类似大别造山带上地壳，不成矿岩浆岩的Sr-Nd-Pb-Hf类似大别中下地壳。结合的Mo的地球化学行为，提出早白垩世成矿岩浆岩起源于经历广泛地表过程的俯冲华南陆壳上部。
　　司空山岩体由石英闪长岩（136.2±1.6Ma）和二长花岗岩组成(131.9±2.5Ma～134.6±1.7Ma)。前者形成于加厚基性下地壳的部分熔融。后者为加厚下地壳熔体（类似于天堂寨埃达克质岩）经历斜长石为主，少量角闪石结晶分异的结果。岳西地区石英二长岩内普遍发育具有岩浆混合特征的闪长质暗色微粒包体(131.8±1.5Ma和130.4±17Ma)，形成于幔源基性岩浆和壳源酸性岩浆的混合。其中酸性岩浆端元为大别加厚下地壳成因的埃达克质熔体。本文指出区内埃达克质岩石(143～134Ma)开始于造山带的西部，而后(134～130Ma)才在整个造山带内广泛发育。因而提出古太平洋板块俯冲角度改变和后撤模型解释大别造山带晚中生代岩浆岩成因。
　　相比长江中下游埃达克质岩，大别造山带埃达克质岩具有如下特征:1）大别埃达克质岩以中酸性岩为主，不发育同期基性岩石;而长江中下游以中性岩为主，伴随有基性岩石产出。2）更低的Y、更高Sr趋势，具有较高的（Gd/Yb）N和(Dy/Yb)N及正相关性。3）下地壳岩石的高Ba、低Rb/Ba。4）低U、高Pb，高于正常下地壳的Th/U。5）大别埃达克质岩的Sr-Nd-Hf同位素非常富集，低放射成因Pb同位素特征;而长江中下游埃达克质岩的Sr-Nd-Hf富集程度不及大别，且富集放射成因Pb同位素。这些地球化学特征表明大别造山带埃达克质岩起源于三叠纪俯冲脱水的加厚古老下地壳（华南）。长江中下游埃达克质岩更可能是正常下地壳熔体和洋壳物质交代的富集岩石圈熔体混合的产物。大别和长江中下游第二阶段幔源火山岩的地幔源区均有地壳物质的加入。北淮阳幔源火山岩具有较低的K2O/Na2O;高的Sr、Ba及较低的Rb，较低的Rb/Sr和Rb/Ba;较低的Pb、Th和U，较高的Th/U;类似造山带内中生代花岗岩的Sr-Nd-Pb-Hf同位素。表明其地幔源区中加入的是俯冲的华南陆壳下地壳。长江中下游幔源火山岩正好与北淮阳相反，具有高K2O/Na2O;低的Sr、Ba，高Rb，低的Rb/Sr和Rb/Ba;较高的Pb、Th和U，较低的Th/U。这些特征类似于大洋地壳，表明长江中下游幔源火山岩的地幔源区中加入的大洋板片物质，可能与古太平洋板块有关。大别第三阶段岩石具有类似大别上地壳的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成，而长江中下游第三阶段岩石具有类似S型花岗岩的锆石O同位素组成，表明两者都具有较浅的岩浆源区。
　　本文提出古太平洋板块俯冲背景下，长江中下游地区为宽泛的大陆边缘弧，大别造山带为弧后。并用传统的俯冲角度改变和板片后撤的岩浆-构造演化模式来解释长江中下游和大别造山带各阶段中生代岩浆岩。

目录

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致谢

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．1．1 板内岩浆作用的形成机制

1．1．2 大别造山带和长江中下游地区晚中生代岩浆岩研究现状

1．2 研究对象及研究内容

1．3 工作量小结

1．4 论文创新点

第二章 区域地质背景

2．1 大别造山带地质概况

2．2 大别造山带各岩石单元的岩石学特征

2．3 大别造山带中生代岩浆岩

第三章 分析方法

3．1 全岩主量元素

3．2 全岩微量和稀土元素

3．3 全岩Sr-Nd-Pb同位素

3．5 锆石LA-MC-ICPMS Lu-Hf同位素

第四章 大别造山带成矿岩浆岩特征与成因

4．1 沙坪沟钼矿矿床地质

4．2 汞洞冲铅-锌矿矿床地质

4．3 样品描述

4．4 分析结果

4．4．1 锆石U-Pb年龄

4．4．3 全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

4．4．4 锆石Lu-Hf同位素

4．5 成矿岩浆岩起源

4．5．1 大别造山带地壳结构及隆升历史

4．5．2 不成矿岩浆岩起源

4．5．3 成矿岩浆岩起源

4．5．4 成矿和构造意义

第五章 大别造山带司空山和岳西地区岩浆岩成因

5．1 地质背景与样品

5．2 分析结果

5．2．1 锆石U-Pb年龄

5．2．2 全岩主微量元素

5．2．3 全岩Sr-Nd同位素

5．2．4 锆石原位Lu-Hf同位素

5．3 岩石成因

5．3．1 司空山岩体

5．3．2 岳西地区石英二长岩

5．4 构造启示

5．5 小结

第六章 大别造山带和长江中下游地区中生代岩浆作用对比

6．1 中生代岩浆岩时空分布规律

6．1．1 大别造山带

6．1．2 长江中下游

6．2 中生代岩浆岩地球化学特征对比

6．2．1 第一阶段埃达克质岩

6．2．2 第二阶段幔源火山岩

6．2．3 第三阶段花岗岩

6．3 同位素特征对比

6．4 讨论

6．4．1 埃达克质岩与加厚地壳

6．4．2 岩石圈地幔富集机制

6．4．3 花岗岩源区与成矿差异

6．5 中生代构造-岩浆演化模型

第七章 结论

参考文献

附录

攻读博士学位期间的学术活动及成果情况